《智能信息处理技术》课程案例教学探索

吴迪+生龙+高艳芬

摘要：随着大数据时代的来临，智能信息处理技术已经成为了计算机应用领域的研究热点。针对传统《智能信息处理技术》课程自身特点和教学过程中存在的问题，从教学案例设计的基本原则和教学案例内容设计两个方面，对《智能信息处理技术》课程案例教学进行探讨。提出将“沃森医生”案例贯穿整个教学过程，通过启发式讨论和算法设计的方式自主学习课程，激发学生学习的兴趣，提高解决实际问题的能力。

关键词：智能信息处理；案例教学；启发式教学；沃森医生

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）32-0114-02

2016年3月，Google旗下的Deep Mind公司研发的AlphaGo以4∶1的战绩击败了围棋世界冠军李世石，使得智能信息处理技术获得了前所未有的关注度。智能信息处理技术研究人类智能活动规律和模拟人类智能行为的理论、方法，最终实现智能系统控制[1]。

《智能信息处理技术》是我校计算机技术专业学位研究生的一门专业选修课程，依据课程理论性强、不易理解等特点，在教学内容、教学方法和教学模式上进行改革。

一、《智能信息处理技术》课程教学现状

《智能信息处理技术》课程具有理论性强、知识面涵盖广和内容更新快等特点，使得教学具有一定难度[2]。如何使学生更好地掌握智能信息处理技术和解决实际问题，是该课程设置的主要目的。

传统《智能信息处理技术》课程教学过程存在一些亟待解决的问题，具体表现在三个方面。首先，课程内容不易理解，逻辑推理较为抽象，案例较少，不能很好地激发学生学习兴趣，教学效果不理想。然后，课程教学模式单一，大多采用“教师讲课，学生听课做笔记”的单向传输模式，学生主动学习的能力不能很好地锻炼。最后，由于课时所限，教学过程中尚未安排实验环节，使学生综合能力得不到充分地开发。

二、《智能信息处理技术》课程教学案例的研究与设计

在教学过程中，应结合具体案例对课程知识点进行逐一讲解与分析，提高学生利用智能信息处理技术解决实际问题的能力[3]。

1.教学案例设计的基本原则。教学案例的设计非常重要，应切合当前流行的主要技术，有效激发学生学习该门课程的兴趣。在教学案例设计过程中应遵循四个基本原则。首先，案例启发性。对于课程中一些经典问题，启发学生独立研究问题，找出解决方案。然后教师讲解采用智能信息处理方法和原理如何解决。通过对比分析，使学生了解智能信息处理技术的优势。其次，案例交互性。案例内容应紧密围绕智能信息处理技术教学重点、难点，让学生理解课程知识要点及关联性，实现理论学习与实际应用间的相互结融合和相互促进。再次，案例拓展性。选取的案例应贯穿整个教学过程，具有可拓展性，通过加入新模块，增强系统功能，使得在初级和高级教学阶段，都能应用该案例进行指导教学。最后，案例教学互动性。案例教学过程中，应当合理地设计教师与学生，以及各个学生间的互动与交流环节，使得教学效果能够大大增强。

2.教学案例内容设计。按照上述案例设计原则，笔者选取智能信息处理领域经典的“沃森医生”案例贯穿课程教学过程。“沃森医生”是由美国德克萨斯大学安德森癌症中与IBM联合开发的一款用于诊断和治疗癌症的专家系统[4]，具体诊断过程如下。

针对“沃森医生”诊断过程，本课程展开如下五个方面教学内容进行讨论。

（1）知识库构建。知识库构建过程是专家系统的关键。采用何种方式、方法为专家系统获取知识，建立起健全、完善、有效的知识库，以满足求解领域问题的需要，是“沃森医生”专家系统需要首要考虑的问题。在查找文献过程中，可能涉及txt，word，caj和pdf等格式，“沃森医生”如何高效识别文献中的文字，验证文献的正确性及相互之间的关联性，最终选择合适的医学文献，加入到知识库中。

（2）病症问题分类和分解。“沃森医生”如何对病人的症状进行问题提炼、关联分析、分类和分解，并根据病人的症状，对上述知识库中相关文献、病历进行初步检索和匹配，形成最早期的病症候选答案。

（3）病症初步推断。针对问题分类和分解结果获得的不同病症候选答案，“沃森医生”如何通过查找更深层次的文献支持或反对各个病症候选答案，对不同的推断进行排序，提高病症候选答案的准确性。同时，如何设计不同程度的信心指数来证明这些推断的正确性。

（4）病症进一步推断及数据引入和评分。“沃森医生”将会通过新数据引入的方式对病症进行进一步推断。此时病人需要提供本次发病以前的健康及疾病情况，特别是与此次发病症状密切相关的患病经历。如何结合本次病症的发生、发展及其变化的具体过程，与相似病历数据库和医学文献进行更深入地检索和匹配，以及对之前不同的推断进行信心指数的评分。

（5）病症最终诊断和准确率估算。“沃森医生”如何对病症推断阈值进行合理定义，对不同的推断进行综合解析，将不同推断的信心指数进行排名。如果某个病症推断大于定义的最小阈值，判定该病症推断为最终的诊断结果，并得出最終诊断结果对应的信心指数，从而获得准确率的估算结果。“沃森医生”如何结合知识库中与最终诊断结果相关的病历和医学文献，给出该病症的治疗方案和建议。

根据上述教学内容讨论可知，“沃森医生”案例涉及专家系统、词法分析、关联分析、逻辑推理、模式匹配等智能信息处理相关技术，可以让学生设计相关算法，激发学生探索新技术主动学习的激情。

三、结束语

根据智能信息处理技术发展的特点，对《智能信息处理技术》课程进行教学案例建设，将“沃森医生”案例贯穿整个教学过程。通过启发式讨论和算法设计的方式，引导学生自主学习课程，在掌握智能信息处理基本理论与方法的同时，具有应用智能信息处理技术独立探索问题、分析问题和解决问题的能力。《智能信息处理技术》课程案例教学内容与教学模式的探索，对提高教学效果、培养创新型人才有着重要的意义。

参考文献：

[1]于化龙，左欣，高尚，等.智能信息处理课程群教学改革模式研究[J]，教育教学论坛，2016，（15）：82-83.

[2]刘丽珍，王函石，王旭仁，等.智能信息处理精品课程群建设思考[J].计算机教育，2012，18（4）：49-52.

[3]庞宏，黄炸，庄杰.《智能信息获取技术》课程教学方法探索[J].实验科学与技术，2012，10（4）：268-271.

[4]刘步青.人机协同系统的推理机制及哲学意蕴[D].华东师范大学博士学位论文，2016.