研究生人工智能系列課程教學改革思路探析

杜航，吳克宇，杜振國，成清

（國防科技大學 系統工程學院，湖南 長沙）

在21世紀社會、科學技術不斷發展下，人工智能的出現推動人類社會進入全新時代，人工智能技術的應用，在很大程度上改變了以往傳統信息技術，帶來了新的發展動力，人工智能的作用原理主要參照人類大腦思維，實現的一種模擬智能機器。研究生作為國家建設的高水平人才，需要為其提供更加完善的人工智能系列課程教學，從而全面實現創新型人才的培養目標。對此，本文提出了一系列教學改革方法，希望可以為構建研究生人工智能系列課程，提供參考。

一 研究生人工智能系列課程教學改革構思

（一） 積極建設課程、團隊、教材

研究生人工智能系列課程教學的改革，最為基本的就是課程，這是學科實施的主要載體，也是教師進行知識傳授的重要途徑，因此，非常有必要提高對課程建設的重視度，進而助推教學改革。而教師作為研究生接受知識的主要實施者，在改革進程中，有必要組建一支高素質的教學隊伍，這是保證人工智能相關課程得以有效傳播、發展的重要保障[1]。所以，有必要建立完善的團隊合作機制，通過多方努力，共同完成人工智能系列課程教學改革，使得計算機和自動化兩個專業可以充分發揮優勢助推人工智能系列課程，從教學內容、教學方法、教學形式等方面進行改革。學校需要加強對青年教師的培養，可以通過開展課程試講活動的方式，為每位教師提供學習機會，挖掘自身優勢，學會改變不足，從他人教學中學習更加高效的方法，最終獲得良好的教學效果，為有效落實研究生人工智能系列課程教學改革打好基礎。除此之外，教材作為教學重要工具之一，教材需要重新修改、編寫，做到與時俱進，在其中加入最新的領域研究方向，結合實際需求以及市場變化，舍去一些過時的內容，將科研作為基礎，從而為研究生進一步學習、研究提供參考，做好方向引領工作。

（二） 有效融合各學科

在人工智能領域發展中，最為突出的特點就是多學科交叉，這也是推動當代科學技術發展的重要因素。因此，對于人工智能課程的改革，首先需要清楚的是，其與現代科學的各個分支都存在緊密關聯，其中涵蓋了很多領域知識，內容非常豐富。基于此，在實際教學改革過程中，教師不僅要教授學生基礎性的理論知識，更要提高研究生對其他領域知識的擴充與融合，促使研究生認識到其他學科知識對人工智能的影響，同時也全面提高了對人工智能在生產實踐領域中的應用認知，這樣可以在很大程度上，促使研究生了解到該領域最前沿的技術，掌握人工智能發展動向。通過多學科交叉，不僅可以有效拓寬學生視野，延伸知識，同時，也可以更好地融入其他專業領域知識，對研究生學習、實踐起到重要作用[2]。

（三） 構建實踐性教學

對研究生而言，在科研的道路上，具備一定的創新能力顯得尤為重要，但僅僅具備理論創新能力還不足，更重要的是，可以將理論轉化為實踐，這不僅實現了理論知識的應用，同時也通過實踐進一步驗證了理論，對提升研究生“研”與“學”能力起到了重要作用。因此，對于人工智能系列課程教學改革，需要強化實踐部分的教學，為研究生提供足夠的交流、合作、學習機會，促使學生可以提高自主性，積極參與到實踐學習中，在提高實踐能力的同時，進一步提升研學精神。基于我國素質教育背景下，改變以往的學習方式，最為主要的目標就是培養研究生創新精神，提高實踐能力，與此同時，也培養了研究生的科學思維品質，引導其在實踐中，要敢于質疑，提出問題，促使其形成個性化表達方式，有效提高理解能力[3]。此外，教師也可以引入實際的機器人，輔助講解人工智能知識，借助實物的方式，激發研究生研究興趣，從而有效推動研究生自主參與積極性，培養學生實踐的意識，養成良好的科研習慣。

（四） 全面改革課堂教學模式

精品課程的實施需要通過一定的途徑，而課堂教學作為教師落實教學方案的主要陣地，課堂教學模式對課程實施效果，學生接受情況起到直接的影響。從本質上講，教學過程主要就是教師與學生相互交流、互動，進而產生知識的過程。因此，如何提高人工智能課堂教學成效，對教師提出較高要求，需要明確培養目標，即培養研究生的獨立性、自主性，提升其分析能力、探究能力、解決問題能力，逐步形成具有個性化的研學方式。教師需要引導研究生學會主動構建屬于自己的知識與能力結構，為日后研學做好基礎準備。所以，在課堂教學模式上，需要積極改變以往講授式、灌輸式方式[4]，而是多應用啟發式、互動式教學模式，培養研究生學習積極性，激發其主觀能動性，從而有效發揮出教師引導、指導的作用。此外，針對一些科研項目，教師需要引導研究生學會在課后擴展研究方向，能夠自主查閱資料，獨立思考，養成科學研究的態度。

二 研究生人工智能系列課程教學改革實踐

（一） 立足專業，有機融合人工智能課程

人工智能的實現目的是賦予機器人類智力，所以，如何借助計算機系統，讓其具備人類大腦的思維、智能行為是關鍵。在人工智能課程設計中，其中涉及到了多學科領域，比如數學、計算機科學、心理學、控制論等，鑒于此，研究生人工智能課程設置，同樣也需要涵蓋這些內容。但是從當前人工智能教材看，結構編排、內容組織等方面，各不相同[5]。從教育體系看，其中涉及到知識、能力、素質三方面的教育，所以，針對研究生人工智能課程的設置，非常有必要認真研讀授課專業的培養計劃，全面了解并掌握該專業研究生需要具備的專業知識、技能，在此基礎上結合教學大綱確定授課內容，形成具有針對應的專業性人工智能課程。

例如，對于數學專業的研究生，在開展人工智能課程教學中，教師需要從數學專業內容出發，按照專業培養計劃、學生需要具備的能力，有側重點的設計課程教學大綱，可以保留人工智能基礎部分知識，而后重點講解人工智能目前的一些主要研究、應用領域等知識，可以側重講解機器學習內容[6]，在此基礎上，以應用數學專業的《MATLAB及其應用》為依托，引導研究生實現和運用機器學習算法。通過此種側重教學內容設置方式，使得人工智能教學更加具有針對性，對研究生專業能力的提升起到重要作用，同時，也豐富了本專業學習內容，實現了人工智能理論與實踐的有機結合，極大的提升了教學效果。

（二） 創新競賽與課堂互融的教學模式

1.依據學情選擇競賽。近幾年，在“互聯網+”不斷發展下，相關教育部門提高對學生創新創業的高度重視，試圖通過多種創新創業競賽項目，培養學生創新精神，提高學生創新能力，最終成為對社會有用之人。進而學生的獲獎情況也成為用人單位衡量其職業素質的重要指標之一[7]。從當前高校各種大賽實施情況看，類型多種多樣，針對人工會智能課程的競賽如果選擇，成為了相關教育者需要思考的問題。

針對研究生課程學習情況，總結了幾點：①根據研究生興趣選擇，盡量貼近生活實際，同時可以進行知識積累。②競賽的具體內容需要充分結合人工智能課程內容，同時還需要契合研究生專業水平。③競賽要實現全體學生的參與，保證所以學生都可以融入到競賽氛圍中。④競賽需要具備一定的社會認可度，不能盈利，需要保證競賽的客觀性、公正性、真實性，得到用人單位和社會認可。綜合這些條件，可以選擇“中國計算機博弈錦標賽”。該比賽主要是以高對抗性的棋牌游戲為研究載體，需要參賽選手要積極應用理論與實際系統，對參賽者的創新能力是一種考驗。當中的計算機博弈程序，則需要參賽者借助計算機體現出人的思維過程，實現這一目標，需要學生能夠處理相關問題，找到最佳博弈策略。這一內容，使得專業課程與人工智能課程實現了緊密銜接[8]。

2.提升教師教學綜合能力。

（1）提高業務水平。教師的教學水平會直接影響學生學習成果，因此，作為研究生教師，非常有必要提升自身專業水平、業務能力。加強人工智能課程教學能力，這樣才可以更好地指導學生參與競賽，提升其科研能力，在競賽中獲得理想成績[9]。

（2）提升知識認識。教師不僅需要具備專業的教學能力，同時也需要提升自身知識認知，這就意味著可以將知識運用到實踐中，可以起到培養學生的目的。在人工智能課程教學過程中，教師不僅需要幫助學生學會如何獲取知識，更要培養學生可以將知識作為一種解決問題手段的能力，這樣才可以在計算機博弈競賽中得以充分利用，理論結合實踐活起來、用起來[10]。

（3）全面掌握學生情況。良好的教學模式構建，需要教師全面了解掌握學生情況，才可以有效實施對應的教學策略。這需要教師做到熟悉每個學生、學會觀察學生，為實際教學提供參考，從而形成針對性的教學，對參加和不參加計算機博以競賽的學生實施分層教學，做到因材施教，進而滿足不同層次的學生學習需求。

（4）合理選擇教學方式方法。教學方式方法的運用，是推動課程變革的重要途徑，改變教學方式，最為根本的目的在于激發學生學習熱情，提高積極性，進而培養學生創新思維能力。通過適宜的教學方式，可以在很大程度上提高學生參與度，可以推動課程教學進一步改革。

而人工智能課程的性質，促使其教學過程運用新技術，新方式、新手段，這樣才可以激發學生興趣，從而有效激發學生在課堂上與教師進行互動，提高學習成效。比如，教師可以開展辯論、網絡實驗，或者實施慕課、雨果課堂等方式。運用學生感興趣的方式，激發其參與性，從而提高教學的效率[11]。

（5）培養學生探究能力。根據計算機博弈程序的設計過程，需要感性表象思維，過渡到抽象隱性思維，不僅僅需要棋牌類知識，同時還需要體現出人工智能化，這對參賽者腦力勞動提出了挑戰。因此，教師需要側重培養學生學會探究性學習方法，并不是直接將結論告知學生，而是啟發學生自主思考、探究、分析、證明，通過這一過程，學生才可以真正掌握知識學習方法，并靈活地運用到實際中[12]。

3.借助競賽促進學生學習。

（1）實施個性化學習引導。研究生人工智能課程不同于普通高校學生集中式學習方式，其學習更具有靈活性，獨立性較強，需要研究生具備一定的個性化學習能力，形成自己獨有的學習方式，這樣才可以進行自主知識構建學習。因此，教師在實際教學過程中，需要做到因材施教，注重引導學生個性化學習，從而有效培養其創新精神。結合2020年的新冠疫情，全國實施的線上學習，為研究生實現個性化學習提供了良好契機，學生可以自主利用線上資源，充分發揮自己的個性，以自己的方式總結知識結構，制定相應的學習計劃、內容、方式等。而對于要參賽的學生，教師可以引導學生個性化學習，全面實施線上和線下多層次的指導。

（2）增強實踐能力。實踐是檢驗真理的唯一標準，即使具備非常扎實的理論知識基礎，但毫無實踐能力，這并不能成為人才。當今社會需要的是實踐型、復合型、具有綜合能力的人才，因此，學生需要通過實踐環節，落實掌握的知識，提升技能。對于參加大賽的學生，教師應當使學生意識到提高自身實踐環能力的重要性，而后自主積極的鍛煉動手能力。教師可以設計一些實踐和訓練項目，通過學生實際操作，給予指導，采用“講練結合”的教學方法，使得學生可以運用理論知識，同時，也通過實踐驗證理論，全面提升其綜合能力。

（3）培養團隊合作意識。一個科研項目的順利完成，一定是整體團隊合作的力量與成果，并非是個人的成績，可見，團結意識，合作能力的重要性。對此，教師需要培養學生團隊合作意識，鼓勵其積極參與到各種科技活動中，在實踐中構建課內外知識，展現自己的學習能力、表達能力，與此同時，也培養自己的合作能力，提升集體意識感[13]。

（三） 迎合“課程思政”落實教書育人

課程思政是當前各專業課教師開展課程教學的新理念和新模式。在此背景下，將其融入研究生人工智能系列課程教學中各個環節中,如何找到“契合點”是當前教學改革需要思考的問題。將“課程思政”滲透到研究生人工智能系列課程中，并不是完全取代專業課程教學目標，按照思想政治教育模式實施教學。其本質主要是發揮德育教育作用，在課程建設中體現出人文價值，從思想、精神層面實施指導，進而有效構建出“三全育人”模式教育工作，促使研究生愛國主義、思想品德、誠實守信、創新意識等得到培養與提升。例如，在實際授課過程中，教師可以引入科技領域的先進人物，比如我國人工智能的先驅吳文俊院士，其獲得2000年度國家最高科學技術獎。向學生講解其先進事跡，促使學生感受到吳文俊院士的愛國情懷、拼搏奮斗精神。吳文俊院士提出的“幾何定理的機器證明”被譽為“吳方法”，通過實際事例，促使學生可以感受到我國科學技術水平的不斷提升、強大，進而有效提升學生民族自豪感，同時，也有效增強學生振興國家的責任感。再比如，在人工智能課程第一課時，教師可以借助多媒體設備，系統化、動態化介紹國家對人工智能的發展規劃，幫助學生全面認識、了解社會發展趨勢，促使學生樹立明確的科研方向，并逐步落實到實踐中。

三 結語

總之，在人工智能技術不斷發展與應用下，需要人工智能課程內容也要與時俱進，從教材、教學內容、教學方式等方面積極進行改革，由于我國人工智能還處于發展、探索過程中，所以，人工智能課任課教師也需要積極探索、實踐，積極嘗試多種教學方式，不斷豐富教學內容，幫助學生更好地認知智能化社會發展趨勢，進而促使學生了解人工智能發展，明確自身發展方向，力爭為數字化、網絡化向智能化加速躍升貢獻一份力量。