摘要：“智能系統(tǒng)平臺(tái)專業(yè)實(shí)驗(yàn)”是一門面向智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生開設(shè)的實(shí)踐課程，近年來在該課程的教學(xué)實(shí)踐中我們獲得了一些經(jīng)驗(yàn)。為了進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，文章對(duì)關(guān)于該課程的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)和思考進(jìn)行了總結(jié)。主要從教學(xué)內(nèi)容安排和教學(xué)形式設(shè)計(jì)兩個(gè)方面進(jìn)行了分析和探討，同時(shí)也涉及了一些教學(xué)方面的問題，包括如何使實(shí)驗(yàn)課程與專業(yè)理論相聯(lián)系，如何提高學(xué)生的實(shí)踐能力以及如何更有效地進(jìn)行課程管理等。
　　關(guān)鍵詞：智能科學(xué)與技術(shù)；智能系統(tǒng)平臺(tái)專業(yè)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)形式
　　
　　“智能系統(tǒng)平臺(tái)專業(yè)實(shí)驗(yàn)”是為了配合智能科學(xué)與技術(shù)[1]專業(yè)的專業(yè)課教學(xué)，使學(xué)生更好地掌握課程內(nèi)容，加深學(xué)生對(duì)基本理論的理解，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力而開設(shè)的一門專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程。顯然，本實(shí)驗(yàn)課程是學(xué)生實(shí)現(xiàn)由理論知識(shí)學(xué)習(xí)向科研實(shí)踐邁進(jìn)的主要橋梁之一，在促進(jìn)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際方面起著積極作用，是本專業(yè)的一門非常重要的實(shí)踐課程。在課程建設(shè)方面，合理安排教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)新穎有效的教學(xué)形式，無疑是決定該實(shí)驗(yàn)課程能否收到良好教學(xué)效果的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。自2005年智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)開始招收本科生以來，至今已有四屆高年級(jí)學(xué)生修過了本實(shí)驗(yàn)課程?；仡欉^去四年的教學(xué)經(jīng)歷，本文主要從教學(xué)內(nèi)容安排和教學(xué)形式設(shè)計(jì)兩個(gè)方面進(jìn)行總結(jié)和分析，希望在此基礎(chǔ)上可以進(jìn)一步完善本課程的教學(xué)，同時(shí)也希望能為兄弟院校負(fù)責(zé)相關(guān)課程的同仁們提供點(diǎn)滴參考。
　　1教學(xué)內(nèi)容安排
　　目前我校智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程包括人工智能概論、算法設(shè)計(jì)與分析、最優(yōu)化理論與方法、智能計(jì)算導(dǎo)論、模式識(shí)別導(dǎo)論、多媒體計(jì)算機(jī)、圖像處理與識(shí)別技術(shù)、智能控制導(dǎo)論等，要想使實(shí)驗(yàn)課程把以上所有專業(yè)基礎(chǔ)課程的實(shí)踐內(nèi)容都涵蓋進(jìn)去是不現(xiàn)實(shí)的，因而精選重要的、必要的內(nèi)容作為專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)內(nèi)容，是我們?cè)诒菊n程設(shè)置之初就必須慎重考慮的事情。經(jīng)過四年的教學(xué)實(shí)踐，我們逐步對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了修訂和完善?？紤]到智能科學(xué)與技術(shù)系所對(duì)應(yīng)的“智能感知與圖像理解實(shí)驗(yàn)室”在圖像理解、計(jì)算智能、機(jī)器學(xué)習(xí)[2-4]等科研領(lǐng)域具有豐富的成果積累和相關(guān)資源，結(jié)合本科生的知識(shí)基礎(chǔ)和能力特點(diǎn)，并綜合考慮課時(shí)因素，我們刪繁就簡，重點(diǎn)從智能機(jī)器人實(shí)驗(yàn)、圖像處理與識(shí)別、智能計(jì)算以及信息檢索等方面入手來安排課程內(nèi)容，并盡可能將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通過硬件方式實(shí)現(xiàn)出來，以提高學(xué)生的動(dòng)手能力。此外，為了鼓勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新精神，讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行自主的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和創(chuàng)新也成為課程內(nèi)容的一部分。接下來對(duì)課程內(nèi)容安排hFO0zNoHNvhZgh0VyKL1ZQ==進(jìn)行具體介紹。
　　1.1基于智能機(jī)器人的檢測(cè)與控制實(shí)驗(yàn)
　　可以說，多數(shù)青年學(xué)子心中都曾經(jīng)有一個(gè)“機(jī)器人”夢(mèng)。據(jù)了解，很多學(xué)生在高考填報(bào)志愿時(shí)，都是因?yàn)閷?duì)機(jī)器人感興趣而最終選擇了智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，可見機(jī)器人研究對(duì)年輕學(xué)生的吸引力之大。因而創(chuàng)造條件，讓學(xué)生們能夠真正接觸到機(jī)器人，并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，對(duì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)研究興趣，進(jìn)一步推動(dòng)學(xué)生積極主動(dòng)進(jìn)行深入的理論學(xué)習(xí)和相關(guān)實(shí)踐可以起到積極的作用。
　　我們實(shí)驗(yàn)室于2006年就購進(jìn)了AS-UII機(jī)器人，以備實(shí)驗(yàn)教學(xué)使用。AS-UII是面向教育的新一代智能移動(dòng)機(jī)器人。AS-UII有一個(gè)功能比較強(qiáng)大的微處理系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)，而且它還能擴(kuò)展聽覺、視覺和觸覺，成為真正意義上的智能機(jī)器人。AS-UII是專門為大學(xué)進(jìn)行課程教學(xué)、工程訓(xùn)練、機(jī)器人競賽、科技創(chuàng)新以及研究服務(wù)開發(fā)的新型移動(dòng)智能機(jī)器人，外觀圖如圖1所示。
　　本實(shí)驗(yàn)課程的第一部分安排了智能機(jī)器人實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可以通過學(xué)習(xí)圖形化交互式C語言(簡稱VJC)，編寫機(jī)器人程序，使機(jī)器人能夠完成按規(guī)定路線行走、紅外避障行走等任務(wù)，或者使機(jī)器人進(jìn)行無線通信，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人球賽。實(shí)際上課情況表明，對(duì)于該部分實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們都抱有極大的熱情，都能夠非常認(rèn)真積極地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而實(shí)驗(yàn)過程也會(huì)讓學(xué)生意識(shí)到相關(guān)理論學(xué)習(xí)的重要性，進(jìn)而推動(dòng)其更加努力地學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，收到了很好的教學(xué)效果。
　　1.2圖像處理與識(shí)別
　　從實(shí)質(zhì)上說，圖像理解屬于人工智能的范疇，包括圖像處理、圖像識(shí)別和結(jié)構(gòu)分析[5]，廣泛應(yīng)用于國防和醫(yī)療等領(lǐng)域，對(duì)于國家安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都具有重大意義，是本專業(yè)學(xué)生必須學(xué)習(xí)和掌握的內(nèi)容之一。這一部分的實(shí)驗(yàn)設(shè)置我們重點(diǎn)考慮圖像處理與識(shí)別方面的內(nèi)容，具體包括以下幾個(gè)實(shí)驗(yàn)：(1)圖像檢測(cè)與跟蹤：通過DSP實(shí)驗(yàn)板或研究版智能機(jī)器人實(shí)現(xiàn)對(duì)人臉的檢測(cè)并控制攝像頭進(jìn)行跟蹤。(2)圖像識(shí)別：通過DSP實(shí)驗(yàn)板或研究版智能機(jī)器人實(shí)現(xiàn)指紋或虹膜的識(shí)別。(3)印刷體數(shù)字識(shí)別：通過DSP實(shí)驗(yàn)板或研究版智能機(jī)器人實(shí)現(xiàn)對(duì)印刷體數(shù)字的識(shí)別。學(xué)生在完成該部分實(shí)驗(yàn)后，將對(duì)圖像處理與識(shí)別的基本方法有所了解，為學(xué)生將來在該領(lǐng)域進(jìn)行深入研究奠定一定的基礎(chǔ)。
　　1.3智能計(jì)算數(shù)字實(shí)驗(yàn)
　　計(jì)算智能是人工智能領(lǐng)域的一個(gè)主要方向，也是當(dāng)前科研學(xué)術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)異?；钴S的前沿課題。本組實(shí)驗(yàn)我們安排了如下實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：(1)語音識(shí)別：通過單片機(jī)系統(tǒng)或DSP系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)語音的識(shí)別，由識(shí)別結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)指示(通過指示燈或顯示器顯示相應(yīng)的識(shí)別結(jié)果)。(2uY6H93gegDhmGqNyJLNYTw==)旅行商問題：通過研究版智能機(jī)器人實(shí)現(xiàn)對(duì)幾個(gè)城市的最優(yōu)路徑選擇，并進(jìn)行行走控制。 (3)口音辨識(shí)：實(shí)驗(yàn)說明：通過單片機(jī)系統(tǒng)、DSP實(shí)驗(yàn)板或研究版智能機(jī)器人實(shí)現(xiàn)口音的辨識(shí)，識(shí)別出不同發(fā)音人。(4)機(jī)器人路徑規(guī)劃：通過研究版智能機(jī)器人實(shí)現(xiàn)尋找從起點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的最短路徑，同時(shí)滿足風(fēng)險(xiǎn)最小或能耗最小的約束條件。學(xué)生在完成該部分實(shí)驗(yàn)后，能夠了解基本的語音識(shí)別技術(shù)，掌握優(yōu)化算法設(shè)計(jì)方法，將有利于學(xué)生今后學(xué)習(xí)研究該領(lǐng)域的相關(guān)算法及技術(shù)。
　　1.4網(wǎng)絡(luò)計(jì)算數(shù)字實(shí)驗(yàn)
　　本組實(shí)驗(yàn)為了讓學(xué)生了解動(dòng)態(tài)視頻檢索方法以及網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)頁信息檢索系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：(1)動(dòng)態(tài)紋理視頻的檢索：通過計(jì)算機(jī)或研究版智能機(jī)器人對(duì)任意給定的一個(gè)動(dòng)態(tài)紋理視頻序列在給定的視頻庫中進(jìn)行檢索，并將所檢索結(jié)果進(jìn)行顯示。(2)網(wǎng)頁信息檢索：掌握網(wǎng)絡(luò)搜索引擎原理，包括網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集，網(wǎng)頁特征信息提取方法，以及智能信息檢索技術(shù)。希望學(xué)生在完成本部分實(shí)驗(yàn)后，對(duì)智能信息檢索技術(shù)形成初步的了解。
　　1.5自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)
　　科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，自主創(chuàng)新是第一競爭力，創(chuàng)新能力是當(dāng)代大學(xué)生應(yīng)當(dāng)具備的能力之一。在制定實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容時(shí)，我們也考慮到了自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，但由于課堂時(shí)間有限，我們將自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)部分作為由學(xué)生在課余時(shí)間完成的內(nèi)容。在開課之初布置任務(wù)，要求學(xué)生自主完成一個(gè)與智能專業(yè)相關(guān)的自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，在課程結(jié)束時(shí)，要求學(xué)生提交自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)報(bào)告及代碼，并進(jìn)行成果演示，根據(jù)學(xué)生所完成的實(shí)際情況進(jìn)行評(píng)分。自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不做硬性規(guī)定，給了學(xué)生較大的發(fā)揮空間，能夠較好地體現(xiàn)學(xué)生的差異性，同時(shí)也能夠通過考察學(xué)生的實(shí)際表現(xiàn)在評(píng)分上體現(xiàn)出差別。
　　2教學(xué)形式設(shè)計(jì)
　　教學(xué)內(nèi)容確定后，下一步就要考慮課程具體實(shí)施的各個(gè)環(huán)節(jié)了。這里，除了介紹直接與課堂教學(xué)相關(guān)的內(nèi)容外，我們也對(duì)課前課余涉及到的一些問題進(jìn)行了總結(jié)，希望對(duì)指導(dǎo)今后的教學(xué)形式設(shè)計(jì)起到積極的作用。
　　2.1合理的開課時(shí)間設(shè)置是課程順利展開的第一步
　　本課程是對(duì)本專業(yè)中的專業(yè)課程進(jìn)行實(shí)踐的實(shí)驗(yàn)課程，因而開課時(shí)間應(yīng)該設(shè)在主要的專業(yè)課程學(xué)習(xí)結(jié)束之后?？紤]到這一點(diǎn)，我們的課程最初是設(shè)置在大四的第一學(xué)期。在經(jīng)過兩年的實(shí)踐之后，遇到了一些問題，主要是大四學(xué)生面臨就業(yè)，考研等壓力，精力分散較大，很多學(xué)生在上實(shí)驗(yàn)課時(shí)無法做到全身心投入，對(duì)于上課效果影響較大。經(jīng)過反思和總結(jié)，我們利用2009年教學(xué)大綱修改之機(jī)，將課程開課時(shí)間調(diào)整到大三的下學(xué)期，并于2010年正式實(shí)施。到大三下學(xué)期，主要的專業(yè)課已經(jīng)基本修完，因而此時(shí)開實(shí)驗(yàn)課并不會(huì)影響教學(xué)內(nèi)容的連貫性。時(shí)間調(diào)整后，由于干擾因素減少，學(xué)生一般都能夠認(rèn)真對(duì)待實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，課堂效果明顯改善。由此可見，選擇正確恰當(dāng)?shù)拈_課時(shí)間是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。
　　
　　2.2以學(xué)生探索實(shí)踐為主，教師講解指導(dǎo)為輔
　　實(shí)驗(yàn)課作為一門為學(xué)生們動(dòng)腦動(dòng)手進(jìn)行實(shí)踐提供平臺(tái)的課程，理應(yīng)讓學(xué)生成為課堂的主角，老師則是在一旁起到輔助作用。實(shí)驗(yàn)課開始時(shí)，老師事先利用較短的時(shí)間將本次課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)以及注意事項(xiàng)講解清楚，之后的時(shí)間就交給學(xué)生來完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程中，老師會(huì)對(duì)學(xué)生的提問進(jìn)行及時(shí)的分析解答，幫助和指導(dǎo)學(xué)生克服實(shí)驗(yàn)過程中遇到的困難和問題。這樣的模式能夠使學(xué)生更加有效地利用課堂時(shí)間來進(jìn)行探索實(shí)踐，較好地實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目的。
　　2.3細(xì)化成績?cè)u(píng)定規(guī)則
　　為了盡可能公平公正地給學(xué)生的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)分，同時(shí)起到一定的監(jiān)督督促的作用，我們制定了詳細(xì)的評(píng)分規(guī)則，規(guī)定本課程的總成績由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收成績、實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)成績以及出勤成績四部分組成。
　　其中，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收成績的評(píng)定方法是在每次學(xué)生完成當(dāng)堂實(shí)驗(yàn)后，教師通過隨堂查看實(shí)驗(yàn)結(jié)果、隨機(jī)詢問技術(shù)細(xì)節(jié)的方式進(jìn)行驗(yàn)收，并根據(jù)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的速度和質(zhì)量現(xiàn)場給出評(píng)分；實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績主要根據(jù)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后遞交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完成質(zhì)量來評(píng)定；自主創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)成績也是采取現(xiàn)場驗(yàn)收的方式，并根據(jù)其選題的難度、新穎度以及完成質(zhì)量給出評(píng)分；出勤成績是根據(jù)學(xué)生的到課登記表進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，給出相應(yīng)評(píng)分。
　　實(shí)踐表明，以上成績?cè)u(píng)定方法盡可能減少了主觀因素的影響，能夠比較全面客觀地反映學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)課的實(shí)際表現(xiàn)。此外采取現(xiàn)場驗(yàn)收并詢問技術(shù)細(xì)節(jié)的方式也能夠督促學(xué)生更認(rèn)真地對(duì)待實(shí)驗(yàn)過程，關(guān)注實(shí)驗(yàn)原理，而不是僅僅流于表面，照貓畫虎，得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果即止。這種透明細(xì)致也相對(duì)嚴(yán)格的評(píng)價(jià)體系也促使學(xué)生更加端正學(xué)習(xí)態(tài)度，保證了良好的出勤情況和很好的實(shí)驗(yàn)效果。
　　3教學(xué)效果
　　迄今為止，已有四屆智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生，累計(jì)520人，修完了本實(shí)驗(yàn)課程。隨著教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)形式的不斷豐富與完善，本課程的教學(xué)效果逐漸在各方面顯現(xiàn)出來。特別是近兩年，學(xué)生對(duì)本課程的重視程度大大提高，出勤率基本能夠達(dá)到百分之百，實(shí)驗(yàn)過程中表現(xiàn)得嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真，同時(shí)生動(dòng)活潑的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也激發(fā)起學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，而這些興趣又進(jìn)一步激勵(lì)學(xué)生在課堂之外嘗試更多的科研實(shí)踐活動(dòng)。本實(shí)驗(yàn)室也積極為學(xué)生參加各種科研實(shí)踐和競賽提供便利條件。實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)教師田小林老師在近幾年指導(dǎo)多批學(xué)生參加了全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽、星火杯、大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等活動(dòng)，并獲得了電子設(shè)計(jì)競賽省二等獎(jiǎng)一項(xiàng)、星火杯一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)多項(xiàng)的優(yōu)良成績，對(duì)于提高本專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力和科研素養(yǎng)起到了積極的作用。
　　4結(jié)語
　　智能系統(tǒng)平臺(tái)專業(yè)實(shí)驗(yàn)是智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門重要的實(shí)踐課程，在過去的四年中，我們?cè)诮虒W(xué)內(nèi)容的安排和教學(xué)形式的設(shè)計(jì)上獲得了些許經(jīng)驗(yàn)，并及時(shí)進(jìn)行了總結(jié)，在今后的教學(xué)過程中，我們將考慮如何進(jìn)一步優(yōu)化和豐富教學(xué)內(nèi)容，不斷完善教學(xué)方法，使本課程在提高學(xué)生科研實(shí)踐能力方面起到良好的促進(jìn)作用。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1] 鐘義信．智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論[M]．北京:北京郵電大學(xué)