人工智能教学研究探索

杨高明　陆奎　方贤进

摘要：人工智能是研究如何使用人工的方法模拟和实现人类智能的学科，是本科生了解信息技术领域最新研究成果的综合课程，在计算机科学相关专业中具有重要地位。由于受教师水平和教材更新速度的限制，人工智能课程的教学还有许多待改进之处。为了响应党的号召，为社会主义现代化建设培养创新性人才，拟从优化课堂教学内容、创新教学模式与教学方法等方面对人工智能课程教学中存在的一些问题提出几点教学改革建议。目的是构筑以创新思维为指导人工智能课程现代教学模式，为经济建设和社会发展提供掌握先进科学技术的人才。

关键词：人工智能；教改；创新；实践教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）35-0003-02

一、引言

人工智能是计算机科学与技术专业的一门重要课程[1]，它是自然科学领域多学科交叉的综合学科，涉及到计算智能、机器学习、模式识别、数据挖掘、统计学习理论等[2]，需要用到的知识包括计算机科学、脑神经科学、数学等。其先修课程是高等数学、离散数学、概率论与数理统计、C语言程学设计等，同时该课程还需要掌握一定的泛函分析知识。由此可见，人工智能课程涉及的内容非常广泛，是一门综合性很强的学科，有许多尚待解决的问题需要研究，具有一定的挑战性。这门课程的开设可以有效培养学生分析问题、解决问题的能力，对学生的创新思维和创新能力是一种锻炼和提高，对学生将来从事科学研究工作是一种启蒙和熏陶。

二、人工智能课程的特点和教学中存在的问题

1.教学内容陈旧。人工智能是一门快速发展的新学科，只有几十年的发展历史，很多新的思想、技术、方法和应用层出不穷，这导致人工智能教材的更新速度远远落后于学科发展的速度，以至于教材内容陈旧，不能很好地反映学科的发展。新的研究领域和热门研究方向得不到及时体现，这也在一定程度上影响了学生的学习兴趣。另外，不少学校没有为这门课程安排实验环节，也导致教师注重理论知识讲授，学生对这门实践性很强的课程缺少直观感受，这显然不利于学生动手能力的培养，更谈不上创新。

2.教学方式单调。人工智能课程涉及内容较多，知识点之间关系比较繁杂，国内原创性教材较少，基本上以翻译国外早期教材为主，主要讲述一些概念、算法和应用。另外，每位教材的编写者对人工智能的理解不同，导致教材内容呈现多样性，缺少统一的授课体系。

面临以上问题，需要我们在教学实践中对教学指导思想和方法进行改进[3]，除了思考如何把这门课程的基本原理和基本知识传授给学生外，还要思考如何激发学生的创新意识。

三、人工智能教学改革方案

针对本科生的人工智能课程，需要积极开展研究型教学，让科研能力突出的教育工作者承担该课程，以提高大学生的学习能力、创新能力和实践能力。这就要求教育工作者必须更新教学内容，发展教育理念，改进教学方法[4]。针对已有教学方法的不足之处，我们提出以下教学改革意见。

1.教材建设。优秀的教材对于建立科学、合理、适应信息技术发展的知识结构和知识体系，丰富教学内容，保证教学效果起着重要的作用。我校以前一直选用廉师友编著的教材，在综合考虑教学内容和知识结构的基础上，从2012年起开始使用王万森编著的教材，然而，这本教材依然有不足之处，在授课时需要综合考量和重新安排讲解顺序。同时，教材的选择需要向国内外的优秀教材看齐，通过自己的教学实践对教材进行不断的修订讲解，使传授的知识始终能与国际上信息学科的发展保持同步，为提高计算机相关专业的基础课教学水平和教学质量提供坚实的基础。

2.网络资源建设。人工智能教学方法和教学手段的改进不仅要靠教师的辛勤工作，而且应该增加硬件设备的投入，建立健全教学网站，不断更新教学内容，保证网络资源的信息质量和网站的设计水平，实现教学方法的信息化和智能化[5]。教师根据学生的学习情况，有针对性的给出学习建议，可以增强学生的学习信心，显著提高教学质量，为学生创新能力培养和热点科研方向把握提供基本保障。

3.实验、实践训练。人工智能课程实验的目的是帮助学生验证、掌握基本理论，理解算法的运行和实现过程。基本理论的掌握需要一个感性到理性的过程，实验验证是学生建立感性认识的基本过程，只有顺应学习知识的客观规律，才能更好地掌握知识，激发学生的创新意识和创造能力。为了实现这一目标，我们增加了8个实验学时，设计了基础性实验和综合实验两个层次的实验内容。经过实验课程的训练之后，学生应该掌握了人工智能各知识点应用中的优缺点及适用范围。学会对具体问题分析建模并实现问题求解，掌握实验结果的分析方法，巩固并加深人工智能基本原理和概念的理解。培養学生求真务实、格物致知的科学品质，提高他们的动手能力。

四、优化教学内容与改进教学模式

1.精选教学内容，体现学科发展现状。人工智能课程内容丰富、综合性高、实践性强、应用领域广泛，因此课程教学的首要任务是确定教学内容。教学内容应该包含基础部分和提高部分，基础部分主要涉及基本理论知识，讲解每个专题的来龙去脉，其提出为了解决什么问题，等等；提高部分主要反映了人工智能领域的最新发展动态，讲解每个专题的详细理论基础。

2.改进教学方法，启迪创新思维。教学方法的改革是培养大学生创新思维和创新能力的关键环节。由于高年级大学生已初步具备了较强的自学能力以及分析、解决问题的能力，这就要求教师授课时把重点放在问题的起源、概念的提出与形成共识、研究的思路与解决的方法上，同时还要介绍最新研究现状及研究热点问题，把新的研究领域和热点问题以及有待解决的科学问题引入课堂，引导学生把握学科的前沿，提髙他们的学习兴趣，积极的探索和思考，从而加深对知识的理解。另外，还要鼓励和引导学生自学和查阅文献资料，培养他们主动获取知识、综合运用所学知识解决实际问题的能力。

3.采用现代教育技术，改善课堂教学效果。将现代教育技术和教学手段应用到课堂教学中，建设良好的教学环境以培养学生的创新意识和能力是人工智能课程教学改革的方向之一。现代教育方法信息量大，表现形式丰富多样，可以生动、形象的表现教学内容，将抽象、难懂的教学内容以具体形象的方式表现出来，使讲授的知识点更容易被学生理解和掌握，有效的改善教学效果。

五、结语

本文以改革人工智能教学模式、建设精品人工智能课程为目标，以提高大学生的学习能力、动手能力和创新能力为导向，以培养社会主义现代化建设创新型人才为宗旨，积极开展研究型教学。文中对人工智能课程的特点和存在的问题做了详细的综述，并针对这些问题提出了优化教学内容、改进教学模式、丰富教学手段和方法，并借助现代化的教学资源，充分调动学生的学习积极性和主动性，从而取得良好的课堂教学效果。然而，我们的方案仍然存在一些不足之处，今后仍需要努力，不断完善人工智能课程的建设，以更好地培养人才。

参考文献：

[1]Russell S，Norvig P.人工智能：一种现代的方法[M].第3版.殷建平，祝恩，刘越，译.北京：清华大学出版社，2013.

[2]Han J，Kamber M，Pei J.Data mining：concepts and techniques，Third Edition[M]. Elsevier，2011.

[3]陈白帆，蔡自兴，刘丽珏.人工智能精品课程的创新性教学探索[J].计算机教育，2010，（19）：27-31.

[4]丁西省.运用信息技术有效推进高校教学改革[J].河南师范大学学报（哲学社会科学版），2012，39（06）：249-251.

[5]彭岩，王万森，谢达.人工智能系列课程研究[J].计算机教育，2010，（19）：109-111.