人工智能大學(xué)生期末論文(2)
人工智能大學(xué)生期末論文篇二
摘 要：結(jié)合人工智能課程的特點(diǎn)，在總結(jié)自己從事人工智能課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)安排、教學(xué)方法等多個(gè)方面探討了人工智能課程教學(xué)。提出兼顧課程內(nèi)容的統(tǒng)一性和差異性，提出對(duì)本科生、研究生以及非計(jì)算機(jī)類專業(yè)實(shí)施分層次教學(xué)，提出案例驅(qū)動(dòng)寓教于樂(lè)的教學(xué)方法，以達(dá)到提高人工智能課程教學(xué)質(zhì)量的目的。?
關(guān)鍵詞：人工智能;分層次教學(xué);案例驅(qū)動(dòng)?
人工智能的誕生與發(fā)展是20世紀(jì)最偉大的科學(xué)成就之一，人工智能也是新世紀(jì)引領(lǐng)未來(lái)發(fā)展的主導(dǎo)學(xué)科之一。它是一門新思想、新觀點(diǎn)、新理論、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)的前沿交叉學(xué)科，緊跟世界社會(huì)進(jìn)步和科技發(fā)展的步伐，與時(shí)俱進(jìn)。它在本身迅速傳播和發(fā)展的同時(shí)也促進(jìn)著其他學(xué)科的發(fā)展，為各學(xué)科提供新的發(fā)展途徑和新的研究手段。人工智能的相關(guān)研究成果已經(jīng)廣泛應(yīng)用到國(guó)防建設(shè)、工業(yè)生產(chǎn)、國(guó)民生活中的各個(gè)領(lǐng)域。在信息網(wǎng)絡(luò)和知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，人工智能現(xiàn)已成為一個(gè)廣受重視且有著廣闊應(yīng)用潛能的前沿學(xué)科，必將為推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展發(fā)揮更大的作用。?
人工智能作為一門課程[1]，開設(shè)時(shí)間距今只有40多年，但發(fā)展極為迅猛。人工智能課程的內(nèi)容涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、控制科學(xué)、信息科學(xué)、心理學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)、語(yǔ)言學(xué)等等，幾乎所有科學(xué)工作者都可以在人工智能中找到自己感興趣的問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)外已有眾多高校指定人工智能為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)及其相關(guān)專業(yè)的主修專業(yè)基礎(chǔ)課程，它在拓展計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制的研究和應(yīng)用領(lǐng)域方面有著極其誘人的學(xué)科發(fā)展前景。自2003年起，國(guó)內(nèi)諸多高等院校陸續(xù)開設(shè)“智能科學(xué)與技術(shù)”本科專業(yè)，同時(shí)也有更多高校在傳統(tǒng)信息類專業(yè)中加大了人工智能課程的課時(shí)比重，因此如何提高人工智能課程的教學(xué)質(zhì)量顯得尤為重要。?
本文結(jié)合人工智能課程的特點(diǎn)以及自己教學(xué)與研究的實(shí)踐，對(duì)本課程的教學(xué)進(jìn)行一些探討，以期改進(jìn)人工智能課程教學(xué)方法，達(dá)到提高本課程教學(xué)質(zhì)量的目的。??
一、兼顧課程內(nèi)容的統(tǒng)一性和差異性??
人工智能課程的核心內(nèi)容主要集中在對(duì)基本概念、基本原理、基本方法和重要算法及其應(yīng)用的認(rèn)識(shí)和理解上，盡管各種基本概念、原理、方法和算法在一定程度上自成體系，但是它們之間又存在著許多內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律。從這一點(diǎn)來(lái)看，人工智能課程與其他很多計(jì)算機(jī)課程是不同的，這就要求人工智能課程的授課要具有自己的特色。?
知識(shí)表示、知識(shí)推理、知識(shí)應(yīng)用是人工智能課程的三大內(nèi)容，解決任何一個(gè)人工智能問(wèn)題都離不開兩個(gè)步驟，即知識(shí)表示和問(wèn)題求解。由此，人工智能課程從總體結(jié)構(gòu)上就有了一個(gè)比較清晰的脈絡(luò)，即首先必然要學(xué)習(xí)各種知識(shí)表示方法，然后是利用這些知識(shí)進(jìn)行推理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)知識(shí)應(yīng)用，最終達(dá)到問(wèn)題求解的目的。問(wèn)題求解又分為基本的問(wèn)題求解方法和高級(jí)問(wèn)題求解方法。圖搜索策略、啟發(fā)式搜索、消解原理以及規(guī)則演繹系統(tǒng)等都屬于基本的問(wèn)題求解方法。計(jì)算智能、專家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、自動(dòng)規(guī)劃等屬于高級(jí)問(wèn)題求解方法。?
同時(shí)，人工智能課程某些章節(jié)或者某些方法算法在一定程度上又自成體系。例如，各種不同的知識(shí)表示方法不管是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還是表示形式都完全不相同。又例如，人工智能有許多不同的學(xué)派[2]，本課程往往同時(shí)會(huì)介紹不同學(xué)派的算法，這些學(xué)派在人工智能的基礎(chǔ)理論和方法、技術(shù)路線等方面是完全不同的，甚至是對(duì)立的。?
這些都要求我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中不僅要強(qiáng)調(diào)人工智能課程理論的統(tǒng)一性和完整性，又要兼顧各學(xué)派的特點(diǎn)，尊重甚至調(diào)動(dòng)學(xué)生們對(duì)不同人工智能學(xué)派及其方法的興趣。在編寫和選用教材時(shí)也要注重這一點(diǎn)，我們選用的是蔡自興教授編寫的《人工智能及其應(yīng)用》系列教材[1,2]，該教材以邏輯主義學(xué)派為主線，兼顧引進(jìn)其他學(xué)派的精華內(nèi)容，具有較強(qiáng)的科學(xué)性。
??二、實(shí)施分層次教學(xué)??
各高校一般同時(shí)為計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生開設(shè)了人工智能課程，甚至有的非計(jì)算機(jī)類專業(yè)也開設(shè)有人工智能課程。不同層次的學(xué)生對(duì)人工智能課程要求掌握的程度不同，我們首先明確本科生和研究生以及非計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生的教學(xué)目的和教學(xué)內(nèi)容，做到分層次設(shè)計(jì)人工智能課程教學(xué)?過(guò)程。?
本科階段的人工智能課程課時(shí)量較少，本科層次只需要做到對(duì)大部分人工智能概念和算法了解、認(rèn)識(shí)，少部分達(dá)到理解層次。本科生一般都是在高年級(jí)(三年級(jí)下期或者四年級(jí)上期)開設(shè)人工智能課程，這時(shí)已有不少學(xué)生準(zhǔn)備繼續(xù)讀研或者已經(jīng)被保研，因此在兼顧全體學(xué)生教學(xué)層次的同時(shí)，要注意給這部分學(xué)生足夠的相關(guān)參考書目，讓他們能夠利用課余時(shí)間廣泛深入了解人工智能相關(guān)算法，老師在課后還應(yīng)和他們進(jìn)行充分討論，培養(yǎng)他們對(duì)人工智能的特別興趣。?
非計(jì)算機(jī)類專業(yè)的學(xué)生往往需要學(xué)習(xí)如何利用人工智能知識(shí)解決該專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的問(wèn)題，因此在教學(xué)中要盡量有專業(yè)針對(duì)性地進(jìn)行教學(xué)。例如針對(duì)農(nóng)科類專業(yè)，在教學(xué)專家系統(tǒng)過(guò)程中，我們要求學(xué)生參考北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心開發(fā)的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)(paid5?0)理解并開發(fā)與本專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)的簡(jiǎn)易農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)。?
給研究生開設(shè)人工智能課程要求做到概念理解，基本算法精通，即要求全面、系統(tǒng)地掌握人工智能的基本概念、基本原理、典型方法和若干應(yīng)用實(shí)例，并且能靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)闡述解決實(shí)際問(wèn)題的方法和途徑。課程教學(xué)中要致力于培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力，要求研究生將人工智能方法與自己的研究方向相結(jié)合，用人工智能方法解決所研究課題中的實(shí)際問(wèn)題，并撰寫相關(guān)的課程論文，以小型研討會(huì)的形式進(jìn)行報(bào)告交流。實(shí)踐證明，我們的研究生的人工智能教學(xué)效果明顯提升，成效突出。
??三、案例驅(qū)動(dòng)，寓教于樂(lè)??
采用案例教學(xué)是為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺(jué)性[3]。通過(guò)案例教學(xué)能把枯燥的人工智能理論知識(shí)具體化、形象化，可以使學(xué)生更加感性地理解課堂教學(xué)內(nèi)容。這些案例都是以教師所從事的科研項(xiàng)目中的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境為背景進(jìn)行闡述的，讓學(xué)生能在實(shí)際環(huán)境中理解概念和知識(shí)，學(xué)會(huì)利用人工智能知識(shí)去分析和解決實(shí)際問(wèn)題。在教學(xué)過(guò)程中要選擇學(xué)生容易接受的案例，體現(xiàn)理論聯(lián)系實(shí)際的特色，激發(fā)學(xué)生的興趣。?
例如，在講授“計(jì)算智能”內(nèi)容時(shí)，我們結(jié)合黃河三門峽和小浪底水庫(kù)水沙聯(lián)合智能調(diào)度系統(tǒng)[4]進(jìn)行講解。綜合三門峽水庫(kù)和小浪底水庫(kù)防洪運(yùn)用的基本原則、歷年調(diào)度方案、專家的經(jīng)驗(yàn)、歷年數(shù)據(jù)和現(xiàn)有的調(diào)水調(diào)沙數(shù)學(xué)模型，分別利用模糊決策、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法及綜合集成方法來(lái)實(shí)現(xiàn)三門峽、小浪底水庫(kù)水沙聯(lián)合調(diào)度。?
又例如為了讓學(xué)生走近機(jī)器人，我們進(jìn)行了一場(chǎng)機(jī)器人展示課，將研究所現(xiàn)有的MOROCS?1(中南一號(hào)智能移動(dòng)機(jī)器人)、ASR(廣茂達(dá))、AmigoBot(自主移動(dòng)機(jī)器人)、CanDroid(罐頭機(jī)器人)、MD?375 Rover(人控漫游車)、Fokker D7(人控飛機(jī)，1:72)、Rockit OWI?769K(聲按、壓控火牛機(jī)器人)、Hexapod Monster(六足爬行機(jī)器人)、Hubo(多機(jī)能歌舞機(jī)器人)等各類機(jī)器人全部拿出來(lái)給學(xué)生做了功能演示[5]。親眼看到這么多機(jī)器人，同學(xué)們都非常興奮，對(duì)人工智能課程的興趣高漲。?
在進(jìn)行案例教學(xué)時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生帶著問(wèn)題和求知欲望深入理論的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在案例中尋找問(wèn)題的答案并獲取知識(shí)。在講授利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行水庫(kù)調(diào)度時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生分析如何確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入端數(shù)據(jù)，什么是泛化能力以及如何提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的泛化能力。?
為了鞏固所學(xué)內(nèi)容，可以讓學(xué)生組成討論小組對(duì)教師提出的論題進(jìn)行討論，分小組闡述自己的觀點(diǎn)，這樣有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，還有助于培養(yǎng)學(xué)生思考問(wèn)題的能力和提高理論教學(xué)的效果。案例教學(xué)的關(guān)鍵在于引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)到的理論知識(shí)去解釋、分析和解決現(xiàn)實(shí)案例中的問(wèn)題，以達(dá)到訓(xùn)練學(xué)生理論運(yùn)用和深入理解理論知識(shí)的目的。?
此外，我們挑選了機(jī)器人足球、拖拉機(jī)撲克牌、中國(guó)象棋、五子棋等普遍受人喜愛(ài)的智能游戲，讓學(xué)生親
手設(shè)計(jì)小型智能游戲軟件，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中掌握高深的人工智能理論知識(shí)，讓學(xué)生學(xué)得會(huì)、用得上、記得牢。
??四、結(jié)語(yǔ)??
以上談到的一些教學(xué)方法是我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中總結(jié)體會(huì)比較深刻的方面，以供探討。事實(shí)上，要進(jìn)一步提高人工智能課程的教學(xué)質(zhì)量，還有很多方面需要改革和加強(qiáng)。如不斷強(qiáng)調(diào)人工智能教師的專業(yè)素質(zhì)，要求他們?cè)谥v授好人工智能課程的同時(shí)，努力提升出自身的專業(yè)素質(zhì)，給學(xué)生一個(gè)良好的專業(yè)素質(zhì)導(dǎo)向。其次，在人工智能課程教學(xué)過(guò)程中還需要有培養(yǎng)實(shí)用型人才的教學(xué)理念，特別是注重培養(yǎng)有創(chuàng)新意識(shí)的實(shí)用型人才。注重培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力，只有通過(guò)質(zhì)疑和提出問(wèn)題，學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)才能夠得到不斷強(qiáng)化，創(chuàng)新思維能力才能夠得以不斷提高。?
人工智能學(xué)科是一門非常年輕、又非常前沿的學(xué)科，有其自身的突出特點(diǎn)，人工智能課程教學(xué)必然與其他計(jì)算機(jī)專業(yè)課程教學(xué)不同，需要更多的從事人工智能教學(xué)的教師在自身的教學(xué)實(shí)踐中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行廣泛的教學(xué)交流。
參考文獻(xiàn)?
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