何春梅+周維+李枚毅

摘要：以工程教育專業(yè)認證為背景，在結合課堂和實驗教學實踐的基礎上，從工程教育投入和產(chǎn)出的角度出發(fā)，本文對《人工智能》課程的教學改革進行了探討，從教學改革意義、目的、教學內容、教學方法、教學手段等方面進行了具體分析，希望能為同行提供參考。

關鍵詞：工程教育專業(yè)認證；教學改革；《人工智能》課程

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）32-0088-02

一、緒論

工程教育專業(yè)認證是指專業(yè)認證機構針對高等教育機構開設的工程類專業(yè)教育實施的專門性認證，旨在為相關工程技術人才進入工業(yè)界從業(yè)提供預備教育質量保證。我國專業(yè)認證標準是按照《華盛頓協(xié)議》要求建立的。2015版《工程教育認證標準》完全采用了《華盛頓協(xié)議》最新版本中《畢業(yè)要求與執(zhí)業(yè)能力》的12條框架性要求，其余6項指標與美國工程教育認證協(xié)會的最新認證標準（2016—2017）基本一致?！度A盛頓協(xié)議》它是一個學位互認協(xié)議，它是建立在實質等效原則基礎上的。實質等效是指：并不要求被認證的專業(yè)具有同樣的畢業(yè)要求與教學內容，而是它的畢業(yè)生就業(yè)后通過適當培訓和體驗式學習，就能滿足執(zhí)業(yè)能力要求獲得職業(yè)資格。《華盛頓協(xié)議》提出的12條框架性要求，只作為表述具有實質等效的畢業(yè)要求的一種參考，因此學?？梢宰孕袥Q定專業(yè)的具體結構、學習途徑和教學模式。工程教育專業(yè)認證是國際通行的工程教育質量保障制度，也是實現(xiàn)工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎。工程教育專業(yè)認證的核心就是要確認工科專業(yè)畢業(yè)生達到行業(yè)認可的既定質量標準要求，是一種以培養(yǎng)目標和畢業(yè)出口要求為導向的合格性評價。工程教育專業(yè)認證要求專業(yè)課程體系設置、師資隊伍配備、辦學條件配置等都圍繞學生畢業(yè)能力達成這一核心任務展開，并強調建立專業(yè)持續(xù)改進機制和文化以保證專業(yè)教育質量和專業(yè)教育活力。

我國2015版《工程教育認證標準》共有7項，依次是學生、培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求、持續(xù)改進、課程體系、師資隊伍和支持條件，其設置充分體現(xiàn)了目標導向、學生中心和持續(xù)改進的理念：學生是中心項，其他項都是圍繞著使學生達到畢業(yè)要求，進而達成培養(yǎng)目標設置的。其中課程體系、師資隊伍和支持條件是3個輸入性項，持續(xù)改進是保障性項。

人工智能是在計算機科學、控制論、信息論、神經(jīng)心理學、哲學、語言學等多種學科研究的基礎上發(fā)展起來的一門綜合性很強的交叉學科，已經(jīng)成為許多高新技術產(chǎn)品中的核心技術。我校本科生中計算機科學與技術和軟件工程專業(yè)均開設了《人工智能》這門課程，并且該課程是計算機科學與技術專業(yè)的品牌建設課程，該課程開設的主要目的是為了讓學生通過學習，對人工智能的發(fā)展概況、基本原理和應用領域有初步了解，掌握一定的主要技術及應用方法，啟發(fā)學生對人工智能學科的興趣，培養(yǎng)知識創(chuàng)新和技術創(chuàng)新能力。然而《人工智能》課程是一門交叉性和綜合性非常強的課程，它涉及多個學科，內容龐雜、抽象、難以理解，學生往往有望而生畏的感覺，容易死記硬背，更不會應用于實踐。同時有些學生在學習過程中感覺課程枯燥難懂，干脆就不來上課了，嚴重影響課程教學質量。為了克服這些困難，就要在教學內容、教學方法、教學手段等方面進行相應的改革，使學生不但能很容易地聽懂課程，更能將其應用于實際問題，為以后從事相關工作打下堅實的基礎。

因此，在當前工程教育專業(yè)認證的大環(huán)境下，以投入和產(chǎn)出為導向，圍繞《工程教育認證標準》的七項標準，對《人工智能》這門課程進行教學改革的探索和實踐具有非常重大的實際意義。本文主要以此展開，分別從《人工智能》課程的教學大綱設置和課程具體改革措施等方面探討課程改革的具體細節(jié)。

二、《人工智能》課程教學改革

本文將《人工智能》課程教學以專題為主，緊密結合學生已修課程和老師自身研究方向，多以實際系統(tǒng)為例講解，在課堂上多互動，給學生創(chuàng)造“自由討論—發(fā)表意見—課后作業(yè)—實驗”緊密結合的模式，讓學生思維能力、表達能力、查閱文獻能力和編程動手能力都得到提高。

1.教學大綱設置。在本課程改革中，具體的實施方案我們將根據(jù)課程安排來，我們選用的教材是蔡自興教授的《人工智能》一書第四版，由清華大學出版社出版。整個課程安排了64節(jié)課，其中理論課時48學時，實驗課時16學時。在《人工智能》課程種，我們具體分為緒論、知識表示、搜索推理、神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳算法、專家系統(tǒng)和機器學習等7個專題。在知識表示、搜索推理、神經(jīng)網(wǎng)絡和遺傳算法我們都會結合1—2個實際系統(tǒng)講解，結合最新前沿先講解一些理論知識，然后結合實際系統(tǒng)在課堂讓學生討論，采用何種數(shù)據(jù)結構保存數(shù)據(jù)，發(fā)表對系統(tǒng)的理解和對系統(tǒng)設計的意見，課后布置作業(yè)要求學生將系統(tǒng)設計圖，算法流程圖都繪制出來，并在實驗課上每個專題定一個實驗，完成相關的系統(tǒng)開發(fā)，采用C系列的語言編制程序，并有實驗檢查環(huán)節(jié)。課程改革的具體實驗課安排如下：

我們要求每個實驗專題學生都能分組完成，每個組1—2人，在規(guī)定的時間內完成代碼和系統(tǒng)編制，然后通過網(wǎng)絡在線提交代碼，系統(tǒng)在線給出實驗分數(shù)，為了增強學生動手興趣，我們在課程成績比例中擬將實驗成績占比設為30%。

2.人工智能課程改革在工程認證中的具體實施。國內外很多工程專業(yè)已經(jīng)開展或正在開展工程教育專業(yè)認證的有關工作，我校2015年機械設計制造及其自動化已經(jīng)通過了專業(yè)認證，2016年我院自動化專業(yè)通過了專業(yè)認證，2017年國家教育部已經(jīng)接受我院計算機科學與技術專業(yè)的認證申請，學院正在積極籌備專業(yè)認證的有關工作?！度斯ぶ悄堋氛n程開設的兩個本科專業(yè)：計算機科學與技術和軟件工程都屬于工程教育專業(yè)認證的范圍。

對于工程認證標準中的十一項能力和素質，《人工智能》課程在整個本科四年階段教學階段能夠培養(yǎng)的大概有如下幾個能力和素質：專業(yè)基本理論知識、創(chuàng)新態(tài)度和意識、能正確認識工程對于客觀世界和社會的影響、一定的組織管理能力、國際視野和跨文化的交流、競爭與合作的能力。畢業(yè)生學習了《人工智能》課程需要達到以下幾個能力：（1）能夠應用數(shù)學、自然科學和計算機科學與技術的基本原理對其相關的復雜工程問題進行提煉、定義、建模、分析和評價；（2）能夠根據(jù)明確的需求，設計出針對計算機科學與技術相關復雜工程問題的解決方案，能夠用設計文檔、原型系統(tǒng)等形式呈現(xiàn)設計成果。（3）能夠綜合運用所學科學原理，針對計算機科學與技術相關復雜工程問題，設計合適的研究方案，并建立合適的數(shù)學模型，確定模型參數(shù)。

為了使得畢業(yè)生具備上述能力，我們將從理論和實驗教學兩個環(huán)節(jié)著手，我們設置了一些基本的理論專題進行講解，使得學生能對人工智能的一些基本原理了解和掌握。通過具體的實驗課，讓學生編制程序完成調試，確保學生具有能力（2）和（3）。

為了確保學生能夠深刻理解理論專題并完成實驗，我們會將神經(jīng)網(wǎng)絡和遺傳算法兩個實驗和具體項目結合起來，讓本科生申報一些學校的創(chuàng)新項目，獲得一定的項目經(jīng)費支持，同時能讓學生在實際項目實施中提升計算機編程能力和軟件開發(fā)技巧。不能獲得項目支持的學生，我們也可以將其分組，完成一些人工智能有關的小項目開發(fā)。以實際開發(fā)帶動學生的能力提升，這在實際工程訓練中是非常重要的，在工程認證環(huán)境下的本科教學中同樣重要。

三、結論

本文首先介紹了國內工程教育專業(yè)認證的一些基本理論，討論了當前國內外工程教育專業(yè)認證的重要性。以此為背景，本文對《人工智能》課程的教學改革進行了探討，在工程認真環(huán)境下，從教學改革意義、目的、教學內容、教學方法、教學手段等方面進行了分析，本文很多都是一些拙見，希望能對同行具有一定借鑒意義。

參考文獻：

[1]王艷霞，段正杰，孫廣華.“人工智能”課程實踐教學改革探索[J].中國信息技術教育，2015，（8）.

[2]生龍，馬曉雨，郭云飛.研究生《人工智能》課程教學方法改革淺析[J].教育教學論壇，2016，（6）.