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時間：2023-08-30 09:16:33
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2.2面向研究的情境創(chuàng)設(shè)
蘇霍姆林斯基認(rèn)為,研究型教學(xué)法應(yīng)該充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位,激勵、引導(dǎo)和幫助學(xué)生去主動發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在興趣和成就動機[4]。人工智能課程中包含了大量的前沿問題,研究型課題比比皆是,如何平衡這些研究課題與興趣、實用的關(guān)系,是教學(xué)設(shè)計中重點考慮的內(nèi)容。
下面以“規(guī)劃”中的路徑規(guī)劃內(nèi)容為例,詳細分析以研究為導(dǎo)向的情境創(chuàng)設(shè)過程。表2給出了整個教學(xué)設(shè)計。
綜合幾次研究課題完成情況,班級中有1/3的學(xué)生通過廣泛查閱資料和多次與教師討論,提交了質(zhì)量尚可的標(biāo)準(zhǔn)格式論文,并因此獲得了學(xué)院的科研學(xué)分。除此之外,教師還組織這部分具備一定科研潛力的學(xué)生參加科研項目,進一步磨練科研技能,極大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和能力。
3DBR驅(qū)動的教學(xué)過程
人工智能課程各單元內(nèi)容相對獨立,難以形成統(tǒng)一的聯(lián)系,怎樣驗證各單元的學(xué)習(xí)效果?從提出問題到任務(wù)解決,每個單元的學(xué)習(xí)通常要跨越幾節(jié)課甚至幾周,怎樣在此期間保持學(xué)生的興趣和關(guān)注?
DBR是情境設(shè)計、實施、評價、再設(shè)計、理論形成等環(huán)節(jié)多次迭代循環(huán)的過程,柯林斯稱之為“不斷進步的修正”(Progressive Refinement),以檢測設(shè)計的價值。因此,評價是教學(xué)過程中非常重要的一環(huán)。本課程教學(xué)主要做好兩個環(huán)節(jié),以驅(qū)動整個教學(xué)過程的推進。
1) 實踐環(huán)節(jié)。
通常的實踐環(huán)節(jié)是課程結(jié)束后固定時間的實際任務(wù),而本課程的實踐卻貫穿整個教學(xué)過程,是單元教學(xué)、教師、學(xué)生之間的粘合劑。實踐包括應(yīng)用型實踐和研究型實踐,一般在每個單元教學(xué)開始,提出問題后,實踐任務(wù)就被布置下去,例如前面所述的“黑白棋”、“路徑規(guī)劃算法研究”等。學(xué)生接受任務(wù)后,帶著問題搜索解決途徑,在此期間需要教師提供方法指導(dǎo)及答疑(既可固定時間,也可通過E-mail等形式)。及時地交流,特別是針對實際問題的交流,不僅有效率,而且便于教師及時調(diào)整教學(xué)設(shè)計。
2) 教學(xué)評價。
除了課程考核以外,每個教學(xué)單元結(jié)束時都有反饋和評價環(huán)節(jié)。評價方式包括單元測試、編寫軟件測試、研討會等。具體采用何種形式,要根據(jù)前一階段的反饋信息決定。這些來自學(xué)生反饋信息包括前一階段學(xué)習(xí)的接受情況、興趣點、其他課業(yè)繁忙情況等。在學(xué)期的不同時間點采用合適的評價方式,有助于加強學(xué)習(xí)刺激,總結(jié)和發(fā)現(xiàn)教學(xué)設(shè)計中的問題,及時調(diào)整。
通過上述兩個環(huán)節(jié)的推動,精心設(shè)計的教學(xué)內(nèi)容得以順利實施并被學(xué)生欣然接受。2/3的學(xué)生在整個學(xué)期教學(xué)中都保持了積極的態(tài)度和充分的關(guān)注度,確實感受到人工智能的魅力,并能夠從技術(shù)角度看待人工智能,消除了未學(xué)或初學(xué)時的神秘感。
4教學(xué)實施效果分析
1) 正效果分析。
中原工學(xué)院計算機學(xué)院作為普通工科院校,以培養(yǎng)實用型人才為主,人工智能并非主干課程,學(xué)生重視程度不足。兩年來,經(jīng)過教師與學(xué)生的共同努力,教學(xué)改革成果逐步體現(xiàn)。人工智能類學(xué)生人數(shù)從過去的5%上升到15%,科研論文數(shù)量從1%上升到20%。有20%的學(xué)生接觸過或正在從事人工智能類項目的研究與開發(fā),考研選擇人工智能科目的學(xué)生比例從0上升到15%,考研成功人數(shù)占畢業(yè)生總?cè)藬?shù)的20%。
人工智能教學(xué)中采用的應(yīng)用型與研究型情境創(chuàng)設(shè),不僅促進了學(xué)生理解接受知識,而且鍛煉提高了學(xué)生獨立分析、解決問題及開發(fā)能力。學(xué)習(xí)也不再局限于課堂,而是拓展到圖書館、互聯(lián)網(wǎng)等更廣闊的空間。學(xué)生在學(xué)習(xí)期間保持了高度的關(guān)注,充分發(fā)揮了主動性和主體意識,為持續(xù)發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。
2) 不足分析。
DBR的方法論能夠促使教師在教學(xué)過程中不斷完善教學(xué)設(shè)計,融合先進的教學(xué)理論及工具,逐步加深學(xué)習(xí)的理解和設(shè)計的提升,切實提高教學(xué)效果。然而,仍然存在一些DBR無法解決或完善的問題。具體表現(xiàn)在:
(1) 缺乏合適的教材。目前大多數(shù)教材的示例以解答式或推證式為主,設(shè)計型或?qū)嶋H項目案例較少。
(2) 投入時間限制。盡管上述教學(xué)設(shè)計和教學(xué)過程都經(jīng)過精心準(zhǔn)備與實施,但是要取得好的成效,還需要教師和學(xué)生都投入大量時間交流、研究或開發(fā)。而學(xué)生課業(yè)繁忙造成了實施的瓶頸。
這些不足制約了上述教學(xué)方法的實際實施效果,需要今后不斷改進。
5小結(jié)
本文針對普通工科院校學(xué)生特點,將DBR研究成果應(yīng)用于人工智能課程。教學(xué)效果表明,精心設(shè)計的應(yīng)用型與研究型情境有助于維持學(xué)生長時間的關(guān)注度、主動性和興趣;強調(diào)基于評價的修正使教學(xué)過程可調(diào)節(jié),學(xué)生的學(xué)習(xí)效果更可靠。希望本文研究能夠?qū)θ斯ぶ悄芙虒W(xué)及學(xué)生培養(yǎng)起到一定的參考作用,下一階段的主要工作是進行適合的教材建設(shè)。
參考文獻:
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DBR Utilized Teaching Method for Artificial Intelligence
WANG Lu, LU Xiao-xia
中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：B
1 引言
人工智能是計算機科學(xué)的一個重要分支，是當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展中的一門前沿科學(xué)，它的出現(xiàn)及所取得的成就引起了人們的高度重視，被認(rèn)為是計算機發(fā)展的一個根本目標(biāo)。
人工智能課程作為計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程體系中的核心課程之一，其地位正在隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展和廣泛應(yīng)用而得到迅速提高。目前，國內(nèi)外重點大學(xué)都非常重視該門課程的教學(xué)和研究，許多重點大學(xué)都有自己獨立的人工智能研究所。
本文通過多年的人工智能教學(xué)實踐，對人工智能教學(xué)的方法進行了初步的實踐和探索。中央民族大學(xué)在人工智能課程建設(shè)和教學(xué)過程中，針對計算機學(xué)科的發(fā)展趨勢，提出擯棄傳統(tǒng)講、學(xué)、考模式，注重學(xué)生能力培養(yǎng)的措施。在教學(xué)和實踐過程中，不斷進行探索，既從計算機學(xué)科本科的教學(xué)理念出發(fā)，從人工智能這門學(xué)科特點出發(fā)，以計算機學(xué)科分支的角度認(rèn)知人工智能，組織教材的知識架構(gòu)并進行教學(xué)。用計算機學(xué)科的觀點分析人工智能的基本原理與方法時，重點強調(diào)的是這些基本原理與方法與其他的計算機分支的共同點和不同點。共同點是強調(diào)計算機學(xué)科的本質(zhì)，不同點是強調(diào)人工智能的本質(zhì)。本文就針對我校人工智能課程教學(xué)的一些基本問題加以初步總結(jié)。
2 從計算機學(xué)科分支的角度認(rèn)知人工智能
人工智能屬于計算機科學(xué)分支的學(xué)科，同時又是一門涉及控制論、信息論、語言學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、數(shù)學(xué)、哲學(xué)等多學(xué)科交叉的課程。我國高等院校計算機學(xué)科的本科教學(xué)所設(shè)置的人工智能課程一般只有40課時左右，以什么角度組織教材內(nèi)容，提高教學(xué)效果，才能使學(xué)生較容易地理解和掌握人工智能的原理與技術(shù)，是我們值得探索的問題。
人工智能處理的對象是知識，知識處理則需采用知識表示。因此，若以計算機分支的角度也就是用計算機學(xué)科的觀點看待人工智能，人工智能課程的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)以知識為主線，以知識表示和搜索為基石進行組織。反映到實際教學(xué)中，就是人工智能的各個分支的介紹，這包括知識庫系統(tǒng)、自然語言理解、規(guī)劃、機器人等?？傊?，教學(xué)內(nèi)容可分成兩個部分，第一部分是基礎(chǔ)理論和基本方法，包括：邏輯表示與歸結(jié)推理方法、搜索原理，知識表示(包括產(chǎn)生式系統(tǒng)、語義網(wǎng)絡(luò)、框架)、推理(包括不確定性推理、非單調(diào)推理)、機器學(xué)習(xí)。第二部分是實用技術(shù)，包括知識庫系統(tǒng)、高級搜索、自然語言理解。
3 優(yōu)化和更新教學(xué)內(nèi)容、加強雙語教學(xué)
人工智能作為一門新學(xué)科，在1988年前，國內(nèi)外均未見有教學(xué)大綱和教材，開設(shè)本課程面臨的首要問題就是確定教學(xué)內(nèi)容，包括人工智能的知識表示和推理以及人工智能的應(yīng)用兩個部分。前者是人工智能的重要基礎(chǔ)，后者討論幾種人工智能應(yīng)用系統(tǒng)，包括專家系統(tǒng)、機器學(xué)習(xí)、自動規(guī)劃和機器視覺等系統(tǒng)。這些內(nèi)容只是給出了人工智能課程的初步框架。
隨著人工智能研究的進一步深入， 到20世紀(jì)90年代中期，人工智能也從符號(邏輯)主義一枝獨秀發(fā)展到符號主義、連接主義和行為主義多家爭鳴的新局面， 模糊計算和神經(jīng)計算作為新內(nèi)容列入到人工智能課程，充實了人工智能課程的內(nèi)容。進入21世紀(jì)以來，人工智能學(xué)科又有了新的發(fā)展。為了及時反映人工智能研究和學(xué)科的最新進展，我們及時對教學(xué)內(nèi)容進一步優(yōu)化和更新：把人工智能分為基礎(chǔ)部分和擴展應(yīng)用部分。
在教學(xué)和實踐過程中，考慮到本課程的多學(xué)科交叉性以及相關(guān)信息學(xué)科的快速發(fā)展， 在目前高校提倡雙語教學(xué)的環(huán)境下，將《人工智能》教材逐步改為全英語教材，這樣可以更快地掌握學(xué)科的發(fā)展動態(tài)， 掌握最先進的技術(shù)， 與國際發(fā)展趨勢接軌。Nils J.Nilsson教授所著的《人工智能》教材是美國Stanford大學(xué)計算機系本科教材，該教材體系比較符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，便于學(xué)生接受、理解、掌握和鞏固所學(xué)知識；同時這本書內(nèi)容豐富、取材新穎，適合作為該課程的英文教材。
4 注重案例教學(xué)、改革教學(xué)方法
案例教學(xué)首創(chuàng)于哈佛大學(xué)商學(xué)院，在經(jīng)貿(mào)、管理、法學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域的相關(guān)專業(yè)得到應(yīng)用并取得顯著績效，然而目前工科專業(yè)還較少運用案例教學(xué)方法。人工智能的每一部分內(nèi)容均包含大量概念，內(nèi)容抽象，算法復(fù)雜，學(xué)生往往被動“聽講”；并且涉及很多的數(shù)理邏輯知識，有些顯得難以理解，并且往往讓學(xué)生感到比較枯燥，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣就漸漸淡薄，難以獲得預(yù)期的教學(xué)效果。鑒于這一現(xiàn)實問題，我們將案例教學(xué)方法引入到該課程的教學(xué)之中。
例如在邏輯推理技術(shù)和搜索技術(shù)這兩方面的教學(xué)過程中，我們使用參考教材《人工智能：一種現(xiàn)代方法》，并利用其中基于JAVA的教學(xué)開發(fā)工具包AIMA進行案例設(shè)計和實驗教學(xué)，在教學(xué)過程中結(jié)合AIMA中的案例來講解，使比較枯燥的知識以有效、實用和具體的形式表現(xiàn)出來，做到理論與實踐相結(jié)合。在講解搜索技術(shù)時，以“八皇后”問題為案例，結(jié)合AIMA中的設(shè)計實現(xiàn)，以講解和討論相結(jié)合的方式，學(xué)習(xí)盲目搜索、啟發(fā)式搜索等算法，使學(xué)生不僅能理解狀態(tài)空間的產(chǎn)生方法，而且能設(shè)計算法、實現(xiàn)算法，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實踐能力。在學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯、進化計算等方面的內(nèi)容時，我們主要借助于Matlab提供的相關(guān)工具箱。
5 加強教學(xué)隊伍建設(shè)、改革考核方法
建立一支愛崗敬業(yè)、富有戰(zhàn)斗力的教學(xué)隊伍是出色完成教學(xué)任務(wù)和提高課程教學(xué)質(zhì)量的根本保證。教學(xué)人才資源是教學(xué)的第一資源。在學(xué)校有關(guān)部門的領(lǐng)導(dǎo)和學(xué)院的支持下，我們組成一支知識結(jié)構(gòu)和年齡比較合理的教師隊伍。
1956年，在美國Dartmouth大學(xué)，由數(shù)學(xué)家J.McCarthy和他的三位朋友M.Minsky、N.Lochester和C.Shannon共同發(fā)起一個歷時兩個月的夏季學(xué)術(shù)討論班，他們在此討論班上第一次正式使用了人工智能(Artificial Intelligence)這一術(shù)語。人工智能是一門多學(xué)科交叉的課程，涉及計算機科學(xué)、數(shù)學(xué)、控制論、信息論、神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)及語言學(xué)等多個學(xué)科，是新理論和新技術(shù)不斷出現(xiàn)的綜合性學(xué)科。當(dāng)前，人工智能領(lǐng)域加強了從人類智能與生命現(xiàn)象中汲取養(yǎng)分的趨勢，加快了向分布式系統(tǒng)與復(fù)雜系統(tǒng)靠攏的步伐，智能化的應(yīng)用更為深入，影響更為廣泛，其發(fā)展已對人類的經(jīng)濟、社會、文化等方面產(chǎn)生了深遠影響[1]。
1人工智能導(dǎo)論課程特點
人工智能導(dǎo)論是人工智能領(lǐng)域的引導(dǎo)性課程，介紹人工智能的基本理論、方法和技術(shù)，目的是使學(xué)生了解和掌握人工智能的基本概念和方法，為進一步學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。人工智能是計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科一門重要的基礎(chǔ)課程，需要相關(guān)課程作支撐。離散數(shù)學(xué)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計等課程是其數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序設(shè)計基礎(chǔ)、算法分析與設(shè)計等課程則為人工智能中知識表示、邏輯推理和問題求解提供了設(shè)計與實現(xiàn)手段。與其他軟件課程相比，人工智能課程有鮮明的特點，主要表現(xiàn)在思想方法上強調(diào)啟發(fā)性、算法上強調(diào)不確定性。同時，由于人工智能是一個新思想和新技術(shù)層出不窮的開拓性領(lǐng)域，因此其對學(xué)生的訓(xùn)練是鼓勵創(chuàng)新的，具有其他課程不可替代的作用。
人工智能導(dǎo)論是計算機相關(guān)專業(yè)的必修課，在許多信息類相關(guān)的本科教學(xué)中也有開設(shè)，一般開設(shè)在第六或者第七學(xué)期。我國目前本科教育的定位是專才教育，培養(yǎng)某方面的專業(yè)人才。完成公共基礎(chǔ)課程和部分專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)之后，本科高年級學(xué)生應(yīng)該了解本專業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展前景，因此在教學(xué)過程中要注意內(nèi)容的專業(yè)性和應(yīng)用性。由于本科階段學(xué)生缺乏科研意識，初步的科研訓(xùn)練設(shè)置在第八學(xué)期，即所有課程學(xué)習(xí)完畢之后的畢業(yè)設(shè)計，而人工智能課程強調(diào)科研性，因此教學(xué)難度較大，由此帶來的最直接后果就是學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。同時，對有志于讀研的學(xué)生而言，本科階段的學(xué)業(yè)也是研究生教育的起點，在教學(xué)過程中要適時的進行科研引導(dǎo)，提升學(xué)生對科學(xué)研究的興趣，為研究生階段打下基礎(chǔ)。可見，圓滿完成人工智能導(dǎo)論課程這一教學(xué)任務(wù)是重要且極具挑戰(zhàn)性的。
2教學(xué)內(nèi)容安排
人工智能的研究和應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括問題求解、機器學(xué)習(xí)、自然語言理解、專家系統(tǒng)、模式識別、計算機視覺、機器人學(xué)、搏弈、計算智能、人工生命自動定理證明、自動程序設(shè)計、智能控制、智能檢索、智能調(diào)度與指揮、智能決策支持系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)等。人工智能導(dǎo)論旨在為這些具體領(lǐng)域的研究提供引導(dǎo)和基礎(chǔ)保障。
人工智能導(dǎo)論課程涵蓋內(nèi)容較多，因此需要明確“精講”和“泛講”的內(nèi)容，以使教師和學(xué)生在教學(xué)活動中都有所側(cè)重。當(dāng)然，首先應(yīng)和學(xué)生說明，泛講并不代表內(nèi)容不重要，只是由于課程性質(zhì)和課時的關(guān)系，暫時不作深入探討。日后如有需要，可在此基礎(chǔ)上進一步學(xué)習(xí)和研究。結(jié)合當(dāng)前人工智能學(xué)科的發(fā)展?fàn)顩r，根據(jù)教學(xué)大綱和作者的教學(xué)經(jīng)驗，對人工智能導(dǎo)論課程教學(xué)內(nèi)容的精講和泛講安排如表1所示。
3提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)方法
3.1穿插背景故事
為激發(fā)學(xué)習(xí)積極性，針對學(xué)生喜歡聽奇聞軼事、想象力豐富的心理特點，通過講述一些與教學(xué)內(nèi)容有關(guān)的故事或者趣事來吸引其注意力，輔助思維并豐富聯(lián)想，使學(xué)生在愉悅中完成學(xué)習(xí)[2]。下面列舉幾個我們在課程教學(xué)中用到的背景故事，通過這些故事，不但傳授了知識，也活躍了課堂氣氛。
1) 人類智能的計算機模擬與人機大戰(zhàn)。
講授人類智能的計算機模擬時，可以給學(xué)生簡述一下IBM公司的超級電腦和國際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫之間的人機大戰(zhàn)，以促進學(xué)生對人類智能和人工智能的進一步思考。北京時間1997年5月12日凌晨4點50分，在美國紐約公平大廈，當(dāng)IBM公司的“深藍”超級電腦將棋盤上的一個兵走到C4的位置上時，國際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫?qū)Α吧钏{”的人機大戰(zhàn)落下帷幕，“深藍” 以3.5U2.5的總比分戰(zhàn)勝卡斯帕羅夫。2003年1月26日至2月7日，卡斯帕羅夫與深藍的升級版“小深”又進行了一場人機大戰(zhàn)，先后進行了6局比賽，最終卡斯帕羅夫以1勝1負4平的結(jié)果和“小深”握手言和。這也表明了人工智能和人類智能之間的較量還將持續(xù)下去。
2) 問題規(guī)約法與老和尚說教。
問題規(guī)約法是從要解決的問題出發(fā)逆向推理，建立子問題以及子問題的子問題，直到最后把初始問題歸約為一個本原問題集合。本原問題指不能再分解或變換且直接可解的子問題。可見，問題規(guī)約的本質(zhì)是遞歸的思想。此時，可以給學(xué)生簡述我們小時候就聽說過的老和尚說教的故事，即“從前有座山，山上有座廟，廟里有個老和尚，老和尚對小和尚說，從前有座山……”。
3) 模糊理論與禿頭悖論。
模糊推理是一種重要的不確定性推理方式，是指基于模糊理論進行的推理。講授模糊理論時，可以先講一下禿頭悖論讓學(xué)生討論。一個人有10萬根頭發(fā)，肯定不能算禿頭，不是禿頭的人，掉了一頭發(fā)，仍然不是禿頭，按照這個道理，讓一個不是禿頭的人一根一根地減少頭發(fā)，就得出一條結(jié)論，即沒有一根頭發(fā)的光頭也不是禿頭！禿頭悖論的出現(xiàn)源于在嚴(yán)格的邏輯推理中使用了“禿頭”這一模糊概念，因此需要以模糊邏輯代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二值邏輯解決該問題。
3.2課堂辯論和多媒體教學(xué)
人工智能從其誕生之日起就充滿爭議，各種學(xué)派的爭論使得人工智能的發(fā)展更趨完善，加快了其縱深發(fā)展。目前，人工智能的爭論主要有兩方面，即研究方法的爭論和技術(shù)路線的爭論。前者爭論的主要問題有人工智能是否得模擬人的智能；對結(jié)構(gòu)模擬和行為模擬是否可以分離研究；對感知、思維和行為是否可分離研究；對認(rèn)知與學(xué)習(xí)以及邏輯思維和形象思維等問題是否可以分離研究；是否有必要建立人工智能的統(tǒng)一理論體系。后者爭論的主要問題是沿著什么樣的技術(shù)路線和策略來發(fā)展人工智能。
在課堂教學(xué)中，可以充分利用人工智能中存在的爭論較多這一特點，針對相關(guān)議題組織課堂辯論，如可用議題“機器的反叛――機器的智能會超越人類嗎？”。讓學(xué)生在圖書館或者從網(wǎng)上查閱相關(guān)資料，明確自己的論點并準(zhǔn)備證據(jù)材料，并在課堂上進行辯論。這類辯論無所謂輸贏，旨在通過這種活動，增進學(xué)生思考[3]。教學(xué)中，還可以充分利用多媒體教學(xué)的特點，如讓學(xué)生觀摩電影《終結(jié)者》系列、《人工智能》、《黑客帝國》等，增強學(xué)生對人工智能的直觀感受，提高課堂教學(xué)效果[4]。
3.3應(yīng)用實例分析
普遍而言，本科學(xué)生對單純的理論講解不太感興趣，因此在教學(xué)過程中，適當(dāng)增加一些實驗和設(shè)計，提高學(xué)生分析問題的能力和實際動手能力。比如，講解知識的產(chǎn)生式表示法時，給出產(chǎn)生式的概念和基本表示形式之后，可以通過“野人與傳教士過河”問題來說明產(chǎn)生式表示法的具體應(yīng)用過程；講解計算智能的進化計算部分時，給出進化算法的幾種具體形式和算法流程之后，可以通過中國旅行商問題(CTSP)來說明算法求解問題的過程。教師在教學(xué)過程中，可以根據(jù)需要，選擇一些合適的應(yīng)用實例進行分析。通過這些實例，既能加深學(xué)生對知識的理解，又能增加學(xué)習(xí)的興趣。下面給出兩個實例的簡單描述。
1) 產(chǎn)生式表示法求解“野人與傳教士過河”問題。
問題：傳教士和野人各N人過河，現(xiàn)只有一條船，傳教士和野人都會劃船，船一次只能載k人，船上野人多于傳教士時野人就會吃掉傳教士，問如何安全過河？(不失一般性，以N=3，k=2為例求解)。
求解簡述：設(shè)綜合數(shù)據(jù)庫中狀態(tài)用三元組(m, c, b)表示，其中m、c、b分別表示傳教士、野人和船的數(shù)目，則有：
0≤m, c≤3, b ∈{0, 1}
以左岸為參照點，則初始狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)分別為(3，3，1)和(0，0，0)。據(jù)此，可以給出一條產(chǎn)生式規(guī)則如下：
IF (m, c, 1) THEN (m-1, c, 0)
以此類推，把所有可行的規(guī)則都求出之后，就可按照規(guī)則集和控制策略得到問題的解。
2) 遺傳算法求解31個城市的CTSP問題[5]。
問題：給定有限個城市的集合C={c1,c2, …,cm}及每兩個城市之間的距離矩陣D＝[dij]m×m，其中m∈N，dij=d(ci, cj)∈Z+，ci、 cj∈C，1≤i、j≤m，求出滿足的城市序列cπ(1)、cπ(2)、…、cπ(m)，其中π(1)，π(2)，…，π(m)是1、2、…、m的一個全排列。我們以CTSP問題為例，即求解中國31個城市之間最短巡回路線的問題。
求解簡述：路徑表示直接使用城市在路徑中的相對位置，如有編號分別為1、2、3、4、5的5個城市的一條路徑4－1－2－5－3，用路徑表示方法直接可寫為(4 1 2 5 3)。適應(yīng)度函數(shù)值用路徑的實際長度表示。交叉算子采用次序雜交，即選擇父體的兩雜交點，交換相應(yīng)的段，其它城市則保持在父體中的相應(yīng)次序。變異算子采用倒位算子，即隨機選擇兩個位置，然后將它們之間的城市反序。通過運用遺傳算法求解，可得最優(yōu)解為15 404 km，對應(yīng)的巡回路線為“北京―呼和浩特―太原―石家莊―鄭州―西安―銀川―蘭州―西寧―烏魯木齊―拉薩―成都―昆明―貴陽―南寧―?？讪D廣州―長沙―武漢―南昌―福州―臺北―杭州―上海―南京―合肥―濟南―天津―沈陽―長春―哈爾濱―北京”。實例講解完成后，可要求學(xué)生采用相同或者不同的方案自己去實現(xiàn)一下問題的求解過程。
4結(jié)語
人工智能是計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門核心課程，同時也是一門交叉學(xué)科，涉及面廣，理論性強，教學(xué)難度較大，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣有待提高。本文作者根據(jù)自己在人工智能導(dǎo)論課程中的教學(xué)實踐和課程特點，明確了教學(xué)中的精講內(nèi)容和泛講內(nèi)容，總結(jié)了三種提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)方法，并給出相應(yīng)的實例說明，旨在為本門課程的教師提供教學(xué)參考。
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Teaching Methods for Promoting Learning Interests in Introduction to Artificial Intelligence
YANG Liying
(School of Computer Science, Xidian University, Xi’An 710071, China)
人工智能是一門研究機器智能的學(xué)科，是在研究人類智能行為規(guī)律的基礎(chǔ)上，利用人工的方法和技術(shù)，研制智能機器或智能系統(tǒng)來模仿、延伸和擴展人的智能，實現(xiàn)智能行為。在知識經(jīng)濟向智能經(jīng)濟高度發(fā)展的今天，人工智能具有重要的理論意義和社會價值。人工智能理論已經(jīng)滲透到各個領(lǐng)域，人工智能技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用，許多研究成果已經(jīng)進入人們的生活。
人工智能課程是一門多學(xué)科交叉的課程，具有很強前沿性，涉及哲學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、行為科學(xué)、腦科學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、語言學(xué)、邏輯學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)等眾多領(lǐng)域；涉及面寬，內(nèi)容廣泛，更新快。人工智能課程的開設(shè)能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和技術(shù)創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生對計算機前沿技術(shù)的前瞻性，提高他們的科技素質(zhì)和學(xué)術(shù)水平[1]。
人工智能課程內(nèi)容的廣泛性、前沿性和應(yīng)用性特點決定了授課方法的多樣性。與本科生相比，研究生在教育目標(biāo)和身心特征方面都有較大的區(qū)別。筆者多年從事研究生人工智能課程教學(xué)工作，現(xiàn)總結(jié)多年教學(xué)經(jīng)驗如下。
1研究生培養(yǎng)目標(biāo)及其教學(xué)特點
研究生教育階段的教育目標(biāo)是使研究生形成具有個性化的研究品格、研究定向和研究視野，以具有獨立思考并獲得獨創(chuàng)研究成果的能力[2]。從這一意義上講，個性化是研究生教育培養(yǎng)目標(biāo)的構(gòu)成主體。尤其隨著我國經(jīng)濟持續(xù)高速增長，社會對知識創(chuàng)新、新經(jīng)濟生長點的期望值增大，這就要求我國研究生教育在其培養(yǎng)目標(biāo)的定位上不僅要重視人才培養(yǎng)的高層次性，更要重視創(chuàng)新能力、實踐能力和創(chuàng)業(yè)精神的培養(yǎng)。并且，研究生身心發(fā)展已較成熟，具有較穩(wěn)定的個性特征，思維力強，具有較高的專業(yè)性思維意識和創(chuàng)造力，為獨立地進行專業(yè)研究活動提供了心理上和智力上的保證。而且，研究生已具備了基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識，特別是有一定工作經(jīng)歷的研究生，他們不僅有本科教育階段的知識積累，也有應(yīng)用這些知識的經(jīng)驗，對于擴大其專業(yè)知識領(lǐng)域并進行研究有著積極主動的態(tài)度?？傊瑥哪挲g構(gòu)成及身心特征上講，研究生適應(yīng)高層次、跨學(xué)科知識領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和研究。
研究生的特征及其教育目標(biāo)決定了研究生教學(xué)不應(yīng)該是由教師講授已定論的知識，而應(yīng)是以教學(xué)為基本依托，通過教學(xué)提出具有研究性、探索性、未確定性甚至是尚存爭議性的課題，激勵研究生獨立思考和質(zhì)疑，讓他們在思考和質(zhì)疑的過程中提出問題，培育他們發(fā)現(xiàn)問題、提出質(zhì)疑的科學(xué)批判精神，訓(xùn)練并提高其創(chuàng)新能力、實踐能力和創(chuàng)新精神。創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力主要表現(xiàn)在具有健全的人格、強烈的責(zé)任感、開放的心態(tài)、團結(jié)合作的精神、嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的思維能力和創(chuàng)新思維方式。
個性是創(chuàng)新的源泉，研究生課程體系的設(shè)置應(yīng)該具有一定的靈活性，依據(jù)研究生不同的知識基礎(chǔ)和研究定向，設(shè)置具有彈性化的課程，使研究生的個性化得以凸顯。另外，為提高研究生專業(yè)研究和創(chuàng)新能力，在課程教學(xué)中，也應(yīng)凸顯教學(xué)的研究性和專業(yè)性，重視專業(yè)領(lǐng)域背景知識和研究方法的講授，開展跨學(xué)科、非專業(yè)知識的教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)涵蓋專業(yè)領(lǐng)域的研究熱點、難點、爭議問題和最新研究動態(tài)，還應(yīng)包括交叉學(xué)科、邊緣學(xué)科的研究趨勢，以擴展學(xué)生的視野[3]。也就是說，研究生教學(xué)既要凸顯研究生的個性化特點，又要凸顯內(nèi)容的學(xué)術(shù)性和研究的指向性。
2人工智能課程的特點
2.1多學(xué)科交叉，具有很強的前沿性
人工智能是一門多學(xué)科交叉的課程。課程內(nèi)容的理解需要運用多學(xué)科知識和較強的邏輯思維能力，多學(xué)科的知識相互聯(lián)系、相互交叉，融合形成新的知識，成為新的思維方法和綜合能力的萌發(fā)點。通過課程學(xué)習(xí)，學(xué)生可以通過不同學(xué)科知識的融合來達到對原有知識的超越，用一種全新的思維方法來思考所遇到的問題，提出新的解決辦法。這也是創(chuàng)造力的迸發(fā)和智能的飛躍。具有了知識的廣度和深度才具有融會貫通、創(chuàng)新的可能，人工智能課程的開設(shè)能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和技術(shù)創(chuàng)新能力，為學(xué)生提供一種新的思維方法和問題求解手段。
2.2涉及面寬，內(nèi)容廣泛，更新快
人工智能課程是一門知識點較多的課程，它以概率統(tǒng)計、離散數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機編程語言、數(shù)據(jù)庫原理等課程為基礎(chǔ)，涵蓋了模式識別、機器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、計算智能、自然語言理解、專家系統(tǒng)等眾多研究方向，內(nèi)容涉及面廣，概念抽象，不易理解。并且，人工智能課程內(nèi)容更新快，近年來人工智能科學(xué)的快速發(fā)展，涌現(xiàn)出了大批新方法，研究熱點問題也從符號計算發(fā)展到智能計算和Agent等。其中，計算智能主要涉及神經(jīng)計算、模糊計算、進化計算和人工生命等領(lǐng)域，在模式識別、圖像處理、自動控制、通信網(wǎng)絡(luò)等很多領(lǐng)域都得到了成功應(yīng)用；Agent最早來自分布式人工智能，隨著并行計算和分布式處理等技術(shù)的發(fā)展而逐漸成為熱點。
在互聯(lián)網(wǎng)上有大量最新的與課程內(nèi)容相關(guān)的研究論文，為學(xué)生提供了很好的查閱文獻的環(huán)境，使學(xué)生能夠根據(jù)所學(xué)習(xí)的內(nèi)容和所在課題組的研究方向閱讀相應(yīng)文獻，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和獨立提出問題、解決問題的能力。
2.3應(yīng)用性強
人工智能理論已經(jīng)滲透到科學(xué)的各個領(lǐng)域，當(dāng)前，幾乎所有的科學(xué)與技術(shù)分支都在共享著人工智能領(lǐng)域所提供的理論和技術(shù)。例如，自第一個專家系統(tǒng)DENDRAL研制成功以來，專家系統(tǒng)已成功地應(yīng)用于數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、地質(zhì)、氣象、農(nóng)業(yè)、法律、教育、交通運輸、軍事、經(jīng)濟等幾乎所有領(lǐng)域；數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是以一種更自動化的方式對具有大量數(shù)據(jù)的商業(yè)活動進行分析和預(yù)測，在市場營銷、銀行、制造業(yè)、保險業(yè)、計算機安全、醫(yī)藥、交通、電信等領(lǐng)域已有許多案例；語義Web讓W(xué)eb上的信息能夠被機器所理解，實現(xiàn)Web信息的自動處理，成功地將人工智能的研究成果應(yīng)用到互聯(lián)網(wǎng)。另外，在機器視覺、自然語言理解、智能控制與智能制造等方面，人工智能技術(shù)也得到廣泛的應(yīng)用，有許多研究成果已經(jīng)進入人們的生活。目前，從理論到技術(shù)，從產(chǎn)品到工程，從家庭到社會，智能無處不在，人工智能廣泛的應(yīng)用性給學(xué)生提供了大量的現(xiàn)實案例，使得人工智能不再是高深莫測的理論，而是現(xiàn)實中可以觸及的內(nèi)容。
人工智能課程的多學(xué)科交叉性、內(nèi)容廣泛性、概念抽象、不易理解以及前沿性和應(yīng)用性特點決定了在該課程的講授過程中應(yīng)該采用多種授課方法。多種授課方法的采用一方面便于授課內(nèi)容的理解，另一方面也能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和技術(shù)創(chuàng)新能力，提高他們的科技素質(zhì)和學(xué)術(shù)水平。
3人工智能課程教學(xué)方法
3.1基于問題的啟發(fā)式教學(xué)法
蘇霍姆林斯基說：“喚起人實行自我教育，乃是一種真正的教育?！被趩栴}的啟發(fā)式教學(xué)法是教師在深入了解學(xué)生心理特點和學(xué)習(xí)規(guī)律的基礎(chǔ)上，設(shè)計適合教學(xué)的啟發(fā)式問題，并采取靈活多樣、生動活潑的啟發(fā)方式，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生進行科學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考問題、提出問題和解決問題的能力。該教學(xué)方法強調(diào)的是過程，教師的主要任務(wù)是提出問題，依據(jù)舉一反三的思路引導(dǎo)學(xué)生展開邏輯推理，通過逐層分析深入思考問題，最后綜合學(xué)生觀點闡述相關(guān)理論。
在課程教學(xué)中，有許多內(nèi)容適合于采用啟發(fā)式教學(xué)方法。例如，在知識表示方法的學(xué)習(xí)過程中，教師首先提出問題：“你是怎樣進行數(shù)學(xué)定理證明的？”并在學(xué)生的回答過程中，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到知識及其表示的重要性；隨后，提出問題：“在計算機中如何表示知識？”引導(dǎo)學(xué)生逐步總結(jié)出不同知識表示方法在知識表達能力、推理效率、可實現(xiàn)性、可組織性、可維護性方面的區(qū)別。另外，在確定性推理的教學(xué)過程中，教師可以利用“某處發(fā)生盜竊案，公安局派出5個偵查員去調(diào)查，研究案情時，5個偵查員各給出了一句可信的結(jié)論，據(jù)此判斷誰是盜竊犯”的問題[4]，讓學(xué)生進行判斷和討論，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到推理過程中可以使用多條規(guī)則進行推理，并且推理路線也可能存在多條，從而引出推理的兩大基本問題：解決沖突消解等問題的推理策略，以及解決推理線路等問題的搜索策略。
啟發(fā)式教學(xué)法的要點是設(shè)計適當(dāng)?shù)膯l(fā)式問題和啟發(fā)方式、安排能調(diào)動學(xué)生積極性的討論環(huán)境、鼓勵學(xué)生發(fā)表個性化觀點。教師不僅用問題引發(fā)學(xué)生思考，更要鼓勵學(xué)生讓思維自由馳騁，主動提出問題，討論問題，尋求問題解決方案。在探討、研究問題中，不要以現(xiàn)有的結(jié)論和固定的程式束縛思想，鼓勵學(xué)生的個性化觀點。啟發(fā)式教學(xué)是一種民主、科學(xué)的教學(xué)方法，其中包含諸多具體的教學(xué)方法，如激疑啟發(fā)法、比喻啟發(fā)法、類比啟發(fā)法、聯(lián)系啟發(fā)法，等等。啟發(fā)式教學(xué)在傳授知識的同時，更注重的是對創(chuàng)新的孕育、萌芽、生成和壯大，它能促使學(xué)生自己獲取知識、思考問題、提出問題、分析問題、解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。以問題為基礎(chǔ)的啟發(fā)式教學(xué)，利用問題引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，全方位深層次發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維和探究性學(xué)習(xí)能力。問題可以誘發(fā)出學(xué)生的求知欲，激發(fā)、喚醒了學(xué)生的主體意識；問題往往是面向生活世界的實踐活動的，它使教學(xué)活動從以傳授知識為中心轉(zhuǎn)化為傳授知識與培養(yǎng)能力并重，理論與實踐相結(jié)合，提高了學(xué)生分析、綜合、觀察、想象等思維能力。
3.2基于案例的探究式教學(xué)法
基于案例的探究式教學(xué)法要求教師能夠根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平和能力，創(chuàng)設(shè)引導(dǎo)學(xué)生進行探究活動的案例，以激發(fā)學(xué)生探究問題的興趣，促進學(xué)生質(zhì)疑、探求的創(chuàng)造性學(xué)習(xí)動機，通過選擇與確定問題、討論與提出設(shè)想、實踐與尋求結(jié)果、驗證與得出結(jié)論，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)生獨立探究、研究能力和創(chuàng)新能力。探究式教學(xué)強調(diào)學(xué)生的積極參與，強調(diào)師生互動。對教師來說，必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的“傳道”觀念，以平等的心態(tài)與學(xué)生交流探討。在課堂上，要努力營造民主、寬松、和諧的教學(xué)氛圍，積極引導(dǎo)學(xué)生大膽設(shè)想，大膽探索。使學(xué)生樹立研究型學(xué)習(xí)的觀念，消除依附心理，養(yǎng)成勤于思考、善于思考的良好學(xué)習(xí)習(xí)慣，通過積極參與研討培養(yǎng)學(xué)生自己獲取新知、探求未知的能力，以及團隊意識和合作精神。
我們在本課程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)部分的教學(xué)中，將基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的維吾爾文手寫字母識別作為案例開展了探究式教學(xué)活動。在介紹了前饋多層感知器及標(biāo)準(zhǔn)BP算法之后，教師將科研項目中基于標(biāo)準(zhǔn)BP算法的維吾爾文手寫字母識別實驗及其結(jié)果詳細地在課堂上進行演示，引導(dǎo)學(xué)生對實驗提出質(zhì)疑。在教學(xué)實踐中，學(xué)生提出了大量問題，例如，輸出層神經(jīng)元個數(shù)如何確定，為什么輸出層神經(jīng)元個數(shù)對識別率會有影響？網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過程中出現(xiàn)震蕩的原因是什么？如何解決？為什么有時誤差較大，權(quán)值的調(diào)整量反而很?。康鹊?。在教師事先準(zhǔn)備好的實驗演示的基礎(chǔ)上，開展學(xué)生進行課堂討論，讓學(xué)生提出解決問題的各種方法，并現(xiàn)場通過實驗進行驗證，逐步讓學(xué)生理解BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計、輸入輸出數(shù)據(jù)的預(yù)處理、初始權(quán)值設(shè)計的必要性及其實現(xiàn)方法。課堂授課實踐表明，這種方法極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生能夠大膽設(shè)想，大膽探索，增加了學(xué)生的自信心和創(chuàng)新精神。本次課堂討論結(jié)束后，教師根據(jù)學(xué)生的討論以及實驗結(jié)果演示，總結(jié)標(biāo)準(zhǔn)BP算法的局限性，例如，“易形成局部極小”，“訓(xùn)練次數(shù)多，學(xué)習(xí)效率低”，“訓(xùn)練時有學(xué)習(xí)新樣本遺忘舊樣本的趨勢”等，并要求學(xué)生通過查資料、搜集必要的信息、積極地思索和實驗驗證提出解決上述問題的方法，將學(xué)生分組，讓學(xué)生展開討論，為下次討論課作好準(zhǔn)備。
傳統(tǒng)教學(xué)方法是告訴學(xué)生怎么去做，在一定程度上損害了學(xué)生的積極性。而案例教學(xué)要求學(xué)生自己去思考、去創(chuàng)造，使得枯燥乏味的內(nèi)容變得生動活潑，并且案例教學(xué)中，通過學(xué)生之間的交流既可以使學(xué)生取長補短、促進人際交流能力，也可以引導(dǎo)學(xué)生變注重知識為注重能力。
案例教學(xué)法的關(guān)鍵是案例的選擇。案例是為教學(xué)目標(biāo)服務(wù)的，因此它應(yīng)該具有典型性，且應(yīng)該與所對應(yīng)的理論知識有直接的聯(lián)系。案例最好是經(jīng)過深入調(diào)查研究。來源于實踐，不能只是一堆數(shù)據(jù)的羅列。教科書的編寫應(yīng)采用圖片、表格、曲線等方式讓學(xué)生看到算法的實驗結(jié)果，啟發(fā)學(xué)生思考。另外，案例應(yīng)該只有情況沒有結(jié)果，有激烈的矛盾沖突，沒有處理辦法和結(jié)論，由學(xué)生對案例提出質(zhì)疑，從這個意義上講，案例的情況越復(fù)雜，越多樣性，越有價值。
案例教學(xué)法能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)相長。教學(xué)中，教師不僅是教師而且也是學(xué)員。一方面，教師是整個教學(xué)的主導(dǎo)者，掌握著教學(xué)進程，引導(dǎo)學(xué)生思考、組織討論研究，進行總結(jié)、歸納。另一方面，在教學(xué)中通過共同研討，教師不但可以發(fā)現(xiàn)自己的弱點，而且從學(xué)生那里可以了解到大量感性材料。另外，案例教學(xué)法能夠調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)主動性。教學(xué)中，由于不斷變換教學(xué)形式，學(xué)生大腦興奮不斷轉(zhuǎn)移，注意力能夠得到及時調(diào)節(jié)，有利于學(xué)生精神始終維持最佳狀態(tài)。案例教學(xué)的最大特點是它的真實性。由于教學(xué)內(nèi)容是具體的實例，加之采用是形象、直觀、生動的形式，給人以身臨其境之感，易于學(xué)習(xí)和理解。最后，案例教學(xué)法能夠集思廣益。教師在課堂上不是“獨唱”，而是和大家一起討論思考，學(xué)生在課堂上也不是忙于記筆記，而是共同探討問題。由于調(diào)動集體的智慧和力量，容易開闊思路，收到良好的效果。
3.3加強研討
鑒于研究生的培養(yǎng)目標(biāo)和人工智能課程研究范疇的寬泛性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性和前沿性，根據(jù)我校計算機系碩士生指導(dǎo)教師的研究領(lǐng)域，我們在課堂教學(xué)中為計算智能、機器學(xué)習(xí)算法、機器視覺、自然語言理解部分增加了研討會，要求學(xué)生上網(wǎng)進行文獻檢索、閱讀和學(xué)術(shù)研討，根據(jù)個人的研究興趣和研究設(shè)想上臺作報告。另外，我們還邀請相應(yīng)專家和成果突出的各屆研究生為學(xué)生做報告，介紹他們的研究實踐、研究成果和心得體會。例如，在自然語言理解部分的課堂教學(xué)中，在介紹完自然語言理解的基本概念與原理之后，我們要求將來做這個領(lǐng)域的研究生在通過查資料了解所在研究小組工作的基礎(chǔ)上，上臺作報告。機器翻譯研究組的同學(xué)在學(xué)習(xí)自然語言理解部分的內(nèi)容之后，對其所在小組目前的工作及采用的技術(shù)、存在的問題做了分析，并通過閱讀文獻，提出了初步的解決問題的設(shè)想。與自己所在研究小組的科研相結(jié)合，開展文獻檢索和學(xué)術(shù)研討，一方面讓學(xué)生開闊了眼界，另一方面也提高了學(xué)生查閱文獻、主動獲取知識、獨立思考的科研能力。
4結(jié)語
人工智能理論已經(jīng)滲透到科學(xué)的各個領(lǐng)域，人工智能技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用。人工智能課程具有多學(xué)科交叉、內(nèi)容廣泛、前沿性和應(yīng)用性強等特點，課程開設(shè)能夠很好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和技術(shù)創(chuàng)新能力。教與學(xué)是教師與學(xué)生雙方互動的過程，教學(xué)中要根據(jù)學(xué)生身心特征的實際情況采用相應(yīng)的教學(xué)方法，并結(jié)合本?？蒲嘘犖榈难芯款I(lǐng)域，不斷地探索和提高，才能使教學(xué)工作更上一層樓，切實為國家、為社會培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力、實踐能力和創(chuàng)業(yè)精神的高層次人才。
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Exploration of Artificial Intelligence Course Teaching of Graduate Students
ZHAO Hui1, JIA Zhenhong1, WANG Weiqing2
(1.School of Information Engineering, Xinjiang University, Urumuchi 830046, China;
中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A
1 引言
人工智能(AI)是二十世紀(jì)五十年代后期興起的利用計算機模擬人類智能活動去求解問題的學(xué)科，與空間技術(shù)、原子能技術(shù)一起被譽為二十世紀(jì)三大科學(xué)技術(shù)成就，目前廣泛應(yīng)用于專家系統(tǒng)、機器翻譯、語音識別、文字識別、計算機視覺、機器人、電子游戲等方面，已經(jīng)成為計算機技術(shù)發(fā)展以及許多高新技術(shù)產(chǎn)品中的核心技術(shù)。
為了適應(yīng)人工智能技術(shù)日益廣泛的需要，國內(nèi)外高校普遍開設(shè)了“人工智能”方面的課程，特別是作為計算機方面專業(yè)的核心課程之一。我校自從1993年開始為自動化專業(yè)本科生開設(shè)“智能控制”選修課，1996年為自動化、計算機、機械等專業(yè)本科生開設(shè)“人工智能導(dǎo)論”、“人工智能及其應(yīng)用”課程。目前，我校軟件學(xué)院、信息學(xué)院、機電學(xué)院都開設(shè)了“人工智能導(dǎo)論”課程，已經(jīng)成為計算機科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、數(shù)字媒體技術(shù)、自動化、機械制造與自動化等許多專業(yè)本科生的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，也是面向包括人文社科等全校所有專業(yè)的公選課之一，其目的是使學(xué)生了解人工智能的基本概念和基本原理，初步學(xué)習(xí)和掌握人工智能的基本技術(shù)和前沿內(nèi)容，拓寬知識面，啟發(fā)思路，為學(xué)生提供最基本的人工智能技術(shù)和有關(guān)問題的入門性知識，提高學(xué)生應(yīng)用開發(fā)軟件的能力和水平，為今后在相關(guān)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用奠定更為堅實的基礎(chǔ)。因此，建設(shè)好“人工智能導(dǎo)論”課程具有重要意義和很廣的受益面。
由于人工智能是交叉學(xué)科，涉及面廣、內(nèi)容抽象、不易理解，學(xué)生往往有望而生畏的感覺，在教學(xué)過程中，老師教、學(xué)生學(xué)都比較吃力。為了更好地實現(xiàn)上述教學(xué)目標(biāo)，提高本課程的教學(xué)質(zhì)量，協(xié)調(diào)好教與學(xué)的雙邊關(guān)系，使學(xué)生由望而生畏的感覺，變?yōu)橛杏糜腥さ母杏X，根據(jù)已有人工智能課程在教學(xué)與實踐方面的經(jīng)驗和方法，結(jié)合“人工智能導(dǎo)論”課程的近幾年教學(xué)實踐，對課程的教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、考核方式等方面進行了探索總結(jié)。
2 調(diào)整與優(yōu)化教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容
“人工智能導(dǎo)論”是計算機科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、數(shù)字媒體技術(shù)、自動化、機械制造與自動化等許多專業(yè)本科生的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，也是面向包括人文社科等全校所有專業(yè)的公選課之一，其研究領(lǐng)域及內(nèi)容十分豐富，涉及的基礎(chǔ)面廣。因此如何選好教學(xué)內(nèi)容，既能使學(xué)生了解本領(lǐng)域的概貌，又能適合學(xué)生的基礎(chǔ)，便于他們在有限的時間完成學(xué)習(xí)任務(wù)，是一件重要而又困難的事情。
進入21世紀(jì)以來，人工智能學(xué)科又有了新的發(fā)展。為了及時反映人工智能研究和學(xué)科的最新進展，我們修訂了“人工智能導(dǎo)論”的教學(xué)大綱，對教學(xué)內(nèi)容進一步優(yōu)化和更新，極大充實了各個系統(tǒng)的內(nèi)容。我們確定的教學(xué)內(nèi)容主要分為三部分：第1部分為概論，介紹人工智能的基本概念、基本內(nèi)容、主要研究領(lǐng)域及發(fā)展過程；第2部分是知識表示，推理和搜索技術(shù)，討論幾種常用的知識表示方法、推理技術(shù)(包括確定性推理方法和不確定推理方法)和搜索求解策略；第3部分是人工智能應(yīng)用研究領(lǐng)域，包括專家系統(tǒng)、自然語言理解、機器學(xué)習(xí)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等的基本概念和方法等。其中第2部分是基礎(chǔ)理論，是人工智能的重要基礎(chǔ)，應(yīng)該循序?qū)W習(xí)。第3部分是人工智能的應(yīng)用，由于每個研究內(nèi)容都相對獨立、自成體系且有其專門的學(xué)術(shù)著作研究、熱點，因此針對高等院校的本?？粕鷣碚f，不必循序?qū)W習(xí)，而且結(jié)合專業(yè)特點可以選擇其中幾個研究領(lǐng)域。例如對自動化專業(yè)的學(xué)生來說，可以選擇專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等，同時可增加在自動控制領(lǐng)域的應(yīng)用，包括專家控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和進化控制等熱點：而對計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)來說，可以選擇專家系統(tǒng)、自然語言理解、機器學(xué)習(xí)等，并輔以動物識別系統(tǒng)、語音識別系統(tǒng)、智能機器人等實例?？傊褪且盐照n程性質(zhì)和教學(xué)目的，調(diào)整本課程教學(xué)體系，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生以有限的時間學(xué)到人工智能的基礎(chǔ)知識和基本方法。
另外，在選擇和確定教學(xué)內(nèi)容時必須兼顧基礎(chǔ)知識和新興技術(shù)，注意與相關(guān)課程(如離散數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、概率論、自動控制原理、Matlab系統(tǒng)仿真、面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)等)的鏈接，密切理論與實際的關(guān)系，通過課堂講授和課外訓(xùn)練，注意學(xué)生能力培養(yǎng)，提高他們的學(xué)習(xí)效果和整體素質(zhì)。
3 加強課程立體化建設(shè)和系列教材研究
在課程的立體化建設(shè)中，教材充當(dāng)了地基的角色，所有的課程內(nèi)容安排，無不體現(xiàn)出以教材為基本，以教材為模板。所以本著基礎(chǔ)、實用的原則，我們先后編著出版了《人工智能及其應(yīng)用》課程教材導(dǎo)論部分概括性強，引人入勝；基礎(chǔ)部分系統(tǒng)全面，敘述深入淺出，循序漸進；應(yīng)用部分密切理論與實際關(guān)系，典型形象。其中第二版在第一版的基礎(chǔ)上，增加了證據(jù)理論、模糊推理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等理論的一些典型應(yīng)用，使學(xué)生能夠更深入地理解和應(yīng)用這些理論；另一方面，又新增了自然語言理解及其應(yīng)用內(nèi)容，以適應(yīng)目前計算機翻譯、人機自然語言交互等技術(shù)日益廣泛應(yīng)用的需要。系列教材適應(yīng)了人工智能導(dǎo)論新課程開設(shè)的需要，反映了人工智能學(xué)科的發(fā)展，為人工智能課程確立了基本框架，發(fā)揮了重要作用。系列教材的問世不僅解決了本?！叭斯ぶ悄軐?dǎo)論”課程教學(xué)用書的問題，而且也被各兄弟院校普遍采用，促進了該課程的普遍開設(shè)，推動人工智能學(xué)科的發(fā)展。
為了配合教材第二版的教學(xué)和自學(xué)，在已有教學(xué)經(jīng)驗和教學(xué)成果積累的基礎(chǔ)上，制作了高質(zhì)量的教學(xué)課件和完整的教學(xué)視頻錄像，并刻錄成光盤隨書供讀者使用；同時又研究與開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)課程(http：//)，以更好地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性，促進本課程的教學(xué)改革。
包括主教材、電子教案、教學(xué)視頻錄像、網(wǎng)絡(luò)課程及教學(xué)資料庫等在內(nèi)的課程立體化建設(shè)符合二十一世紀(jì)高校教學(xué)的要求，支持教師提高教學(xué)手段現(xiàn)代化的水平，更貼合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。
4 改革與創(chuàng)新教學(xué)模式和教學(xué)方法
在“人工智能導(dǎo)論”課程教學(xué)的過程中，我們積極探索教學(xué)新路，經(jīng)過數(shù)年辛勤試驗，結(jié)合蔡自興教授等對人工智能課程的建設(shè)經(jīng)驗，對課程的教學(xué)模式和教學(xué)方法進行了如下一些的改革與創(chuàng)新。
(1)通過多種途徑激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
“興趣是最好的老師”，“人工智能導(dǎo)論”課程的學(xué)習(xí)效果，直接受到學(xué)生興趣和參與意識的影響。由于這是一門導(dǎo)論性前沿課程，一般來說，學(xué)生開始學(xué)習(xí)興趣很大。但是，當(dāng)一些學(xué)生開始接觸到抽象概念和算法時，往往感到不易接受。我們通過各種途徑和方法，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，鼓勵學(xué)生參與課堂討 論、布置讀書報告和課外實驗、以問題為導(dǎo)向的啟發(fā)式教學(xué)、專題討論／辯論等形式。特別，我們精心組織和準(zhǔn)備了模糊控制技術(shù)及其應(yīng)用、智能機器人技術(shù)與應(yīng)用、智能交通、BCI(腦機交互接口)等專題，以及智能調(diào)度軟件、語音識別系統(tǒng)、動物識別系統(tǒng)、足球機器人比賽、機器人軌跡跟蹤、倒立擺的智能控制等課內(nèi)演示，使學(xué)生擴大了眼界，增加了感性知識，達到提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的目的與效果。
(2)面向問題的啟發(fā)式教學(xué)
人工智能中的許多問題，有的似是而非，有的引人入勝。在教學(xué)中，有意識的提出相關(guān)問題，提請學(xué)生思考，鼓勵學(xué)生提出自己的猜想和解決方案。然后逐步進入教材中的解決方案，啟發(fā)學(xué)生求解這些問題，并進行分析和比較，從而強化了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動意識和參與意識，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。例如，在講到比較抽象的“遺傳算法”時，提出“遺傳算法如何用于優(yōu)化計算?”這一問題。針對該問題，先從“達爾文的生物進化論”入手，討論“遺傳”、“變異”和“選擇”作用；然后通過一個簡單的例子，從特殊到一般地啟發(fā)學(xué)生思考“遺傳”、“變異”和“選擇”的實現(xiàn)，最終讓學(xué)生與教師一起導(dǎo)出遺傳算法用于優(yōu)化計算的基本步驟。這樣，學(xué)生不但從中學(xué)習(xí)了遺傳算法，而且得到一次邏輯思維的訓(xùn)練，取得很好的教學(xué)效果。
(3)課堂辯論與交互式教學(xué)
組織課堂辯論，討論的議題包括人工智能的應(yīng)用前景和其他比較等有爭議的問題。學(xué)生對這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)。例如，為了加深學(xué)生對智能機器人內(nèi)涵的理解，我們組織了“機器智能能否超過人類智能”的辯論會。會前正反雙方結(jié)合本課程內(nèi)容及其相關(guān)知識，認(rèn)真進行準(zhǔn)備；辯論會上正反雙方唇槍舌戰(zhàn)，激烈爭辯，氣氛熱烈。辯論后，學(xué)生余意未盡，討論熱情不減。無論是哪一方獲勝，都達到了預(yù)期的效果。教學(xué)中我們還注意采用了多種交互式策略，如課堂上教師提問可鼓勵或指定學(xué)生提問，也可由學(xué)生自由地就某個知識點進行主題發(fā)言后老師點評等。
(4)個性化學(xué)習(xí)與因材施教
在本課程教學(xué)過程中注意對學(xué)生因材施教和個性化教學(xué)。例如，通過組織學(xué)生進行讀書報告的形式，鼓勵學(xué)生從多方面、多角度考慮問題，多提新穎思想，有意識地鼓勵優(yōu)秀學(xué)生探討比較深層的內(nèi)容，并輔導(dǎo)優(yōu)秀學(xué)生將其成果以科技論文和發(fā)表文章的形式轉(zhuǎn)化為成果。又如，在教學(xué)設(shè)計和實驗設(shè)計中，注意要求學(xué)習(xí)有余力和興趣的學(xué)生選作部分探索性、創(chuàng)新性的功課和實驗(選學(xué)內(nèi)容，如模糊控制器的設(shè)計、進化控制等)，從而引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮個性優(yōu)勢，達到因材施教的目的。同時注意分析學(xué)習(xí)較差的學(xué)生的具體困難，進行有針對性的指導(dǎo)。
(5)多媒體與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的使用
本課程在PPT演示文稿和網(wǎng)絡(luò)課程上，采用了大量的多媒體表現(xiàn)形式，如視頻、動畫、聲音和圖像等。目的在于使得人工智能抽象的知識形象化，便于學(xué)生理解。例如，課內(nèi)讓學(xué)生在線觀看涂曉媛博士的計算機動畫“人工魚”的錄像片段、人工生命Floy中生命智能體在環(huán)境中不斷的適應(yīng)進化構(gòu)成演示等，有助于加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解，促進教學(xué)水平的提高，激發(fā)了學(xué)生對課程的興趣，使學(xué)生創(chuàng)新意識得到增強。此外，隨教材附贈的教學(xué)光盤和開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)課程(http：//)提供了學(xué)生課外自學(xué)用的高質(zhì)量的電子課件、完整的教學(xué)視頻錄像、豐富的實驗和案例資料等，以更好地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性。
(7)理論與實踐結(jié)合
在教學(xué)內(nèi)容安排上，注意理論聯(lián)系實際，適時布置一些人工智能實驗給學(xué)生進行課外練習(xí)。設(shè)計的課外實驗包括產(chǎn)生式系統(tǒng)實驗，歸結(jié)反演實驗，主觀Bayes推理網(wǎng)絡(luò)實驗，A搜索實驗，以及基于Maltab工具箱的模糊控制位置跟蹤系統(tǒng)、兩車追趕模糊控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識別仿真、遺傳算法優(yōu)化計算等實驗。通過實踐和參與，保持學(xué)習(xí)興趣，有助于學(xué)生對人工智能基本概念和難點的理解，掌握基本方法和技術(shù)，為從事智能系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)打下基礎(chǔ)，從而達到教學(xué)目的。例如，我們組織學(xué)生參觀我們的研究生綜合自動化實驗室，觀看機器人臂取物、倒立擺控制、語音識別軟件、指紋識別軟件、智能調(diào)度軟件等演示，密切理論與實際的關(guān)系。
我們在教學(xué)改革實踐中探索的這些教學(xué)方法，有利于充分激勵學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，有利于鼓勵學(xué)生發(fā)揮獨立思考和創(chuàng)新思維，有利于多方位培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。
5 運用多樣化的教學(xué)手段和考核方式
5.1 多樣化的教學(xué)手段
采用現(xiàn)代信息技術(shù)進行教學(xué)，構(gòu)筑“人工智能導(dǎo)論”課程的現(xiàn)代教學(xué)模式，是本課程的主要特點之一。教學(xué)過程中采用了多媒體教學(xué)課件和網(wǎng)絡(luò)課程相結(jié)合的方法，充分利用多媒體的豐富表現(xiàn)形式，利用網(wǎng)絡(luò)課程的交互性、情景化等，進行教學(xué)。采用的方法包括：
(1)抽象知識內(nèi)容的多媒體表示
通過動畫和視頻來演示抽象的概念、算法和過程，包括機器人軌跡跟蹤、機器人臂取物、足球機器人比賽、倒立擺控制、“人工魚”等錄像片段，以及智能調(diào)度軟件、語音識別系統(tǒng)、指紋識別系統(tǒng)、動物識別系統(tǒng)等軟件演示。
(2)通過PPT撰寫教案
精心編制PPT，組織好課件內(nèi)容，做到圖文并茂，提綱挈領(lǐng)，便于學(xué)生理解，便于教師講授。
(3)開發(fā)與應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)課程
“人工智能導(dǎo)論”網(wǎng)絡(luò)課程較好的實現(xiàn)了交互性、在一定程度上實現(xiàn)了學(xué)習(xí)過程的情景化。在交互性方面，通過網(wǎng)絡(luò)課程的課堂練習(xí)和章節(jié)練習(xí)，評價學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并給學(xué)生提出學(xué)習(xí)建議。在情景化方面，采用了在線答疑形式，使得學(xué)習(xí)過程豐富有趣。
(4)先進實驗系統(tǒng)的觀摩與演示
利用我們的研究成果等有利條件，有針對性地對學(xué)生進行成果演示(包括智能調(diào)度軟件、語音識別系統(tǒng)、指紋識別系統(tǒng)、動物識別系統(tǒng)等軟件)，使學(xué)生知道學(xué)了有用，而且很有用，很有趣，很有意義，從而進一步誘導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鞏固了課堂所學(xué)知識，提高了教學(xué)質(zhì)量。
教學(xué)效果通過上述先進的現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用，不僅極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性，而且也取得很好的實際教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量。
5.2 作業(yè)、考試等教改舉措
(1)改革作業(yè)方式與方法
改變過去那種單純的書面習(xí)題作業(yè)，發(fā)展成為必須交給教師評閱的書面家庭作業(yè)、不必交給教師的課外思考題目、口頭布置的思考題或閱讀材料以及大型作業(yè)等。其中上交作業(yè)通過網(wǎng)絡(luò)進行，教師批閱后的作業(yè)也通過網(wǎng)絡(luò)返回給學(xué)生，實現(xiàn)了作業(yè)呈交和返回的網(wǎng)絡(luò)化。
(2)改革考試方式與方法
1．背景
隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，人們的生活方式發(fā)生了許多重大的變革，其中之一便是網(wǎng)絡(luò)游戲的盛行。如同雨后春筍般冒出來的網(wǎng)吧，以及快速增長的PC，使得人們接觸到互聯(lián)網(wǎng)的機會越來越多，這就為網(wǎng)絡(luò)游戲的傳播與發(fā)展創(chuàng)造了可能。一方面，數(shù)量龐大的網(wǎng)民群體中，年輕人占了絕大部分，網(wǎng)絡(luò)游戲豐富了社會公眾的文化娛樂生活，深受廣大年輕人喜愛，這更促進了游戲產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。另一方面，現(xiàn)代社會生活節(jié)奏加快，人們壓力日益增大，許多人傾向于在網(wǎng)游中尋求安慰，釋放壓力，因而全球市場對于網(wǎng)游的需求有增無減。同時，隨著科技的發(fā)展和人們對游戲越來越高的要求，游戲逐漸向真實體驗、感覺、觸覺等人性化發(fā)展，讓玩家有身臨其境的感覺，在整個游戲過程中得到享受游戲的一種特別的快樂和放松。［1］
近年來3D影像和仿真科技的不斷發(fā)展，讓游戲開發(fā)人員得以創(chuàng)建出更吸引人、更令人沉迷其中的游戲環(huán)境。然而要做出更能令人流連忘返的游戲就得應(yīng)用人工智能（AI）。AI的應(yīng)用使游戲角色能夠任意走動、角色可以走進障礙物、能夠控制非玩家角色是否按照團隊運動等，同時，AI還能延長游戲的生命周期，讓游戲更加有趣和更具有挑戰(zhàn)性。
AI能夠處理游戲角色的追趕、躲避、聚集、避障和尋徑問題；AI給游戲角色賦予模糊邏輯和有限狀態(tài)機等基于基本規(guī)則的推理能力；AI腳本可以擴充AI引擎，讓設(shè)計者和玩家更好地設(shè)計和玩游戲，等等。因此，將AI應(yīng)用在游戲開發(fā)中以設(shè)計實現(xiàn)游戲角色的各種行為勢在必行，有著重要的現(xiàn)實意義。
2．教學(xué)內(nèi)容及其特點
本系人工智能課程的教學(xué)內(nèi)容主要是處理追趕、躲避、聚集、攔截和避障等問題，使用經(jīng)典A*算法及其改進算法解決尋路問題，以及有限狀態(tài)機，等等。本文主要針對游戲中游戲角色的尋路問題進行探討。游戲設(shè)計中游戲角色的尋路問題是設(shè)計的關(guān)鍵，傳統(tǒng)的方法是應(yīng)用A*算法及其改進算法等來實現(xiàn)游戲角色的尋路問題，目前逐漸有學(xué)者應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、粒子群算法等智能算法來實現(xiàn)游戲角色的尋路問題。如：迷宮尋路游戲中《幫助Bob找到回家的路》應(yīng)用遺傳算法，《智能采礦》游戲中應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，用粒子群實現(xiàn)坦克大戰(zhàn)游戲，等等。嘗試應(yīng)用魚群算法、螢火蟲算法等智能算法求解游戲角色的尋路問題中，以實現(xiàn)游戲的更加智能化、人性化，同時，新的仿生算法的學(xué)習(xí)和應(yīng)用能吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)注意力、增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
智能算法是解決智能計算問題的方法，已成為人工智能界一個研究的熱點領(lǐng)域，研究的最終目標(biāo)就是為了讓計算機和集成有計算功能的各種工具及設(shè)備更加獨立、更加聰明，能夠自主思考和行動，最終成為我們工作和生活中必不可少的一部分。智能算法主要包括：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、進化算法、人工免疫算法、模擬退火算法、蟻群算法、粒子群算法、蜂群算法、人工魚群算法、人口遷移算法、人工螢火蟲算法等。［2］智能算法是一類仿生算法，就是向自然界學(xué)習(xí)，采用類比的方法，通過模仿自然界中動物飛行、覓食、求偶等行為以得到解決問題的一般方法，如蟻群、粒子群、蜂群、魚群、螢火蟲算法等。此外，還有很多智能算法通過模仿一些自然或物理現(xiàn)象和規(guī)律，如模擬退火算法通過模擬液體的結(jié)晶過程設(shè)計，免疫算法是模擬生物、植物或動物免疫系統(tǒng)自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能設(shè)計的，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是模擬人的大腦結(jié)構(gòu)及信號處理過程而設(shè)計的，進化算法是基于達爾文的“優(yōu)勝劣汰、適者生存”原理設(shè)計的。［3］
針對本系人工智能課程的教學(xué)內(nèi)容，建議補充人工智能中幾種簡單的智能算法的知識點，選取相關(guān)人工智能教材的一些內(nèi)容結(jié)合智能算法進行教學(xué)。
3．教學(xué)方法
針對人工智能課程內(nèi)容，根據(jù)高校教育規(guī)律、高校學(xué)生學(xué)習(xí)的特點，采用教學(xué)、實踐相結(jié)合的教學(xué)方法，大小課結(jié)合，大課講授理論知識，小課進行課堂實驗，小課的課堂實驗中嚴(yán)格要求學(xué)生親手編寫代碼，應(yīng)用大課所學(xué)理論知識完成簡單小游戲以實現(xiàn)理論和實踐知識的掌握。同時，借助游戲系的優(yōu)勢，制作動漫，采用動漫技術(shù)來實現(xiàn)人工智能中各種算法的仿生機制，讓學(xué)生深刻體會每一種算法的原理和仿生機制，這樣能增強學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能課程的興趣，可以取得更好的教學(xué)效果。
4．教學(xué)效果評價方法
人工智能這門課，最重要的是注重學(xué)生對人工智能理論及在游戲中應(yīng)用的知識和能力的培養(yǎng)。因此，本課程學(xué)習(xí)結(jié)束后主要采用以下方式進行考查：（1）閉卷考試。主要考查對人工智能理論的理解、掌握和綜合運用能力。（2）課堂練習(xí)。要求對課堂上介紹過的算法理解、分析、應(yīng)用，編程實現(xiàn)游戲中的某個功能，最終課程結(jié)束時能完成一個功能完整的小游戲。（3）大作業(yè)。檢查學(xué)生的動手編程能力，要求從介紹過的算法中找一種算法實現(xiàn)一個小游戲中游戲角色的移動、尋路等行為，形成一個演示游戲。該門課成績分配如下：成績=閉卷考試（70%）+課堂練習(xí)（10%）+大作業(yè)（20%）。
5．結(jié)語
人工智能是隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展和人們對自然界的深入理解而發(fā)展起來的，人工智能的應(yīng)用逐漸廣泛。游戲開發(fā)中人工智能的應(yīng)用實現(xiàn)了游戲逐漸向真實體驗、感覺、觸覺等人性化發(fā)展，讓玩家有身臨其境的感覺。因此，在網(wǎng)絡(luò)游戲相關(guān)專業(yè)開設(shè)人工智能課程勢在必行，有著重要的現(xiàn)實意義。
參考文獻：
[作者簡介]羅杰文（1967— ），女，廣西南寧人，南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程學(xué)院，副教授、副編審，研究方向為高職人文素質(zhì)教育。（廣西 南寧 530008）
[課題項目]本文系2012年度廣西高等教育教學(xué)改革工程立項項目一般A類課題“高職院校理工科專業(yè)模塊化人文課程開發(fā)與研究”的研究成果。（課題編號：2012JGA316）
[中圖分類號]G712 [文獻標(biāo)識碼]A [文章編號]1004—3985（2012）29—0124—02
人文素質(zhì)教育在高等教育體系中占有基礎(chǔ)性地位。高職生作為未來的技能型應(yīng)用人才，其人文素質(zhì)修養(yǎng)是體現(xiàn)綜合素質(zhì)的重要內(nèi)容。高職院校學(xué)生在專業(yè)知識和技能操作等方面掌握得較好，但人文素養(yǎng)方面欠缺，可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)驅(qū)力不足，成為再發(fā)展、再塑造的瓶頸。開設(shè)人文素質(zhì)課程是培養(yǎng)大學(xué)生人文素質(zhì)的重要渠道。本文從工科類高職生的角度，提出模塊化人文素質(zhì)課程改革，試圖解決目前高職院校理工科人文課程無序、無效的局面，為高職院校人文素質(zhì)教育研究提供參考依據(jù)。
一、高職理工類學(xué)生人文素質(zhì)調(diào)查分析
“人文素質(zhì)”即人文科學(xué)的研究能力、知識水平和人文科學(xué)體現(xiàn)出來的以人為對象、以人為中心的精神，也就是人的內(nèi)在品質(zhì)。人文素質(zhì)由知識、能力、觀念、情感、意志等多種因素綜合而成。為了解目前高職生的人文素質(zhì)狀況，筆者對八百多名新入校的理工類高職生做了問卷調(diào)查。在調(diào)查的26個問題中，90%的學(xué)生認(rèn)為人文素質(zhì)教育對大學(xué)生的成長起重要作用；80%認(rèn)為所在的學(xué)院不太重視人文教育；沒有讀過馬克思類哲學(xué)書籍的占92%；能背出30首以上唐詩宋詞的占55%；85%愿意抽出時間讀人文書籍；96%覺得最有助于培養(yǎng)人文素質(zhì)的途徑是開設(shè)必需的人文素質(zhì)課程；學(xué)生最想學(xué)習(xí)的是文學(xué)、史學(xué)、藝術(shù)類，最不想學(xué)習(xí)的是哲學(xué)、政治學(xué)；在列舉的十幾門課程中，學(xué)生最想選修的人文課程依次是：口才與溝通、社交禮儀與職業(yè)形象、中國傳統(tǒng)文化、名著欣賞、音樂欣賞、大學(xué)生心理健康教育；在處理人際關(guān)系能力、表達能力、審美能力、創(chuàng)新能力等方面，60%對自己的評價是一般。
通過調(diào)查分析，高職學(xué)生學(xué)科基礎(chǔ)不厚實，學(xué)生入學(xué)成績普遍較低。理工類學(xué)生重理輕文現(xiàn)象比較嚴(yán)重，文史哲基礎(chǔ)淺薄，人文基礎(chǔ)相對薄弱。應(yīng)試教育、題海戰(zhàn)術(shù)使學(xué)生特別是理工類學(xué)生缺少對中國文化和哲理賢德的解讀，削弱了學(xué)生的人際交往能力和審美能力，學(xué)生在口才表達、心理素質(zhì)和氣質(zhì)形象等方面明顯弱于文科類學(xué)生。除問卷調(diào)查外，我們也調(diào)查學(xué)生的工作能力和行為能力。學(xué)生經(jīng)過兩年的專業(yè)學(xué)習(xí)后，掌握了相應(yīng)的專業(yè)技術(shù)和技能，動手操作能力有了很大提高，基本能勝任崗位需要，但在處理人際關(guān)系、總結(jié)經(jīng)驗、表達技巧等方面能力明顯不足，只能止步于一般的工作崗位。
二、高職院校理工類專業(yè)人文課程開課現(xiàn)狀
針對高職學(xué)生人文素質(zhì)基礎(chǔ)薄弱的現(xiàn)象，越來越多的專家學(xué)者對高職院校人文素質(zhì)教育的重要性作了探討和研究。然而，很多研究只側(cè)重于高職院校人文素質(zhì)薄弱的原因、高職院校人文素質(zhì)教育的內(nèi)容、高職院校人文素質(zhì)教育的誤區(qū)，以及高職院校人文素質(zhì)教育的重要性等方面，對高職院校特別是理工科類專業(yè)人文素質(zhì)課程的開發(fā)還停留在表面層次，人文課程的開發(fā)處于不夠科學(xué)和完善的狀態(tài)。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一是把人文素質(zhì)課程放到人文公共選修課中，不分文理，統(tǒng)一開課，學(xué)生只能選修一兩門課程；二是把人文素質(zhì)課程等同于才藝教育或文學(xué)欣賞，只開設(shè)書法、繪畫、音樂、舞蹈、影視欣賞等興趣課；三是各二級學(xué)院“各自為政”，有的學(xué)院開設(shè)“口才與溝通”課，有的學(xué)院業(yè)開設(shè)“公關(guān)禮儀”；四是人文課程讓位于專業(yè)課程，只能以講座的形式完教育任務(wù)。
三、高職理工類專業(yè)人文課程改革的目標(biāo)
在高職院校開展人文教育不僅僅是向?qū)W生傳播和灌輸某些人文社會科學(xué)知識，而且要實現(xiàn)人的全面發(fā)展，提高綜合素質(zhì)。由于高職院校的管理體制和教育目標(biāo)和普通高校不同，理工類專業(yè)以技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)為主要目標(biāo)，注重專業(yè)崗位技能的培養(yǎng)，因而在高職院校理工類專業(yè)開設(shè)的人文素質(zhì)課程，不可能與培養(yǎng)專業(yè)技能的核心課程相提并論，開設(shè)系統(tǒng)而全面的人文素質(zhì)課程并不客觀現(xiàn)實。理工類高職生在知識基礎(chǔ)、人文底蘊、人際溝通等方面不如普通高校學(xué)生和文科類高職生，其人文素質(zhì)課的培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)有所降低，在內(nèi)容滲透和功能層次上進行調(diào)整。針對理工科學(xué)生在知識結(jié)構(gòu)和人文素質(zhì)上的缺陷，應(yīng)有目的、有重點地開展人文教育，構(gòu)建人文課程體系。改革可以從以下幾方面入手：第一，針對工科類課程設(shè)置特點，有效地實施人文教育；第二，將人文精神的培養(yǎng)與職業(yè)能力的培養(yǎng)相結(jié)合；第三，把提高綜合人文素質(zhì)和培養(yǎng)健全的社會人格相結(jié)合。因此，高職理工類專業(yè)人文課程改革的目標(biāo)可以定位為：使學(xué)生掌握基本的人文知識，培養(yǎng)學(xué)生健全的社會人格、形象思維和創(chuàng)新思維能力，提高學(xué)生的綜合人文素質(zhì)、職業(yè)素養(yǎng)和就業(yè)能力，使學(xué)生全面可持續(xù)發(fā)展。
四、職業(yè)能力與模塊化人文課程的構(gòu)建
1.理工類高職生的主要職業(yè)能力。高職理工類專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)是為生產(chǎn)一線培養(yǎng)從事高技能操作、設(shè)計或生產(chǎn)管理以及在服務(wù)業(yè)提供創(chuàng)造的專門技能型人才。根據(jù)高職理工類專業(yè)學(xué)生未來面向的職業(yè)崗位和工作任務(wù)，我們歸納了職業(yè)能力涵蓋的三個方面：方法能力、專業(yè)能力和社會能力。其中方法能力和社會能力被學(xué)者稱為關(guān)鍵能力，是學(xué)生作為未來職業(yè)人的基本發(fā)展能力，主要指專業(yè)能力以外的跨崗位、跨專業(yè)、跨職業(yè)的能力，是從事任何職業(yè)都應(yīng)具備的能力，包括學(xué)習(xí)能力、外語能力、計算機應(yīng)用能力、信息能力、交際能力、社會能力、團隊能力、創(chuàng)新能力等，對個體的作用表現(xiàn)為幫助個體在未來職業(yè)崗位上學(xué)會學(xué)習(xí)、學(xué)會工作、學(xué)會共處和學(xué)會做人。人文課程的定位和功能為培養(yǎng)學(xué)生的上述能力服務(wù)。2003年教育部進行的高職院校人才培養(yǎng)水平評估將收集處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力、語言文字表達的能力、團結(jié)協(xié)作和社會活動的能力等指標(biāo)納入了學(xué)生素質(zhì)的測評中。
2.理工類專業(yè)模塊化人文課程的構(gòu)建。人文素質(zhì)的內(nèi)容寬泛而豐富，要在有限的時間里讓學(xué)生對所有內(nèi)容都涉足是不可能的。理工類專業(yè)模塊化人文課程的內(nèi)容應(yīng)側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的形象思維能力、審美能力、心理承受能力和人際交往能力，拓展其視野，陶冶其性情，提高學(xué)生的心理素質(zhì)，促進他們?nèi)烁竦淖晕彝晟?，激發(fā)創(chuàng)新能力，使學(xué)生既具備科學(xué)精神，又具備人文精神，既會做事、又會做人，成為擁有較強持續(xù)發(fā)展能力的高素質(zhì)復(fù)合型應(yīng)用人才。模塊化人文課程是將模塊化教育模式運用于高職人文教育課程的模塊化教學(xué)，是以學(xué)生未來職業(yè)生活中必定存在的某種職業(yè)核心能力為前提，以能力培養(yǎng)為主，將人文素質(zhì)教育中的能力要素進行分解整合。在分解人文課程的內(nèi)容時要找到人文教育與職業(yè)能力的契合點。一個人要想在社會上立足，在職場上發(fā)展，需要有較強的理解力，如對領(lǐng)導(dǎo)意圖的理解，對友情、愛情、親情、同事之情的理解，對職業(yè)理想的追求等；需要有較強的溝通表達能力，如掌握交談的技巧，具備基本的應(yīng)用寫作能力等；需要有較好的職業(yè)形象與禮儀修養(yǎng)，如有規(guī)范的儀容儀表儀態(tài)，使用規(guī)范的職場禮儀等?？梢哉f，培養(yǎng)學(xué)生的解讀能力、表達能力和職場形象是提升其職業(yè)能力的有效途徑，提升其人文素養(yǎng)的必經(jīng)之路。因此，人文素質(zhì)課程可以分解為“閱讀與理解”“溝通與表達”“形象與禮儀”三大模塊，這三個模塊既是獨立的，又是相互關(guān)聯(lián)、相互支撐的。閱讀理解是基礎(chǔ)，溝通表達是提高，形象禮儀是完善。第一模塊：閱讀與理解，內(nèi)容包括文學(xué)欣賞（情感篇）、中國文化（理想篇）、藝術(shù)欣賞（審美篇）；第二模塊：溝通與表達，內(nèi)容包括交談藝術(shù)（口才與溝通）、實用寫作；第三模塊：形象與禮儀，內(nèi)容包括職業(yè)心理、職業(yè)形象、職場禮儀。每個模塊可以根據(jù)專業(yè)的特點和人文知識的內(nèi)容進行設(shè)置組合，模塊化的教學(xué)內(nèi)容是理工類學(xué)生必修的最基本的人文知識，以此提高學(xué)生閱讀理解、表達溝通、形象氣質(zhì)等方面的素養(yǎng)。哲學(xué)、歷史、文化、藝術(shù)等人文內(nèi)容的教學(xué)可以通過選修和講座的形式加以拓展和延伸，構(gòu)建完整的課程體系，在課程組成的內(nèi)容和形式方面應(yīng)調(diào)體驗式學(xué)習(xí)，使人文素質(zhì)教育在職業(yè)能力培養(yǎng)中得以體現(xiàn)，職業(yè)能力在人文素質(zhì)教育中得到提升。
3.模塊化人文課程的特點。高職院校人文課程教學(xué)往往因涉及面寬、課時少，教學(xué)效果不是很好。模塊化教學(xué)可以解決上述問題，幾個模塊安排在一個學(xué)期內(nèi)完成，也可以分幾個階段完成，具有靈活組合的特點。模塊化課程的優(yōu)越性顯而易見：一是用有限的課時學(xué)到有價值的人文知識，解決工科類專業(yè)課程計劃中專業(yè)課時多、人文課時少的矛盾；二是每個模塊相對獨立，可以根據(jù)專業(yè)發(fā)展需要選擇模塊學(xué)習(xí)，每學(xué)完一個模塊可以獲得一項技能、知識或能力；三是模塊的內(nèi)容依據(jù)職業(yè)崗位實際需要確定，實用性強；四是人文與技術(shù)相融合，強調(diào)技能訓(xùn)練或能力培養(yǎng)，并圍繞其組織教學(xué)內(nèi)容；五是每個模塊內(nèi)容有度，講究“必需、夠用”，針對性強；六是根據(jù)學(xué)生的需求，靈活組合增減模塊，模塊組合有明確的行為目標(biāo)和具體要求，以體現(xiàn)不同的教學(xué)目標(biāo)。
五、實施人文課程模塊化教學(xué)的前提條件
1.領(lǐng)導(dǎo)高度重視。學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)要真正認(rèn)識到在工科類學(xué)生中開設(shè)人文課程的重要性，改變重專業(yè)課程、輕人文課程的觀念，注重培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力、人文內(nèi)涵和職業(yè)修養(yǎng)，使學(xué)生全面發(fā)展。
2.配備專任教師。課程模塊的內(nèi)容可以根據(jù)學(xué)生的需要適當(dāng)調(diào)整、擴展和深化。每個模塊要由相對固定且專業(yè)的教師擔(dān)任主講，逐漸形素質(zhì)課程教學(xué)團隊。
3.滿足課時需要。模塊化人文課程實際是人文素質(zhì)教育的大整合，可以集中在一個學(xué)期完成，也可以分段完成，至少需要48課時。在有限的時間內(nèi)，學(xué)生接觸8門科目的知識，有利于提高整體人文素質(zhì)。
4.編制專用教材。人文課程的整合是一個新的課題，編制教材是首要任務(wù)。在教學(xué)中，教師要不斷積累素材，完善構(gòu)想，編制出適合不同專業(yè)學(xué)生使用的教材。
模塊化人文課程開發(fā)依據(jù)職業(yè)能力培養(yǎng)需要，體現(xiàn)就業(yè)導(dǎo)向、能力本位的人才特點，符合高職教育培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型人才目標(biāo)，其教學(xué)手段和教學(xué)內(nèi)容等都不能套用傳統(tǒng)教學(xué)的評價體系。選擇什么樣的教學(xué)內(nèi)容才能同時提高學(xué)生的人文素質(zhì)與職業(yè)能力，如何評定教師的教學(xué)效果，如何評定學(xué)生的成績等問題都需要進一步深入研究和探討，以不斷完善模塊化人文課程教學(xué)改革。
[參考文獻]
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[中圖分類號] G642.3 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2014）07-0127-02
一、醫(yī)學(xué)生人文素質(zhì)與其培育現(xiàn)狀
教育部在《關(guān)于加強大學(xué)生文化素質(zhì)的若干意見》中提出，大學(xué)生的素質(zhì)教育，以文化素質(zhì)為基礎(chǔ)，文化素質(zhì)中又以人文素質(zhì)為重點。醫(yī)學(xué)作為一門特殊的專門性學(xué)科，對人文素質(zhì)要求更高。醫(yī)學(xué)生人文素質(zhì)集中體現(xiàn)在對患者的價值，即對患者的疾病與健康，患者的權(quán)利和需求，人格和尊嚴(yán)的關(guān)心和關(guān)懷。筆者在長期的醫(yī)學(xué)生思想教育實踐中，縱觀當(dāng)前醫(yī)學(xué)生人文素質(zhì)教育現(xiàn)狀，認(rèn)為人文素質(zhì)教育缺失主要表現(xiàn)在以下一些方面。
（一）醫(yī)學(xué)教育重視專業(yè)技能的教育與培訓(xùn)，輕視醫(yī)學(xué)生人文素質(zhì)的教育
醫(yī)學(xué)是一門專業(yè)性強，知識密度大，操作能力高的學(xué)科，要求醫(yī)學(xué)生在學(xué)期間掌握與運用的技能非常多?；谶@一現(xiàn)實，醫(yī)學(xué)院校與醫(yī)學(xué)生往往過于強調(diào)醫(yī)學(xué)技能的學(xué)習(xí)，而忽略人文素質(zhì)的教育與自我強化，因此也造成醫(yī)學(xué)生服務(wù)意識淡薄，難以滿足現(xiàn)代醫(yī)療服務(wù)內(nèi)容、效果與服務(wù)意識的需求。在筆者的日常工作中，發(fā)現(xiàn)許多醫(yī)學(xué)生存在著重視醫(yī)學(xué)專業(yè)課程學(xué)習(xí)，輕視人文課程；文化知識結(jié)構(gòu)單一，缺乏基本的人文知識；注重個人利益，缺乏必要的團隊精神、利他意識等現(xiàn)象。
（二）醫(yī)學(xué)教育方式落后，教育模式單一
當(dāng)前，醫(yī)學(xué)模式已從傳統(tǒng)的以疾病為中心向以預(yù)防為中心轉(zhuǎn)變，這更強調(diào)了人的需求，相應(yīng)的要求醫(yī)學(xué)教育模式也應(yīng)適時進行調(diào)整。但在現(xiàn)實中，筆者發(fā)現(xiàn)我們的醫(yī)學(xué)教育方式卻不能適應(yīng)環(huán)境的變化，仍沿襲著灌輸式的教育方式，缺乏互動式、引導(dǎo)式、啟發(fā)式的教育新模式，使學(xué)生的人文素質(zhì)得不到有效提升。
（三）人文課程設(shè)置不合理，教育效果不明顯
有關(guān)研究表明，我國醫(yī)學(xué)院校的人文社會科學(xué)課程學(xué)時大約占總學(xué)時的8%左右，而國外如美國、德國的人文醫(yī)學(xué)類課程占總學(xué)時的比例高達20%～25%；英國比較低，仍占10%～l5%。這突出反映了我們醫(yī)學(xué)院校人文課程設(shè)置在量上過少，更有甚者，一些院校為強化專業(yè)課程，而將人文課程進行壓縮，減少課時，甚至對人文課程必要的實驗、實踐活動等進行限制，影響了對醫(yī)學(xué)生人文素質(zhì)的培育。
二、《行政管理學(xué)》課程對醫(yī)學(xué)生人文素質(zhì)培育功能探析
（一）對樹立醫(yī)學(xué)生職業(yè)價值、態(tài)度、行為和倫理具有強化功能
醫(yī)學(xué)行業(yè)作為特殊的職業(yè)，要求醫(yī)護人員必須具備良好的敬業(yè)精神和倫理行為。這些應(yīng)包括認(rèn)識醫(yī)學(xué)職業(yè)的基本要素、正確的職業(yè)價值觀。必須促進、保護和強化上述醫(yī)學(xué)職業(yè)的各個基本要素，從而能保證病人、專業(yè)和全社會的利益等。在案例教學(xué)中，可通過一些公共衛(wèi)生與健康的案例，如SARS事件中，公共衛(wèi)生守護人鐘南天教授以超強的自我犧牲精神，科學(xué)而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯繎B(tài)度，從事醫(yī)學(xué)研究，有效處置了非典型性肺炎的蔓延，保護了人民群眾的生命安全。在本課程的教學(xué)中，類似的案例還有許多。通過這些案例的講解與教育，可使醫(yī)學(xué)生對醫(yī)生職業(yè)道德與價值信仰追求，培育良好的服務(wù)意識等都具有潛移默化的影響與作用。
（二）對培育醫(yī)學(xué)生基本溝通技能具有強化功能
溝通是醫(yī)學(xué)生必須掌握的基本技能，尤其是醫(yī)患關(guān)系的處理上，尤為重要。據(jù)有調(diào)查表明，醫(yī)患矛盾70%是由雙方溝通不暢或信息傳遞不全造成的，這也對我們醫(yī)學(xué)生溝通技能掌握提出了更高的要求。本課程以案例教學(xué)為主，在教學(xué)中，追求教育方法靈活多樣，廣泛采用啟發(fā)式教學(xué)、案例剖析式教學(xué)、行為扮演式教學(xué)等多形式，幫助廣大醫(yī)學(xué)生學(xué)習(xí)領(lǐng)悟基本的公共管理理論知識。尤其是課程運用角色扮演方式，讓醫(yī)學(xué)生參與案例的討論與思考，進行實境演練，從而培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生緊急事件處置及與陌生人溝通的技巧與能力。
（三）對醫(yī)學(xué)生掌握群體健康和衛(wèi)生系統(tǒng)知識具有強化功能
群體健康與衛(wèi)生系統(tǒng)知識是一名醫(yī)學(xué)生應(yīng)掌握與了解的基本知識，也是將來做一名好醫(yī)生必須具備的基本素養(yǎng)?！缎姓芾韺W(xué)》課程內(nèi)容龐大，知識體系豐富，其中公共衛(wèi)生與群體健康即為重要內(nèi)容。通過這些知識的傳授，可將人文教育與醫(yī)學(xué)有機結(jié)合起來，加強醫(yī)學(xué)生對健康與衛(wèi)生系統(tǒng)知識的感知與理解。而且本課程作為綜合叉學(xué)科，教學(xué)中還穿插多學(xué)科知識，以使醫(yī)學(xué)生能有效學(xué)習(xí)到哲學(xué)、倫理、法律、衛(wèi)生法規(guī)等理論知識，從而強化群體健康與衛(wèi)生系統(tǒng)知識的學(xué)習(xí)，樹立良好的人文素質(zhì)。
三、強化《行政管理學(xué)》案例分析課程進行教育教學(xué)改革的思考
（一）認(rèn)真開展教學(xué)課程設(shè)計，培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生人文素質(zhì)意識
意識影響行動。人文素質(zhì)意識的培養(yǎng)是加強醫(yī)學(xué)生人文素質(zhì)的首要因素。任何課程的設(shè)置都應(yīng)讓學(xué)生認(rèn)識到本課程的目的與價值，《行政管理學(xué)》課程也不例外。因此，在本課程的教學(xué)前，應(yīng)認(rèn)真開展教學(xué)課程的設(shè)計，特別注重醫(yī)學(xué)生人文素質(zhì)意識的培育。一是依據(jù)醫(yī)學(xué)這一特性開展課程設(shè)計。圍繞政府衛(wèi)生行政部門及公共衛(wèi)生相關(guān)知識等內(nèi)容進行專門性的案例分析與講解，幫助醫(yī)學(xué)生樹立良好人文素質(zhì)意識，同時培育良好的職業(yè)操守與醫(yī)療實踐行為，并正確認(rèn)識當(dāng)前公共衛(wèi)生知識與衛(wèi)生政策體系。二是依據(jù)醫(yī)學(xué)生生活實際來開展課程設(shè)計。醫(yī)學(xué)生相對其他文科類學(xué)生，具有生活與思想的局限性，本課程應(yīng)結(jié)合醫(yī)學(xué)生生活實際，定位于選修課的特性來進行有差別性的教學(xué)設(shè)計。如案例教學(xué)中，通過介紹知名的醫(yī)學(xué)大家先進事跡案例或生活中可見可聞的衛(wèi)生行政部門處置公共衛(wèi)生危機事件經(jīng)過，使醫(yī)學(xué)生們有效了解醫(yī)學(xué)前輩及行政部門運行流程，從而培育出良好的人文素質(zhì)。
（二）大力活躍教學(xué)組織，營造思辨、參與、團隊精神的教育環(huán)境
教育的本質(zhì)功能是人的發(fā)展。大多醫(yī)學(xué)生對人文素質(zhì)的培育充滿著渴求，都以追求未來的“好醫(yī)生”為目標(biāo)，但又常常為如何提升自我人文修養(yǎng)而困惑。據(jù)此，筆者也認(rèn)為，教育環(huán)境對醫(yī)學(xué)生人文素質(zhì)的培育影響重大。為此，在本課程的教學(xué)中，應(yīng)活躍教學(xué)組織，營造良好的課堂氛圍，使醫(yī)學(xué)生能在潛移默化中自覺提升人文素質(zhì)。筆者認(rèn)為，應(yīng)充分發(fā)揮好課堂靈活多樣教學(xué)模式的作用，活躍氛圍，讓學(xué)生參與進來，感受教育宗旨。筆者曾大力組織開展了無領(lǐng)導(dǎo)小組活動與角色扮演活動，如曾模擬某酒店突發(fā)公共衛(wèi)生事件，請多位同學(xué)上臺扮演政府官員的多個角色，采用會議形式討論如何處置這一突發(fā)性公共事件。教師則發(fā)揮著組織與協(xié)調(diào)作用，給予學(xué)生及時有效的引導(dǎo)。這些靈活多樣的教學(xué)組織，使同學(xué)們學(xué)習(xí)、掌握了人際溝通交流與討論及問題處置的方法、策略，也提升了他們的人文素質(zhì)。因此，筆者認(rèn)為，在后續(xù)的教學(xué)實踐中，還可大力開展多種形式的教學(xué)組織，如引導(dǎo)式、啟發(fā)式、參與式教學(xué)，以靈活的方式為醫(yī)學(xué)生營造良好的教育環(huán)境。
（三）創(chuàng)新教育教學(xué)方法，培養(yǎng)理論知識與實踐運用能力
醫(yī)學(xué)教育的核心是為患者治病，是培養(yǎng)醫(yī)學(xué)的實踐者。醫(yī)學(xué)教育的目的是使現(xiàn)代醫(yī)學(xué)模式得到更好的貫徹落實。因此，《行政管理學(xué)》案例分析課程應(yīng)與學(xué)校人文課程的教學(xué)內(nèi)容改革結(jié)合起來，使教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)出醫(yī)學(xué)專業(yè)的特點，符合醫(yī)學(xué)人才成長的規(guī)律性。為此，筆者曾對本課程教學(xué)方法進行創(chuàng)新，以理論知識與實踐運用作為教學(xué)的“兩條腿”，增大教學(xué)效果。在教學(xué)中，筆者運用了發(fā)散式思維與集中式思維進行教學(xué)方法創(chuàng)新。這些方式使醫(yī)學(xué)生們在課程理論知識學(xué)習(xí)與實踐運用中獲得了良好效果。因此，筆者認(rèn)為《行政管理學(xué)》案例教學(xué)課程，仍可沿著如通過“以問題為基礎(chǔ)”、“情境教學(xué)”等新方式進行授課，堅持課程的理論知識掌握與實踐方法運用為中心，積極創(chuàng)造機會讓學(xué)生闡述自己的觀點，使各種思想、觀念、感悟在交流中碰撞、匯合，進而上升到一定的高度，達到人文教育“移情作用”的目的。
[ 參 考 文 獻 ]
P鍵詞： 人工智能；創(chuàng)新；本科
Key words： artificial intelligence；innovation；undergraduate
中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）22-0230-02
0 引言
人工智能是計算機科學(xué)的一個分支，是當(dāng)前科學(xué)技術(shù)中正在迅速發(fā)展、新思想、新觀點、新理論、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)的一個學(xué)科，其屬于一門邊緣學(xué)科，同時也是多個學(xué)科交叉而成的一門學(xué)科，包括語言學(xué)、哲學(xué)、心理學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、系統(tǒng)論、信息論、控制論、計算機科學(xué)、數(shù)學(xué)等[1]。當(dāng)前人工智能已經(jīng)是很多高校計算機相關(guān)專業(yè)的必修課程，它是計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)科類各專業(yè)重要的基礎(chǔ)課程，其教學(xué)內(nèi)容主要包括自然語言理解、計算智能技術(shù)、問題求解和搜索算法、知識表示和推理機制、專家系統(tǒng)和機器學(xué)習(xí)等，國內(nèi)外很多大學(xué)都意識到了其重要性，紛紛對其展開了教學(xué)和研究。人工智能課程包含多個學(xué)科，具有內(nèi)容抽象、理論性強、知識點多等特點，且算法復(fù)雜，但是多數(shù)高校采用的教學(xué)方式仍是傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式，即“教師講、學(xué)生聽”的教學(xué)模式，這種信息單向傳輸教學(xué)模式以教師為主體，學(xué)生只是在被動的接收知識；存在過分重視理論教學(xué)，忽視實踐活動教學(xué)的問題，導(dǎo)致教育內(nèi)容無法和社會接軌；人工智能教材理論性過強，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中常常感到枯燥乏味，進而對學(xué)習(xí)該課程失去熱情[2]，久而久之，不僅人工智能課程的教學(xué)質(zhì)量和效果無法達到預(yù)期，甚至學(xué)生還會產(chǎn)生厭學(xué)心理。針對人工智能課程中現(xiàn)有的各項問題，本文作者結(jié)合自身豐富人工智能教學(xué)實踐經(jīng)驗，參考人工智能課程特點和教學(xué)目標(biāo)，從多個方面探討和總結(jié)了人工智能，包括教學(xué)內(nèi)容、教材選擇、教學(xué)方法和考核形式等。
1 教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化與更新
人工智能是一門嶄新的學(xué)科。開設(shè)本課程首先是確定教學(xué)內(nèi)容。通常來講，人工智能學(xué)科的內(nèi)容包括兩個部分，具體：一是知識表示和推理；二是人工智能的應(yīng)用。前者是人工智能的重要基礎(chǔ)，后者主要介紹了幾種人工智能應(yīng)用系統(tǒng)，包括自動規(guī)劃和機器視覺、機器學(xué)習(xí)、專家系統(tǒng)等。另外，課程內(nèi)容中還包括了一些人工智能應(yīng)用的實例，將實踐和理論緊密結(jié)合起來[3]。
隨著時代的發(fā)展和科技的進步，人工智能學(xué)科也取得了較大發(fā)展。基于此，人工智能學(xué)科也應(yīng)該與時俱進，更新人工智能教學(xué)大綱，進一步完善其教學(xué)內(nèi)容。修訂后的人工智能教學(xué)大綱將人工智能分成兩個部分，即基礎(chǔ)部分和擴展應(yīng)用部分。前者包括計算智能、搜索原理、知識表示等，后者包括智能機器人、智能控制、多智能體、自然語言理解、自動規(guī)劃、機器學(xué)習(xí)、知識工程等。
教學(xué)內(nèi)容的選擇和確定應(yīng)綜合考慮多項因素，不僅要重視基礎(chǔ)知識，也應(yīng)注意推陳出新，隨著科技的進步做到與時俱進，同時教學(xué)內(nèi)容應(yīng)符合現(xiàn)實的需求，能夠與社會接軌，將理論和實踐緊密結(jié)合起來，只有這樣人工智能課程的教學(xué)質(zhì)量和效果才能事半功倍。
2 教學(xué)策略及教學(xué)方法的改革創(chuàng)新
由于人工智能課程具有算法復(fù)雜、內(nèi)容抽象、理論性強、 知識點多的特點，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)無法滿足人工智能課程的需求，教師應(yīng)探索更加有效的教學(xué)模式和方法，確保人工智能課程能夠取得良好的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。具體的改革和創(chuàng)新人工智能課程的手段和方法主要包括以下幾個方面：
2.1 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣 無論是經(jīng)驗還是常識都在告訴我們每個人最好的老師就是興趣，學(xué)生只有對某門學(xué)科存在興趣，才會更加主動積極的學(xué)習(xí)該門課程，從而獲得良好的教學(xué)效果。比如，作者在課程的一開始先播放了一段著名導(dǎo)演斯蒂文?斯皮爾伯格的《Artificial Intelligence》的相關(guān)片段，由這個電影學(xué)生知道了世上存在人工智能的機器人，學(xué)生們隨著電影情節(jié)的發(fā)展而深深感動，與此同時教師讓學(xué)生思考和談?wù)撊斯ぶ悄苁鞘裁矗垦芯咳斯ぶ悄艿囊饬x在哪里？實踐發(fā)現(xiàn)，在課堂中加入電影因素，能夠大大提升學(xué)生們的注意力，讓學(xué)生更加專注在教學(xué)任務(wù)中，有效提高了學(xué)生探索人工智能的積極性和主動性。此外，在教學(xué)中還可以用動畫、視頻、圖片等手段將反映人工智能最新研究和應(yīng)用的成果展示出來，讓學(xué)生更直觀的感受人工智能的奧妙，從而投入更多熱情學(xué)習(xí)人工智能課程。
2.2 面向問題的案例教學(xué)法 案例教學(xué)法是一種以案例為基礎(chǔ)、以能力培養(yǎng)為核心的一種教學(xué)方法[11]。針對學(xué)校學(xué)生特點，我們采取了以下幾種教學(xué)形式實施案例教學(xué)。①講解式案例教學(xué)：這種案例通過教師的講解，幫助學(xué)生理解抽象的理論知識點。案例的呈現(xiàn)有兩種基本形式：一是“案例―理論”，即先給出教學(xué)案例，然后再講解理論知識；二是“理論―案例”，即教師先講解理論知識，再給出教學(xué)案例；通過情境體驗與案例剖析激發(fā)學(xué)生認(rèn)知的興趣，引導(dǎo)學(xué)生對將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容產(chǎn)生注意，有利于教師導(dǎo)入新課。②討論式案例教學(xué)：在課程初期將學(xué)生分成若干學(xué)習(xí)小組，每小組3～4人；教師將提前設(shè)計好的一題多解的教學(xué)案例以及收集的相關(guān)資料分配給每個小組，要求學(xué)生在課余時間通過自學(xué)和組內(nèi)討論的方式給出問題的不同解決方案。③辯論式案例教學(xué)：在課程后期，采取專題辯論的方式對綜合應(yīng)用案例進行討論，能有效地啟發(fā)學(xué)生全方位地思考和探索問題的解決方法，加深學(xué)生對人工智能的理解。
2.3 個性化學(xué)習(xí)與因材施教 在開展課程教育過程中應(yīng)注意對學(xué)生進行個性化教學(xué)，結(jié)合學(xué)生特點因材施教。比如，在日常教學(xué)中多觀察學(xué)生情況，鼓勵那些應(yīng)對教學(xué)任務(wù)后仍存在余力的W生深入探索較深層次的課程及相關(guān)知識，同時友善面對學(xué)習(xí)較差的學(xué)生，分析其學(xué)習(xí)過程中面對的困難，有的放矢地采取應(yīng)對措施，幫助其不斷進步；在教學(xué)過程中讓學(xué)生以讀書報告的形式多多思考，鼓勵學(xué)生發(fā)散性思考問題，鼓勵優(yōu)秀學(xué)生進行深一步的探討，并且教師應(yīng)幫助具有新穎思想或論點的學(xué)生將其智慧以科技論文和發(fā)表文章的形式轉(zhuǎn)化為成果。
2.4 注重綜合能力培養(yǎng) 在研究型教學(xué)中任務(wù)驅(qū)動是一種常用的教學(xué)方法，其中心導(dǎo)向是任務(wù)，學(xué)生在完成任務(wù)的同時也在吸收和掌握知識。通常來講，該教學(xué)方法的步驟是：教師提出任務(wù)師生共同分析以得出完成任務(wù)的方法和步驟適當(dāng)講解或自學(xué)、協(xié)作學(xué)習(xí)完成任務(wù)交流和總結(jié)。”[3]該教學(xué)模式不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識，還能夠培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力，提高其綜合實力。不僅如此，由于該教學(xué)模式通常是以小組協(xié)作的方式進行，教師給出研究范圍，學(xué)生自愿結(jié)組并選擇具體的題目，經(jīng)過分析和討論后以程序設(shè)計或者論文的形式協(xié)作完成研究。由此可知，學(xué)生是在以團隊的力量解決問題，這十分考驗學(xué)生的團隊協(xié)作能力，對于學(xué)生團隊合作精神的培養(yǎng)至關(guān)重要，且在完成任務(wù)的過程中學(xué)生需要查閱大量的資料，久而久之學(xué)生收集資料和創(chuàng)新能力勢必會得到提升。
2.5 采用啟發(fā)式教學(xué) 人工智能的很多問題都較為抽象，對學(xué)生理解力的要求較高，因此，在實際的教學(xué)過程中教師應(yīng)有意識的就課程內(nèi)容提出相關(guān)問題，讓學(xué)生自己獨立思考，鼓勵學(xué)生提出自己的想法和解決方案。然后回歸到課程上，對比分析教材上的解決方案和學(xué)生自己的解決方案，如此不僅培養(yǎng)了學(xué)生獨立思考的能力，也增加了學(xué)生參與教學(xué)活動的意識，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。比如，在講到較為抽象的“遺傳算法”時，先提出一個問題，即“遺傳算法如何用于優(yōu)化計算？”，然后從“達爾文的生物進化論”入手，討論“遺傳”、“變異”和“選擇”作用，之后舉例分析，啟發(fā)學(xué)生思考“遺傳”、“變異”和“選擇”的實現(xiàn)，最后師生一起導(dǎo)出遺傳算法用于優(yōu)化計算的基本步驟。如此既完成了教授遺傳算法的目的，也鍛煉了學(xué)生邏輯思維的能力，教學(xué)效果良好[4]。
3 作業(yè)和考核方式的改革創(chuàng)新
過去的課程作業(yè)都是單一書面習(xí)題作業(yè)，發(fā)展至今，課程作業(yè)形式已經(jīng)發(fā)生了變化，更加豐富多樣，包括必須交給教師評閱的書面家庭作業(yè)和不必交給教師的課外思考題目、口頭布置的思考題或閱讀材料以及大型作業(yè)等。其中通過網(wǎng)絡(luò)就可以完成上交作業(yè)，并且教師批閱作業(yè)后也可以通過網(wǎng)絡(luò)返回給學(xué)生，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化。課程的考核方式較之以前也發(fā)生了較大變化，加強了平時思維能力的考核，更加注重學(xué)生實驗?zāi)芰蛣邮帜芰Φ呐囵B(yǎng)，不再是絕對的一次考試定成績，而是在總評成績中加入30%的平時成績，如此不僅減輕了學(xué)生的期末負擔(dān)，也迫使學(xué)生更加重視平時的學(xué)習(xí)思考，有利于課程教學(xué)質(zhì)量的提升。
4 結(jié)束語
本文是以提高教學(xué)質(zhì)量為目標(biāo)，結(jié)合教學(xué)實踐，從教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等方面對本科人工智能課程的教學(xué)改革進行了探討，總結(jié)了該課程在教學(xué)和實踐方面的一些教改舉措。這些舉措符合二十一世紀(jì)高校教學(xué)的要求，可以支持教師提高教學(xué)手段現(xiàn)代化的水平，同時更貼合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。作為該課程的授課教師應(yīng)始終保持對教學(xué)內(nèi)容的不斷更新、教學(xué)方法的多樣化，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們的思維創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的能力，最終提高本課程的教學(xué)質(zhì)量。從學(xué)生的反饋來看，作者所總結(jié)的教學(xué)實踐具有明顯的教學(xué)效果。但仍有許多方面做得不夠，今后將繼續(xù)在教學(xué)過程中不斷總結(jié)成功的經(jīng)驗，吸取失敗的教訓(xùn)。
參考文獻：
[1]蔡自興.人工智能及其應(yīng)用[M].三版.北京：清華大學(xué)出版社，2007.
[2]謝榕，李霞.人工智能課程教學(xué)案例庫建設(shè)及案例教學(xué)實踐[J].計算機教育，2014（19）：92-97.
一、引言
中南大學(xué)的人工智能課程是國內(nèi)高校最早開設(shè)的該課程之一。1987年清華大學(xué)出版社出版了我校蔡自興和清華大學(xué)徐光編著的《人工智能及其應(yīng)用》，成為國內(nèi)率先出版的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的人工智能教材，為人工智能課程提供了一部好教材，對人工智能在中國的傳播和發(fā)展起到重大推動作用。
我校人工智能課程自開設(shè)以來已培養(yǎng)約30屆學(xué)生，培養(yǎng)人數(shù)超過3000人。授課對象包括計算機、自動化專業(yè)的本科生和電子信息類等專業(yè)的研究生。2001年，我們研發(fā)的“人工智能網(wǎng)絡(luò)課程”被評為優(yōu)秀網(wǎng)絡(luò)課程。2003年和2007年“人工智能”分別被評為首批國家精品課程和全國雙語教學(xué)示范課程。同時，課程的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源和知識表示方法的課堂錄像陸續(xù)上網(wǎng)，向全社會開放，成為學(xué)生復(fù)習(xí)和自學(xué)的有力手段和特色環(huán)境。
近年來隨著國外名校的視頻公開課風(fēng)靡網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)我國自己的視頻公開課已勢在必行。在這種背景下，人工智能課程的等一批國家精品視頻公開課應(yīng)運而生。我們的“人工智能PK人類智能”的視頻公開課入選國家精品視頻公開課建設(shè)計劃，已成為首批播出的課程之一，受到公眾歡迎與好評。
二、講授內(nèi)容選定
人工智能是一門前沿交叉學(xué)科，也是一門與人類生活息息相關(guān)和公眾頗感興趣的科學(xué)。網(wǎng)絡(luò)視頻公開課是以大學(xué)生為服務(wù)主體，同時面向社會大眾，是免費開放的科學(xué)與文化素質(zhì)教育的網(wǎng)絡(luò)視頻課程與學(xué)術(shù)講座。由于人工智能屬于專業(yè)基課程，如何在有限的時間內(nèi)講述一個完整的專題，避免艱深的專業(yè)知識，讓大多數(shù)人都能聽懂并感興趣，是安排視頻課程內(nèi)容時需要首先考慮的問題。為此，在內(nèi)容安排上將重點放在專業(yè)史和熱點研究介紹上，其目的是通過介紹學(xué)科的發(fā)展史和一些經(jīng)典或熱點問題的研究情況，激發(fā)大家對人工智能研究的興趣，增進對人工智能知識的了解，認(rèn)識到前沿科學(xué)其實離現(xiàn)實并不遙遠。
在上述理念指導(dǎo)下，本視頻課程并沒有照搬平時上課的內(nèi)容，而是精選了人工智能領(lǐng)域中一些具有代表性的內(nèi)容進行介紹。首先概述人工智能的起源與發(fā)展歷史，以及人工智能領(lǐng)域影響最大的三大流派及其認(rèn)知觀等。然后介紹人工智能中幾種經(jīng)典技術(shù)，包括推理證明技術(shù)、問題求解技術(shù)等。此外，對人工智能中公眾最感興趣的一個應(yīng)用領(lǐng)域――機器人學(xué)進行闡述。最后，對人工智能的一些最新研究發(fā)展領(lǐng)域，如計算智能和群智能技術(shù)等進行討論。具體內(nèi)容安排如下：
第一講：人工智能的誕生
長期以來人工智能充滿了激烈爭論，其發(fā)展過程不是一帆風(fēng)順的，在中國也歷經(jīng)了質(zhì)疑、批評甚至打壓，直至出現(xiàn)希望的曙光，形成今天的可喜局面，其過程可謂艱辛。該講從不同角度對人工智能的定義進行介紹，分析其異同，介紹人工智能的起源與發(fā)展過程，特別是在中國的發(fā)展情況，讓聽眾對什么是人工智能有個大致的了解。
第二講：人工智能的學(xué)派
從符號主義為代表的經(jīng)典人工智能到連接主義、行為主義，人工智能的研究可以說是從一家獨秀走向百家爭鳴。該講介紹人工智能的主要學(xué)派，各自的理論基和認(rèn)知觀，并論述人工智能對社會、文化、經(jīng)濟等層面的影響。
第三講：經(jīng)典人工智能的推理技術(shù)
經(jīng)典人工智能的有關(guān)推理技術(shù)和方法是早期人工智能研究的主要手段，用于研究基于經(jīng)典邏輯的自動定理證明等問題，對人工智能學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生了深遠的影響。本講主要介紹基于數(shù)理邏輯方法的推理證明技術(shù)，尤其是定理證明方法的代表之一――消解原理。
第四講：問題求解與搜索
問題求解技術(shù)是人工智能研究領(lǐng)域的一個核心問題，涉及問題表示和求解搜索兩部分內(nèi)容。這一講主要介紹問題求解中的一種常用方法――狀態(tài)空間法，闡述圖搜索方法和求解策略，特別是引入啟發(fā)式信息的啟發(fā)式搜索方法。
第五講：機器人學(xué)
機器人是人們聽到人工智能時幾乎第一時間聯(lián)想到的事物。機器人學(xué)作為一門學(xué)科，該講介紹機器人學(xué)的發(fā)展過程和機器人的分類，探討機器人學(xué)與人工智能的關(guān)系，說明研究開發(fā)機器人技術(shù)的動機。
第六講：人工智能的新領(lǐng)域――計算智能
經(jīng)典人工智能雖在早期占有統(tǒng)治地位，但目前已經(jīng)不再是研究熱點。而計算智能則異軍突起，成為智能學(xué)科中新的增長點。本講主要介紹計算智能的幾個主要分支神經(jīng)計算、進化計算、模糊計算和人工生命的一些基知識。
第七講：人工智能中的仿生學(xué)――群智能
人工智能是一門信息科學(xué)與生命科學(xué)等高度交叉的科學(xué)，不僅涉及到計算機、自動化、數(shù)學(xué)、信息學(xué)等學(xué)科，還涉及到心理學(xué)、腦科學(xué)、仿生學(xué)等各種學(xué)科。群智能就是仿生學(xué)在人工智能中應(yīng)用的典型。該講主要介紹受到蟻群和鳥群社會行為啟發(fā)而構(gòu)建的蟻群算法和粒群算法，將其轉(zhuǎn)換為可計算模型，引入到問題優(yōu)化求解中。
三、課程建設(shè)經(jīng)驗
由于授課對象的不同和授課時間的限制，在只有30分鐘的一講一主題情況下，要像平時上課那樣詳細講解是不可能的，為此需要對視頻公開課的材料進行重新組織。我們的人工智能課程作為首批國家精品課程，其教學(xué)資源還是比較豐富的，具有一定優(yōu)勢。
首先，使用主講人編著的《人工智能及其應(yīng)用》作為課程教材。根據(jù)教學(xué)對象不同，編撰了不同類型的教材，以適應(yīng)不同層次學(xué)生的要求。2003年和2004年在清華大學(xué)出版社先后出版了《人工智能及其應(yīng)用》第三版“本科生用書”和“研究生用書”。2005年在高等教育出版社出版了面向大專院校和網(wǎng)絡(luò)課程的《人工智能基》，以及在國防科技大學(xué)出版社出版了面向管理類學(xué)生的《人工智能及其在決策系統(tǒng)中的應(yīng)用》。2010年又出版了“十一五”規(guī)劃教材《人工智能及其應(yīng)用》第四版及《人工智能基》第二版，使教材與時俱進，不斷創(chuàng)新，更好地為人工智能教學(xué)改革和人才培養(yǎng)服務(wù)。這些教材已為高水平課程建設(shè)和學(xué)科建設(shè)做出了重要貢獻，也為視頻網(wǎng)絡(luò)課程提供了豐富的素材。
其次，教學(xué)資源豐富，知識融會溝通。課程主講人也是國家級教學(xué)團隊“智能科學(xué)基系列課程教學(xué)團隊”的負責(zé)人，團隊成員除承擔(dān)人工智能課程教學(xué)外，還負責(zé)智能控制、機器人學(xué)等相關(guān)課程的教學(xué)。這些課程也都有對應(yīng)的自編優(yōu)秀教材，都可直接作為課程的參考資料。
“人工智能網(wǎng)絡(luò)課程”具有明顯特色(網(wǎng)絡(luò)化、智能化和個性化)，得到專家和同行的認(rèn)可和肯定，被教育部評為國家級優(yōu)秀網(wǎng)絡(luò)課程。特別是更新后的向?qū)W(xué)習(xí)、個性化以及算法實驗，采用了人工智能技術(shù)本身來實現(xiàn)人工智能網(wǎng)絡(luò)課程，具有顯著的特色和先進性。網(wǎng)站上課程的教學(xué)大綱、教案、課件、實驗指導(dǎo)書、課堂錄像和參考文獻一應(yīng)俱全。人工智能相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)資源，如網(wǎng)站、新聞組、BBS等，包括了大量的文獻資料、討論、本領(lǐng)域研究的前沿動態(tài)、人工智能課程相關(guān)的演示動畫
和實驗等。
雖然有相當(dāng)豐富的教學(xué)資源，但為了適應(yīng)視頻公開課的需要，在視頻公開課材料的組織上仍然花費了大量的時間和精力。本視頻公開課課程具有下列主要特色：
(1)材料翔實、圖文并茂
人工智能的發(fā)展經(jīng)過幾代人的努力奮斗，其在中國的發(fā)展尤其曲折。在課程資料組織過程中，對許多重要理論與方法的提出者以及一些會議與紀(jì)念活動等介紹，基本上都配以圖片。這些圖片有的是自己的第一手資料，有些則是從網(wǎng)絡(luò)搜索得到。這些圖片的引入，給本來相當(dāng)枯燥無味的文字和概念增加了趣味性和對觀眾的吸引力，也是視頻教學(xué)優(yōu)勢的一個體現(xiàn)。
(2)深入淺出、直觀生動
人工智能作為一門講述前沿理論的專業(yè)基課，其復(fù)雜的技術(shù)、算法、理論是一般觀眾很難理解的。視頻課程不可能在較短時間內(nèi)將這些問題講透，而是通過形象的動畫說明基本原理和概念，激發(fā)學(xué)生進一步學(xué)習(xí)的興趣，真正起到帶“入門”的作用。這也是視頻課程的優(yōu)勢所在。
(3)精選題材、注重趣味
人工智能是一門高度交叉的科學(xué)，涉及面極廣。為了讓觀眾盡可能全面地了解這門學(xué)科，公開課著力于講授內(nèi)容的精選。從人工智能的起源開始，分別介紹了經(jīng)典人工智能的搜索推理技術(shù)、當(dāng)前的研究熱點計算智能和群智能技術(shù)，以及人們對人工智能最直觀的印象――機器人學(xué)，形成一定的體系。在這些題材中包括了邏輯學(xué)、生物學(xué)、腦科學(xué)、神經(jīng)學(xué)乃至仿生學(xué)等不同的學(xué)科交叉，力求使枯燥的科學(xué)理論變成美味的知識盛宴。
四、問題與體會
經(jīng)過緊張的準(zhǔn)備和拍攝過程，“人工智能PK人類智能”精品視頻公開課終于上網(wǎng)與廣大觀眾見面了。由于時間倉促和經(jīng)驗不足等原因，本視頻課程仍存在一些不足之處，值得今后彌補。
(1)考慮到比較通俗易懂的要求，使沒有相關(guān)專業(yè)基的公眾也能夠基本上聽懂，因而將很大一部分內(nèi)容的重點放在了專業(yè)史上，其專業(yè)深度不夠。
(2)由于每講必須在30分鐘內(nèi)講完一個專題，因此難以對相關(guān)技術(shù)進行深入探討，只能簡要介紹其原理和概念，使觀眾能知其然，卻沒法知其所以然。
(3)國外的公開課基本上都是隨堂錄像，視頻課講的內(nèi)容就是平時課堂講授的內(nèi)容。而我國的視頻公開課課程卻強調(diào)普及性，相應(yīng)的犧牲了部分專業(yè)性，在定位上仍有猶豫。這可能是我們的公開課與國外公開課的一個重要差別。
要把我國的視頻公開課建設(shè)好，不能盲目追求觀看率和點擊率。從課程性質(zhì)上看，文史類課程由于受眾面廣，容易被更多的人群接受和理解，觀看的人就自然會多。理工類課程由于受限于領(lǐng)域基知識，受眾面相對較窄，其接受程度肯定較低。要真正建設(shè)一門好的視頻公開課，還是應(yīng)該明確定位，內(nèi)容貴精不貴多，完整清晰的講述好若干知識點，讓觀眾真正有所收獲就是成功的。
參考文獻：
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（1）為部分優(yōu)秀的學(xué)生將來做更深入的研究打堅實的基礎(chǔ)。在面向知識經(jīng)濟的今天，研究獲取、表示和使用知識的人工智能學(xué)科越來越受到人們的重視。目前人工智能研究被列為中國高技術(shù)領(lǐng)域的重點之一。以專家系統(tǒng)為代表的智能化系統(tǒng)在信息技術(shù)中也占有重要地位。因此在高等教育中開展人工智能教育和智能化系統(tǒng)的研發(fā)，不僅是計算機科學(xué)的應(yīng)用，也是促進各學(xué)科服務(wù)于國民經(jīng)濟發(fā)展的必然趨勢。為使人工智能的理論、方法和技術(shù)的研究與應(yīng)用普及和深入，教育重心必須要下移，即從研究生教育向本科教育普及。開展本科層次人工智能普及教育的有效途徑之一是在本科高年級開設(shè)相關(guān)選修課。開展人工智能教育，不僅能夠更好地發(fā)揮高等院校的育人和科學(xué)研究功能，而且能為學(xué)生拓寬專業(yè)路徑，擴大自主學(xué)習(xí)空間和發(fā)展個性創(chuàng)造條件，同時也為營造一個使學(xué)生不僅有寬厚、扎實的理論基礎(chǔ)，且具綜合分析和解決問題能力的環(huán)境。?
（2）為將來從教的學(xué)生積聚大量的知識。英國早在1999年，人工智能課程已經(jīng)作為選修課出現(xiàn)在中學(xué)的信息與通訊技術(shù)（ICT）課程中。許多中小學(xué)還通過機器人競賽活動來激發(fā)中小學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能的興趣，使學(xué)生不僅提高了用信息技術(shù)解決問題的能力，而且培養(yǎng)了多種思維方式，獲得了更多的創(chuàng)新空間。美國現(xiàn)行的中學(xué)信息技術(shù)課程設(shè)置中，將人工智能的內(nèi)容作為“媒體與技術(shù)”層面對12年級學(xué)生的要求。澳大利亞的部分中學(xué)開設(shè)的信息處理與技術(shù)課程，人工智能、信息系統(tǒng)、算法和程序設(shè)計、社會和倫理道德、計算機系統(tǒng)分別作為5個主題共同構(gòu)成了該課程的教學(xué)內(nèi)容。在該課程的大綱中規(guī)定，人工智能部分的教學(xué)內(nèi)容在高中第3學(xué)期為12年級的學(xué)生開設(shè)，教學(xué)時間為10周。?
在我國，多年以來中學(xué)奧林匹克信息學(xué)競賽中一直包含有人工智能相關(guān)的題目，涉及啟發(fā)式搜索、博弈、智能程序設(shè)計等問題。2003年4月，我國教育部正式頒布《普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》，首次在信息技術(shù)科目中設(shè)立了“人工智能初步”選修模塊，標(biāo)志著我國高中人工智能課程的正式起步。?
我國的新課程標(biāo)準(zhǔn)頒布后，教育部評審并通過了分別由教育科學(xué)出版社、廣東高教出版社、地圖出版社、上?？萍冀逃霭嫔绾驼憬逃霭嫔绯霭娴?套高中《人工智能初步》教材，并開發(fā)了相應(yīng)的教輔材料，包括教師用書和配套光盤等。為了配合中學(xué)人工智能課程的實施，國內(nèi)也推出了一些適合中學(xué)生學(xué)習(xí)與體驗的人工智能軟件和網(wǎng)絡(luò)資源。另一方面，一些高校的本科生、研究生也逐步關(guān)注中學(xué)人工智能教育的開展并將其作為畢業(yè)論文的研究選題。一些師范院校適應(yīng)形勢要求，已為師范生開設(shè)了與此相關(guān)的選修課程。?
2 人工智能的教育及教學(xué)條件現(xiàn)狀?
通過對本人多年的教學(xué)過程進行總結(jié)，我校的《人工智能》課程教育現(xiàn)狀可總結(jié)為如下幾點：?
（1)理論知識充裕。但與實踐相脫節(jié)，特別是在智能科學(xué)技術(shù)的教育教學(xué)方面。盡管知識面相當(dāng)廣泛，而人工智能理論的普及教育以及智能技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用仍然十分滯后。?
(2)同其它普通高等院校一樣，在本校，人工智能技術(shù)的研究與應(yīng)用尚未普及，甚至比不上其它院校。這不利于培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣及創(chuàng)造精神。?
（3）缺乏配套實驗教材，實驗教學(xué)內(nèi)容缺乏，無法培養(yǎng)學(xué)生的研究能力和創(chuàng)新能力。只有開設(shè)實驗項目，才能使人工智能的相關(guān)知識具有研究性和綜合性。?
（4）對中小學(xué)智能教育的深度及教學(xué)方式、教學(xué)特點缺乏研究。做為師范類院校，我認(rèn)為在對學(xué)生進行基礎(chǔ)知識教育的基礎(chǔ)上，要緊抓中小學(xué)智能教育的特點對師范類學(xué)生進行相關(guān)的教育與培訓(xùn)。?
相對于教育現(xiàn)狀，我校的《人工智能》課程教學(xué)條件現(xiàn)狀要稍好一些，其狀態(tài)如下：?
（1）教材使用國家級規(guī)劃教材，此教材非常系統(tǒng)地介紹了人工智能的基本原理、方法和應(yīng)用技術(shù)，適合本科及研究生使用。在我們的授課過程中，也會適當(dāng)為學(xué)生提供相關(guān)的國內(nèi)其他先進教材，如中南大學(xué)蔡自興教授的《人工智能及其應(yīng)用》等。?
（2）為了促進學(xué)生自主學(xué)習(xí)，我們準(zhǔn)備了多種類型的擴充性學(xué)習(xí)資料，加強學(xué)生主動學(xué)習(xí)的意識，包括：課程相關(guān)雜志和書籍目錄，以及部分重要的參考文獻，與人工智能相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)資源如優(yōu)秀BBS、新聞組、網(wǎng)址等。 它們包括了大量的文獻資料、本領(lǐng)域研究的前沿動態(tài)等。 使用表明，學(xué)生非常樂于查閱這些資源。 使學(xué)生能通過使用這些資源進行一些人工智能程序設(shè)計，探討一些問題，在課堂討論中展示他們的收獲。?
(3）校園網(wǎng)的普及與不斷優(yōu)化使本課程有優(yōu)良的實踐性教學(xué)環(huán)境，能充分滿足教學(xué)需要。我們擁有較充足的多媒體教室和網(wǎng)絡(luò)教室，為實現(xiàn)本課程教學(xué)提供了物質(zhì)保障。在網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)方面，全校辦公室、教室、學(xué)生宿舍和教師宿舍都以寬帶網(wǎng)相連，這些硬件設(shè)備對本課程教學(xué)發(fā)揮了重要作用，使本課程教學(xué)質(zhì)量得以明顯提高。?
3 人工智能教學(xué)方法及手段的改革?
針對我們現(xiàn)在所采取的教學(xué)方法，我認(rèn)為存在許多不足，如教學(xué)方式比較單一，教學(xué)內(nèi)容偏重理論講解等，為此，提出以下教學(xué)方法的改革：?
（1）通過多種途徑激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課程的學(xué)習(xí)效果，直接受到學(xué)生興趣和參與意識的影響。一般來講，《人工智能》作為一門前沿課程，開始學(xué)生學(xué)習(xí)興趣很大，當(dāng)開始接觸到抽象理論知識及部分算法時，學(xué)生往往感到不易接受。 我們通過各種途徑和方法， 激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，包括鼓勵學(xué)生參與某部分知識的擴充性資料查找,預(yù)留一定時間請學(xué)生負責(zé)對此內(nèi)容進行講解，布置學(xué)生對某個基本成型的實驗進行糾錯及驗證，降低問題解決的難度。學(xué)生因此產(chǎn)生興趣從而做更深度研究。?
(2）進行啟發(fā)式教學(xué)。 我們可以嘗試在教學(xué)過程中不斷提出問題請學(xué)生思考，啟發(fā)學(xué)生求解這些問題，鼓勵學(xué)生提出自己的猜想和解決方案，然后擺出教材中的解決方案，并與同學(xué)所提出的觀點進行分析和比較，這足以加強學(xué)生學(xué)習(xí)的主動意識和參與意識，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。?
(3）課堂辯論與交互式教學(xué)。 組織課堂辯論，討論的議題可定位為譬如人工智能是否能超過人類智能等有爭議的問題。學(xué)生通過對這些問題展開激烈爭論，激發(fā)了學(xué)習(xí)潛能，明確了學(xué)習(xí)目標(biāo)。當(dāng)然師生間的交流方式還有很多，如郵件互發(fā)、QQ留言等，也可在課程網(wǎng)站中的互動平臺進行交流。?
(4）分層次因材施教。 在授課過程中，通過對每個具體學(xué)生的學(xué)習(xí)進度、課堂作業(yè)情況進行及時評估，對學(xué)生提出進一步的學(xué)習(xí)建議和指導(dǎo)， 實現(xiàn)個性化的教學(xué)。 對優(yōu)秀學(xué)生探討，可以在教學(xué)設(shè)計和實驗設(shè)計中要求其選作部分探索性、創(chuàng)新性的功課和實驗，以發(fā)揮學(xué)生個性優(yōu)勢。對于有意于將來從事中小學(xué)教育的學(xué)生可以在機器人及人工智能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀等知識層面對其做問題講解。而那些看似缺乏興趣的學(xué)生，我們可以用多媒體手段如播放人工智能相關(guān)電影及科學(xué)小片引起其興趣，實行逐步引導(dǎo)的教學(xué)過程。?
另外，我們可以嘗試雙語教學(xué)。 采用中文教材和講授的同時，注重在課程中的關(guān)鍵詞同時用英文表示，并適當(dāng)指定英文參考短文和英文參考書。使學(xué)生能夠接觸國外文獻資料，加深對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解，獲得更寬廣的知識。我們也可以在教學(xué)內(nèi)容安排上，注重理論聯(lián)系實際，將一些人工智能網(wǎng)絡(luò)上的虛擬實驗給學(xué)生進行課外上網(wǎng)練習(xí)，從而使學(xué)生了解算法的具體運行過程， 通過參與達到知識的理解，掌握基本方法和技術(shù)。?
根據(jù)現(xiàn)有的條件，我們在教學(xué)中可以采用多媒體教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)相結(jié)合的方法，充分利用多媒體的豐富表現(xiàn)形式，利用網(wǎng)絡(luò)課程的交互性、情景化等特點，構(gòu)筑以學(xué)生為主體的《人工智能》課程現(xiàn)代教學(xué)模式。 對于抽象知識，可通過動畫和視頻演示，通過聲音和圖像展示人工智能的歷史、人物和前景，做到學(xué)生直接而深刻地看到知識的內(nèi)涵外延。網(wǎng)絡(luò)課程能較好地實現(xiàn)交互并使學(xué)習(xí)過程情景化，通過網(wǎng)絡(luò)課程的課堂練習(xí)和章節(jié)練習(xí)，教師可以評價學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并給學(xué)生提出學(xué)習(xí)建議，從而提高學(xué)生的研究力和創(chuàng)新力。我們也可以給學(xué)生播放中學(xué)《人工智能》課程課堂教學(xué)錄像，以使學(xué)生看到初高中學(xué)生的知識范圍及深度；同時給學(xué)生播放現(xiàn)有的《人工智能》科學(xué)成果，讓學(xué)生看到理論背后的實踐；也可以播放科幻片，激發(fā)學(xué)生想象的翅膀從而有興趣把人工智能作為將來深造的方向。《人工智能》是一門較新的課程，改進教學(xué)方法和手段不僅要靠教師，也應(yīng)增加硬件設(shè)備的投入。如果人工智能能采用智能輔助教學(xué)系統(tǒng)或機器人輔助教學(xué)過程逼真、形象，一目了然，這樣可大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，尤其是提高學(xué)生的觀察判斷能力、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。?
4 人工智能實踐教學(xué)設(shè)計的探討?
我們可以在教學(xué)過程中，適量開設(shè)一些實驗和設(shè)計，提高學(xué)生的動手能力，并加深他們對理論知識的理解，降低理論的抽象度，提升理論的實用性。在近兩年的教學(xué)過程中，我們會適量加入一些人工智能語言的教學(xué)過程。例如，在講解了“野人與傳教士過河”等問題后，我們可以讓學(xué)生使用Visual Prolog或者C ?++?對算法進行實現(xiàn)；在講解 TSP 問題的遺傳算法解決案例后，指出編碼方案、初始種群大小、進化代數(shù)、交叉率變異率等因素對求解結(jié)果的影響，并要求學(xué)生通過實驗的方式來分析、理解這些問題，并提出“尋找更有利的解決方案”等問題。把學(xué)生的興趣激發(fā)后，為解決這些問題，學(xué)生會在課外主動查閱相關(guān)文獻、相互討論以實現(xiàn)他們所設(shè)計的方案，這樣既培養(yǎng)了學(xué)生善于鉆研和勇于創(chuàng)新的精神又提高了學(xué)生的實踐與創(chuàng)新能力。?
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