人工智能教學研究探索

楊高明　陸奎　方賢進

摘要：人工智能是研究如何使用人工的方法模擬和實現人類智能的學科，是本科生了解信息技術領域最新研究成果的綜合課程，在計算機科學相關專業中具有重要地位。由于受教師水平和教材更新速度的限制，人工智能課程的教學還有許多待改進之處。為了響應黨的號召，為社會主義現代化建設培養創新性人才，擬從優化課堂教學內容、創新教學模式與教學方法等方面對人工智能課程教學中存在的一些問題提出幾點教學改革建議。目的是構筑以創新思維為指導人工智能課程現代教學模式，為經濟建設和社會發展提供掌握先進科學技術的人才。

關鍵詞：人工智能；教改；創新；實踐教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）35-0003-02

一、引言

人工智能是計算機科學與技術專業的一門重要課程[1]，它是自然科學領域多學科交叉的綜合學科，涉及到計算智能、機器學習、模式識別、數據挖掘、統計學習理論等[2]，需要用到的知識包括計算機科學、腦神經科學、數學等。其先修課程是高等數學、離散數學、概率論與數理統計、C語言程學設計等，同時該課程還需要掌握一定的泛函分析知識。由此可見，人工智能課程涉及的內容非常廣泛，是一門綜合性很強的學科，有許多尚待解決的問題需要研究，具有一定的挑戰性。這門課程的開設可以有效培養學生分析問題、解決問題的能力，對學生的創新思維和創新能力是一種鍛煉和提高，對學生將來從事科學研究工作是一種啟蒙和熏陶。

二、人工智能課程的特點和教學中存在的問題

1.教學內容陳舊。人工智能是一門快速發展的新學科，只有幾十年的發展歷史，很多新的思想、技術、方法和應用層出不窮，這導致人工智能教材的更新速度遠遠落后于學科發展的速度，以至于教材內容陳舊，不能很好地反映學科的發展。新的研究領域和熱門研究方向得不到及時體現，這也在一定程度上影響了學生的學習興趣。另外，不少學校沒有為這門課程安排實驗環節，也導致教師注重理論知識講授，學生對這門實踐性很強的課程缺少直觀感受，這顯然不利于學生動手能力的培養，更談不上創新。

2.教學方式單調。人工智能課程涉及內容較多，知識點之間關系比較繁雜，國內原創性教材較少，基本上以翻譯國外早期教材為主，主要講述一些概念、算法和應用。另外，每位教材的編寫者對人工智能的理解不同，導致教材內容呈現多樣性，缺少統一的授課體系。

面臨以上問題，需要我們在教學實踐中對教學指導思想和方法進行改進[3]，除了思考如何把這門課程的基本原理和基本知識傳授給學生外，還要思考如何激發學生的創新意識。

三、人工智能教學改革方案

針對本科生的人工智能課程，需要積極開展研究型教學，讓科研能力突出的教育工作者承擔該課程，以提高大學生的學習能力、創新能力和實踐能力。這就要求教育工作者必須更新教學內容，發展教育理念，改進教學方法[4]。針對已有教學方法的不足之處，我們提出以下教學改革意見。

1.教材建設。優秀的教材對于建立科學、合理、適應信息技術發展的知識結構和知識體系，豐富教學內容，保證教學效果起著重要的作用。我校以前一直選用廉師友編著的教材，在綜合考慮教學內容和知識結構的基礎上，從2012年起開始使用王萬森編著的教材，然而，這本教材依然有不足之處，在授課時需要綜合考量和重新安排講解順序。同時，教材的選擇需要向國內外的優秀教材看齊，通過自己的教學實踐對教材進行不斷的修訂講解，使傳授的知識始終能與國際上信息學科的發展保持同步，為提高計算機相關專業的基礎課教學水平和教學質量提供堅實的基礎。

2.網絡資源建設。人工智能教學方法和教學手段的改進不僅要靠教師的辛勤工作，而且應該增加硬件設備的投入，建立健全教學網站，不斷更新教學內容，保證網絡資源的信息質量和網站的設計水平，實現教學方法的信息化和智能化[5]。教師根據學生的學習情況，有針對性的給出學習建議，可以增強學生的學習信心，顯著提高教學質量，為學生創新能力培養和熱點科研方向把握提供基本保障。

3.實驗、實踐訓練。人工智能課程實驗的目的是幫助學生驗證、掌握基本理論，理解算法的運行和實現過程。基本理論的掌握需要一個感性到理性的過程，實驗驗證是學生建立感性認識的基本過程，只有順應學習知識的客觀規律，才能更好地掌握知識，激發學生的創新意識和創造能力。為了實現這一目標，我們增加了8個實驗學時，設計了基礎性實驗和綜合實驗兩個層次的實驗內容。經過實驗課程的訓練之后，學生應該掌握了人工智能各知識點應用中的優缺點及適用范圍。學會對具體問題分析建模并實現問題求解，掌握實驗結果的分析方法，鞏固并加深人工智能基本原理和概念的理解。培養學生求真務實、格物致知的科學品質，提高他們的動手能力。

四、優化教學內容與改進教學模式

1.精選教學內容，體現學科發展現狀。人工智能課程內容豐富、綜合性高、實踐性強、應用領域廣泛，因此課程教學的首要任務是確定教學內容。教學內容應該包含基礎部分和提高部分，基礎部分主要涉及基本理論知識，講解每個專題的來龍去脈，其提出為了解決什么問題，等等；提高部分主要反映了人工智能領域的最新發展動態，講解每個專題的詳細理論基礎。

2.改進教學方法，啟迪創新思維。教學方法的改革是培養大學生創新思維和創新能力的關鍵環節。由于高年級大學生已初步具備了較強的自學能力以及分析、解決問題的能力，這就要求教師授課時把重點放在問題的起源、概念的提出與形成共識、研究的思路與解決的方法上，同時還要介紹最新研究現狀及研究熱點問題，把新的研究領域和熱點問題以及有待解決的科學問題引入課堂，引導學生把握學科的前沿，提髙他們的學習興趣，積極的探索和思考，從而加深對知識的理解。另外，還要鼓勵和引導學生自學和查閱文獻資料，培養他們主動獲取知識、綜合運用所學知識解決實際問題的能力。

3.采用現代教育技術，改善課堂教學效果。將現代教育技術和教學手段應用到課堂教學中，建設良好的教學環境以培養學生的創新意識和能力是人工智能課程教學改革的方向之一。現代教育方法信息量大，表現形式豐富多樣，可以生動、形象的表現教學內容，將抽象、難懂的教學內容以具體形象的方式表現出來，使講授的知識點更容易被學生理解和掌握，有效的改善教學效果。

五、結語

本文以改革人工智能教學模式、建設精品人工智能課程為目標，以提高大學生的學習能力、動手能力和創新能力為導向，以培養社會主義現代化建設創新型人才為宗旨，積極開展研究型教學。文中對人工智能課程的特點和存在的問題做了詳細的綜述，并針對這些問題提出了優化教學內容、改進教學模式、豐富教學手段和方法，并借助現代化的教學資源，充分調動學生的學習積極性和主動性，從而取得良好的課堂教學效果。然而，我們的方案仍然存在一些不足之處，今后仍需要努力，不斷完善人工智能課程的建設，以更好地培養人才。

參考文獻：

[1]Russell S，Norvig P.人工智能：一種現代的方法[M].第3版.殷建平，祝恩，劉越，譯.北京：清華大學出版社，2013.

[2]Han J，Kamber M，Pei J.Data mining：concepts and techniques，Third Edition[M]. Elsevier，2011.

[3]陳白帆，蔡自興，劉麗玨.人工智能精品課程的創新性教學探索[J].計算機教育，2010，（19）：27-31.

[4]丁西省.運用信息技術有效推進高校教學改革[J].河南師范大學學報（哲學社會科學版），2012，39（06）：249-251.

[5]彭巖，王萬森，謝達.人工智能系列課程研究[J].計算機教育，2010，（19）：109-111.