人工智能技术课程改革与实践

张永梅 彭炯 赵家瑞 杜治蓉 徐敏

摘要：人工智能是国家发展的重点方向之一，近年来人工智能发展迅猛，这就给人工智能技术的教学提出了新的要求。结合国家对新时代人工智能人才的需求和学校实际情况，分别从课堂教学、课程作业和课程实验等角度进行了改革，给出了具体的改革方案。实践表明，本项教学改革能有效提高学生的实践创新能力，为国家培养急需的人工智能人才。

关键词：人工智能;课程改革;深度学习;计算智能

中图分类号：G642.0      文献标识码：A        文章编号：1009-3044（2018）35-0118-03

Abstract：Artificial Intelligence is one of the key directions of national development. In recent years， artificial intelligence has developed rapidly， which has presented new requirements for the teaching of artificial intelligence technology. Combined with the country's demand for new era artificial intelligence talents and the actual situations of the school， the paper has reformed classroom teaching， coursework and course experiment， and given specific reform schemes. Practice shows the teaching reform can effectively improve students' practical and innovative ability， and cultivate artificial intelligence talents for the country.

Key words：Artificial Intelligence; Curriculum Reform; DeepLearning; Computational Intelligence

1 概述

當前，新一轮的科技革命和产业变革正在来临，互联网产生的海量数据、理论算法的不断优化和成长、硬件设备的快速发展驱动人工智能发展进入新阶段。人工智能技术以机器学习，特别是深度学习为核心，在视觉、语音、自然语言等应用领域迅速发展，已经开始像水、电、煤一样赋能于各个行业。

世界各国高度重视人工智能发展，美国白宫接连发布数个人工智能政府报告，是第一个将人工智能发展上升到国家战略层面的国家，除此以外，英国、欧盟、日本等纷纷发布人工智能相关战略、行动计划，着力构筑人工智能先发优势。

我国高度重视人工智能产业的发展，2016年8月，国务院印发《“十三五”国家科技创新规划》，2017年7月，国务院印发《新一代人工智能发展规划》，2017年12月，工信部印发《促进新一代人工智能产业发展三年行动规划（2018-2020年）》，教育部于2018年4月印发了《高等学校人工智能创新行动计划》，明确指出面对新一代人工智能发展的机遇，高校要进一步强化基础研究、学科发展和人才培养方面的优势。这些新的战略规划，多次提到要重视人工智能，重视人工智能与其他领域相结合，对信息技术产业和高校人工智能课程提出了更高层次的要求。

人才培养是人工智能与机器人产业发展的核心，研究人工智能技术课程改革具有重要的理论和实际研究价值、社会效益和巨大的市场前景。本文从北方工业大学计算机学院硕士研究生课程“人工智能技术”出发，阐述了课程的教学背景，改革目的与意义，主要内容与特点，以及目前存在的主要问题，给出了课堂教学、课程作业和课程实验改革方法。通过对该课程的学习，启发学生对人工智能的兴趣，培养知识创新和技术创新能力，并为以后深入研究和从事相关领域的科研奠定基础，有利于为我国智能信息化产业培养急需的人才。

2 课程改革目的

通过对人工智能的基本原理及其应用等的学习，掌握人工智能的基本知识，培养学生学以致用能力，理解人工智能的基本理论、实现方法与应用技术，学会人工智能的三大技术（知识表示、推理和搜索）和方法等。人工智能课程具有知识点多、涉及面广、内容抽象、不易理解、理论性强、需要较好的数学基础和较强的逻辑思维能力等特点[1，2]。

2018年6月，根据国务院学位委员会相关文件规定，经我校申请、专家论证、北京市学位委员会会议审议通过，确定对我校进行博士学位授权单位立项建设。2018年7月，根据高教司文件精神，北京市教委要求，我院申请增设“人工智能”专业。

在博士学位授权单位立项建设和人工智能专业申请的背景下，对课程的要求提高到了新层次。人工智能技术既是北方工业大学全校的公共选修课程，也是计算机科学与技术、计算机技术、软件工程硕士研究生，以及北方工业大学博士培养项目的选修课程，每年都开课，学生受益面大。本项目改革后人工智能技术课程的课程大纲、授课教案、课程作业、课程实验可以推广应用到其他高等院校，以及中小学，具有重要的战略意义和社会效益。

3 课堂教学革新

创新教学方法手段的核心是改革传统的课堂教师授课的被动学习[3]，提高教学效果和教学质量。改进课程教学方法，充分利用MOOC、翻转课堂等新型教学方式，并结合大学生科学研究与创业行动计划项目，参加校内教师项目，以及学生竞赛，提升学生的学习积极性和创造力。紧密结合新的技术发展，构建培养学生计算机应用和创新能力的教学课程内容。