汪洪橋　蔡艷寧　伍明　付光遠(yuǎn)　魏振華

摘 ?要：針對課程的教學(xué)現(xiàn)狀，文章圍繞人工智能類課程的教學(xué)改革與實踐展開研究，并對其在軍事智能領(lǐng)域的賦能輻射作用和方式進(jìn)行了探索。在課程的規(guī)劃設(shè)置、教學(xué)體系和內(nèi)容的設(shè)計與優(yōu)化、教學(xué)方式的改進(jìn)、考核方式的創(chuàng)新，以及課程教學(xué)向科研學(xué)術(shù)、技術(shù)應(yīng)用、作戰(zhàn)運用的賦能輻射等方面進(jìn)行了一系列改革實踐，提出了措施。

關(guān)鍵詞：人工智能;課程改革;軍事智能;發(fā)展探索

中圖分類號：G642 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2021）10-0025-04

Abstract： Concerning the current teaching situation， the teaching reform and practice of the Artificial Intelligence courses are studied in this paper， also the radiation and enabling functions and modes in the military intelligence field are explored. A series of reforms and practices are put into effect from planning and setting of courses， the design and optimization of teaching architecture and content， the improvement of teaching approaches， the innovation of evaluation mode to the radiation and enabling from teaching to scientific and academic research， technical applications and military operations， and some measures are proposed.

Keywords： Artificial Intelligence; curriculum reform; military intelligence; development exploration

隨著近些年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)的積累，先是計算能力的逐步提升和算法的日漸創(chuàng)新，人工智能的技術(shù)正在以特別快的速度，緊密深刻的影響著各個行業(yè)的發(fā)展。人工智能是計算機(jī)科學(xué)、信息科學(xué)和自動化領(lǐng)域里的經(jīng)典課程， 同時也是當(dāng)前理論研究最熱門、應(yīng)用拓展最廣泛的一個方向[1-2]。在軍事領(lǐng)域，人工智能科技迅猛發(fā)展，正成為引領(lǐng)戰(zhàn)爭形態(tài)演進(jìn)的核心驅(qū)動力量，推動機(jī)械化戰(zhàn)爭、信息化戰(zhàn)爭向更高形態(tài)的智能化戰(zhàn)爭演變。而軍事智能是人工智能技術(shù)在軍事領(lǐng)域的重要應(yīng)用和檢驗戰(zhàn)場，人工智能對軍事智能化發(fā)展無疑發(fā)揮著重要的引領(lǐng)和賦能作用[3-4]。隨著軍事智能化是繼信息化后的重大變動變革，武器等裝備和軍事指揮控制，能否實現(xiàn)最先進(jìn)新穎智能化，是軍隊發(fā)展的比較重要的戰(zhàn)略問題。雖然人工智能的技術(shù)教學(xué)時間已有較長的實踐和積累，但是這些課程往往會側(cè)重于通用的技術(shù)介紹，很難去緊扣軍事的應(yīng)用，課程內(nèi)容距離戰(zhàn)斗力的提升，這一目標(biāo)還是存在差距的。

現(xiàn)在數(shù)字信息的技術(shù)發(fā)展，是現(xiàn)今人類社會正處于一個技術(shù)迅速發(fā)展的時代，由通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬的現(xiàn)實技術(shù)為代表的新一輪的革命教育領(lǐng)域，是人類社會前所未有的機(jī)遇和新的挑戰(zhàn)。大力度的發(fā)展軍事智能教育，是更有力量的貫徹落實，國家對于人才培養(yǎng)和關(guān)于軍事教育的重要論述實際行動，也是培塑學(xué)習(xí)型的軍人、打造學(xué)習(xí)型的軍隊重要抓手，是贏得人才強(qiáng)軍加速度的迫切要求。

一、人工智能類課程實施現(xiàn)狀

教育始終是要回答“為誰培養(yǎng)人”“培養(yǎng)什么樣的人”和“怎樣培養(yǎng)人”。隨著人工智能技術(shù)的井噴式發(fā)展及在社會生產(chǎn)、生活中的快速滲透，人工智能相關(guān)專業(yè)的人才缺口急速擴(kuò)大。在部隊院校，人工智能也備受關(guān)注，為了培養(yǎng)我校實踐的能力、創(chuàng)新的思維與創(chuàng)造能力，確保并保證院校學(xué)生最大程度地適應(yīng)教學(xué)的環(huán)境和社會的環(huán)境，也提出了人工智能的課程教學(xué)模式，創(chuàng)新與改革。首先主要對人工智能的課程教學(xué)現(xiàn)狀進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，然后其次是針對人工智能的課程教學(xué)中所存在一些問題，其中包括教學(xué)的目標(biāo)、教學(xué)的內(nèi)容、教學(xué)的方法、教學(xué)的手段等方面院校的教改措施。根據(jù)實踐證明，教學(xué)的改革措施的有效實施，明顯提高了課程的教學(xué)水平，同時有效的保證了人才培養(yǎng)質(zhì)量，教學(xué)的效果非常良好。[10]而當(dāng)前現(xiàn)在正在論證的軍事智能也會很快成為現(xiàn)在部隊院校一個特色的專業(yè)課程，將來也會發(fā)展成為一個新的學(xué)科。

我校指揮信息系統(tǒng)工程專業(yè)作為指揮和信息通信保障領(lǐng)域的核心專業(yè)，也是我校計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科一級博士授權(quán)點的重要支撐。為順應(yīng)人工智能的發(fā)展趨勢，我校在近年來的相關(guān)學(xué)科、專業(yè)的本科、研究生培養(yǎng)方案中，均設(shè)置了多門人工智能相關(guān)課程，使得人工智能對計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科以及其它眾多專業(yè)的輻射賦能作用愈發(fā)凸顯。[11-12]以2016年本專業(yè)開設(shè)的“人工智能原理及應(yīng)用”為例，該課程已開四屆，從前期情況看，教學(xué)效果良好，也受到了各級的極大關(guān)注。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)員在掌握人工智能基本原理與方法的同時，運用智能技術(shù)解決智能應(yīng)用問題的能力也得到了明顯提升，在畢業(yè)設(shè)計、科技創(chuàng)新、各類競賽中發(fā)揮了重要作用。但是，從開設(shè)的各層次、各專業(yè)以及專業(yè)內(nèi)相關(guān)課程來看，還存在課程規(guī)劃與設(shè)置不清、教學(xué)內(nèi)容與方法不新等問題，此外，在教學(xué)科研的融合上還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

二、人工智能類課程教學(xué)改革與實踐

（一）人工智能類課程的規(guī)劃設(shè)置

1. 跨層次的人工智能類課程規(guī)劃設(shè)置

目前，我校在指揮信息系統(tǒng)工程本科專業(yè)，計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的碩士和博士生培養(yǎng)方案中均開設(shè)有人工智能相關(guān)課程。如本專業(yè)本科開設(shè)有“人工智能原理及應(yīng)用”“數(shù)字媒體技術(shù)”“數(shù)據(jù)處理與分析”等課程，“數(shù)字圖像處理”“算法分析與設(shè)計”“大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用”等課程，博士階段有“認(rèn)知計算與深度學(xué)習(xí)”“圖像理解與計算機(jī)視覺”等課程。針對各層次相關(guān)課程規(guī)劃不夠清晰，課程內(nèi)容存在重疊，本碩博可能要學(xué)習(xí)多門課程的情況。我校在各層次課程在課程內(nèi)容、教學(xué)重點、教學(xué)目標(biāo)方面各有側(cè)重，區(qū)分了基礎(chǔ)、應(yīng)用和拔高。

2. 跨專業(yè)的人工智能類課程規(guī)劃設(shè)置

從全校的專業(yè)和學(xué)科培養(yǎng)方案看，目前開設(shè)的人工智能類課程有6門以上。各專業(yè)之間，各院系之間，相關(guān)課程的設(shè)置僅從自身專業(yè)或?qū)W科出發(fā)，缺乏統(tǒng)籌和總體規(guī)劃。在最新的審議培養(yǎng)方案過程中，就有學(xué)院專家建議，可將兩個專業(yè)的兩門智能相關(guān)課程合上。因為從專業(yè)背景和教學(xué)內(nèi)容看，這兩門課程在人工智能基礎(chǔ)原理的教學(xué)上，是存在融合可行性的。通過從整體上規(guī)劃設(shè)計和統(tǒng)籌，達(dá)到了減少課程門數(shù)，優(yōu)化利用教學(xué)資源的目的。

3. 專業(yè)內(nèi)人工智能類課程規(guī)劃設(shè)置

在專業(yè)內(nèi)的相關(guān)課程設(shè)置上，以2018版培養(yǎng)方案中的“人工智能原理及應(yīng)用”和“數(shù)據(jù)處理與分析”兩門課程為例，從課程內(nèi)在的邏輯關(guān)系和內(nèi)容體系看，考慮將兩門課程合并，將“數(shù)據(jù)處理與分析”課程基礎(chǔ)原理部分可以歸于“人工智能原理及應(yīng)用”內(nèi)，同時新課程重點增加數(shù)據(jù)處理與分析領(lǐng)域的應(yīng)用，學(xué)時增加至60學(xué)時，在減少課程門數(shù)的基礎(chǔ)上，可使課程更適配本專業(yè)的核心任務(wù)。

（二）教學(xué)體系和內(nèi)容的設(shè)計與優(yōu)化

1. 按需設(shè)計教學(xué)體系

首先從教師的角度，要對課程的內(nèi)容體系有非常深刻的認(rèn)識。如對當(dāng)前人工智能科學(xué)和技術(shù)的知識體系、前沿技術(shù)、發(fā)展趨勢和應(yīng)用場景要有深入的了解，對人工智能在知識表示與推理、搜索、學(xué)習(xí)等核心方面有系統(tǒng)研究、學(xué)習(xí)和總結(jié)。在知識學(xué)習(xí)和圖譜表示、NLP、推理與智能決策、機(jī)器視覺、機(jī)器學(xué)習(xí)等方面進(jìn)行綜合內(nèi)容設(shè)置與教學(xué)體系優(yōu)化。此外，人工智能相關(guān)課程的教學(xué)，必須注重理論與實踐的密切結(jié)合與相互促進(jìn)，這就需要教員結(jié)合原理設(shè)置大量的編程環(huán)節(jié)，讓學(xué)員通過程序編寫加強(qiáng)對理論方法的掌握，培養(yǎng)出興趣后才能更好地參與到理論的學(xué)習(xí)與推廣應(yīng)用[5-6]。

2. 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

人工智能屬于新興交叉學(xué)科，涉及的內(nèi)容范圍極廣，因此通常存在授課內(nèi)容與有限授課學(xué)時之間的矛盾。在我校人工智能相關(guān)課程的設(shè)置方面，我們參考了地方知名高校的授課內(nèi)容，同時考慮到本校部隊特色和本學(xué)科的學(xué)術(shù)研究方向，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了精心優(yōu)化和歸納，力爭做到教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)化和實用化。目前，我們講授的教學(xué)內(nèi)容主要包括：知識表示、推理、搜索策略、機(jī)器學(xué)習(xí)、專家系統(tǒng)、決策支持等。另外，人工智能領(lǐng)域中新問題、新理論交錯涌現(xiàn)，這就要求必須做好各層級課程的銜接，教學(xué)大綱要適時優(yōu)化，教學(xué)內(nèi)容更要不斷推陳出新，同時教員自身也需要不斷提高自身的科研學(xué)術(shù)水平，以提高課程的研究性和實踐性內(nèi)涵。

（三）改進(jìn)教學(xué)方法

為了激勵學(xué)員自主學(xué)習(xí)，在基本的理論和實踐教學(xué)基礎(chǔ)上，可采用典型實例和工程開發(fā)的理念貫徹人工智能原理的整個教學(xué)過程。比如從第一次課開始，就利用典型的現(xiàn)實生活智能問題（如車牌識別問題），通過智能原理解析、深層問題剖析、問題應(yīng)用拓展，不斷引導(dǎo)學(xué)員如何提取目標(biāo)特征，如何設(shè)計分類器，還有這項技術(shù)能否擴(kuò)展到其他領(lǐng)域？比如人臉、指紋、虹膜識別問題。通過這種方式，從上課初期就讓學(xué)員對人工智能的與原理和應(yīng)用有了較為直觀的認(rèn)識，然后通過課程的不斷進(jìn)展，逐步揭示其中涉及的算法與技術(shù)，這樣拓展后，就能激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)興趣。此外，在實踐教學(xué)中，可采用小型作業(yè)分組的形式，通過對作業(yè)小組進(jìn)行任務(wù)劃分與考核，提高團(tuán)隊協(xié)作和共同攻克難題的能力，也能提高對知識點的領(lǐng)悟和運用。

（四）創(chuàng)新考核方式

人工智能類課程由于其獨有的特點，傳統(tǒng)的單一試卷考核方式并不合適。因為很多知識點難以通過一張考卷來展現(xiàn)，筆試結(jié)果也很難衡量學(xué)員對基本原理和實踐應(yīng)用的掌握情況。因此，對人工智能課程的考核，要本著以學(xué)員為中心的理念，創(chuàng)新多元化考核方式。除了傳統(tǒng)課程的考勤和作業(yè)等方式外，還可以從階段匯報、實踐開發(fā)、學(xué)術(shù)研究等幾個方面進(jìn)行綜合考評。如學(xué)員可將自己的學(xué)習(xí)成果與算法實踐收獲等信息綜合展示，并在課堂上進(jìn)行展示與答辯。同樣，學(xué)員可以選擇在人工智能領(lǐng)域的一個具體的應(yīng)用場景（如車牌識別、時間序列預(yù)測等）進(jìn)行自主的設(shè)計與開發(fā)。這種多元化的考核方式不僅對學(xué)員的學(xué)習(xí)效果和動手能力進(jìn)行了考核，也對學(xué)員的綜合素養(yǎng)進(jìn)行了全面的考察。

三、人工智能教學(xué)賦能軍事智能發(fā)展探索

課程的教學(xué)，在掌握基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)上，更重要的是對智能技術(shù)與方法的實踐應(yīng)用，特別是在具有部隊特色的軍事智能領(lǐng)域，要發(fā)揮課程教學(xué)的賦能輻射作用，向科研學(xué)術(shù)賦能，向技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用拓展賦能，向軍事智能化作戰(zhàn)運用賦能。

（一）人工智能類課程教學(xué)向軍事智能科研學(xué)術(shù)的

輻射賦能

1. 人工智能類課程教學(xué)要注重與科研的良性互動

人工智能的學(xué)習(xí)，必須以應(yīng)用為前提。因此，對課程的教學(xué)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合科研背景加以籌劃和滲透。在本科階段的課程教學(xué)中，可適當(dāng)引入高年級或高層次的教學(xué)內(nèi)容，如模式分析、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、智能搜索等，讓學(xué)員能夠從人工智能的知識體系中了解其應(yīng)用場景，加深對原理和技術(shù)的認(rèn)知。注重課程教學(xué)與科研訓(xùn)練的滲透與融合。同其它課程一樣，由于直接目的不同，也存在時間和精力的分配矛盾，人工智能類課程教學(xué)與科研學(xué)術(shù)其實也是有沖突的。但教學(xué)與科研學(xué)術(shù)也是內(nèi)在統(tǒng)一的，二者是相互幫助、相互促進(jìn)的關(guān)系?？蒲袑W(xué)術(shù)可創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容、可以深化教學(xué)的手段和方法;教學(xué)水平的提升可以為科研學(xué)術(shù)提供好的人才隊伍基礎(chǔ)，教學(xué)過程也有利于科研的進(jìn)一步深化，也是一個知識發(fā)現(xiàn)的過程;對教員而言，教學(xué)是果，科研是根。作為理論研究異常熱門，應(yīng)用拓展異常廣泛的課程，人工智能的教學(xué)與相關(guān)的科研學(xué)術(shù)更應(yīng)該是相互促進(jìn)和相互提高的，必須做好教學(xué)和科研的良性互動[7]。

2. 人工智能類課程教學(xué)要注重培養(yǎng)創(chuàng)新意識

創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，是當(dāng)前大學(xué)教育非常重要的環(huán)節(jié)，對于學(xué)習(xí)人工智能領(lǐng)域課程、掌握未來智能軍事科技的軍校學(xué)員，顯得尤為重要。學(xué)員創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，通常依托科研實踐課題，往往都是圍繞一項智能技術(shù)或一個智能系統(tǒng)展開。但是因為對學(xué)科體系不能深刻把握、對相關(guān)課程的關(guān)系和銜接認(rèn)識不清，學(xué)員很難對實踐課題形成全面的設(shè)計和規(guī)劃，也無法做到多個相關(guān)課程知識點的融合[8]。所以，人工智能類課程的教學(xué)，必須讓學(xué)員在“學(xué)習(xí)中研究，研究中學(xué)習(xí)”，將學(xué)習(xí)和創(chuàng)新研究緊密結(jié)合，以提高學(xué)員分析問題、掌握理論工具、創(chuàng)新理論方法、解決實際問題這一系列的能力。教員在授課過程中，通過問題和案例引導(dǎo)，鼓勵大家?guī)е鴨栴}去學(xué)習(xí)去實踐，通過給學(xué)員提供一些經(jīng)典的參考資料、一些最前沿的技術(shù)方法、一些有用的算法和程序代碼等，指導(dǎo)他們?nèi)绾螏е鴨栴}查閱資料和閱讀資料，并從大量文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)總結(jié)新理論新方法，思考需要掌握哪些工具;對于實際案例涉及的科學(xué)問題，思考用什么理論能解決，如何解決，激發(fā)學(xué)員的能力素質(zhì)和創(chuàng)新熱情的積累。條件允許的情況下，引導(dǎo)學(xué)員及早參加各種創(chuàng)新科研課題，鼓勵參加各類創(chuàng)新性競賽，全面培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新意識和素養(yǎng)。

（二）人工智能類課程教學(xué)向軍事智能技術(shù)應(yīng)用的

輻射賦能

1. 人工智能類課程教學(xué)與軍事智能應(yīng)用的相互促進(jìn)

軍事應(yīng)用特色鮮明的人工智能類課程，更應(yīng)該注重在軍事智能技術(shù)領(lǐng)域的拓展和輻射，以更好的服務(wù)部隊、服務(wù)戰(zhàn)場。從當(dāng)前指揮信息系統(tǒng)工程專業(yè)和計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科為例，教研室開設(shè)的人工智能類課程在軍事智能領(lǐng)域就具有很好的拓展和輻射作用。在軍事智能系統(tǒng)、智能決策、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識別、遙感圖像分析應(yīng)用、安全防護(hù)等具有鮮明的軍事背景特色和作戰(zhàn)需求方向均取得了大量科研學(xué)術(shù)成果，反過來這些成果又可以很好的促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容的不斷充實更新。

2. 人工智能類課程教學(xué)與軍事智能技術(shù)的相互印證

作為部隊院校，人工智能課程的教學(xué)更應(yīng)該具有軍事特色。比如：可以通過案例等方式，向?qū)W員展示人工智能在軍事應(yīng)用領(lǐng)域的新技術(shù)和新趨勢。[9]也可以從具體軍事智能系統(tǒng)和技術(shù)入手，如無人作戰(zhàn)系統(tǒng)、群智能系統(tǒng)、戰(zhàn)場感知系統(tǒng)、導(dǎo)彈精確制導(dǎo)、智能指揮控制、智能決策支持等，剖析其涵蓋的智能理論和方法。如美軍裝備的“大狗”機(jī)器人，就是得益于其先進(jìn)的智能控制、機(jī)器視覺、人機(jī)交互、多傳感器信息融合、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)的發(fā)展，推動了機(jī)器人學(xué)的迅速發(fā)展和機(jī)器人的大范圍推廣應(yīng)用。再如機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識別教學(xué)內(nèi)容，可以結(jié)合大量的軍事科研成果，引入高光譜圖像目標(biāo)分類這一典型應(yīng)用場景，使理論方法的教學(xué)有的放矢，言之有物。

3. 人工智能類課程教學(xué)向軍事智能化作戰(zhàn)運用輻射賦能

未來智能化戰(zhàn)爭，對信息、知識的運用和決策提出了更高的要求。作為核心的人工智能類課程的規(guī)劃設(shè)置、教學(xué)改革和實踐，必須加快向軍事智能化領(lǐng)域和作戰(zhàn)運用方向的輻射賦能。在人機(jī)融合的智能籌劃、智能指控、智能決策、無人作戰(zhàn)系統(tǒng)等領(lǐng)域充分發(fā)揮智能技術(shù)優(yōu)勢，為快速、精準(zhǔn)決策提供支持，提升打贏智能化戰(zhàn)爭的能力。

四、結(jié)束語

人工智能技術(shù)是前所未有的發(fā)展，而現(xiàn)在軍事智能化已經(jīng)成為世界各地主要的軍事力量，引起不約而同的關(guān)注和軍事智能的發(fā)展目標(biāo)，想必對未來的戰(zhàn)爭形態(tài)會產(chǎn)生比較大的深刻的影響。本文圍繞人工智能類課程的建設(shè)改革與實踐展開研究，并對其在軍事智能領(lǐng)域的賦能輻射作用和方式進(jìn)行了探索。相關(guān)的改革與實踐措施，將為各層次、各專業(yè)的人工智能類課程的總體規(guī)劃設(shè)置提供為參考，為相關(guān)專業(yè)和學(xué)科新版人才培養(yǎng)方案與教學(xué)大綱的修訂，教學(xué)內(nèi)容、方法的實施提供指導(dǎo)，為具有軍事智能特色的智能科學(xué)技術(shù)研究方向的輻射拓展提供借鑒。通過不斷分析各層次與各專業(yè)的教學(xué)癥結(jié)，實踐課程建設(shè)與總結(jié)教學(xué)手段，探索科研創(chuàng)新素養(yǎng)和實踐動手能力培養(yǎng)方法，一定可以解決當(dāng)前人工智能類課程存在的規(guī)劃與設(shè)置、教學(xué)資源利用不夠科學(xué)，教學(xué)效果適應(yīng)智能技術(shù)快速發(fā)展不足，教、研、戰(zhàn)融合賦能不夠等問題。

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基金項目：國家自然科學(xué)青年基金“非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模式分析中的多核融合理論與學(xué)習(xí)方法研究”（編號：61202332）;陜西省自然科學(xué)基金面上項目“數(shù)據(jù)驅(qū)動的高光譜圖像像元解混與高精度地物分類”（編號：2020JM-358）;陜西省自然科學(xué)基金面上項目“視覺認(rèn)知驅(qū)動的SAR圖像典型目標(biāo)非結(jié)構(gòu)化信息表示及識別技術(shù)”（編號：2015JM6313）

作者簡介：汪洪橋（1979-），男，漢族，湖北云夢人，博士，副教授，研究方向：人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、智能技術(shù)與信息系統(tǒng)。