張永梅　馬禮　吳攀

摘要：人工智能技術(shù)是計(jì)算機(jī)科學(xué)中一個(gè)重要的分支。結(jié)合人工智能技術(shù)課程教學(xué)實(shí)踐，該文探索了《人工智能技術(shù)》課程的教學(xué)與實(shí)踐，給出了目前存在的問(wèn)題，選取教材和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)方法和手段，以及學(xué)生學(xué)好該課程的建議。

關(guān)鍵詞：人工智能技術(shù)；教學(xué)方法；編程能力

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）16-3865-02

1 概述

2008年11月16日，中國(guó)科協(xié)成立50周年新聞發(fā)布會(huì)在北京召開(kāi)。在新聞發(fā)布會(huì)上，“五個(gè)10”系列評(píng)選活動(dòng)，即10位傳播科技的優(yōu)秀人物、10部公眾喜愛(ài)的科普作品、10個(gè)公眾關(guān)注的科技問(wèn)題、10個(gè)影響中國(guó)的科技事件、10項(xiàng)引領(lǐng)未來(lái)的科學(xué)技術(shù)評(píng)選結(jié)果揭曉。10項(xiàng)引領(lǐng)未來(lái)的科學(xué)技術(shù)是：基因修飾技術(shù)；未來(lái)家庭機(jī)器人；新型電池；人工智能技術(shù)；超高速交通工具；干細(xì)胞技術(shù)；光電信息技術(shù)；可服用診療芯片；感冒疫苗；無(wú)線能量傳輸技術(shù)。

人工智能技術(shù)學(xué)科是計(jì)算機(jī)科學(xué)中涉及研究、設(shè)計(jì)和應(yīng)用智能機(jī)器的一個(gè)分支。指人類的各種腦力勞動(dòng)或智能行為，諸如判斷、推理、證明、判別、感知、理解、通信、設(shè)計(jì)、思考、規(guī)劃、學(xué)習(xí)和問(wèn)題求解等思維活動(dòng)，可以用某種智能化的機(jī)器來(lái)予以人工實(shí)現(xiàn)[1]。

通過(guò)《人工智能技術(shù)》課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)人工智能技術(shù)的發(fā)展概況、基本原理和應(yīng)用領(lǐng)域有深入了解、對(duì)主要技術(shù)及應(yīng)用有一定掌握，并對(duì)現(xiàn)代人工智能技術(shù)發(fā)展的方向有所研究。通過(guò)人工智能技術(shù)課程的學(xué)習(xí)與研究，啟發(fā)學(xué)生對(duì)人工智能技術(shù)的興趣，培養(yǎng)知識(shí)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新能力，并能將人工智能技術(shù)融入到今后所開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)軟件之中。

《人工智能技術(shù)》是一門眾多學(xué)科交叉的新興課程，其涵蓋范圍廣，涉及知識(shí)點(diǎn)多，知識(shí)更新快，內(nèi)容抽象，不容易理解，理論性強(qiáng)，而且需要較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和較強(qiáng)的邏輯思維能力，這給該課程的講授帶來(lái)了一定困難?！度斯ぶ悄芗夹g(shù)》也是一門應(yīng)用型學(xué)科，怎樣將理論運(yùn)用到實(shí)踐中，使學(xué)生將學(xué)到的人工智能技術(shù)知識(shí)和思想運(yùn)用到自己的實(shí)際課題，這也是該課程需要解決的問(wèn)題之一。

因此，對(duì)《人工智能技術(shù)》課程教學(xué)來(lái)說(shuō)，我們要了解課程的最新信息，把握課程的特點(diǎn)，幫助學(xué)生找到好的學(xué)習(xí)方法，使他們能充分發(fā)揮自己的創(chuàng)新思維能力，提高學(xué)習(xí)興趣，該文給出了《人工智能技術(shù)》課程的教學(xué)與實(shí)踐的探索。

2 教學(xué)與實(shí)踐的探索

2.1 教材和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的選取

1） 人工智能技術(shù)是整個(gè)計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展最快，知識(shí)更新最快，最前沿的學(xué)科之一。在教材選用方面，我們采用了蔡自興教授等主編，由高等教育出版社出版的《人工智能基礎(chǔ)》這本教材。蔡自興教授的主要研究領(lǐng)域?yàn)槿斯ぶ悄堋C(jī)器人學(xué)和智能控制等。這本教材是作者在美國(guó)國(guó)家工程院院士、普度大學(xué)教授傅京孫先生的指導(dǎo)和鼓勵(lì)下編寫，借鑒了國(guó)內(nèi)外人工智能技術(shù)研究領(lǐng)域?qū)＜业淖钚卵芯砍晒蛯W(xué)術(shù)書(shū)籍的長(zhǎng)處，該書(shū)比較全面地介紹了人工智能技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)與技術(shù)，材料新，易于理解，兼顧基礎(chǔ)及應(yīng)用[2]。

此外，我們還給學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供多種類型的學(xué)習(xí)資料，其中包括參考書(shū)目，如：Russel S， Norvig P.等編著的《Artificial Intelligence： A Modern Approach》一書(shū)，人工智能技術(shù)國(guó)內(nèi)外期刊，如電子學(xué)報(bào)，計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，人工智能與模式識(shí)別，Artificial Intelligence，Journal of Artificial Intelligence Research，Engineering Applications of Artificial Intelligence和International Joint Conference on Artificial Intelligence，AAAI： American Association for AI National Conference等人工智能技術(shù)會(huì)議，使學(xué)生能夠掌握人工智能技術(shù)的更多前沿動(dòng)態(tài)，提高學(xué)習(xí)興趣。

2） 配套的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容?！度斯ぶ悄芗夹g(shù)》是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)該課程尤為重要。除了完成課本上的作業(yè)之外，還注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、算法設(shè)計(jì)能力和編程能力。首先，每個(gè)章節(jié)設(shè)置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，而實(shí)驗(yàn)內(nèi)容經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的考慮，如：五子棋游戲，產(chǎn)生式系統(tǒng)，旅行商問(wèn)題，傳教士和野人問(wèn)題，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的分類，遺傳算法、人工生命程序等，要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)章節(jié)的知識(shí)，獨(dú)立地設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)報(bào)告包括簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)原理及方法，給出程序設(shè)計(jì)流程圖，源程序清單，實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析等內(nèi)容，通過(guò)這種方式，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的信息獲取能力和研究能力。

2.2 教學(xué)方法和手段的改革

人工智能技術(shù)課程交叉性強(qiáng)，涉及面廣，傳統(tǒng)的教學(xué)方法手段單一，缺少交流，課堂氣氛沉悶，激發(fā)不起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果不理想。人工智能技術(shù)這門課程內(nèi)容抽象，如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是本課程需要解決的主要問(wèn)題，也是關(guān)系教學(xué)改革成敗的關(guān)鍵。本課程需采用多種方法進(jìn)行教學(xué)，以此來(lái)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

1） 問(wèn)題啟發(fā)式教學(xué)?！度斯ぶ悄芗夹g(shù)》這門課程中有很多似是而非、引人入勝的問(wèn)題，主要是用計(jì)算機(jī)模擬人類的智能來(lái)解決這種問(wèn)題。在教學(xué)中，有目的的提出這些問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生思考，提出自己的想法和解決方案，并進(jìn)行分析和比較，這樣強(qiáng)化學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)，提高學(xué)習(xí)積極性[3]。

2） 個(gè)性化學(xué)習(xí)和因材施教。學(xué)生中存在計(jì)算機(jī)專業(yè)和非計(jì)算機(jī)專業(yè)本科畢業(yè)的差別，由于他們每個(gè)人的基礎(chǔ)不同，有的計(jì)算機(jī)知識(shí)比較匱乏，因此有必要針對(duì)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，課堂作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告情況進(jìn)行及時(shí)評(píng)估，對(duì)學(xué)生提出個(gè)性化的教學(xué)。例如：在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要求有能力和興趣的學(xué)生可以做探究性和創(chuàng)新性的附加實(shí)驗(yàn)，從而引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮個(gè)性的空間，而對(duì)稍微吃力的學(xué)生則要求完成基本的實(shí)驗(yàn)，更注重基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)和夯實(shí)，這樣就能達(dá)到因材施教的目的。同時(shí)對(duì)不同層次的學(xué)生進(jìn)行分析，進(jìn)一步提出學(xué)習(xí)建議，并進(jìn)行有針對(duì)性的指導(dǎo)。endprint

3） 多媒體使用和多學(xué)科知識(shí)的融合。本課程PPT課件圖文并茂，提綱挈領(lǐng)，便于學(xué)生理解。課堂講授、板書(shū)與PPT手段相結(jié)合，注重課程中的關(guān)鍵詞用英文表示，并適當(dāng)指定英文參考書(shū)，使學(xué)生能夠接觸國(guó)外文獻(xiàn)資料，加深對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解，獲得更寬廣的知識(shí)。PPT課件運(yùn)用了大量多媒體技術(shù)，如動(dòng)畫(huà)、聲音、圖像，通過(guò)動(dòng)畫(huà)和視頻演示抽象的概念、算法和過(guò)程，使人工智能技術(shù)中抽象的知識(shí)形象化，在課件中融入了文學(xué)，歷史等其他學(xué)科的相關(guān)知識(shí)，便于學(xué)生較好地理解知識(shí)難點(diǎn)和重點(diǎn)[4]。

4） 師生互動(dòng)和課內(nèi)外答疑。在教學(xué)中，改變了傳統(tǒng)的老師講，學(xué)生聽(tīng)的教學(xué)模式。針對(duì)人工智能技術(shù)的實(shí)用性，適當(dāng)提問(wèn)，收集學(xué)生學(xué)習(xí)情況，盡量使用實(shí)例進(jìn)行講解。設(shè)置了實(shí)驗(yàn)講解互動(dòng)課程，對(duì)于實(shí)驗(yàn)的講解，學(xué)生可以提出疑問(wèn)，然后在課堂上展開(kāi)討論，學(xué)生可以看到問(wèn)題從提出、分析到解決的整個(gè)過(guò)程，讓學(xué)生自己在討論中總結(jié)結(jié)論。為了解決教學(xué)中存在的疑難問(wèn)題，還設(shè)有課后答疑，使學(xué)生能將所有的問(wèn)題都理解透徹。

5） 理論研究與實(shí)踐結(jié)合。在教學(xué)內(nèi)容的安排上，注重學(xué)生的理論研究和動(dòng)手能力，適當(dāng)布置一些課程相關(guān)的論文和實(shí)驗(yàn)編程。通過(guò)課程論文，可以培養(yǎng)學(xué)生鉆研問(wèn)題的興趣； 通過(guò)查閱科技文獻(xiàn)使學(xué)生掌握如何查找相關(guān)文獻(xiàn)的技能，可以培養(yǎng)學(xué)生撰寫科技論文的能力。通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，使學(xué)生可以更加清楚地了解人工智能技術(shù)基本概念和難點(diǎn)，也能了解算法的設(shè)計(jì)具體運(yùn)行過(guò)程，并對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，提高了學(xué)生的編程能力和和學(xué)習(xí)興趣。

6） 考試考核方式改革。本課程的考核考試也是一個(gè)值得探討的問(wèn)題，本課程應(yīng)采用多種綜合考試方法，注重學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)概念、知識(shí)和基本的技能的掌握以及理論聯(lián)系實(shí)際的能力。平時(shí)作業(yè)考核成績(jī)，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)成績(jī)、提交課程論文成績(jī)，以及最后的期末考試成績(jī)形成一種有效的考試考核方法，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高教學(xué)質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)在于算法設(shè)計(jì)、編程的準(zhǔn)確性和實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析。課程論文評(píng)價(jià)指是選題是否嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)和具可研究性，論文結(jié)構(gòu)、思路是否嚴(yán)謹(jǐn)，論文內(nèi)容科學(xué)性、正確性，能否提出自己的見(jiàn)解。考查查閱科技文獻(xiàn)的能力主要通過(guò)是否查找到權(quán)威的、最新文獻(xiàn)以及撰寫是否規(guī)范。

2.3 學(xué)生學(xué)好《人工智能技術(shù)》課程的建議

《人工智能技術(shù)》是一門理論與實(shí)踐相結(jié)合的應(yīng)用課程，學(xué)生如何學(xué)習(xí)這么課程，也是我們應(yīng)該探討的問(wèn)題。

學(xué)生應(yīng)該正確看待《人工智能技術(shù)》這門科學(xué)的發(fā)展。人工智能技術(shù)孕育于20世紀(jì)30、40年代，形成于60、70年代，發(fā)展至今，人工智能技術(shù)只有短短60多年的歷史，它是一門不斷發(fā)展和完善的嶄新學(xué)科，還有許多課題處于探索中，理論和技術(shù)還遠(yuǎn)未成熟，我們應(yīng)該對(duì)它有科學(xué)的認(rèn)識(shí)。

針對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)本科畢業(yè)的學(xué)生，除了課堂聽(tīng)講之外，還應(yīng)該課下自學(xué)該課程的先修課程，如：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、離散數(shù)學(xué)等課程。人工智能技術(shù)中涉及到大量的數(shù)學(xué)知識(shí)，如：模式識(shí)別需要具有較好的概率論，數(shù)理統(tǒng)計(jì)知識(shí)，另外還會(huì)用到少量隨機(jī)過(guò)程、模糊數(shù)學(xué)的一些知識(shí)。人工智能技術(shù)是一門應(yīng)用課程，編程語(yǔ)言的掌握必不可少，涉及到SVM算法，粒子群算法，免疫算法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，遺傳算法等算法，實(shí)現(xiàn)這些算法要求學(xué)生具有較強(qiáng)的編程能力。

學(xué)生應(yīng)該多讀，多查閱資料，特別是國(guó)外的期刊文獻(xiàn)和重要國(guó)際會(huì)議論文，多了解人工智能技術(shù)最前沿的信息，理論聯(lián)系實(shí)際，加深對(duì)基本算法的理解，并將人工智能技術(shù)的知識(shí)運(yùn)用到自己所研究的領(lǐng)域，以做到學(xué)以致用。

3 結(jié)論

人工智能技術(shù)在一定程度上代表著信息技術(shù)的前沿，該文對(duì)《人工智能技術(shù)》的課程教學(xué)進(jìn)行了一些探討，教學(xué)與實(shí)踐效果有了顯著提高，但仍然有許多方面還需要我們繼續(xù)探討和改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔡自興，徐光佑.人工智能技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京： 清華大學(xué)出版社，2003.

[2] 蔡自興，肖曉明，蒙祖強(qiáng)，等.樹(shù)立精品意識(shí)搞好人工智能技術(shù)課程建設(shè)[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2004（1）：28-29.

[3] 陳愛(ài)斌.《人工智能技術(shù)》課程教學(xué)的實(shí)踐與探討[J].株洲工學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，20（6）：137-139.

[4] 張劍平. 關(guān)于人工智能教育的思考[J].電化教育研究，2003（1）：24-27.endprint