“人工智能”课程实践教学改革探索

王艳霞 段正杰 孙广华

摘要：实践教学是人工智能课程的重要组成部分，对培养学生的创新能力和动手能力起着很大的作用。本文阐述目前实践教学中存在的问题，指出集中式基础课内实验不能有效提升学生的学习兴趣，不能充分发挥学生个性和创造力，提出多层次开放式实践教学模式，引入多元化学业评价方法，激励学生主动参与学习，从多方面提高学生实验课质量，帮助学生深入理解人工智能的基本概念和理论，培养了学生的创新能力，也加强了学生的实际动手能力和科研能力。

关键词：人工智能;实践教学;多元化学业评价方法

中图分类号：G642   文献标识码：A   论文编号：1674-2117（2015）08-0107-02

● 引言

人工智能是计算机科学的一个分支，被认为是21世纪三大尖端技术之一。它是在科学技术迅速发展及新思想、新观点、新理论、新技术不断涌现的形势下出现的一门学科，也是一门涉及数学、计算机科学、控制论、信息论、系统论、神经生理学、心理学、哲学、语言学等学科的交叉和边缘学科。[1]人工智能从诞生以来，理论和技术日益成熟，应用领域也不断扩大，可以设想，未来人工智能带来的科技产品，将会是人类智慧的“容器”。

人工智能学科研究的主要内容包括知识表示、自动推理和搜索方法、机器学习和知识获取、知识处理系统、自然语言理解、计算机视觉、智能机器人、自动程序设计等方面。与其他计算机课程相比，人工智能课程知识点多、涉及面广、内容抽象，算法复杂，理论枯燥，无法引起学生的兴趣，通常理论教学效果欠佳。实验教学是课堂内容的实例化和延伸，可以让学生从实验中体验到人工智能的价值，充分激发学生潜能，极大提高学生的动手能力，人工智能实验课是人工智能课程不可缺少的一个重要环节。

● “人工智能”课程实践教学的不足之处

现阶段人工智能实践课程主要不足之处表现在以下两个方面：

①主要采取集中式实验教学方法。该方法能够确保与课堂教学保持同步，便于统一进度和统一管理，但这种集中式实验教学模式不利于兼顾众多不同层次水平学生的要求，也不能充分重视学生的个性发展。对于学生实践能力的培养，由于存在个体差异，笼统地对以班级为单位的学生采用相同的实验教学进度和时数，并不能达到理想的实验教学效果。[2][3]

②评价方式单一，无法激发学生的自主学习性。长期以来实践教学评价以教师为主体，教师根据学生实验操作结果和实验报告定优劣。该评价方式没有注重实验过程，无法体现学生对自身素质评价的自主性和民主性，进而教师忽略了学生的实践过程，无法调动学生的自律性，不能有效激发学生自主学习的积极性。

● 多层次开放式实践教学模式

实践教学不仅能传授知识、验证理论、培养技能，而且相对于理论教学具有直观性、实践性、综合性、设计性与创新性等特点。[4]学生到大三，虽然专业课程学习比较全面，但编程能力参差不齐，个体差异较大。一方面，教师很难把握该阶段学生所具备的能力;另一方面，学生也不知道自己到底可以综合运用哪些知识来完成什么任务。现有的集中式实践教学模式内容过于单一，无法兼顾不同层次水平学生的要求，故不能很好地发挥所有学生的特长，不能体现学生的创新能力。在人才培养过程中单纯依靠课程实践教学环节还远远不够，还需与教学、科研创新活动相结合，为了拓展专业实践范围和方式，综合现有实践教学环节和创新活动，笔者提出了一种多层次开放式的实践教学模式。

这种模式是一种鼓励式教学模式。教师制定统一的实验大纲，为学生提供具有多个不同层次（验证性、设计性和综合性）的系统案例供学生选择。学生根据自己的兴趣和能力选择案例，在完成一部分内容后，自己确定下一步目标，在实践过程中不断提高自己的目标。结果就是能力较差的学生选择简单案例，能力强的学生可以完成较难的案例，不同层次的学生都有热情参与，都有机会挑战自己，提高动手能力。

● 多元化学业评价方法

传统的学生实践课程评价则以教师为主导，由教师对学生实施评价，学生被动地接受评价及其评价结果，导致学生参与的主动性、积极性不高。过程性评价[5]应该贯穿学生实践课程的整个过程，即需要采用多元化的评价方式，根据实践内容进行多方面的评价。与传统的教学评价相比，多元化评价具有以下优势：第一，改变评价的功能，重在促进学生发展。第二，评价的内容更加全面化。第三，评价的方法更加多样化。第四，评价的主体更加多元化。多元化评价强调评价主体的多元化，包含学生自评、同伴互评、教师评价等，多元的评价主体不仅能从不同的视角发现问题、反馈信息，而且各主体均能从中受益。评价者与被评价者之间成了一种互动的过程。[6]

1.注重评价过程

对于实践课程不能仅仅以最终的实验结果及实验报告为评价结果，还应该将学生在实践过程中的态度和相关过程结果纳入评价考核中。另外，要对学生的自我评价、学生之间的互评和阶段性成果进行整理，并最终形成评价结果。评价结果体现过程评价不仅可以充分激发学生的自律性，还能调动学生自主学习的积极性。

2.激励性原则

在每个层次的实验内容中可以定期组织几次对抗赛，充分发挥它的对抗性、趣味性的优点，这样大家通过比赛可以互相切磋、互相鼓励、互相促进。在开展每次对抗赛的同时，可以让每个实验小组撰写开发报告，通过报告，可以检验大家对人工智能理论的理解程度，也可以达到让大家交流自己设计的心得和体会的目的，在报告过程中，教师要对于那些有创意的设计和技术应用给予指导和肯定。

3.差异性原则

不同层次的系统案例设定满足不同层次学生发展的需要。与此同时，在评价标准上也要体现出每位学生为实现自我发展所付出的努力程度和难易程度。在学生选择不同层次系统案例时，对于其评价标准应该了解。难度越大，则评价成绩越高，反之则略低。对于有创意的算法可给以加分或奖励，从而实现对差异性的尊重和对全面发展的激励。

● 结束语

人工智能是一门正在发展中的综合性前沿学科，实践教学将人工智能从第一课堂延伸到第二课堂，活跃了气氛，提升了学生的创新能力。然而，现阶段人工智能实践课程主要以集中式实验教学模式为主，并采用单一的学业评价方法，很难调动学生的学习积极性和创新研发动力。因此本文提出多层次开放式实践教学模式，引入多元化学业评价方法，激励学生主动参与学习，从多方面提高学生实验课质量，帮助学生深入理解人工智能的基本概念和理论，培养了学生的创新能力，也加强了学生的实际动手能力和科研能力。

参考文献：

[1]蔡自兴，徐光祐.人工智能及其应用（第4版）[M].北京：清华大学出版社，2010.

[2]段俊花，张森社，等.人工智能实验课教学改革研究[J].计算机教育，2013（19）：80-84.

[3]李鸣华，李欣.高校实验教学的现状与改进策略研究[J].实验室科学，2008（3）：8-10.

[4]于猛，单亦先，王绍兰，等.构建完善的实践教学体系[J].实验室研究与探索，2009（5）：126-128.

[5]谢琪.信息技术课程教学中学生成绩的多元评价模式[J].学科教育，2002（6）.

[6]谢琪，刘向永.《信息技术教学法》课程多元化评价实践[J].中国信息技术教育，2014（11）.

基金项目：本文系2014年浙江师范大学校级教改项目“《人工智能》课程实验教学研究”的研究成果。