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>> 研究生人工智能原理教學(xué)改革 研究生人工智能課程教學(xué)探索 研究生“人工智能”課程教學(xué)改革探索 人工智能系列課程研究 人工智能課程全英文教學(xué)改革 人工智能實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革研究 《人工智能》碩士課程教學(xué)改革的研究與實(shí)踐 落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀,深化“人工智能”課程的教學(xué)改革 創(chuàng)新型人工智能教學(xué)改革與實(shí)踐 人工智能課程教學(xué)方法研究 “人工智能導(dǎo)論”課程的教學(xué)與實(shí)踐改革探索 新形勢(shì)下本科教育階段人工智能課程教學(xué)研究 人工智能課程研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索與實(shí)踐 航天類專業(yè)“人工智能”課程的教學(xué)探索 林業(yè)院校人工智能課程教學(xué)的思考 應(yīng)用DBR的人工智能課程教學(xué) 人工智能導(dǎo)論課程的興趣教學(xué)法 人工智能概論課程的教學(xué)思考 “人工智能”課程教學(xué)的實(shí)踐與探索 面向人工智能的信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)改革 常見問題解答 當(dāng)前所在位置：l.

[5] 王海,許德章.“機(jī)器人學(xué)導(dǎo)論”專業(yè)課雙語教學(xué)改革的實(shí)踐[J]. 科技咨詢,2009(3):182-183.

[6] 徐新黎,王萬良,楊旭華.“人工智能導(dǎo)論”課程的教學(xué)與實(shí)踐改革探索[J]. 計(jì)算機(jī)教育,2009(11):129-132.

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Research on Artificial Intelligent Series Courses of Graduate Students

REN Xiao-ping1,2, REN Qing-xiong3, GUO Fan2

(1. Institute of Intelligent System and Software, Central South University, Changsha 410083, China ; 2. Institute of Information Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China ; 3. Shanxi Institute of Metrology Supervision & Verification, Taiyuan 030002, China)

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關(guān)鍵詞：人工智能；研究生教學(xué)；教學(xué)內(nèi)容；啟發(fā)式教學(xué)

作者簡介：于化龍（1982-），男，黑龍江哈爾濱人，江蘇科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，講師。（江蘇?鎮(zhèn)江?212003）

基金項(xiàng)目：本文系江蘇科技大學(xué)引進(jìn)人才科研啟動(dòng)項(xiàng)目（35301002）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G643.2?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?????文章編號(hào)：1007-0079（2012）28-0074-02

人工智能是研究理解和模擬人類智能及其規(guī)律的一門學(xué)科，中心任務(wù)是通過編程賦予計(jì)算機(jī)部分的“人類智能”，從而使其可替代人類完成某些煩瑣而危險(xiǎn)的工作。自1956年人工智能學(xué)科誕生以來，其研究成果已廣泛應(yīng)用于政治、經(jīng)濟(jì)、文化、教育等諸多領(lǐng)域，并對(duì)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響，[1]因而人工智能逐漸發(fā)展成了高等院校信息類專業(yè)廣泛開設(shè)的一門核心課程。作為一門課程，其具有如下一些特點(diǎn)：涉及知識(shí)面廣、研究領(lǐng)域廣泛、內(nèi)容抽象、實(shí)踐性強(qiáng)。[2]

目前，高?！叭斯ぶ悄堋闭n程普遍分本科和研究生兩個(gè)教學(xué)階段講授，前者注重學(xué)生對(duì)基本概念、基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，并使其能應(yīng)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行簡單的開發(fā)實(shí)踐，而后者更加注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力以及科研能力的培養(yǎng)，因而二者的教學(xué)與培養(yǎng)目標(biāo)是不同的。[3]本文針對(duì)“人工智能”課程自身特點(diǎn)和研究生培養(yǎng)目標(biāo)，并結(jié)合筆者多年來的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，分別從課程內(nèi)容設(shè)定、教材選擇、教學(xué)方法、考核方式等多個(gè)方面對(duì)該課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探索與研究。

一、“人工智能”課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)

“人工智能”課程的突出特點(diǎn)是研究領(lǐng)域過于廣泛，而學(xué)時(shí)數(shù)卻較短（據(jù)筆者了解，各高校相關(guān)研究生專業(yè)開設(shè)該課程的時(shí)數(shù)為32～48學(xué)時(shí)不等），因而在講授該課程時(shí)，追求授課內(nèi)容“大而全”是不切實(shí)際的，有必要精選教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)學(xué)到最有用的知識(shí)。

鑒于大部分學(xué)生在本科階段已簡單學(xué)習(xí)過該課程，因此可適當(dāng)減少基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)的授課時(shí)數(shù)，如知識(shí)表示、知識(shí)推理及搜索技術(shù)等，這部分知識(shí)點(diǎn)只需安排共6～8學(xué)時(shí)即可。而對(duì)于一些相對(duì)陳舊的知識(shí)，如專家系統(tǒng)（該技術(shù)興起于20世紀(jì)八九十年代，目前相關(guān)研究已很少見），可在對(duì)其他知識(shí)進(jìn)行講授時(shí)，做簡單介紹，沒有必要占用獨(dú)立的授課時(shí)數(shù)。課程的重點(diǎn)應(yīng)放在新興且實(shí)用的人工智能技術(shù)上，如計(jì)算智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、數(shù)據(jù)挖掘、多Agent系統(tǒng)以及自然語言處理等方面。上述知識(shí)的特點(diǎn)在于內(nèi)容更新快且抽象，與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系緊密，極有可能成為學(xué)生在未來整個(gè)研究生階段的研究方向，因此有必要在這些知識(shí)點(diǎn)上投入更多的精力，有助于學(xué)生了解并掌握學(xué)術(shù)的主流發(fā)展趨勢(shì)，從而能夠更好地培養(yǎng)自身的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。

當(dāng)然，授課教師在實(shí)際授課過程中也應(yīng)根據(jù)學(xué)科的研究進(jìn)展，學(xué)生的基礎(chǔ)﹑研究方向與興趣等特點(diǎn)隨時(shí)對(duì)教學(xué)內(nèi)容作出調(diào)整，真正做到理論聯(lián)系實(shí)際、與時(shí)俱進(jìn)。

二、精選“人工智能”課程教材

在教材選擇上，筆者分析比較了目前已公開出版的數(shù)十本人工智能教材，并結(jié)合我校研究生的特點(diǎn)，選定了由清華大學(xué)出版社出版﹑蔡自興和徐光祐編著的《人工智能及其應(yīng)用》（第4版）作為教材，該教材在前一版的基礎(chǔ)上做出了較大的改進(jìn)與擴(kuò)展，增加了本體論、蟻群算法、粒子群算法、強(qiáng)化學(xué)習(xí)、詞法分析以及路徑規(guī)劃等很多新內(nèi)容，具有知識(shí)覆蓋面廣、講解深入淺出，實(shí)用性、可讀性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，該教材也是普通高?！笆晃濉眹壹?jí)規(guī)劃教材，輔有國家級(jí)精品課程建設(shè)網(wǎng)站，是一部經(jīng)典的人工智能教材。

與此同時(shí)，筆者還為學(xué)生推薦了多本經(jīng)典的參考書，如清華大學(xué)出版社由拉塞爾等編著的《人工智能——?一種現(xiàn)代方法》（第3版）、科學(xué)出版社由史忠植編著的《高級(jí)人工智能》等，并圍繞各研究專題精心挑選了數(shù)篇經(jīng)典和最新的文獻(xiàn)，力求反映各相關(guān)領(lǐng)域的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀﹑發(fā)展趨勢(shì)以及存在的問題等，以供學(xué)生參考。

三﹑教學(xué)方法的改革

相比于本科生，研究生通常具有更強(qiáng)的理論基礎(chǔ)、接受能力和求知欲，因而在教學(xué)過程中應(yīng)避免傳統(tǒng)“填鴨式”的教學(xué)方法，要充分突出學(xué)生的主體地位，注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及自主學(xué)習(xí)的能力。為此，筆者結(jié)合該課程的特點(diǎn)，對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行了如下探索。

1.多樣化的教學(xué)手段

“人工智能”課程的突出特點(diǎn)是涉及知識(shí)面廣、理論性與應(yīng)用性強(qiáng)、內(nèi)容抽象且學(xué)時(shí)數(shù)短，因此有必要充分發(fā)揮現(xiàn)代教學(xué)手段的作用，提高教學(xué)效率。為此，筆者精心設(shè)計(jì)了整套多媒體教學(xué)課件，將較難的知識(shí)點(diǎn)以動(dòng)畫的形式呈現(xiàn)給學(xué)生，如基于問題歸約法的漢諾塔問題求解過程、基于蟻群算法的旅行商問題求解過程等，均可以這種形式呈現(xiàn)。課堂教學(xué)中以課件為主，輔以少量的板書，充分利用了多媒體信息量大、直觀性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，改善了教學(xué)效果。除此以外，筆者也搜集了大量的視頻資料，如行人檢測(cè)與計(jì)數(shù)視頻、機(jī)器人地震現(xiàn)場(chǎng)搜救視頻等，當(dāng)講解相關(guān)專題時(shí)，作為應(yīng)用實(shí)例為學(xué)生播放，充分吸引了學(xué)生的注意力，提升了他們的學(xué)習(xí)興趣。

2.啟發(fā)式的課堂教學(xué)

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關(guān)鍵詞：信管專業(yè) 人工智能 案例教學(xué)法

1.引言

信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)是管理科學(xué)與工程學(xué)科的一個(gè)重要組成部分，是由信息技術(shù)、管理科學(xué)和系統(tǒng)科學(xué)交叉形成的前沿學(xué)科，它運(yùn)用管理學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)的知識(shí)和方法，通過以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各種管理活動(dòng)和信息處理業(yè)務(wù)。該專業(yè)培養(yǎng)的人才在信息化建設(shè)中主要承擔(dān)信息系統(tǒng)運(yùn)行管理和伴隨企業(yè)成長而不斷更新信息系統(tǒng)的使命，人才的就業(yè)崗位歸屬于各種組織（企業(yè)）的信息中心或管理行政部門。在信息系統(tǒng)中，人工智能知識(shí)和技術(shù)的應(yīng)用隨處可見：專家系統(tǒng)、智能監(jiān)控、智能信息檢索、組合優(yōu)化、分布式計(jì)算、智能管理和智能決策等。

人工智能課程是一門研究運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬并延伸人腦功能，綜合邏輯學(xué)和認(rèn)知科學(xué)的綜合性學(xué)科，其研究領(lǐng)域廣泛，如自然語言理解、模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、智能檢索、機(jī)器人技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等都走在了信息技術(shù)的前沿，有許多研究成果不僅在工業(yè)、商業(yè)和軍事上使用，而且不同程度地進(jìn)入了人們的生活、學(xué)習(xí)和工作中，并對(duì)人類的發(fā)展產(chǎn)生了重要影響。在信息管理專業(yè)中教授人工智能課程的過程，與計(jì)算機(jī)專業(yè)的研究型教學(xué)不同，根據(jù)課程專業(yè)特色更應(yīng)強(qiáng)調(diào)人工智能方法在實(shí)際信息管理系統(tǒng)中的應(yīng)用。由于課程內(nèi)容涉及大量抽象知識(shí)和復(fù)雜算法，信管專業(yè)學(xué)生往往在聽課過程中不能及時(shí)消化，甚至認(rèn)為難以理解而影響學(xué)習(xí)積極性，本文將在經(jīng)濟(jì)管理類課程中使用的案例教學(xué)法引入到人工智能課程教學(xué)中。

2.人工智能課程中的案例教學(xué)方法應(yīng)用

案例教學(xué)是20世紀(jì)初由哈佛大學(xué)創(chuàng)造的圍繞一定培訓(xùn)的目的把實(shí)際中真實(shí)的情景加以典型化處理，形成供學(xué)生思考分析和決斷的教學(xué)形式，通過獨(dú)立研究和相互討論的方式，提高學(xué)生的分析問題和解決問題能力的一種方法。案例教學(xué)方法具有明確的目的性、較強(qiáng)的綜合性、突出實(shí)踐性、學(xué)生主體性、過程動(dòng)態(tài)性、結(jié)果多元化等特點(diǎn)。在人工智能課程中，結(jié)合案例教學(xué)方法，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)理解抽象知識(shí)有很大作用。

2.1“智能”概念中的案例選擇

興趣是最好的老師，在學(xué)生剛剛進(jìn)入新課程學(xué)習(xí)時(shí)，能否有效激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，將直接關(guān)系到整個(gè)課程的教學(xué)過程順利與否，學(xué)生是否發(fā)揮學(xué)習(xí)主動(dòng)性和對(duì)課程知識(shí)的掌握程度的高低。因此，在第一章中引出“人工智能”的基本概念時(shí)，我選擇每位同學(xué)在兒時(shí)的玩具――魔方，將魔方恢復(fù)過程轉(zhuǎn)化為在人工智能搜索原理平臺(tái)上的啟發(fā)式搜索模型，令學(xué)生從兒時(shí)簡單地?zé)o序轉(zhuǎn)動(dòng)魔方的玩法中，體會(huì)到魔方模型在搜索運(yùn)算過程中應(yīng)該考慮到的問題：衍生出來的節(jié)點(diǎn)應(yīng)盡可能少，又要保持魔方各面在旋轉(zhuǎn)中顏色屬性的相應(yīng)變換。同時(shí)輔以視頻和實(shí)物的演示，使學(xué)生對(duì)人工智能課程有了初步認(rèn)識(shí)，并對(duì)問題建模和搜索策略產(chǎn)生濃厚的興趣。

2.2“知識(shí)表示”中案例選擇

知識(shí)表示是人工智能研究內(nèi)容的基礎(chǔ)部分，涉及狀態(tài)空間表示法、問題規(guī)約法、謂詞邏輯法、產(chǎn)生式法、語義網(wǎng)絡(luò)法和框架表示法，為了充分發(fā)揮學(xué)生的聯(lián)想能力，案例選擇語義網(wǎng)絡(luò)法的圖形表示案例。語義網(wǎng)絡(luò)是一種采用網(wǎng)絡(luò)形式表示人類知識(shí)的方法。在語義網(wǎng)絡(luò)知識(shí)表示中，結(jié)點(diǎn)一般劃分為實(shí)例結(jié)點(diǎn)和類結(jié)點(diǎn)兩種類型。結(jié)點(diǎn)之間帶有標(biāo)識(shí)的有向弧表示結(jié)點(diǎn)之間的語義聯(lián)系，是語義網(wǎng)絡(luò)組織知識(shí)的關(guān)鍵。在“連接詞在語義網(wǎng)絡(luò)的表示方法”內(nèi)容中，選擇帶有蘊(yùn)含關(guān)系的命題：“如果車庫起火，那么用CO2或沙來滅火?！钡陌咐?，首先構(gòu)造簡單的語義網(wǎng)絡(luò)，抽取出蘊(yùn)含連接詞前件“車庫起火”和結(jié)論“用CO2或沙來滅火”兩個(gè)命題。再抽取出前件命題事件結(jié)點(diǎn)“起火”和地點(diǎn)“車庫”；結(jié)論命題事件結(jié)點(diǎn)“滅火”和事件工具屬性“CO2”和“沙”，且兩工具間是“或”的關(guān)系。學(xué)生可以在課堂上及時(shí)地應(yīng)用剛學(xué)到的知識(shí)表示出此語義網(wǎng)絡(luò)，我在此基礎(chǔ)上擴(kuò)展，對(duì)具體事件進(jìn)行聯(lián)想，可以得到失火事件的實(shí)例聯(lián)系后的復(fù)雜語義網(wǎng)絡(luò)。再輔以其他負(fù)責(zé)命題的語義網(wǎng)絡(luò)表示練習(xí)題，讓學(xué)生體會(huì)理解并及時(shí)掌握語義網(wǎng)絡(luò)知識(shí)表示法。

2.3“專家系統(tǒng)”中案例選擇

專家系統(tǒng)是一類包含知識(shí)和推理的智能計(jì)算機(jī)程序，是可以根據(jù)人們?cè)趯I(yè)領(lǐng)域內(nèi)的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)求解問題并做出決策的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)。專家系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療診斷、地質(zhì)勘探、石油化工、軍事、文化教育等各方面。在講授此部分內(nèi)容時(shí)，選擇“營養(yǎng)配餐系統(tǒng)”給學(xué)生演示，同時(shí)輔以講解，邀請(qǐng)學(xué)生參與系統(tǒng)操作，讓他們?yōu)樽约毫可碓O(shè)計(jì)一套科學(xué)營養(yǎng)的菜單，在完成任務(wù)的過程中，掌握專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理；了解專家系統(tǒng)正向、反向推理和不精確推理的基本原理；了解專家系統(tǒng)解釋機(jī)制的基本概念。在案例教學(xué)后，利用Visual Prolog工具，完成簡單的專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

3.結(jié)語

本文介紹了在信息管理專業(yè)中人工智能課程的教學(xué)內(nèi)容，運(yùn)用案例教學(xué)方法對(duì)課程中抽象內(nèi)容講解并激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，在案例教學(xué)過程中注意和學(xué)生的互動(dòng)，將他們帶入到學(xué)習(xí)環(huán)境中，誘發(fā)他們的發(fā)散聯(lián)想思維，同時(shí)又參與到案例的應(yīng)用中。實(shí)踐證明，將案例式的教學(xué)方法引入到非計(jì)算機(jī)專業(yè)的人工智能課程中，能取得良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

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>> 研究生人工智能系列課程教學(xué)改革 研究生人工智能課程教學(xué)探索 研究生“人工智能”課程教學(xué)改革探索 人工智能實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革研究 人工智能課程全英文教學(xué)改革 創(chuàng)新型人工智能教學(xué)改革與實(shí)踐 《人工智能》碩士課程教學(xué)改革的研究與實(shí)踐 落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀,深化“人工智能”課程的教學(xué)改革 面向人工智能的信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)改革 人工智能課程教學(xué)方法研究 人工智能的應(yīng)用研究 日本巨資扶持人工智能研究 人工智能系列課程研究 高中人工智能教學(xué)初探 《人工智能》雙語教學(xué)初索 人工智能雙語教學(xué)建設(shè) 人工智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討 “人工智能”之父 人工智能 AI人工智能 常見問題解答 當(dāng)前所在位置：l(美國人工智能協(xié)會(huì))、caiac.ca/(加拿大人工智能協(xié)會(huì))等，它們包括了學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)、討論交流及大量的代碼資源等。通過使用這些資源，學(xué)員可及時(shí)了解人工智能最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，進(jìn)行人工智能程序設(shè)計(jì)的交流及對(duì)一些問題進(jìn)行較為深入的探討。

2教學(xué)方法研究

研究生教學(xué)應(yīng)更突出學(xué)生的主體地位，注重發(fā)揮其學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和自覺性，為此，課程組結(jié)合課程特點(diǎn)，在教學(xué)方法進(jìn)行了如下探索。

2.1加強(qiáng)教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)設(shè)計(jì)就是對(duì)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行系統(tǒng)計(jì)劃的過程, 是教什么(課程內(nèi)容)及怎么教(組織、方法、策略、手段及其他傳媒工具的使用等)的過程[2]。在教學(xué)過程中，每節(jié)課授課前，堅(jiān)持集體備課的原則，由課程組集體討論選定授課內(nèi)容，補(bǔ)充閱讀文獻(xiàn)，根據(jù)授課對(duì)象與課程內(nèi)容特點(diǎn)，確定課堂組織方式，采用的授課方式以研討式教學(xué)為主，給合講授、實(shí)驗(yàn)、自學(xué)等。

2.2抓好課堂教學(xué)環(huán)節(jié)

教學(xué)方法與教學(xué)手段是保證課堂教學(xué)效果的關(guān)鍵。本課程授課對(duì)象主要為碩士研究生，他們的接受能力較強(qiáng)，有一定的求知欲。由于學(xué)員人數(shù)較少，授課方式可靈活組織。教室有完備的多媒體設(shè)備，基本的軟件實(shí)驗(yàn)環(huán)境，教學(xué)過程可采用靈活教學(xué)方法、多種教學(xué)手段，提高教學(xué)效率，保證授課質(zhì)量。

1) 以研討式為主的教學(xué)方式。研究生教學(xué)應(yīng)堅(jiān)持學(xué)術(shù)研究為導(dǎo)向，發(fā)揮學(xué)員在學(xué)習(xí)過程中的主動(dòng)性和自覺性。由于研究生學(xué)員有一定的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)與自學(xué)能力，教員可以在課前給學(xué)員布置預(yù)習(xí)內(nèi)容，學(xué)員通過查閱資料、分析整理進(jìn)而形成自己的觀點(diǎn)，使在課堂教學(xué)中師生互動(dòng)交流成為可能，改變傳統(tǒng)的教員講，學(xué)員聽的灌輸式教學(xué)方式。研討式教學(xué)也有力于培養(yǎng)學(xué)員積極思考、創(chuàng)新思維的習(xí)慣與能力。

2) 教學(xué)手段的信息化。人工智能原理教學(xué)一個(gè)突出矛盾是知識(shí)點(diǎn)多、內(nèi)容抽象、理論性強(qiáng)，但學(xué)時(shí)較少，因此，必須發(fā)揮現(xiàn)代教學(xué)手段的作用，提高教學(xué)效率。為此，課程組對(duì)每節(jié)課都精心設(shè)計(jì)了教學(xué)課件，課堂教學(xué)中以課件為主，輔以板書，充分利用多媒體信息量大、直觀等優(yōu)點(diǎn)，改善教學(xué)效果；引入教學(xué)聲像資料，便于學(xué)員課下學(xué)習(xí)；設(shè)計(jì)演示程序，使部分比較抽象、不易于理解的內(nèi)容，如子句歸結(jié)、搜索策略更形象直觀，易于學(xué)習(xí)和掌握。

3注重培養(yǎng)學(xué)員學(xué)術(shù)研究能力

學(xué)術(shù)能力是指專門對(duì)某一學(xué)問進(jìn)行系統(tǒng)的哲理或理論研究的能力，它不僅包括思辨的方面，還包括實(shí)踐及感性的敏感力等方面。研究生階段學(xué)習(xí)的一個(gè)突出特點(diǎn)是要求學(xué)習(xí)的主體――研究生必須具備研究的能力[3]。論文寫作是培養(yǎng)、鍛煉、提高研究生的學(xué)術(shù)能力的重要途徑，在教學(xué)實(shí)施過程中，要求每個(gè)專題學(xué)習(xí)結(jié)束后，都要提交一份格式符合期刊發(fā)表要求的總結(jié)報(bào)告，題目可自行選定，也可由教員指定；內(nèi)容既可以是人工智能該專題某一算法的實(shí)現(xiàn)，也可以是對(duì)某一問題的進(jìn)一步研究，或者是對(duì)該專題最新研究進(jìn)展的綜述。教員重點(diǎn)在以下幾個(gè)方面予以指導(dǎo)。

1) 選題準(zhǔn)確。要求選題不能過于宏大，應(yīng)以小題目反映大問題，具有一定的可研究性為宜。

2) 研究內(nèi)容。研究目標(biāo)明確，方法恰當(dāng)，能夠提出自己的見解，所提觀點(diǎn)正確。

3) 論文結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)清晰、完整，論述嚴(yán)謹(jǐn)，表達(dá)規(guī)范。

4) 占有文獻(xiàn)豐富。撰寫過程中要有意識(shí)培養(yǎng)學(xué)員查閱科技文獻(xiàn)的能力，要求查閱反映最新研究成果的權(quán)威文獻(xiàn)。

4加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)教學(xué)

人工智能教學(xué)在進(jìn)行各種理論知識(shí)講授的同時(shí)，還應(yīng)重視實(shí)踐教學(xué)，把抽象的知識(shí)轉(zhuǎn)化為形象、直觀的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)員真正理解人工智能的概念、本質(zhì)、研究目標(biāo)，從而提高學(xué)員多角度思維的能力和邏輯推理能力，進(jìn)一步了解信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的前沿，培養(yǎng)他們對(duì)人工智能研究的興趣，激發(fā)對(duì)人工智能技術(shù)未來的追求。為此，課程組借鑒國內(nèi)外知名大學(xué)人工智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，編寫了《人工智能原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》，圍繞問題表示、經(jīng)典邏輯推理、不確定推理、搜索策略及簡單專家系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)等教學(xué)內(nèi)容提供了7組實(shí)驗(yàn)供學(xué)員選擇。

例如，在狀態(tài)空間搜索一節(jié)教學(xué)過程中，先完成理論部分的教學(xué)，使學(xué)員對(duì)狀態(tài)空間基本概念、問題表示及求解方法有一個(gè)準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)。由學(xué)員自主完成重排九宮問題求解的程序，初始狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)如圖1所示，調(diào)整的規(guī)則是，每次只能將與空格(左、上、下、右)相鄰的一個(gè)數(shù)字平移到空格中[4]。實(shí)驗(yàn)過程重點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)員掌握狀態(tài)空間進(jìn)行問題求解的關(guān)鍵步驟：問題表示和搜索策略。問題表示就是要確定該問題的基本信息及程序?qū)崿F(xiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，基本信息有初始狀態(tài)集合、操作符集合、目標(biāo)檢測(cè)及路徑費(fèi)用函數(shù)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可采用向量、鏈表等形式；搜索策略可分為盲目式搜索和啟發(fā)式搜索，可按照先易后難的原則，先實(shí)現(xiàn)盲目搜索中的廣度優(yōu)先及深度優(yōu)先搜索，在此基礎(chǔ)上再定義估價(jià)函數(shù)實(shí)現(xiàn)啟發(fā)式搜索。而在啟發(fā)式搜索實(shí)現(xiàn)過程中，又可以通過定義不同的啟發(fā)函數(shù)：如某狀態(tài)格局與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)格局不相同的牌數(shù)、不在目標(biāo)位置的牌距目標(biāo)位置的距離之和等加以比較，準(zhǔn)確理解啟發(fā)函數(shù)的意義。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)員加深了對(duì)課堂講授的理論知識(shí)的理解，能夠熟練地將狀態(tài)空間法運(yùn)用于實(shí)際問題的求解，提高了工程實(shí)踐能力。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織方式可根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容特點(diǎn)，采用上機(jī)編程實(shí)驗(yàn)、演示程序驗(yàn)證、模擬平臺(tái)開發(fā)、分組討論等多種形式進(jìn)行。

5適度開展雙語教學(xué)

研究生的英語基礎(chǔ)普遍較好，基本都通過了國家公共英語四級(jí)考試，部分學(xué)員通過了六級(jí)考試，加之在本科階段還開設(shè)了專業(yè)英語課程，因此，在培養(yǎng)研究生人工智能知識(shí)的同時(shí)，我們要提高學(xué)員閱讀原版英文資料、用英語進(jìn)行簡單科技寫作及對(duì)外學(xué)術(shù)交流的能力，適度開展雙語教學(xué)，對(duì)此，我們可采取以下基本方式。

1) 專業(yè)術(shù)語全部用英語表示。

在教學(xué)過程中用英語表達(dá)人工智能原理中的專業(yè)術(shù)語和主要概念，如Knowledge Representation(知識(shí)表示)、Depth-First Search(深度優(yōu)先搜索)、Breadth- First Search(廣度優(yōu)先搜索)等。

2) 以英文原版教材為教學(xué)參考書。

選定機(jī)械工業(yè)出版社出版的《Artificial Intelligence Structures and Strategies for Complex Problem Solving》為參考書，該書“是人工智能課程的完美補(bǔ)充。它既能給讀者以歷史的觀點(diǎn)，又給出所有技術(shù)的實(shí)用指南[5]?！?/p>

3) 加強(qiáng)英文文獻(xiàn)的閱讀。

在課程論文撰寫時(shí)，要求閱讀一定數(shù)量的外文文獻(xiàn)；在討論課中，鼓勵(lì)學(xué)員使用英語進(jìn)行討論。

經(jīng)過課程學(xué)習(xí)，學(xué)員都能準(zhǔn)確掌握人工智能學(xué)科專業(yè)詞匯，英文運(yùn)用能力得到一定提高，能較自如地閱讀原版英文專業(yè)資料，為進(jìn)一步用英文進(jìn)行學(xué)術(shù)交流及學(xué)術(shù)論文寫作打下基礎(chǔ)。

6考試與成績?cè)u(píng)定改革

考核方式采用傳統(tǒng)的試卷與課程論文、實(shí)踐環(huán)節(jié)等三部分組成，全面考查學(xué)員對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)掌握情況以及理論聯(lián)系實(shí)際的能力，其中試卷占70%，課程論文占10%，實(shí)踐環(huán)節(jié)占20%。課程論文題目不作限制，由學(xué)員在課程學(xué)習(xí)階段結(jié)合某一專題選定題目，課程論文以選題意義、研究內(nèi)容、論文結(jié)構(gòu)、參考文獻(xiàn)及撰寫規(guī)范等指標(biāo)為評(píng)價(jià)依據(jù)；實(shí)驗(yàn)成績采用實(shí)驗(yàn)過程考查、實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)收和實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)閱相結(jié)合的考核方法，綜合評(píng)定。這樣做不但考核了學(xué)員人工智能基本理論掌握情況，也反映了學(xué)員的學(xué)術(shù)研究能力和工程實(shí)踐能力。同時(shí)，考核結(jié)合實(shí)際教學(xué)進(jìn)程，改變了單一課終總結(jié)性考核的弊端。

7結(jié)語

經(jīng)過課程組近兩年的教學(xué)方法研究與教學(xué)實(shí)踐，研究生人工智能原理課程教學(xué)收到較好的效果，但仍存在一些問題，如在課堂討論環(huán)節(jié)，個(gè)別學(xué)員準(zhǔn)備不充分、討論不夠深入；課程論文撰寫選題隨意，文獻(xiàn)綜述不夠全面、準(zhǔn)確，論文格式不夠規(guī)范等。在今后的授課中，課程組將根據(jù)授課研究生人數(shù)較少的特點(diǎn)，采取明確每名學(xué)員預(yù)習(xí)重點(diǎn)、加強(qiáng)課程論文交流等方式予以改進(jìn)，力求取得更好的教學(xué)效果。同時(shí)，進(jìn)一步充分利用便利的校園網(wǎng)平臺(tái)，開展“人工智能原理”網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)，購買或自主開發(fā)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，引導(dǎo)學(xué)員利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行個(gè)性化自主學(xué)習(xí)，增強(qiáng)教學(xué)過程的信息化程度。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 李志厚. 國外教學(xué)設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 外國教育研究,1998(1):6-10.

[3] 肖川,胡樂樂. 論研究生學(xué)術(shù)能力的培養(yǎng)[J]. 學(xué)位與研究生教育,2006(9):1-5.

[4] 周金海. 人工智能學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M]. 北京:清華大學(xué)出版社,2008:204.

[5] George F.Luger.Artificial Intelligence Structures and Strategies for Complex Problem Solving[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009:754.

Reform on Postgradrates Artificial Intelligence Course Teaching

TAN Yuehui, QI Jianfeng, WANG Hongsheng, LI Xiongwei

(Department of Computer Engineering, Ordnance Engineering College, Shijiazhuang 050003, China)

篇5

關(guān)鍵詞:人工智能;理論傳授;實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練;科研訓(xùn)練

人工智能(Artificial Intelligence,AI)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門重要專業(yè)課程,是一門研究運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬和延伸人腦功能的綜合性學(xué)科。它研究如何用計(jì)算機(jī)模仿人腦所從事的推理、證明、識(shí)別、理解、設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)、思考、規(guī)劃以及問題求解等思維活動(dòng),并以此解決需要人類專家才能處理的復(fù)雜問題,例如咨詢、診斷、預(yù)測(cè)、規(guī)劃等決策性問題[1]。人工智能是一門涉及數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、控制論、信息學(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)等學(xué)科的交叉和綜合學(xué)科。目前,人工智能很多研究領(lǐng)域,如自然語言處理、模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、智能檢索、機(jī)器人技術(shù)、智能計(jì)算等都走在了信息技術(shù)的前沿,有許多研究成果已經(jīng)進(jìn)入并影響了人們的生活。

2003年12月5日,國內(nèi)第一個(gè)“智能科學(xué)與技術(shù)”本科專業(yè)在北京大學(xué)誕生[2],它標(biāo)志著我國智能科學(xué)與技術(shù)本科教育的開始,對(duì)我國智能科學(xué)技術(shù)人才培養(yǎng)和智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科建設(shè)起到極大的帶動(dòng)作用。目前,人工智能課程的教學(xué)存在幾個(gè)問題:首先,注重講授理論知識(shí),實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)滯后,這不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力,更談不上實(shí)踐創(chuàng)新。其次,人工智能是交叉學(xué)科,內(nèi)容比較繁雜,各種教材的內(nèi)容不一樣,授課沒有統(tǒng)一的體系,學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)抓不住重點(diǎn),不能理解人工智能的根本方法和思想。一般說來,計(jì)算機(jī)專業(yè)的其他課程,如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、算法分析與設(shè)計(jì)等,都是求解結(jié)構(gòu)化問題的基本技術(shù),而人工智能技術(shù)則是解決非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問題的有效技術(shù)。最后,人工智能科學(xué)與技術(shù)飛速發(fā)展,但目前人工智能只被視為一門專業(yè)課,課程講授和人工智能沒有作為一個(gè)研究方向結(jié)合起來,也沒有把傳授課本知識(shí)和引導(dǎo)啟發(fā)創(chuàng)新結(jié)合起來。

適應(yīng)知識(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高等教育,要把培養(yǎng)創(chuàng)造精神和創(chuàng)新能力擺在突出的位置。創(chuàng)新是基礎(chǔ)研究的生命,而高等學(xué)校的教學(xué)只有與科研緊密結(jié)合,才能在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神方面有所作為。為此,針對(duì)人工智能的課程特點(diǎn),我們積極開展研究型教學(xué)、研究型學(xué)習(xí),提高大學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的研究與實(shí)踐。在教材上,我們選用了清華大學(xué)出版社出版、馬少平等編寫的《人工智能》。我們的教學(xué)研究與實(shí)踐的主要內(nèi)容包括三個(gè)方面:啟發(fā)式傳授人工智能解決問題的非結(jié)構(gòu)化的思想;成體系的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練;以及與畢業(yè)論文,學(xué)校大學(xué)生科研項(xiàng)目資助計(jì)劃,國家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃相對(duì)接的科研訓(xùn)練。這三個(gè)主要方面,層層遞進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣,是體系完整的創(chuàng)新型人工智能教學(xué)實(shí)踐。下面,我們就這三個(gè)方面內(nèi)容展開探討。

1啟發(fā)式傳授人工智能解決問題的非結(jié)構(gòu)化思想

現(xiàn)實(shí)世界的問題可以按照結(jié)構(gòu)化程度劃分成三個(gè)層次[1]:1)結(jié)構(gòu)化問題,能用形式化(或稱公式化)方法描述和求解的一類問題;2)非結(jié)構(gòu)化問題,難以用確定的形式來描述,主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來求解;3)半結(jié)構(gòu)化問題,介于上述兩者之間。一般說來,計(jì)算機(jī)專業(yè)的其他課程如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、算法分析與設(shè)計(jì)等,都是求解結(jié)構(gòu)化問題的基本技術(shù)。而人工智能技術(shù)則是解決非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問題的有效技術(shù)。人工智能的教學(xué)可以讓學(xué)生在體驗(yàn)、認(rèn)識(shí)人工智能知識(shí)與技術(shù)的過程中獲得對(duì)非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問題的解決過程的了解,從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生多角度思維的目的。

我們使用的教材主要內(nèi)容包括搜索和高級(jí)搜素、謂詞邏輯和歸結(jié)原理、知識(shí)表示、不確定性推理方法、機(jī)器學(xué)習(xí)等。這些主要內(nèi)容也可以相應(yīng)地歸結(jié)為若干個(gè)典型算法,如啟發(fā)式A*搜索算法、 剪枝算法、元啟發(fā)式算法(模擬退火,遺傳算法)、謂詞邏輯歸結(jié)算法、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、決策樹、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(BP算法、自組織網(wǎng)絡(luò)和Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法)。元啟發(fā)式算法是一種啟發(fā)式的隨機(jī)算法,是用來解決非結(jié)構(gòu)化問題的典型算法,其思想和傳統(tǒng)的決定性算法如動(dòng)態(tài)規(guī)劃、分支限界完全不一樣。學(xué)生在剛一接觸到這些元啟發(fā)式算法一時(shí)難以接受和理解其機(jī)理,對(duì)算法的有效性往往半信半疑。根據(jù)非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問題的特點(diǎn),講解和演示算法在解決此類問題的具體步驟和詳細(xì)過程,從而讓學(xué)生掌握人工智能算法的基本思想。在講解不同的元啟發(fā)式算法的時(shí)候,學(xué)生會(huì)問,是模擬退火算法強(qiáng),還是遺傳算法強(qiáng);在講到機(jī)器學(xué)習(xí)算法的時(shí)候,學(xué)生會(huì)問到底哪個(gè)分類算法最好,這時(shí)候我們可以把搜索(優(yōu)化)領(lǐng)域和機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的“沒有免費(fèi)午餐”定理進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹v解和解釋,從而把具體算法實(shí)現(xiàn)層面之上的一些人工智能的哲學(xué)思想進(jìn)行傳授。

在人工智能的具體教學(xué)中,采用問題教學(xué)法和參與式教學(xué)法。在問題教學(xué)法中,圍繞人工智能的知識(shí)模塊,在引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)各種各樣問題的前提下,傳授知識(shí)。教學(xué)活動(dòng)中,嘗試使人工智能知識(shí)圍繞實(shí)際問題而展現(xiàn),使問題不僅成為激發(fā)學(xué)生求知欲的前提,也成為學(xué)生期盼、理解和吸收知識(shí)的前提,以此激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造動(dòng)機(jī)和創(chuàng)造性思維。在參與式教學(xué)中,打破人工智能算法的枯燥、沉悶的傳統(tǒng)教學(xué)法,嘗試開放式教學(xué)內(nèi)容;提問式講課;無標(biāo)準(zhǔn)答案的課程設(shè)計(jì);查找文獻(xiàn),分組動(dòng)手實(shí)現(xiàn)人工智能算法等參與式教學(xué)方法,培養(yǎng)和發(fā)揚(yáng)學(xué)生的參與意識(shí),通過參與式教學(xué)提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和效率,培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

2成體系的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練

獨(dú)立開展人工智能實(shí)驗(yàn)課程,開發(fā)一批新型、富有創(chuàng)意的實(shí)驗(yàn)案例庫,搭建一個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)平臺(tái)。人工智能實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)是應(yīng)用各種人工智能方法,根據(jù)問題的約束、結(jié)構(gòu)、信息進(jìn)行表示建模和計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn),是與人工智能原理同步的實(shí)驗(yàn)課程。學(xué)生必須掌握的人工智能的基本原理和計(jì)算機(jī)操作技能,它對(duì)于學(xué)生的知識(shí)、能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)與提高起著至關(guān)重要的作用,在整個(gè)教學(xué)過程中占有非常重要的地位,是計(jì)算機(jī)軟件、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、軟件工程等專業(yè)的一門重要的必修專業(yè)課程。通過實(shí)驗(yàn),學(xué)生得到嚴(yán)格的訓(xùn)練,能規(guī)范地掌握人工智能的基本理論和主要方法、基本問題求解技術(shù),熟悉各種計(jì)算環(huán)境的基本使用。

在培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的基本操作、基本技能和基本知識(shí)的同時(shí),努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),在課程內(nèi)容安排上采用適量基本原理與方法的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為基本內(nèi)容,增加一系列綜合性實(shí)驗(yàn)和開放性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)問題,在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方面更注重研究性實(shí)驗(yàn)中的創(chuàng)新問題。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方面分為三個(gè)層次:基本原理的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn)。在后兩個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)中,部分引入人工智能課程小組團(tuán)隊(duì)的最新科研成果,目的在于通過完成這些研究性實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力,以提升學(xué)生的科研素質(zhì)與創(chuàng)新意識(shí)。我們將這些設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)稱為新型實(shí)驗(yàn)案例庫,它被放在人工智能課程小組網(wǎng)站上,以此搭建一個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)平臺(tái)。通過實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練,學(xué)生應(yīng)達(dá)到下列要求。

1) 掌握人工智能方法的優(yōu)點(diǎn)及其在實(shí)際中的應(yīng)用。

2) 學(xué)會(huì)對(duì)人工智能問題進(jìn)行分析建模和應(yīng)用各種計(jì)算工具實(shí)現(xiàn)問題求解,熟悉對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和記錄,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取與設(shè)計(jì),最佳實(shí)驗(yàn)條件的判斷和選擇,實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和討論等一套嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)方法。

3) 鞏固并加深對(duì)人工智能原理課程的基本原理和概念的理解,培養(yǎng)學(xué)生勤奮學(xué)習(xí),求真求實(shí)的科學(xué)品德,培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、觀察能力、查閱文獻(xiàn)能力、思維能力、想象能力、表達(dá)能力。

4) 通過完成綜合研究性實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力,提高學(xué)生的科研素質(zhì)與創(chuàng)新意識(shí)。

在培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的基本操作、基本技能和基本知識(shí)的同時(shí),進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力,為學(xué)生今后從事科研、教學(xué)或企事業(yè)單位的分析檢驗(yàn)以及新技術(shù)的研發(fā)工作打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

在實(shí)驗(yàn)組織方面,根據(jù)各實(shí)驗(yàn)的目的和要求,學(xué)生分為5人1組,指定一個(gè)組長,每組選擇1套實(shí)驗(yàn)題目?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)題目要求達(dá)到27學(xué)時(shí)、綜合性實(shí)驗(yàn)題目選擇1題和研究性實(shí)驗(yàn)題目選擇1題,基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)題目要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi),小組獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)測(cè)定、數(shù)據(jù)處理,并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)過程中, 要求學(xué)生勤于動(dòng)手, 敏銳觀察, 細(xì)心操作, 開動(dòng)腦筋, 分析鉆研問題, 準(zhǔn)確記錄原始數(shù)據(jù), 經(jīng)教師檢查,實(shí)驗(yàn)及其原始數(shù)據(jù)記錄才有效。同時(shí),團(tuán)隊(duì)作業(yè),需要多人分工合作、相互幫助,這樣可以提高人際交往和溝通能力,學(xué)會(huì)與他人合作,培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新能力。

3課程學(xué)習(xí)與畢業(yè)論文,科研訓(xùn)練相結(jié)合

人工智能技術(shù)在一定程度上代表著信息技術(shù)的前沿和未來,通過學(xué)習(xí)和體驗(yàn)人工智能的知識(shí)和技術(shù),學(xué)生能夠在一定程度上了解信息技術(shù)發(fā)展的前沿知識(shí),這有助學(xué)生開闊視野、培養(yǎng)興趣,為今后繼續(xù)深造或走向社會(huì)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[3-4]。

人工智能的理論和方法廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、圖像處理中,這些內(nèi)容既是高年級(jí)的后續(xù)課程,又是現(xiàn)在熱門的研究方向。學(xué)習(xí)和深刻理解人工智能的理論、方法和應(yīng)用,對(duì)后續(xù)課程學(xué)習(xí)以及今后的研究具有重要的意義。

我院規(guī)定大學(xué)三年級(jí)的學(xué)生開始聯(lián)系畢業(yè)論文指導(dǎo)導(dǎo)師,同時(shí)確定畢業(yè)論文的研究方向,提前進(jìn)行科研實(shí)踐,以培養(yǎng)實(shí)踐能力和研究素質(zhì)。人工智能課程正好是大三高年級(jí)開設(shè)的專業(yè)課,因此,我們把課程實(shí)驗(yàn)及設(shè)計(jì)與同學(xué)的興趣相結(jié)合,引導(dǎo)學(xué)生,并提煉和形成學(xué)生的畢業(yè)選題和課外的科研方向,它是提高本科生研究創(chuàng)新能力的有效手段。

基于新的教學(xué)實(shí)踐,很多學(xué)生的選題都與上述歸納的人工智能若干算法相關(guān),如算法本身的研究和改進(jìn),或是算法在各領(lǐng)域,如數(shù)據(jù)挖掘、圖像處理等的應(yīng)用。在我們的科研能力訓(xùn)練計(jì)劃中,一批項(xiàng)目和課題,如混合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究與應(yīng)用、差分演化算法研究與應(yīng)用、基于協(xié)同訓(xùn)練的推薦系統(tǒng)等,分別受到國家和學(xué)校本科生科研項(xiàng)目立項(xiàng)資助。一批三四年級(jí)的本科生以第一作者身份在國內(nèi)核心期刊、國際會(huì)議和期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文,這激發(fā)了學(xué)生的科研興趣,使學(xué)生體會(huì)到了創(chuàng)新的樂趣。

總之,課程學(xué)習(xí)與畢業(yè)論文、學(xué)校大學(xué)生科研項(xiàng)目資助計(jì)劃、國家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃相對(duì)接的科研訓(xùn)練,極大地提升了學(xué)生的創(chuàng)新能力和科研基本素質(zhì)。

4結(jié)語

針對(duì)人工智能的課程特點(diǎn),我們積極開展研究型教學(xué)、研究型學(xué)習(xí),提高大學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的研究與實(shí)踐。我們的教學(xué)研究與實(shí)踐主要內(nèi)容包括三個(gè)方面:啟發(fā)式傳授人工智能解決問題的非結(jié)構(gòu)化的思想;成體系的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練;以及與畢業(yè)論文、學(xué)校大學(xué)生科研項(xiàng)目資助計(jì)劃、國家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃相對(duì)接的科研訓(xùn)練。這三個(gè)主要方面,層層遞進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣,是體系完整的創(chuàng)新型人工智能教學(xué)實(shí)踐,新的改革和實(shí)踐在教學(xué)中取得了令人滿意效果。

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Reform and Practice of Innovative Teaching in Artificial Intelligence

WANG Jia-hai, YIN Jian, LING Ying-biao

(Department of Computer Science, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510006, China)

篇6

【關(guān)鍵字】人工智能；課程改革；高中；信息技術(shù)；課程實(shí)施

【中圖分類號(hào)】G420 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【論文編號(hào)】1009―8097 (2008) 10―0043―04

教育部在2003年頒布的高中信息技術(shù)新課程標(biāo)準(zhǔn)中，首次把“人工智能初步”設(shè)置為選修模塊，與多媒體、網(wǎng)絡(luò)、程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等一起列入信息技術(shù)課程體系[1]。此舉曾被視作信息技術(shù)課程改革的亮點(diǎn)之一。然而，在如今高中信息技術(shù)新課改已經(jīng)全面鋪開之際，人工智能選修課程的推進(jìn)仍然舉步維艱，面臨諸多困難和問題。

一 高中人工智能課程的現(xiàn)狀分析

自2004年我國部分省級(jí)實(shí)驗(yàn)區(qū)開始推進(jìn)高中新課程改革以來，信息技術(shù)課程改革已經(jīng)開展了四年之久。從目前的總體情況來看，信息技術(shù)課程的基礎(chǔ)模塊與多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、算法與程序設(shè)計(jì)三個(gè)選修模塊的實(shí)施情況較好，而數(shù)據(jù)庫技術(shù)與人工智能初步兩個(gè)選修模塊的推進(jìn)情況相對(duì)不佳。特別是人工智能課程，至今在全國范圍內(nèi)正式開設(shè)該課程的學(xué)校寥寥可數(shù)，少數(shù)高中展開了一定的探索和實(shí)驗(yàn)，而大多數(shù)學(xué)校仍持有觀望態(tài)度。以下分別從實(shí)施取向和實(shí)施層次的角度分析該課程的現(xiàn)狀：

（1） 課程實(shí)施的取向

由于我國長期以來實(shí)行的是全國統(tǒng)一的課程與教材，按照統(tǒng)一規(guī)定執(zhí)行教學(xué)計(jì)劃，對(duì)學(xué)校和學(xué)生的評(píng)價(jià)也是按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)與方式實(shí)施的，因此我國以往的課程實(shí)施基本上都采用了忠實(shí)觀的取向[2]。本次新課改中信息技術(shù)課程的實(shí)施過程難免受到這種取向的影響。然而，新課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)信息技術(shù)技術(shù)各個(gè)模塊的具體實(shí)施并沒有明確而詳細(xì)的規(guī)定，從而使教師對(duì)包括人工智能模塊在內(nèi)的課程實(shí)施缺乏長期慣于依賴的參照和依據(jù)，增加了課程實(shí)施的難度，造成部分模塊的課程難以開設(shè)的情況。

（2） 課程實(shí)施的層次

課程實(shí)施包括五個(gè)層面的變化，即教材的改變、組織方式的改變、角色和行為的改變、知識(shí)與理解的改變、價(jià)值的內(nèi)化[3]。目前高中人工智能課程在教材改變的層面已經(jīng)做出了一定的努力。在課程標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下，現(xiàn)已出版的五套教材在體例、版面、學(xué)習(xí)活動(dòng)、評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行了多樣化的設(shè)計(jì)，基本上貫徹了新課標(biāo)所倡導(dǎo)的課程目標(biāo)和理念。在組織方式的層次，少數(shù)已經(jīng)開設(shè)人工智能課程的學(xué)校結(jié)合學(xué)生的興趣與學(xué)校的實(shí)際情況，有針對(duì)性地開展了課程的組織。然而，仍然有一些地區(qū)或?qū)W校不愿或不習(xí)慣打破原有的課程組織方式，而是采用硬性規(guī)定的方式，人為指定兩三門課程，將選修變?yōu)楸匦?，限制學(xué)生的自由選擇，依然維持原有的固定班級(jí)授課的形式。教材的改變僅僅是課程實(shí)施的開始，在組織方式、角色或行為、知識(shí)與理解、價(jià)值等層次，大部分學(xué)校還未發(fā)生變化或變化還很小。

（3） 課程實(shí)施的典型個(gè)案

目前國內(nèi)開展人工智能課程教學(xué)或?qū)嶒?yàn)的典型學(xué)校如表1所示?？傮w來看，這兩所學(xué)校都地處東南沿海地區(qū)，且學(xué)校本身比較積極參與高中新課改的實(shí)踐探索，屬于“敢于吃螃蟹”的類型?？紤]到課程本身的要求較高，兩所學(xué)校都選取了基礎(chǔ)較好的學(xué)生開展教學(xué)。到目前為止，兩所學(xué)校均已開展了三期的教學(xué)或?qū)嶒?yàn)探索，任課教師及時(shí)總結(jié)教學(xué)心得體會(huì)，并在相關(guān)教學(xué)刊物或課程研修活動(dòng)中與廣大一線教師分享教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。

二 高中人工智能課程的影響因素

根據(jù)Snyder的研究，可以把課程實(shí)施的影響因素歸納為四個(gè)方面：課程改革自身的性質(zhì)、校區(qū)的整體情況、學(xué)校的水平以及外部環(huán)境[4]。結(jié)合高中人工智能課程的現(xiàn)狀，本文分別從以上四個(gè)方面來探討影響該課程的主要因素。

（1） 課改自身的性質(zhì)

課程改革本身的性質(zhì)是影響課程實(shí)施的第一要素。它包括課程改革的必要性及其相關(guān)性、改革方案的清晰程度、改革內(nèi)容的復(fù)雜性以及改革方案的質(zhì)量與實(shí)用性。結(jié)合信息技術(shù)新課程改革的相關(guān)調(diào)查研究，廣大信息技術(shù)教師和教研人員對(duì)課改的必要性應(yīng)該認(rèn)識(shí)得比較到位，然而他們對(duì)信息技術(shù)課程中是否有必要單獨(dú)開設(shè)人工智能模塊存有疑惑。其次，不少教師對(duì)課程改革方案（課程標(biāo)準(zhǔn)）的認(rèn)識(shí)并不是非常清晰。他們認(rèn)為新課程標(biāo)準(zhǔn)中的教學(xué)理念、實(shí)施建議等內(nèi)容相對(duì)抽象，不易把握和理解，缺乏具體的針對(duì)性，可操作性不強(qiáng)。再次，人工智能課程的實(shí)用性相比其他模塊并不明顯，課程內(nèi)容也相對(duì)難度較高。這些因素造成課程設(shè)置的必要性不強(qiáng)、實(shí)施難度大、實(shí)用性不高，直接影響人工智能課程在學(xué)校的順利設(shè)置。

（2） 校區(qū)的整體情況

校區(qū)的整體情況主要包括地區(qū)的適應(yīng)性、地方管理部門的支持、教學(xué)隊(duì)伍的培養(yǎng)、教學(xué)研討和交流等等。各地區(qū)對(duì)課程改革的需要程度會(huì)直接影響人們實(shí)施課程的積極性和主動(dòng)性。我國東西部地區(qū)的學(xué)校對(duì)課程改革的需求程度不同，從而造成了課程實(shí)施的地區(qū)差別。從目前開設(shè)人工智能課程或教學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)校來看，均分布于東南沿海較為發(fā)達(dá)的地區(qū)。這些學(xué)校的共同特點(diǎn)是基礎(chǔ)條件較好，對(duì)課程改革的積極性高，敢于進(jìn)行教學(xué)嘗試和革新。此外，地方管理部分的支持對(duì)課程實(shí)施也有很大影響，如廣東省為了推動(dòng)信息技術(shù)課程改革，專門出臺(tái)了關(guān)于課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)指導(dǎo)意見[5]。其中強(qiáng)調(diào)“要特別注意人工智能初步”，并針對(duì)人工智能課程提供了較為具體的教學(xué)建議，從而促使該省出現(xiàn)了全國最早正式開設(shè)人工智能課程的學(xué)校。師資隊(duì)伍也是影響課程的因素之一。目前大多數(shù)高中缺乏熟悉人工智能課程內(nèi)容和教學(xué)方法的專業(yè)教師，使得學(xué)校無法開設(shè)該課程。因此，有關(guān)人工智能課程的研討和學(xué)習(xí)交流顯得尤為重要，然而目前這些方面的活動(dòng)總體上相對(duì)缺乏。

（3） 學(xué)校的水平

學(xué)校水平對(duì)課程實(shí)施的影響因素包括校長的作用、教師的個(gè)人特征和教師集體的行為取向。學(xué)校是課程改革的基本單位，校長和教師是學(xué)校課程改革的動(dòng)因。校長對(duì)課改理念的理解，以及對(duì)課改的支持、參與程度都會(huì)影響課程的順利實(shí)施。校長通常會(huì)根據(jù)上級(jí)主管部門的意見，結(jié)合本校的實(shí)際情況，權(quán)衡課程改革可能對(duì)學(xué)校形成的各種影響。在高考的影響下，信息技術(shù)課程在高中各科中長期存在地位“低人一等”的現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)課時(shí)常被“侵占”的現(xiàn)象。如果校長對(duì)信息技術(shù)課程本身不重視，那么要求學(xué)校開設(shè)人工智能選修課無疑是一種奢望。此外，一所學(xué)校教師個(gè)人和集體的改革意識(shí)的強(qiáng)弱也會(huì)影響課程的實(shí)施。從人工智能課程的現(xiàn)狀來看，恰好印證了這一點(diǎn)：改革意識(shí)強(qiáng)的教師個(gè)人或教研組即使沒有上級(jí)的硬性指令，也能積極展開各選修模塊的教學(xué)嘗試和探索，并自覺地從教學(xué)者成長為研究者，而思想保守的學(xué)校即使具備了課程實(shí)施的基本條件，也不愿積極開設(shè)相關(guān)的選修課程，長期停留于課程的“忠實(shí)執(zhí)行者”的層次。

（4） 外部環(huán)境

外部環(huán)境因素主要包括政府部門的重視、外部機(jī)構(gòu)的支持以及社區(qū)與家長的協(xié)助。各國課程改革的經(jīng)驗(yàn)表明，教育行政部門和相關(guān)機(jī)構(gòu)的態(tài)度在很大程度上影響到新課程的順利實(shí)施。特別是我國長期以來受到前蘇聯(lián)教育模式的影響，課程改革通常是自上而下的模式，新課程的實(shí)施主要依靠各級(jí)政府教育行政部門的政策和指令的推動(dòng)。本次新課程改革同樣繼承了這一模式，但是整個(gè)教育體制和評(píng)價(jià)體系未能及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，因此在某些方面造成各級(jí)教育部門的政策抵觸，出現(xiàn)“上有政策、下有對(duì)策”的情況。此外，社區(qū)與家長對(duì)新課改的認(rèn)識(shí)和態(tài)度也影響到人工智能課程的實(shí)施。研究表明，社區(qū)與家長更加關(guān)心的是新課改是否有助于提高學(xué)生的學(xué)業(yè)成績，是否會(huì)給學(xué)生造成更大的負(fù)擔(dān)，而對(duì)學(xué)生能力的全面發(fā)展和個(gè)性的培養(yǎng)則是其次的考慮。因此，要使社區(qū)與家長認(rèn)識(shí)和了解課程改革的意義和目標(biāo)，引導(dǎo)其關(guān)心新課程、支持新課程才能更好的促進(jìn)新課改的健康發(fā)展，進(jìn)而才可能使得包括人工智能在內(nèi)的高中各科選修模塊得以全面開設(shè)與實(shí)施。

三 高中人工智能課程的反思

通過調(diào)查訪談以及與相關(guān)授課教師的交流，筆者了解到高中人工智能課程的教學(xué)情況和教師的經(jīng)驗(yàn)體會(huì)?？傮w來說，該課程的推進(jìn)情況不如預(yù)期理想，需要從課程的設(shè)計(jì)、管理、教學(xué)以及評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行反思。

（1） 課程設(shè)計(jì)

本次高中信息技術(shù)課程改革將原來的一門課程分解為1個(gè)必修模塊和5個(gè)選修模塊，從而給學(xué)生提供多樣化的選擇?！叭斯ぶ悄艹醪健边x修模塊是作為智能信息技術(shù)處理專題設(shè)置的，以反映信息技術(shù)學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)，體現(xiàn)教育的時(shí)代性要求。課程設(shè)置的目的在于使學(xué)生在技術(shù)掌握與使用的過程中，逐漸領(lǐng)會(huì)信息技術(shù)在現(xiàn)代社會(huì)中的應(yīng)用以及對(duì)科學(xué)技術(shù)和人類發(fā)展的深遠(yuǎn)意義[6]。然而，以上的描述更多是該模塊的隱性價(jià)值，相比其他模塊該課程的顯性價(jià)值并不是很直觀。而一線的信息技術(shù)教師較多關(guān)注的是該課程的顯性價(jià)值：課程能給學(xué)生帶來些什么？學(xué)生的實(shí)踐能力能否有較大提高？教師們?cè)跊]有找到一個(gè)合理的價(jià)值依托之前，一般不會(huì)貿(mào)然開課。這一點(diǎn)值得課程設(shè)計(jì)者和教研人員的深刻思考。

通過網(wǎng)絡(luò)問卷調(diào)查，不少教師認(rèn)為人工智能課程在高中開設(shè)是有一定必要性的[7]，但并不意味著所有的學(xué)生都需要學(xué)習(xí)該課程。課程應(yīng)面向?qū)θ斯ぶ悄苡幸欢ㄅd趣的學(xué)習(xí)者，且最好有一定的基礎(chǔ)。事實(shí)上，相對(duì)于其他選修模塊，選擇人工智能課程的學(xué)生并不是很多。因此，結(jié)合我國目前的情況，可以考慮優(yōu)先在發(fā)達(dá)地區(qū)條件較好的部分學(xué)校開設(shè)，再進(jìn)一步利用其示范作用，以點(diǎn)帶面，逐步鋪開培訓(xùn)、指導(dǎo)、交流的規(guī)模和影響面，積極穩(wěn)妥地推進(jìn)高中人工智能課程的建設(shè)。

（2） 課程管理

課程的有效管理有助于提高課程實(shí)施的質(zhì)量。上個(gè)世紀(jì)90年代以來，我國的中小學(xué)課程由原來的中央集權(quán)管理體制逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閲摇⒌胤?、學(xué)校的三級(jí)管理體制。國家負(fù)責(zé)課程的總體規(guī)劃，省級(jí)教育部門結(jié)合本地區(qū)實(shí)際制定課程計(jì)劃或?qū)嵤┓桨?，而學(xué)校也將有權(quán)根據(jù)學(xué)校傳統(tǒng)或?qū)W生興趣開發(fā)適合本校的課程。目前人工智能課程雖然已被列入國家課程標(biāo)準(zhǔn)，但在地方管理層面并未得到應(yīng)有的認(rèn)可。部分地區(qū)考慮到高考因素，直接將人工智能模塊排除在學(xué)生的選擇范圍之外，無疑成為阻礙該課程順利實(shí)施的一個(gè)重要原因。

目前我國高中了解熟悉人工智能教學(xué)內(nèi)容、方法的教師十分缺乏，相關(guān)教育主管部門需加強(qiáng)該課程的師資培養(yǎng)，邀請(qǐng)教材編寫人員和相關(guān)專家，積極開展各級(jí)培訓(xùn)、研討和交流活動(dòng)，以務(wù)實(shí)的態(tài)度來聽取學(xué)科教師的意見，為他們提供一些明確的、可操作的指導(dǎo)和建議。也可以開展優(yōu)秀教學(xué)案例的征集和評(píng)獎(jiǎng)，通過公開課的觀摩和點(diǎn)評(píng)活動(dòng)，或吸納中學(xué)教師參與有關(guān)課程改革和教學(xué)研究的課題，以此提高教師參與改革的積極性。此外，國內(nèi)高等師范院校信息技術(shù)相關(guān)專業(yè)應(yīng)該對(duì)新課改作出及時(shí)的反應(yīng)，針對(duì)高中信息技術(shù)各選修模塊為師范生開設(shè)相關(guān)的課程，為課改的成功實(shí)施提供后備師資力量的支持。

（3） 課程教學(xué)

從已開展的人工智能課程教學(xué)或?qū)嶒?yàn)情況來看，主要的教學(xué)體會(huì)包括：教學(xué)對(duì)象選取時(shí)要有針對(duì)性，不宜硬性指定，應(yīng)結(jié)合學(xué)習(xí)者自己的興趣和學(xué)習(xí)基礎(chǔ)供其自由選擇；由于課程的理論和技術(shù)的要求較高，不宜大量采用“講授法”進(jìn)行教學(xué)，應(yīng)設(shè)計(jì)一些有挑戰(zhàn)性的活動(dòng)供學(xué)生實(shí)踐；為保證教學(xué)進(jìn)度有序進(jìn)行，可通過課堂小測(cè)及時(shí)鞏固所學(xué)內(nèi)容；應(yīng)提供良好的網(wǎng)絡(luò)條件和計(jì)算機(jī)設(shè)備以支持課程教學(xué)和實(shí)踐的順利開展。

國外一些高校通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的手段與中學(xué)合作開展人工智能教學(xué)，加快了課程建設(shè)的步伐，并提高了教學(xué)質(zhì)量。大學(xué)負(fù)責(zé)教學(xué)網(wǎng)站的建設(shè)維護(hù)，主持與中小學(xué)的討論答疑，中學(xué)則負(fù)責(zé)課程教學(xué)的具體實(shí)施。文中個(gè)案也印證了這種做法的有效性：讓一些致力于高中人工智能課程研究的高校和部分條件較好的中學(xué)建立共同體，協(xié)作推動(dòng)課程的實(shí)施。一方面，高校研究人員能為中學(xué)提供教學(xué)指導(dǎo)建議、技術(shù)和資源的支持；另一方面，中學(xué)的教學(xué)實(shí)踐也為高校進(jìn)行課程教學(xué)研究提供了材料和依據(jù)。

（4） 課程評(píng)價(jià)

研究表明，評(píng)價(jià)目前已成為影響高中信息技術(shù)新課程實(shí)施的一個(gè)重要問題[8]。從本次課改的動(dòng)因來看，針對(duì)我國現(xiàn)行教育體制下的高考選拔制度在很多方面呈現(xiàn)的弊端，新課改力圖在一定程度上改變這一局面，努力使學(xué)習(xí)者能夠真正獲得全面的發(fā)展。但是，在目前情況下以高考為“指揮棒”的評(píng)價(jià)體系短期內(nèi)仍然無法發(fā)生質(zhì)的變化。高中新課改實(shí)施以來，部分省份相繼將信息技術(shù)課程納入了高考的范疇，以往信息技術(shù)課程不受重視的情況逐漸得到了一些改善。然而，高考是否解決信息技術(shù)課程評(píng)價(jià)問題的一劑良藥，進(jìn)而為人工智能課程的實(shí)施及其評(píng)價(jià)帶來新的希望，目前仍是值得懷疑和思考的問題。特別是當(dāng)前高考科目已經(jīng)較多，再增加科目無疑會(huì)加重學(xué)習(xí)者的負(fù)擔(dān)，且很容易回到應(yīng)試教育的老路上。

其次，雖然新課程標(biāo)準(zhǔn)中提供了關(guān)于課程評(píng)價(jià)的建議，但是其中的內(nèi)容仍然比較抽象，可操作性不夠。如在信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)建議中，提倡評(píng)價(jià)主體的多元化，關(guān)注學(xué)生的個(gè)別差異，綜合應(yīng)用多種過程性評(píng)價(jià)方式，適當(dāng)滲透表現(xiàn)性評(píng)價(jià)的理念，等等。這些內(nèi)容從理念上來講都是很好的，但是如何在教學(xué)實(shí)踐中加以操作實(shí)施，對(duì)一線教師而言仍是不夠明確和難以把握的問題。而且，信息技術(shù)課程的每個(gè)模塊各有特色，然而課程標(biāo)準(zhǔn)并未就此提供專門的評(píng)價(jià)建議。因此，一套科學(xué)合理、適合人工智能課程的評(píng)價(jià)體系和方法仍需要教研人員在實(shí)踐中不斷摸索總結(jié)。

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關(guān)鍵詞：人工智能；選修課；專題討論

中圖分類號(hào)：G642.0？搖 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2012）12-0053-02

一、引言

《人工智能》是一門跨學(xué)科的課程，它的內(nèi)涵十分豐富，包含了符號(hào)學(xué)、數(shù)理邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、知識(shí)表示和推理、模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)等方面的知識(shí)，并且內(nèi)容抽象，使得一般本科生望而生畏。目前在大多數(shù)院校里尤其是二本院校，《人工智能》只是作為一門選修課程。既然是作為選修課程，我們可以不拘泥于傳統(tǒng)的教學(xué)方式，采取靈活多樣的教學(xué)形式，培養(yǎng)學(xué)生研究這個(gè)領(lǐng)域的興趣，使得學(xué)生既能掌握人工智能領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論，又能了解目前人工智能的前沿課題，擴(kuò)大知識(shí)面，并為今后的研究打好基礎(chǔ)。

二、改革教學(xué)方法

在傳統(tǒng)的教學(xué)模式里，教師往往就一本教材從頭到尾講授給學(xué)生，教師講什么，學(xué)生就聽什么。但是人工智能涉及太多的數(shù)理邏輯推理知識(shí)，內(nèi)容抽象，講解起來不免有點(diǎn)枯燥無味，學(xué)生的興趣就會(huì)隨著講課的進(jìn)程逐漸變得淡薄。另一個(gè)問題是在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，學(xué)生接觸不到該研究領(lǐng)域的前沿問題。事實(shí)上，隨著科技的進(jìn)步，人工智能技術(shù)也在不斷發(fā)展，再加上人工智能本身的特點(diǎn)，即它是一門交叉學(xué)科，涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)、控制科學(xué)、認(rèn)知學(xué)、生物學(xué)、哲學(xué)等等領(lǐng)域。因此當(dāng)學(xué)生了解了當(dāng)前國內(nèi)外學(xué)者所研究的前沿課題，這樣不僅能克服“枯燥無味”的問題，而且會(huì)拓寬他們的知識(shí)面，從而他們可以將自己所學(xué)專業(yè)作為人工智能的潛在應(yīng)用或研究領(lǐng)域?；谝陨戏治?，考慮到人工智能是適合任何專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的一門選修課，我們?cè)O(shè)立分專題講授模式，這些專題包括：人工智能與類人思維，人工智能與機(jī)器進(jìn)化，人工智能與知識(shí)表示，人工智能與決策規(guī)劃等等。下面分別敘述之。

1.人工智能與類人思維。什么是人工智能？Nilsson指出：“人工智能是關(guān)于人造物的智能行為，而智能行為包括知覺、推理、學(xué)習(xí)、交流和在復(fù)雜環(huán)境中行為。人工智能的一個(gè)長期目標(biāo)是發(fā)明出可以像人類一樣或更好地完成以上行為的機(jī)器……”那么為了這個(gè)長遠(yuǎn)目標(biāo)，我們應(yīng)該深入地探討人類大腦是如何思維的，或者說是如何思考問題的，人類是如何感知、理解以及應(yīng)付外界龐雜的世界。只有深刻理解了人腦功能原理以后，人工智能才能“貢獻(xiàn)出”相應(yīng)的類人思維模型。這相當(dāng)于空氣動(dòng)力學(xué)，人類飛行器只是根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)的原理構(gòu)造的，它并不要求人類制造像鳥兒一般的飛行工具。因此在這部分教學(xué)過程中，可以先提出“大腦是如何思維的”問題，讓學(xué)生自己動(dòng)腦思考，相互探討：人腦的結(jié)構(gòu)是什么？人類思考問題分層次嗎？什么是智力？智力的本質(zhì)是什么？……課后，學(xué)生可以帶著這些問題查閱資料文獻(xiàn)，分組討論，甚至可以寫一些文章來闡述自己對(duì)思維的理解。這樣既充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，又培養(yǎng)他們的興趣。然后，我們?cè)谡n堂上進(jìn)行具體講解，講解內(nèi)容自然而然地引入了人工智能的定義，人工智能歷史知識(shí)，圖靈測(cè)試方法以及認(rèn)知模型方法，接著再介紹目前國內(nèi)外類人思維模型的研究現(xiàn)狀。這樣的教授過程，一開始就使得學(xué)生不排斥這門課，在了解人工智能基礎(chǔ)知識(shí)外也接觸到認(rèn)識(shí)論方面的知識(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生查閱文獻(xiàn)和撰寫科技論文的能力。

2.人工智能與機(jī)器進(jìn)化。這部分專題主要給學(xué)生講解遺傳算法方面的知識(shí)，比如遺傳算法的產(chǎn)生與發(fā)展，遺傳算法的基本操作，遺傳算法的應(yīng)用情況。并且在教學(xué)過程中結(jié)合實(shí)例來講述。實(shí)例可以從最基本的簡單函數(shù)優(yōu)化到復(fù)雜的旅行商問題。學(xué)生可以自己設(shè)計(jì)函數(shù)優(yōu)化的解決方案，指出初始種群大小、進(jìn)化代數(shù)、交叉率等因素對(duì)求解結(jié)果的影響，并要求學(xué)生自己編寫程序來分析和理解這些問題。這些實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)極大地提高了學(xué)生的動(dòng)手能力。

3.人工智能與知識(shí)表示。知識(shí)表示可看成是一組描述事物的約定，在人工智能里，它研究怎樣把“人類知識(shí)”表示成機(jī)器能處理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。經(jīng)典人工智能的主要表示方法有：一階謂詞邏輯表示方法，這是最基本的表示方法，具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓眢w系；產(chǎn)生式規(guī)則表示方法，這是使用最廣泛的表示方法；語義網(wǎng)絡(luò)、框架、腳本表示方法，這是結(jié)構(gòu)化的表示方法，等等。但是學(xué)生在學(xué)習(xí)這部分的知識(shí)時(shí)，對(duì)于邏輯推理覺得非?？菰餆o味。我們的想法是在介紹這部分的知識(shí)時(shí)，不僅透徹闡述各種表示方法的精神實(shí)質(zhì)，而且建議學(xué)生閱讀Sowa所編著的《知識(shí)表示》一書，該書提供了知識(shí)表示方面廣泛的知識(shí)，是這一領(lǐng)域的公認(rèn)權(quán)威著作。Sowa在介紹新思想的同時(shí)捕捉到這一領(lǐng)域的最新成就，并且將邏輯學(xué)、哲學(xué)、語言學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)結(jié)合到知識(shí)表示，并將其轉(zhuǎn)換為可計(jì)算形式。該書中還包含了大量的哲學(xué)和語言學(xué)的知識(shí)，閱讀該書可以使得學(xué)生知識(shí)面得以拓寬，加上該書目前沒有翻譯版本，鼓勵(lì)學(xué)生閱讀英文原著，對(duì)學(xué)生各方面能力的提高都有所幫助。

4.人工智能與決策規(guī)劃。在決策規(guī)劃中，著重介紹增強(qiáng)學(xué)習(xí)、偏好理論等基礎(chǔ)知識(shí)，由于我們?cè)谶@個(gè)方面上做了許多工作，因此在講解時(shí)聯(lián)系自己的研究進(jìn)行一些專題探討，例如雙馬爾科夫過程決策模型，協(xié)同算法，超濾偏好模型，樸素描述邏輯在中醫(yī)理論上的應(yīng)用等等，并歡迎學(xué)生和我們共同研究這些專題，這樣做無疑會(huì)增加師生之間的學(xué)術(shù)交流，促進(jìn)學(xué)生的研究興趣，形成良好學(xué)術(shù)氛圍。

5.豐富多樣的教學(xué)形式。除了以上的專題外，還可以開設(shè)其他的人工智能專題。事實(shí)上可以針對(duì)不同專業(yè)的學(xué)生確定專題的內(nèi)容和形式。例如對(duì)于工程類的學(xué)生，可以著重講述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)化計(jì)算等方面的內(nèi)容，并且借助于Matlab提供的相關(guān)工具箱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。因?yàn)榇蠖鄶?shù)工程類的本科生都學(xué)習(xí)過Matlab語言，該語言在科學(xué)研究和工程實(shí)踐中應(yīng)用廣泛，在教學(xué)過程中也要充分發(fā)揮這些優(yōu)點(diǎn)。如是文科類的學(xué)生，教學(xué)方面可以著重講述人工智能的符號(hào)學(xué)，哲學(xué)等方面的知識(shí)，這讓文科學(xué)生從另一個(gè)角度去理解人工智能。課堂上，充分利用多媒體教學(xué)，采取多樣的教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生的興趣和好奇心。還可以播放國際機(jī)器人大賽等錄像片段，增強(qiáng)課堂的教學(xué)效果。

三、結(jié)束語

總之，將人工智能分專題來講授，讓學(xué)生立刻能接觸到當(dāng)前人工智能的前沿研究問題，并且領(lǐng)會(huì)其中的實(shí)質(zhì)。再加以多元化的教學(xué)手段，使得學(xué)生好學(xué)，樂學(xué)，更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，提高教學(xué)水平。

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關(guān)鍵詞：人工智能；會(huì)計(jì)軟件開發(fā)技術(shù)；翻轉(zhuǎn)課堂；知識(shí)庫；會(huì)計(jì)信息化

一、引言

近年來，隨著云計(jì)算、人工智能、大數(shù)據(jù)和移動(dòng)計(jì)算等新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，知識(shí)管理理念的日趨成熟，新興技術(shù)對(duì)高等學(xué)校教育教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新帶來了良好的機(jī)遇。2012年3月13日，教育部印發(fā)的《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》，旨在推進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，實(shí)現(xiàn)教育思想、理念、方法和手段全方位創(chuàng)新。2016年6月7日，教育部頒布實(shí)施的《教育信息化“十三五”規(guī)劃》，以期加快推動(dòng)信息技術(shù)與教學(xué)教育的融合發(fā)展。這些政策的出臺(tái)為高校翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的發(fā)展提供了明確的實(shí)施導(dǎo)向和政策支持，也為重慶理工大學(xué)會(huì)計(jì)信息化國家級(jí)精品課程之《會(huì)計(jì)軟件開發(fā)技術(shù)》（AccountingSoftwareDevelopmentTechnology，以下簡稱為ASDT）課程實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式改革與創(chuàng)新帶來了良好的契機(jī)。知識(shí)庫采用知識(shí)表示方式來存儲(chǔ)、組織、管理和使用互相聯(lián)系的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)知識(shí)、學(xué)習(xí)過程沉淀的知識(shí)和學(xué)生自我搭建的知識(shí)。基于人工智能技術(shù)的翻轉(zhuǎn)課堂知識(shí)庫構(gòu)建與應(yīng)用，不但可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，讓課程教學(xué)延伸到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，還能夠在很大程度上提高課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。大數(shù)據(jù)、人工智能、知識(shí)庫等技術(shù)的發(fā)展為翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的有效開展提供了良好的技術(shù)支撐，引起了教育界的廣泛關(guān)注。周宇等人（2016）提出了一種面向關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的機(jī)構(gòu)知識(shí)庫構(gòu)建方法，該方法能夠覆蓋機(jī)構(gòu)知識(shí)庫構(gòu)建的整個(gè)過程，并支持機(jī)構(gòu)知識(shí)的資源整合、語義檢索、知識(shí)推理和關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。鐘曉流等人（2013）信息化環(huán)境中基于翻轉(zhuǎn)課堂理念的有效教學(xué)設(shè)計(jì)模型，對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂產(chǎn)生的背景與緣起、含義與特征、當(dāng)前的研究進(jìn)展與實(shí)踐案例、相關(guān)的技術(shù)工具等進(jìn)行了系統(tǒng)分析。曾明星等人（2014）闡述了翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)涵、應(yīng)用與研究現(xiàn)狀，分析了軟件開發(fā)類課程實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂的可行性，探討了軟件開發(fā)類課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模型及其構(gòu)成要素。劉清堂等人（2016）分析了機(jī)器教學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)、智能導(dǎo)師系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)理念、關(guān)鍵技術(shù)以及代表性系統(tǒng)，提出以學(xué)習(xí)分析為核心的智能技術(shù)整合、融合人工智能和人類智能的自適應(yīng)學(xué)習(xí)。綜觀上述文獻(xiàn)，現(xiàn)有研究主要從翻轉(zhuǎn)課堂的可行性和模型等方面去思考翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式改革問題，而利用人工智能、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)去改革與創(chuàng)新翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的研究文獻(xiàn)還相對(duì)比較匱乏?；谌斯ぶ悄芗夹g(shù)的翻轉(zhuǎn)課堂知識(shí)庫構(gòu)建與應(yīng)用，通過全程記錄課上和課下的教學(xué)互動(dòng)過程，可以改善翻轉(zhuǎn)課堂在教學(xué)方式、學(xué)生學(xué)習(xí)方式、評(píng)價(jià)體系等諸多方面的不足。鑒于此，本文基于大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，探索改進(jìn)與提升翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式改革與創(chuàng)新的新技術(shù)與新方法。

二、基于人工智能的春秋戰(zhàn)國翻轉(zhuǎn)課堂知識(shí)的表達(dá)

人工智能（ArtificialIntelligence）是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)，主要包括機(jī)器人、語言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語言處理、智能監(jiān)控、智能搜索等核心技術(shù)。ASDT課程將語音識(shí)別、語義識(shí)別、圖像識(shí)別和智能搜索等人工智能技術(shù)融入翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革的同時(shí)，導(dǎo)入春秋戰(zhàn)國時(shí)期的七國爭霸作為教學(xué)情景，將班上所有學(xué)生平均分成七個(gè)小組，分別對(duì)應(yīng)齊、楚、燕、趙、韓、魏、秦等七個(gè)國家，每個(gè)小組的學(xué)生進(jìn)行角色扮演，實(shí)施“春秋爭霸”翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。在ASDT教學(xué)過程中，在講授會(huì)計(jì)軟件開發(fā)技術(shù)和會(huì)計(jì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)處理流程的同時(shí)，讓學(xué)生充分參與課程教學(xué)活動(dòng)，強(qiáng)化互動(dòng)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、溝通能力、PPT制作與演講能力、知識(shí)消化吸收及應(yīng)用等能力?；谌斯ぶ悄芊D(zhuǎn)課堂知識(shí)庫構(gòu)建的基礎(chǔ)是將ASDT課堂的課堂教學(xué)活動(dòng)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)活動(dòng)過程中形成的知識(shí)符號(hào)化的一個(gè)過程，通過對(duì)知識(shí)的映射轉(zhuǎn)化為可供描述的事實(shí)和推理事實(shí)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在構(gòu)建知識(shí)庫的過程中，知識(shí)的表達(dá)方式是構(gòu)建知識(shí)庫的關(guān)鍵。知識(shí)表達(dá)方式主要包括描述性、直接性、過程性等表達(dá)方式。其中，描述性的知識(shí)表達(dá)方式是客觀和完整地反映相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的理論知識(shí)，具有準(zhǔn)確性和邏輯性的特點(diǎn)。直接性的表達(dá)方式是以專業(yè)理論知識(shí)為基礎(chǔ)，以圖片、視頻、音頻和圖形等方式直接表達(dá)知識(shí)的本質(zhì)。過程性的知識(shí)表達(dá)方式是在教學(xué)過程中的積累和總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)。以下具體闡述在課堂教學(xué)活動(dòng)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)活動(dòng)中知識(shí)的表達(dá)方式。

（一）課堂教學(xué)活動(dòng)課堂教學(xué)活動(dòng)由教師圍繞各小組在完成作業(yè)的過程中遇到的實(shí)際問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組作品展示和組織小組間互動(dòng)討論。在課堂教學(xué)活動(dòng)中，各小組通過PPT演示講解本組作品中所涉及的知識(shí)點(diǎn)，運(yùn)行程序進(jìn)行作品展示。其他小組針對(duì)展示的作品輪流提問，小組回答問題以后，教師對(duì)作品進(jìn)行綜合性點(diǎn)評(píng)并打分。最后，教師根據(jù)知識(shí)庫中的記錄的學(xué)生自主學(xué)習(xí)活動(dòng)中遇到的問題引導(dǎo)學(xué)生互動(dòng)討論，解決問題，針對(duì)學(xué)生不能解決的問題，進(jìn)行重點(diǎn)講解。在整個(gè)課堂教學(xué)活動(dòng)中，教師對(duì)知識(shí)點(diǎn)的講解、評(píng)價(jià)表現(xiàn)為描述性的知識(shí)，而教師和學(xué)生的角色高頻切換，教師和學(xué)生評(píng)價(jià)、引導(dǎo)和提問不停迭代的探究式教學(xué)過程，表現(xiàn)為過程性的知識(shí)。通過語音識(shí)別、語義識(shí)別等人工智能技術(shù)的運(yùn)用，自動(dòng)識(shí)別和理解學(xué)生作品展示、各小組提問、教師綜合點(diǎn)評(píng)等教學(xué)活動(dòng)中的語言，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的文本，按照知識(shí)的表達(dá)方式自動(dòng)分類，并實(shí)時(shí)傳送到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，更新知識(shí)庫。

（二）學(xué)生自主學(xué)習(xí)活動(dòng)將ASDT課程的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容按主題進(jìn)行任務(wù)分解，根據(jù)教學(xué)計(jì)劃逐步推進(jìn)，學(xué)生根據(jù)小組任務(wù)在重慶理工大學(xué)精品課程網(wǎng)上觀看教學(xué)視頻進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，小組成員合作完成小組任務(wù)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的疑問，可以借助智能搜索技術(shù)檢索知識(shí)庫，知識(shí)庫推送相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，幫助學(xué)生解決問題。在學(xué)生的自主學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生在網(wǎng)頁中通過簡單檢索、組配檢索、限制檢索等手段，進(jìn)行交互式的訪問，最終獲得所需的知識(shí)信息，表現(xiàn)為過程性的知識(shí)。學(xué)生觀看教學(xué)視頻對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)表現(xiàn)為直接性的知識(shí)。

三、基于人工智能的翻轉(zhuǎn)課堂知識(shí)庫的構(gòu)建

在知識(shí)的直接性表達(dá)、描述性表達(dá)和過程性表達(dá)等多種方式下，多角度獲取教學(xué)活動(dòng)中的各種知識(shí)以構(gòu)建知識(shí)庫。基于人工智能的翻轉(zhuǎn)課堂知識(shí)庫包括教師編輯維護(hù)的知識(shí)庫、學(xué)生自我搭建的知識(shí)庫以及課堂學(xué)習(xí)過程中沉淀積累形成的知識(shí)庫三部分，在教學(xué)活動(dòng)中不停地進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新，形成一個(gè)翻轉(zhuǎn)課堂知識(shí)庫的生態(tài)循環(huán)。其中，老師編輯維護(hù)的知識(shí)庫是根據(jù)教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)任務(wù)按規(guī)則生成課題所需的知識(shí)點(diǎn)；學(xué)生自我搭建的知識(shí)庫是根據(jù)學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上提出的問題，生成的答案和解釋；課堂學(xué)習(xí)過程中沉淀積累形成的知識(shí)庫是自動(dòng)記錄和存儲(chǔ)學(xué)生在課堂上的各種學(xué)習(xí)行為?；谌斯ぶ悄艿姆D(zhuǎn)課堂知識(shí)庫，

（一）教師建立維護(hù)學(xué)生基礎(chǔ)學(xué)習(xí)知識(shí)庫教師首先根據(jù)教學(xué)總?cè)蝿?wù)和總目標(biāo)規(guī)劃具體小組任務(wù)，按照教學(xué)大綱小組任務(wù)，同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上編輯學(xué)生完成小組任務(wù)所需的基礎(chǔ)知識(shí)和教學(xué)視頻。此環(huán)節(jié)對(duì)課程的翻轉(zhuǎn)和構(gòu)建基礎(chǔ)學(xué)習(xí)知識(shí)庫具有重要的指導(dǎo)意義。建立基礎(chǔ)學(xué)習(xí)知識(shí)庫要和小組任務(wù)相匹配，并且具備合理性、科學(xué)性和可操作性，盡量涵蓋完成小組任務(wù)所涉及的知識(shí)點(diǎn)。否則學(xué)生將無法完成小組任務(wù)，也無法有效建立基礎(chǔ)學(xué)習(xí)知識(shí)庫。學(xué)生根據(jù)小組任務(wù)和本小組實(shí)際情況，觀看教學(xué)視頻和學(xué)習(xí)資料，滿足基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備，完成小組作品。教師根據(jù)學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過程中提出的問題不斷更新維護(hù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)知識(shí)庫。

（二）學(xué)生自主學(xué)習(xí)形成知識(shí)庫學(xué)生根據(jù)教師在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)上的任務(wù)，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，完成小組的學(xué)習(xí)任務(wù)。當(dāng)學(xué)生提出疑問時(shí)，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)會(huì)自動(dòng)檢索知識(shí)庫，找到相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)和教學(xué)視頻對(duì)學(xué)生進(jìn)行智能推送，學(xué)生解答問題。并且在人工智能技術(shù)的應(yīng)用下，會(huì)自動(dòng)記錄學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)上的問題，形成并更新知識(shí)庫，把學(xué)生的學(xué)習(xí)記錄反饋給教師，幫助教師及時(shí)調(diào)整教學(xué)計(jì)劃。

（三）課堂教學(xué)活動(dòng)中形成知識(shí)庫在學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)中，小組成員進(jìn)行PPT講解和作品展示，在語音識(shí)別、語義識(shí)別和自動(dòng)計(jì)分等人工智能技術(shù)下，自動(dòng)記錄和分析小組的作品展示情況、個(gè)人發(fā)言情況和積分情況。并且自動(dòng)記錄老師的總結(jié)點(diǎn)評(píng)和答疑，通過圖像分析技術(shù)，自動(dòng)歸集學(xué)生個(gè)人的學(xué)習(xí)資料。同時(shí)，把課堂過程中的學(xué)生提問、教師答疑所涉及的知識(shí)，自動(dòng)對(duì)接到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，更新知識(shí)庫。

四、知識(shí)庫在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)活動(dòng)中的具體應(yīng)用

基于人工智能的知識(shí)庫在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)活動(dòng)中的具體應(yīng)用主要包括自主學(xué)習(xí)、課堂教學(xué)和效果評(píng)價(jià)等三個(gè)方面。自主學(xué)習(xí)是指學(xué)生在翻轉(zhuǎn)課堂的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)上進(jìn)行課前的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)和基礎(chǔ)知識(shí)自測(cè)，并且借助知識(shí)庫解決疑問；課堂教學(xué)是利用基于人工智能技術(shù)構(gòu)建的知識(shí)庫，幫助教師和學(xué)生解決教學(xué)過程中的問題；效果評(píng)價(jià)是在翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式下，建立的適合現(xiàn)行教學(xué)模式下的學(xué)生評(píng)價(jià)體系，教師根據(jù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)情況，在線統(tǒng)計(jì)問題，制定教學(xué)計(jì)劃。下面將詳細(xì)闡述人工智能的知識(shí)庫在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)活動(dòng)各中的具體應(yīng)用，如圖2所示。

（一）自主學(xué)習(xí)在自主學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生首先了解教師的小組任務(wù)，在人工智能技術(shù)的應(yīng)用下，根據(jù)老師的學(xué)習(xí)任務(wù)，智能化地制定學(xué)習(xí)目標(biāo)。學(xué)生根據(jù)細(xì)化的學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，明確自主學(xué)習(xí)的課程內(nèi)容，并根據(jù)課程內(nèi)容和自身情況選擇合適的學(xué)習(xí)內(nèi)容。學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)觀看教師提供的教學(xué)視頻或其他形式的學(xué)習(xí)材料開展學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)習(xí)收獲進(jìn)行記錄，最后在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上進(jìn)行知識(shí)檢測(cè)。同時(shí)，應(yīng)用智能監(jiān)控技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)上的學(xué)習(xí)情況和發(fā)言情況。學(xué)生可以根據(jù)自己的預(yù)習(xí)情況，在線提出問題，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)會(huì)根據(jù)學(xué)生提出的問題自動(dòng)檢測(cè)知識(shí)庫，知識(shí)庫推送相關(guān)知識(shí)點(diǎn)和學(xué)習(xí)資源，幫助學(xué)生分析和解決問題。利用智能監(jiān)控技術(shù)，可以收集學(xué)生頻繁在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上搜索的所有問題。同時(shí)，學(xué)生也可以將問題進(jìn)行拍照或者錄制成視頻發(fā)送給教師，利用圖像分析技術(shù)可以自動(dòng)識(shí)別圖片或者視頻中的問題并且推送給教師，根據(jù)問題調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)計(jì)劃。

（二）課堂教學(xué)教師根據(jù)知識(shí)庫中記錄的學(xué)生自主學(xué)習(xí)情況，全面系統(tǒng)地了解學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)情況。知識(shí)庫匯總學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上的發(fā)言和提問情況，教師根據(jù)匯總的問題在課堂上進(jìn)行重點(diǎn)講解，使課堂學(xué)習(xí)更加高效。在學(xué)生作品展示、小組互動(dòng)提問、教師綜合點(diǎn)評(píng)等教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生和教師可以借助知識(shí)庫智能推送相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，幫助解決教學(xué)活動(dòng)中的問題。同時(shí)可以智能推理出合適的教學(xué)計(jì)劃給教師進(jìn)行選擇。在學(xué)生提出問題和解答問題的過程中，智能收集問題和答案，形成知識(shí)，更新知識(shí)庫。

（三）效果評(píng)價(jià)效果評(píng)價(jià)包含教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)和學(xué)生評(píng)價(jià)兩個(gè)環(huán)節(jié)。其中，教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)是全面、系統(tǒng)的了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和知識(shí)儲(chǔ)備情況下，合理、客觀地評(píng)估教師的教學(xué)質(zhì)量。學(xué)生評(píng)價(jià)是考核學(xué)生的知識(shí)掌握情況、交流與溝通能力、演講能力、協(xié)作能力、PPT制作能力、課堂參與程度和小組展示情況等。在基于人工智能的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下，學(xué)生評(píng)價(jià)包括課堂教學(xué)活動(dòng)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)活動(dòng)兩個(gè)部分。通過語音識(shí)別和語義分析技術(shù)等人工智能技術(shù)，詳細(xì)記錄每一位學(xué)生在課堂上的發(fā)言情況、小組展示情況和教師對(duì)作品的點(diǎn)評(píng)情況。通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以全面地了解學(xué)生在課外觀看教學(xué)視頻的情況和自測(cè)情況。因此，這種學(xué)生評(píng)價(jià)方式更加具有合理性和精準(zhǔn)性。

五、結(jié)論

與傳統(tǒng)的ASDT課堂相比，基于人工智能下的翻轉(zhuǎn)課堂知識(shí)庫的構(gòu)建促使教學(xué)逐步從靜態(tài)走向了動(dòng)態(tài)，實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為主題，教師為主導(dǎo)的課堂教學(xué)理念，是適應(yīng)新時(shí)期ASDT課程教學(xué)改革的必然。在基于人工智能的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模型下，一定程度上改進(jìn)了翻轉(zhuǎn)課堂中的課堂教學(xué)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)和效果評(píng)價(jià)等模塊，有效督促學(xué)生自主學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生在線答疑，同時(shí)更加綜合地對(duì)學(xué)生進(jìn)行考評(píng)，讓老師教學(xué)更加高效。人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用對(duì)于解決翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)當(dāng)前所面臨問題的是較為理想的方案，它有助于提升翻轉(zhuǎn)課堂整體的教學(xué)水平，促進(jìn)翻轉(zhuǎn)課堂的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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篇10

關(guān)鍵詞：人工智能；信息素養(yǎng)；信息技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP18文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2008)35-2417-02

Artificial Intelligence Education and Middle School Students Information Literacy

WU Wen-tie

(Mathematics and Computer Institute of Mianyang Normal University, Mianyang 621000, China)

Abstract: Information Literacy in the Information Age is a national basic literacy, artificial intelligence represents a cutting-edge information technology. Based on the analysis of information quality and substance of the definition on the basis of exploring the field of artificial intelligence research, as well as in education, put forward the theory of artificial intelligence and technology courses in secondary education should be in a more systematic, comprehensive Improve the information literacy of students.

Key words: artificial intelligence; information literacy; information technology

1 信息素養(yǎng)的定義及其內(nèi)涵

“信息素養(yǎng)”一詞最早產(chǎn)生于信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)的美國, 是隨著現(xiàn)代信息社會(huì)的逐漸形成而對(duì)國民提出的一種兼跨人文和科學(xué)范疇的綜合性個(gè)人素養(yǎng)要求的描述。隨著研究的深入，人們對(duì)信息素養(yǎng)的認(rèn)識(shí)也在不斷深化。

1974年美國信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)主席保羅?澤考斯基最先提出信息素養(yǎng)的概念, 他認(rèn)為信息素養(yǎng)是“利用大量的信息工具及主要信息源使問題得到解答的技術(shù)及技能”。1992年美國圖書館協(xié)會(huì)提出：“信息素養(yǎng)是人能夠判斷何時(shí)需要信息, 并且能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行檢索、評(píng)價(jià)和有效利用的能力?！蓖? 道爾在《信息素養(yǎng)全美論壇的終結(jié)報(bào)告》中給出了一個(gè)較為全面的定義：一個(gè)具有信息素養(yǎng)的人, 他能夠認(rèn)識(shí)到精確和完整的信息是作出合理決策的基礎(chǔ), 他能夠確定對(duì)信息的需求, 能夠形成基于信息需求的問題, 能夠確定潛在的信息源, 能夠制定成功的檢索方案, 從包括基于計(jì)算機(jī)的和其他的信息源中獲取信息、評(píng)價(jià)信息、組織信息用于實(shí)際的應(yīng)用, 將新的信息與原有的知識(shí)體系進(jìn)行融合以及在批判性思考和問題解決過程中使用信息。

綜上所述, 雖然研究人員從不同的視角界定了信息素養(yǎng)的定義, 但可看出, 信息素養(yǎng)既包括認(rèn)知態(tài)度層面上的內(nèi)容, 也包括技術(shù)層面、操作層面和能力層面上的內(nèi)容。概括起來講, 信息素養(yǎng)主要包括信息意識(shí)、信息能力和信息道德三個(gè)方面：

1) 信息意識(shí)。信息意識(shí)是信息素養(yǎng)的首要因素, 主要指人們對(duì)信息及其交流活動(dòng)在社會(huì)中的地位、價(jià)值、功能和作用的認(rèn)識(shí), 換句話說, 就是指人們對(duì)信息的判斷、捕捉的能力。信息意識(shí)的強(qiáng)弱將直接影響人們利用信息的程度和效果。人們只有有了信息意識(shí),才有可能有信息的需求, 進(jìn)一步去尋找信息和利用信息, 并主動(dòng)學(xué)習(xí)與信息處理有關(guān)的技術(shù)。

2) 信息能力。信息能力是信息素養(yǎng)的重要方面, 是指人們獲取信息、處理信息、利用信息、創(chuàng)造信息、交流信息的技術(shù)和能力。人們只有掌握一定的信息技能, 才能有效地開展各種信息活動(dòng), 有效地利用信息和創(chuàng)造信息, 充分發(fā)揮信息的價(jià)值, 變信息為動(dòng)力和優(yōu)勢(shì)。

3) 信息道德。信息道德是指人們?cè)谡麄€(gè)信息交流活動(dòng)過程中表現(xiàn)出來的信息道德品質(zhì)。它是對(duì)信息生產(chǎn)者、信息加工者、信息傳播者及信息使用者之間相互關(guān)系的行為進(jìn)行規(guī)范的倫理準(zhǔn)則, 是信息社會(huì)每個(gè)成員都應(yīng)該自覺遵守的道德標(biāo)準(zhǔn)。

2 人工智能的研究領(lǐng)域

人工智能的研究領(lǐng)域非常廣泛, 而且涉及的學(xué)科也非常多。目前,人工智能的主要研究領(lǐng)域包括：專家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、自然語言理解、自動(dòng)定理證明、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)、機(jī)器人學(xué)、智能決策支持系統(tǒng)及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。下面主要介紹在網(wǎng)絡(luò)教育環(huán)境中常用的智能技術(shù)。

2.1 專家系統(tǒng)

所謂專家系統(tǒng)就是一種在相關(guān)領(lǐng)域中具有專家水平解題能力的智能程序系統(tǒng), 它能運(yùn)用該領(lǐng)域?qū)＜叶嗄攴e累的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí), 模擬人類的思維過程,求解需要專家才能解決的困難問題。

2.2 機(jī)器學(xué)習(xí)

“學(xué)習(xí)”是一個(gè)有特定目的的知識(shí)獲取過程, 其內(nèi)在行為是獲取知識(shí)、積累經(jīng)驗(yàn)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律; 外部表現(xiàn)是改進(jìn)性能、適應(yīng)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自我完善。所謂機(jī)器學(xué)習(xí), 就是要使計(jì)算機(jī)能模擬人的學(xué)習(xí)行為, 自動(dòng)地通過學(xué)習(xí)獲取知識(shí)和技能, 不斷改善性能, 實(shí)現(xiàn)自我完善。機(jī)器學(xué)習(xí)主要研究學(xué)習(xí)的機(jī)理、學(xué)習(xí)的方法以及針對(duì)相應(yīng)的學(xué)習(xí)系統(tǒng)建立學(xué)習(xí)系統(tǒng)。

2.3 模式識(shí)別

所謂模式識(shí)別,是指研究一種自動(dòng)技術(shù)。計(jì)算機(jī)通過運(yùn)用這種技術(shù),就可自動(dòng)地或者人盡可能少干預(yù)地把待識(shí)別模式歸入到相應(yīng)的模式類中去。也就是說,模式識(shí)別研究的主要內(nèi)容就是讓計(jì)算機(jī)具有自動(dòng)獲取知識(shí)的能力,能識(shí)別文字、圖形、圖像、聲音等。一般來說,模式識(shí)別需要經(jīng)歷模式信息采集、預(yù)處理、特征或基元抽取、模式分類等幾個(gè)步驟。

2.4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是指模擬人腦神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能, 運(yùn)用大量的處理部件, 由人工方式建立起來的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它是在生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究的基礎(chǔ)上建立起來的,是對(duì)腦神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能的模擬, 具有學(xué)習(xí)能力、記憶能力、計(jì)算機(jī)能力以及智能處理功能。其中學(xué)習(xí)是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主要特征之一, 可以根據(jù)外界環(huán)境來修改自身的行為。學(xué)習(xí)的過程即是對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練的過程和不斷調(diào)整它的連接權(quán)值, 以使它適應(yīng)環(huán)境變化的過程。學(xué)習(xí)可分為有教師(或稱有監(jiān)督)學(xué)習(xí)與無教師(無監(jiān)督)學(xué)習(xí)兩種類型。對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究使人們對(duì)思維和智能有了進(jìn)一步的了解和認(rèn)識(shí),開辟了另一條模擬人類智能的道路。

3 人工智能技術(shù)在教育中的應(yīng)用

3.1 智能搜索引擎

隨著互聯(lián)網(wǎng)站點(diǎn)和頁面的激增以及網(wǎng)絡(luò)用戶隊(duì)伍的不斷壯大,信息檢索成為人們利用Internet的重要途徑。但是在浩瀚的網(wǎng)頁海洋中尋找有用的信息并不容易,需要借助有力的檢索工具如搜索引擎等等。目前一些著名的搜索引擎有:GOOGLE、YAHOO、EXCITE、INFOSEEK等,他們各有特色,但仍存在不足之處,如檢索到的無關(guān)信息過多以及檢索結(jié)果排序較混亂。智能化信息檢索是信息檢索的新分支,它是人工智能和信息檢索的交叉學(xué)科。它在對(duì)內(nèi)容的分析理解、內(nèi)容表達(dá)、知識(shí)學(xué)習(xí)等基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)檢索的智能化,這樣可以節(jié)省學(xué)習(xí)者在檢索中花費(fèi)的時(shí)間,幫助學(xué)習(xí)者提高檢索效率。智能化信息檢索所用到的人工智能技術(shù)有專家系統(tǒng)、自然語言處理和知識(shí)表示。

3.2 智能體(agent)

agent技術(shù)早在70年代出現(xiàn)在人工智能領(lǐng)域,通過感知、學(xué)習(xí)、推理以及行動(dòng)能夠基于知識(shí)庫的訓(xùn)練模仿人類社會(huì)的行為。隨著其進(jìn)一步發(fā)展,它在遠(yuǎn)程教育領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。一套完整的遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)中包含許多子系統(tǒng),如答疑、作業(yè)、考試、交互等等子系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)都有各自的數(shù)據(jù)庫用來存儲(chǔ)信息。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的智能性,可以引入智能技術(shù),把眾多子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫鏈接起來,實(shí)現(xiàn)信息資源的共享。通過分析這些信息,智能技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者的個(gè)別特征(如興趣愛好信息、點(diǎn)擊知識(shí)點(diǎn)信息統(tǒng)計(jì)、交互日志等等),并根據(jù)這些特征量身訂做出適合學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方案,也有助于教師及時(shí)掌握學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程中的動(dòng)態(tài)信息。

3.3 智能CAI(ICAI)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)已受到教育界的重視,成為學(xué)科教學(xué)改革的一種重要手段。許多學(xué)校都在開發(fā)CAI課件,但大多數(shù)CAI課件只是機(jī)械地按照教學(xué)設(shè)計(jì)者事先設(shè)計(jì)好的教學(xué)模式和內(nèi)容向?qū)W生傳授知識(shí),并沒有體現(xiàn)出個(gè)性化學(xué)習(xí),無法做到因材施教。

智能CAI是以人工智能技術(shù)為核心,使CAI系統(tǒng)能夠根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況等因素分析學(xué)生的特征,合理安排教學(xué)內(nèi)容、變化教學(xué)方法去滿足個(gè)別教學(xué)的需要。使用智能CAI進(jìn)行教學(xué)能夠克服傳統(tǒng)CAI的不足,顯著提高教學(xué)效果,是CAI課件發(fā)展的趨勢(shì)。

3.4 智能教學(xué)系統(tǒng)ITS

智能教學(xué)系統(tǒng)(intelligent tutoring system,ITS)是涉及人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、教育學(xué)、心理學(xué)和行為科學(xué)的綜合性課題,其研究的最終目標(biāo)是由計(jì)算機(jī)負(fù)擔(dān)起人類教育的主要責(zé)任,即賦予計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以智能,由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在一定程度上代替人類教師實(shí)現(xiàn)最佳教學(xué)。我國ITS的研究起步較晚,但近幾年隨著計(jì)算機(jī)的普及和教育軟件需求增大,ITS的發(fā)展較快。ITS按照功能分為四個(gè)模塊:專家知識(shí)模塊、學(xué)生模塊、教師模塊、人機(jī)接口模塊。

4 人工智能教育對(duì)學(xué)生信息素養(yǎng)的作用

人工智能(ArtificialIntelligence,AI)是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支,是一門研究運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬和延伸人腦功能的綜合性學(xué)科。換言之,它研究如何用計(jì)算機(jī)模仿人腦所從事的推理、證明、識(shí)別、理解、設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)、思考、規(guī)劃以及問題求解等思維活動(dòng),來解決需要人類專家才能處理的復(fù)雜問題,例如咨詢、診斷、預(yù)測(cè)、規(guī)劃等決策性問題。人工智能也是一門涉及數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制論、信息學(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)等學(xué)科的交叉和邊緣學(xué)科。與一般的信息處理技術(shù)相比,人工智能技術(shù)在求解策略和處理手段上都有其獨(dú)特的風(fēng)格。人工智能研究處于信息技術(shù)的前沿,它的研究、應(yīng)用和發(fā)展在一定程度上決定著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向。同時(shí),信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用也對(duì)人工智能技術(shù)的發(fā)展提出了急切的需求。今天,人工智能的不少研究領(lǐng)域如自然語言理解、模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、智能檢索、機(jī)器人技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等都走在了信息技術(shù)的前沿,有許多研究成果已經(jīng)進(jìn)入人們的生活、學(xué)習(xí)和工作中,并對(duì)人類的發(fā)展產(chǎn)生了重要影響。

綜上所述,作為信息技術(shù)一個(gè)不可缺少的重要組成部分,人工智能的基本內(nèi)容在中學(xué)信息技術(shù)課程中是不能不專門提及的,以往某些教材中用一兩頁篇幅作個(gè)簡單介紹的方法根本不足以反映人工智能學(xué)科的全貌。因此,十分有必要在高中階段的信息技術(shù)課程中專門設(shè)立人工智能選修課。我們認(rèn)為,高中階段開設(shè)人工智能課程可以在以下幾個(gè)方面對(duì)學(xué)生的信息素養(yǎng)培養(yǎng)產(chǎn)生積極作用：

1) 多種思維方式的培養(yǎng)和信息素養(yǎng)的綜合鍛煉。

現(xiàn)實(shí)世界的問題可以按照結(jié)構(gòu)化程度劃分成三個(gè)層次：結(jié)構(gòu)化問題,是能用形式化(或稱公式化)方法描述和求解的一類問題;非結(jié)構(gòu)化問題,難以用確定的形式來描述,主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來求解;半結(jié)構(gòu)化問題則介于上述兩者之間。一般說來,中學(xué)階段開設(shè)的傳統(tǒng)意義上的信息技術(shù)課程中所介紹的信息技術(shù),例如多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、算法與程序設(shè)計(jì)等,都是求解結(jié)構(gòu)化問題的基本技術(shù)。而人工智能技術(shù)則是解決非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問題的一類有效技術(shù)。

把人工智能課程引入我國現(xiàn)行的高中信息技術(shù)教育,可以讓學(xué)生在體驗(yàn)、認(rèn)識(shí)人工智能知識(shí)與技術(shù)的過程中獲得對(duì)非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問題解決過程的了解,從而培養(yǎng)學(xué)生的多種思維方式,達(dá)到提高信息素養(yǎng)的目的。通過人工智能課程的學(xué)習(xí),學(xué)生還將了解人工智能語言的基本特征,學(xué)到智能化問題求解的最為基本的策略。

2) 體驗(yàn)人類專家解決復(fù)雜問題的思路,提高學(xué)生的邏輯思維能力。

這里以人工智能學(xué)科中“專家系統(tǒng)”技術(shù)的體驗(yàn)、學(xué)習(xí)與應(yīng)用過程為例進(jìn)行說明。在專家系統(tǒng)的應(yīng)用過程中,一個(gè)實(shí)際的專家系統(tǒng)不僅能夠?yàn)橛脩艚o出相關(guān)領(lǐng)域的專家水平建議或決策,而且能夠通過解釋機(jī)制,以用戶容易理解的方式解釋專家系統(tǒng)的具體推理過程。學(xué)生可以向?qū)＜蚁到y(tǒng)提出諸如“為什么(Why)”、“如何(How)”、“如果……會(huì)怎么樣”等問題,系統(tǒng)接受用戶的問題指令后,可以根據(jù)推理的邏輯進(jìn)程,即時(shí)將答案呈現(xiàn)給用戶,整個(gè)過程如同教師與學(xué)生在進(jìn)行面對(duì)面的教學(xué)。在該過程中,學(xué)生可以充分體驗(yàn)人類專家的求解思路和推理風(fēng)格,有助于提高他們的分析、思維與判斷能力。

另一方面,在專家系統(tǒng)的教學(xué)過程中,可以要求學(xué)生自行構(gòu)建由產(chǎn)生式規(guī)則組成的知識(shí)庫,或進(jìn)一步利用工具軟件來開發(fā)簡單的實(shí)用型專家系統(tǒng)。為了完成該項(xiàng)工作,學(xué)生一開始就要編制開發(fā)規(guī)劃、制定知識(shí)獲取策略,并具體付諸實(shí)施,這是一個(gè)不斷深化的過程。學(xué)生還得明確與系統(tǒng)有關(guān)的所有變量或相關(guān)的因素,并且將這些變量和因素轉(zhuǎn)化為問題求解,得出相應(yīng)的結(jié)論。在進(jìn)行一系列問題求解分析之后,運(yùn)用產(chǎn)生式規(guī)則來表示知識(shí),以此建立起來的專家系統(tǒng)還可以讓其他學(xué)生去運(yùn)用和體驗(yàn),具有一定的實(shí)用價(jià)值。

由于專家系統(tǒng)中的知識(shí)組織與推理過程是對(duì)人類專家思維方式的一種模擬,因此上述知識(shí)庫的組織和系統(tǒng)的推理過程能夠較好地體現(xiàn)學(xué)生的思維過程。在建造知識(shí)庫過程中,學(xué)生需要將原來零碎的未成型的知識(shí)概念化、形式化和條理化,從而內(nèi)化為學(xué)生自己的東西。所以,建造知識(shí)庫的過程不但能反映學(xué)生的學(xué)習(xí)過程,而且有助于學(xué)生對(duì)該領(lǐng)域知識(shí)的深層思考并有利于長久記憶,同時(shí)也學(xué)會(huì)了專家系統(tǒng)的基本開發(fā)技術(shù)。正如美國著名的學(xué)習(xí)論專家Jonassen所指出的：那些自行設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)的學(xué)生將會(huì)在這種活動(dòng)中受益匪淺,因?yàn)檫@是一個(gè)對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行深度加工的過程。

3) 了解信息技術(shù)發(fā)展的前沿,激發(fā)對(duì)信息技術(shù)未來的追求。

人工智能技術(shù)在一定程度上代表著信息技術(shù)的前沿,通過人工智能知識(shí)、技術(shù)的學(xué)習(xí)與體驗(yàn),高中學(xué)生能夠?qū)π畔⒓夹g(shù)發(fā)展的前沿知識(shí)有一定程度的了解,這樣有助于他們開闊視野,培養(yǎng)興趣,激發(fā)對(duì)信息技術(shù)美好未來的追求,從而為今后進(jìn)入大學(xué)或走向社會(huì)奠定良好的基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語

中學(xué)生的信息素養(yǎng)的培養(yǎng)是當(dāng)前信息技術(shù)課的一個(gè)重要目標(biāo)，而在現(xiàn)有的中學(xué)信息技術(shù)課程中，關(guān)于人工智能的知識(shí)只作了簡單的介紹，學(xué)生們對(duì)于人工智能研究的廣大領(lǐng)域不能有詳細(xì)的概念，這對(duì)于中學(xué)生的信息化認(rèn)識(shí)和信息素養(yǎng)的培養(yǎng)不夠全面。因此在中學(xué)信息技術(shù)課中加大人工智能的知識(shí)介紹是信息技術(shù)課改革的重要內(nèi)容。

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