緒論:寫作既是個(gè)人情感的抒發(fā),也是對(duì)學(xué)術(shù)真理的探索,歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇人工智能和教學(xué)范文,希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。
隨著無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)、“三網(wǎng)”融合等信息高速公路基礎(chǔ)設(shè)施的逐步完善以及互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)資源的迅速增長(zhǎng),互聯(lián)網(wǎng)作為一種信息與知識(shí)的傳播手段正在改變教與學(xué)的關(guān)系。同時(shí),現(xiàn)代社會(huì)對(duì)人才的多元化需求也要求學(xué)生具備通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)與評(píng)價(jià)的能力。
互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)資源具有數(shù)量多、形式多樣、分布式存儲(chǔ)、不斷變化且無(wú)統(tǒng)一規(guī)范等特點(diǎn)。同時(shí),教學(xué)資源與學(xué)習(xí)者及學(xué)科知識(shí)模型之間也沒有統(tǒng)一的關(guān)聯(lián)規(guī)范。對(duì)于大多數(shù)學(xué)習(xí)者而言,在利用含有海量教學(xué)資源的互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)通常會(huì)迷失方向。為提高互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的利用效率,迫切需要對(duì)互聯(lián)網(wǎng)上不斷增加的海量教學(xué)資源進(jìn)行整合并為學(xué)習(xí)者提供個(gè)性化學(xué)習(xí)導(dǎo)航服務(wù)。關(guān)于教學(xué)資源整合以及學(xué)習(xí)導(dǎo)航的方法得到了廣泛地研究[1-4]。
學(xué)習(xí)對(duì)象元數(shù)據(jù)(LOM, Learning Object Metadata)規(guī)范是IEEE采用的一種表示學(xué)習(xí)對(duì)象(教學(xué)資源)信息的規(guī)范。不但可以用于整合教學(xué)資源,還可以表示教學(xué)資源之間的依賴關(guān)系。
本文提出一種教學(xué)資源整合以及學(xué)習(xí)導(dǎo)航的框架,采用LOM表示教學(xué)資源元信息,利用XML表示LOM,并將LOM的XML數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為擴(kuò)展知識(shí)結(jié)構(gòu)圖,并在擴(kuò)展知識(shí)結(jié)構(gòu)圖的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)教學(xué)規(guī)劃與學(xué)習(xí)導(dǎo)航。
1基本框架
1.1基于學(xué)習(xí)對(duì)象元數(shù)據(jù)(LOM)的資源整合
全國(guó)信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(CELTS)教育技術(shù)分會(huì)制定了教育信息相關(guān)規(guī)范,CELTS將IEEE的學(xué)習(xí)對(duì)象元數(shù)據(jù)(LOM, Learning Object Metadata)規(guī)范封裝在CELTS-3中,包括3個(gè)子規(guī)范,其中CELTS-3.1為信息模型規(guī)范,CELTS-3.2為元數(shù)據(jù)的XML綁定規(guī)范,CELTS-3.3為實(shí)踐指南,CELTS-3.4為測(cè)試規(guī)范。LOM規(guī)范表示了學(xué)習(xí)對(duì)象的9大類元信息,包括:通用、生存期、元-元數(shù)據(jù)、技術(shù)、教育、權(quán)利、關(guān)系、評(píng)注、分類等。
LOM數(shù)據(jù)項(xiàng)如圖1所示,有關(guān)LOM的詳細(xì)描述參見文獻(xiàn)[5-6]。
LOM數(shù)據(jù)項(xiàng)中,“關(guān)系”類信息描述了相關(guān)學(xué)習(xí)對(duì)象之間的關(guān)系,為學(xué)習(xí)導(dǎo)航提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。CELTS-3.1 采用了Dublin Core關(guān)于學(xué)習(xí)對(duì)象關(guān)系的類別,其中“A基于B”和“A需要B”兩類關(guān)系表示A依賴B,“B基于A”和“B需要A”兩類關(guān)系表示B依賴A。
1.2基于擴(kuò)展知識(shí)結(jié)構(gòu)圖(EKG)的學(xué)習(xí)導(dǎo)航
文獻(xiàn)[7]提出了一種基于擴(kuò)展知識(shí)結(jié)構(gòu)圖的教學(xué)規(guī)劃方法,其中擴(kuò)展知識(shí)結(jié)構(gòu)圖(Extented Knowledge Graph)定義為一個(gè)滿足以下條件的有向無(wú)環(huán)圖,(1)圖中包含兩類節(jié)點(diǎn):知識(shí)節(jié)點(diǎn)和方法節(jié)點(diǎn);(2)知識(shí)節(jié)點(diǎn)的后繼節(jié)點(diǎn)為方法節(jié)點(diǎn),表示完成該知識(shí)點(diǎn)教學(xué)的多種可選的教學(xué)方法。方法節(jié)點(diǎn)的后繼節(jié)點(diǎn)為知識(shí)節(jié)點(diǎn),表示運(yùn)用該方法完成學(xué)習(xí)目標(biāo)所需掌握的基礎(chǔ)知識(shí);(3)每個(gè)方法節(jié)點(diǎn)設(shè)多個(gè)置權(quán)值,表示不同的學(xué)習(xí)者通過該方法完成教學(xué)目標(biāo)所需的費(fèi)用。
一個(gè)示例性的擴(kuò)展知識(shí)結(jié)構(gòu)圖如圖2[7]所示。
LOM表示的學(xué)習(xí)對(duì)象(教學(xué)資源)信息可以很好的表示擴(kuò)展知識(shí)結(jié)構(gòu)圖。設(shè)某一學(xué)習(xí)對(duì)象A(其標(biāo)識(shí)為A),利用“A.通用類.標(biāo)題”表示該學(xué)習(xí)對(duì)象所學(xué)習(xí)的目標(biāo)知識(shí)點(diǎn),學(xué)習(xí)對(duì)象A即為學(xué)習(xí)該目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)的一種學(xué)習(xí)方法,“A.教育類.難度”則表示該方法的初始難度,該難度值將根據(jù)不同學(xué)習(xí)者的評(píng)價(jià)進(jìn)行調(diào)整。利用學(xué)習(xí)對(duì)象A來(lái)學(xué)習(xí)其目標(biāo)知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)知識(shí)集合則記錄在“A.關(guān)系類”元數(shù)據(jù)中,包括所有“A.關(guān)系類.類型”為“A基于B”或“A需要B”的資源(用“A.關(guān)系類.資源”表示)。
1.3系統(tǒng)框架
系統(tǒng)管理學(xué)習(xí)對(duì)象(教學(xué)資源)元數(shù)據(jù),學(xué)習(xí)者,教學(xué)專家(學(xué)習(xí)對(duì)象提供者)等信息,系統(tǒng)并不維護(hù)學(xué)習(xí)對(duì)象本身。系統(tǒng)基本功能包括:
1) 為教學(xué)專家提供接口,將學(xué)習(xí)對(duì)象的LOM信息錄入到LOM數(shù)據(jù)庫(kù),并轉(zhuǎn)化為XML表示形式;
2) 自動(dòng)將XML表示的LOM數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)換為擴(kuò)展知識(shí)結(jié)構(gòu)圖;
3) 根據(jù)擴(kuò)展知識(shí)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行學(xué)習(xí)導(dǎo)航;
4) 為學(xué)習(xí)者提供接口,自主學(xué)習(xí)導(dǎo)航以及評(píng)價(jià)反饋。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。
2人工智能教學(xué)資源整合和學(xué)習(xí)導(dǎo)航實(shí)例
以人工智能中狀態(tài)空間搜索有關(guān)教學(xué)資源整合和學(xué)習(xí)導(dǎo)航為例,對(duì)上述系統(tǒng)加以說(shuō)明。
與狀態(tài)空間搜索有關(guān)的知識(shí)點(diǎn)包括:狀態(tài)空間、狀態(tài)空間搜索、盲目搜索、寬度優(yōu)先搜索算法、深度優(yōu)先搜索算法、啟發(fā)式搜索、A*算法、A*算法的實(shí)現(xiàn)。學(xué)習(xí)這些知識(shí)點(diǎn)的依賴關(guān)系如圖4所示。
以上示例分別說(shuō)明了兩個(gè)學(xué)習(xí)對(duì)象LOM的主要XML元素,前者的元素說(shuō)明了“A*算法”對(duì)于“狀態(tài)空間搜索”的依賴關(guān)系。與A*算法有關(guān)的部分教學(xué)資源如表1所示,由于篇幅限制其他資源的LOM表示從略,一種典型的學(xué)習(xí)路徑為:(9)-(7)-(11)-(12)-(1)-(5)-(13)-(4)。
3結(jié)語(yǔ)
本文對(duì)教學(xué)資源整合以及學(xué)習(xí)導(dǎo)航方法進(jìn)行了探索。提出一種教學(xué)資源整合以及學(xué)習(xí)導(dǎo)航的框架,采用LOM表示教學(xué)資源元信息,利用XML表示
LOM,并將LOM的XML數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為擴(kuò)展知識(shí)結(jié)構(gòu)圖,并在擴(kuò)展知識(shí)結(jié)構(gòu)圖的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)教學(xué)規(guī)劃與學(xué)習(xí)導(dǎo)航。后續(xù)工作將建立LOM的XML收集以及轉(zhuǎn)換系統(tǒng),為教學(xué)資料提供者以及學(xué)習(xí)者提供服務(wù)接口。
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Tutorial Material Integration and Learning Navigation for Artificial Intelligence Based on LOM
DUAN Zhuo-hua
一、思想品德方面
熱愛并忠誠(chéng)于教學(xué)事業(yè),教學(xué)態(tài)度認(rèn)真,教風(fēng)扎實(shí),愛崗敬業(yè),工作積極,團(tuán)結(jié)同志。工作中盡職盡責(zé),做到教書育人,為人師表,自覺遵守學(xué)校的規(guī)章制度。認(rèn)真完成教育教學(xué)工作任務(wù),取人之長(zhǎng),補(bǔ)己之短。在今后的工作中,我會(huì)不斷嚴(yán)格要求自己。
二、教學(xué)方面
本學(xué)期,我擔(dān)任的是《機(jī)床電氣控制》和《電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能》的教學(xué)工作。為了能更好的提高他們的學(xué)習(xí)成績(jī),在工作中認(rèn)真學(xué)習(xí)新課程標(biāo)準(zhǔn),使自己的教育教學(xué)水平不斷創(chuàng)新,不斷提高。
1、認(rèn)真?zhèn)湔n
課上的是否成功,很大程度上取決于課備得是否精彩,因此每節(jié)課我都認(rèn)真作好課前備課。認(rèn)真鉆研教材,對(duì)教材的基本內(nèi)容都弄清楚,了解教材的結(jié)構(gòu),重點(diǎn)與難點(diǎn),掌握知識(shí)的邏輯,能運(yùn)用自如,知道應(yīng)該補(bǔ)充哪些資料,怎樣才能教好。了解學(xué)生原有的知識(shí)技能及他們的興趣、需要、學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)習(xí)慣,學(xué)習(xí)新知識(shí)時(shí)可能會(huì)有哪些困難,采取相應(yīng)的預(yù)防措施。仔細(xì)考慮教法,解決如何把教材的內(nèi)容傳授給學(xué)生,如何組織教材、如何拓展教材,如何安排每節(jié)課的活動(dòng)。甚至細(xì)化到自己的每句話應(yīng)該怎么說(shuō),以便能調(diào)動(dòng)起學(xué)生的積極性和求知欲,讓他們對(duì)所教課程感興趣,為能更好的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。
2、積極上課
備課充分,能調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,上課效果就會(huì)好。但同時(shí)又要有駕馭課堂的能力,因?yàn)閷W(xué)生在課堂上的一舉一動(dòng)都會(huì)直接影響課堂教學(xué)。因此一定要組織好課堂教學(xué),關(guān)注全體學(xué)生,注意信息反饋,調(diào)動(dòng)學(xué)生的有意注意,使其保持相對(duì)穩(wěn)定性,同時(shí),激發(fā)學(xué)生的情感,使他們產(chǎn)生愉悅的心境,創(chuàng)造良好的課堂氣氛,課堂語(yǔ)言簡(jiǎn)潔明了,克服了以前重復(fù)的毛病,課堂提問面向全體學(xué)生,注意引發(fā)學(xué)生學(xué)數(shù)學(xué)的興趣,課堂上講練結(jié)合,作業(yè)少而精。教師是每節(jié)課的組織者,所以,老師每天都要有充足的精神,讓學(xué)生感受到一種自然氣氛。這樣,授課就事半功倍。
3、精心批改作業(yè)
要提高教學(xué)質(zhì)量,一定要做好課后輔導(dǎo)工作,本年度由于疫情利用釘釘在線教學(xué)。在教學(xué)中,我有針對(duì)性的對(duì)一些學(xué)生尤其是后進(jìn)生進(jìn)行輔導(dǎo),從最基本知識(shí)點(diǎn)著手,然后是電路結(jié)構(gòu)和原理,每講完一節(jié)課,我都要利用釘釘軟件在線布置作業(yè),講解知識(shí)點(diǎn),當(dāng)天的內(nèi)容當(dāng)天完成,不讓學(xué)生欠債。不斷地給他們鼓勵(lì),經(jīng)常詢問他們學(xué)習(xí)上的困難,幫助他們解決問題,在批改作業(yè)方面,每一次都能做到全批全改,對(duì)個(gè)別學(xué)生錯(cuò)的地方、不會(huì)的地方,認(rèn)真講解,從不放任自流。
三.教育工作方面
一、工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式改革初探
工學(xué)結(jié)合作為現(xiàn)代職業(yè)教育的理念和思想,強(qiáng)調(diào)的是學(xué)生的學(xué)習(xí)過程必須與實(shí)際工作緊密結(jié)合,其目的是以職業(yè)為導(dǎo)向,把以課堂教學(xué)為主的學(xué)校教育和直接獲取實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的校外工作有機(jī)結(jié)合起來(lái),更注重啟發(fā)訓(xùn)練他們?cè)趧?dòng)手、操作和掌握技能等方面的能力;它具有充分利用學(xué)校內(nèi)外不同的教育環(huán)境和資源進(jìn)行校企合作培養(yǎng)人才的本質(zhì)特征,體現(xiàn)了職業(yè)教育發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律和本質(zhì)要求。
《教育部關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見》(教高[2006]16號(hào))提出:大力推行工學(xué)結(jié)合,突出實(shí)踐能力培養(yǎng),改革人才培養(yǎng)模式。要積極推行與生產(chǎn)勞動(dòng)和社會(huì)實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)習(xí)模式,把工學(xué)結(jié)合作為高等職業(yè)教育人才培養(yǎng)模式改革的重要切入點(diǎn)。人才培養(yǎng)模式改革的重點(diǎn)是教學(xué)過程的實(shí)踐性、開放性和職業(yè)性。
邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院作為首批國(guó)家示范性高職院校,積極探索和深入開展教育教學(xué)改革。如何將文件精神落實(shí)到具體的改革當(dāng)中,我們的思路是:以實(shí)踐性、開放性、職業(yè)性為原則,以工學(xué)結(jié)合為切入點(diǎn)進(jìn)行人才培養(yǎng)模式改革;以培養(yǎng)學(xué)生綜合職業(yè)能力為目標(biāo),按照工作系統(tǒng)的要求設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)系統(tǒng),形成以工作過程為導(dǎo)向的課程體系;實(shí)施行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué),讓學(xué)生親自經(jīng)歷結(jié)構(gòu)完整的工作過程,創(chuàng)設(shè)真實(shí)的或模擬的工作情境,使學(xué)生身臨其境,在完成學(xué)習(xí)任務(wù)的過程中、在體驗(yàn)的過程中獲得知識(shí)。
“要給學(xué)生一碗水,老師得有一桶水”。是否具備與之相適應(yīng)的雙師型師資隊(duì)伍,是工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式改革的關(guān)鍵。因?yàn)橐磺薪逃虒W(xué)改革都要通過教師去實(shí)施。教師隊(duì)伍的建設(shè)直接關(guān)系到高職院校的發(fā)展。高職院校師資隊(duì)伍建設(shè)必須以全新的視角來(lái)思考和定位。上述文件強(qiáng)調(diào)了工學(xué)結(jié)合的重點(diǎn)是實(shí)踐性、開放性和職業(yè)性,它們?yōu)楦呗毥逃瞬排囵B(yǎng)模式改革指明了方向;對(duì)教師的“工程化”和“職業(yè)化”背景提出了新要求,缺少“工程化”背景的師資很難理解工作過程導(dǎo)向、典型工作任務(wù)、項(xiàng)目導(dǎo)入、工業(yè)案例等;缺少“職業(yè)化”背景的師資,很難選擇行之有效的教學(xué)方法。
二、高職院校師資隊(duì)伍現(xiàn)狀
就師資隊(duì)伍現(xiàn)狀而言,由于高校大眾化過程的加快,我國(guó)各地高職院校的招生規(guī)模迅速擴(kuò)大,使原本薄弱的我國(guó)高職師資隊(duì)伍面臨危機(jī)。
首先,教師職業(yè)教育基本理論掌握不夠,教學(xué)觀念落后,引進(jìn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的教師難。不少高職教師都是從普通高校教學(xué)崗位轉(zhuǎn)化過去的,由于長(zhǎng)期脫離社會(huì)實(shí)踐,教師缺少職業(yè)教育的教學(xué)理論背景、缺乏實(shí)習(xí)指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn),實(shí)際應(yīng)用能力不強(qiáng)。目前社會(huì)對(duì)高職教育認(rèn)可度仍不是很高,引進(jìn)企業(yè)背景工程技術(shù)人員較難,引進(jìn)具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)工程師更難;其次,課時(shí)較多,教師在本專業(yè)領(lǐng)域的職業(yè)實(shí)踐能力、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及應(yīng)用性知識(shí)不足。由于辦學(xué)規(guī)模的擴(kuò)大,造成教師編制緊張,大多數(shù)高職院校的師生比超過1:20,有的甚至高達(dá)1:30,很難有機(jī)會(huì)或較長(zhǎng)時(shí)間到生產(chǎn)第一線鍛煉和提高。目前還有一大批非師范類畢業(yè)的年輕教師工作在教學(xué)的第一線,教師資格證書往往僅憑一次理論考試獲得,教師以對(duì)普通高等教育的知識(shí)與方式教授職業(yè)教育的學(xué)生,理論性過多;教師進(jìn)修與實(shí)踐掛鉤不緊密。多數(shù)企業(yè)不愿意接收教師參加定崗生產(chǎn)實(shí)踐,產(chǎn)教結(jié)合、校企結(jié)合的職教體系在大多數(shù)職業(yè)教育院校中尚未完善。因此,通過實(shí)踐鍛煉使專業(yè)實(shí)踐能力得到顯著提高的教師數(shù)量非常有限。教師職業(yè)能力方法研究最大和最根本的需求是提高高職學(xué)生的教學(xué)質(zhì)量,以適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)高技能人才的需求;第三,教師職稱評(píng)定制度不完善。高職教師從事的教學(xué)和科研工作與學(xué)科型院校截然不同,但職稱評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)卻與普通高等學(xué)校相同。而高等學(xué)校教師職務(wù)的評(píng)聘標(biāo)準(zhǔn)注重理論上的要求,例如發(fā)表的論文數(shù)、出版的專著數(shù)等,不考慮教師的實(shí)踐能力。相比較而言,國(guó)外的高職教育師資隊(duì)伍管理模式則處處體現(xiàn)出“雙元”特色,即體現(xiàn)出理論和實(shí)訓(xùn)的區(qū)別。德國(guó)的高職院校將教授普通文化課和專業(yè)課的教師稱為學(xué)院教師,將在企業(yè)里實(shí)施實(shí)踐技能培訓(xùn)的教師稱為培訓(xùn)師。從教師的任教資格來(lái)看,大多數(shù)高職院校的教師兼具“教師”和“工程師”雙師資格。加拿大高等職業(yè)學(xué)校教師每3年之內(nèi)必須返回到工業(yè)界實(shí)踐,或定期為工業(yè)界解決技術(shù)問題,或從事應(yīng)用技術(shù)研究和技術(shù)開發(fā)等,以防技術(shù)知識(shí)老化,而不是學(xué)歷進(jìn)修或做訪問學(xué)者。由于一些新教師來(lái)自工業(yè)界,沒有教學(xué)經(jīng)驗(yàn),所以必須進(jìn)行教學(xué)技能培訓(xùn),主要方式有:(1)教學(xué)上崗培訓(xùn)。教員是有教學(xué)資歷的專家,培訓(xùn)內(nèi)容有教育理論、教學(xué)設(shè)計(jì)方法、教育技術(shù)的運(yùn)用以及較大比重的教學(xué)實(shí)踐。(2)午間研討。即利用午餐后的休息時(shí)間對(duì)教學(xué)資源中心設(shè)計(jì)的題目或?qū)Ω飨捣答伒恼n題進(jìn)行有針對(duì)性的討論。新教師除了在本校進(jìn)行崗位培訓(xùn)以外,還必須參加綜合大學(xué)舉辦的教學(xué)技能培訓(xùn)班,共有6門課程,獲得全部學(xué)分后可取得相應(yīng)的教育文憑。
三、教師職業(yè)能力發(fā)展舉措
高職院校欲加強(qiáng)教師職業(yè)能力的培養(yǎng),要建立和完善培養(yǎng)機(jī)制,促使教師徹底擺脫學(xué)科型教學(xué)思想的束縛,不斷提高職業(yè)能力。
本文從以下幾方面論述:
1、提高教師職業(yè)教育教學(xué)能力
教師的職業(yè)發(fā)展更多的是在教師的教育教學(xué)實(shí)踐中實(shí)現(xiàn)的。一方面,學(xué)校中實(shí)踐性問題的存在反映了教師專業(yè)發(fā)展的需要;另一方面,實(shí)踐性問題的解決則是教師職業(yè)能力提高的標(biāo)志。因此,教師要勤于思考,善于思考,置身于教育情境的改善和教育教學(xué)實(shí)際問題的解決中,并以解決實(shí)踐性問題為目的。教育是關(guān)乎人和人類未來(lái)的工作,因此,教師要完成知識(shí)傳授和創(chuàng)新的職責(zé)要求就需要不斷地思考,研究相關(guān)學(xué)科內(nèi)容,研究教育規(guī)律,研究教學(xué)手段、教學(xué)方法。這就要求教師在工作中更注重研究教育對(duì)象和教育內(nèi)容,對(duì)教育教學(xué)對(duì)象、目標(biāo)、手段、方式、方法進(jìn)行綜合考慮,尋找出各種因素變量之間最佳的匹配點(diǎn),實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。 轉(zhuǎn)貼于 邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院一貫重視教師教學(xué)能力的提高,其中一項(xiàng)重要的措施就是開展校本培訓(xùn),面向全院專任教師進(jìn)行分批次的職業(yè)教育教學(xué)能力培訓(xùn)與測(cè)評(píng),促進(jìn)廣大教師提高職業(yè)教育理論水平,轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念,提高職業(yè)能力;推動(dòng)教師下廠鍛煉,積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及應(yīng)用性知識(shí),這些措施取得了良好的效果,對(duì)促進(jìn)我院工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式改革發(fā)揮了積極的作用。自2006年國(guó)家示范性高等職業(yè)院校建設(shè)項(xiàng)目開始,到目前為止,共開辦7期培訓(xùn)班,培訓(xùn)教師276人,有效促進(jìn)了教師的職業(yè)教育教學(xué)能力不斷提高,實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)生的有效培養(yǎng)。這是學(xué)院歷史上規(guī)模最大、時(shí)間最長(zhǎng)、影響面最廣、效果最明顯的一次教學(xué)改革活動(dòng),極大的促進(jìn)了學(xué)院教師在工學(xué)結(jié)合課程開發(fā)及教學(xué)實(shí)施方面走在全國(guó)同類院校前列。
2、提高教師職業(yè)實(shí)踐能力
目前高職院校教學(xué)改革的首要目標(biāo)和任務(wù),就是要促進(jìn)工學(xué)結(jié)合的問題,要實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、職業(yè)能力訓(xùn)練項(xiàng)目、訓(xùn)練素材、教學(xué)考核等與職業(yè)實(shí)際的緊密結(jié)合,最大限度縮短“所學(xué)”與“所用”之間的差距。為此,教師特別是專業(yè)教師必須要深入相應(yīng)職業(yè)領(lǐng)域,做好職業(yè)活動(dòng)調(diào)研工作。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,生產(chǎn)、建設(shè)、服務(wù)和管理第一線的職業(yè)活動(dòng)也在不斷地發(fā)生變革,因此,職業(yè)活動(dòng)調(diào)研不能一勞永逸,教師還應(yīng)定期追蹤相應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域新設(shè)備、新技術(shù)、新工藝、新材料、新軟件、新經(jīng)營(yíng)理念、新管理模式的研發(fā)和應(yīng)用情況,并在教學(xué)中及時(shí)予以反饋。
充足的、現(xiàn)代化的實(shí)踐教學(xué)條件,有利于拓展教師教學(xué)設(shè)計(jì)的思維空間,有利于教師專業(yè)技能和現(xiàn)代教學(xué)手段運(yùn)用能力的提高,更有利于職業(yè)能力訓(xùn)練素材的收集。另外,教師開展職業(yè)活動(dòng)調(diào)研、到企業(yè)頂崗實(shí)踐等等,也必須有相應(yīng)的經(jīng)費(fèi)和時(shí)間上的支持。為此,學(xué)院加大投入,改善教學(xué)設(shè)施和實(shí)踐性教學(xué)條件,在示范院校建設(shè)的基礎(chǔ)上出臺(tái)了《關(guān)于建立教職工培訓(xùn)工作長(zhǎng)效機(jī)制的實(shí)施意見》,從規(guī)范教師培訓(xùn)、建立教師培訓(xùn)長(zhǎng)效機(jī)制上保證工作的順利開展,為教師職業(yè)能力培養(yǎng)提供經(jīng)費(fèi)和時(shí)間等方面的保障。
3、強(qiáng)化重實(shí)踐能力的升級(jí)評(píng)職稱制度
以往職業(yè)院校教師升級(jí)評(píng)職稱依據(jù)綜合性大學(xué)教師升職稱評(píng)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施,采用論著送交學(xué)術(shù)研究人員評(píng)審,導(dǎo)致理論性學(xué)術(shù)論著易被認(rèn)同,而應(yīng)用性實(shí)踐成果則不被重視。教師為求順利升職稱評(píng)等級(jí),研究方向就偏重于理論探討。深化職業(yè)學(xué)校人事制度改革,在職業(yè)學(xué)校推行教師全員聘任制和管理人員公開選拔、競(jìng)爭(zhēng)上崗和職務(wù)聘任制度,建立健全激勵(lì)和約束機(jī)制。職業(yè)學(xué)校教師職務(wù)資格評(píng)審要突出職業(yè)教育特點(diǎn),改進(jìn)評(píng)審辦法。
為了提高教師專業(yè)實(shí)踐能力,強(qiáng)化教師以專業(yè)實(shí)踐能力為導(dǎo)向之升職稱評(píng)等級(jí),將教學(xué)及服務(wù)成果一并作為升職稱評(píng)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn),把“教師到一定的企業(yè)事業(yè)單位服務(wù)的實(shí)踐成果”作為評(píng)職稱的依據(jù)之一,以改變長(zhǎng)期以來(lái)職業(yè)校院教師重理論、輕實(shí)踐的現(xiàn)象,以使其能夠不斷注重教學(xué)實(shí)踐。
4、“校企融合、雙崗雙能”專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)
師資隊(duì)伍是工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式改革的關(guān)鍵。為適應(yīng)工學(xué)課程教學(xué)需要,一是建立的專兼結(jié)合教學(xué)團(tuán)隊(duì),在教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)方面、專任教師與兼職教師聘任管理方面形成了一整套規(guī)范的制度、方法與操作流程,相繼出臺(tái)了《關(guān)于加強(qiáng)專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)的意見》、《教師下廠鍛管理暫行辦法》、《聘請(qǐng)企業(yè)行業(yè)技術(shù)專家與能工巧匠擔(dān)任兼職教師的管理暫行規(guī)定》、《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)兼職教師聘任管理工作的意見》等多個(gè)文件,并配套出臺(tái)了《從企業(yè)行業(yè)聘請(qǐng)技術(shù)專家協(xié)議書》、《從企業(yè)行業(yè)聘請(qǐng)技術(shù)專家在企業(yè)作兼職教師協(xié)議書》等協(xié)議文件;二是切實(shí)提高師資隊(duì)伍的職業(yè)教育教學(xué)能力和專業(yè)實(shí)踐能力,即“雙崗雙能”的專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)。學(xué)院出臺(tái)優(yōu)惠政策,大力引進(jìn)和培養(yǎng)行業(yè)領(lǐng)軍人物為專業(yè)帶頭人,提升專業(yè)建設(shè)水平;借助校企合作平臺(tái),探索與企業(yè)技術(shù)人員互兼互聘機(jī)制;創(chuàng)建“國(guó)外—國(guó)內(nèi)師資基地和企業(yè)—校內(nèi)”三級(jí)師資培訓(xùn)體系,通過外部培訓(xùn)、校本培訓(xùn)和下廠鍛煉等多項(xiàng)措施轉(zhuǎn)變教師的觀念、提高職業(yè)教育教學(xué)能力和專業(yè)實(shí)踐能力。
通過上述一系列措施,使骨干教師既有教學(xué)能力又有生產(chǎn)實(shí)踐能力,既能勝任教學(xué)崗位也能勝任生產(chǎn)崗位,打造“校企融合、雙崗雙能”的專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)。
有一流的師資才會(huì)有一流的教育。因?yàn)榻處煹膶I(yè)知識(shí)與技能和精神是學(xué)生學(xué)習(xí)成敗的關(guān)鍵,有效地提高教師的專業(yè)教學(xué)及實(shí)踐能力是師資培育的主要內(nèi)容,為培養(yǎng)現(xiàn)代化建設(shè)的實(shí)用性人才做貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
[1]教育部.關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見[EB/OL]. moe. edu. cn/edoas/website18/level3. jsp? tablename = 2016&infoid =27723.
血管性認(rèn)知障礙(VCI)是神經(jīng)內(nèi)科常見疾病之一(1) 。非癡呆型血管性認(rèn)知功能障礙(VCIND)是用于界定有認(rèn)知功能損害但不符合癡呆診斷標(biāo)準(zhǔn)的腦血管病患者。我科2008年1月-2012年5月對(duì)VCIND的患者聯(lián)合應(yīng)用尼莫地平片和醒腦再造膠囊,獲得滿意的效果,現(xiàn)匯報(bào)如下。
1 資料和方法
病歷選擇 選自2008年1月至2012年5月我院收治的VCIND患者60例。隨機(jī)分成2組.治療組30例,男18例,女12例,平均年齡66歲,平均受教育年限7年,治療組口服尼莫地平(尼膜同)每次30 mg,每日3次; 醒腦再造膠囊膠囊4粒/次,每日2次;對(duì)照組30例,男17例,女13例,平均年齡65歲,平均受教育年限6年,口服尼莫地平(尼膜同)每次30 mg,每日3次,兩組基本藥物阿司匹林片。治療6個(gè)月,進(jìn)行MMSE評(píng)分和MOCA的治療前與治療后的比較。并于治療前后分別監(jiān)測(cè)血壓、血尿常規(guī)、肝腎功能、心電圖等檢查。
入組標(biāo)準(zhǔn)①有神經(jīng)心理學(xué)評(píng)價(jià)具有認(rèn)知損害的證據(jù)。 ②有腦血管病史及腦血管病危險(xiǎn)的存在,或者頭顱CT或MRI檢查 已證實(shí)腦內(nèi)多發(fā)性皮層或皮層下缺血病變依據(jù)③腦血管病和認(rèn)知功能損害之間有因果關(guān)系,并排除其他疾?、芪催_(dá)癡呆診斷標(biāo)準(zhǔn)⑤HACHINSKI缺血指數(shù)評(píng)分大于或等于7分⑥癥狀持續(xù)6個(gè)月或以上。
排除標(biāo)準(zhǔn)①癡呆或任何可以導(dǎo)致腦功能紊亂的軀體和精神疾患②合并心血管、肝臟、腎臟和造血系統(tǒng)等嚴(yán)重原發(fā)性疾??;③因頭部損傷患有認(rèn)知損害的患者④存在其他擴(kuò)血管藥物干擾的⑤簡(jiǎn)易精神狀態(tài)量表(MMSE)評(píng)分
評(píng)估指標(biāo) 療效標(biāo)準(zhǔn) 所有受試者在治療前后均接受簡(jiǎn)易精神狀態(tài)檢查法(MMSE)及蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估量表(MoCA)中文版的測(cè)定。
統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件處理數(shù)據(jù),所有結(jié)果均采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示,用方差分析及兩樣本均數(shù)比較的t檢驗(yàn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,以P
2 結(jié)果:尼莫地平聯(lián)合醒腦再造膠囊治療非癡呆型血管性認(rèn)知功能障礙療效確切。治療組治療后MMSE、MOCA評(píng)分與治療前及對(duì)照組治療后比較,有明顯差異(p
2.1表1治療組和對(duì)照組MMSE與MOCA的治療前與治療后的比較
3 討論 尼莫地平是一種親水性鈣通道阻滯劑,容易透過血腦屏障,基礎(chǔ)研究提示,尼莫地平具有神經(jīng)保護(hù)潛能,特別是抵抗短暫缺血和缺氧的影響。在下丘腦、尾狀核和大腦皮質(zhì)特定區(qū)域,尼莫地平的結(jié)合位點(diǎn)數(shù)量眾多,這對(duì)學(xué)習(xí)與記憶發(fā)揮重要作用(2)。與其他鈣通道阻滯劑不同的是,由于尼莫地平可直接作用于大腦局部血流的細(xì)小動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞,因此尼莫地平具有抗血管收縮和抗缺血效應(yīng),可以免除細(xì)胞死亡,抑制脂質(zhì)過氧化,清除自由基。醒腦再造膠囊由36味中藥組成,其中人參、黃芪、何首烏、枸杞、川穹、葛根等能處進(jìn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的學(xué)習(xí)和記憶(3)。 尼莫地平及醒腦再造膠囊均能改善腦供血從而增強(qiáng)神經(jīng)保護(hù)功能, 2組MMSE及MoCA均有明顯改善,說(shuō)明VCIND患者能夠防治,2組患者治療中均無(wú)嚴(yán)重不良反應(yīng),說(shuō)明尼莫地平聯(lián)合醒腦再造膠囊安全有效,但長(zhǎng)期效果如何,能否降低癡呆發(fā)病率,還有待進(jìn)一步證實(shí)。
參考文獻(xiàn):
隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、5G及人工智能等信息技術(shù)的發(fā)展,為了應(yīng)對(duì)中國(guó)產(chǎn)業(yè)變革及新一輪的科技革命,適應(yīng)“中國(guó)制造2025”國(guó)家戰(zhàn)略需要及產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新發(fā)展,同時(shí)將國(guó)際工程教育思想本土化,“新工科”應(yīng)運(yùn)而生[1]。信息技術(shù)發(fā)展催生出了人工智能相關(guān)的專業(yè),國(guó)內(nèi)高校紛紛設(shè)立了智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。近年來(lái),人工智能技術(shù)的發(fā)展引領(lǐng)著人類社會(huì)正逐漸走進(jìn)智能社會(huì),人工智能將深刻影響人類社會(huì)。隨著人工智能的進(jìn)一步發(fā)展,高等教育的價(jià)值也將進(jìn)一步提高[2]。因此,各高校應(yīng)盡快建立與新工科相一致的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè),并深入研究我國(guó)人工智能的人才培養(yǎng)體系、課程設(shè)置、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及成果轉(zhuǎn)化等方法,改革傳統(tǒng)人工智能的教育教學(xué)方法,形成有新工科特色的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)工程教育方法。由于傳統(tǒng)的專業(yè)是按學(xué)科劃分的,因此,目前的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程體系以理論為主,強(qiáng)調(diào)學(xué)科知識(shí)的系統(tǒng)性和完備性[3]。人工智能導(dǎo)論作為智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的核心課程,同時(shí)也是人工智能“入門性”和“引導(dǎo)性”的課程。但是,目前人工智能導(dǎo)論的課程設(shè)置上主要存在課程內(nèi)容陳舊、實(shí)踐課程不足、教材理論過強(qiáng)、教學(xué)模式老舊及實(shí)踐教學(xué)與企業(yè)需求不適應(yīng)等問題。尤其是人工智能導(dǎo)論課程,缺乏實(shí)踐教學(xué)將會(huì)降低學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能的興趣和積極性。因此,為了解決這些問題,并使高校跟上人工智能時(shí)代的腳步,抓住高等教育發(fā)展的新機(jī)遇,進(jìn)行面向新工科的人工智能導(dǎo)論實(shí)踐教學(xué)模式探索具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1人工智能對(duì)新工科人才的新要求
1.1具備多學(xué)科交叉知識(shí)。人工智能導(dǎo)論是一個(gè)多個(gè)學(xué)科交叉而成的一門課程。人工智能導(dǎo)論主要包括知識(shí)系統(tǒng)、智能搜索技術(shù)、腦科學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)、專家系統(tǒng)、智能計(jì)算及分布式智能等內(nèi)容[4]。因此,一個(gè)合格人工智能專業(yè)人才需要具備多學(xué)科知識(shí)。1.2具備多領(lǐng)域應(yīng)用能力。人工智能導(dǎo)論的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,基本包含工業(yè)、農(nóng)業(yè)及社會(huì)生活的各個(gè)行業(yè)(如工業(yè)生產(chǎn)、通信、醫(yī)療、金融、社會(huì)治安、交通領(lǐng)域及服務(wù)業(yè)等)[5]。人工智能導(dǎo)論課程要求學(xué)生在學(xué)好理論前提下也應(yīng)該掌握各行業(yè)的相關(guān)知識(shí),只有這樣才能提高人工智能技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用。1.3具備人工智能創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神。目前,創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展成為了我國(guó)現(xiàn)階段發(fā)展的重要力量,人工智能成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新引擎[5]。在大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新的號(hào)角下,人工智能技術(shù)作為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)過程中的一個(gè)大趨勢(shì)。因此,當(dāng)今新形勢(shì)下培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神的人工智能專業(yè)人才對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及大學(xué)畢業(yè)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)具有重要意義。1.4具備人工智能人文素養(yǎng)。人的內(nèi)在品質(zhì)就是人文素養(yǎng),人文科學(xué)的知識(shí)水平和研究能力是人文素養(yǎng)的重要組成部分,人文素養(yǎng)是人文科學(xué)體現(xiàn)出來(lái)的以人為研究對(duì)象和中心的精神[6]。人工智能對(duì)人類社會(huì)帶來(lái)的是便利還是帶來(lái)災(zāi)難,關(guān)鍵是使用者的思想道德和人文素養(yǎng)。因此,培養(yǎng)具有人文精神的人工智能專業(yè)人才具有重要的意義。
2人工智能導(dǎo)論課程教學(xué)現(xiàn)狀
目前,許多高校已經(jīng)認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)的人工智能導(dǎo)論課程已經(jīng)不能適應(yīng)社會(huì)和學(xué)生發(fā)展的需要。尤其是地方普通高校在師資、科研及學(xué)科力量薄弱情況下進(jìn)行人工智能導(dǎo)論的實(shí)踐教學(xué)。目前人工智能導(dǎo)論的課程設(shè)置上主要存在的問題如下:⑴本科生課程內(nèi)容陳舊。近年來(lái),隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、5G等信息技術(shù)的快速發(fā)展,也帶動(dòng)人工智能技術(shù)發(fā)展日新月異。對(duì)于高校來(lái)說(shuō),要緊跟人工智能技術(shù)前沿,傳授學(xué)生的知識(shí)也要緊跟人工智能的發(fā)展。目前,雖然也出現(xiàn)了不少新的人工智能導(dǎo)論教材,但在課堂上能夠教學(xué)的新內(nèi)容仍然不多,教材內(nèi)容仍然集中在傳統(tǒng)的人工智能技術(shù)(如問題求解、知識(shí)表示、歸結(jié)原理及經(jīng)典推理等技術(shù))上。⑵研究生課程內(nèi)容重疊。研究生的人工智能導(dǎo)論課程應(yīng)作為本科生課程的一個(gè)延續(xù),但部分高校對(duì)研究生人工智能導(dǎo)論課程的教學(xué)重視不夠。很多本科生已經(jīng)學(xué)過的內(nèi)容在研究生階段又進(jìn)行了重復(fù)。因此,在新工科背景下培養(yǎng)高層次的人工智能人才,就必須要在研究生階段加強(qiáng)新工科人才實(shí)踐能力的培養(yǎng),選擇合理的人工智能導(dǎo)論課程,改革研究生階段人工智能導(dǎo)論的教學(xué)理念和教學(xué)模式。⑶實(shí)踐課程不足。實(shí)踐教學(xué)是提高人工智能新工科人才能力的重要路徑。目前,大多數(shù)院校的人工智能導(dǎo)論課程理論與實(shí)踐聯(lián)系不夠緊密,對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)不夠,只知道理論,而不進(jìn)行實(shí)際的實(shí)踐應(yīng)用就不能成為合格的人工智能新工科人才。另外,大多數(shù)地方高校的人工智能實(shí)驗(yàn)室建設(shè)投入不足,實(shí)驗(yàn)條件差,驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)較多,實(shí)驗(yàn)課時(shí)不足,學(xué)生對(duì)人工智能新技術(shù)的接觸不夠。⑷人工智能導(dǎo)論教材理論性過強(qiáng)。目前,現(xiàn)有的人工智能導(dǎo)論教材以理論為主,缺乏人工智能實(shí)踐內(nèi)容。在課程教學(xué)過程中學(xué)生經(jīng)常會(huì)感覺索然無(wú)味,當(dāng)實(shí)踐課程開設(shè)不足時(shí),這種情況會(huì)非常明顯。學(xué)生會(huì)漸漸的對(duì)人工智能導(dǎo)論課程失去興趣和熱情,最終會(huì)導(dǎo)致課程的教學(xué)質(zhì)量和效果下降,不能達(dá)到新工科人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)的預(yù)期。⑸教學(xué)模式老舊。人工智能導(dǎo)論是多學(xué)科交叉的課程,課程內(nèi)容理論性強(qiáng)、抽象、多知識(shí)點(diǎn)是新工科的特點(diǎn)。然而,大多數(shù)地方高校仍然采用過去的課堂教學(xué)模式(即“教師講、學(xué)生聽”的教學(xué)模式),這種單向灌輸?shù)慕虒W(xué)方式以教師為主,學(xué)生的主動(dòng)性不夠,只是在被動(dòng)接收知識(shí)。學(xué)校這種重視理論不重視實(shí)踐的教學(xué)模式,在一定程度上影響了新工科人才的實(shí)踐能力,從而導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)社會(huì)需求脫節(jié)。
3人工智能導(dǎo)論實(shí)踐教學(xué)初探
3.1人工智能導(dǎo)論課程實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)。為了提高學(xué)生對(duì)實(shí)踐教學(xué)的興趣,南陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院在人工智能導(dǎo)論授課過程中廣泛應(yīng)用多種計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái),如采用開源的PaddlePaddle百度飛槳深度學(xué)習(xí)平臺(tái),希冀一體化人工智能實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)及大數(shù)據(jù)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。教師可以在實(shí)踐教學(xué)過程中方便的使用這些平臺(tái)進(jìn)行授課,學(xué)生也可以在課堂中跟隨老師完成相關(guān)實(shí)驗(yàn),并能夠在課下進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)練習(xí)及提交作業(yè)。3.2人工智能導(dǎo)論課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容優(yōu)化。在人工智能導(dǎo)論實(shí)踐教學(xué)過程中,以學(xué)生興趣為導(dǎo)向,開展相關(guān)應(yīng)用課程實(shí)驗(yàn),南陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院對(duì)人工智能導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化后的主要實(shí)驗(yàn)課程包括搜索優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)、智能計(jì)算實(shí)現(xiàn)、貝葉斯分類實(shí)驗(yàn)、最近鄰算法實(shí)驗(yàn)、機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)。最后,通過期末課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步提高學(xué)生解決實(shí)際問題及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的能力。3.3人工智能導(dǎo)論實(shí)踐教學(xué)模式改革。⑴校企合作為使人工智能導(dǎo)論實(shí)踐教學(xué)不與企業(yè)脫節(jié),校企合作是關(guān)鍵。應(yīng)積極派遣教師進(jìn)企業(yè)進(jìn)修,了解企業(yè)需求,并提高教師的工程能力。從2018年以來(lái),南陽(yáng)師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院每年暑假期間累積派遣教師58人/次前往百度、中興、科大訊飛、神舟數(shù)碼及江蘇傳智播客公司等進(jìn)修培訓(xùn)。同時(shí)已經(jīng)在固定時(shí)間邀請(qǐng)相關(guān)企業(yè)講師到學(xué)校進(jìn)行人工智能方面的項(xiàng)目教學(xué)。建立起了具有地方區(qū)域特色的師資隊(duì)伍及校企協(xié)調(diào)的實(shí)踐教學(xué)模式,從而避免人工智能導(dǎo)論課程實(shí)踐與企業(yè)實(shí)際脫節(jié)。⑵“雙導(dǎo)師”負(fù)責(zé)制人工智能導(dǎo)論實(shí)踐課程實(shí)行“雙導(dǎo)師”制,邀請(qǐng)企業(yè)中實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的人才任教或任職,校企合作建立實(shí)踐教師指導(dǎo)團(tuán)隊(duì),改革教學(xué)策略及教學(xué)方法,以項(xiàng)目為牽引,將人工智能導(dǎo)論實(shí)踐課程作為第二課堂學(xué)分。還要積極制定人工智能相關(guān)的科技作品競(jìng)賽的獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制,積極引導(dǎo)學(xué)生參加各種人工智能相關(guān)的比賽,從而進(jìn)一步提高學(xué)生在創(chuàng)新實(shí)踐方面的能力。⑶采用案例教學(xué)法以案例導(dǎo)入進(jìn)行教學(xué),提高學(xué)生興趣。首先,從人工智能競(jìng)賽的部分賽事中、(如百度的人工智能大賽,“2020年全國(guó)人工智能大賽”,“2020中國(guó)高校計(jì)算機(jī)大賽人工智能創(chuàng)意賽”等)中選取貼近實(shí)際問題的案例作為人工智能導(dǎo)論實(shí)踐課程的案例來(lái)源。然后,采用目前主流的人工智能開發(fā)軟件進(jìn)行算法代碼的編寫,引導(dǎo)學(xué)生采用Python語(yǔ)言調(diào)用第三方接口庫(kù)進(jìn)行算法的實(shí)現(xiàn)。最后,讓學(xué)生使用主流的編程語(yǔ)言(如C++、Java等)開發(fā)完善算法或進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
4結(jié)束語(yǔ)
在新工科背景下,人工智能導(dǎo)論作為智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)核心課程,人工智能人才培養(yǎng)應(yīng)注重提高學(xué)生解決問題的能力。在這種背景下,筆者結(jié)合近年來(lái)了解到的企業(yè)需求和上課的實(shí)際,對(duì)人工智能導(dǎo)論實(shí)踐教學(xué)模式進(jìn)行初探,具體如下:①校企合作,構(gòu)建人工智能實(shí)踐平臺(tái);②建立案例庫(kù),優(yōu)化實(shí)踐的內(nèi)容;③校企“雙導(dǎo)師”制,采用案例教學(xué),從而進(jìn)一步提高學(xué)生在創(chuàng)新實(shí)踐方面的能力。
參考文獻(xiàn):
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近年來(lái)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等信息技術(shù)飛速發(fā)展,人工智能在一些特殊領(lǐng)域(如圖像識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、自然語(yǔ)言等)不斷取得突破性進(jìn)展。人工智能作為新的技術(shù)驅(qū)動(dòng)力正引發(fā)第四次工業(yè)革命,為醫(yī)療、教育、能源、環(huán)境等關(guān)鍵領(lǐng)域帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。人工智能專家預(yù)測(cè),人工智能在通用技術(shù)領(lǐng)域可能尚不能替代人類,但在一些特殊領(lǐng)域,人工智能將會(huì)淘汰現(xiàn)有的勞動(dòng)力。在國(guó)外,許多國(guó)家紛紛把人工智能作為國(guó)家發(fā)展的重要競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略,我國(guó)學(xué)者也密切關(guān)注著人工智能的最新理論進(jìn)展和實(shí)踐應(yīng)用,國(guó)務(wù)院于2017年7月頒布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》,明確人工智能發(fā)展的重點(diǎn)策略?!叭斯ぶ悄茏兏锝逃钡某绷?,引發(fā)了教育研究領(lǐng)域的“人工智能熱”。當(dāng)前全球范圍內(nèi),人工智能在教育領(lǐng)域的大量研究和應(yīng)用催發(fā)形成了教育人工智能概念。目前梳理學(xué)術(shù)上關(guān)于研究人工智能與教育的文獻(xiàn)主要集中于:
(一)教育理念的革新?!叭藱C(jī)一體”將成為未來(lái)新的教育方式[1],由新技術(shù)和新手段的出現(xiàn)所應(yīng)運(yùn)而生的智慧教育[2],將對(duì)原有教育進(jìn)行改進(jìn)和完善。智能技術(shù)在改變教育的手段和環(huán)境的同時(shí),還有利于構(gòu)建出系統(tǒng)解決教育問題的教育新體系,從而真正觸及教育的根本[3]。
(二)關(guān)注技術(shù)的革新。機(jī)器深度學(xué)習(xí)、智能學(xué)習(xí)的算法、視覺識(shí)別以及智能語(yǔ)言識(shí)別這些基礎(chǔ)技術(shù)的突破,為人工智能的教育應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[4]。
(三)探究教育的應(yīng)用。人工智能在學(xué)校教育中的學(xué)業(yè)測(cè)評(píng)、交叉學(xué)科、角色變化等應(yīng)用領(lǐng)域具有巨大潛力,教師角色內(nèi)涵也將在與人工智能的協(xié)同共存中發(fā)生改變。AI監(jiān)課系統(tǒng)能夠數(shù)據(jù)化、可視化評(píng)估教師的授課情況,將人工智能技術(shù)的運(yùn)用滲透到整個(gè)教學(xué)過程中,教師可以根據(jù)評(píng)分實(shí)時(shí)調(diào)整授課內(nèi)容,以促進(jìn)個(gè)性化學(xué)習(xí),從而提升教學(xué)效果。教育深受技術(shù)發(fā)展的影響,新技術(shù)融入教育并促進(jìn)教育方式的轉(zhuǎn)變已成為必然趨勢(shì)。一方面技術(shù)為教育提供了新的、更加廣闊的可能性;另一方面技術(shù)具有變革人類的教育方式與學(xué)習(xí)方式的能力。然而,技術(shù)是一把“雙刃劍”,如何獲取或?qū)崿F(xiàn)以人工智能為代表的新興信息技術(shù)所擁有的特征、優(yōu)勢(shì)與功能,使其在教育中最大限度地發(fā)揮其應(yīng)有的價(jià)值呢?人工智能技術(shù)如何繼續(xù)被安全使用到教育領(lǐng)域?如何通過教育變革來(lái)促進(jìn)新興信息技術(shù)在教育教學(xué)中的廣泛與深入應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)教育深層次革命等問題,是目前需要關(guān)注和探討的主要問題。
1人工智能時(shí)代下教育變革的背景
1.1人工智能的內(nèi)涵及具備的強(qiáng)大能力
人工智能最早由美國(guó)達(dá)特茅斯學(xué)院于1956年提出,其研究主要包括機(jī)器人、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理、語(yǔ)音識(shí)別等,實(shí)質(zhì)是一種自動(dòng)感知、學(xué)習(xí)思考并做出判斷的程序。人工智能具有自主學(xué)習(xí)、推斷與革新的能力,推動(dòng)了圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理等方面的技術(shù)突破。人工智能同時(shí)具有理性判斷力、超強(qiáng)的工作力,只要電力供應(yīng)不斷,幾乎可以無(wú)限制地工作下去,而且適應(yīng)不需要情感投入的工作。它的超強(qiáng)能力,源于三個(gè)重要的技術(shù):深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)和強(qiáng)算力。
1.2人工智能時(shí)代的機(jī)遇和挑戰(zhàn)
人工智能在精力、記憶力、計(jì)算力、感知力以及進(jìn)化力等方面與人類相比,具有突出優(yōu)勢(shì)。在醫(yī)藥領(lǐng)域,人工智能的出現(xiàn)使普通民眾可以享受更為高效、稀缺的醫(yī)療資源,解決醫(yī)療診斷領(lǐng)域診斷質(zhì)量不均衡、醫(yī)生資源不足等問題。在教育領(lǐng)域,人工智能促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量進(jìn)一步提升、教師角色多樣化、學(xué)生學(xué)習(xí)能力的提升;為教育研究提供新技術(shù)和數(shù)據(jù)支撐;極大拓展了教育研究新視域;使教育在立德樹人方面、教育方法創(chuàng)新方面、教育手段和環(huán)境方面以及教育服務(wù)供給方式方面均發(fā)生改變。然而,看到人工智能以其強(qiáng)大的處理能力帶來(lái)機(jī)遇的同時(shí),也需要正視人工智能帶來(lái)的新挑戰(zhàn)。在人工智能浪潮沖擊下,如何借助人工智能發(fā)展的機(jī)遇推進(jìn)教育的變革與創(chuàng)新?人工智能技術(shù)如何繼續(xù)被安全使用?首先,人工智能專家大都認(rèn)為,人工智能將會(huì)淘汰大量現(xiàn)有的依靠非腦力勞動(dòng)為生的勞動(dòng)力,需要培養(yǎng)人工智能時(shí)代的新型勞動(dòng)力。而且,人工智能技術(shù)本身的不太成熟使很多人工智能技術(shù)只是應(yīng)用在兒童教育領(lǐng)域,再者,人工智能潛在的道德倫理問題缺乏法律制度規(guī)范。除此之外,人工智能時(shí)代將對(duì)社會(huì)結(jié)構(gòu)以及人的地位構(gòu)成挑戰(zhàn)。綜上所述,人工智能時(shí)代所帶來(lái)的機(jī)遇是大于挑戰(zhàn)的。教育需適應(yīng)人工智能技術(shù)所帶來(lái)的突破和飛躍,不斷調(diào)整和更新教育的方向和目標(biāo),實(shí)現(xiàn)育人成人的發(fā)展目標(biāo)。
2人工智能與教育變革
2.1人工智能與教育目的的變革
人工智能帶來(lái)的巨變不僅影響人類未來(lái)如何發(fā)展,而且極大釋放了人類的生產(chǎn)力,這些在一定程度上使得人類需要重新思考教育是何目的。人工智能影響教育目的的變革主要表現(xiàn)在:第一,人工智能可能會(huì)使人類陷入精神危機(jī)。這源于兩方面的結(jié)果:一方面,人工智能將取代大部分人的工作崗位,工作的喪失將會(huì)導(dǎo)致人的價(jià)值和尊嚴(yán)喪失。另一方面,人工智能技術(shù)的發(fā)展將可能導(dǎo)致所有基于自由主義的想法破產(chǎn),轉(zhuǎn)而人類所擁有的價(jià)值和尊嚴(yán)可能轉(zhuǎn)化為一種“算法”,人工智能帶來(lái)的職業(yè)替代風(fēng)險(xiǎn)在教育領(lǐng)域同樣存在,主要是對(duì)教師角色的挑戰(zhàn)。第二,人工智能有利于培養(yǎng)人的學(xué)習(xí)能力。從某種角度上講,人工智能剝奪人的就業(yè)機(jī)會(huì),但同時(shí),人工智能助教機(jī)器人將協(xié)助教師實(shí)現(xiàn)個(gè)性化指導(dǎo),從而有利于將學(xué)習(xí)的過程視為尋求自我價(jià)值和意義的過程。除此之外,人工智能有利于使教育注重培養(yǎng)人的精神能力,這種精神能力大致包括實(shí)踐動(dòng)手能力、價(jià)值追求能力以及創(chuàng)造能力,從而有利于學(xué)生知識(shí)以便于更好地完善自我、豐富自我,使教育跳脫“知識(shí)為本”的陷阱,發(fā)揮“立德樹人”的正向作用。
2.2人工智能與學(xué)習(xí)方式的變革
第一,深度學(xué)習(xí)。深度學(xué)習(xí)也稱為深度結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)或者深度機(jī)器學(xué)習(xí),是一類算法的集合。深度學(xué)習(xí)概念的提出,一方面尊重了教學(xué)規(guī)律,另一方面也是應(yīng)對(duì)人工智能時(shí)代下的挑戰(zhàn)。深度學(xué)習(xí)在機(jī)器學(xué)習(xí)、專家系統(tǒng)、信息處理等領(lǐng)域取得了顯著成就,提倡學(xué)教并重、認(rèn)知重構(gòu)、反思教學(xué)過程,進(jìn)而達(dá)到解決問題的目的。第二,個(gè)性化學(xué)習(xí)。個(gè)性化學(xué)習(xí)區(qū)別以往傳統(tǒng)班級(jí)課堂授課,尊重學(xué)生的個(gè)性發(fā)展,因材施教。人工智能技術(shù)與大數(shù)據(jù)的應(yīng)用有利于學(xué)生享受個(gè)性化的學(xué)習(xí)服務(wù),可提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)內(nèi)容,可視化分析學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù),快速提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。第三,自適應(yīng)學(xué)習(xí)。自適應(yīng)學(xué)習(xí)是指人工智能基于對(duì)個(gè)體學(xué)習(xí)進(jìn)行快速反饋的基礎(chǔ)上,根據(jù)學(xué)習(xí)者特征,為其推薦個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)路徑,從而最大程度上適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài),是實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)的重要手段。人工智能技術(shù)有利于快捷、科學(xué)地判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài),進(jìn)行學(xué)習(xí)反饋;持續(xù)收集學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù),其中包括學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容;高效地為學(xué)生提供海量的學(xué)習(xí)資源。
2.3人工智能與學(xué)習(xí)環(huán)境的變革
首先,有利于搭建靈活創(chuàng)新的學(xué)校環(huán)境。不僅可以使空間規(guī)劃更具彈性,而且可以調(diào)節(jié)性增強(qiáng)物理環(huán)境。其次,人工智能時(shí)代的教育區(qū)別于以往傳統(tǒng)教育強(qiáng)調(diào)的統(tǒng)一秩序,更注重個(gè)體的用戶體驗(yàn)。創(chuàng)客空間、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室等學(xué)習(xí)環(huán)境的不斷增加以及人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展,個(gè)性化的空間環(huán)境與學(xué)習(xí)支持將改變目前學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)空間環(huán)境。除此之外,隨著對(duì)話交互技術(shù)的逐漸成熟與不斷普及,有利于實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合的立體化實(shí)時(shí)交互。VR、AR等技術(shù)的同步協(xié)作也有利于搭建新的學(xué)習(xí)環(huán)境,滿足學(xué)習(xí)者的一系列要求。腦機(jī)互動(dòng)技術(shù)的突破有利于實(shí)現(xiàn)將人工智能植入人腦,從而改變?nèi)祟愖匀徽Z(yǔ)言的交流方式。最后,人工智能通過即時(shí)、準(zhǔn)確、高效的大數(shù)據(jù)分析有利于進(jìn)行精準(zhǔn)且個(gè)性的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)與反饋。人工智能將綜合收集所有同學(xué)的學(xué)習(xí)記錄,互相比對(duì)、優(yōu)化,從而進(jìn)行綜合提升。更為重要的是,人工智能的人臉識(shí)別以及語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)可以運(yùn)用到教師的教學(xué)過程中,進(jìn)行學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒感知,學(xué)習(xí)狀況的了解,從而促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的科學(xué)化;智慧校園、智慧圖書館等的出現(xiàn),為教學(xué)環(huán)境的建設(shè)提供重要參考。
3人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用
引言
人工智能(ArtificialIntelligence)是一門研究和模擬人類智能的跨領(lǐng)域?qū)W科,是模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的一門新技術(shù)。由于信息環(huán)境巨變與社會(huì)新需求的爆發(fā),人工智能技術(shù)的日趨成熟。隨著AI3.0時(shí)代的到來(lái),大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新技術(shù)的應(yīng)用也愈發(fā)廣泛,對(duì)于管理類人才來(lái)說(shuō),加強(qiáng)對(duì)人工智能知識(shí)的深入學(xué)習(xí),不斷將人工智能技術(shù)與管理知識(shí)結(jié)合起來(lái),對(duì)其未來(lái)職業(yè)生涯的發(fā)展有著重要作用。人工智能是一門前沿學(xué)科,管理學(xué)院開設(shè)人工智能課程的目的是為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)創(chuàng)新思維與能力,基于其覆蓋面廣、包容性強(qiáng)、應(yīng)用需求空間巨大的學(xué)科特點(diǎn),通過概率統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言、數(shù)據(jù)庫(kù)原理等基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí),加強(qiáng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力,為就業(yè)打下基礎(chǔ)。本文基于社會(huì)對(duì)于人工智能領(lǐng)域的人才需求,結(jié)合諸多長(zhǎng)期從事經(jīng)管類專業(yè)課程教學(xué)的老師意見,針對(duì)管理類人才的人工智能課程教學(xué)內(nèi)容與方法進(jìn)行探討,以期對(duì)中國(guó)高校人工智能課程教學(xué)改革研究提供幫助與借鑒。
1、教學(xué)現(xiàn)狀與問題
作為一門綜合性、實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的理論技術(shù)學(xué)科,人工智能課程內(nèi)容及內(nèi)涵及其豐富,外延極其廣泛。學(xué)習(xí)這門課程,需要較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和較強(qiáng)的邏輯思維能力。針對(duì)管理類人才,該課程在課程教學(xué)過程中存在幾個(gè)較為突出的問題。(1)課堂教學(xué)氛圍枯燥目前,中國(guó)大多數(shù)大學(xué)仍采用傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式,在教學(xué)過程中照本宣科,忽略與學(xué)生的互動(dòng),并且缺乏能夠有效引起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與加深知識(shí)理解的教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置,如此一來(lái)大大降低了學(xué)生自主思考的能力。在進(jìn)行人工智能相關(guān)課程知識(shí)講解時(shí),隨著章節(jié)的知識(shí)難度不斷增加,單向介紹式的枯燥教學(xué)方式無(wú)法反映人工智能學(xué)科的全貌,課堂講解難以同時(shí)給以學(xué)生感性和理性的認(rèn)知,部分學(xué)生因乏味的課堂氛圍漸漸無(wú)法跟上教學(xué)進(jìn)度,導(dǎo)致學(xué)習(xí)動(dòng)力不足。(2)基礎(chǔ)課程掌握不牢管理類專業(yè)的學(xué)生大部分都會(huì)走向更加具體化的管理崗位,具有多學(xué)科的素養(yǎng),但這也導(dǎo)致很多學(xué)生所學(xué)知識(shí)雜而不精。學(xué)生在基礎(chǔ)不夯實(shí)的情況下去學(xué)習(xí)更高層面的知識(shí),給學(xué)生學(xué)習(xí)與老師教學(xué)都造成了很大困擾。人工智能課程知識(shí)點(diǎn)較多,涵蓋模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘等眾多內(nèi)容,概念抽象,不易學(xué)習(xí)。一些管理類專業(yè)的學(xué)生未能熟練掌握高等數(shù)學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等先修課程,缺乏一定的關(guān)聯(lián)思考和研究意識(shí),導(dǎo)致課程學(xué)習(xí)難度增加,產(chǎn)生學(xué)時(shí)不足和教學(xué)內(nèi)容難點(diǎn)過多的問題。(3)教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)當(dāng)下,人工智能廣泛應(yīng)用于機(jī)器視覺、智能制造等各個(gè)領(lǐng)域,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。例如,在機(jī)械學(xué)科領(lǐng)域,人工智能技術(shù)是電氣工程、機(jī)械設(shè)計(jì)制造、車輛工程等方向的重要技術(shù)來(lái)源;在醫(yī)療領(lǐng)域,是醫(yī)療器械的創(chuàng)新生產(chǎn)源動(dòng)力;在能動(dòng)領(lǐng)域,是高端能源裝備與新能源發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng);在光電信息與計(jì)算機(jī)工程領(lǐng)域,技術(shù)的發(fā)展時(shí)刻推動(dòng)著智能科學(xué)與技術(shù)核心價(jià)值的提升。然而,對(duì)于管理類專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō),現(xiàn)階段的人工智能教材涵蓋許多智能算法及相關(guān)理論,在教學(xué)過程中常常涉及到很多從未接觸過的抽象理論和復(fù)雜算法,書本中的應(yīng)用實(shí)例大多紙上談兵,缺乏專門適用于管理類專業(yè)知識(shí)與人工智能技術(shù)相結(jié)合的教學(xué)實(shí)踐,加上一些教師授課方法單一,不利于引導(dǎo)學(xué)生將人工智能算法應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)生活。另外,大學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解能力差異很大,教師采用統(tǒng)一的方式教給他們,這使一些學(xué)生無(wú)法跟上和理解,教師也無(wú)法控制學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況,導(dǎo)致學(xué)生缺乏動(dòng)力。因此,如何結(jié)合學(xué)生的現(xiàn)實(shí)情況,提高他們的動(dòng)手能力和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)也是人工智能課程教學(xué)要考慮的問題。
2、管理類人才的人工智能課程教學(xué)改進(jìn)策略
課程教學(xué)改革是一項(xiàng)提高大學(xué)教學(xué)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要手段。如何在時(shí)代背景下應(yīng)用新技術(shù)和新思想進(jìn)行實(shí)施課程教學(xué)改革是高校亟待解決的問題。對(duì)于高校的教學(xué)工作而言,教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式的變化不再是課程資源的簡(jiǎn)單數(shù)字化和信息化,而是充分利用時(shí)代信息資源優(yōu)勢(shì)的新型教學(xué)模式。針對(duì)管理類專業(yè)人工智能課程教學(xué)過程中存在的問題,可以從教學(xué)方法改進(jìn)和教學(xué)內(nèi)容設(shè)置兩個(gè)方面進(jìn)行課程教學(xué)改進(jìn)。
2.1教學(xué)方法改進(jìn)
教師對(duì)學(xué)生具有引領(lǐng)作用,其教學(xué)方法的改進(jìn)能夠帶動(dòng)學(xué)生改進(jìn)自身學(xué)習(xí)方法。(1)啟發(fā)式案例教學(xué)案例教學(xué)法就是教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)要求,通過安排一些具體的教學(xué)案例,引導(dǎo)學(xué)生積極參與案例思考、分析、討論和表達(dá)等多項(xiàng)活動(dòng),是一種培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)知問題、分析和解決問題等綜合能力的行之有效的教學(xué)方法。啟發(fā)式案例教學(xué)以自主、合作、探究為主要特征,調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,并緊密結(jié)合人工智能領(lǐng)域的相關(guān)理論與方法,有效理解知識(shí)要點(diǎn)及其關(guān)聯(lián)性,適用于管理類專業(yè)學(xué)生的教學(xué)。具體而言,高?;谄鋯栴}啟發(fā)性、教學(xué)互動(dòng)性以及實(shí)踐有用性等特點(diǎn),可以建立基于人工智能知識(shí)體系的教學(xué)案例庫(kù),雖然這項(xiàng)建設(shè)將極具挑戰(zhàn)性與耗時(shí)性,但具有很強(qiáng)的積極效果:培養(yǎng)學(xué)生較強(qiáng)的批判性思維能力,更多地保留課程材料,更積極地參與課堂活動(dòng),對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)具有人工智能背景的管理類人才具有重要意義。例如,通過單一案例教學(xué),讓學(xué)生掌握相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)原理及應(yīng)用;通過一題多解的案例使學(xué)生思考如何獲取最有效的解題方法;通過綜合案例的設(shè)計(jì),啟發(fā)學(xué)生全方位地探索問題的解決方案。(2)研討互動(dòng)式教學(xué)研討互動(dòng)式的各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)是逐漸遞進(jìn)、有機(jī)結(jié)合的。研討是基于學(xué)生個(gè)體的差異性,在課堂討論的過程中對(duì)學(xué)生做出評(píng)判,從而對(duì)不同類型的學(xué)生開展針對(duì)性的教學(xué)。互動(dòng)則是在研討的基礎(chǔ)上,通過老師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生的互動(dòng),讓學(xué)生主動(dòng)參與到課堂教學(xué)的過程中來(lái)。在人工智能課程教學(xué)過程中,教師通過課堂討論了解學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的掌握情況,可以有針對(duì)性地設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容,例如,對(duì)于學(xué)校積極性不強(qiáng)的學(xué)生,將人工智能理論內(nèi)容與學(xué)生個(gè)人興趣范疇、社會(huì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展及研究現(xiàn)狀聯(lián)系起來(lái),能夠極大程度地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主能力;對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)較為薄弱的學(xué)生,可以在教師的指導(dǎo)下查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料,根據(jù)自己的理解撰寫心得報(bào)告,并在課堂或課外進(jìn)行師生互動(dòng)。像這樣研討與互動(dòng)相結(jié)合的模式。有助于增強(qiáng)學(xué)生的探索和求知欲望,建立起濃厚的學(xué)習(xí)氛圍。(3)有效激勵(lì)式教學(xué)人工智能是引領(lǐng)未來(lái)的戰(zhàn)略性技術(shù),人才需求量極大,對(duì)教師的教學(xué)水平也提出了更高要求,因此,進(jìn)行有效激勵(lì)極為重要。在學(xué)生激勵(lì)方面,可以舉辦各類人工智能競(jìng)賽項(xiàng)目,設(shè)置相應(yīng)項(xiàng)目獎(jiǎng)學(xué)金,吸引學(xué)生參與實(shí)踐,調(diào)動(dòng)學(xué)生做研究、發(fā)論文的積極性。例如,教育部主辦的中國(guó)研究生人工智能創(chuàng)新大賽,圍繞新一代人工智能創(chuàng)新主題,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí),提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力,為人工智能領(lǐng)域健康發(fā)展提供人才支撐。高校也可以借鑒這種模式,在各學(xué)院乃至全校開展此類競(jìng)賽項(xiàng)目,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力與團(tuán)隊(duì)合作能力,鼓舞更多學(xué)生加入到人工智能課程的學(xué)習(xí)中來(lái),激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。在教師激勵(lì)方面,在教師聘任和提升過程中把參加學(xué)生課程制定、課堂與課外作業(yè)、課程項(xiàng)目和論文指導(dǎo)等看作教學(xué)任務(wù)的一部分,鼓勵(lì)教師積極參與這些活動(dòng)。(4)學(xué)科滲透式教學(xué)人工智能學(xué)科知識(shí)融合程度較高,學(xué)科交叉性強(qiáng)?;谌斯ぶ悄艿膶W(xué)科交叉性特點(diǎn),增強(qiáng)管理類人才對(duì)學(xué)科應(yīng)用的領(lǐng)悟,可以采取開展學(xué)科滲透式教學(xué)的方法。從2015年起,國(guó)務(wù)院和教育部先后印發(fā)了《國(guó)務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見教育》、《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》等文件,“互聯(lián)網(wǎng)+”、“智能+”已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域,人類進(jìn)入數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代,社會(huì)需求“技術(shù)+管理”的高端復(fù)合人才。例如,基于工業(yè)4.0和強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略,人工智能技術(shù)在智能制造的應(yīng)用極為廣泛。上海理工大學(xué)非常重視少數(shù)民族預(yù)科班的教育質(zhì)量。為增強(qiáng)少數(shù)民族管理類人才對(duì)該領(lǐng)域應(yīng)用的認(rèn)識(shí),我們請(qǐng)機(jī)械工程、能源動(dòng)力領(lǐng)域的相關(guān)專家以授課或講座的形式,進(jìn)行相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)和發(fā)展趨勢(shì)的講解,使學(xué)生理解更為透徹。此外,在教學(xué)實(shí)踐過程中,還可以用舉辦人工智能知識(shí)交流會(huì)、線上人工智能論壇等形式,促進(jìn)不同專業(yè)間老師、學(xué)生對(duì)于人工智能知識(shí)模塊的見解,相互交流、滲透和學(xué)習(xí),從而推動(dòng)人工智能課程教學(xué)的改進(jìn)。
2.2教學(xué)內(nèi)容設(shè)置
P鍵詞: 人工智能;創(chuàng)新;本科
Key words: artificial intelligence;innovation;undergraduate
中圖分類號(hào):G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-4311(2017)22-0230-02
0 引言
人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支,是當(dāng)前科學(xué)技術(shù)中正在迅速發(fā)展、新思想、新觀點(diǎn)、新理論、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)的一個(gè)學(xué)科,其屬于一門邊緣學(xué)科,同時(shí)也是多個(gè)學(xué)科交叉而成的一門學(xué)科,包括語(yǔ)言學(xué)、哲學(xué)、心理學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、系統(tǒng)論、信息論、控制論、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)等[1]。當(dāng)前人工智能已經(jīng)是很多高校計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的必修課程,它是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科類各專業(yè)重要的基礎(chǔ)課程,其教學(xué)內(nèi)容主要包括自然語(yǔ)言理解、計(jì)算智能技術(shù)、問題求解和搜索算法、知識(shí)表示和推理機(jī)制、專家系統(tǒng)和機(jī)器學(xué)習(xí)等,國(guó)內(nèi)外很多大學(xué)都意識(shí)到了其重要性,紛紛對(duì)其展開了教學(xué)和研究。人工智能課程包含多個(gè)學(xué)科,具有內(nèi)容抽象、理論性強(qiáng)、知識(shí)點(diǎn)多等特點(diǎn),且算法復(fù)雜,但是多數(shù)高校采用的教學(xué)方式仍是傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式,即“教師講、學(xué)生聽”的教學(xué)模式,這種信息單向傳輸教學(xué)模式以教師為主體,學(xué)生只是在被動(dòng)的接收知識(shí);存在過分重視理論教學(xué),忽視實(shí)踐活動(dòng)教學(xué)的問題,導(dǎo)致教育內(nèi)容無(wú)法和社會(huì)接軌;人工智能教材理論性過強(qiáng),學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中常常感到枯燥乏味,進(jìn)而對(duì)學(xué)習(xí)該課程失去熱情[2],久而久之,不僅人工智能課程的教學(xué)質(zhì)量和效果無(wú)法達(dá)到預(yù)期,甚至學(xué)生還會(huì)產(chǎn)生厭學(xué)心理。針對(duì)人工智能課程中現(xiàn)有的各項(xiàng)問題,本文作者結(jié)合自身豐富人工智能教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),參考人工智能課程特點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo),從多個(gè)方面探討和總結(jié)了人工智能,包括教學(xué)內(nèi)容、教材選擇、教學(xué)方法和考核形式等。
1 教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化與更新
人工智能是一門嶄新的學(xué)科。開設(shè)本課程首先是確定教學(xué)內(nèi)容。通常來(lái)講,人工智能學(xué)科的內(nèi)容包括兩個(gè)部分,具體:一是知識(shí)表示和推理;二是人工智能的應(yīng)用。前者是人工智能的重要基礎(chǔ),后者主要介紹了幾種人工智能應(yīng)用系統(tǒng),包括自動(dòng)規(guī)劃和機(jī)器視覺、機(jī)器學(xué)習(xí)、專家系統(tǒng)等。另外,課程內(nèi)容中還包括了一些人工智能應(yīng)用的實(shí)例,將實(shí)踐和理論緊密結(jié)合起來(lái)[3]。
隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步,人工智能學(xué)科也取得了較大發(fā)展?;诖?,人工智能學(xué)科也應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn),更新人工智能教學(xué)大綱,進(jìn)一步完善其教學(xué)內(nèi)容。修訂后的人工智能教學(xué)大綱將人工智能分成兩個(gè)部分,即基礎(chǔ)部分和擴(kuò)展應(yīng)用部分。前者包括計(jì)算智能、搜索原理、知識(shí)表示等,后者包括智能機(jī)器人、智能控制、多智能體、自然語(yǔ)言理解、自動(dòng)規(guī)劃、機(jī)器學(xué)習(xí)、知識(shí)工程等。
教學(xué)內(nèi)容的選擇和確定應(yīng)綜合考慮多項(xiàng)因素,不僅要重視基礎(chǔ)知識(shí),也應(yīng)注意推陳出新,隨著科技的進(jìn)步做到與時(shí)俱進(jìn),同時(shí)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)符合現(xiàn)實(shí)的需求,能夠與社會(huì)接軌,將理論和實(shí)踐緊密結(jié)合起來(lái),只有這樣人工智能課程的教學(xué)質(zhì)量和效果才能事半功倍。
2 教學(xué)策略及教學(xué)方法的改革創(chuàng)新
由于人工智能課程具有算法復(fù)雜、內(nèi)容抽象、理論性強(qiáng)、 知識(shí)點(diǎn)多的特點(diǎn),傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)無(wú)法滿足人工智能課程的需求,教師應(yīng)探索更加有效的教學(xué)模式和方法,確保人工智能課程能夠取得良好的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。具體的改革和創(chuàng)新人工智能課程的手段和方法主要包括以下幾個(gè)方面:
2.1 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣 無(wú)論是經(jīng)驗(yàn)還是常識(shí)都在告訴我們每個(gè)人最好的老師就是興趣,學(xué)生只有對(duì)某門學(xué)科存在興趣,才會(huì)更加主動(dòng)積極的學(xué)習(xí)該門課程,從而獲得良好的教學(xué)效果。比如,作者在課程的一開始先播放了一段著名導(dǎo)演斯蒂文?斯皮爾伯格的《Artificial Intelligence》的相關(guān)片段,由這個(gè)電影學(xué)生知道了世上存在人工智能的機(jī)器人,學(xué)生們隨著電影情節(jié)的發(fā)展而深深感動(dòng),與此同時(shí)教師讓學(xué)生思考和談?wù)撊斯ぶ悄苁鞘裁??研究人工智能的意義在哪里?實(shí)踐發(fā)現(xiàn),在課堂中加入電影因素,能夠大大提升學(xué)生們的注意力,讓學(xué)生更加專注在教學(xué)任務(wù)中,有效提高了學(xué)生探索人工智能的積極性和主動(dòng)性。此外,在教學(xué)中還可以用動(dòng)畫、視頻、圖片等手段將反映人工智能最新研究和應(yīng)用的成果展示出來(lái),讓學(xué)生更直觀的感受人工智能的奧妙,從而投入更多熱情學(xué)習(xí)人工智能課程。
2.2 面向問題的案例教學(xué)法 案例教學(xué)法是一種以案例為基礎(chǔ)、以能力培養(yǎng)為核心的一種教學(xué)方法[11]。針對(duì)學(xué)校學(xué)生特點(diǎn),我們采取了以下幾種教學(xué)形式實(shí)施案例教學(xué)。①講解式案例教學(xué):這種案例通過教師的講解,幫助學(xué)生理解抽象的理論知識(shí)點(diǎn)。案例的呈現(xiàn)有兩種基本形式:一是“案例―理論”,即先給出教學(xué)案例,然后再講解理論知識(shí);二是“理論―案例”,即教師先講解理論知識(shí),再給出教學(xué)案例;通過情境體驗(yàn)與案例剖析激發(fā)學(xué)生認(rèn)知的興趣,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容產(chǎn)生注意,有利于教師導(dǎo)入新課。②討論式案例教學(xué):在課程初期將學(xué)生分成若干學(xué)習(xí)小組,每小組3~4人;教師將提前設(shè)計(jì)好的一題多解的教學(xué)案例以及收集的相關(guān)資料分配給每個(gè)小組,要求學(xué)生在課余時(shí)間通過自學(xué)和組內(nèi)討論的方式給出問題的不同解決方案。③辯論式案例教學(xué):在課程后期,采取專題辯論的方式對(duì)綜合應(yīng)用案例進(jìn)行討論,能有效地啟發(fā)學(xué)生全方位地思考和探索問題的解決方法,加深學(xué)生對(duì)人工智能的理解。
2.3 個(gè)性化學(xué)習(xí)與因材施教 在開展課程教育過程中應(yīng)注意對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化教學(xué),結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)因材施教。比如,在日常教學(xué)中多觀察學(xué)生情況,鼓勵(lì)那些應(yīng)對(duì)教學(xué)任務(wù)后仍存在余力的W生深入探索較深層次的課程及相關(guān)知識(shí),同時(shí)友善面對(duì)學(xué)習(xí)較差的學(xué)生,分析其學(xué)習(xí)過程中面對(duì)的困難,有的放矢地采取應(yīng)對(duì)措施,幫助其不斷進(jìn)步;在教學(xué)過程中讓學(xué)生以讀書報(bào)告的形式多多思考,鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)散性思考問題,鼓勵(lì)優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)行深一步的探討,并且教師應(yīng)幫助具有新穎思想或論點(diǎn)的學(xué)生將其智慧以科技論文和發(fā)表文章的形式轉(zhuǎn)化為成果。
2.4 注重綜合能力培養(yǎng) 在研究型教學(xué)中任務(wù)驅(qū)動(dòng)是一種常用的教學(xué)方法,其中心導(dǎo)向是任務(wù),學(xué)生在完成任務(wù)的同時(shí)也在吸收和掌握知識(shí)。通常來(lái)講,該教學(xué)方法的步驟是:教師提出任務(wù)師生共同分析以得出完成任務(wù)的方法和步驟適當(dāng)講解或自學(xué)、協(xié)作學(xué)習(xí)完成任務(wù)交流和總結(jié)?!盵3]該教學(xué)模式不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識(shí),還能夠培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力,提高其綜合實(shí)力。不僅如此,由于該教學(xué)模式通常是以小組協(xié)作的方式進(jìn)行,教師給出研究范圍,學(xué)生自愿結(jié)組并選擇具體的題目,經(jīng)過分析和討論后以程序設(shè)計(jì)或者論文的形式協(xié)作完成研究。由此可知,學(xué)生是在以團(tuán)隊(duì)的力量解決問題,這十分考驗(yàn)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,對(duì)于學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神的培養(yǎng)至關(guān)重要,且在完成任務(wù)的過程中學(xué)生需要查閱大量的資料,久而久之學(xué)生收集資料和創(chuàng)新能力勢(shì)必會(huì)得到提升。
2.5 采用啟發(fā)式教學(xué) 人工智能的很多問題都較為抽象,對(duì)學(xué)生理解力的要求較高,因此,在實(shí)際的教學(xué)過程中教師應(yīng)有意識(shí)的就課程內(nèi)容提出相關(guān)問題,讓學(xué)生自己獨(dú)立思考,鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的想法和解決方案。然后回歸到課程上,對(duì)比分析教材上的解決方案和學(xué)生自己的解決方案,如此不僅培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考的能力,也增加了學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)的意識(shí),提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。比如,在講到較為抽象的“遺傳算法”時(shí),先提出一個(gè)問題,即“遺傳算法如何用于優(yōu)化計(jì)算?”,然后從“達(dá)爾文的生物進(jìn)化論”入手,討論“遺傳”、“變異”和“選擇”作用,之后舉例分析,啟發(fā)學(xué)生思考“遺傳”、“變異”和“選擇”的實(shí)現(xiàn),最后師生一起導(dǎo)出遺傳算法用于優(yōu)化計(jì)算的基本步驟。如此既完成了教授遺傳算法的目的,也鍛煉了學(xué)生邏輯思維的能力,教學(xué)效果良好[4]。
3 作業(yè)和考核方式的改革創(chuàng)新
過去的課程作業(yè)都是單一書面習(xí)題作業(yè),發(fā)展至今,課程作業(yè)形式已經(jīng)發(fā)生了變化,更加豐富多樣,包括必須交給教師評(píng)閱的書面家庭作業(yè)和不必交給教師的課外思考題目、口頭布置的思考題或閱讀材料以及大型作業(yè)等。其中通過網(wǎng)絡(luò)就可以完成上交作業(yè),并且教師批閱作業(yè)后也可以通過網(wǎng)絡(luò)返回給學(xué)生,實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化。課程的考核方式較之以前也發(fā)生了較大變化,加強(qiáng)了平時(shí)思維能力的考核,更加注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?dòng)手能力的培養(yǎng),不再是絕對(duì)的一次考試定成績(jī),而是在總評(píng)成績(jī)中加入30%的平時(shí)成績(jī),如此不僅減輕了學(xué)生的期末負(fù)擔(dān),也迫使學(xué)生更加重視平時(shí)的學(xué)習(xí)思考,有利于課程教學(xué)質(zhì)量的提升。
4 結(jié)束語(yǔ)
本文是以提高教學(xué)質(zhì)量為目標(biāo),結(jié)合教學(xué)實(shí)踐,從教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等方面對(duì)本科人工智能課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探討,總結(jié)了該課程在教學(xué)和實(shí)踐方面的一些教改舉措。這些舉措符合二十一世紀(jì)高校教學(xué)的要求,可以支持教師提高教學(xué)手段現(xiàn)代化的水平,同時(shí)更貼合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。作為該課程的授課教師應(yīng)始終保持對(duì)教學(xué)內(nèi)容的不斷更新、教學(xué)方法的多樣化,才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)他們的思維創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的能力,最終提高本課程的教學(xué)質(zhì)量。從學(xué)生的反饋來(lái)看,作者所總結(jié)的教學(xué)實(shí)踐具有明顯的教學(xué)效果。但仍有許多方面做得不夠,今后將繼續(xù)在教學(xué)過程中不斷總結(jié)成功的經(jīng)驗(yàn),吸取失敗的教訓(xùn)。
參考文獻(xiàn):
[1]蔡自興.人工智能及其應(yīng)用[M].三版.北京:清華大學(xué)出版社,2007.
[2]謝榕,李霞.人工智能課程教學(xué)案例庫(kù)建設(shè)及案例教學(xué)實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)教育,2014(19):92-97.
人工智能(Aritificial Intelligence,英文縮寫為AI)是一門綜合了應(yīng)用數(shù)學(xué)、自動(dòng)控制、模式識(shí)別、系統(tǒng)工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)和心理學(xué)等多種學(xué)科交叉融合而發(fā)展起來(lái)的的一門新型學(xué)科,是21世紀(jì)三大尖端技術(shù)(基因工程、納米科學(xué)、人工智能)之一。它是研究智能機(jī)器所執(zhí)行的通常與人類智能有關(guān)的職能行為,如推理、證明、感知、規(guī)劃和問題求解等思維活動(dòng),來(lái)解決人類處理的復(fù)雜問題。人工智能緊跟世界社會(huì)進(jìn)步和科技發(fā)展的步伐,與時(shí)俱進(jìn),有關(guān)人工智能的許多研究成果已經(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。因此在我國(guó)的大中專院校中開展人工智能這門課的教學(xué)與科研工作顯得十分緊迫。迄今為止,全國(guó)絕大多數(shù)工科院校中的自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)/軟件工程、電氣工程、機(jī)械工程、應(yīng)用數(shù)學(xué)等相關(guān)專業(yè)都開設(shè)了人工智能這門課程。南京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院自2005年成立至今,一直將“人工智能”列為自動(dòng)化專業(yè)本科生的選修課程,到目前為止已經(jīng)有八年的歷史了。由于南京郵電大學(xué)是一所以郵電、通信、電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化為特色的工科院校,因此,學(xué)校所開設(shè)的許多專業(yè)都迫切需要用人工智能理論和方法解決科研中的實(shí)際問題。在問題需求的推動(dòng)下,南郵人經(jīng)過多年的努力工作,在人工智能科研方面取得了豐碩的成果,如物聯(lián)網(wǎng)學(xué)院所開發(fā)的現(xiàn)代智能物流系統(tǒng)、自動(dòng)化學(xué)院所開發(fā)的城市交通流量控制與決策系統(tǒng),為本課程的開設(shè)提供了典型的教學(xué)案例。我們結(jié)合近幾年的實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn),從優(yōu)選教材、考核方式、教學(xué)內(nèi)容調(diào)整、教學(xué)手段的改進(jìn)和實(shí)踐教學(xué)等方面對(duì)人工智能課程教學(xué)方法進(jìn)行了總結(jié)歸納。
一、優(yōu)選教材
目前,國(guó)內(nèi)有關(guān)人工智能課程的中英版教材種類非常多,遵循實(shí)用、簡(jiǎn)單、夠用的原則,再經(jīng)過授課老師和學(xué)生們的共同調(diào)研,我們選用由中南大學(xué)蔡自興教授主編的《人工智能及其應(yīng)用》第三版作為南郵本課程的授課教材。本書覆蓋的人工智能知識(shí)體系比較全面,包含知識(shí)表示、搜索推理、模糊計(jì)算、專家系統(tǒng)等。本書主要針對(duì)計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、電氣工程等本科專業(yè)的學(xué)生所編寫,內(nèi)容基礎(chǔ),難度適中。蔡教授所編寫的這本教材全面地介紹了人工智能的研究?jī)?nèi)容與應(yīng)用領(lǐng)域,做到了內(nèi)容新穎、簡(jiǎn)單易懂、兼顧基礎(chǔ)和應(yīng)用,受到了全國(guó)廣大師生們的一致好評(píng),多年的教學(xué)實(shí)踐證明我們所選擇的教材是恰當(dāng)?shù)摹⒄_的。
二、考核方式
在全國(guó)大部分高等院校,“人工智能”這門課大都選擇開卷考試的方式來(lái)進(jìn)行考核。為了強(qiáng)化學(xué)生對(duì)人工智能這門課基礎(chǔ)知識(shí)的掌握,南京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院選用閉卷考試的方式來(lái)進(jìn)行考核。為了打消部分學(xué)生想在期末閉卷考試中通過作弊手段來(lái)完成人工智能這門課考核的僥幸心理,我們加強(qiáng)了對(duì)學(xué)生平時(shí)考勤成績(jī)、課下作業(yè)成績(jī)和實(shí)驗(yàn)成績(jī)的考核,從而杜絕了“一紙定成績(jī)”的現(xiàn)象。我們對(duì)人工智能這門課的最后期末成績(jī)是按如下權(quán)重來(lái)劃分的:平時(shí)考勤成績(jī)占10%、課下作業(yè)成績(jī)占10%、實(shí)驗(yàn)成績(jī)占20%、最后的期末考試卷面成績(jī)只占60%。為了克服國(guó)家現(xiàn)行教育體制的弊端,避免學(xué)生“機(jī)械式”地的應(yīng)對(duì)教學(xué)和考試,我們對(duì)考試題型進(jìn)行了調(diào)整,不再是以往的填空、選擇、簡(jiǎn)答等題型,而是改為以解決實(shí)際問題為導(dǎo)向的應(yīng)用題型為主,這樣學(xué)生只需要在理解授課內(nèi)容的基礎(chǔ)上利用自己的思維來(lái)解題就可以了,這也體現(xiàn)了國(guó)家目前正在提倡的應(yīng)用型教學(xué)導(dǎo)向。
三、教學(xué)內(nèi)容調(diào)整
對(duì)于本科生而言,人工智能這門課程所需要講授的內(nèi)容實(shí)在太多,由于課時(shí)所限,我們必須精簡(jiǎn)教學(xué)內(nèi)容,讓學(xué)生在掌握基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí),也能夠了解它的具體應(yīng)用。因此,我們將人工智能這門課程的教學(xué)內(nèi)容分為兩個(gè)部分:第一部分是基本理論和方法,包括人工智能的概述、知識(shí)表示方法、確定性推理方法等;第二部分為人工智能研究成果的具體應(yīng)用,包括神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)計(jì)算、模糊智能計(jì)算、專家知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)、機(jī)器語(yǔ)言學(xué)習(xí)等。通過對(duì)教材內(nèi)容的合理調(diào)整和安排,使得授課計(jì)劃能夠比較全面地覆蓋了人工智能這門課程的基本知識(shí)點(diǎn),從而滿足了學(xué)生們的求知需求。
四、教學(xué)手段的改進(jìn)
(一) 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的教學(xué)我們發(fā)現(xiàn),在選修“人工智能”這門課程時(shí),每個(gè)學(xué)生的心中所想各有不同,這些學(xué)生在剛開始學(xué)習(xí)時(shí)興趣還比較強(qiáng)烈,但隨著教學(xué)內(nèi)容變得越來(lái)越抽象,學(xué)生逐漸對(duì)這本課的學(xué)習(xí)失去了信心,甚至上課時(shí)間不去聽課,使授課教師對(duì)教學(xué)也漸漸失去了信心,導(dǎo)致惡性循環(huán),嚴(yán)重影響了教學(xué)質(zhì)量。針對(duì)這種現(xiàn)象,我們認(rèn)為,在開課前充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是很有必要的。我們要結(jié)合學(xué)校的實(shí)驗(yàn)條件,開課前給學(xué)生演示“機(jī)器人醫(yī)療服務(wù)”實(shí)驗(yàn),通過該實(shí)驗(yàn)的演示,讓學(xué)生們看到機(jī)器人能夠給病人提供多項(xiàng)人性化的服務(wù),理解人工智能技術(shù)在開發(fā)醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)中的應(yīng)用,讓學(xué)生在開課前能夠?qū)Ρ菊n程的學(xué)習(xí)產(chǎn)生極大的興趣,實(shí)踐證明這種方法是有效的。
(二) 借助多媒體教學(xué)
多媒體教學(xué)是現(xiàn)代教學(xué)過程中一種非常重要的形式,它往往根據(jù)教學(xué)目的和學(xué)生們的特點(diǎn),通過合理的設(shè)計(jì)、選擇教材內(nèi)容,應(yīng)用公式、圖形、文字、視頻等多種媒體信息進(jìn)行有機(jī)組合并通過電腦和投影機(jī)顯示出來(lái),與傳統(tǒng)教學(xué)手段相結(jié)合,形成合理的教學(xué)過程結(jié)構(gòu),達(dá)到最優(yōu)化的教學(xué)效果。人工智能這門課具有針對(duì)性強(qiáng)、內(nèi)容抽象、公式繁瑣等特點(diǎn),學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)比較困難,為了讓學(xué)生生動(dòng)、形象地學(xué)習(xí)該課程,我們?cè)诮虒W(xué)過程中充分利用了多媒體技術(shù)來(lái)組織教學(xué)。例如在課堂教學(xué)過程中播放南郵自動(dòng)化學(xué)院梁志偉博士帶領(lǐng)學(xué)生所開發(fā)的“智能足球機(jī)器人”比賽片段;讓學(xué)生在線觀看北京大學(xué)工學(xué)院謝廣明博士帶領(lǐng)學(xué)生所開發(fā)的“自主視覺機(jī)器魚”錄像片段等。在講解某些重要的求解算法時(shí),借助Matlab軟件和投影機(jī),直接展現(xiàn)該算法的求解過程,從而改善了課程教學(xué)的形式,提高了教學(xué)質(zhì)量。
(三)提倡課堂辯論
我們?cè)诮虒W(xué)過程中打破了傳統(tǒng)的“老師講課學(xué)生聽課”的教學(xué)模式,多次組織課堂辯論,辯論的主題包括人工智能研究過程中出現(xiàn)的技術(shù)困惑、人工智能研究成果轉(zhuǎn)化中的市場(chǎng)前景等。如組織了“電腦PK人腦”“電腦是否讓電視消失”“電腦的未來(lái)發(fā)展方向在哪里”等一系列辯論會(huì)。經(jīng)過激烈的辯論,無(wú)論正方還是反方都感覺自己收獲很大,增長(zhǎng)了知識(shí),開闊了眼界。在教學(xué)過程中通過將學(xué)生由“被動(dòng)聽課”角色變換為“主動(dòng)參與”角色,大大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,從而提高了課堂教學(xué)質(zhì)量。
五、實(shí)踐教學(xué)
實(shí)踐教學(xué)是課堂教學(xué)不可缺少的重要組成部分,通過讓學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)來(lái)對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)和應(yīng)用是目前國(guó)內(nèi)外各個(gè)大學(xué)提高學(xué)生綜合素質(zhì)、增強(qiáng)學(xué)生市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。人工智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的是讓學(xué)生通過親自動(dòng)手體會(huì)授課中的各種智能控制算法,從而使學(xué)生能夠更加形象地掌握課本知識(shí)。人工智能教學(xué)計(jì)劃安排了4學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)課,設(shè)置了“傳教士和野人過河”“機(jī)器人路徑規(guī)劃”這兩個(gè)人工智能問題,要求學(xué)生獨(dú)立完成這2個(gè)實(shí)驗(yàn)題目的編程,并書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。通過實(shí)驗(yàn),學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐了課堂上所掌握的理論知識(shí),加深了對(duì)智能算法的理解。
人工智能是一門實(shí)用性較強(qiáng)的課程,我們總結(jié)了近幾年來(lái)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),從優(yōu)選教材、考核方式、教學(xué)內(nèi)容調(diào)整、教學(xué)手段的改進(jìn)和實(shí)踐教學(xué)五個(gè)方面對(duì)人工智能課程教學(xué)進(jìn)行了總結(jié)。從學(xué)生的反饋來(lái)看,我們所總結(jié)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)對(duì)于指導(dǎo)新教師講授“人工智能”這門課程具有積極的作用,需要指出的是,我們?nèi)杂泻芏嗖蛔阒帲枰谝院蟮慕虒W(xué)過程中不斷努力完善,提高自己的教學(xué)能力,爭(zhēng)取更好的教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn)
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新課改要求教學(xué)應(yīng)當(dāng)促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展,其中,對(duì)創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的培養(yǎng)尤為重視。初中階段如何科學(xué)、有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與實(shí)踐能力是每一個(gè)教育者需要思考和研究的問題。
一、創(chuàng)新思維與實(shí)踐能力的培養(yǎng)
1.創(chuàng)新思維與實(shí)踐能力的重要性
每個(gè)人都擁有創(chuàng)造能力,這種能力是可以開發(fā)的,并對(duì)學(xué)生人生發(fā)展起重要作用,如何科學(xué)開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造能力,離不開對(duì)創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的培養(yǎng)。教師應(yīng)該有意識(shí)的發(fā)現(xiàn)和訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維,多鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力,提高他們的實(shí)踐能力,為學(xué)生主動(dòng)創(chuàng)造做準(zhǔn)備。
2.培養(yǎng)創(chuàng)新思維與實(shí)踐能力的途徑
培養(yǎng)創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的途徑有很多,初中階段學(xué)校的數(shù)學(xué)課、自然科學(xué)課、社會(huì)實(shí)踐課、信息技術(shù)課等課程是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力的有效途徑。其中以人工智能教育為重點(diǎn)的信息技術(shù)課可以利用編程技術(shù)、信息化技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的學(xué)習(xí),高效、系統(tǒng)地開發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維,科學(xué)地提升學(xué)生的實(shí)踐能力。
二、人工智能教育與信息技術(shù)課的融合
當(dāng)前,人工智能技術(shù)發(fā)展得如火如荼,語(yǔ)音識(shí)別、機(jī)器翻譯、計(jì)算機(jī)交互、計(jì)算機(jī)視覺、機(jī)器閱讀識(shí)別等技術(shù)的突破,向我們展示了人工智能的優(yōu)越性和未來(lái)前景,很多地區(qū)和學(xué)校也已將人工智能教育,如編程、信息處理,作為必修內(nèi)容納入了學(xué)校的教學(xué)大綱之中。人工智能教育包含編程、大數(shù)據(jù)、機(jī)器人等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的學(xué)習(xí),中學(xué)階段可以利用信息技術(shù)課將人工智能教育的相關(guān)內(nèi)容融入教學(xué)中,例如:Python編程、APP制作、機(jī)器人教育。
在初中信息技術(shù)教學(xué)中,應(yīng)當(dāng)向?qū)W生傳授編程的相關(guān)知識(shí),讓學(xué)生初步認(rèn)識(shí)編程、了解編程常識(shí),并引導(dǎo)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編寫代碼。利用現(xiàn)代教學(xué)思路和教學(xué)創(chuàng)新激發(fā)學(xué)生興趣,提高學(xué)生信息技術(shù)課學(xué)習(xí)效率和實(shí)踐能力。為學(xué)生打造智能化、個(gè)性化,富有創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。
三、人工智能教育的實(shí)踐要求
在信息技術(shù)課程的教學(xué)過程中融入編程等人工智能知識(shí),可以豐富教學(xué)內(nèi)容,拓寬學(xué)生視野,增加學(xué)生知識(shí)儲(chǔ)備,同時(shí)也能有效激發(fā)學(xué)生興趣,滿足學(xué)生好奇心,轉(zhuǎn)化為實(shí)踐、創(chuàng)新的動(dòng)力。但是在實(shí)施人工智能教育的過程中,需要注意以下幾個(gè)問題,以信息技術(shù)課中編程教學(xué)為例:
1. 要考慮學(xué)生的接受度,體現(xiàn)量力性教學(xué)原則,不超綱不越級(jí)。
2. 要注重環(huán)境的創(chuàng)設(shè),打造輕松愉快的學(xué)習(xí)環(huán)境,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生熱情,幫助激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維和實(shí)踐動(dòng)機(jī)。
3. 要注重編程常識(shí)的普及和實(shí)踐引導(dǎo),給學(xué)生充足的思維空間和操作機(jī)會(huì)。
4. 要注重教學(xué)的系統(tǒng)性和連貫性,加強(qiáng)編程技術(shù)同信息技術(shù)知識(shí)、其他人工智能技術(shù)的關(guān)聯(lián),為學(xué)習(xí)的水平、順向遷移打好基礎(chǔ)。
只有明確教學(xué)目標(biāo),不斷地優(yōu)化教學(xué)過程,監(jiān)控各個(gè)環(huán)節(jié),加強(qiáng)與學(xué)生溝通,積極開發(fā)和訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力,才能將人工智能教育的效果最大化,從而不斷提高人工智能教育的教學(xué)質(zhì)量。
四、人工智能教育存在的問題
自新課改提出了信息化教育后,我國(guó)不少地區(qū)已經(jīng)開始探索人工智能教育問題,尤其在義務(wù)教育階段,開展了各種形式的人工智能教育,但是由于各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同,教育基礎(chǔ)、教學(xué)水平和資源條件不同,正面臨著諸多問題。
目前在我國(guó)中學(xué)階段,人工智能教育發(fā)展水平整體較低,存在著地區(qū)不均衡、教育資源不均衡、教學(xué)水平不均衡、學(xué)生學(xué)習(xí)程度不均衡等多方面問題,需要人力物力財(cái)力的持續(xù)投入,優(yōu)化人工智能教育平臺(tái),完善人工智能教育基礎(chǔ)設(shè)施,讓人工智能教育更規(guī)范。同時(shí),教育工作者也需要不斷研究、調(diào)整教學(xué)模式,更好地激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維,提高實(shí)踐能力。
五、結(jié)語(yǔ)
本文通過中學(xué)生信息技術(shù)課和人工智能教育的結(jié)合,淺談人工智能教育與培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、實(shí)踐能力的關(guān)系。人工智能教育的實(shí)施有利于中學(xué)生開發(fā)創(chuàng)新思維,提升動(dòng)手能力,可以和多學(xué)科聯(lián)動(dòng)教學(xué),加強(qiáng)學(xué)科間的聯(lián)系,促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。目前在我國(guó)中學(xué)階段,人工智能教育發(fā)展水平整體較低,存在著地區(qū)不均衡、教育資源不均衡、教學(xué)水平不均衡、學(xué)生學(xué)習(xí)程度不均衡等多方面問題,仍需教育工作者不斷研究改進(jìn),讓人工智能教育更規(guī)范,更好地激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維及實(shí)踐能力。
參考文獻(xiàn)
1.2基于人工智能知識(shí)體系的教學(xué)案例庫(kù)建設(shè)根據(jù)所確定的教學(xué)內(nèi)容、知識(shí)重點(diǎn)和知識(shí)難點(diǎn),從國(guó)內(nèi)外經(jīng)典教材、科研項(xiàng)目、研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)建設(shè)以及國(guó)內(nèi)外人工智能網(wǎng)站等多種途徑,收集案例素材,加以整理,撰寫各知識(shí)要點(diǎn)的教學(xué)案例及其內(nèi)容。表1給出基于人工智能知識(shí)體系的教學(xué)案例示例。
2人工智能課程教學(xué)案例的詳細(xì)設(shè)計(jì)
在教學(xué)案例具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)包括章節(jié)、知識(shí)重點(diǎn)、知識(shí)難點(diǎn)、案例名稱、案例內(nèi)容、案例分析過程、案例教學(xué)手段、思考/討論內(nèi)容等案例規(guī)范,分別從以下單一案例、一題多解案例和綜合應(yīng)用案例3種情況進(jìn)行討論。
2.1單一案例設(shè)計(jì)以人工智能課程中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)內(nèi)容為例,介紹基于知識(shí)點(diǎn)的單一案例的設(shè)計(jì)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在模式識(shí)別、圖像處理、組合優(yōu)化、自動(dòng)控制、信息處理和機(jī)器人學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用,是人工智能課程的主要內(nèi)容之一。教學(xué)內(nèi)容主要包括介紹人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的由來(lái)、特性、結(jié)構(gòu)、模型和算法,以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的表示和推理。這些內(nèi)容是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)。其重點(diǎn)在于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、模型和算法。難點(diǎn)是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和算法。從教學(xué)要求上,通過對(duì)該章節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、模型和算法,了解人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的由來(lái)和特性,一般性地了解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的表示和推理方法。采用課件PPT和演示手段,由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,在學(xué)生掌握人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理和方法之后,再講解反向傳播BP算法,然后運(yùn)用“手寫體如何識(shí)別”案例,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)理解人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的核心思想及其應(yīng)用方法。從國(guó)外教材中整理和設(shè)計(jì)該案例,同時(shí)應(yīng)包括以下規(guī)范內(nèi)容。章節(jié):神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。知識(shí)重點(diǎn):神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。知識(shí)難點(diǎn):人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、表示、學(xué)習(xí)算法和推理。案例名稱:手寫體如何識(shí)別。案例內(nèi)容:用訓(xùn)練樣本集訓(xùn)練一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)使其推廣到先前訓(xùn)練所得結(jié)果,正確分類先前未見過的數(shù)據(jù)。案例分析過程:①訓(xùn)練數(shù)字識(shí)別神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樣本位圖;②反向傳播BP算法;③神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的表示;④使用誤差反向傳播算法訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的泛化能力;⑤一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練完畢后,將網(wǎng)絡(luò)中的權(quán)值保存起來(lái)供實(shí)際應(yīng)用。案例教學(xué)手段:手寫體識(shí)別的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)演示。思考/討論內(nèi)容:①訓(xùn)練改進(jìn)與權(quán)值調(diào)整改進(jìn);②過學(xué)習(xí)/過擬合現(xiàn)象,即在一個(gè)數(shù)據(jù)集上訓(xùn)練時(shí)間過長(zhǎng),導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)過擬合于訓(xùn)練數(shù)據(jù),對(duì)未出現(xiàn)過的新數(shù)據(jù)沒有推廣性。
2.2一題多解案例設(shè)計(jì)一題多解案例有助于學(xué)生把相關(guān)知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來(lái),形成相互關(guān)聯(lián)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。以人工智能課程中知識(shí)及其表示教學(xué)內(nèi)容為例,介紹一題多解案例的設(shè)計(jì)。知識(shí)及其表示是人工智能課程三大內(nèi)容(知識(shí)表示、知識(shí)推理、知識(shí)應(yīng)用)之一。教學(xué)內(nèi)容主要包括知識(shí)表示的各種方法。其重點(diǎn)在于狀態(tài)空間、問題歸約、謂詞邏輯、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)等知識(shí)表示方法。難點(diǎn)是知識(shí)表示方法的區(qū)別及其應(yīng)用。從教學(xué)要求上,通過對(duì)該章節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握利用狀態(tài)空間法、問題歸約法、謂詞演算法、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)法來(lái)描述和解決應(yīng)用問題,重點(diǎn)掌握幾種主要知識(shí)表示方法之間的差別,并對(duì)如何選擇知識(shí)表示方法有一般性的了解。通過講解和討論“猴子和香蕉問題”案例,來(lái)表示抽象概念。該案例從國(guó)內(nèi)外教材中進(jìn)行整理和設(shè)計(jì),同時(shí)包括以下規(guī)范內(nèi)容。章節(jié):知識(shí)及其表示。知識(shí)重點(diǎn):狀態(tài)空間法、問題歸約法、謂詞邏輯法、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)法等。知識(shí)難點(diǎn):知識(shí)表示方法的區(qū)別及其應(yīng)用。案例名稱:分別用狀態(tài)空間表示法與謂詞邏輯法表示猴子和香蕉問題。案例內(nèi)容:房間內(nèi)有一只機(jī)器猴、一個(gè)箱子和一束香蕉。香蕉掛在天花板下方,但猴子的高度不足以碰到它。猴子如何摘到香蕉?如何采用多種知識(shí)表示方法表示和求解該問題?案例分析過程:①狀態(tài)空間法的解題過程。用n元表列表示該問題的狀態(tài);定義問題的操作算符;定義初始狀態(tài)變換為目標(biāo)狀態(tài)的操作序列;畫出該問題的狀態(tài)空間圖。②謂詞邏輯法的解題過程。定義問題的常量;定義問題的謂詞;根據(jù)問題描述用謂詞公式表示問題的初始狀態(tài)、中間狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)。案例教學(xué)手段:猴子和香蕉問題的演示。思考/討論內(nèi)容:①選擇知識(shí)表示方法時(shí),應(yīng)考慮哪些主要因素?②如何綜合運(yùn)用多種知識(shí)表示方法獲得最有效的問題解決方案?
2.3綜合應(yīng)用案例設(shè)計(jì)與單一案例、一題多解案例相比,綜合應(yīng)用案例能更加有效地啟發(fā)學(xué)生全方位地思考和探索問題的解決方法。以機(jī)器人行動(dòng)規(guī)劃模擬為例,介紹人工智能綜合應(yīng)用案例的設(shè)計(jì),該案例包括以下規(guī)范內(nèi)容。章節(jié):人工智能綜合應(yīng)用。知識(shí)重點(diǎn):人工智能的研究方向和應(yīng)用領(lǐng)域。知識(shí)難點(diǎn):人工智能的技術(shù)集成。案例名稱:機(jī)器人行動(dòng)規(guī)劃模擬。案例內(nèi)容:綜合應(yīng)用行為規(guī)劃、知識(shí)表示方法、機(jī)器人學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能語(yǔ)言等多種人工智能技術(shù)與方法,對(duì)機(jī)器人行動(dòng)規(guī)劃問題進(jìn)行描述和可視化。案例分析過程:①機(jī)器人行為規(guī)劃問題求解。采用狀態(tài)歸約法與分層規(guī)劃技術(shù),將機(jī)器人須完成的總?cè)蝿?wù)分解為若干依序排列的子任務(wù);依據(jù)任務(wù)進(jìn)程,確定若干關(guān)鍵性的中間狀態(tài),將狀態(tài)對(duì)應(yīng)為進(jìn)程子規(guī)劃的目標(biāo);確定規(guī)劃的執(zhí)行與操作控制,以及機(jī)器人過程控制與環(huán)境約束。②基于謂詞邏輯表示的機(jī)器人行為規(guī)劃設(shè)計(jì)。定義表達(dá)狀態(tài)的謂詞邏輯;用謂詞邏輯描述問題的初始狀態(tài)、問題的目標(biāo)狀態(tài)以及機(jī)器人行動(dòng)規(guī)劃過程的中間狀態(tài);定義操作的約束條件和行為動(dòng)作。③機(jī)器人控制系統(tǒng)。定義機(jī)器人平臺(tái)的控制體系結(jié)構(gòu),包括反應(yīng)式控制、包容結(jié)構(gòu)以及其他控制系統(tǒng)等。④基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模式識(shí)別。采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法以及BP算法對(duì)桌面茶壺、杯子等物體進(jìn)行識(shí)別,提取物體圖形特征。⑤機(jī)器人程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。運(yùn)用人工智能語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)機(jī)器人行動(dòng)規(guī)劃行為的可視化。案例教學(xué)手段:機(jī)器人行動(dòng)規(guī)劃的模擬演示。思考/討論內(nèi)容:人工智能將會(huì)怎樣發(fā)展?應(yīng)該在哪些方面進(jìn)一步開展研究?
3案例教學(xué)環(huán)節(jié)和過程的具體實(shí)施細(xì)節(jié)
人工智能案例教學(xué)的實(shí)施面向筆者所在學(xué)院軟件工程專業(yè)三年級(jí)本科生展開。具體實(shí)施細(xì)節(jié)如下。(1)教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性、實(shí)用性和前沿性。引進(jìn)和整合國(guó)外著名人工智能教材內(nèi)容,保證課程內(nèi)容具有先進(jìn)性。同時(shí)將前沿人工智能的研究成果與技術(shù)有機(jī)地融入課程案例教學(xué)之中。(2)案例教學(xué)的創(chuàng)新教學(xué)模式。在教師的引導(dǎo)下,將案例中涉及的人工智能內(nèi)容推廣到對(duì)人工智能的一般性認(rèn)識(shí)。案例的教學(xué)過程,成為認(rèn)識(shí)人工智能、初步運(yùn)用人工智能的理論與方法分析和解決實(shí)際應(yīng)用問題的過程,使學(xué)生具備運(yùn)用人工智能知識(shí)解決實(shí)際問題的意識(shí)和初步能力。在課程教學(xué)中,打破國(guó)內(nèi)常規(guī)教學(xué)方式,建立和實(shí)施開放式案例教學(xué)模式。采用動(dòng)畫課件、錄像教學(xué)、實(shí)物演示、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等多種多媒體教學(xué)手段,以及集中講授與專題討論相結(jié)合的教學(xué)方式將理論、方法、技術(shù)、算法以及實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合,感性認(rèn)識(shí)與理性認(rèn)識(shí)相結(jié)合,理論與實(shí)際相結(jié)合,極大地激發(fā)學(xué)生自主和創(chuàng)新性學(xué)習(xí)的熱情。(3)“課堂教學(xué)—實(shí)踐活動(dòng)—現(xiàn)實(shí)應(yīng)用”的有機(jī)融合。在案例教學(xué)過程中,從傳統(tǒng)教學(xué)觀以學(xué)會(huì)為中心轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新應(yīng)用型教學(xué)觀以創(chuàng)新為中心,以及從傳統(tǒng)教學(xué)的以課堂教學(xué)為中心轉(zhuǎn)化為以課堂教學(xué)與實(shí)踐活動(dòng)并重為中心,構(gòu)造具體問題場(chǎng)景以及設(shè)計(jì)教學(xué)案例在情境中的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用,加深學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解,同時(shí)提高學(xué)生的思考能力和實(shí)際綜合應(yīng)用能力。