基于微課和雨課堂混合式的人工智能原理教學(xué)改革

李鵬華 胡向東 趙芬

【摘要】針對手機(jī)造成課堂教學(xué)“低頭族”隨處可見的問題，本文采用微課和雨課堂的教學(xué)模式對《人工智能原理》課程教學(xué)進(jìn)行改革。通過關(guān)注雨課堂公眾號，創(chuàng)建班級并邀請學(xué)生加入，發(fā)送微課視頻二維碼和課件等方式，調(diào)動學(xué)生完成預(yù)習(xí)，將手機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)閹椭鷮W(xué)生學(xué)習(xí)的工具。

【關(guān)鍵詞】人工智能 ?教學(xué)改革 ?微課 ?雨課堂

【基金項目】受重慶市高等教育教學(xué)改革研究重點(diǎn)課題（項目號：162022）、教育部高等學(xué)校儀器類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會新工科建設(shè)項目（項目號180068）資助。

【中圖分類號】G64 ?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）27-0229-02

人工智能原理是自動化相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，課程內(nèi)容廣、理論性和系統(tǒng)性都較強(qiáng)。課程要求學(xué)生能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，針對網(wǎng)絡(luò)化控制、嵌入式控制、智能儀器儀表等領(lǐng)域的實際復(fù)雜工程問題，通過查閱文獻(xiàn)資料，進(jìn)行識別、表達(dá)和研究分析，以獲得有效結(jié)論。該課程主要講述遞階控制系統(tǒng)、專家控制系統(tǒng)、模糊控制系統(tǒng)、神經(jīng)控制系統(tǒng)、學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)、進(jìn)化控制系統(tǒng)、免疫控制系的控制機(jī)理、類型結(jié)構(gòu)、設(shè)計方法和應(yīng)用示例。該課程同時要求學(xué)生掌握MATLAB模糊控制工具箱，MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制工具箱。

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)。

隨著“互聯(lián)網(wǎng) +”的發(fā)展，將互聯(lián)網(wǎng)與教學(xué)深度融合是未來高校教學(xué)改革的方向。在該背景下，各種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式逐漸走進(jìn)教學(xué)課堂。如何將教學(xué)模式有效融合到教學(xué)中，提高老師的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，成為各大高校面臨的主要問題。本研究探討微課和雨課堂混合式教學(xué)模式在人工智能課程教學(xué)中應(yīng)用的有效性及可能存在的問題[1][2]。

1.微課和雨課堂混合式教學(xué)可行性分析

1.1 微課和雨課堂功能上相互融合的可行性分析

微型視頻網(wǎng)絡(luò)課程簡稱為微課，針對教學(xué)中某個知識點(diǎn)或某個教學(xué)環(huán)節(jié)而設(shè)計開發(fā)的一種情景化、支持多種學(xué)習(xí)方式的在線學(xué)習(xí)方式[3]。微課與完整的在尤其是對教學(xué)課程中存在的重難點(diǎn)和考點(diǎn)。微課能用于課前，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注和思考教學(xué)重難點(diǎn)，還能支持課后重復(fù)觀看，直到學(xué)生完全理解并掌握該知識點(diǎn)。微課作為課堂教學(xué)的補(bǔ)充，是至關(guān)重要的一環(huán)。由學(xué)堂在線和清華大學(xué)在線教育辦公室一起研究開發(fā)的智慧教學(xué)工具雨課堂。老師可以選擇搭配各種的功能，使課前—課上—課后有機(jī)聯(lián)系在一起。與其他網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式相比，雨課堂能夠進(jìn)行實時的信息推送和師生之間的互動，拉近了師生之間的距離，并能夠?qū)ν暾虒W(xué)過程進(jìn)行實時監(jiān)測和評估。我們將微課融入雨課堂的課前和課后推送環(huán)節(jié)，學(xué)生可以在預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)時觀看，從而合理利用和分配學(xué)習(xí)時間。因此，我們認(rèn)為將微課融入雨課堂中，進(jìn)行混合式教學(xué)模式，具備理論上的可行性。

1.2 教師使用微課和雨課堂教學(xué)能力分析

大學(xué)老師是一個高學(xué)歷的群體，接受新事物的能力較強(qiáng)，而微課和雨課堂的使用方法簡單，依托于微信和 Office 辦公軟件。因此，對于具備較強(qiáng)信息技術(shù)應(yīng)用能力的大學(xué)老師來說，使用微課和雨課堂授課并不會太難，能夠熟練應(yīng)用。

1.3 學(xué)生接受微課和雨課堂授課的能力分析

不同于中小學(xué)生，大學(xué)生具有較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)能力。微課和雨課堂混合式教學(xué)模式與傳統(tǒng)教學(xué)方法的區(qū)別在于課前預(yù)習(xí)及課下學(xué)習(xí)模式的不同，要求學(xué)生具備較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)的能力，而大學(xué)生正符合該學(xué)習(xí)模式的特點(diǎn)。因此，大學(xué)生接受微課、雨課堂授課的能力也為微課和雨課堂的實施提供了理論基礎(chǔ)。

2.微課和雨課堂混合式教學(xué)模型設(shè)計

基于微課和雨課堂優(yōu)勢互補(bǔ)的特點(diǎn)，本研究設(shè)計了微課和雨課堂混合式教學(xué)模型，具體見圖1。老師關(guān)注雨課堂公眾號并創(chuàng)建雨課堂班級，要求班級所有同學(xué)加入雨課堂班級，課前老師通過雨課堂發(fā)送微課視頻二維碼和手機(jī)課件，同學(xué)觀看后，按照要求完成預(yù)習(xí)任務(wù)，老師課前檢查同學(xué)的預(yù)習(xí)任務(wù)完成情況。課上老師根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，有針對性地進(jìn)行授課，并進(jìn)行課堂師生互動，完成課堂習(xí)題，對一些重難點(diǎn)和開放性問題進(jìn)行講授。這種授課模式能夠激發(fā)學(xué)生參與到學(xué)習(xí)中的積極性，教師則可根據(jù)學(xué)生對課程內(nèi)容的理解情況，實時調(diào)整授課內(nèi)容的側(cè)重點(diǎn)，以便學(xué)生在課堂上掌握更多知識，提高課堂學(xué)習(xí)效率。課后教師根據(jù)課堂授課情況，發(fā)送針對性的課后習(xí)題和微課視頻，學(xué)生獨(dú)立自主完成課后習(xí)題，觀看微課視頻，掌握課程要求的內(nèi)容，教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。

通過微課和雨課堂的混合式教學(xué)，教師可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，及時調(diào)整授課進(jìn)度和側(cè)重點(diǎn)，提高學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)效率。

然而，微課和雨課堂的混合式教學(xué)并不是所有的授課內(nèi)容都適用，它只是對傳統(tǒng)教學(xué)方式的彌補(bǔ)，而非取代。而且，在人數(shù)眾多的課堂教學(xué)中應(yīng)用微課和雨課堂的混合式教學(xué)存在著一定的困難，如何解決好這種困難，并在有限的教學(xué)時間里，使所有的同學(xué)共同參與到教學(xué)過程非常重要。其次，部分學(xué)生自覺性差，容易被手機(jī)上的其他視頻及游戲吸引，教師雖然播放著雨課堂，但實際上學(xué)生卻做其他事。針對這一現(xiàn)象，教師還需要進(jìn)一步與學(xué)生多交流，提高學(xué)生的自覺性。

3.考試與成績評定改革

傳統(tǒng)的教學(xué)模式中的考核，一般偏重于期末的考試成績，平時成績也只考慮學(xué)生的出勤和作業(yè)，有了微課和雨課堂的參與，考核要加入并偏重于學(xué)習(xí)過程的考核，特別是對教師提供的學(xué)習(xí)材料的完成情況進(jìn)行評價，只有這樣，才能將微課和雨課堂真正的利用起來，才能真正的解決《人工智能原理》教學(xué)中待以解決的各種問題，提升教學(xué)質(zhì)量。這樣做不但考核了學(xué)生對人工智能課程基本理論的掌握情況，也反映了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的學(xué)術(shù)研究能力和工程實踐能力。同時，考核結(jié)合實際教學(xué)進(jìn)程，改變了單一課程總結(jié)性考核的弊端。

4.結(jié)語

雨課堂作為一種全新的技術(shù)手段與微課配合使用，使教師更好的了解學(xué)生，了解自己的授課情況，而且也充分利用了學(xué)生的碎片化時間，讓學(xué)校教育從靜態(tài)知識傳授轉(zhuǎn)為智能教育，適應(yīng)了現(xiàn)代學(xué)生對知識的按需選擇性和靈活應(yīng)用樣性。運(yùn)用雨課堂及微課的混合式教學(xué)比傳統(tǒng)教學(xué)需要教師付出更多的精力，而且教學(xué)的效果并不是立竿見影的，很大程度上需要教師的耐心與堅持，因此在提高教師的自身綜合素質(zhì)與積極性上還需要學(xué)校相關(guān)制度的支持，必要時教研室的其他老師可以在微課的制作或試題庫的選擇上進(jìn)行分工合作，保證教師以熱情的工作狀態(tài)投入到教學(xué)工作中去。

參考文獻(xiàn)：

[1]任靜.“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下微課資源建設(shè)研究[J].西部素質(zhì)教育，2017（11）：165-166.

[2]盧行偉，田茂毅，李慶.基于微課和雨課堂的大學(xué)計算機(jī) 混合實驗教學(xué)模式[J].實驗技術(shù)與管理，2018（6）.

[3]李翠蘭，張晉京.高校微課建設(shè)的現(xiàn)狀分析與發(fā)展對策研究[J].現(xiàn)代交際，2016（16）：180-181.

作者簡介：

李鵬華（1984-），男，博士，副教授，碩導(dǎo)。入選重慶市創(chuàng)新青年科技人才培養(yǎng)計劃，主要從事神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論及其在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中的應(yīng)用研究。曾分別擔(dān)任第27 屆、第30屆中國控制與決策會議神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專題分會主席，現(xiàn)為中國自動化學(xué)會會員、亞太地區(qū)信號與信息處理學(xué)會終身會員。近年來，以第一作者發(fā)表發(fā)表SCI/EI論文20余篇，申請國家發(fā)明專利15項，3項授權(quán)。主持國家課題2項，主持省部級課題5項。獲得重慶市科技進(jìn)步獎一等獎1項。

胡向東（1971-），男，博士，教授，博導(dǎo)，教育部高等學(xué)校儀器類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會委員，主要研究方向為智能感知、網(wǎng)絡(luò)化測量與工業(yè)控制信息安全，物聯(lián)網(wǎng)安全智能理論與技術(shù)，復(fù)雜系統(tǒng)建模、仿真與優(yōu)化等方向的研究工作。

趙芬（1991-）女，博士研究生，主要從事神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論及其在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中的應(yīng)用研究。