人工智能課程論文(2)
人工智能課程論文篇二
研究生人工智能課程教學(xué)探索
摘要：從研究生教學(xué)特點(diǎn)和人工智能學(xué)科的自身特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合多年來(lái)研究生課堂教學(xué)實(shí)踐，探討在人工智能課程中采用基于問(wèn)題的啟發(fā)式教學(xué)、基于案例的探究式教學(xué)等教學(xué)方法。實(shí)踐表明，這些方法不僅能使學(xué)生深入理解人工智能的基本概念和理論，而且有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和科研能力。
關(guān)鍵詞：人工智能;研究生教學(xué);教學(xué)方法
人工智能是一門研究機(jī)器智能的學(xué)科，是在研究人類智能行為規(guī)律的基礎(chǔ)上，利用人工的方法和技術(shù)，研制智能機(jī)器或智能系統(tǒng)來(lái)模仿、延伸和擴(kuò)展人的智能，實(shí)現(xiàn)智能行為。在知識(shí)經(jīng)濟(jì)向智能經(jīng)濟(jì)高度發(fā)展的今天，人工智能具有重要的理論意義和社會(huì)價(jià)值。人工智能理論已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域，人工智能技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用，許多研究成果已經(jīng)進(jìn)入人們的生活。
人工智能課程是一門多學(xué)科交叉的課程，具有很強(qiáng)前沿性，涉及哲學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、行為科學(xué)、腦科學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、邏輯學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)等眾多領(lǐng)域;涉及面寬，內(nèi)容廣泛，更新快。人工智能課程的開(kāi)設(shè)能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和技術(shù)創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)前沿技術(shù)的前瞻性，提高他們的科技素質(zhì)和學(xué)術(shù)水平[1]。
人工智能課程內(nèi)容的廣泛性、前沿性和應(yīng)用性特點(diǎn)決定了授課方法的多樣性。與本科生相比，研究生在教育目標(biāo)和身心特征方面都有較大的區(qū)別。筆者多年從事研究生人工智能課程教學(xué)工作，現(xiàn)總結(jié)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)如下。
1研究生培養(yǎng)目標(biāo)及其教學(xué)特點(diǎn)
研究生教育階段的教育目標(biāo)是使研究生形成具有個(gè)性化的研究品格、研究定向和研究視野，以具有獨(dú)立思考并獲得獨(dú)創(chuàng)研究成果的能力[2]。從這一意義上講，個(gè)性化是研究生教育培養(yǎng)目標(biāo)的構(gòu)成主體。尤其隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長(zhǎng)，社會(huì)對(duì)知識(shí)創(chuàng)新、新經(jīng)濟(jì)生長(zhǎng)點(diǎn)的期望值增大，這就要求我國(guó)研究生教育在其培養(yǎng)目標(biāo)的定位上不僅要重視人才培養(yǎng)的高層次性，更要重視創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)業(yè)精神的培養(yǎng)。并且，研究生身心發(fā)展已較成熟，具有較穩(wěn)定的個(gè)性特征，思維力強(qiáng)，具有較高的專業(yè)性思維意識(shí)和創(chuàng)造力，為獨(dú)立地進(jìn)行專業(yè)研究活動(dòng)提供了心理上和智力上的保證。而且，研究生已具備了基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)，特別是有一定工作經(jīng)歷的研究生，他們不僅有本科教育階段的知識(shí)積累，也有應(yīng)用這些知識(shí)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于擴(kuò)大其專業(yè)知識(shí)領(lǐng)域并進(jìn)行研究有著積極主動(dòng)的態(tài)度?？傊?，從年齡構(gòu)成及身心特征上講，研究生適應(yīng)高層次、跨學(xué)科知識(shí)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和研究。
研究生的特征及其教育目標(biāo)決定了研究生教學(xué)不應(yīng)該是由教師講授已定論的知識(shí)，而應(yīng)是以教學(xué)為基本依托，通過(guò)教學(xué)提出具有研究性、探索性、未確定性甚至是尚存爭(zhēng)議性的課題，激勵(lì)研究生獨(dú)立思考和質(zhì)疑，讓他們?cè)谒伎己唾|(zhì)疑的過(guò)程中提出問(wèn)題，培育他們發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出質(zhì)疑的科學(xué)批判精神，訓(xùn)練并提高其創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力主要表現(xiàn)在具有健全的人格、強(qiáng)烈的責(zé)任感、開(kāi)放的心態(tài)、團(tuán)結(jié)合作的精神、嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的思維能力和創(chuàng)新思維方式。
個(gè)性是創(chuàng)新的源泉，研究生課程體系的設(shè)置應(yīng)該具有一定的靈活性，依據(jù)研究生不同的知識(shí)基礎(chǔ)和研究定向，設(shè)置具有彈性化的課程，使研究生的個(gè)性化得以凸顯。另外，為提高研究生專業(yè)研究和創(chuàng)新能力，在課程教學(xué)中，也應(yīng)凸顯教學(xué)的研究性和專業(yè)性，重視專業(yè)領(lǐng)域背景知識(shí)和研究方法的講授，開(kāi)展跨學(xué)科、非專業(yè)知識(shí)的教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)涵蓋專業(yè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)、難點(diǎn)、爭(zhēng)議問(wèn)題和最新研究動(dòng)態(tài)，還應(yīng)包括交叉學(xué)科、邊緣學(xué)科的研究趨勢(shì)，以擴(kuò)展學(xué)生的視野[3]。也就是說(shuō)，研究生教學(xué)既要凸顯研究生的個(gè)性化特點(diǎn)，又要凸顯內(nèi)容的學(xué)術(shù)性和研究的指向性。
2人工智能課程的特點(diǎn)
2.1多學(xué)科交叉，具有很強(qiáng)的前沿性
人工智能是一門多學(xué)科交叉的課程。課程內(nèi)容的理解需要運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)和較強(qiáng)的邏輯思維能力，多學(xué)科的知識(shí)相互聯(lián)系、相互交叉，融合形成新的知識(shí)，成為新的思維方法和綜合能力的萌發(fā)點(diǎn)。通過(guò)課程學(xué)習(xí)，學(xué)生可以通過(guò)不同學(xué)科知識(shí)的融合來(lái)達(dá)到對(duì)原有知識(shí)的超越，用一種全新的思維方法來(lái)思考所遇到的問(wèn)題，提出新的解決辦法。這也是創(chuàng)造力的迸發(fā)和智能的飛躍。具有了知識(shí)的廣度和深度才具有融會(huì)貫通、創(chuàng)新的可能，人工智能課程的開(kāi)設(shè)能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和技術(shù)創(chuàng)新能力，為學(xué)生提供一種新的思維方法和問(wèn)題求解手段。
2.2涉及面寬，內(nèi)容廣泛，更新快
人工智能課程是一門知識(shí)點(diǎn)較多的課程，它以概率統(tǒng)計(jì)、離散數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言、數(shù)據(jù)庫(kù)原理等課程為基礎(chǔ)，涵蓋了模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、計(jì)算智能、自然語(yǔ)言理解、專家系統(tǒng)等眾多研究方向，內(nèi)容涉及面廣，概念抽象，不易理解。并且，人工智能課程內(nèi)容更新快，近年來(lái)人工智能科學(xué)的快速發(fā)展，涌現(xiàn)出了大批新方法，研究熱點(diǎn)問(wèn)題也從符號(hào)計(jì)算發(fā)展到智能計(jì)算和Agent等。其中，計(jì)算智能主要涉及神經(jīng)計(jì)算、模糊計(jì)算、進(jìn)化計(jì)算和人工生命等領(lǐng)域，在模式識(shí)別、圖像處理、自動(dòng)控制、通信網(wǎng)絡(luò)等很多領(lǐng)域都得到了成功應(yīng)用;Agent最早來(lái)自分布式人工智能，隨著并行計(jì)算和分布式處理等技術(shù)的發(fā)展而逐漸成為熱點(diǎn)。
在互聯(lián)網(wǎng)上有大量最新的與課程內(nèi)容相關(guān)的研究論文，為學(xué)生提供了很好的查閱文獻(xiàn)的環(huán)境，使學(xué)生能夠根據(jù)所學(xué)習(xí)的內(nèi)容和所在課題組的研究方向閱讀相應(yīng)文獻(xiàn)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和獨(dú)立提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。
2.3應(yīng)用性強(qiáng)
人工智能理論已經(jīng)滲透到科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，當(dāng)前，幾乎所有的科學(xué)與技術(shù)分支都在共享著人工智能領(lǐng)域所提供的理論和技術(shù)。例如，自第一個(gè)專家系統(tǒng)DENDRAL研制成功以來(lái)，專家系統(tǒng)已成功地應(yīng)用于數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、地質(zhì)、氣象、農(nóng)業(yè)、法律、教育、交通運(yùn)輸、軍事、經(jīng)濟(jì)等幾乎所有領(lǐng)域;數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是以一種更自動(dòng)化的方式對(duì)具有大量數(shù)據(jù)的商業(yè)活動(dòng)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，在市場(chǎng)營(yíng)銷、銀行、制造業(yè)、保險(xiǎn)業(yè)、計(jì)算機(jī)安全、醫(yī)藥、交通、電信等領(lǐng)域已有許多案例;語(yǔ)義Web讓W(xué)eb上的信息能夠被機(jī)器所理解，實(shí)現(xiàn)Web信息的自動(dòng)處理，成功地將人工智能的研究成果應(yīng)用到互聯(lián)網(wǎng)。另外，在機(jī)器視覺(jué)、自然語(yǔ)言理解、智能控制與智能制造等方面，人工智能技術(shù)也得到廣泛的應(yīng)用，有許多研究成果已經(jīng)進(jìn)入人們的生活。目前，從理論到技術(shù)，從產(chǎn)品到工程，從家庭到社會(huì)，智能無(wú)處不在，人工智能廣泛的應(yīng)用性給學(xué)生提供了大量的現(xiàn)實(shí)案例，使得人工智能不再是高深莫測(cè)的理論，而是現(xiàn)實(shí)中可以觸及的內(nèi)容。
人工智能課程的多學(xué)科交叉性、內(nèi)容廣泛性、概念抽象、不易理解以及前沿性和應(yīng)用性特點(diǎn)決定了在該課程的講授過(guò)程中應(yīng)該采用多種授課方法。多種授課方法的采用一方面便于授課內(nèi)容的理解，另一方面也能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和技術(shù)創(chuàng)新能力，提高他們的科技素質(zhì)和學(xué)術(shù)水平。
3人工智能課程教學(xué)方法
3.1基于問(wèn)題的啟發(fā)式教學(xué)法
蘇霍姆林斯基說(shuō)：“喚起人實(shí)行自我教育，乃是一種真正的教育。”基于問(wèn)題的啟發(fā)式教學(xué)法是教師在深入了解學(xué)生心理特點(diǎn)和學(xué)習(xí)規(guī)律的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)適合教學(xué)的啟發(fā)式問(wèn)題，并采取靈活多樣、生動(dòng)活潑的啟發(fā)方式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考問(wèn)題、提出問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。該教學(xué)方法強(qiáng)調(diào)的是過(guò)程，教師的主要任務(wù)是提出問(wèn)題，依據(jù)舉一反三的思路引導(dǎo)學(xué)生展開(kāi)邏輯推理，通過(guò)逐層分析深入思考問(wèn)題，最后綜合學(xué)生觀點(diǎn)闡述相關(guān)理論。
在課程教學(xué)中，有許多內(nèi)容適合于采用啟發(fā)式教學(xué)方法。例如，在知識(shí)表示方法的學(xué)習(xí)過(guò)程中，教師首先提出問(wèn)題：“你是怎樣進(jìn)行數(shù)學(xué)定理證明的?”并在學(xué)生的回答過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到知識(shí)及其表示的重要性;隨后，提出問(wèn)題：“在計(jì)算機(jī)中如何表示知識(shí)?”引導(dǎo)學(xué)生逐步總結(jié)出不同知識(shí)表示方法在知識(shí)表達(dá)能力、推理效率、可實(shí)現(xiàn)性、可組織性、可維護(hù)性方面的區(qū)別。另外，在確定性推理的教學(xué)過(guò)程中，教師可以利用“某處發(fā)生盜竊案，公安局派出5個(gè)偵查員去調(diào)查，研究案情時(shí)，5個(gè)偵查員各給出了一句可信的結(jié)論，據(jù)此判斷誰(shuí)是盜竊犯”的問(wèn)題[4]，讓學(xué)生進(jìn)行判斷和討論，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到推理過(guò)程中可以使用多條規(guī)則進(jìn)行推理，并且推理路線也可能存在多條，從而引出推理的兩大基本問(wèn)題：解決沖突消解等問(wèn)題的推理策略，以及解決推理線路等問(wèn)題的搜索策略。
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