摘要：針對我院研究生人工智能課程教學(xué)中存在的問題，根據(jù)人工智能課程特點(diǎn)，提出包括課程內(nèi)容選定、教學(xué)方法設(shè)計及學(xué)員學(xué)術(shù)能力培養(yǎng)等方面的一系列教改措施，實(shí)踐證明，教改措施的實(shí)施提高了課程教學(xué)水平，有效保證了研究生人才培養(yǎng)質(zhì)量，教學(xué)效果良好。
　　關(guān)鍵詞：人工智能；研究生教學(xué)；教學(xué)改革；課程建設(shè)
　　
　　人工智能(Artifical Intelligence)是當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展中的一門前沿學(xué)科，是在計算機(jī)科學(xué)、控制論、信息論、神經(jīng)心理學(xué)、哲學(xué)、語言學(xué)等多種學(xué)科研究的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，以模擬人類智能、智能行為及其規(guī)律為研究內(nèi)容的一門綜合性邊緣學(xué)科[1]。由于人工智能自出現(xiàn)以來取得的巨大成就及其潛在的廣闊應(yīng)用前景，它又同空間技術(shù)、原子能技術(shù)并稱為20世紀(jì)的三大科學(xué)技術(shù)成就。作為一個多學(xué)科相互交叉滲透發(fā)展起來的學(xué)科，人工智能原理課程的突出特點(diǎn)是知識點(diǎn)多、理論性強(qiáng)、內(nèi)容抽象、不易理解，對學(xué)員的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和邏輯思維能力要求較高。如何把握課程特點(diǎn)，達(dá)到較好的教學(xué)效果，是包括研究生、本科生等各層次人工智能原理課程教學(xué)研究的熱點(diǎn)。
　　人工智能原理課程是我院計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、計算機(jī)軟件與理論學(xué)科碩士研究生學(xué)位課，是模式識別與智能系統(tǒng)、測試計量技術(shù)及儀器等學(xué)科博士研究生的選修課。自2009年被學(xué)院確定為重點(diǎn)建設(shè)課程以來，課程組在課程內(nèi)容選定、教學(xué)方法設(shè)計、學(xué)員學(xué)術(shù)研究能力、科研實(shí)踐能力培養(yǎng)及考核環(huán)節(jié)等作了一系列有益的嘗試，收到較好的效果，本文是對上述工作的初步總結(jié)。
　　1課程內(nèi)容的確定
　　為了在有限的學(xué)時內(nèi)，使學(xué)員既能了解人工智能領(lǐng)域發(fā)展的概貌，又能掌握智能信息處理理論，為后續(xù)的課題研究及學(xué)位論文撰寫打下堅實(shí)的基礎(chǔ)，課程組對課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精選、優(yōu)化。
　　1.1教材選定
　　在教材的選擇上，課程組分析比較了目前公開出版的近20本人工智能原理教材，結(jié)合我院特點(diǎn)，選定了由西安交通大學(xué)出版社出版、王永慶編著的《人工智能原理與方法》作為教材，該教材涉及面較廣、講解深入淺出，實(shí)用性、可讀性強(qiáng)。該書由全國高校計算機(jī)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會編審、推薦，自1998年出版以來，已印刷了9次，印量達(dá)4萬冊，被國內(nèi)多所大學(xué)選定為人工智能課程教材或教學(xué)參考書。與此同時，我們還為學(xué)員推薦了多本參考書，如西安電子科技大學(xué)出版社出版由廉師友編著的《人工智能技術(shù)導(dǎo)論》、機(jī)械工業(yè)出版社出版由George F.Luger著的《Artificial Intelligence Structures and Strategies for Complex Problem Solving》等。
　　1.2注重教學(xué)內(nèi)容的更新
　　人工智能是一門前沿性的學(xué)科，內(nèi)容更新較快，因此，為及時反映學(xué)科研究進(jìn)展，我們將教學(xué)內(nèi)容分為人工智能產(chǎn)生與發(fā)展、知識表示、推理與定理證明、搜索技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)、專家系統(tǒng)等知識專題，課程組圍繞每個專題搜集數(shù)十篇優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文或?qū)W位論文，以反映各知識單元產(chǎn)生、發(fā)展及其代表性人物、當(dāng)前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、最新研究成果、存在的主要問題、發(fā)展趨勢等，便于學(xué)員學(xué)習(xí)參考。
　　1.3充分利用人工智能網(wǎng)絡(luò)資源
　　將人工智能的典型網(wǎng)站、BBS等推薦給學(xué)員，如http://caai.cn/(中國人工智能協(xié)會)、http://www.aaai. org/home.html(美國人工智能協(xié)會)、http://caiac.ca/(加拿大人工智能協(xié)會)等，它們包括了學(xué)科前沿動態(tài)、討論交流及大量的代碼資源等。通過使用這些資源，學(xué)員可及時了解人工智能最新發(fā)展動態(tài)，進(jìn)行人工智能程序設(shè)計的交流及對一些問題進(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
　　教學(xué)設(shè)計就是對教學(xué)活動進(jìn)行系統(tǒng)計劃的過程, 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、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)一個突出矛盾是知識點(diǎn)多、內(nèi)容抽象、理論性強(qiáng)，但學(xué)時較少，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，課程組對每節(jié)課都精心設(shè)計了教學(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)，也可以是對某一問題的進(jìn)一步研究，或者是對該專題最新研究進(jìn)展的綜述。教員重點(diǎn)在以下幾個方面予以指導(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)驗環(huán)節(jié)教學(xué)
　　人工智能教學(xué)在進(jìn)行各種理論知識講授的同時，還應(yīng)重視實(shí)踐教學(xué)，把抽象的知識轉(zhuǎn)化為形象、直觀的實(shí)驗，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)、計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的前沿，培養(yǎng)他們對人工智能研究的興趣，激發(fā)對人工智能技術(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)驗教學(xué)經(jīng)驗，編寫了《人工智能原理實(shí)驗指導(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)員對狀態(tài)空間基本概念、問題表示及求解方法有一個準(zhǔn)確的認(rèn)識，然后進(jìn)行實(shí)驗教學(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)相鄰的一個數(shù)字平移到空格中[4]。實(shí)驗過程重點(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，學(xué)員加深了對課堂講授的理論知識的理解，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。

相關(guān)熱詞搜索：教學(xué)改革 人工智能 原理 研究生