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篇1

從2004年國內(nèi)開始招生至今，全國已有不少高校設(shè)立了智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。我校是較早設(shè)置該專業(yè)的院校，于2007年在信息工程學(xué)院設(shè)置其為第7個本科專業(yè)，并開始招生。2009年9月，學(xué)生進(jìn)入相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，第一屆學(xué)生于2011年7月畢業(yè)。日前，該專業(yè)學(xué)生已經(jīng)完成本科階段的學(xué)習(xí)。

在專業(yè)開設(shè)過程中，我們完成的主要工作如下。

1) 調(diào)研國內(nèi)外相關(guān)院校智能科學(xué)與相關(guān)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)方案。

2) 形成智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的知識體系和能力要求。

3) 制定2010版智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的教學(xué)大綱。

同時，在辦學(xué)過程中，我們選擇了腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)概論，人工智能基礎(chǔ)，微機(jī)原理及應(yīng)用、課程設(shè)計(微機(jī)原理)，可視化程序設(shè)計、智能計算與應(yīng)用四個課程組進(jìn)行教學(xué)模式改革。

1首屆畢業(yè)生知識結(jié)構(gòu)

因為是首屆學(xué)生，我校大多數(shù)課程安排參考了國內(nèi)兄弟院校的課程設(shè)置，也參考了我校自動化專業(yè)的部分課程設(shè)置。學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)主要由5個方面組成[1]，如圖1所示。

1) 數(shù)理基礎(chǔ)課程群：工科數(shù)學(xué)分析、高等代數(shù)、復(fù)變函數(shù)與積分變換、概率與數(shù)理統(tǒng)計、數(shù)學(xué)實驗、大學(xué)物理、物理實驗、應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)、離散數(shù)學(xué)等。

2) 電工電子技術(shù)課程群：電路分析基礎(chǔ)、電路實驗技術(shù)、模擬電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)實驗、數(shù)字電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)實驗等。

3) 機(jī)電技術(shù)基礎(chǔ)課程群：工程制圖基礎(chǔ)、程序設(shè)計基礎(chǔ)、信號處理、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、微機(jī)原理及應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)及應(yīng)用、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計、現(xiàn)代檢測技術(shù)、電機(jī)控制技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)、DSP處理器及應(yīng)用、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)等。

4) 專業(yè)主干課程群：信息論與編碼、控制工程基礎(chǔ)、腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)概論、人工智能基礎(chǔ)、機(jī)器人組成原理、計算智能基礎(chǔ)、模式識別基礎(chǔ)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、智能控制及其應(yīng)用。

5) 實踐創(chuàng)新課程群[2]：計算機(jī)應(yīng)用實踐、電子技術(shù)實習(xí)、MATLAB編程與工程應(yīng)用、Linux系統(tǒng)與程序設(shè)計、自動控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)、微機(jī)原理課程設(shè)計、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)、專業(yè)(生產(chǎn))實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(論文)等。

除了專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生還參與了很多課外科技活動和競賽，并取得了良好成績，內(nèi)容如下。

1)“基于Matlab的智能五子棋人機(jī)博弈系統(tǒng)”在北京科技大學(xué)第十一屆“搖籃杯”課外學(xué)術(shù)作品競賽中獲三等獎。

2) 第八屆校機(jī)器人隊隊員在第八屆亞太機(jī)器人大賽國內(nèi)選拔賽中獲十六強(qiáng)。

3) 在全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽中獲成功參賽獎。

4) 在智能車校內(nèi)賽中獲二等獎。

5) 在北京市機(jī)械創(chuàng)新大賽中獲三等獎。

6) 在北京市大學(xué)生電子設(shè)計大賽中獲二等獎。

7) 在“飛思卡爾”智能車競賽的校級賽中獲三等獎。

8) 在校級機(jī)器人競賽中獲季軍。

9) 在全國大學(xué)生節(jié)能減排大賽科技類中獲三等獎。

10) 在北京科技大學(xué)計算機(jī)博弈錦標(biāo)賽中獲最佳程序設(shè)計獎。

11) 在北京科技大學(xué)“閃我風(fēng)采”Flash大賽中獲最佳細(xì)節(jié)獎。

在參加課外競賽及各種活動之余，首屆智能班還自組織了以小組為單位的指紋識別考勤計時系統(tǒng)編程比賽，歷時一個月，比賽結(jié)束后評出了最優(yōu)編程獎。然后返回給每個小組，再討論再修改，最終確定了最優(yōu)版，申請了國家軟件著作權(quán)，于2010年5月份獲得審批。此次比賽成果是全班學(xué)生辛苦勞動的果實，凝聚了24位學(xué)生的智慧和努力。圖2展示了該系統(tǒng)的計算機(jī)軟件著作權(quán)登記證書。

2首屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計情況

2010年底，首屆學(xué)生進(jìn)入本科畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)。在大家的共同努力下，全部學(xué)生通過了本科畢業(yè)設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計的題目如表1所示。

3首屆畢業(yè)生去向

智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)首屆24名學(xué)生是2009年9月進(jìn)入大三學(xué)習(xí)專業(yè)課的。目前，我們統(tǒng)計的畢業(yè)生去向，專業(yè)第1名放棄了保研指標(biāo)，選擇出國留學(xué)，另外有4人保送本校讀研究生。選擇考研的學(xué)生還有12人，另外有3人選擇出國留學(xué)，還有2人選擇就業(yè)，如表2所示。

4經(jīng)驗和教訓(xùn)

我們對2007級智能科學(xué)與技術(shù)首屆畢業(yè)生的總體情況還是比較滿意，通過一系列教學(xué)改革，取得一定的成效，內(nèi)容如下。

1) 人工智能基礎(chǔ)。此課程為智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的理論基礎(chǔ)性課程，具有涉及的面比較廣、內(nèi)容較多、變化較快的特點。我們結(jié)合人工智能學(xué)科的發(fā)展，在保證課程完整性的同時，盡可能增加學(xué)科發(fā)展的前沿內(nèi)容。

2) 微機(jī)原理及應(yīng)用、課程設(shè)計(微機(jī)原理)。微機(jī)原理及其應(yīng)用是一門實踐性很強(qiáng)的課程，特點是計算機(jī)軟硬件結(jié)合非常緊密，需要經(jīng)過大量的實踐環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)。在充分分析本門課程特點的基礎(chǔ)上，我們對該課程作了如下教學(xué)改革：自行研制開發(fā)了一套實驗裝置，開發(fā)了配套的實驗項目，編寫了相應(yīng)的實驗講義。圖3是我們使用的微機(jī)原理與單片機(jī)實驗裝置。

在教學(xué)方法上，教師讓學(xué)生在學(xué)習(xí)已有實驗項目的基礎(chǔ)上，做一些由簡單到復(fù)雜的新改動，直至最后設(shè)計出新的應(yīng)用電路，并用相關(guān)器件實現(xiàn)。為了鼓勵學(xué)生親自動手制作電路板，教學(xué)團(tuán)隊花費(fèi)近3 000元，購買了各種電子元器件和電路制作工具，包括單片機(jī)芯片、集成穩(wěn)壓電路芯片、各種傳感器、小鍵盤、電阻電容、印刷電路板、萬用表、電烙鐵等，保證每位學(xué)生都能設(shè)計并制作完成一個單片機(jī)控制系統(tǒng)。在課堂管理方面，我們實行小班授課，每班不超過30人。學(xué)生都很遵守課堂紀(jì)律，幾乎沒有遲到早退現(xiàn)象，為該門課程的學(xué)習(xí)營造了良好的學(xué)習(xí)氛圍。

3) 可視化程序設(shè)計。小班在實驗機(jī)房上課，課程將講解部分與上機(jī)練習(xí)結(jié)合起來，教師對每一個知識點進(jìn)行講解后，讓學(xué)生立刻練習(xí)，提高學(xué)生的動手實踐能力。通過教師的課堂講解和學(xué)生的課堂練習(xí)，使學(xué)生達(dá)到融會貫通的程度。

4) 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法分析。針對智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)對計算機(jī)軟件能力要求高的特點，我們壓縮了計算機(jī)專業(yè)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法分析兩門課程的學(xué)時，保證學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)，并編寫了相應(yīng)教材。

5) 根據(jù)國內(nèi)外高等教育的最新發(fā)展，我們對研究思路、內(nèi)容、方法進(jìn)行必要調(diào)整。英國、美國、馬來西亞等國近幾年開設(shè)了AI相關(guān)專業(yè)，并且多數(shù)與機(jī)器人結(jié)合。在2010版教學(xué)計劃中，我們也將機(jī)器人作為學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的實驗平臺和設(shè)計實現(xiàn)對象，為此探討設(shè)立機(jī)器人組成原理課程[3]，并在準(zhǔn)備教材。我們還與南開大學(xué)、河北工業(yè)大學(xué)合作開發(fā)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的系列教材[4]。

另一方面，我們在辦學(xué)過程中也感覺到一些問題，和南開大學(xué)[5]的問題較為類似。

1) 專業(yè)宣傳方面的問題。

2) 沒有形成統(tǒng)一的教學(xué)指導(dǎo)委員會，各學(xué)校還處于單兵作戰(zhàn)階段。

3) 學(xué)校的重視程度不夠，經(jīng)費(fèi)投入有待加強(qiáng)。

4) 師資結(jié)構(gòu)對其他學(xué)科的依賴程度較大，還未形成完整的師資隊伍，多數(shù)教師來自其他專業(yè)。

5結(jié)語

通過兩年的專業(yè)課學(xué)習(xí)，首屆智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的全體學(xué)生在各方面都取得了不錯成績。多門基于專業(yè)課程開設(shè)的課程設(shè)計不僅增強(qiáng)了學(xué)生的動手實

踐能力，還加深了學(xué)生對專業(yè)知識的理解及掌握程度，很好地將理論學(xué)習(xí)與實踐教學(xué)結(jié)合起來。特別是在畢業(yè)設(shè)計階段，學(xué)生的論文題目都很有新意，充分體現(xiàn)出智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的“智能”特點，而且學(xué)生在論文答辯環(huán)節(jié)全部順利通過。首屆畢業(yè)生中，出國和保研率達(dá)到54.17%，就業(yè)率達(dá)到45.83%，有很好的發(fā)展前景。通過研究首屆畢業(yè)生情況，我們認(rèn)為智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是一個很有發(fā)展?jié)摿Φ膶I(yè)，能夠?qū)⑷斯ぶ悄芸茖W(xué)、計算機(jī)技術(shù)、智能控制等專業(yè)性較強(qiáng)的學(xué)術(shù)領(lǐng)域綜合起來，培養(yǎng)出具有綜合能力的優(yōu)秀畢業(yè)生。

總結(jié)首屆畢業(yè)生情況，我們將在隨后的教學(xué)過程中進(jìn)行如下改進(jìn)：結(jié)合人工智能學(xué)科的發(fā)展，盡可能增加學(xué)科發(fā)展前沿的內(nèi)容；針對學(xué)有余力的學(xué)生，布置學(xué)科前沿的自學(xué)內(nèi)容；在教學(xué)中嘗試以作業(yè)的形式安排實驗內(nèi)容[6]。同時，我們繼續(xù)保持小班授課方式，營造出良好的學(xué)習(xí)氛圍。在考核方面，結(jié)合平時、考試和答辯3種形式，來客觀、公正地評定學(xué)生，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。通過總結(jié)已有的教學(xué)經(jīng)驗，吸取教訓(xùn)，發(fā)展優(yōu)勢，我們相信智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)一定會一步一步成為更加完備的、更有優(yōu)勢的、更具時代特征的新型專業(yè)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉冀偉,石志國,王志良. 北京科技大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)建設(shè)概況[J]. 現(xiàn)代大學(xué)教育,2010(6):1-4.

[2] 石志國,劉冀偉,王志良.“智能科學(xué)與技術(shù)”本科專業(yè)軟件實踐類課程建設(shè)探討[J].計算機(jī)教育,2009(11):93-97.

[3] 石志國,劉冀偉,王志良,等. 機(jī)器人組成原理課程規(guī)劃[J]. 計算機(jī)教育,2010(15):86-90.

[4] 楊鵬,張建勛,劉冀偉,等. 智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程體系和教材建設(shè)的思考[J]. 計算機(jī)教育,2010(19):11-18.

[5] 方勇純. 智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生情況分析與專業(yè)建設(shè)[J]. 計算機(jī)教育,2010(19):51-54.

[6] 魏秋月. 關(guān)于智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)和學(xué)科建設(shè)的思考[J]. 教育理論與實踐,2009,29(9):18-19.

The Situation of the Major in Intelligence Science and Technology

in University of Science and Technology Beijing

LIU Jiwei, SHI Zhiguo, WANG Zhiliang

篇2

在國家教育部質(zhì)量工程的支持下,中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院對國家級精品課程人工智能[1-2]和智能控制[3]、全國雙語教學(xué)示范課程人工智能和國家級智能科學(xué)基礎(chǔ)系列課程教學(xué)團(tuán)隊[4]等進(jìn)行持之以恒的改革與建設(shè),取得一些成果。

“智能科學(xué)基礎(chǔ)系列課程教學(xué)團(tuán)隊”的教學(xué)隊伍是一支由國家級教學(xué)名師領(lǐng)銜[5],知識結(jié)構(gòu)、梯隊結(jié)構(gòu)和年齡結(jié)構(gòu)比較合理,具有明顯的學(xué)科優(yōu)勢、課程優(yōu)勢、人才優(yōu)勢和教學(xué)科研優(yōu)勢的頗具特色與影響力的教學(xué)團(tuán)隊。該團(tuán)隊以中南大學(xué)智能科學(xué)研究中心為核心,主要承擔(dān)人工智能基礎(chǔ)、智能控制導(dǎo)論、機(jī)器人學(xué)、專家系統(tǒng)等本科基礎(chǔ)和專業(yè)基礎(chǔ)課程,碩士學(xué)位課程人工智能、智能控制和機(jī)器人控制技術(shù)以及留學(xué)生碩士學(xué)位課程Artificial Intelligence和博士生學(xué)位課程智能系統(tǒng)原理與應(yīng)用的教學(xué)。

教學(xué)團(tuán)隊在建設(shè)過程中,注重教學(xué)改革,加大課程建設(shè)和教材建設(shè)力度,不斷改進(jìn)教學(xué)方法,在課程改革、教材建設(shè)、教學(xué)手段、隊伍建設(shè)以及交流合作等方面取得一些進(jìn)展。本文擬就教學(xué)團(tuán)隊的改革與建設(shè)的相關(guān)理念與實踐問題加以總結(jié),談?wù)勎覀兊囊娊狻?/p>

1創(chuàng)新教學(xué)方法

教學(xué)是教師的本職和核心工作。本教學(xué)團(tuán)隊一直致力于教學(xué)方法與教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新,虛心學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進(jìn)教學(xué)經(jīng)驗和方法,積極探索教學(xué)新路,形成了“以趣導(dǎo)課、以疑啟思、以法解惑、以律求知”的教學(xué)模式和教學(xué)方法[6-7]。充分激勵學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性,發(fā)揮獨(dú)立思考和創(chuàng)新思維,多方位培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。我們在教學(xué)過程中應(yīng)用了課堂演示、課堂互動、課堂辯論、課后網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)實驗等一系列現(xiàn)代化全方位的教學(xué)新模式。此外,為提高學(xué)生的動手能力和理論水平,讓學(xué)生直接參與部分教師課題,理論聯(lián)系實際,為畢業(yè)后的工作學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。具體措施如下:

1) 舉行課堂討論會,營造自由探索氛圍。

為調(diào)動學(xué)生的積極性,我們在授課過程中多次開展課堂討論會和辯論會等活動,讓學(xué)生自己查閱資料,分析整理,提出自己的觀點,使學(xué)生全方位地接觸所學(xué)課程,培養(yǎng)學(xué)生的研究能力,真正實現(xiàn)師生互動,并鼓勵學(xué)生用英語討論。學(xué)生對有些問題展開了激烈的爭論,激發(fā)了學(xué)習(xí)潛能,明確了學(xué)習(xí)目標(biāo)。課程中還經(jīng)常請來在科研工作中擔(dān)任主要任務(wù)的教授和博士生來給學(xué)生介紹最前沿的科學(xué)動態(tài),激發(fā)學(xué)生們對所學(xué)知識和科學(xué)研究的興趣。在研究生教學(xué)方面,我們更進(jìn)一步通過舉辦課程課堂學(xué)術(shù)研討會,讓學(xué)生在一年級就開始接觸學(xué)科前沿,自己查閱資料和動手寫科技論文,并在研討會上宣讀討論,培養(yǎng)獨(dú)立工作能力和從事學(xué)科前沿研究的能力,為將來的高層次研究打下基礎(chǔ)。

2) 倡導(dǎo)啟發(fā)式教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力。

注意采用面向問題的啟發(fā)式方法進(jìn)行教學(xué),啟發(fā)學(xué)生求解問題能力,強(qiáng)化學(xué)生的參與意識,提高他們的學(xué)習(xí)積極性。教學(xué)中還注意采用了多種交互式策略,如課堂教師提問、鼓勵或指定學(xué)生用英語提問、學(xué)生就某個知識點進(jìn)行主題發(fā)言后老師點評等。此外,師生通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行交互,方式包括Email、BBS和QQ談和交換文件等。

根據(jù)學(xué)生的興趣和創(chuàng)新潛力,對有專業(yè)特長的本科生,在自愿情況下,挑選2～3名參與國家級項目研究工作,進(jìn)行中長期培養(yǎng)試點,實現(xiàn)本科培養(yǎng)過程與碩士、博士研究生培養(yǎng)過程的銜接。

3) 增強(qiáng)課程實驗教學(xué)環(huán)節(jié),籌建智能專業(yè)實驗室。

智能科學(xué)基礎(chǔ)課程的概念性較強(qiáng),初學(xué)者感到比較抽象,而實驗教學(xué)又是薄弱環(huán)節(jié)。因此,結(jié)合學(xué)生實際情況,我們對實踐教學(xué)環(huán)節(jié)十分重視,設(shè)計了一些新的實驗項目,探索新穎的實驗方法。新開實驗項目包括人工智能實驗、智能控制實驗、專家系統(tǒng)實驗、機(jī)器人學(xué)實驗、人工智能課程設(shè)計等。對相關(guān)課程的原有實驗,我們也進(jìn)行了一些改革,增設(shè)了個性化的實驗,使得學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)和實驗結(jié)果分析既有格式要求,又給學(xué)生報告自己研究的過程和結(jié)果留有空間。這些做法能夠鼓勵學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立性研究,滿足他們學(xué)習(xí)的需求。通過實驗教學(xué),學(xué)生能夠理論聯(lián)系實際,驗證所學(xué)理論知識和概念,加深理解,充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,培養(yǎng)了他們的創(chuàng)造能力。

除課堂實驗外,我們還充分發(fā)揮虛擬實驗的優(yōu)點,設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗,讓學(xué)生在課外上網(wǎng)練習(xí)。通過虛擬實驗,學(xué)生可以了解算法的具體運(yùn)行過程,調(diào)整參數(shù)和過程,并進(jìn)行驗證以加深對知識的理解,提高學(xué)習(xí)興趣,從而達(dá)到教學(xué)目的。

結(jié)合科研,購進(jìn)和自制部分新設(shè)備、新系統(tǒng),計劃建設(shè)智能專業(yè)實驗室,為教學(xué)提供更多的優(yōu)良實驗設(shè)備。例如,已研制“中南移動一號”和“中南移動二號”自主移動機(jī)器人共7臺,已購進(jìn)RCB-1型教學(xué)機(jī)器人20套等。

教學(xué)團(tuán)隊教師還指導(dǎo)學(xué)生參加全國大學(xué)生“飛思卡爾”杯智能汽車競賽活動、大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃及創(chuàng)新教育計劃項目等,取得優(yōu)秀成果。

2推進(jìn)課程改革

教學(xué)改革是課程建設(shè)和學(xué)科發(fā)展的生命線。我們把國家級精品課程和全國雙語教學(xué)示范課程放在優(yōu)先建設(shè)的位置,并以它們帶動其他課程建設(shè),完善系列課程建設(shè),同時新辦了智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。

2.1搞好精品課程建設(shè),改進(jìn)雙語示范課程教學(xué),穩(wěn)步推進(jìn)系列課程建設(shè)

本團(tuán)隊著力搞好已有的2門國家級精品課程、1門全國雙語教學(xué)示范課程,更新精品課程網(wǎng)站,豐富課程內(nèi)容。為了及時反映上述課程中相關(guān)科學(xué)技術(shù)的最新進(jìn)展,我們調(diào)整了教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容,修訂了教學(xué)大綱,并對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步優(yōu)化和更新,極大充實了各課程教學(xué)內(nèi)容。同時,通過校際教學(xué)活動和網(wǎng)上資源共享對精品課程、雙語教學(xué)示范課程進(jìn)行交流和推廣,起到較好的輻射作用[8-9]。

為加強(qiáng)精品課程建設(shè),完善和拓展課程體系,在總結(jié)現(xiàn)有精品課程的建設(shè)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,又建成省級精品課程1門,校級精品課程1門。

為提高學(xué)生的專業(yè)英語水平和學(xué)習(xí)興趣,使得學(xué)生能夠開拓眼界,追蹤國際前沿科學(xué)研究,本團(tuán)隊長期對雙語教學(xué)進(jìn)行研究和實踐。除改進(jìn)人工智能雙語教學(xué)示范課程外,團(tuán)隊承擔(dān)的其他課程,如智能控制、機(jī)器人學(xué)、專家系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等也實行了雙語教學(xué),并為該課程引進(jìn)英文輔助教材。例如,對人工智能課程,我們先后采用Nilsson和Russell等編著的國外影響較大的英文原版教材作為主要教學(xué)參考書[10-11],供學(xué)生學(xué)習(xí)參考。在雙語教學(xué)中,一般以漢語講授為主,英語為輔,并對一些關(guān)鍵詞同時用漢語和英語表示。對部分章節(jié)或某個專題,采用純英語教學(xué)或以英語為主漢語為輔的教學(xué)。對PPT課件的編寫分為純漢語、純英語和英漢混合幾種方式。英語教學(xué)比例要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生英語水平而定,其檢驗標(biāo)準(zhǔn)是學(xué)生的接受程度與學(xué)習(xí)效果,根據(jù)這一點來適時調(diào)整雙語教學(xué)中英語對漢語的比例。

通過教改實踐,我們承擔(dān)的智能科學(xué)基礎(chǔ)課程逐步形成為具有明顯特色的課程體系。我們講授的課程從智能科學(xué)的基礎(chǔ)課程到專業(yè)基礎(chǔ)課程,再到專業(yè)實踐課程,形成了配置合理、特色鮮明、循序漸進(jìn)、優(yōu)勢互補(bǔ)、協(xié)調(diào)發(fā)展的智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科從基礎(chǔ)到應(yīng)用的系列課程體系。

2.2新辦智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)

智能科學(xué)與技術(shù)是當(dāng)代科技發(fā)展的前沿學(xué)科和重要組成部分,其人才需求日益增加,超出了目前高校的培養(yǎng)能力[12]。我校的智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科方向經(jīng)過近20年的發(fā)展,已形成了具有自身優(yōu)勢和特點的學(xué)科,在國內(nèi)具有一定的知名度和優(yōu)勢。為了促進(jìn)智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的發(fā)展,經(jīng)過多年積極準(zhǔn)備,我們于2009年申報了智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)并獲得教育部批準(zhǔn)。通過向兄弟學(xué)校學(xué)習(xí)調(diào)研,了解該專業(yè)人才需求、專業(yè)建設(shè)規(guī)劃,設(shè)定適應(yīng)培養(yǎng)目標(biāo)的教學(xué)計劃與課程設(shè)置方案。雖然我們開辦“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)較晚,但我們從2002年開始,就一直關(guān)注和積極參與國內(nèi)智能科學(xué)的學(xué)科的討論與新專業(yè)籌備工作[13]。

我校于2009年申報獲準(zhǔn),在自動化專業(yè)增設(shè)了智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)方向,目前已招收2屆學(xué)生共84人。我們?yōu)檫x讀智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)方向的每個學(xué)生選定指導(dǎo)老師。每個學(xué)生都可以參加指導(dǎo)老師的課題,指導(dǎo)老師也可以利用自己的學(xué)識、經(jīng)驗和責(zé)任心來更好地管理呵護(hù)學(xué)生。這一做法取得明顯效果,不僅受到同學(xué)們的普遍歡迎,也得到了學(xué)校的肯定。我們還多次召開師生見面會并通過指導(dǎo)老師走訪宿舍,了解每個人的情況。為了消除代溝,努力融入同學(xué)當(dāng)中,學(xué)習(xí)熟悉他們的語境和思維想法。我們的目標(biāo)就是不讓一個學(xué)生掉隊。

創(chuàng)建與建設(shè)智能科學(xué)與技術(shù)新專業(yè),將為智能科學(xué)基礎(chǔ)系列課程教學(xué)建設(shè)提供一個更加寬廣的平臺,并對計算機(jī)、自動化和電子信息等學(xué)科的專業(yè)建設(shè)和課程建設(shè)提供一個新的增長點。我們將以智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)建設(shè)為契機(jī),虛心學(xué)習(xí)兄弟學(xué)校的專業(yè)建設(shè)的做法和經(jīng)驗,進(jìn)一步規(guī)范智能科學(xué)與技術(shù)的基礎(chǔ)課程教學(xué),讓智能科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)建設(shè)登上一個新的臺階。

3加強(qiáng)教材建設(shè)

教材是教學(xué)的重要工具和資源,其水平直接影響教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。在教學(xué)過程中,我們與時俱進(jìn),對教學(xué)內(nèi)容不斷優(yōu)化與更新,精益求精地編寫反映學(xué)科發(fā)展的教材[14]。

我們對原有編寫出版的教材進(jìn)行修訂,反映新世紀(jì)學(xué)科發(fā)展水平和發(fā)展趨向,以適應(yīng)教改需要。把這些最新內(nèi)容用于教學(xué),使學(xué)生了解到國際前沿動態(tài)和本學(xué)科的最新成果。

以相關(guān)系列課程為平臺,注重教材配套,服務(wù)因材施教,著眼長遠(yuǎn)教材建設(shè)。僅2007年以來我們已出版的相關(guān)教材及專著如下:

《智能控制原理與應(yīng)用》,國家級精品課程配套教材,2007;《智能控制導(dǎo)論》,國家級精品課程配套教材,2007;《未知環(huán)境中移動機(jī)器人導(dǎo)航控制理論與方法》,2008;《機(jī)器人學(xué)》,第二版,國家級教學(xué)團(tuán)隊配套教材,2009;《機(jī)器人學(xué)基礎(chǔ)》,國家級教學(xué)團(tuán)隊配套教材,2009;《人工智能及其應(yīng)用》,第四版,國家級“十一五”規(guī)劃教材,國家精品課程配套教材,2010;《人工智能基礎(chǔ)》,第二版,國家級“十一五”規(guī)劃教材,國家精品課程配套教材,2010;《移動機(jī)器人協(xié)同理論與技術(shù)》,2010。

4優(yōu)化隊伍結(jié)構(gòu)

師資隊伍建設(shè)是團(tuán)隊建設(shè)的源頭,沒有一流的教師隊伍就沒有一流的教學(xué)團(tuán)隊。在師資隊伍建設(shè)上,我們一直采取引進(jìn)優(yōu)秀人才和在職培養(yǎng)相結(jié)合的做法。對于人才的引進(jìn)主要通過辦專業(yè)和辦學(xué)科點等方式吸引人才,還通過創(chuàng)造教學(xué)和科研條件,穩(wěn)定教師隊伍,解決個人的發(fā)展問題。

采取有效措施,提高主講教師的學(xué)術(shù)積累和教學(xué)水平。一是教研組教師,特別是中青年教師積極參加重要科研項目,提高學(xué)術(shù)水平。二是派中青年教師赴國外研修訪問,了解和學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國家同類課程的先進(jìn)教學(xué)經(jīng)驗、相關(guān)課程設(shè)置情況與發(fā)展趨勢,將國外教學(xué)思想引入課程教學(xué)。

教學(xué)始終是教師的第一要務(wù),為了提高青年教師的教學(xué)素質(zhì),我們實施并完善了一系列管理措施和制度。

1) 設(shè)立名師工作室,實現(xiàn)名師資源共享形成多元化的帶教制度,安排高年資的教師對年輕教師進(jìn)行傳、幫、帶,可以有業(yè)務(wù)方面的指導(dǎo),也可以有認(rèn)識方面的交流。通過老教師對年輕教師全方位的指導(dǎo),使老教師的教學(xué)理念和經(jīng)驗得以繼承,加快了年輕教師的成長。

2) 有計劃地安排年輕教師虛心旁聽有經(jīng)驗教師的講課。通過聽課,不僅使年輕教師進(jìn)一步掌握課程的內(nèi)容,更重要的是使年輕教師學(xué)到了老教師的教學(xué)方法和經(jīng)驗,對其今后從事教學(xué)工作起到了積極的指導(dǎo)作用。

3) 對于第一次上課和第一次上某門新課程的年輕教師,團(tuán)隊都要在課前組織他們試講。試講前,安排老教師進(jìn)行指導(dǎo),傳授教學(xué)經(jīng)驗。試講時,由團(tuán)隊的教師參加聽課并對其進(jìn)行講評,肯定其優(yōu)點,指出其不足,幫助青年教師盡快掌握課程的重點,找到更合適的講授方法。此外,我們還備課,統(tǒng)一基本教案,幫助年輕教師成長。

近兩年來本教學(xué)團(tuán)隊獲得的主要教學(xué)獎勵就有徐特立教育獎、茅以升教學(xué)專項獎等。

5擴(kuò)大交流合作

我們在做好自身團(tuán)隊建設(shè)的同時,增進(jìn)與全國相關(guān)高校和教學(xué)團(tuán)隊的交流,學(xué)習(xí)兄弟團(tuán)隊的建設(shè)經(jīng)驗,在課程示范、教材推廣、網(wǎng)絡(luò)資源輻射等方面發(fā)揮積極作用。我們還開展校內(nèi)合作,聯(lián)合不同院系進(jìn)行教學(xué)和精品課程的申報與建設(shè),在校內(nèi)推廣改革成果;發(fā)表了一系列教改論文;發(fā)起籌備《全國智能科學(xué)技術(shù)課程教學(xué)研討會》;邀請企業(yè)界科技精英做本科生就業(yè)指導(dǎo)相關(guān)報告。

1) 增進(jìn)校際交流,發(fā)揮輻射作用。

我們經(jīng)常以講座報告形式在許多兄弟院校進(jìn)行教學(xué)與教改交流。例如,最近一年來就應(yīng)邀先后到上海交通大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、東華大學(xué)、東南大學(xué)、國防科技大學(xué)、中國礦業(yè)大學(xué)、北京科技大學(xué)、清華大學(xué)等校就智能科學(xué)技術(shù)課程的教學(xué)、教改和建設(shè)問題作專題報告,在兄弟院校師生中引起熱烈反響。已有數(shù)以百計的高等院校采用我們編著的教材和網(wǎng)絡(luò)課程進(jìn)行教學(xué),國內(nèi)已有眾多的從事人工智能課程和智能控制課程教學(xué)的教師,來信來函索取我們開發(fā)的課程教案、課程演示和網(wǎng)絡(luò)課程相關(guān)資料等,我們一直盡力地搞好推廣和服務(wù)工作。

2) 撰寫課程改革論文,進(jìn)行國內(nèi)外交流。

本團(tuán)隊成員僅近一年多來,就在中國教育開放資源網(wǎng)、中國人工智能學(xué)會13屆年會、計算機(jī)教育、高等理科教育、計算機(jī)與現(xiàn)代化等會議及刊物上發(fā)表10篇教改論文,在國內(nèi)外進(jìn)行交流,起到介紹情況,交流信息和經(jīng)驗的積極作用。

3) 籌備全國相關(guān)課程教學(xué)研討會。

為了更好地交流經(jīng)驗,擴(kuò)大影響和輻射作用,我們發(fā)起并聯(lián)合中國人工智能學(xué)會教育工作委員會、中國計算機(jī)學(xué)會人工智能與模式識別專業(yè)委員會、中國人工智能學(xué)會智能機(jī)器人專業(yè)委員會、中國自動化學(xué)會智能自動化專業(yè)委員會、中國人工智能學(xué)會人工智能基礎(chǔ)專業(yè)委員會,籌備召開了首屆《全國智能科學(xué)技術(shù)課程教學(xué)研討會》[15]。圍繞各個學(xué)校在智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)的課程改革與建設(shè)、課程和專業(yè)教學(xué)計劃制定和未來發(fā)展設(shè)想等方面進(jìn)行交流研討。通過交流研討,認(rèn)真學(xué)習(xí)兄弟學(xué)校的經(jīng)驗,并盡可能匯報我們的經(jīng)驗。我們相信,在與會全體代表的共同努力下,本次課程教學(xué)研討會一定能夠取得積極的成果。

注:本研究獲得教育部國家級精品課程人工智能(2003年)和智能控制(2006年)、全國雙語教學(xué)示范課程人工智能(2007年)、國家級智能科學(xué)基礎(chǔ)系列課程教學(xué)團(tuán)隊(2008年)等項目支持。

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Construction of State Teaching Group of Series Course for Intelligence Science Basis in CSU

CAI Zi-xing, CHEN Bai-fan, LIU Li-jue

篇3

1　引言

“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)是國家教委在2006年設(shè)置的新專業(yè)，代碼；080627S，屬于工學(xué)電氣信息類?，F(xiàn)已有南開大學(xué)、西安電子科技大學(xué)等12所高校獲準(zhǔn)招生。

智能科學(xué)技術(shù)是信息科學(xué)技術(shù)的核心和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的前沿和制高點，涉及自然科學(xué)的深層奧秘，觸及哲學(xué)的基本命題。智能科學(xué)技術(shù)的研究將對國民經(jīng)濟(jì)、社會進(jìn)步、國家安全生產(chǎn)產(chǎn)生深刻而巨大的影響，并將為智力革命、知識革命和信息革命建立理論基礎(chǔ)，為智能系統(tǒng)的研制提供新概念、新思想、新途徑。智能科學(xué)的興起和發(fā)展標(biāo)志著對人類為中心的認(rèn)知和智能活動的研究已進(jìn)入新的階段。目前，國際上對智能科學(xué)及其相關(guān)學(xué)科的研究高度重視。我國對該領(lǐng)域的發(fā)展特別關(guān)注。

智能科學(xué)與技術(shù)在一定程度上代表著信息技術(shù)的前沿，其理論研究與應(yīng)用開發(fā)對我國現(xiàn)行的教育與教學(xué)理念提出了挑戰(zhàn)。在現(xiàn)有的教育體系中增加智能理論和智能技術(shù)教學(xué)，對全面地培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新的思維方式及激發(fā)學(xué)生們對信息技術(shù)未來的追求具有積極的意義。因此，為適應(yīng)智能科學(xué)與技術(shù)的深入研究和社會對從事智能化產(chǎn)品研發(fā)人員的迫切需求，在本科階段設(shè)立相應(yīng)的“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)是十分必要和及時的。因此，我校設(shè)立“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)是適應(yīng)了社會發(fā)展要求的，必將為河北乃至全國的社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出巨大的貢獻(xiàn)。

近5年來，我校自動化系先后從事的包括11項國家級項目在內(nèi)的70余項科研課題，發(fā)表的近200篇學(xué)術(shù)論文，均不同程度地與“智能科學(xué)與技術(shù)”領(lǐng)域相關(guān)，積累了深厚的學(xué)術(shù)基礎(chǔ)。由于良好的辦學(xué)隊伍和實驗條件，由我校申報的“智能控制技術(shù)與裝置教育部工程研究中心”已經(jīng)通過省級審查上報，因此，學(xué)科已經(jīng)具備了承辦“智能科學(xué)與技術(shù)”新專業(yè)的條件。

2　辦學(xué)條件

2.1　師資狀況

從我校辦學(xué)發(fā)展來看，“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的設(shè)立主要來自于近年來“自動化”專業(yè)在“智能化”和“信息化”方向的逐漸發(fā)展，以及“自動化”專業(yè)與“信息工程”、“計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)”等專業(yè)的交叉。受專業(yè)發(fā)展特色和學(xué)時等因素的限制，僅靠在原有“自動化”專業(yè)課程中增設(shè)新課已經(jīng)難以滿足相關(guān)領(lǐng)域人才培養(yǎng)的需要，因此可以說“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)是由量變積累超出“自動化”專業(yè)領(lǐng)域而質(zhì)變派生出的一個新專業(yè)?；诖嗽?，“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)主要由自動化系中抽調(diào)人員組織專業(yè)課程階段的教學(xué)任務(wù)，專業(yè)基礎(chǔ)課程階段的教學(xué)任務(wù)則由電工電子教學(xué)中心等單位系協(xié)助完成。

由于我校“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)是由“自動化”專業(yè)發(fā)展派生出的新專業(yè)，兩個專業(yè)多門課程的教學(xué)內(nèi)容是相同的，因此“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)可以得到“自動化”專業(yè)的協(xié)助，從而避免多數(shù)新專業(yè)先期出現(xiàn)的師資力量欠缺問題。

2.2　相關(guān)支撐專業(yè)

“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的主要相關(guān)支撐專業(yè)有“自動化”、“信息工程”、“計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)”等，其中與同屬電氣信息類的“自動化”專業(yè)關(guān)系最近?？紤]到我校的具體情況，在新專業(yè)的辦學(xué)初期，“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)和“自動化”專業(yè)在科研、辦學(xué)經(jīng)費(fèi)、研究生培養(yǎng)等方面的統(tǒng)籌安排上統(tǒng)一劃歸省重點學(xué)科“控制理論與控制工程”管理。兩個本科專業(yè)的教學(xué)與學(xué)科的總體發(fā)展相互協(xié)調(diào)和支持，共同進(jìn)步。

2.3　實驗條件

由于“智能科學(xué)與技術(shù)”和“自動化”兩個專業(yè)多門專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容是相同的，因此“自動化”專業(yè)的多個本科生實驗室可以與“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)共用，包括：微機(jī)原理與微機(jī)控制技術(shù)實驗室、控制理論實驗室等，可完成“自動控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”、“微機(jī)原理”、“微機(jī)控制技術(shù)”和“單片機(jī)原理與應(yīng)用”等多門專業(yè)基礎(chǔ)課程的實驗。

2.4　生源及就業(yè)形勢

智能科學(xué)與技術(shù)已經(jīng)成為信息技術(shù)創(chuàng)新的重要增長點，其廣泛的應(yīng)用前景日趨明顯，如智能化電器、智能化樓宇、智能機(jī)器人、智能化機(jī)器、智能化物流等，所培養(yǎng)的學(xué)生正是目前高新技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)發(fā)展急需的人才，同時這類人才也會對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的提升起到積極的作用，就業(yè)前景廣闊。在招生生源和畢業(yè)生就業(yè)方面均具備比較好的條件。

3　近期辦學(xué)規(guī)劃

3.1　師資隊伍建設(shè)

在師資建設(shè)方面，需要采取積極的人才戰(zhàn)略，走引進(jìn)和培養(yǎng)并重的道路，注重引進(jìn)和培養(yǎng)具有智能信息處理或智能控制研究背景的人才。同時，聘請人工智能領(lǐng)域經(jīng)驗豐富的專家、教授對本專業(yè)的實驗及教學(xué)進(jìn)行指導(dǎo)，積極鼓勵教師們的學(xué)術(shù)交流活動。

3.2　實驗室建設(shè)

(1)利用自動化專業(yè)的微機(jī)原理與微機(jī)控制技術(shù)實驗室、控制理論實驗室等，完成“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)本科教學(xué)環(huán)節(jié)中“自動控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”、“微機(jī)原理”、“微機(jī)控制技術(shù)”、“單片機(jī)原理與應(yīng)用”5門課程的實驗。

(2)建設(shè)“智能信息處理實驗室”，以通用實驗平臺的模式用于“數(shù)字信號與數(shù)字圖像處理”、“軟件工程”、“數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)挖掘”等課程的實驗和上機(jī)。

(3)利用教師在承擔(dān)智能科學(xué)與技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域科研課題中購置的相關(guān)實驗設(shè)備和儀器，滿足學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計階段和參加科技創(chuàng)新活動中對實驗設(shè)備的需求。3，3新專業(yè)課程體系建設(shè)

(1)積極向已經(jīng)設(shè)立“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的南開大學(xué)、北京科技大學(xué)等高校學(xué)習(xí)，通過廣泛的調(diào)研，使新專業(yè)的教學(xué)體系和課程內(nèi)容逐步合理化。

(2)緊跟科技發(fā)展新趨勢，突出“智能科學(xué)與技術(shù)”新專業(yè)的特色，注重學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，在智能化電器、智能化樓宇、智能機(jī)器人、智能化機(jī)器、智能化物流等方面培養(yǎng)社會急需的特色人才。

(3)在控制科學(xué)與工程一級學(xué)科碩士點下設(shè)立“智能科學(xué)與技術(shù)”的相關(guān)研究方向，加強(qiáng)該專業(yè)的學(xué)術(shù)梯隊建設(shè)和人才培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)院整體教學(xué)科研的和諧發(fā)展。

4　培養(yǎng)方案

4.1　培養(yǎng)目標(biāo)

我們努力使學(xué)生德、智、體、美全面發(fā)展，具有堅實的數(shù)學(xué)、電子、計算機(jī)、自動控制和信息處理的基礎(chǔ)知識，系統(tǒng)地掌握智能科學(xué)的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識和基本技能與方法，受到良好的科學(xué)思維、科學(xué)實驗和初步科學(xué)研究的訓(xùn)練，具有分析問題和解決問題的能力，以及知識自我更新和不斷創(chuàng)新的能力。學(xué)生能適應(yīng)智能科學(xué)與技術(shù)的飛速發(fā)展。在個人素質(zhì)方面，具有全面的文化素質(zhì)、良好的知識結(jié)構(gòu)和較強(qiáng)的適應(yīng)新環(huán)境、新群體的能力，并具有良好的語言和計算機(jī)運(yùn)用能力。

4.2　基本要求

使學(xué)生系統(tǒng)地掌握“智能科學(xué)與技術(shù)”的基礎(chǔ)理論知識，以適應(yīng)自動化、智能信息處理與技術(shù)等方面的工作需求；掌握電路與系統(tǒng)的基本理論和實驗技術(shù)，具備分析和設(shè)計電子設(shè)備的能力；掌握信息獲取、處理的基本理論和方法，具有系統(tǒng)設(shè)計、集成、應(yīng)用的基本能力；了解智能科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的學(xué)科前沿、最新進(jìn)展和發(fā)展動態(tài)；了解自動化和信息系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和理論前沿，具有研究開發(fā)新系統(tǒng)、新技術(shù)和各種智能化工程裝備的初步能力。

4.3　主要課程

我?！爸悄芸茖W(xué)與技術(shù)”專業(yè)的主要規(guī)劃課程包括電路、電子技術(shù)、微機(jī)原理、自動控制理論、現(xiàn)代控制理論、嵌入式系統(tǒng)、軟件工程、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字信號與數(shù)字圖像處理、智能控制、數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)挖掘、人工智能概論、信息管理系統(tǒng)等。

篇4

21世紀(jì)是智能科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的時期,智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)應(yīng)當(dāng)抓住這個契機(jī),大力推進(jìn)智能科學(xué)與技術(shù)的本科教育和專業(yè)建設(shè),培養(yǎng)適合社會發(fā)展和市場需求的智能科學(xué)技術(shù)人才[1]。堅持以學(xué)生為根本,以傳授知識、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)和協(xié)調(diào)發(fā)展為己任,以我國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整的要求和社會發(fā)展對人才的迫切需求為重心,針對師資隊伍、人才培養(yǎng)模式、教學(xué)內(nèi)容與課程體系、教學(xué)方法與手段、教學(xué)管理及培養(yǎng)質(zhì)量等方面進(jìn)行深入改革,形成具有先進(jìn)的辦學(xué)理念、完善的管理體制、領(lǐng)先的改革思路、優(yōu)秀的師資隊伍的龍頭專業(yè)。智能科學(xué)與技術(shù)作為具有廣闊發(fā)展前景和巨大應(yīng)用需求的綜合交叉學(xué)科,高校應(yīng)進(jìn)一步拓展相關(guān)研究領(lǐng)域,結(jié)合辦學(xué)條件、管理制度及政策傾斜,突出人才培養(yǎng)和專業(yè)建設(shè)的特色。

1深化實踐教學(xué)改革,探討多元復(fù)合型人才培養(yǎng)模式

智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)要協(xié)調(diào)發(fā)展,首先必須明確專業(yè)特色,形成自己特有的學(xué)科體系、人才培養(yǎng)模式和課程特色。在智能科學(xué)技術(shù)相關(guān)研究已經(jīng)滲透到各個領(lǐng)域的形勢下,對人才的培養(yǎng)要從多元化角度來考慮[2]。一方面,當(dāng)前國內(nèi)外智能科學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)研究如火如荼,原創(chuàng)性理論與核心技術(shù)的研究步伐在進(jìn)一步加快,國際上對智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)研究型人才求

賢若渴。另一方面,智能科學(xué)領(lǐng)域的一系列學(xué)術(shù)研究成果,迫切需要轉(zhuǎn)化成能夠產(chǎn)生社會效益、支持社會主義經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人民生活需要的產(chǎn)品,大型企業(yè)、著名公司對具有智能科學(xué)技術(shù)專業(yè)知識的應(yīng)用型和工程型人才的需求勢頭正旺,因此,目前探討智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)模式正當(dāng)其時。

1) 多元化人才培養(yǎng)模式。智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是一個集智能技術(shù)、通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)等多學(xué)科交叉、跨應(yīng)用領(lǐng)域的本科專業(yè)。根據(jù)社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、市場對人才的需求以及專業(yè)自身的發(fā)展特點,智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)應(yīng)當(dāng)兼顧研究型、應(yīng)用型和工程型等多元復(fù)合型人才需求,因此,智能科學(xué)專業(yè)在充分整合優(yōu)質(zhì)教育資源的基礎(chǔ)上,需要不斷改革教育模式。一方面,通過各種教學(xué)活動,豐富各層次、各類型的課程教學(xué)資源,如:積極開設(shè)雙語教學(xué)、探究式教學(xué)、“本、研合一”的高水平課程、校外名師課程等,強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新知識和科研學(xué)術(shù)能力的培養(yǎng),推進(jìn)高素質(zhì)人才的培養(yǎng)計劃;另一方面,針對智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的應(yīng)用特點,積極開展學(xué)生科研活動和實踐訓(xùn)練,使學(xué)生通過項目實踐鍛煉自己的實際研發(fā)能力,提高運(yùn)用所學(xué)知識解決實際問題的能力。此外,充分利用我校多學(xué)科、綜合化的人才培養(yǎng)優(yōu)勢,通過以跨學(xué)科、跨專業(yè)的交叉融合,打通各方的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源,給學(xué)生提供更加廣泛的學(xué)習(xí)空間,促進(jìn)優(yōu)質(zhì)高效的復(fù)合型人才培養(yǎng)。

2) 專業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)。完善由智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)核心課程、專業(yè)方向課程三部分組成的定位明確、特色突出、規(guī)范合理的專業(yè)教育課程體系,加強(qiáng)學(xué)生在基礎(chǔ)知識訓(xùn)練和智能科學(xué)專業(yè)技能的素養(yǎng)培養(yǎng),強(qiáng)化專業(yè)基礎(chǔ)的相關(guān)性,突出專業(yè)核心的穩(wěn)定性,擴(kuò)大專業(yè)方向的多樣性。

3) 科研素養(yǎng)和適應(yīng)發(fā)展能力培養(yǎng)。智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)面對多元化人才需求,不僅要培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立從事科學(xué)研究的能力,自主不斷學(xué)習(xí)新理論、新方法和新技術(shù)的能力,以勝任學(xué)科的前沿研究和技術(shù)發(fā)展;同時還要重視學(xué)生在研發(fā)團(tuán)隊的協(xié)同工作能力,以適應(yīng)學(xué)科在實際中的各種應(yīng)用需求,在不斷開發(fā)高質(zhì)量智能軟件系統(tǒng)及項目研發(fā)的實際鍛煉中,培養(yǎng)學(xué)生的高效工作能力和良好的溝通能力。

基于以上觀點,我校在教學(xué)模式的改革中,積極提倡“夯實基礎(chǔ)、綜合提高、加強(qiáng)實踐”的三結(jié)合人才培養(yǎng)改革思想,針對學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)、專業(yè)技能等多個方面細(xì)化培養(yǎng)方案,不僅注重培養(yǎng)學(xué)生的實際應(yīng)用能力,還要兼顧培養(yǎng)學(xué)生的研究型思維、科學(xué)研究的能力及創(chuàng)新精神,從整體上提升智能科學(xué)技術(shù)人才培養(yǎng)的素質(zhì)。

我校智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)堅持“教學(xué)、科研、團(tuán)隊的協(xié)調(diào)發(fā)展,學(xué)科、專業(yè)、課程的整體建設(shè)”,依托北京市實驗教學(xué)示范中心、北京市高等學(xué)校工程研究中心,北京市重點建設(shè)學(xué)科“計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)”、校級重點建設(shè)學(xué)科“軟件理論與技術(shù)”以及與其他專業(yè)和兄弟院校的聯(lián)合,開展了以教師隊伍建設(shè)為基礎(chǔ)、以人才培養(yǎng)改革為核心,以促進(jìn)學(xué)生知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展為目標(biāo)的專業(yè)建設(shè)工作,并形成了層次型人才培養(yǎng)方案,如圖1所示。

圖1層次型人才培養(yǎng)方案

1.1層次型人才培養(yǎng)方案及教學(xué)模式

結(jié)合智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)的特點,針對多元化人才培養(yǎng)需求,我們構(gòu)建了“教―學(xué)―用”的層次型培養(yǎng)模式,形成了“2+1+1”的教學(xué)模式。前兩個學(xué)年主要學(xué)習(xí)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)和智能科學(xué)基礎(chǔ)理論知識,以學(xué)習(xí)、理解和掌握知識為主,同時采用啟發(fā)引導(dǎo)及探究討論的教學(xué)策略,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力和主動探究的興趣,進(jìn)一步結(jié)合相關(guān)問題、設(shè)計方法、分析討論和問題求解培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)[3]。第三學(xué)年側(cè)重學(xué)習(xí)智能專業(yè)核心課程,如:智能機(jī)器人、智能游戲與虛擬現(xiàn)實技術(shù)、模式識別、智能信息獲取與決策管理、自然語言處理等體現(xiàn)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)特色的課程,使學(xué)生在理論方法的學(xué)習(xí)中提高專業(yè)技能,同時所設(shè)課程與相應(yīng)的實驗課相結(jié)合,加強(qiáng)學(xué)生理論知識的消化和實踐能力的訓(xùn)練。第四學(xué)年,以綜合實踐訓(xùn)練為主,學(xué)生根據(jù)各自的情況和興趣,參加學(xué)生科研立項、各類科研競賽活動、大學(xué)生創(chuàng)新實驗、專業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計及教師的科研項目等,進(jìn)一步強(qiáng)化實踐能力培養(yǎng)環(huán)節(jié),有利于學(xué)生整體綜合素質(zhì)的提高。同時,以問題為綱,培養(yǎng)學(xué)生在解決問題的同時自主發(fā)現(xiàn)新問題和新知識,進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的主動思維和創(chuàng)新提高的科學(xué)研究素養(yǎng)[4]。

1.2 “本、研合一”的教學(xué)體系

本科生與研究生的培養(yǎng)互動是推動本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有效措施。我校智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)經(jīng)過幾年的探索和實踐,形成了“本、研合一”的教學(xué)體系?！氨?、研合一”教學(xué)體系的設(shè)計思路是將學(xué)生在各個學(xué)習(xí)階段的知識結(jié)構(gòu)、實際應(yīng)用能力和科學(xué)研究能力進(jìn)行一體化設(shè)計,使學(xué)生在有限的時間里掌握盡可能多的知識,得到盡可能充分的實踐與鍛煉,并在一體化的教學(xué)體系設(shè)計中逐步培養(yǎng)學(xué)生的研究型思維、應(yīng)用型和工程型能力,以及創(chuàng)新型精神,提升智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的人才素質(zhì)。

我校智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)借助已獲批北京市和校級精品課程、探究式課程、雙語課程及網(wǎng)絡(luò)多媒體課程,包括智能信息獲取技術(shù)、人工智能原理、模式識別、智能科學(xué)與技術(shù)導(dǎo)論、智能機(jī)器人和自然語言處理等,在三年級開設(shè)提高性的研究型課程,這種提高性教學(xué)采取本科生與研究生合班上課的形式,使一部分本科學(xué)生在本科階段先行選修部分研究生課程,并接受高水平教師的培養(yǎng)。這一階段要求教師面向研究和學(xué)習(xí)對象,將每一階段的理論知識與實際應(yīng)用系統(tǒng)對應(yīng)設(shè)計,同時要求理論課和專業(yè)技術(shù)課都要針對研究和學(xué)習(xí)對象設(shè)計問題,留出解決問題的空間。在完成整個學(xué)習(xí)階段后,組織學(xué)有余力的本科生與研究生聯(lián)合申請科研立項(由學(xué)校條裝處資助)、實驗室開放基金(由學(xué)校學(xué)生處資助);有計劃地將本科生按照他們的興趣愛好,逐步吸納到由研究生導(dǎo)師、研究型教師、研究生、本科生組成的科研課題組或特色研究小組,以科研項目組為單位,對學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)的綜合提高訓(xùn)練。

1.3積極開展“研、教互動”,培養(yǎng)具有前沿性、時代性和實用性的復(fù)合型人才

教師的科研和教改項目為學(xué)生提供了課外學(xué)習(xí)的平臺和廣闊的發(fā)展空間。部分學(xué)生將課程組教師的研究成果,實現(xiàn)了直觀驗證和探索歸納兩種實驗分析模式。另外,我們還組織部分有能力、有興趣的學(xué)生成立課外科研興趣小組,參加各種科研活動,4年來課程組教師指導(dǎo)的36個校級科研項目中有22個獲得學(xué)校獎勵?？蒲谢顒优c教學(xué)的互動不僅提高和增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和動力,更激發(fā)了他們鉆研與探索的精神。在本科第三年,一方面聘請國內(nèi)外知名教授,為本科生開設(shè)前沿性的科研講座;另一方面要求學(xué)生去聯(lián)合實踐基地、對口企業(yè)進(jìn)行為期三個月的專業(yè)實習(xí)和相關(guān)實踐活動,由雙方共派導(dǎo)師形成導(dǎo)師組聯(lián)合指導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生。這些項目不僅給學(xué)生從事基礎(chǔ)研究創(chuàng)造了機(jī)會,也加強(qiáng)了專業(yè)科研對外合作,有利于專業(yè)人才培養(yǎng)水平的提高。

2以多渠道交流、合作及開放的方式,加強(qiáng)“產(chǎn)、學(xué)、研”結(jié)合的多元化培養(yǎng)模式

我校智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)廣泛利用國內(nèi)外優(yōu)勢教育資源開展主題鮮明、形式多樣的教學(xué)科研合作,積極開拓產(chǎn)學(xué)研結(jié)合渠道,與企業(yè)共建科研開發(fā)中心合作,一方面提供學(xué)生進(jìn)行專業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計、綜合訓(xùn)練等,另一方面,還為學(xué)生提供科技創(chuàng)造的實踐環(huán)境和為社會提供各種技術(shù)服務(wù)的平臺。智能專業(yè)除了與本校的兄弟學(xué)院建立教學(xué)科研合作之外,還與澳洲悉尼科技大學(xué)、美國密西根州立大學(xué)、中科院高能所、中科院自動化所、IBM公司、北京上善中加信息技術(shù)有限公司、北京智能谷科技有限公司等幾十家中外著名大學(xué)、軟件公司、企業(yè)及高級研究機(jī)構(gòu)建立了開發(fā)、科研與人才培養(yǎng)合作的機(jī)制,通過多種多樣的方式在學(xué)校和校外各方進(jìn)行聯(lián)合,積極開拓產(chǎn)學(xué)研結(jié)合渠道,引進(jìn)最先進(jìn)的智能研發(fā)環(huán)境,培養(yǎng)學(xué)生掌握最新的研究成果和開發(fā)技術(shù),成為適應(yīng)國家科學(xué)研究、社會主義市場經(jīng)濟(jì)和信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的研究型、應(yīng)用型、工程型的復(fù)合型人才,力爭在人才競爭中保持優(yōu)勢。

3加強(qiáng)師資隊伍建設(shè)

師資隊伍建設(shè)一直以來都是專業(yè)建設(shè)的基本保證,我校智能專業(yè)注重建立教師深造培訓(xùn)、學(xué)術(shù)交流和工作分配的有效機(jī)制,進(jìn)一步為教師提供豐富教學(xué)經(jīng)驗、了解人才需求的平臺,以人盡其才的用人方式激發(fā)教師的工作積極性。近年來,我們已先后從中國科學(xué)院、北京理工大學(xué)、西安工業(yè)大學(xué)、北京科技大學(xué)等國內(nèi)知名高校和科研機(jī)構(gòu)引進(jìn)了多名具有博士學(xué)位的教師,并結(jié)合智能專業(yè)的特點,建立了一支多學(xué)科、多專業(yè)的基礎(chǔ)理論課教師、專業(yè)核心課教師、科研及工程技術(shù)人員組成的專兼結(jié)合的教師團(tuán)隊。這支以中青年為主的教師隊伍長期工作在教學(xué)、科研第一線,積累了豐富的教學(xué)經(jīng)驗,教學(xué)效果顯著,其中教授3人,副教授2人,研究生導(dǎo)師6人,具有博士學(xué)位的教師6人。經(jīng)過多年的建設(shè),專業(yè)已形成了一支知識結(jié)構(gòu)、學(xué)緣結(jié)構(gòu)和年齡結(jié)構(gòu)比較合理的師資隊伍,教師具有扎實的專業(yè)基礎(chǔ),深厚的教學(xué)功底,開闊的學(xué)術(shù)視野和較強(qiáng)的科研能力,其中,2人獲北京市優(yōu)秀青年骨干教師稱號,3人多次獲得學(xué)校優(yōu)秀主講教師、優(yōu)秀導(dǎo)師和優(yōu)秀畢設(shè)指導(dǎo)教師等稱號。

在專兼結(jié)合的教師團(tuán)隊中,智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的教師側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生扎實的理論基礎(chǔ)和專業(yè)知識,同時注重院校內(nèi)部交叉學(xué)科知識的融會貫通,聯(lián)合院內(nèi)信息工程專業(yè)、計算機(jī)科學(xué)專業(yè)、軟件工程專業(yè)以及教育科學(xué)學(xué)院從事相關(guān)研究的學(xué)者,通過講座與項目聯(lián)合的方式,培養(yǎng)學(xué)生對跨學(xué)科交叉領(lǐng)域知識的掌握與應(yīng)用。同時,積極開展與國內(nèi)外著名軟件公司、企業(yè)及高級研究機(jī)構(gòu)的交流與協(xié)作,建立相關(guān)產(chǎn)業(yè)和領(lǐng)域一線工程技術(shù)人員到學(xué)校兼職授課的制度和機(jī)制,進(jìn)一步擴(kuò)充師資隊伍的力量。另外,在教師隊伍的建設(shè)建設(shè)中,采用以老帶新和以新促長的方式,注重分工協(xié)作和交流發(fā)展,采用課程主講教師負(fù)責(zé)制,全面負(fù)責(zé)課程的教學(xué)、實驗、實習(xí)和實踐;而實驗教師負(fù)責(zé)實驗、實習(xí)和實踐教學(xué),從而保證了隊伍的連續(xù)性和優(yōu)勢互補(bǔ)性。此外,教授、副教授每學(xué)年必須為本科生開設(shè)核心課程,并要承擔(dān)一定的教學(xué)實驗、專業(yè)實習(xí)、指導(dǎo)本科學(xué)生科研立項、畢業(yè)論文指導(dǎo)等工作,切實保障了課程理論學(xué)習(xí)與實驗、實踐、研究環(huán)節(jié)的緊密跟蹤與指導(dǎo)。

4優(yōu)化課程體系

課程建設(shè)是專業(yè)建設(shè)的重要內(nèi)容,課程教學(xué)的質(zhì)量直接關(guān)系到人才培養(yǎng)的質(zhì)量。智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)目前有北京市、校級精品課程、優(yōu)秀課程、探究式課程、雙語課程及多媒體網(wǎng)絡(luò)課程7門,智能信息獲取技術(shù)、人工智能原理、模式識別、智能決策支持系統(tǒng)、智能機(jī)器人、自然語言處理,另外還有多門課程的建設(shè)工作驗收合格。智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)在課程體系的設(shè)置和改革方面,參考了國內(nèi)外著名高等學(xué)校,包括麻省理工大學(xué)、斯坦福大學(xué)、東京大學(xué)、悉尼大學(xué)以及北京大學(xué)、南開大學(xué)、西安電子科技大學(xué)、北京郵電大學(xué)的智能科學(xué)專業(yè)的課程設(shè)置,充分考慮了我院在信息處理技術(shù)方面的特色,以及智能科學(xué)專業(yè)多年來在機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識別、自然語言理解以及智能信息處理等方向的科研成果及研究生培養(yǎng)經(jīng)驗積累,以智能機(jī)器人、智能游戲及智能信息處理等為特色課程,以建設(shè)“理論―研究―實踐”為指導(dǎo)思想,設(shè)置了協(xié)同遞進(jìn)的特色課程體系,如圖2所示。通過“學(xué)習(xí)+提高+實踐”的協(xié)同遞進(jìn)和不斷深化的過程,達(dá)到系統(tǒng)掌握和融會貫通,并由“基礎(chǔ)訓(xùn)練”提高到“專業(yè)素養(yǎng)”,最終上升為綜合能力。在理論基礎(chǔ)和實踐訓(xùn)練的協(xié)同學(xué)習(xí)過程中,案例學(xué)習(xí)與項目帶動的一體化方式可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和科研興趣,同時使學(xué)生感知理論基礎(chǔ)知識的重要性。

圖2協(xié)同遞進(jìn)的課程體系

5拓寬多學(xué)科領(lǐng)域的教學(xué)科研合作,提高人才培養(yǎng)質(zhì)量

智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)自身特點決定了在人才培養(yǎng)方面的學(xué)科綜合交叉性[5],體現(xiàn)了與其他領(lǐng)域的技術(shù)相互滲透的必要性,這種跨學(xué)科的交叉應(yīng)用研究更能激發(fā)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的活力,更能充分發(fā)揮智能專業(yè)的科研潛力。拓寬領(lǐng)域合作是各個學(xué)科在教學(xué)改革中值得思考的問題,我校智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)結(jié)合本校的辦學(xué)特色,與教育科學(xué)學(xué)院教師聯(lián)合開展了在教育信息智能化方面的相關(guān)合作,將專業(yè)技術(shù)廣泛應(yīng)用于教育信息的智能處理中,從學(xué)業(yè)表情、知識驅(qū)動、網(wǎng)絡(luò)信息監(jiān)管與安全分析入手,基于情感計算、數(shù)據(jù)挖掘、Multi-agent、分布式智能檢測、教育信息等技術(shù),在情緒信息認(rèn)知計算模型和信息安全監(jiān)控模型方面進(jìn)行廣泛深入的合作研究。這種交叉領(lǐng)域的教研合作,有利于促進(jìn)專業(yè)相關(guān)課程及其實驗、實習(xí)、科研、畢業(yè)論文、學(xué)生科研活動取得良好的應(yīng)用效果[6]。

6人才培養(yǎng)和專業(yè)建設(shè)的架構(gòu)

本校智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)結(jié)合近年來在人才培養(yǎng)和教學(xué)改革中的經(jīng)驗和教訓(xùn),縝密剖析了當(dāng)前智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)在我國的學(xué)科地位、自身特點和未來發(fā)展,建立起了“專業(yè)基礎(chǔ)+項目實踐+社會服務(wù)”的人才培養(yǎng)與專業(yè)建設(shè)架構(gòu),如圖3所示。

圖3人才培養(yǎng)與專業(yè)建設(shè)架構(gòu)

7結(jié)語

智能科學(xué)與技術(shù)是一個與學(xué)科領(lǐng)域前沿及最新發(fā)展緊密結(jié)合的多學(xué)科交叉專業(yè),因此要結(jié)合心理學(xué)、哲學(xué)、生命科學(xué)等多學(xué)科不斷優(yōu)化知識結(jié)構(gòu),根據(jù)教育部、教學(xué)指導(dǎo)委員會和國家及北京市科技發(fā)展中長期規(guī)劃綱要,突出重點領(lǐng)域和前沿技術(shù)優(yōu)先發(fā)展的有關(guān)要求,認(rèn)真研究專業(yè)定位,規(guī)范智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)建設(shè)的基本內(nèi)容,加強(qiáng)基礎(chǔ),提高素質(zhì),優(yōu)化結(jié)構(gòu),增強(qiáng)優(yōu)勢,協(xié)調(diào)發(fā)展,突出特色;順應(yīng)社會的

發(fā)展需求,面向市場的用人需求, 構(gòu)建經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展需要的課程體系,規(guī)范課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)置,加強(qiáng)精品課程建設(shè),開設(shè)高水平課程。同時,政策傾斜、條件改善和嚴(yán)格管理是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的保障,高校應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加大投入,支持智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的實驗室、實習(xí)基地、圖書資料、基礎(chǔ)設(shè)施、師資優(yōu)化等教學(xué)條件的建設(shè)和改善,使其具有更好的辦學(xué)條件和更加先進(jìn)的教學(xué)手段,滿足多元復(fù)合型人才培養(yǎng)的需要。此外,專業(yè)建設(shè)實行專業(yè)責(zé)任制,明確專業(yè)建設(shè)目標(biāo),理清專業(yè)建設(shè)思路,切實制定和完善專業(yè)建設(shè)實施規(guī)劃,加強(qiáng)師資隊伍建設(shè),在課程改革與建設(shè)、教材建設(shè)、實踐教學(xué)基地建設(shè)、教學(xué)改革與管理等方面落實相關(guān)人員責(zé)任,落實專業(yè)建設(shè)經(jīng)費(fèi),確保達(dá)到專業(yè)建設(shè)的預(yù)期目標(biāo)。最后,加強(qiáng)專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)服務(wù)與跟蹤調(diào)查:以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo),以學(xué)生的全面和諧發(fā)展為中心,在統(tǒng)籌兼顧的前提下,重點加強(qiáng)專業(yè)的畢業(yè)生就業(yè)服務(wù)與指導(dǎo)工作,努力提高就業(yè)率,積極開展就業(yè)跟蹤調(diào)查,多渠道了解信息,建立更加完善的畢業(yè)生社會評價反饋體系,加強(qiáng)專業(yè)畢業(yè)生的后續(xù)管理,進(jìn)一步提高專業(yè)的影響力和社會聲譽(yù)。

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The Discussion on the Undergraduate Training and Professional Building of the Specialty of

Intelligence Science and Technology

LIU Li-zhen, SHI Chang-di, LI Zhi-ping, ZHANG Cong-xia

篇5

1背景

智能科學(xué)與技術(shù)是當(dāng)前科學(xué)研究和工程實踐的理論與技術(shù)發(fā)展的前沿領(lǐng)域，智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是一個多學(xué)科交叉的跨應(yīng)用領(lǐng)域?qū)I(yè)Ⅲ。智能科學(xué)技術(shù)的發(fā)展將把整個信息科學(xué)技術(shù)推向“智能化”的高度，這正是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的大趨勢，對于這方面人才的需求也越來越迫切。智能科學(xué)與技術(shù)培養(yǎng)掌握堅實智能科學(xué)與技術(shù)基本理論和系統(tǒng)專門知識，具備作為工程師或領(lǐng)導(dǎo)者及公民的良好人文修養(yǎng)，具有從事科學(xué)研究、工程設(shè)計、教學(xué)工作或獨(dú)立擔(dān)負(fù)本專業(yè)技術(shù)工作能力，深入了解國內(nèi)外智能科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域新技術(shù)和發(fā)展動向，能結(jié)合與本學(xué)科有關(guān)的實際問題進(jìn)行創(chuàng)新研究或工程設(shè)計的高級專門人才。

高校應(yīng)穩(wěn)妥發(fā)展與完善智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的本科生教育，夯實本科教育基礎(chǔ)并積極創(chuàng)造條件，大力開展創(chuàng)新教學(xué)，努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和工程實踐能力，使之成為具有系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和基本技能，良好科研素質(zhì)和較強(qiáng)創(chuàng)造能力的智能科學(xué)與技術(shù)工程師。

2教學(xué)計劃與教學(xué)管理分析

智能科學(xué)與技術(shù)屬于計算機(jī)類專業(yè)，其必修課程設(shè)計原則是使學(xué)生具備計算機(jī)科學(xué)與工程的基礎(chǔ)理論知識，尤其是大類專業(yè)招生教學(xué)的院校，通識課程主要是數(shù)學(xué)、物理文化基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)扎實的自然科學(xué)基礎(chǔ)。專業(yè)教學(xué)的特色體現(xiàn)在專業(yè)必修和專業(yè)選修課程，專業(yè)必修課一般分為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和專業(yè)課程。計算機(jī)類專業(yè)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程一般包括線性代數(shù)、微積分、離散數(shù)學(xué)、微分方程、概率與統(tǒng)計、數(shù)值計算等；專業(yè)課程一般包括程序設(shè)計基礎(chǔ)、高等程序設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、計算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)、數(shù)字電路與邏輯設(shè)計等。

2.1學(xué)分

本科培養(yǎng)計劃的學(xué)分中，國內(nèi)外大學(xué)學(xué)分總數(shù)趨勢是逐步減少，追求少而精。國內(nèi)院校一般在130～190學(xué)分之間，如北京大學(xué)為150學(xué)分，清華大學(xué)為1 70學(xué)分，東南大學(xué)與浙江大學(xué)均為160學(xué)分，還有16學(xué)時為1學(xué)分的，也有18學(xué)時為1學(xué)分的。

中國臺灣的大學(xué)一般在130學(xué)分左右。臺灣交通大學(xué)最低畢業(yè)學(xué)分為128學(xué)分，其中必修課程須達(dá)76學(xué)分（共同必修58學(xué)分+資工組核心須達(dá)分+（資工組副核心課程學(xué)分+另2組核心課程學(xué)分）），專業(yè)選修本系課程須達(dá)12學(xué)分，其他選修課程須達(dá)12學(xué)分，通識課程須達(dá)28學(xué)分（含外語課程必修8學(xué)分）。臺灣“中央大學(xué)”為136學(xué)分，臺灣“清華大學(xué)”為136學(xué)分，其中必修和必選學(xué)分126，其他與導(dǎo)師商量決定。

美國的大學(xué)各校差異較大。美國的學(xué)分計算有4學(xué)期制、兩長一短制及兩學(xué)期制，其中加州大學(xué)伯克利分校為120學(xué)分，麻省理工大學(xué)為90學(xué)分，加州大學(xué)洛杉磯分校為186學(xué)分，斯坦福大學(xué)為180學(xué)分。

2.2教學(xué)管理

在教學(xué)管理上，斯坦福大學(xué)給學(xué)生提供了非常寬松的自由發(fā)展空間。新生入校后不分專業(yè)、不分學(xué)院。除了醫(yī)學(xué)院和法學(xué)院學(xué)生需要經(jīng)過一定的選拔程序外，本科生可以在入學(xué)后的前一個學(xué)期適當(dāng)時候隨意選擇專業(yè)，并且選擇專業(yè)后允許更改，只要畢業(yè)時滿足專業(yè)培養(yǎng)方案即可。

國內(nèi)的浙江大學(xué)是較早實行按大類招生的學(xué)校之一，分為大類培養(yǎng)、專業(yè)培養(yǎng)和特殊培養(yǎng)3類，前兩年不分專業(yè)，按學(xué)科分類集中培養(yǎng)。

臺灣的大學(xué)專業(yè)也是按大類完成前期的基礎(chǔ)課程，再分小專業(yè)完成各學(xué)程，包括基礎(chǔ)課、核心課和進(jìn)階課。

教學(xué)分組是現(xiàn)在的主流課程架構(gòu)，也是體現(xiàn)專業(yè)方向的主要形式，分組課程是體現(xiàn)專業(yè)特色的課程組。國內(nèi)清華大學(xué)采用的是分組教學(xué)；臺灣的大學(xué)基本上采用的是以教學(xué)方向分組的方式，臺灣的大學(xué)教學(xué)分為課程與修業(yè)、學(xué)分學(xué)程。

2.3實驗與實踐教學(xué)

計算機(jī)類專業(yè)各大院校都強(qiáng)調(diào)課程實驗與實驗教學(xué)，而目前課程該如何進(jìn)行教學(xué)？這不僅是實驗問題，如何以工程教育專業(yè)論證為目標(biāo)，怎樣使教學(xué)目標(biāo)達(dá)到畢業(yè)要求是關(guān)鍵。做中學(xué)是主流實驗教學(xué)方式，尤其是美國的大學(xué)，大作業(yè)體現(xiàn)的是實驗與理論教學(xué)的結(jié)合，是考查學(xué)生是否理解理論知識的重要途徑。學(xué)生不僅能夠?qū)W習(xí)扎實的數(shù)學(xué)和計算機(jī)專業(yè)知識，還進(jìn)行大量的實踐創(chuàng)新訓(xùn)練。麻省理工大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校、加州大學(xué)洛杉磯分校、斯坦福大學(xué)都屬于實踐創(chuàng)新性教學(xué)模式。例如，斯坦福大學(xué)程序設(shè)計范式課程重點比較C、C++、Java的特點和難點，每1～2周有一次大作業(yè)，針對不同的任務(wù)，要求學(xué)生用不同的語言實現(xiàn)，使學(xué)生加深理解各類編程語言的應(yīng)用場合；麻省理工大學(xué)的課程計劃是必須先修12學(xué)分的實驗課程，再修3門或4門核心課程，最后選擇3門方向?qū)W科和1門關(guān)于該方向的實驗課、2門專業(yè)拓展課。

3智能科學(xué)與技術(shù)課程體系分析

智能科學(xué)與技術(shù)課程體系在智能基礎(chǔ)理論研究的基礎(chǔ)上，需要安排基礎(chǔ)性、通用性、關(guān)鍵性的智能技術(shù)研究，主要包括感知技術(shù)和信息融合技術(shù)；自然語言處理與理解技術(shù)；知識處理（認(rèn)識）技術(shù)，包括知識提煉、知識分類、知識表示技術(shù)等；機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，特別是統(tǒng)計與規(guī)則相結(jié)合的學(xué)習(xí)技術(shù)；決策技術(shù)，即知識演繹技術(shù)特別是不確定推理技術(shù)等；策略執(zhí)行技術(shù)，即控制與調(diào)節(jié)技術(shù)；智能機(jī)器人技術(shù)，特別是面向?qū)ｉT領(lǐng)域的智能機(jī)器人技術(shù)；智能機(jī)器人之間的合作技術(shù)；基于自然語言理解的智能人機(jī)交互與合作技術(shù)；智能信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

國內(nèi)最早創(chuàng)辦智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)校包括北京大學(xué)，西安電子科技大學(xué)是第2批開始培養(yǎng)智能專業(yè)學(xué)生的院校。北京大學(xué)的本科教學(xué)計劃中，專業(yè)必修課程（2分）包括：①專業(yè)數(shù)學(xué)/理論基礎(chǔ)（15學(xué)分）：算法分析與設(shè)計、集合論與圖論、概率統(tǒng)計A、代數(shù)結(jié)構(gòu)與組合數(shù)學(xué)、數(shù)理邏輯；②硬件與系統(tǒng)基礎(chǔ)（分）：數(shù)字邏輯設(shè)計、微機(jī)原理和信號與系統(tǒng)；③智能基礎(chǔ)（5學(xué)分）：腦與認(rèn)知科學(xué)與人工智能基礎(chǔ)。專業(yè)限選課程（15學(xué)分）包括信息論基礎(chǔ)、計算方法B、數(shù)字邏輯設(shè)計實驗、微機(jī)實驗、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實習(xí)、機(jī)器感知和智能處理實驗、智能多媒體信息系統(tǒng)實驗。選修組合課程（29～32學(xué)分）：學(xué)生按照自己的興趣，參考智能的2個專業(yè)方向推薦專業(yè)課組合，自行選擇，至少選修20學(xué)分的智能專業(yè)課程。公共核心+專業(yè)方向+新技術(shù)及其他：①公共核心課程（分）：智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論、模式識別基礎(chǔ)、生物信息處理、智能信息處理；②專業(yè)方向課程（11～15學(xué)分）：機(jī)器感知與智能機(jī)器人方向、智能信息處理與機(jī)器學(xué)習(xí)方向、新技術(shù)及其他。

西安電子科技大學(xué)智能專業(yè)主要課程包括電路分析理論、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、數(shù)字電路及邏輯設(shè)計、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、微機(jī)原理與系統(tǒng)設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、軟件工程、人工智能概論、算法設(shè)計與分析、最優(yōu)化理論與方法、機(jī)器學(xué)習(xí)、計算智能導(dǎo)論、模式識別、圖像理解與計算機(jī)視覺、智能傳感技術(shù)、移動通信與智能技術(shù)、智能控制導(dǎo)論、智能數(shù)據(jù)挖掘、網(wǎng)絡(luò)信息檢索、智能系統(tǒng)平臺專業(yè)實驗等課程及30多門選修課程。

建議各學(xué)?？梢愿鶕?jù)學(xué)院教學(xué)特色與實際需求，設(shè)計專業(yè)核心課程。北京大學(xué)偏重“信息處理”，湖南大學(xué)偏重“智能系統(tǒng)”，但需要強(qiáng)調(diào)的一個前提就是智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)屬于大計算機(jī)類，更需要大EECS專業(yè)的基礎(chǔ)。編程、電路、數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機(jī)系統(tǒng)這五大核心基礎(chǔ)就是大EECS；其次是專業(yè)，計算機(jī)以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、編譯、數(shù)據(jù)庫五大經(jīng)典專業(yè)核心課為主，湖南大學(xué)的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)，因此信號與系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)、人工智能是最基本的專業(yè)核心課，然后再分不同的分支。湖南大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)核心課程包括人工智能概論、機(jī)器學(xué)習(xí)、計算智能導(dǎo)論、模式識別、智能控制導(dǎo)論、智能數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器人學(xué)等；研究學(xué)位課程包括模式識別、人工智能等，主要體現(xiàn)為智能科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)（人工智能概論、機(jī)器學(xué)習(xí)、計算智能導(dǎo)論、模式識別）、核心（智能控制導(dǎo)論、智能數(shù)據(jù)挖掘）和應(yīng)用（機(jī)器人學(xué)）。

4結(jié)語

（1）在課程計劃實施過程中，教師需要遵循課程的時序圖，即描述課程的進(jìn)階關(guān)系，從本科直到研究生，同時還可以實行一定的修課限制，如臺灣交通大學(xué)計算機(jī)概論與程式設(shè)計和面向?qū)ο蟪淌皆O(shè)計兩科皆不及格者不得修數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法概論，若數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不及格不能修算法設(shè)計課程等。

（2）程序設(shè)計類課程用上機(jī)程序能力考試來設(shè)置合格條件，如臺灣交通大學(xué)基礎(chǔ)程式設(shè)計及格條件為通過“程式能力鑒定”，湖南大學(xué)則以CCF―CSP軟件能力測試作為程序設(shè)計課程通過的考核標(biāo)準(zhǔn)。

（3）鼓勵學(xué)生參與項目、競賽等課外科技活動，如臺灣“清華大學(xué)”的綜合論文訓(xùn)練是由具有同等水平的項目訓(xùn)練成果或SRT（student research training）計劃項目以及其他課外科技活動成果經(jīng)認(rèn)定后代替的。

篇6

繼2004年北京大學(xué)率先在國內(nèi)建立“智能科學(xué)與技術(shù)”本科專業(yè)之后,2005年,北京郵電大學(xué)、南開大學(xué)和西安電子科技大學(xué);2006年,首都師范大學(xué)、北京信息科技大學(xué)、武漢工程大學(xué)和西安郵電學(xué)院;2007年,北京科技大學(xué)、廈門大學(xué)和湖南大學(xué);2008年,河北工業(yè)大學(xué)和桂林電子科技大學(xué);2009年,重慶郵電大學(xué)和大連海事大學(xué);2010年,中南大學(xué)和上海理工大學(xué)先后經(jīng)教育部批準(zhǔn)先后設(shè)立了“智能科學(xué)與技術(shù)”本科專業(yè)[1-2]。在中國人工智能學(xué)會教育工作委員會的指導(dǎo)下,自2002年起,各相關(guān)專業(yè)教師定期召開智能科學(xué)與技術(shù)教育學(xué)術(shù)研討會,并出版教育論文專輯,大力推進(jìn)了我國智能科學(xué)與技術(shù)教育的健康、快速發(fā)展,并對我國智能科學(xué)技術(shù)的人才培養(yǎng)和學(xué)科建設(shè)起到了極大的帶動作用。

作為一個發(fā)展中的新興專業(yè),目前各高校仍主要結(jié)合自身基礎(chǔ)和特點建設(shè)該專業(yè)。如南開大學(xué)以智能技術(shù)與智能工程為核心專業(yè)課程[3];北京科技大學(xué)從社會需求角度出發(fā),以提高學(xué)生軟件實踐能力為切入點[4];河北工業(yè)大學(xué)根據(jù)相關(guān)專業(yè)的就業(yè)現(xiàn)狀,以提高學(xué)生硬件實踐能力為著力點[5]。為了解決南開大學(xué)、北京科技大學(xué)和河北工業(yè)大學(xué)3所高校共同面臨的課程體系和教材建設(shè)等問題,三校教師分別于2010年6月16日和8月2日在南開大學(xué)、河北工業(yè)大學(xué)進(jìn)行了兩次研討,現(xiàn)將研討成果匯總于此。

1研討背景

“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)自開辦以來,不可避免地要回答如下3個方面的問題:

1) 來自用人單位的問題:“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)是做什么的?與其他專業(yè)相比優(yōu)勢何在?

2) 來自學(xué)生及家長的問題:“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)是學(xué)什么的?與其他專業(yè)相比優(yōu)勢何在?

3) 來自教師自身的問題:“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)應(yīng)該教什么?與其他專業(yè)相比優(yōu)勢何在?

無論是做什么、學(xué)什么還是教什么,歸根到底是課程體系和教材內(nèi)容。無論是研究生課程下移(帶來學(xué)生接受知識的困難),還是在其他專業(yè)教學(xué)體系基礎(chǔ)上做簡單的增、刪、改(帶來學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的凌亂),都是不行的,長此以往的后果將是沒有優(yōu)勢,只有劣勢。

南開大學(xué)、北京科技大學(xué)和河北工業(yè)大學(xué)3所高校的“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)建設(shè)都源于自動化專業(yè)基礎(chǔ),而且都具有典型的工科特色;同時3所高校分別是教育部直屬“985”高校、教育部直屬國家“優(yōu)勢學(xué)科創(chuàng)新平臺”建設(shè)項目試點高校和河北省屬“211”高校,3所高校的“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)分別于2006、2007和2008年招生。3所高校在“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)建設(shè)上的異同特點以及地域便利的條件,為優(yōu)勢互補(bǔ)、交流融合提供了機(jī)遇。

2課程體系

根據(jù)研究任務(wù)的不同,智能科學(xué)技術(shù)涵蓋的內(nèi)容可以劃分為智能科學(xué)、智能技術(shù)、智能工程三個層次[6]。

1) 智能科學(xué):主要任務(wù)是研究人的智慧,建立人機(jī)結(jié)合系統(tǒng)理論,并用其模擬人的智慧。

2) 智能技術(shù):在智能科學(xué)的框架內(nèi)創(chuàng)建人機(jī)結(jié)合智能系統(tǒng)所需要的方法、工具和技術(shù)。

3) 智能工程:利用智能科學(xué)的理念和思想,充分運(yùn)用智能技術(shù)工具創(chuàng)建各種應(yīng)用系統(tǒng)。它是當(dāng)前新技術(shù)、新產(chǎn)品、新產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向、開發(fā)策略和顯著標(biāo)志。

根據(jù)上述智能科學(xué)技術(shù)的劃分,智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的課程體系同樣劃分為理論、技術(shù)與工程應(yīng)用3個層次,具體框架如圖1所示。

需要說明的是,由于課時、學(xué)時等因素的限制,有些課程需要包含未列入課程的部分內(nèi)容。如智能科學(xué)與技術(shù)概論課程內(nèi)含系統(tǒng)論的簡要介紹;智能控制系統(tǒng)包含可編程序控制器、智能傳感器、智能執(zhí)行器等內(nèi)容;智能工程包含若干典型智能系統(tǒng)實例。

3教材建設(shè)

經(jīng)南開大學(xué)、北京科技大學(xué)和河北工業(yè)大學(xué)3所高校的討論,一致認(rèn)為工科專業(yè)應(yīng)以技術(shù)和工程應(yīng)用兩個層次為核心,并將人工智能導(dǎo)論和智能信息處理兩門課程的教材合并為智能技術(shù)。同時,根據(jù)南開大學(xué)側(cè)重理論、北京科技大學(xué)側(cè)重軟件、河北工業(yè)大學(xué)側(cè)重硬件的原則進(jìn)行分工,編寫對應(yīng)課程的教學(xué)大綱和教材內(nèi)容。

3.1智能技術(shù)

本課程包括智能計算和計算機(jī)視覺兩部分,分別介紹以對人腦的物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬為主要特征的聯(lián)接主義智能技術(shù)和以模擬人類視覺處理為主要特征的計算機(jī)視覺兩部分。它是智能技術(shù)的主干內(nèi)容;也是實現(xiàn)智能技術(shù)、組成智能系統(tǒng)的重要工具,屬于本專業(yè)本科生的專業(yè)基礎(chǔ)課。通過智能技術(shù)的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)能夠掌握智能技術(shù)的基本原理和方法。通過課堂講解、,并配合一定的作業(yè)練習(xí)、上機(jī)實驗等環(huán)節(jié),學(xué)生應(yīng)初步具備運(yùn)用智能技術(shù)和方法分析和解決問題的能力。本課程擬定90學(xué)時,其中授課54學(xué)時,實驗36學(xué)時。

教材內(nèi)容包括智能計算和計算機(jī)視覺兩部分,智能計算部分包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論和遺傳算法/蟻群算法,計算機(jī)視覺包括計算機(jī)視覺導(dǎo)論、計算機(jī)視覺理論基礎(chǔ)、圖像預(yù)處理、圖像分割、物體識別、圖像理解、雙目立體視覺、三維視覺技術(shù)、主動視覺。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)講授單個神經(jīng)元(感知器)的動作原理,與實際生物神經(jīng)元的對應(yīng)關(guān)系;講授BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的組成,網(wǎng)絡(luò)的特性和對非線性函數(shù)的模擬功能;介紹BP算法的優(yōu)、缺點;講授H網(wǎng)絡(luò)的組成結(jié)構(gòu),H網(wǎng)絡(luò)在解決優(yōu)化問題的優(yōu)越性。模糊理論講授模糊集合的概念,建立隸屬度函數(shù)的概念;介紹模糊規(guī)則的建立原則,模糊規(guī)則與模糊系統(tǒng)收入輸出量之間的關(guān)系;介紹模糊化以及模糊量精確化的幾種常用方法。遺傳算法和蟻群算法只作簡要介紹,重點介紹這兩種算法的特點和成功的應(yīng)用實例,使學(xué)習(xí)者有一個感性認(rèn)識,明確這種類型算法的“迭代”特點以及總體最優(yōu)目標(biāo)與個體行為之間的聯(lián)系。

計算機(jī)視覺理論基礎(chǔ)主要介紹Marr的視覺計算理論、圖像的相關(guān)知識、傅立葉變換基礎(chǔ);圖像預(yù)處理主要介紹像素亮度變換、幾何變換、直方圖修正、局部預(yù)處理、圖像復(fù)原;圖像分割主要介紹閾值處理方法、基于邊界的分割方法、基于區(qū)域的分割方法;形狀表示與描述主要介紹鏈碼、使用片斷序列描述邊界、尺度空間方法、基于區(qū)域的形狀表示與描述;物體識別主要介紹知識的表示、統(tǒng)計模式識別、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、模擬退火、模糊系統(tǒng);圖像理解主要介紹并行和串行處理控制、分層控制、非分層控制;雙目立體視覺主要介紹雙目立體視覺原理、精度分析、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、立體成像、立體匹配、系統(tǒng)標(biāo)定;三維視覺技術(shù)主要介紹結(jié)構(gòu)光三維視覺原理、光模式投射系統(tǒng)、標(biāo)定方法、光度立體視覺、由紋理恢復(fù)形狀、激光測距法;主動視覺主要介紹從陰影恢復(fù)形狀、從運(yùn)動恢復(fù)結(jié)構(gòu)、主動跟蹤。

3.2智能控制理論與技術(shù)

本課程是“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的一門重要專業(yè)課程,目的是使學(xué)生了解智能科學(xué)與控制理論結(jié)合所產(chǎn)生之智能控制理論的基本概念和應(yīng)用價值;使學(xué)生熟知當(dāng)前主流智能控制技術(shù)的種類,并掌握模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以及進(jìn)化計算、群體智能的基礎(chǔ)知識,了解智能技術(shù)與傳統(tǒng)控制方法的結(jié)合點;加強(qiáng)MATLAB仿真實驗的訓(xùn)練,以使學(xué)生更好地理解基礎(chǔ)知識,培養(yǎng)學(xué)生使用高級智能控制方法解決實際控制問題的能力。本課程的學(xué)習(xí)將使學(xué)生加深對控制理論的理解,明晰智能技術(shù)在控制中的應(yīng)用技巧,也為本科生繼續(xù)深造打下基礎(chǔ)。本課程擬定64學(xué)時,其中授課54學(xué)時,實驗10學(xué)時。

教材內(nèi)容包括智能控制概論,介紹智能控制的發(fā)展歷程和應(yīng)用領(lǐng)域,簡介幾種重要的智能控制方法;專家控制,簡介專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),講授專家PID控制器的原理與設(shè)計方法;模糊控制,講授模糊數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識、傳統(tǒng)的模糊控制原理和控制器設(shè)計與實現(xiàn)方法、模糊PID控制的兩種形式,特別是PID控制參數(shù)的模糊整定技術(shù);神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制,講授前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中幾種典型的網(wǎng)絡(luò)模型以及學(xué)習(xí)算法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的線性系統(tǒng)辨識技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆模控制等;進(jìn)化計算與控制,講授進(jìn)化計算的概念、遺傳算法的原理及其與其他智能方法的結(jié)合,介紹遺傳機(jī)器人學(xué);群體智能與控制,講授蟻群算法的基本原理及其在控制問題中的應(yīng)用,介紹群體機(jī)器人學(xué)。

3.3單片機(jī)原理與應(yīng)用

本課程是“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的一門專業(yè)課程,目的是使學(xué)生了解單片機(jī)的組成原理及常用控制算法的實現(xiàn);掌握51系列單片機(jī)指令系統(tǒng)和一般匯編程序設(shè)計編寫方法;熟悉常用的單片機(jī)硬件擴(kuò)展技術(shù);在此基礎(chǔ)上,熟練掌握控制算法的單片機(jī)程序編寫與調(diào)試。本課程擬定54學(xué)時,其中授課38學(xué)時,實驗16學(xué)時。

教材內(nèi)容包括單片機(jī)系統(tǒng)概述,介紹單片機(jī)定義、單片機(jī)發(fā)展過程及單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu);單片機(jī)指令系統(tǒng)及程序設(shè)計,介紹指令系統(tǒng)和匯編語言程序設(shè)計;硬件資源及接口技術(shù),介紹硬件資源和接口技術(shù);單片機(jī)使用技術(shù),介紹抗干擾技術(shù)、C語言應(yīng)用程序設(shè)計;依次介紹PID控制器、狀態(tài)反饋控制器、模糊控制器、系統(tǒng)辨識、卡爾曼濾波、滑模控制器、最優(yōu)控制器、魯棒控制器、自適應(yīng)控制器、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的歷史沿革、基本原理、常用形式和單片機(jī)具體實現(xiàn)方法。

3.4嵌入式系統(tǒng)

本課程以當(dāng)前主流的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)為背景,以嵌入式系統(tǒng)原理為基礎(chǔ),以嵌入式系統(tǒng)開發(fā)體系為骨架,以嵌入式控制系統(tǒng)開發(fā)為目標(biāo),較為全面地介紹嵌入式系統(tǒng)的基本概念、軟硬件的基本體系結(jié)構(gòu)、軟硬件開發(fā)方法、相關(guān)開發(fā)工具、應(yīng)用領(lǐng)域、熱門領(lǐng)域的開發(fā)實例以及當(dāng)前的一些前沿動態(tài),為學(xué)生展示較為完整的嵌入式控制系統(tǒng)領(lǐng)域概況。本課程擬定64學(xué)時,其中授課48學(xué)時,實驗16學(xué)時。

教材依據(jù)嵌入式控制系統(tǒng)的特征,將控制算法、嵌入式系統(tǒng)硬件、操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序設(shè)計及組態(tài)軟件作為統(tǒng)一的技術(shù)平臺介紹,突出嵌入式技術(shù)在控制系統(tǒng)中應(yīng)用的特點,重點介紹嵌入式控制系統(tǒng)軟硬件、電路、操作系統(tǒng)、實時性、可靠性等特性,從軟件體系結(jié)構(gòu)及開發(fā)的角度出發(fā),強(qiáng)調(diào)實時調(diào)度、Bootloader、BSP、嵌入式實時多任務(wù)系統(tǒng)設(shè)計、交叉開發(fā)與仿真開發(fā)等關(guān)鍵技術(shù),并特別引入了工業(yè)控制中需要的電磁兼容性設(shè)計和大量的典型嵌入式控制系統(tǒng)實例設(shè)計。通過本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生不但可以學(xué)會使用工具開發(fā)嵌入式軟硬件,而且可以從總體角度選擇適當(dāng)?shù)募夹g(shù)和方法,全面規(guī)劃和設(shè)計嵌入式系統(tǒng)。

3.5智能工程

本課程是“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的一門核心專業(yè)課程。面向智能技術(shù)的實際應(yīng)用,著眼于解決工程應(yīng)用中的技術(shù)問題,從典型系統(tǒng)設(shè)計案例分析出發(fā),通過大量實驗提高學(xué)生的工程實踐能力。本課程擬定36學(xué)時,全部為授課學(xué)時。

教材內(nèi)容包括智能工程概論,介紹智能工程現(xiàn)狀、工程設(shè)計原則和工程實際流程;常用傳感器原理,介紹傳感器一般特性、光電式傳感器和視覺傳感器;典型智能系統(tǒng)設(shè)計案例,包括智能移動機(jī)器人、智能電梯群控電梯等系統(tǒng)。

3.6智能機(jī)器人

課程通過對一個具有代表性的仿人機(jī)器人的拆解,將知識點拆解成6個主要教學(xué)模塊:1)機(jī)器人控制模塊,介紹各類控制模塊的原理與組成;2)機(jī)器人運(yùn)動系統(tǒng),介紹電機(jī)與舵機(jī)的原理與控制方法;3)機(jī)器人動作系統(tǒng),介紹機(jī)器人各部件的協(xié)調(diào)控制;4)機(jī)器人視覺系統(tǒng),介紹典型的超聲波、影像傳感器的原理與識別算法;5)機(jī)器人表現(xiàn)系統(tǒng)原理,介紹人與機(jī)器人的交互原理;6)機(jī)器人通信系統(tǒng)原理,介紹機(jī)器人之間的數(shù)據(jù)與信息傳遞方法。學(xué)生學(xué)習(xí)時,能夠與基礎(chǔ)知識相聯(lián)系,并能掌握機(jī)器人這門技術(shù),為從事機(jī)器人產(chǎn)品研發(fā)工作打下堅實的基礎(chǔ)。本課程擬定54學(xué)時,其中授課44學(xué)時,實驗10學(xué)時。

教材面向“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè),同時兼顧信息類專業(yè)學(xué)生編寫,根據(jù)這類專業(yè)學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和特點組織內(nèi)容。從具體的機(jī)器人控制需求出發(fā),將自動控制的基本理論和機(jī)器人控制特點相結(jié)合,講授機(jī)器人控制系統(tǒng)的組成、規(guī)律、特點和設(shè)計方法。理論上反映當(dāng)前的最新進(jìn)展,內(nèi)容上考慮初學(xué)者的需求,側(cè)重普及性、實用性和新穎性,結(jié)構(gòu)體系符合信息類和控制類專業(yè)學(xué)生的特點,力求簡潔、清楚,對技術(shù)的敘述遵循目標(biāo)、問題、理論依據(jù)、實現(xiàn)方法、實際情況、發(fā)展方向的方式。做到重點突出,符合實際,滿足需要,指導(dǎo)性強(qiáng)。

3.7智能控制系統(tǒng)

本課程是“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的一門專業(yè)課程,使學(xué)生了解智能控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識;掌握智能控制系統(tǒng)中最新的智能傳感技術(shù)、智能控制器、智能執(zhí)行能執(zhí)行器及智能網(wǎng)絡(luò)與接口技術(shù);掌握智能控制系統(tǒng)中多個關(guān)鍵硬件裝置的識別及其使用。通過學(xué)習(xí)多個智能控制系統(tǒng)的開發(fā)實例,學(xué)生應(yīng)掌握智能控制系統(tǒng)的設(shè)計方法與技術(shù),堅實地掌握最新智能控制系統(tǒng)知識,提高理論聯(lián)系實際的能力,并為學(xué)習(xí)其他課程的打下堅實基礎(chǔ)。本課程擬定64學(xué)時,其中授課48學(xué)時,實驗16學(xué)時。

教材內(nèi)容包括概述,介紹智能控制系統(tǒng)的基本概念、基本內(nèi)容和機(jī)構(gòu)及其發(fā)展趨勢;智能傳感系統(tǒng),講授智能數(shù)據(jù)采集技術(shù)、傳感器智能化的數(shù)據(jù)處理方法、多傳感器信息融合的方法、智能傳感器實現(xiàn)方法與典型實例;智能控制器設(shè)計,講授基于單片機(jī)的智能控制器設(shè)計及其應(yīng)用、基于高性能嵌入式ARM的智能控制器設(shè)計及其應(yīng)用、基于PLC的智能控制器設(shè)計及其應(yīng)用;智能電動執(zhí)行器,講授智能電動執(zhí)行器的硬件實現(xiàn)技術(shù),軟件設(shè)計技術(shù)以及典型的智能電動執(zhí)行器實例及其應(yīng)用;智能網(wǎng)絡(luò)與接口技術(shù),講授無線傳感器智能網(wǎng)絡(luò),工業(yè)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)以及智能傳感器、智能控制器和智能執(zhí)行器的網(wǎng)絡(luò)接口實現(xiàn)技術(shù);智能控制系統(tǒng)設(shè)計實例,綜合利用前面的知識設(shè)計網(wǎng)絡(luò)化智能壓力傳感器的系統(tǒng)設(shè)計、基于聲音定位的智能機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計、基于微機(jī)電慣性傳感器的汽車多路況智能防撞系統(tǒng)的設(shè)計、大型設(shè)備的PLC智能控制系統(tǒng)設(shè)計。

4結(jié)語

通過南開大學(xué)、北京科技大學(xué)和河北工業(yè)大學(xué)3所高校的研討,我們凝練出較完整的“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)課程體系,體現(xiàn)出本專業(yè)的特色;提出可供3所高校共同使用的教學(xué)大綱和教材內(nèi)容,體現(xiàn)出學(xué)生培養(yǎng)的工程實踐導(dǎo)向。這些研究成果可以為開辦“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的兄弟院校進(jìn)一步研討提供藍(lán)本,也可以為籌建該專業(yè)的高校所參考。

注:本文受到北京科技大學(xué)教學(xué)研究會第六批教學(xué)研究課題、北京科技大學(xué)教育教學(xué)研究基金青年教師教育教學(xué)研究立項項目、河北工業(yè)大學(xué)教改項目(2010-12)支持。

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A Study on the Course System and Textbook Construction for the Discipline of

Intelligence Science and Technology

YANG Peng1, ZHANG Jian-xun2, LIU Ji-wei3, ZHANG Lei1

(1. Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China; 2.Nankai University, Tianjin 300071, China;

篇7

1智能專業(yè)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）改革背景

智能專業(yè)是一個新興專業(yè)，在學(xué)科建設(shè)上各高校百花齊放、各有特色，但目前國內(nèi)高校的智能專業(yè)本科教學(xué)普遍存在以下突出問題㈣。

（1）專業(yè)課程過于龐雜。專業(yè)課程設(shè)置重疊較大，本來的出發(fā)點是擴(kuò)大學(xué)生的知識面，但由于學(xué)時有限，過多的課程反而影響了專業(yè)特色。

（2）培養(yǎng)模式落后。缺乏學(xué)科交叉，且“教師一學(xué)生”的單一教學(xué)模式不利于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊意識和協(xié)作能力。

（3）專業(yè)培養(yǎng)缺乏目標(biāo)導(dǎo)向與社會定位。學(xué)生缺乏對智能學(xué)科的系統(tǒng)化理解，很難培養(yǎng)其認(rèn)識問題和解決問題的能力。

因此，沿用傳統(tǒng)的畢業(yè)論文（設(shè)計）管理模式和時間分配方案，以通常的論文撰寫和答辯為基本考評方式，效果并不理想。

2智能專業(yè)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）的指導(dǎo)思想

高等學(xué)校本科畢業(yè)論文（設(shè)計）是本科教育成果的收官之作，對學(xué)生進(jìn)入社會或繼續(xù)深造都有重要的過渡作用，需特別重視。通過面向能力培養(yǎng)的本科畢業(yè)設(shè)計教學(xué)改革，智能專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)思想在遵循《南開大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計手冊》的基礎(chǔ)上，主要強(qiáng)調(diào)以下3個方面。

（1）學(xué)生應(yīng)結(jié)合課程學(xué)習(xí)情況、今后擬就業(yè)方向、個人興趣、繼續(xù)深造方向等選擇適合自己的導(dǎo)師和畢業(yè)設(shè)計題目，而非功種性地選擇難度低、給分高、容易過的題目。在畢業(yè)設(shè)計過程中，學(xué)生應(yīng)發(fā)揮主觀能動性，將涉及的核心課程知識點再做溫習(xí)，與指導(dǎo)教師積極溝通，與團(tuán)隊成員經(jīng)常討論。

（2）教師在指導(dǎo)學(xué)生選題方面應(yīng)注重與前沿技術(shù)的相關(guān)度，可將在研項目、子課題、甚至技術(shù)點中的一些工作作為本科生畢業(yè)設(shè)計題目，鼓勵教師多出題目。教師在指導(dǎo)學(xué)生過程中應(yīng)給予參考文獻(xiàn)、參考書目建議，并根據(jù)項目情況提供之前的項目文檔，同時注意培養(yǎng)學(xué)生撰寫項目文檔的能力。

（3）論文撰寫符合南開大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容、格式規(guī)范，做好論文答辯的各項準(zhǔn)備。

為了全面貫徹智能專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)思想，使畢業(yè)設(shè)計工作順利推進(jìn)，智能專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計正式開展前要經(jīng)過兩個層次的動員工作，一方面由學(xué)院教學(xué)領(lǐng)導(dǎo)班子動員畢業(yè)設(shè)計導(dǎo)師，另一方面，學(xué)院組織學(xué)生集中召開畢業(yè)設(shè)計動員大會。

3智能專業(yè)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）內(nèi)容和過程

3.1畢業(yè)論文（設(shè)計）前導(dǎo)課程

為了使畢業(yè)論文（設(shè)計）實現(xiàn)更好的效果，學(xué)校首先在畢業(yè)論文選題前一學(xué)年就開設(shè)綜合課程設(shè)計課程，該課程可以分為春、秋兩個學(xué)期（即第五、六學(xué)期），分別為綜合課程設(shè)計2-1和綜合課程設(shè)計2-2。由教師根據(jù)自己的科研項目或教授課程給出1～3個題目，將智能學(xué)科核心課程（如智能工程、機(jī)器視覺、現(xiàn)代控制論、過程控制、電路基礎(chǔ)、計算機(jī)基礎(chǔ)等）之間的關(guān)聯(lián)性通過恰當(dāng)?shù)倪x題體現(xiàn)出來。學(xué)生在自由選擇一個題目后，像研究生一樣進(jìn)入實驗室，跟隨導(dǎo)師完成題目，并做定期進(jìn)度匯報。

該課程近兩年開始實施，效果比較顯著，主要體現(xiàn)在兩個方面。一是合理彌補(bǔ)了本科生畢業(yè)設(shè)計時間不足的問題，真正的畢業(yè)設(shè)計過程在大四學(xué)期才剛剛開始，而該階段的學(xué)生一般忙于找工作、考研、出國等事務(wù)，很難集中全部精力和在校時間投入畢業(yè)設(shè)計中。尤其工科類的題目需要經(jīng)過實際調(diào)試和設(shè)計才能完成，很多學(xué)生由于時間所限草草應(yīng)付。前導(dǎo)課程設(shè)置在大三學(xué)年，學(xué)生就有充沛的時間，有較穩(wěn)定的學(xué)習(xí)狀態(tài)和心理狀態(tài)。二是使學(xué)生提前進(jìn)入科研環(huán)境，熟悉基本的科研條件和論文寫作技能，對知識結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步的整理和溫習(xí)，并對自己的能力有一個初步認(rèn)識，也能較早發(fā)現(xiàn)自己的興趣點，在后期真正開展畢業(yè)設(shè)計時選題更準(zhǔn)確、進(jìn)入研究狀態(tài)更快、論文（設(shè)計）質(zhì)量更好。

3.2時間要求

本科畢業(yè)論文（設(shè)計）工作時間不得少于12周，不設(shè)上限，充足的工作時間是保證質(zhì)量的重要前提。學(xué)校安排學(xué)生在大四上學(xué)期進(jìn)行畢業(yè)論文（設(shè)計）的動員、選題、導(dǎo)師確定、文獻(xiàn)查閱等工作；在大四下學(xué)期集中完成畢業(yè)論文（設(shè)計）的實驗（調(diào)研）、撰寫、答辯等環(huán)節(jié)。大三學(xué)年（上下兩個學(xué)期）開設(shè)畢業(yè)設(shè)計前導(dǎo)課程，客觀上也為畢業(yè)設(shè)計增加了更多時間。

3.3選題要求

（1）以培養(yǎng)智能專業(yè)優(yōu)秀畢業(yè)生為目標(biāo)，充分體現(xiàn)專業(yè)特點。同時，鼓勵學(xué)生選擇以本專業(yè)為主的交叉學(xué)科課題，如近兩年有不少學(xué)生將機(jī)器視覺、圖像處理等技術(shù)與生物、法語、環(huán)境等學(xué)科的實際問題結(jié)合，做出了有應(yīng)用價值的畢業(yè)設(shè)計。

（2）學(xué)生應(yīng)根據(jù)自身情況考慮選題，不要隨意或者盲目。前文提到的畢業(yè)設(shè)計前導(dǎo)課程為學(xué)生達(dá)到此要求提供了幫助。

（3）論文選題應(yīng)有一定的理論價值或?qū)嵺`價值，本科畢業(yè)設(shè)計應(yīng)有1～2個創(chuàng)新點。

（4）學(xué)生可選擇指導(dǎo)教師提供的題目，也可自擬題目。學(xué)院采取開題報告的形式審核全體學(xué)生的選題，并填寫《智能專業(yè)開題報告審查表》，經(jīng)導(dǎo)師、院主管本科教學(xué)副院長簽字備案。如題目更改，學(xué)生需填寫《智能專業(yè)本科畢業(yè)題目變更審查表》，同樣經(jīng)簽字后備案。其中，學(xué)院會選拔5～10名學(xué)生面向整個專業(yè)的師生舉行示范性開題報告。

（5）學(xué)生選題原則上要求每人1題。但由于智能專業(yè)很多題目需團(tuán)隊協(xié)作完成，因此規(guī)定若2人（或2人以上）合作課題，畢業(yè)論文（設(shè)計）必須分開撰寫，在畢業(yè)論文（設(shè)計）中要重點闡述本人獨(dú)立完成的部分，并明確說明本人在課題研究中完成的內(nèi)容對整個課題的貢獻(xiàn)。

3.4資料查閱、實驗設(shè)計及數(shù)據(jù)整理

智能專業(yè)本科生如同其他工科學(xué)生一樣，往往直接著手解決具體問題，而忽略了問題背后的理論意義。因此，學(xué)生應(yīng)進(jìn)行一定量的文獻(xiàn)閱讀工作，在開展畢業(yè)設(shè)計前廣泛收集資料，以便了解目前該領(lǐng)域國內(nèi)外研究現(xiàn)狀并做好記錄。同時，要求學(xué)生將課題的研究背景、資料查閱情況、文獻(xiàn)閱讀心得進(jìn)行歸納總結(jié)，并在初期進(jìn)行一次詳盡匯報。導(dǎo)師對該匯報評價滿意后，學(xué)生繼續(xù)進(jìn)行實驗設(shè)計和后繼答辯工作，若不符合要求則需重新匯報直到符合要求為止。我們要讓學(xué)生懂得：只有通過豐富翔實的前期調(diào)研，才能了解理論界對自己擬研究問題的研究狀況，避免低水平重復(fù)性工作，也防止侵犯他人知識產(chǎn)權(quán)，這對學(xué)生今后的研究工作有著重要的意義。

3.5編寫提綱和撰寫畢業(yè)論文（設(shè)計）

根據(jù)智能專業(yè)特點，撰寫論文的時間為4周，在撰寫前應(yīng)與指導(dǎo)教師討論三級目錄。學(xué)生應(yīng)主動找導(dǎo)師指導(dǎo)畢業(yè)論文（設(shè)計），每周至少一次，總次數(shù)不少于10次。這里特別強(qiáng)調(diào)，如學(xué)生沒有按要求完成之前的環(huán)節(jié)，而直接提交論文，則不準(zhǔn)許答辯，亦不能獲得相應(yīng)學(xué)分。

3.6畢業(yè)論文（設(shè)計）指導(dǎo)與檢查

指導(dǎo)教師應(yīng)按學(xué)校要求對學(xué)生進(jìn)行定期指導(dǎo)，同時對學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計）的完成進(jìn)度、質(zhì)量、出勤等情況進(jìn)行檢查，及時解決檢查中發(fā)現(xiàn)的問題，如實填寫《智能專業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告審查表》《智能專業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計）中期檢查表》《智能專業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計）進(jìn)度檢查表》等表格。

3.7利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)完成全過程質(zhì)量控制

篇8

摘要：基于CDIO工程教育理念，結(jié)合大連東軟信息學(xué)院推行的TOPCARES-CDIO人才培養(yǎng)目標(biāo)體系和電子工程系智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)特點，提出構(gòu)建培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、溝通、工程推理與解決實際問題等能力的專業(yè)人才培養(yǎng)方案。

關(guān)鍵詞 ：CDIO；專業(yè)人才培養(yǎng)；智能科學(xué)與技術(shù)；項目導(dǎo)學(xué)

基金項目：2012年度遼寧省普通高等學(xué)校本科工程人才培養(yǎng)模式改革試點專業(yè)項目(G2201249)。

第一作者簡介：周國順，男，教授，研究方向為嵌入式系統(tǒng)，zhouguoshun@neusoft．edu．cn。

0 引 言

專業(yè)人才培養(yǎng)方案是專業(yè)建設(shè)的根本性文件，主要由專業(yè)基本信息、學(xué)制與學(xué)位、專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系、培養(yǎng)計劃安排及學(xué)時學(xué)分要求等內(nèi)容組成。為了能夠適應(yīng)當(dāng)前國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，高校有必要對相關(guān)學(xué)科的專業(yè)培養(yǎng)方案進(jìn)行改革。專業(yè)培養(yǎng)方案應(yīng)該適當(dāng)加強(qiáng)對工科學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計與實踐能力培養(yǎng)的要求，廣泛調(diào)研專業(yè)相關(guān)企事業(yè)用人單位的崗位需求，適當(dāng)增加符合專業(yè)發(fā)展趨勢的專業(yè)拓展、前沿課程。大連東軟信息學(xué)院電子工程系智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)依靠具有豐富的智能產(chǎn)品研發(fā)、工程設(shè)計、工程實施經(jīng)驗的師資隊伍和CDIO工程環(huán)境，對本專業(yè)人才培養(yǎng)方案進(jìn)行了基于TOPCARES-CDIO的教育教學(xué)改革，取得了良好的效果。

1 工程教育改革的意義

CDIO工程教育改革的目的是培養(yǎng)學(xué)生具有在工程、產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊中構(gòu)思一設(shè)計一實施一運(yùn)行復(fù)雜、高附加值產(chǎn)品或過程與系統(tǒng)的能力，通過大學(xué)本科的教育與實踐，成為一名具有基本工程創(chuàng)新及設(shè)計能力、整裝待發(fā)的工程師。為此，教師必須改變傳統(tǒng)工程教育重理論、輕實踐、理論與實踐脫節(jié)的教學(xué)方式，補(bǔ)充對工程教育至關(guān)重要的個人素養(yǎng)、團(tuán)隊合作與系統(tǒng)構(gòu)建能力培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容。

傳統(tǒng)的教與學(xué)是建立在布魯納的“認(rèn)知一發(fā)現(xiàn)說”、奧蘇伯爾的“有意義言語學(xué)習(xí)理論”和加涅的“認(rèn)知學(xué)習(xí)理論”基礎(chǔ)上的。大多數(shù)高校教師為了讓學(xué)生掌握深厚的工程推理能力，基本上采用奧蘇伯爾的“有意義言語學(xué)習(xí)理論”進(jìn)行教學(xué)。該理論提倡課堂的講授式教學(xué)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中基本是被動地接受學(xué)習(xí)口。多數(shù)學(xué)生雖然會關(guān)注理論知識在實踐中運(yùn)用的問題，但是也常常只為應(yīng)付考試而去記憶工程理論?？荚嚱Y(jié)束，學(xué)過的知識、理論也就不用了，甚至忘記了。

2009年，大連東軟信息學(xué)院提出創(chuàng)辦獨(dú)具特色的、培養(yǎng)應(yīng)用型人才的國內(nèi)一流應(yīng)用型大學(xué)的目標(biāo)，借鑒美國MIT、瑞典皇家理工大學(xué)、瑞典查爾莫斯工業(yè)大學(xué)、瑞典林雪平大學(xué)組成的工程教育改革研究團(tuán)隊倡導(dǎo)的CDIO（Conceive-構(gòu)思、Design-設(shè)計、Implement-實現(xiàn)、Operate-運(yùn)行）教育教學(xué)理念，提出TOPCARES-CDIO人才培養(yǎng)目標(biāo)體系。TOPCARES分別代表CDIO的8大一級能力指標(biāo)的首字母，即Technical knowledge and reasoning, Open thinking and innovation, Personal and professional skills,Communication and teamwork, Attitude and manner, Responsibility, Ethicalvalues, Social contribution by application practice。

基于CDIO的教學(xué)模式提倡主動學(xué)習(xí)和經(jīng)驗學(xué)習(xí)。主動學(xué)習(xí)是讓學(xué)生在參與學(xué)習(xí)活動時發(fā)現(xiàn)問題、思考與解決問題。教師收集學(xué)生提出的在課程學(xué)習(xí)中的問題，集中回答；同時教師也提出問題，促使學(xué)生主動學(xué)習(xí)、思考問題并尋求解決方法。經(jīng)驗學(xué)習(xí)是讓學(xué)生在模擬工程師和工程實踐的環(huán)境下進(jìn)行學(xué)習(xí)，包括基于項目的學(xué)習(xí)、仿真、案例分析與設(shè)計實現(xiàn)。

評估與評價是衡量學(xué)生對規(guī)定學(xué)習(xí)內(nèi)容完成程度的判斷。傳統(tǒng)的教學(xué)評價基本上是以筆試成績?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的，很難評價學(xué)生的工程、產(chǎn)品及過程構(gòu)建能力。CDIO教學(xué)模式下的評估以學(xué)習(xí)為中心，貫穿整個教學(xué)過程始終。評估方法主要有筆試和口試、平時表現(xiàn)、項目成果演示、書面報告等。教師可根據(jù)一系列考核成績，對教學(xué)大綱及教學(xué)方法進(jìn)行持續(xù)的改進(jìn)和完善，這就構(gòu)成一個工程教學(xué)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

2 智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案改革

教師應(yīng)遵循高等教育教學(xué)規(guī)律，貫徹落實“國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）”精神，以TOPCARES-CDIO教育理念和方法為指導(dǎo)，以培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型高級專門人才為目標(biāo)，以當(dāng)前“萬眾創(chuàng)新、大眾創(chuàng)業(yè)”理念為契機(jī)，努力為學(xué)生構(gòu)建合理的知識、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)，結(jié)合智能行業(yè)的新理論、新技術(shù)、新工具、新產(chǎn)品更新課程體系與教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化創(chuàng)新精神和工程實踐能力培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

2.1 以知識、能力、素質(zhì)培養(yǎng)為核心，以項目為導(dǎo)向，構(gòu)建一體化專業(yè)人才培養(yǎng)方案

1)以社會和行業(yè)需求為背景，準(zhǔn)確定位專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)。

教師應(yīng)深入開展專業(yè)調(diào)研工作，基于TOPCATES-CDIO人才培養(yǎng)目標(biāo)體系框架，綜合分析應(yīng)用型人才的通用標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)校標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建和確定本專業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)和能力培養(yǎng)的具體要求，培養(yǎng)掌握智能信息處理與識別、自動控制方法等方面基礎(chǔ)知識，具備信息處理系統(tǒng)軟硬件平臺開發(fā)、自動控制系統(tǒng)設(shè)計、人工智能系統(tǒng)開發(fā)等基本能力，具有開放式思維與創(chuàng)新能力和較強(qiáng)個人職業(yè)能力與團(tuán)隊合作能力，樹立正確價值觀、態(tài)度端正、習(xí)慣良好、有責(zé)任感的，能在智能醫(yī)療設(shè)備、多媒體信息處理、工業(yè)機(jī)械控制、機(jī)器人、人工智能等智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科相關(guān)的專業(yè)領(lǐng)域從事智能產(chǎn)品開發(fā)、系統(tǒng)測試、技術(shù)支持等工作的應(yīng)用型高級專門人才。

在專業(yè)教育階段，教師可跟蹤專業(yè)和產(chǎn)業(yè)新理論、新技術(shù)、新工具、新產(chǎn)品的要求，通過開設(shè)專業(yè)特色課和專業(yè)拓展課，將創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)融入專業(yè)教育，培養(yǎng)學(xué)生的相應(yīng)知識和技能。專業(yè)課程分類見表1。

2)以項目為導(dǎo)向，構(gòu)建一體化的課程體系。

學(xué)生在學(xué)完所有學(xué)科課程后，要完成一個貫穿整個課程體系知識及能力的壓頂石項目。為達(dá)到專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和完成壓頂石項目，學(xué)生必須具有三大核心應(yīng)用能力：智能傳感與檢測技術(shù)能力，智能機(jī)器人傳動、驅(qū)動技術(shù)能力和智能機(jī)器人系統(tǒng)技術(shù)能力。專業(yè)核心能力對壓頂石項目的支撐關(guān)系如圖1所示。

依據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，教師應(yīng)以專業(yè)核心應(yīng)用能力培養(yǎng)為主線，面向行業(yè)、服務(wù)產(chǎn)業(yè)、突出應(yīng)用，以項目訓(xùn)練為導(dǎo)向，系統(tǒng)構(gòu)建課程與項目相結(jié)合，知識、能力、素質(zhì)同步培養(yǎng)的一體化課程體系，形成課程培養(yǎng)目標(biāo)、項目培養(yǎng)目標(biāo)與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的相互對應(yīng)和支撐。專業(yè)課程體系如圖2所示。

3)以能力培養(yǎng)為本，構(gòu)建一體化的實踐教學(xué)體系。

智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)依據(jù)專業(yè)能力培養(yǎng)目標(biāo)，以能力為本，以項目為載體，采用“學(xué)中做”和“做中學(xué)”的方法，統(tǒng)籌安排基礎(chǔ)實踐、專業(yè)實踐、創(chuàng)新訓(xùn)練與實踐、創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練與實踐、綜合實訓(xùn)與實踐、畢業(yè)設(shè)計（論文）與企業(yè)實踐等循序漸進(jìn)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使實踐訓(xùn)練內(nèi)容逐級遞進(jìn)、逐步深化，將實踐學(xué)期實訓(xùn)內(nèi)容與理論學(xué)期的教學(xué)內(nèi)容緊密銜接，形成理論與實踐相結(jié)合、課內(nèi)與課外相結(jié)合、學(xué)校與企業(yè)相結(jié)合，貫穿本科教育全程的一體化實踐教學(xué)體系。專業(yè)培養(yǎng)方案中采用自頂而下的方式設(shè)計各級項目。一級項目（壓頂石項目）的設(shè)計直接針對專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，二級和三級項目是一級項目培養(yǎng)能力的分解。專業(yè)課程體系中的實踐項目設(shè)計如圖3所示。圖中每一魚骨分支上支撐同一個二級項目的一組課程為課程群，課程三級項目進(jìn)行適當(dāng)?shù)难由炫c擴(kuò)展將對應(yīng)二級項目的一部分。專業(yè)項目設(shè)置見表2。教師可通過從課程的三級項目實踐開始，到實踐學(xué)期的有一定綜合能力的二級項目鍛煉，再最后進(jìn)行一級壓頂石項目實訓(xùn)，消除學(xué)生對智能系統(tǒng)設(shè)計的恐懼感，令學(xué)生從容應(yīng)對工程項目的挑戰(zhàn)。

4)創(chuàng)新素質(zhì)教育，提升學(xué)生的綜合能力。

教師需將素質(zhì)教育項目納入專業(yè)人才培養(yǎng)方案，明確學(xué)分要求、內(nèi)容安排、組織方式及考核評價標(biāo)準(zhǔn)。構(gòu)建與專業(yè)教育相呼應(yīng)的集校、系兩級項目和專業(yè)團(tuán)隊項目為一體的素質(zhì)教育項目體系，加強(qiáng)學(xué)生職業(yè)素質(zhì)、書面表達(dá)能力、溝通交流能力、團(tuán)隊協(xié)作能力、實踐能力的培養(yǎng)，全面提升學(xué)生的綜合能力。

2.2 “實用化、個性化、國際化”人才培養(yǎng)特色

1)優(yōu)化專業(yè)結(jié)構(gòu)，凝練實用化專業(yè)特色。

智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)依據(jù)辦學(xué)定位、培養(yǎng)目標(biāo)、服務(wù)面向和行業(yè)需求，認(rèn)真梳理和凝練專業(yè)特色，提高專業(yè)建設(shè)質(zhì)量和水平。

本專業(yè)開設(shè)了有別于其他高校智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的特色課程，如智能傳感與檢測技術(shù)、智能機(jī)器人、智能終端應(yīng)用開發(fā)等。通過學(xué)習(xí)這些課程，學(xué)生能夠掌握智能科學(xué)行業(yè)前沿的技術(shù)與能力，在就業(yè)市場上處于有利位置；以強(qiáng)化職業(yè)崗位技能訓(xùn)練、提高工程實踐能力為目標(biāo)，依托業(yè)界先進(jìn)的機(jī)器人實驗室設(shè)計課程體系，使畢業(yè)生具有智能科學(xué)領(lǐng)域由硬件到軟件的設(shè)計能力和實際開發(fā)經(jīng)驗。

2)優(yōu)化課程體系結(jié)構(gòu)，科學(xué)設(shè)置專業(yè)課程。

本專業(yè)立足教育教學(xué)的全過程，處理好基礎(chǔ)與專業(yè)、必修與選修、課內(nèi)與課外、理論與實踐、專業(yè)教育與素質(zhì)教育的關(guān)系，按照整體優(yōu)化、加強(qiáng)能力、提高素質(zhì)的思路精心設(shè)計教學(xué)實踐環(huán)節(jié)；通過設(shè)立全校公共選修課平臺擴(kuò)大選修課范圍，按照學(xué)科門類細(xì)化公共選修課類別，提高選修課學(xué)分學(xué)時比例，增強(qiáng)學(xué)生選課自由度和靈活性。

3)以人為本，因材施教，滿足學(xué)生多元化需求。

教師需根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和個性化需求，實施分類教學(xué)、分級教學(xué)、分層次教學(xué)、分方向培養(yǎng)；通過彈性學(xué)制、選課制、主輔修制、重修制、學(xué)業(yè)導(dǎo)師制、學(xué)分替換、實踐獎勵學(xué)分等方式，把共性與個性、統(tǒng)一性與差異性、規(guī)范性與靈活性有機(jī)結(jié)合，突出“實用化、個性化、國際化”的人才培養(yǎng)特色。

2.3 以產(chǎn)學(xué)融合為途徑，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式

1)校企合作建設(shè)課程資源。

高校應(yīng)加強(qiáng)與相關(guān)企業(yè)的深度合作，通過承接企業(yè)項目，將實際案例和項目引入課程，對學(xué)生進(jìn)行實際項目開發(fā)、項目規(guī)范流程和創(chuàng)新能力培養(yǎng)；根據(jù)行業(yè)和職業(yè)崗位需求，有針對性地將企業(yè)認(rèn)證課程納入課程體系；通過與企業(yè)共建校內(nèi)外實習(xí)、實踐基地，建設(shè)真實或仿真實踐環(huán)境，將企業(yè)實習(xí)、實訓(xùn)、頂崗等實踐環(huán)節(jié)列入培養(yǎng)方案，并根據(jù)行業(yè)和企業(yè)的實際需要，有計劃地開展定制式的人才培養(yǎng)。

2)校企融合實施卓越計劃。

學(xué)校應(yīng)充分發(fā)揮源于企業(yè)的辦學(xué)體制、產(chǎn)學(xué)融合的育人機(jī)制；在已實施的3+1模式、CO-OP計劃（校企合作）、項目工作室模式的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深化人才培養(yǎng)模式改革；按照卓越工程師人才培養(yǎng)的改革思路，對人才培養(yǎng)方案的校內(nèi)培養(yǎng)與企業(yè)培養(yǎng)進(jìn)行一體化設(shè)計與實施的探索，逐步形成具有“TOPCARES-CDIO”特色的IT應(yīng)用型卓越工程師培養(yǎng)模式。

3 結(jié)語

智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實施CDIO人才培養(yǎng)模式改革以來，學(xué)生的工程實踐能力、團(tuán)隊合作能力和創(chuàng)新能力普遍有所提升，近年來在國家、省、市各級學(xué)科競賽中捷報頻傳，而且CO-OP實習(xí)學(xué)生也受到了用人單位的好評?；贑DIO工程教育模式，系統(tǒng)實施以知識、能力、素質(zhì)培養(yǎng)為核心，以項目為導(dǎo)向的一體化人才培養(yǎng)方案及產(chǎn)學(xué)融合的創(chuàng)新人才培養(yǎng)方式，既能保證學(xué)生獲得先進(jìn)的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)知識與技能，又能系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和職業(yè)素養(yǎng)，對于智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)出適應(yīng)社會需求的應(yīng)用型創(chuàng)新人才具有重大實踐意義。通過以上智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)方案的改革與實踐，大連東軟信息學(xué)院電子工程系智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)今后將繼續(xù)發(fā)揚(yáng)、倡導(dǎo)CDIO工程化教育方法，持續(xù)完善專業(yè)培養(yǎng)方案，為把本專業(yè)建設(shè)成為有特色、高水平、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)應(yīng)用型專業(yè)而繼續(xù)努力。

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篇9

摘要：從智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，探討構(gòu)建不斷線的浸入式雙語課程教學(xué)體系，闡述雙語課程在課程設(shè)計、授課方法和手段、課程資源建設(shè)、師資隊伍培養(yǎng)、課程評估評價等方面的思考和實踐。

關(guān)鍵詞 ：雙語教學(xué)；智能科學(xué)技術(shù)；浸入式；C語言

基金項目：2014年遼寧省普通高等教育本科教學(xué)改革研究項目“浸入式的C語言程序設(shè)計課程雙語教學(xué)模式探索與實踐”( UPRP20140592)。

第一作者簡介：申華，男，教授，研究方向為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，shenhua@neusoft．edu．cn。

0 引 言

智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是面向前沿高新技術(shù)的基礎(chǔ)性本科專業(yè)，是國際上公認(rèn)的最具發(fā)展前景的專業(yè)之一，在激烈競爭的國際環(huán)境下，先掌握智能科學(xué)技術(shù)，就有可能掌握制勝的主導(dǎo)權(quán)。進(jìn)入21世紀(jì)以后，智能科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅猛，新技術(shù)、新產(chǎn)品、新應(yīng)用層出不窮，與國際先進(jìn)的智能科學(xué)技術(shù)發(fā)展接軌，對于推進(jìn)我國智能科學(xué)技術(shù)專業(yè)的發(fā)展以及培養(yǎng)高層次智能科學(xué)技術(shù)人才尤為重要。

在教育國際化、科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展全球化的趨勢下，我國對精通專業(yè)知識和外語的復(fù)合型人才需求不斷增加。教育部2001年頒布的《關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校本科教學(xué)工作提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》指出——按照“教育面向現(xiàn)代化、面向世界、面向未來”的要求，為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)全球化和科技革命的挑戰(zhàn)，本科教育要創(chuàng)造條件使用英語等外語進(jìn)行公共課和專業(yè)課教學(xué)——這就明確提出了高等院校雙語教學(xué)的要求?！?010-2020國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》再次提出要擴(kuò)大教育開放，提高國際交流合作水平，擴(kuò)大政府間學(xué)歷學(xué)位互認(rèn)，支持中外大學(xué)間的教師互派、學(xué)生互換、學(xué)分互認(rèn)和學(xué)位互授。雙語教學(xué)已成為我國教育改革與國際接軌以及現(xiàn)代化高等教育未來發(fā)展的重要組成部分。

開展雙語教學(xué)，是培養(yǎng)具有國際合作意識、國際交流與競爭能力的高素質(zhì)外向型專業(yè)人才的重要手段。一般雙語教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)包括：閱讀最新的外文技術(shù)資料和資訊，對外文文獻(xiàn)的理解以及面對面與外國同行直接進(jìn)行信息交流等。概而言之，就是培養(yǎng)學(xué)生的外語應(yīng)用能力，保持與國外先進(jìn)知識與技術(shù)的同步。

1 智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的雙語課程體系規(guī)劃

智能信息產(chǎn)業(yè)具有技術(shù)和知識更新快、新產(chǎn)品層出不窮的特點，學(xué)生畢業(yè)后從事產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)和科研都不可避免地要接觸國外先進(jìn)技術(shù)，查閱外文技術(shù)資料等，若讀研深造，更要經(jīng)常查閱大量英文資料和科技論文，參加國際學(xué)術(shù)會議進(jìn)行技術(shù)交流等，而目前工科學(xué)生普遍欠缺應(yīng)用英語進(jìn)行專業(yè)知識交流的能力。為培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用英語學(xué)習(xí)和迅速了解國外先進(jìn)智能技術(shù)、進(jìn)行技術(shù)交流的能力，造就國際化智能工程技術(shù)人才，在智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實施雙語課程教學(xué)是十分必要的。

目前國內(nèi)高校的專業(yè)英語教學(xué)可歸納為以下兩種情況：

(1)理工類專業(yè)中，專業(yè)英語是歷史悠久、開設(shè)較為廣泛的一門課程，一般由英語教師教授。該類課程的主要問題是英語教師不具備相關(guān)理工專業(yè)的知識，所選用的科技類通俗內(nèi)容與學(xué)生所學(xué)專業(yè)相距甚遠(yuǎn)，普遍處于教師不愿教、學(xué)生無意學(xué)的尷尬局面。

(2)近年來，各高校普遍嘗試開設(shè)針對部分學(xué)生（如“快班”學(xué)生）的專業(yè)課程雙語教學(xué)，由理工科專業(yè)教師講授。這些雙語課程絕大多數(shù)是將某門專業(yè)課改為雙語教學(xué)，很少有高校從專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)人手，系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)建雙語課程體系。

正如語言的學(xué)習(xí)需要一個緩慢、長期、漸進(jìn)的過程一樣，外語應(yīng)用能力的培養(yǎng)也需要通過一系列雙語課程的學(xué)習(xí)逐步開展和提升。從智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)，構(gòu)建大學(xué)期間雙語課程不斷線、面向全體學(xué)生的雙語教學(xué)體系，通過有針對性的雙語課程立體化培養(yǎng)，使學(xué)生既達(dá)成專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的要求，又符合國際化復(fù)合型人才的需求。

基于智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的課程體系，考慮英文在課程中的應(yīng)用比例，兼顧雙語課程實施的難度，可設(shè)計軟件開發(fā)和硬件開發(fā)兩條專業(yè)課程主線（如圖1所示），實現(xiàn)學(xué)生雙語能力的系統(tǒng)化培養(yǎng)。

根據(jù)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，雙語課程的軟件主線主要選擇程序設(shè)計類課程，這是因為程序本身必須符合英文語法規(guī)則，再加上程序編譯器、編譯信息提示和幫助文檔皆為英文，非常適合以英文為工作環(huán)境；硬件主線選擇以電路圖、芯片手冊等作為主要技術(shù)資料的核心課程，這些知識內(nèi)容以直觀的圖表作為載體，雙語教學(xué)中語言障礙帶來的影響可以被降至最低。

2 雙語教學(xué)師資隊伍的建設(shè)與培養(yǎng)

教師是雙語教學(xué)最直接的實施者，教師的語言水平和教學(xué)能力直接關(guān)系到雙語教學(xué)的成敗。從實際教學(xué)活動上看，雙語課程的授課教師要有豐富的教學(xué)經(jīng)驗、扎實的學(xué)科知識以及深厚的學(xué)術(shù)造詣和研究能力，能充分理解運(yùn)用原版教材，把握學(xué)科前沿；同時還要求具備較高的外語水平，能在課堂上熟練地在雙語之間進(jìn)行切換，準(zhǔn)確地表達(dá)專業(yè)知識。也就是說，承擔(dān)雙語授課的教師不僅專業(yè)精深、英語好，還要能用英語表述專業(yè)知識、解析專業(yè)詞匯，并具備良好的教育教學(xué)管理能力。

目前，我國高校還沒有學(xué)科專業(yè)或機(jī)構(gòu)專門針對雙語師資進(jìn)行培養(yǎng)，而雙語教師的匱乏已成為制約雙語教學(xué)發(fā)展的瓶頸。為更好鼓勵雙語教學(xué)，培養(yǎng)雙語師資隊伍，大連東軟信息學(xué)院2012年就制定頒布了《雙語教學(xué)管理辦法》，從教師的口語培訓(xùn)、雙語課程級別的認(rèn)定、雙語課程的建設(shè)、雙語課程的獎勵和雙語課程的效果評估等多個方面，對雙語課程的教學(xué)進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃和管理。

師資培訓(xùn)采取脫崗培訓(xùn)、在崗培養(yǎng)等方式，選拔英語基礎(chǔ)較好、教學(xué)經(jīng)驗豐富、教學(xué)效果好的教師有計劃地開展外語培訓(xùn)，提高教師的英文水平并學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的教學(xué)理念。同時，引進(jìn)高水平的雙語教學(xué)人才，優(yōu)化師資隊伍的學(xué)歷結(jié)構(gòu)、職稱結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)和知識結(jié)構(gòu)，形成雙語教師梯隊。還應(yīng)鼓勵教師間互相聽課，定期開展研討，在課程負(fù)責(zé)人帶領(lǐng)下采用導(dǎo)師制幫助新教師進(jìn)步與成長。

雙語課程實施根據(jù)難易程度，劃分為A、B、C三個級別，均采用外文原版教材及外文課件。A級課程課堂教學(xué)中全部使用外語，課程考核全部使用外文并要求學(xué)生用外文作答；B級課程課堂教學(xué)中使用外語授課達(dá)到50%以上，至少50%的課程考核使用外文并要求學(xué)生用外文作答；C級課程課堂教學(xué)中使用外語授課達(dá)到30%以上，至少30%的課程考核使用外文并要求學(xué)生用外文作答。根據(jù)教師雙語授課能力、課程難易程度以及授課對象的接受程度，各個專業(yè)選擇申請開設(shè)相應(yīng)級別的雙語教學(xué)課程，學(xué)校設(shè)有專門的雙語課程評估委員會對申請進(jìn)行評估，并安排試講。

3 雙語課程的教學(xué)設(shè)計

雙語教學(xué)的實施存在兩個難點，一個是課程知識目標(biāo)的達(dá)成，另一個是引入雙語教學(xué)后對學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)帶來的影響，克服語言障礙實現(xiàn)課程培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成是實施雙語教學(xué)的最大挑戰(zhàn)。針對不同類型的雙語課程，須精心設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，使教學(xué)內(nèi)容的講授既符合專業(yè)知識的特點，又能有效減輕語言障礙帶來的困擾。

程序設(shè)計類課程因其自身特點使得雙語教學(xué)這種新的教學(xué)形式實施起來更加有效。很多程序設(shè)計語言（如C語言、C++語言、Java語言等），其語言表述、語法結(jié)構(gòu)和算法邏輯與英語思維較接近，而且程序的開發(fā)環(huán)境也是以英文版本居多，即使是漢化的中文版界面，程序在設(shè)計調(diào)試過程中的編譯信息和錯誤提示信息也都是用英文表達(dá)。在學(xué)習(xí)這些語言時，不需要進(jìn)行漢語的翻譯，只需對其英文本意進(jìn)行直譯，這是該類課程適合雙語教學(xué)的最主要原因和最大優(yōu)勢。另外，程序類課程中采用雙語教學(xué)，學(xué)生在對專業(yè)知識的相關(guān)術(shù)語和英文表述有了一定的了解和掌握后，當(dāng)程序設(shè)計和調(diào)試過程中遇到問題時，可以較好地理解提示信息，大大提高程序調(diào)試效率。因此，雙語教學(xué)對程序設(shè)計類課程的學(xué)習(xí)有明顯的幫助和促進(jìn)作用。

以第一門雙語課程C語言程序設(shè)計為例，根據(jù)該課程培養(yǎng)目標(biāo)的定位，學(xué)生需要掌握基本的C語言語法，并應(yīng)用C語言進(jìn)行編程實踐，解決實際問題?；谠撃繕?biāo)，須對課程理論知識和實踐內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，綜合C語言程序設(shè)計的知識點，將C程序作為C語法的載體，以編程實踐貫穿整個教學(xué)過程；同時，基于課程內(nèi)容的不同模塊，可安排與實際應(yīng)用聯(lián)系緊密、由簡入繁的程序設(shè)計項目，設(shè)計出符合學(xué)生理解能力和認(rèn)知規(guī)律的教學(xué)內(nèi)容；此外，兼顧知識銜接和教學(xué)學(xué)時等方面的要素，合理安排章節(jié)內(nèi)容，將理論授課和編程實踐有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生理解、掌握基本理論知識并進(jìn)行編程實踐。

4 雙語課程教學(xué)方法與手段

雙語教學(xué)對于學(xué)生來說最大難度在于外語環(huán)境的適應(yīng)，包括聽、說、讀、寫等多個方面。經(jīng)過幾年的探索，筆者在雙語課程中采用浸入式( Immersion)教學(xué)模式，取得了較好的效果。浸入式教學(xué)模式最早起源于加拿大的一種外語教學(xué)模式，教師在課堂上不但用第二語言教授第二語言，而且用第二語言講授部分學(xué)科課程。也就是說，第二語言不僅是學(xué)習(xí)的內(nèi)容，而且是學(xué)習(xí)的工具。浸入式教學(xué)使傳統(tǒng)的、孤立的外語教學(xué)向外語與學(xué)科知識教學(xué)相結(jié)合的方向轉(zhuǎn)變。

專業(yè)課程的雙語教學(xué)就是要使用外語作為工具來開展專業(yè)學(xué)科知識的學(xué)習(xí)，因此，采用浸入式的教學(xué)模式極為適合。當(dāng)然，鑒于學(xué)生的外語接受能力以及教師用外語描述專業(yè)知識的難度，初步可以采用中英文混合式教學(xué)。首先，教師使用常用英語組織課堂、管理課堂；其次，課程中涉及到的各種教學(xué)儀器、圖表、

關(guān)鍵詞 匯等用英語來表達(dá)；再次，課程所涉及的專業(yè)術(shù)語用英語介紹給學(xué)生。而其他的重點知識內(nèi)容，可以中文表述為主，英文表述為輔。隨著雙語教學(xué)進(jìn)程的推進(jìn)，學(xué)生慢慢適應(yīng)雙語教學(xué)課堂氛圍后，教師可以逐漸加大使用英語講解學(xué)科知識內(nèi)容的比例，最終達(dá)到完全使用英語進(jìn)行專業(yè)知識教學(xué)。

以C語言程序設(shè)計課程為例，遵循浸入式雙語教學(xué)的基本思路，課程內(nèi)容回顧、課程內(nèi)容小結(jié)、一些圖文并茂的應(yīng)用性內(nèi)容的講解、課堂提問等環(huán)節(jié)均采用全英文授課方式，但一些理論性較強(qiáng)、較難理解的內(nèi)容，則應(yīng)視學(xué)生的掌握情況減少英語講解的比例。同時，作業(yè)、習(xí)題、實驗、試題和開發(fā)環(huán)境( Turbo C)也全部采用英文。這樣，學(xué)生在課內(nèi)和課外的所有學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中主動或被動地浸入到純英文的學(xué)習(xí)環(huán)境中，從不適應(yīng)到適應(yīng)，從不習(xí)慣到習(xí)慣，學(xué)生也逐漸適應(yīng)雙語學(xué)習(xí)的形式，甚至覺得英文對專業(yè)知識的表述更加簡單、直接，易于理解。

從具體的教學(xué)手段上，理論知識可以借助多媒體和計算機(jī)技術(shù)開展教學(xué)，比如使用多媒體和動畫等手段使知識內(nèi)容形象化展現(xiàn)，提高課堂教學(xué)效率。同時采用Turbo C編譯器對程序進(jìn)行在線編譯、調(diào)試，將程序運(yùn)行過程實時展示給學(xué)生，既有助于學(xué)生理解程序語法的功能，又能直觀動態(tài)地反映程序的執(zhí)行過程。在實驗和實踐環(huán)節(jié)，運(yùn)用案例教學(xué)和程序設(shè)計項目教學(xué)，以提高程序設(shè)計能力為重點，精講多練，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用C語言編程解決實際問題。

5 雙語課程教學(xué)資源開發(fā)

雙語教學(xué)的基本原則是盡量使用原版外文教材和參考資料。原版外文教材的內(nèi)容體現(xiàn)了理論的前瞻性，有利于學(xué)生了解專業(yè)前沿理論知識和最新發(fā)展動態(tài)。另外，選擇原版外文教材給學(xué)生營造了一個全面接觸專業(yè)外語的環(huán)境，包括準(zhǔn)確使用專業(yè)詞匯、準(zhǔn)確表達(dá)專業(yè)內(nèi)容。只有使用原版外文教材，才能真正使雙語教學(xué)從形式和內(nèi)容上與世界主流技術(shù)和專業(yè)思想保持一致。

當(dāng)然，由于國外教材是根據(jù)西方的文化習(xí)慣和思維方式編寫的，直接閱讀可能會對大部分學(xué)生造成很大學(xué)習(xí)壓力，甚至?xí)蛊涿允в诿ＣＳ⒄Z海洋中，嚴(yán)重影響學(xué)習(xí)專業(yè)課程的積極性。為此，在使用英文原版教材的基礎(chǔ)上，最好由授課教師開發(fā)基于原版外文教材的純英文電子課件，作為原版教材的簡化版本學(xué)習(xí)資料，這樣學(xué)生以電子課件為綱，再閱讀原版教材就會很容易把握知識的難重點。此外，還可根據(jù)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計純英文的實驗項目和習(xí)題，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不得不“浸入”到英文環(huán)境中去，隨著學(xué)習(xí)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，語言障礙就會越來越小，部分學(xué)生甚至在學(xué)習(xí)過程中會逐漸形成英語思維習(xí)慣。

以大連東軟信息學(xué)院電子工程系開設(shè)的C語言程序設(shè)計雙語課程為例，課程選擇Michael Vine的《C Programming for the Absolute Beginner》作為教材，該教材以程序講述語法，同時精選大量程序范例，在保持知識系統(tǒng)性的同時增加趣味性，尤其適合初次學(xué)習(xí)C語言的讀者使用。課程組基于該教材開發(fā)了全套英文課件，編寫了涵蓋各個章節(jié)的全英文實驗指導(dǎo)書，開發(fā)了基于萬維考試系統(tǒng)的C語言全英文試題庫，還基于網(wǎng)絡(luò)給學(xué)生提供大量豐富的外文參考資料以及與課程有關(guān)的電子文檔和視頻資料，方便學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

6 雙語課程的教學(xué)效果評估與反饋

雙語課程作為一種新的教學(xué)類型，在實施過程中須采取全流程的監(jiān)控措施對教學(xué)效果進(jìn)行評估，以保證雙語課程教學(xué)質(zhì)量的持續(xù)提高與改善。教學(xué)質(zhì)量管理與保障部專門成立雙語教學(xué)督導(dǎo)教師隊伍，針對雙語課程，系統(tǒng)地收集和分析資料，進(jìn)行課程效果評估，分析判斷雙語課程教學(xué)質(zhì)量的高低、教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)方法的有效程度，并給出相應(yīng)的反饋用于指導(dǎo)今后的教學(xué)活動。具體可從以下兩個方面全程監(jiān)控雙語教學(xué)質(zhì)量：

1)雙語教學(xué)過程監(jiān)控。

通過每學(xué)期3次網(wǎng)上調(diào)查問卷，了解學(xué)生對雙語教學(xué)的滿意程度，收集大量關(guān)于學(xué)生學(xué)習(xí)的反饋信息。督導(dǎo)教師進(jìn)課堂聽課，通過文字記錄、課堂錄音等形式，對課堂情況（包括外語發(fā)音、表達(dá)、語速、課堂感染力、學(xué)生專注程度等）進(jìn)行記錄和評估．并通過教學(xué)質(zhì)量管理平臺將相關(guān)信息及時反饋給授課教師和開課系部，以便掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，及時調(diào)整和優(yōu)化雙語教學(xué)活動。

2)雙語教學(xué)效果評估。

跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，了解雙語授課對學(xué)生專業(yè)能力的提高程度。從短期目標(biāo)來看，要關(guān)注學(xué)生經(jīng)過雙語課程學(xué)習(xí)后掌握的技能及其掌握程度，可通過課程考核來分析；從長期目標(biāo)來看，應(yīng)關(guān)注畢業(yè)生在工作中的外語應(yīng)用能力、國際化工作環(huán)境的適應(yīng)能力以及運(yùn)用外語解決問題的能力等是否得到提升。

7 結(jié)語

雙語教學(xué)要遵循“循序漸進(jìn)、因材施教”的原則，根據(jù)學(xué)生的外語認(rèn)知水平，選擇適合的教學(xué)方法和手段，逐步開展和提升；要注重實效，不能以犧牲學(xué)生專業(yè)能力為代價，單純追求雙語課程的開設(shè)率；還須深入研究雙語課程的特點，從師資隊伍建設(shè)、教學(xué)設(shè)計、教學(xué)方法與手段、教學(xué)資源建設(shè)、教學(xué)效果評價與反饋等多個維度探索適宜的雙語教學(xué)模式，順利推進(jìn)雙語教學(xué)，保證學(xué)生既獲得先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和前瞻性的專業(yè)知識，又系統(tǒng)培養(yǎng)專業(yè)外語應(yīng)用能力和獲取新知識、新資源的能力，以培養(yǎng)全面發(fā)展的復(fù)合型、國際化人才，為全球化經(jīng)濟(jì)改革建設(shè)服務(wù)。

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篇10

一國家對于高校人工智能教育的發(fā)展的重視

面對AI技術(shù)如火如荼地發(fā)展，我們國家對AI人才和人才培養(yǎng)都非常重視。2017年3月“人工智能”在政府工作報告中曾提及四次，指出要推動人工智能和實體經(jīng)濟(jì)深度融合。2017年7月20日國務(wù)院《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》[4]。《規(guī)劃》指出完善人工智能領(lǐng)域?qū)W科布局，設(shè)立人工智能專業(yè)，推動人工智能領(lǐng)域一級學(xué)科建設(shè)，盡快在試點院校建立人工智能學(xué)院，增加人工智能相關(guān)學(xué)科方向的博士、碩士招生名額。鼓勵高校在原有基礎(chǔ)上拓寬人工智能專業(yè)教育內(nèi)容，形成“人工智能+X”復(fù)合專業(yè)培養(yǎng)新模式，重視人工智能與數(shù)學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、心理學(xué)、社會學(xué)、法學(xué)等學(xué)科專業(yè)教育的交叉融合。加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，鼓勵高校、科研院所與企業(yè)等機(jī)構(gòu)合作開展人工智能學(xué)科建設(shè)。

二企業(yè)對于人工智能人才的需求

市場上AI技術(shù)人才非常稀缺，據(jù)騰訊研究院聯(lián)合boss直聘的《2017全球人工智能人才白皮書》[5]顯示：目前，全球大約有30萬人從事AI工作。截止到2017年10月，中國人工智能人才缺口至少在100萬以上。2017年頭10個月，AI人才需求量是2016年的近兩倍，2015年的5.3倍之多，年復(fù)合增長率超200%。百度、騰訊、阿里巴巴、京東等互聯(lián)網(wǎng)巨頭都在挖掘AI人才，紛紛開出了高額的薪資。2017年薪資最高的十個職位中AI類崗位占到1/2，其中語音識別、NLP、機(jī)器學(xué)習(xí)等職位平均月薪資超過2.5萬元。

三高校AI人才培養(yǎng)的思考

高校具有多學(xué)科、高層次人才集中的特點，具備計算機(jī)與多學(xué)科交叉融合的優(yōu)越條件；且大部分學(xué)校都開設(shè)有數(shù)學(xué)、物理等基礎(chǔ)學(xué)科，具備夯實數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)的條件；且人員相對固定，便于溝通交流，具備共同開展AI課題，促進(jìn)發(fā)展AI技術(shù)的人力條件。但是遺憾的是我國開設(shè)人工智能課程的高校較少，2018年只有33所高校設(shè)立了智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)[6]。面對AI發(fā)展的火爆，國家對于AI人才發(fā)展的重視以及企業(yè)對于AI人才的嚴(yán)重需求，高校作為人才培養(yǎng)的主要來源，是不是應(yīng)該思考AI人才的培養(yǎng)呢？AI人才可以分為三類：拔尖人才，研究性人才和應(yīng)用型人才，呈金字塔性。當(dāng)下已經(jīng)有一批名牌大學(xué)開展了AI方向拔尖人才的培養(yǎng)，如北京大學(xué)圖靈班、中國科技大學(xué)人工智能技術(shù)學(xué)院、西安交通大學(xué)人工智能拔尖人才培養(yǎng)實驗班，南京大學(xué)計劃成立人工智能學(xué)院等。但是金字塔的底層、中層更需要龐大的AI技術(shù)人才，如應(yīng)用開發(fā)人員、數(shù)據(jù)工程師、AI和機(jī)器學(xué)習(xí)工程師、AI系統(tǒng)架構(gòu)師、AI產(chǎn)品經(jīng)理等崗位的人才，同樣值得重視。很多專家都表示AI人才需要數(shù)學(xué)基礎(chǔ)好、專業(yè)理論全面、具備一些工程基礎(chǔ)，且有自主學(xué)習(xí)的能力。本文從夯實數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、人工智能方向課程的建設(shè)、實踐能力的培養(yǎng)、自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)四個方面闡述高校關(guān)于AI人才培養(yǎng)的一些思考。

1奠定扎實的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)

在學(xué)習(xí)AI技術(shù)時，幾乎所有專家學(xué)者都提出需要扎實的數(shù)學(xué)功底，數(shù)學(xué)功底的厚重程度決定了在AI技術(shù)上走多遠(yuǎn)。高等院校計算機(jī)專業(yè)都開設(shè)有“高等數(shù)學(xué)”“線性代數(shù)”“概率論”等數(shù)學(xué)課程，但是課時、難易程度不足，學(xué)生對于數(shù)學(xué)不夠重視，或者覺得晦澀難懂，學(xué)習(xí)效果并不十分理想，因此加強(qiáng)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的工作刻不容緩?？梢酝ㄟ^必修和選修等方式開設(shè)“數(shù)據(jù)分析”“統(tǒng)計機(jī)器學(xué)習(xí)”“凸優(yōu)化”等課程；通過微課或者M(jìn)OOC等方式鞏固數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)；通過優(yōu)秀科普讀物，如《數(shù)學(xué)之美》《編程之美》等書籍的推薦閱讀激發(fā)學(xué)生興趣；通過開展校內(nèi)學(xué)術(shù)討論、數(shù)學(xué)競賽等方式促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的動力，逐步達(dá)到夯實數(shù)據(jù)功底的目的。

2人工智能方向課程的建設(shè)

很多高校計算機(jī)專業(yè)課程中只開設(shè)有《人工智能》導(dǎo)論，有的甚至沒有。智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)開設(shè)有“人工智能”“計算機(jī)視覺”“機(jī)器人學(xué)導(dǎo)論”“計算智能”這幾門課程，但是在編程、算法等方面不足。那么AI技術(shù)人才應(yīng)具備哪些專業(yè)能力呢？如何從專業(yè)角度培養(yǎng)AI技術(shù)人才呢？2018年1月CSDN了“AI技術(shù)人才成長路線圖”[7]，通過專業(yè)路徑和實戰(zhàn)路徑兩方面介紹了AI技術(shù)人才需要具備的知識。需要具備Python、C++、Linux、CUDA編程知識，需要學(xué)習(xí)機(jī)器學(xué)習(xí)課程、掌握TensorFlow框架。該路線圖中列出了機(jī)器學(xué)習(xí)算法工程師、數(shù)據(jù)科學(xué)家等10個崗位AI人才應(yīng)具備專業(yè)知識和能力。微軟公司也推出AI人才培養(yǎng)的10門免費(fèi)課程，如“AI導(dǎo)論”“數(shù)據(jù)科學(xué)會用到的Python語言-導(dǎo)論”“AI領(lǐng)域運(yùn)用的數(shù)學(xué)概要”“數(shù)據(jù)和分析所需要的道德與法律”“數(shù)據(jù)科學(xué)概要”“機(jī)器學(xué)習(xí)法則”“深度學(xué)習(xí)”“強(qiáng)化學(xué)習(xí)”“微軟專案項目之人工智能”。同時在“文字和自然語言識別”“語音識別”“計算機(jī)視覺和圖像識別”中選擇其一。Google在人工智能學(xué)習(xí)網(wǎng)站開設(shè)有《MachineLearningCrashCourse（簡稱MLCC）》的免費(fèi)課程[8]，由機(jī)器學(xué)習(xí)概念、機(jī)器學(xué)習(xí)工程、機(jī)器學(xué)習(xí)現(xiàn)實世界應(yīng)用示例三個部分組成。Intel近期也了三門免費(fèi)的AI課程，分別是“機(jī)器學(xué)習(xí)基礎(chǔ)”“深度學(xué)習(xí)基礎(chǔ)”和“TensorFlow基礎(chǔ)”[9]。AndrewNg在Coursera上也推出了機(jī)器學(xué)習(xí)的課程，且用比較通俗的語言講解機(jī)器學(xué)習(xí)中各個算法。最近在Deeplearn-ing.ai和Coursera平臺又開設(shè)了5門深度學(xué)習(xí)課程[10]。綜上所述，不同的研究機(jī)構(gòu)都著眼于AI編程基礎(chǔ)、AI算法、AI框架、AI實踐這幾個方面。那么高校也可以借鑒這些經(jīng)驗，通過三個階段分層次的開展相應(yīng)的課程。

3實踐能力的培養(yǎng)

AI技術(shù)不能紙上談兵，必須動手實踐才能真正掌握，可以從以下幾個方面著手培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力。（1）設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)時多從工程應(yīng)用的角度來介紹，激發(fā)學(xué)生的興趣，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。要求學(xué)生新手編程編程實現(xiàn)模型，充分理解算法的含義和原理到實現(xiàn)的過程。（2）在掌握一定的機(jī)器學(xué)習(xí)知識后，鼓勵學(xué)生盡早走進(jìn)實驗室，接觸科研工作?？梢詮囊恍〢I應(yīng)用方向作為入手，使學(xué)生了解自己的興趣點、培養(yǎng)科學(xué)研究能力。（3）鼓勵學(xué)生參加算法比賽。目前有很多AI方向的競賽，如Kaggle上的挑戰(zhàn)賽，國內(nèi)阿里天池大數(shù)據(jù)競賽等。通過參加競賽刺激學(xué)生學(xué)習(xí)AI的動力和熱情，使得解決問題的能力和實踐動手能力都會大幅度提高。（4）鼓勵學(xué)生到工業(yè)界實習(xí)。很多專家都指出AI人才應(yīng)該具備一定工程基礎(chǔ)。確實，學(xué)術(shù)界往往追求算法的性能，而工業(yè)界更重視經(jīng)濟(jì)效益和解決問題的有效性。到企業(yè)學(xué)習(xí)可以快速了解行業(yè)發(fā)展的框架，掌握算法轉(zhuǎn)化到產(chǎn)品的過程。

4自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)

篇11

“專家系統(tǒng)”課程是本科專業(yè)“智能科學(xué)與技術(shù)”的特色課程之一,該專業(yè)是由北京大學(xué)在2004年率先自主建立的[1]。此后,國內(nèi)很多大學(xué)也都陸續(xù)基于各自的特色建設(shè)開設(shè)了該專業(yè),如北京郵電大學(xué)、南開大學(xué)、首都師范大學(xué)、西安郵電大學(xué)、北京科技大學(xué)、廈門大學(xué)、中南大學(xué)等?；谝粋€新興本科專業(yè)設(shè)立的專業(yè)基礎(chǔ)特色課程,應(yīng)該如何建設(shè),實施教學(xué)與改革,突出專業(yè)特色?各類學(xué)校都在摸索中。中南大學(xué)的“專家系統(tǒng)”課程是國家級“智能科學(xué)基礎(chǔ)系列課程教學(xué)團(tuán)隊”主干課程之一,它由國家級教學(xué)名師領(lǐng)銜,以雙語建設(shè)為教學(xué)基本手段,以精品意識為指導(dǎo)[2],培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新意識,發(fā)掘?qū)W生興趣潛能,非常具有專業(yè)特色。

1課程建設(shè)情況

專家系統(tǒng)使用人類專家推理的計算機(jī)模型處理現(xiàn)實世界中需要專家做出解釋的復(fù)雜問題,并得出與專家相同的結(jié)論[3]。其最大特點是不僅可以幫助人們處理信息,還能說明處理的方式和理由[4]。我們結(jié)合專家系統(tǒng)課程特色與學(xué)習(xí)認(rèn)知過程特點,采取認(rèn)知教學(xué)作為專家系統(tǒng)教學(xué)的理論基礎(chǔ)[5-6],根據(jù)智能科學(xué)與技術(shù)系列課程教研經(jīng)驗,融合雙語教學(xué)方式,初步提出課程定位和建設(shè)目標(biāo),給出了教學(xué)基本要求。

1.1課程定位與建設(shè)目標(biāo)

在學(xué)習(xí)本課程之前,學(xué)生最好已經(jīng)選修過離散數(shù)學(xué)、人工智能和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計課程,本課程32個學(xué)時,2個學(xué)分,其中實驗課6學(xué)時。此外,“專家系統(tǒng)”還可作為自動化、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)等相關(guān)專業(yè)有興趣的學(xué)生的選修課程?？蔀閷W(xué)生提供一種新的手段和方法求解傳統(tǒng)方法難解問題,也為學(xué)生們了解智能科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域知識提供良好的窗口。

專家系統(tǒng)成為智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程,目的在于培養(yǎng)學(xué)生理解和掌握專家系統(tǒng)技術(shù)的基本觀念、基本理論和智能科學(xué)方法;并靈活設(shè)計和構(gòu)建不同領(lǐng)域的專家系統(tǒng),解決實際問題,為學(xué)習(xí)后續(xù)課程奠定方法基礎(chǔ)。通過教學(xué)過程,培養(yǎng)學(xué)生善于分析繼承已有的科學(xué)進(jìn)步成果、激勵學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的自主科學(xué)創(chuàng)新精神。

1.2課程教材設(shè)計

本校專家系統(tǒng)課程選用了蔡自興編寫的《高級專家系統(tǒng):原理、設(shè)計及應(yīng)用》[3]一書,該教材包括專家系統(tǒng)的基本理論、技術(shù)方法和實際應(yīng)用的諸多內(nèi)容,知識點介紹全面詳盡,同時列舉了諸多實例,便于課堂分析與課后理解。

根據(jù)雙語教學(xué)的要求,外文參考教材[7]選用了Expert Systems Principles and Programming (Third Edition)一書,該書對CLIPS語言分析透徹,有大量的課后習(xí)題與資料,適合學(xué)生作為主要參考書目進(jìn)行課后學(xué)習(xí)。實驗教材選用了電子工業(yè)出版社出版的《決策支持與專家系統(tǒng)實驗教程》一書,主要利用了同時,根據(jù)雙語教學(xué)的要求,外文參考教材選用了China Machine Press出版的Expert Systems Principles and Programming (Third Edition)一書,該書對CLIPS語言分析透徹,有大量的課后習(xí)題與資料,有利于學(xué)生作為主要參考書目進(jìn)行課后學(xué)習(xí)。我校實驗教材選用了電子工業(yè)出版社出版的《決策支持與專家系統(tǒng)實驗教程》一書。主要利用了該書后半部分內(nèi)容。目前,國內(nèi)基于CLIPS的“專家系統(tǒng)”實驗教學(xué)教材在國內(nèi)幾乎沒有容,專家系統(tǒng)課程實驗及其教材建設(shè)還需進(jìn)一步改革與探索。

1.3教學(xué)要求與知識框架

通過學(xué)習(xí),使學(xué)生了解和掌握專家系統(tǒng)的相關(guān)原理和方法,。要求學(xué)生掌握知識表示方法、搜索推理技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容,熟悉和了解常見的專家系統(tǒng)解釋機(jī)制、開發(fā)工具和評估方法,學(xué)會基于規(guī)則專家系統(tǒng)、基于框架的專家系統(tǒng)、基于模型的專家系統(tǒng)和基于Web專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)建立和應(yīng)用,掌握專家系統(tǒng)的常用編程語言――CLIPS,了解專家系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和研究課題。經(jīng)過對專家系統(tǒng)課程知識內(nèi)容進(jìn)行分類,可分為以下6個模塊,如表1所示。。

經(jīng)過對專家系統(tǒng)課程知識內(nèi)容進(jìn)行分類,可分為以下6個模塊,如表1所示。

模塊一專家系統(tǒng)的定義、發(fā)展歷史、研究內(nèi)容、類型、結(jié)構(gòu)和特點以及構(gòu)建步驟;。

模塊二熟悉專家系統(tǒng)時可能采用的人工智能的知識表示方法和搜索推理技術(shù),結(jié)合傳統(tǒng)人工智能方法和計算智能的一些方法;。

模塊三了解專家系統(tǒng)的解釋機(jī)制、開發(fā)工具和評估方法;。

模塊四熟悉基于規(guī)則專家系統(tǒng)、基于框架的專家系統(tǒng)、基于模型的專家系統(tǒng)和基于Web專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、推理技術(shù)、設(shè)計方法及應(yīng)用示例;。

模塊五掌握人工智能和專家系統(tǒng)的編程語言――CLIPS,了解其他LISP,PROLOG和關(guān)系數(shù)據(jù)操作語言等;。

模塊六展望專家系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和研究課題,并了解新型專家系統(tǒng)的特征與示例。

從教學(xué)要求角度出發(fā),模塊一、模塊三和模塊六的教學(xué)要求相對一般,但卻是學(xué)生涉及專家系統(tǒng)技術(shù)的必備知識模塊。相對而言,模塊五是基本教學(xué)條件要求中最高的一個模塊,因為模塊二與模塊四的深刻理解與系統(tǒng)設(shè)計需通過模塊五而實現(xiàn)的。

從教學(xué)內(nèi)容的重難點角度出發(fā),模塊二是重點部分之一,但因有人工智能課程的基礎(chǔ),相對而言,教學(xué)實施過程中較為順暢。模塊四與模塊五是專家系統(tǒng)課程重點闡述部分,其中模塊五也是難點部分,在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中,由于大部分學(xué)生初次接觸推理性的編程語言,所以需要一定的入門時間和練習(xí)次數(shù)。

2專家系統(tǒng)課程教學(xué)改革實施

2.1基于多媒體的專家系統(tǒng)課程教學(xué)

教學(xué)應(yīng)以學(xué)習(xí)者為中心,以先進(jìn)教育技術(shù)為手段,相輔相成,促進(jìn)教學(xué)效果。人類的感官功能中視覺與聽覺器官起到了94%作用[78],而視聽覺的協(xié)同作業(yè)能大大提高學(xué)習(xí)效率,而。多媒體教學(xué)就是一種集聲、文、圖、色于一體的教學(xué)手段之一,其實施。多媒體教學(xué)的關(guān)鍵實施內(nèi)容就是教學(xué)設(shè)計,而教學(xué)設(shè)計的難點就是在不增加學(xué)生信息加工系統(tǒng)中工作記憶負(fù)荷的前提下,用促進(jìn)生成的方式呈現(xiàn)學(xué)習(xí)材料,包括教材、課件、講義、課堂講解、課后習(xí)題等。

結(jié)合專家系統(tǒng)課程教學(xué)情況,教學(xué)設(shè)計分為以下3個方面進(jìn)行詳盡闡述:。

1) 把握好課堂教學(xué)知識量。

專家系統(tǒng)課程相對智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)第六期的學(xué)生而言是非常新穎的一門非常新穎的課程,學(xué)生們相對的學(xué)習(xí)熱情比較高,但這里還需仍然需要對學(xué)生的先前知識結(jié)構(gòu)和能力有個簡單的估計。教師需考慮學(xué)生的工作記憶容量,并對學(xué)生的長期記憶有個估計,把握學(xué)習(xí)材料內(nèi)在負(fù)荷。學(xué)習(xí)材料并非越多越好,關(guān)鍵在于精華,給學(xué)生留下深刻印象?！皩＜蚁到y(tǒng)”課堂教授部分以原理性與推理性知識為主,應(yīng)增加實踐技術(shù)實例,這樣讓學(xué)生緊密聯(lián)系實際應(yīng)用進(jìn)行學(xué)習(xí),。多媒體視頻就是一個很好的表現(xiàn)手段。將制作好的實例視頻,向?qū)W生們展示,不但讓課程氛圍活躍,還激發(fā)學(xué)生對實踐教學(xué)的興趣;不但沒有增加課堂的知識負(fù)荷,還可以留給學(xué)生課后對比學(xué)習(xí)。

2) 多元化課件制作呈現(xiàn)形式。

專家系統(tǒng)是一門推理性知識要求很強(qiáng)的課程,同時也需要掌握一門有利的開發(fā)工具方能使學(xué)生做到靈活應(yīng)用。經(jīng)過教學(xué)實踐與課后調(diào)查發(fā)現(xiàn),學(xué)生們對知識表述與相關(guān)畫面共同呈現(xiàn)的形式比單一媒體呈現(xiàn)形式學(xué)習(xí)效果好,知識和畫面也必須是關(guān)聯(lián)的,呈現(xiàn)位置和各部分的比例也需考慮充分。為此,課件制作是一個“改無止境”的工程,因為每一屆的學(xué)生具有自己的特點,且專家系統(tǒng)課程知識點的不斷更新,每一年都要對課件進(jìn)行大量的補(bǔ)充與改進(jìn)。

3) 基于認(rèn)知教學(xué)的課堂講解過程。

認(rèn)知教學(xué)模式中,是以學(xué)生為主體,教學(xué)教師起主導(dǎo)作用。課堂講解是面對面教學(xué)活動中的重要環(huán)節(jié),,它是多媒體中聯(lián)系言語與畫面的橋梁,是減少學(xué)生工作記憶負(fù)荷的有效手段。

專家系統(tǒng)課程知識可分為表示性知識與推理技術(shù)性知識,根據(jù)相關(guān)認(rèn)知心理學(xué)理論,可將知識分為兩類:陳述性知識和程序性知識[5]。其中在教育心理學(xué)中“陳述性知識”是指個人具有有意識的提取線索,能夠直接加以回憶和陳述。其實就是關(guān)于“是什么”的知識,包括對事實,規(guī)則,事件等信息的表達(dá)。教育心理學(xué)中“程序性知識”是指個人沒有有意識的提取線索,其存在只能借助某種作業(yè)形式簡介推測的知識稱為程序性知識,而現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)為程序性知識以產(chǎn)生式及產(chǎn)生式系統(tǒng)來表征的。所以可將陳述性知識采用“專家系統(tǒng)”中的語義網(wǎng)絡(luò)形式為基礎(chǔ)地表征,而程序性知識的表征形式可用“專家系統(tǒng)”中的產(chǎn)生式系統(tǒng),以“ifthen”形式表示條件這一關(guān)系。眾多形式的產(chǎn)生式規(guī)則相互聯(lián)系就組成了復(fù)雜的產(chǎn)生式系統(tǒng)。基于認(rèn)知理論的“專家系統(tǒng)”知識教學(xué)實施過程中,首先應(yīng)選定系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容,掌握開發(fā)系統(tǒng)時所需的知識與工具,;其次分析問題,并根據(jù)系統(tǒng)的具體特征轉(zhuǎn)化知識。而后;接著對問題模型進(jìn)行求解,建立和構(gòu)造知識庫,;最后,利用實現(xiàn)工具編寫代碼,系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。

2.2專家系統(tǒng)課程雙語教學(xué)的實施

專家系統(tǒng)課程是信息學(xué)科新興發(fā)展的一門課程,有許多關(guān)鍵性進(jìn)展相關(guān)研究進(jìn)展和成果的資料均源于英文文獻(xiàn),因而提高學(xué)生雙語水平是一種大勢所需,。同時,雙語教學(xué)提高了對教師整體素質(zhì)的要求,在雙語教學(xué)過程中,有意識的增強(qiáng)教學(xué)互動,以問題啟發(fā)式教學(xué)與課堂辯論形式教學(xué),學(xué)生通過查閱主題文獻(xiàn)進(jìn)行針對性的演講或討論,教師對學(xué)生的表現(xiàn)加以評述,并進(jìn)行補(bǔ)充。這種形式可擴(kuò)大教師的知識面,使得任課老師了解前沿的研究成果。也可培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)新能力,使得課程具有鮮活的生命力。雙語教學(xué)對教師,特別是教師的其外語水平及其口語表達(dá)能力,,。促進(jìn)了師資整體水平的提高。專家系統(tǒng)的雙語教材已在1.2中介紹,但實驗教材的設(shè)計與編寫工作現(xiàn)仍處于空缺,這也是雙語教學(xué)的需完善的內(nèi)容工作之一。由于雙語教學(xué)增加了授課難道難度,進(jìn)而影響了授課的進(jìn)度,應(yīng)充分發(fā)揮多媒體先進(jìn)教學(xué)手段對專業(yè)術(shù)語和難以理解的內(nèi)容,進(jìn)行注解,幫助于學(xué)生理解。在貫徹雙語教學(xué)的過程中,除了指定適當(dāng)英文參考短文或參考書,開發(fā)雙語課件外,還應(yīng)使學(xué)生接觸國內(nèi)外文獻(xiàn)資料,開闊眼界,拓寬知識面,強(qiáng)化雙語的意識,激發(fā)學(xué)生主觀能動性,使學(xué)生找到課程學(xué)習(xí)的歸屬感。

2.3改革“專家系統(tǒng)”課程實時交互活動

專家系統(tǒng)課程是一門理論與實踐關(guān)系密切的課程之一,課堂留下的作業(yè)大多需要計算機(jī)編程或計算機(jī)輔助教學(xué)方能較好的地完成。根據(jù)此特點,改革傳統(tǒng)的作業(yè)形式與批審方法可節(jié)約反饋時間,同時可實現(xiàn)“低碳無紙化”辦公。利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行作業(yè)上交,教師批閱后通過網(wǎng)絡(luò)及時返回給學(xué)生,不但能提高老師的辦公效率,也使學(xué)生得到快速與準(zhǔn)確的反饋。

針對多校區(qū)的現(xiàn)狀,我們利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源,采用了多種交互式策略,通過Email和群討論組等方式進(jìn)行在線交流,也可傳遞參考資料,交流課外成果,實現(xiàn)只要老師在實驗室,學(xué)生在任何有網(wǎng)絡(luò)終端PC機(jī)處,就能進(jìn)行了實時交流或批改作業(yè)。避免了學(xué)生為了課后的困惑問題積壓至下一堂課的矛盾,同時也節(jié)約了學(xué)生往返路程上耗費(fèi)的時間。

為了進(jìn)一步體現(xiàn)教學(xué)效果,我們下一步擬進(jìn)行考試方式的變革,應(yīng)綜合考慮課堂出勤情況、平時正式作業(yè)成績、課堂討論情況和期末課程考試進(jìn)行綜合評分。還應(yīng)考慮以雙語形式進(jìn)行筆試,當(dāng)面交卷后進(jìn)行雙語發(fā)問。若有課程論文或創(chuàng)新作品表現(xiàn)突出者,可免參加最后的課程考試。使考試不再是學(xué)生的負(fù)擔(dān),而成為衡量與培養(yǎng)創(chuàng)新能力。和口試。

3基于CLIPS的專家系統(tǒng)實驗教學(xué)

3.1專家系統(tǒng)與CLIPS語言

CLIPS(C Language Integrated Production system)是由美國航空航天局約翰遜空間中心(NASA’’s Johnson Space Center)開發(fā)的一種專家系統(tǒng)工具,由C語言編寫而成。早期的專家系統(tǒng)工具大都用LISP、Prolog等編程語言開發(fā),共同問題是運(yùn)行速度慢,可移植性差,解決復(fù)雜問題的能力差。CLIPS是基于Rete算法的前向推理語言,其優(yōu)點包括:①邏輯推理方面的強(qiáng)大功能強(qiáng)。②、可移植性好。③、可擴(kuò)展性好。④、有利于和其他語言聯(lián)合使用等。

3.1專家系統(tǒng)與CLIPS語言

專家系統(tǒng)與傳統(tǒng)的計算機(jī)程序系統(tǒng)有著完全不同的體系結(jié)構(gòu),通常它由知識庫、推理機(jī)、綜合數(shù)據(jù)庫、知識獲取機(jī)制、解釋機(jī)制和人機(jī)接口等幾個基本的、獨(dú)立的部分所組成,其中尤以知識庫與推理機(jī)相互分離而別具特色。用clips語言能夠更好地熟悉專家系統(tǒng)的整個組成。CLIPS可為基于規(guī)則、面向?qū)ο笠约斑^程的編程提供支持(rule-based, object-oriented, and procedural programming)。

以基于規(guī)則的專家系統(tǒng)利用CLIPS工具編程作為實例闡述。在CLIPS中找到專家系統(tǒng)基礎(chǔ)的組成部分――Fact List、Knowledge Base、Inference Engine。Fact List中存放用于推理的事實,而Knowledge Base包含所有的規(guī)則,Inference Engine控制所有的進(jìn)程。圖1所示為專家系統(tǒng)框架示意圖。專家系統(tǒng)中最核心的就是知識庫,知識庫中包含了大量某個領(lǐng)域?qū)＜业闹R。,為了使計算機(jī)能運(yùn)用專家的領(lǐng)域知識,必須要采用一定的方式表示知識 。目前常用的知識表示方式有產(chǎn)生式規(guī)則、語義網(wǎng)絡(luò)、框架、狀態(tài)空間、邏輯模式、腳本、過程、面向?qū)ο蟮??；谝?guī)則的產(chǎn)生式系統(tǒng)是目前實現(xiàn)知識運(yùn)用最基本的方法。

3.2專家系統(tǒng)實驗教學(xué)內(nèi)容

通過CLIPS軟件環(huán)境提供了的驗證性、設(shè)計性和開發(fā)性實驗,幫助學(xué)生更好地熟悉和掌握專家系統(tǒng)的基本原理和方法;,通過實驗提高學(xué)生總結(jié)實驗結(jié)果的能力,使之對專家系統(tǒng)的相關(guān)理論有更深刻的認(rèn)識。實驗內(nèi)容如表2所示:。

其中,實驗1為實驗2的基礎(chǔ),這兩個實驗應(yīng)與講授課程穿插,使得學(xué)生利用課堂學(xué)到的理論聯(lián)系實際實驗操作,通過這兩個實驗的學(xué)習(xí)能夠掌握專家系統(tǒng)的開發(fā)過程、掌握用產(chǎn)生式規(guī)則繪制推理樹的方法、掌握、編寫CLIPS應(yīng)用程序的方法以及程序運(yùn)行環(huán)境的應(yīng)用等。實驗3是一個有難度的實驗,需要大量的課余準(zhǔn)備時間,所以在完成實驗3的時候,必須預(yù)留3周的時間,提前布置給學(xué)生,讓學(xué)生做好實驗前的準(zhǔn)備,這樣方能取得較好的實驗教學(xué)效果。這些被挑選出來的CLIPS專家系統(tǒng)的代碼應(yīng)是經(jīng)典的學(xué)習(xí)內(nèi)容,通過該實驗培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析與開發(fā)完整的專家系統(tǒng)的能力。

3.3實驗教學(xué)實例分析

1) 實驗?zāi)康?學(xué)習(xí)和理解CLIPS編程語言,通過分析用CLIPS編寫的“野人過河”的程序,深入理解專家系統(tǒng)的編程技巧,加深對專家系統(tǒng)的認(rèn)識和理解。

2) 實驗說明:野人過河問題屬于智能學(xué)科中的一個經(jīng)典問題,問題描述如下:,有三3個牧師傳教士和三3個野人過河,只有一條能裝下兩個人的船,在河的任何一方或者船上,如果野人的人數(shù)大于牧師的人數(shù),那么牧師就會有危險。

假設(shè)問題的初始狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài),假設(shè)和分為1岸和2岸: 。

初始狀態(tài):1岸,3野人,3牧師;2岸,0野人,0牧師;船停在1岸,船上有0個人;。

目標(biāo)狀態(tài):1岸,0野人,0牧師;2岸,3野人,3牧師;船停在2岸,船上有0個人;。

整個問題就抽象成了如何從初始狀態(tài)經(jīng)中間的一系列狀態(tài)達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)。問題狀態(tài)的改變是通過劃船渡河來引發(fā)的,所以合理的渡河操作就成了通常所說的(算符)就是問題求解的關(guān)鍵。,根據(jù)題目要求,可以得出以下5個算符:渡1野人、渡1牧師、渡1野人1牧師、渡2野人、渡2牧師,。根據(jù)渡船方向的不同,也可以理解為10個往還算符。定義算符知道以后,剩下的核心問題就是搜索方法了,。本程序采用深度優(yōu)先搜索,通過不斷擴(kuò)展后繼結(jié)點節(jié)點,逐步找出下一步可以進(jìn)行的渡河操作,;如果沒有找到則返回其父節(jié)點,看看是否有其它其他兄弟節(jié)點可以擴(kuò)展。

搜索中采用的一些規(guī)則如下:

(1.) 渡船優(yōu)先規(guī)則:1岸一次運(yùn)走的人越多越好(即1岸運(yùn)多人優(yōu)先),同時野人優(yōu)先運(yùn)走;2岸一次運(yùn)走的人越少越好(即2岸運(yùn)少人優(yōu)先),同時傳教士優(yōu)先運(yùn)走;。

(2.) 不能重復(fù)上次渡船操作,避免進(jìn)入死循環(huán)。;

(3.)任何時候 河兩邊兩岸的野人和牧師數(shù)在任何時候均分別大于等于0且小于等于3;

(4.) 由于只是找出最優(yōu)解,所以當(dāng)找到某一算符(當(dāng)前最優(yōu)先的)滿足操作條件后,不再搜索其兄弟節(jié)點,而是直接載入鏈表。

(5.) 若擴(kuò)展某節(jié)點a的時候,沒有找到合適子節(jié)點,則從鏈表中返回節(jié)點a的父節(jié)點b,從上次已經(jīng)選擇了的算符之后的算符中找最優(yōu)先的算符繼續(xù)擴(kuò)展b。

通過實驗教學(xué)過程中的專家系統(tǒng)開發(fā)實例分析,總結(jié)了出應(yīng)用于在許多專家系統(tǒng)項目中的線性生命周期模型,如圖32所示。這個模型包括從計劃到系統(tǒng)評估的許多階段,對系統(tǒng)開發(fā)的描述一直到功能評估這種程度上。之后,生命周期不斷重復(fù):從計劃到系統(tǒng)評估,直到系統(tǒng)交付正常使用。

4結(jié)語

專家系統(tǒng)課程的發(fā)展開發(fā)過程是教學(xué)研究和教學(xué)改革實踐相結(jié)合的過程,需要不斷加強(qiáng)學(xué)習(xí)、總結(jié)經(jīng)驗。本文從總結(jié)了專家系統(tǒng)課程定位與、建設(shè)目標(biāo)、教材的選用設(shè)計和課程知識框架等方面的總結(jié)了“專家系統(tǒng)”課程建設(shè)情況。在,并就教學(xué)改革過程中注重多媒體教學(xué)的效果、雙語的實施和課程互動活動的改革等問題進(jìn)行比較深入的介紹與探討。通過CLIPS語言與專家系統(tǒng)實驗的結(jié)合,闡述了實驗教學(xué)的目的、CLIPS實驗特色及和實驗方法,體現(xiàn)了基于CLIPS實驗教學(xué)的優(yōu)勢與特色。在未來的教育領(lǐng)域,專家系統(tǒng)技術(shù)將成為信息時代教育發(fā)展的新生力軍,專家系統(tǒng)也將成為新世紀(jì)人類智能管理與決策的得力助手。

致謝注 :本文受國家級智能科學(xué)基礎(chǔ)系列課程教學(xué)團(tuán)隊項目(2008)支持,感謝本文得到中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院智能所的大力支持,特別感謝蔡自興教授的鼓勵與幫助。

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Exploration in Course Construction and Teaching Reform of Expert System

YU Ling-li, WEI Shi-yong