人工智能的論文(2)
人工智能的論文篇二
信息時(shí)代的人工智能教學(xué)研究
摘 要：在倡導(dǎo)智能化的信息時(shí)代，人工智能在新世紀(jì)科學(xué)體系中占有重要的地位，但人工智能課程因有不同于其他課程的鮮明特點(diǎn)，不能適應(yīng)傳統(tǒng)的教學(xué)模式。為推動我國人工智能教育的發(fā)展、培養(yǎng)和造就更多的“智能”人才，研究、改進(jìn)人工智能的課程教學(xué)方法尤為必要。通過探討人工智能學(xué)科的獨(dú)特性質(zhì)，指出了人工智能教學(xué)中存在的若干關(guān)鍵問題。結(jié)合《人工智能》課程的授課實(shí)踐，從選擇教材、課堂教學(xué)與課程實(shí)踐等方面提出提高人工智能教學(xué)質(zhì)量的途徑。?
關(guān)鍵詞：信息時(shí)代;人工智能;課程教學(xué)?
人工智能(Artificial Intelligence，AI)是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，是一門研究運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬和延伸人腦功能的綜合性學(xué)科。換言之，人工智能研究如何用計(jì)算機(jī)模仿人腦的推理、證明、識別、理解、設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)、思考、規(guī)劃以及問題求解等思維活動，解決領(lǐng)域?qū)＜也拍芴幚淼膹?fù)雜問題[1]。人工智能研究處于信息技術(shù)的前沿，它的研究、應(yīng)用和發(fā)展在一定程度上決定著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向[2]。人工智能的不少研究領(lǐng)域如自然語言理解、模式識別、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、智能檢索、機(jī)器人技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等都走在了信息技術(shù)的前沿，有許多研究成果已經(jīng)進(jìn)入人們的生活、學(xué)習(xí)和工作中，并對人類的發(fā)展產(chǎn)生了重要影響。同時(shí)，信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用也對人工智能技術(shù)的發(fā)展提出了急切的需求。
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，并作為計(jì)算機(jī)專業(yè)的核心課程之一。美國的麻省理工學(xué)院(MIT)是眾多美國大學(xué)中人工智能教育的代表，該學(xué)校開設(shè)的《Artificial Intelligence》面向計(jì)算機(jī)本科專業(yè)二、三年級的學(xué)生，重點(diǎn)在于講授人工智能的概念和思考方法。國內(nèi)中南大學(xué)開設(shè)的《人工智能》是國家級精品課程，是信息類專業(yè)高年級本科生以及低年級研究生的必選課程，目的是培養(yǎng)學(xué)生的“智能”觀念，掌握人工智能的基本理論、基本方法和基本技術(shù)。
人工智能研究領(lǐng)域涉及到計(jì)算機(jī)科學(xué)、自動控制、高等數(shù)學(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)等眾多學(xué)科，所以內(nèi)容抽象、不易理解。在授課過程中學(xué)生有畏難情緒，同時(shí)教師在教材選擇、教學(xué)方法和教學(xué)實(shí)驗(yàn)等方面存在困難，對教學(xué)效果產(chǎn)生很大的影響。為了更好地實(shí)現(xiàn)人工智能的教學(xué)目標(biāo)、提高教學(xué)質(zhì)量、更好的普及智能知識，本文結(jié)合中南大學(xué)《人工智能》課程的特色教學(xué)，思考和探討教材選擇、課堂講授與實(shí)踐環(huán)節(jié)，并提出了改進(jìn)方法，以期提高《人工智能》課程的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)與造就更多的理論與應(yīng)用型的復(fù)合人才，推動當(dāng)今社會信息化、智能化的發(fā)展。
一、教材選擇—博采眾長且因地制宜
由于對人類認(rèn)知的不同理解，人工智能研究者采取的研究方法也不盡相同，偏重于數(shù)學(xué)邏輯方法的符號主義、著重結(jié)構(gòu)模擬的聯(lián)結(jié)主義與采用行為模擬方法的行為主義是人工智能研究的三大流派，不同流派的研究途徑與指導(dǎo)思想存在很大的差異，這種差異也體現(xiàn)在不同高校編寫或選用的教材上，如麻省理工學(xué)院和中南大學(xué)的教學(xué)側(cè)重點(diǎn)就各不相同。除包含不同的學(xué)術(shù)流派外，人工智能研究領(lǐng)域中還存在眾多相對獨(dú)立的研究方向，不同研究方向的思考方法各有特色。此外，人工智能的研究要結(jié)合當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟(jì)發(fā)展才會有更廣闊的發(fā)展空間，而不同國家、地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對人工智能的要求不同，這對作為基礎(chǔ)學(xué)科的人工智能課程的教材提出新的要求。
不同的流派、眾多的研究方向、復(fù)雜的應(yīng)用背景雖然拓寬了人工智能的研究范圍，但也給如何選擇人工智能教材提出新的挑戰(zhàn)。因此如何選擇人工智能教材,使之既能讓學(xué)生了解研究領(lǐng)域的概貌又易于接受，是一件重要而困難的事情?；谝陨系乃伎?，作為基礎(chǔ)智能學(xué)科的人工智能在教材選擇上要遵循以下兩個(gè)原則：第一，切實(shí)從授課對象的角度出發(fā)，充分考慮他們的知識儲備與接受能力。在選擇教材時(shí)兼顧廣度和深度、基礎(chǔ)知識和新興技術(shù)，并有一個(gè)明確的教學(xué)中心。還要注意前期相關(guān)課程如離散數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、概率論、程序設(shè)計(jì)語言、系統(tǒng)仿真、自動控制等的銜接問題，讓學(xué)生能夠?qū)⑷斯ぶ悄芗{入已有的知識體系，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，從而達(dá)到普及智能教育的目的。第二，切實(shí)從本地區(qū)的長期發(fā)展出發(fā),結(jié)合本地的經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)選擇合適的教材。機(jī)械制造、軟件開發(fā)、電子商務(wù)、智能決策等領(lǐng)域均可直接應(yīng)用人工智能的相關(guān)知識。因此作為涉及眾多學(xué)科、應(yīng)用廣泛的基礎(chǔ)學(xué)科，在設(shè)置人工智能教學(xué)內(nèi)容時(shí)要充分考慮本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向，為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)。中南大學(xué)人工智能國家級教學(xué)團(tuán)隊(duì)考慮到湖南長沙是機(jī)械重工企業(yè)重鎮(zhèn)，選擇教材與制定教學(xué)計(jì)劃以智能控制為中心，不僅為人工智能找到切實(shí)的應(yīng)用背景，而且增加了學(xué)生的就業(yè)就會，這是非常值得推廣的寶貴?經(jīng)驗(yàn)。
劉星寶:
教材選擇是提高教育質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，人工智能因其流派紛呈、內(nèi)容眾多且與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系密切應(yīng)該引起重視，以便使學(xué)生既掌握領(lǐng)域全貌又能學(xué)有所長。
二、分專題、分組討論式教學(xué)
課堂講授是學(xué)校教育的基本特征之一，這種一對多的方式最大可能的讓更多的人獲取知識。而課堂講授以教師講授為主，學(xué)生處于被動地位，從某種意義上來說課堂講授忽略了學(xué)習(xí)的主體——學(xué)生。在該教學(xué)情形下學(xué)生沒有參與到學(xué)習(xí)過程中，被動的接受授課內(nèi)容，甚至可能出現(xiàn)不能跟上學(xué)習(xí)進(jìn)度從而放棄聽講，出現(xiàn)教師和學(xué)生各自為戰(zhàn)、互不關(guān)心的情況。在這種情況下不僅極難保證教學(xué)質(zhì)量，還讓學(xué)生喪失了對該門課程的興趣，進(jìn)而導(dǎo)致厭惡該領(lǐng)域。
雖然各門課程都會出現(xiàn)這種情況，但在人工智能課程的講授過程中表現(xiàn)尤為突出，這是由人工智能的課程特點(diǎn)決定的。作為智能教育基礎(chǔ)的人工智能課程涉及內(nèi)容非常廣泛，各章聯(lián)系較少，內(nèi)容相對相對獨(dú)立。當(dāng)學(xué)生接觸到這些知識而又不能與原有的知識體系融合，必然產(chǎn)生畏難心理。為了改善這種狀況，我們認(rèn)為改變教學(xué)方式、發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性尤為必要。具體操作如下：第一，在授課之前要求學(xué)生預(yù)習(xí)教學(xué)內(nèi)容，使之對將要講述的課程有粗略印象與和一定的心理準(zhǔn)備。通過這種方式培養(yǎng)學(xué)生“人工智能”的思考方法，并逐漸形成習(xí)慣性思考模式。第二，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會人工智能的思考方法后，按照興趣愛好將學(xué)生分成若干興趣小組。第三，授課教師根據(jù)每個(gè)小組的特點(diǎn)指定不同的專題，要求每個(gè)小組通過學(xué)習(xí)教材、搜索互聯(lián)網(wǎng)等手段獲得專題知識，按照給定的格式整理成流暢、可讀的文檔資料。第四，按照事先給定的順序要求每個(gè)小組向全體師生講解專題，同時(shí)將該組的專題文檔資料預(yù)先發(fā)給所有學(xué)生，以便了解、領(lǐng)會該專題知識。第五，在聆聽講解與熟悉資料后、并在授課教師主持下，就該組講述的專題進(jìn)行深入的討論或者辯論。第六，根據(jù)討論的結(jié)果給該組打分，并計(jì)入課程總成績。
由于人工智能課程各章節(jié)相對獨(dú)立，非常適合分專題討論式教學(xué)。在此過程中，授課老師扮演主持人的角色，起到發(fā)起和引導(dǎo)的作用，把時(shí)間交給學(xué)生掌握，讓他們在討論、辯論中充分發(fā)揮主體積極性，從而讓學(xué)生主動獲取知識、加深對知識的理解。在中南大學(xué)分別面向一年級研究生與博士生開設(shè)的人工智能教學(xué)中，教學(xué)團(tuán)隊(duì)采用了分專題分組教學(xué)，學(xué)生普遍反映很喜歡這種新穎的教學(xué)方式，并在學(xué)習(xí)過程中提出許多寶貴的意
見，促進(jìn)了該模式的進(jìn)一步成熟。
三、教學(xué)實(shí)驗(yàn)與社會實(shí)踐
教學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚣由顚W(xué)生對知識的理解,給學(xué)生最直觀的感受。雖然很多學(xué)科都要一定量的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，但對人工智能課程而言，優(yōu)質(zhì)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)具有非同尋常的意義，這也是由其學(xué)科特點(diǎn)決定的。在授課過程中我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生接觸人工智能時(shí)通常存在以下疑問：第一，近乎日常用語的描述語言是否能夠通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn);第二，人工智能是研究機(jī)器人的學(xué)科;第三，應(yīng)用人工智能造出的機(jī)器人最終能否與影視作品中的機(jī)器人相媲美;第四，人工智能是否有助于就業(yè)。
即使授課教師在介紹人工智能課程時(shí)就給出了答案，以上幾個(gè)問題在學(xué)生中間仍然普遍存在。若不能給學(xué)生確定的答案、徹底消除疑問，顯然會影響學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。解答以上問題最好的方法是教學(xué)實(shí)驗(yàn)與社會實(shí)踐，對此中南大學(xué)人工智能教學(xué)團(tuán)隊(duì)給出了富有啟發(fā)性的設(shè)計(jì)方案。
在教學(xué)安排上,教學(xué)團(tuán)隊(duì)非常注意教材內(nèi)容與聯(lián)系實(shí)際。首先，增加實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)，以保證質(zhì)量;其次，及時(shí)布置人工智能實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)講授內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)的銜接。如在講授產(chǎn)生式系統(tǒng)后，教學(xué)實(shí)驗(yàn)中及時(shí)安排產(chǎn)生式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。相應(yīng)的主觀 Bayes網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)、A系列搜索實(shí)驗(yàn),以及應(yīng)用Maltab工具箱操作的模糊控制位置跟蹤系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識別仿真實(shí)驗(yàn)、進(jìn)化算法優(yōu)化計(jì)算等實(shí)驗(yàn)亦是如此。最后是提供優(yōu)質(zhì)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，教學(xué)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一套實(shí)驗(yàn)?zāi)M軟件，該軟件直觀、易于使用，為提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量提供了良好的軟件環(huán)境。通過具體的實(shí)驗(yàn)，教材內(nèi)容不再枯燥，學(xué)生能夠更深入觸摸到的人工智能的本質(zhì)。
另一方面，與科研結(jié)合、與企業(yè)聯(lián)姻加強(qiáng)社會實(shí)踐。中南大學(xué)人工智能教學(xué)團(tuán)隊(duì)成員大多浸淫人工智能的某一研究方向多年，獲得了相當(dāng)數(shù)量的研究成果。在社會實(shí)踐中帶領(lǐng)學(xué)生參觀能夠自動尋找路徑的機(jī)器人、科研模擬環(huán)境等，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入奇妙的人工智能世界。教改結(jié)果表明，教學(xué)與科研的有效結(jié)合激發(fā)了學(xué)生對人工智能的強(qiáng)烈興趣，已經(jīng)有幾名學(xué)生要求進(jìn)入課題組。當(dāng)前，基于人工智能理論的工業(yè)產(chǎn)品已經(jīng)得到迅速的發(fā)展，中南大學(xué)人工智能教學(xué)團(tuán)隊(duì)與長沙重要的機(jī)械制造企業(yè)三一重工建立了良好的關(guān)系。在本課程的講授過程中，請企業(yè)的相關(guān)研究人員為學(xué)生做人工智能應(yīng)用方面的公開報(bào)告，拓寬學(xué)生的視野。在教學(xué)實(shí)踐中帶領(lǐng)學(xué)生到該企業(yè)參觀，了解智能產(chǎn)品的工業(yè)生產(chǎn)流程。
教學(xué)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐過程讓學(xué)生更深刻的意識到人工智能已經(jīng)和我們的生活密切聯(lián)系在一起，而非空中樓閣。同時(shí)增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,加深學(xué)生對人工智能相關(guān)概念和難點(diǎn)的掌握,為從事人工智能研究與基于智能系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)夯實(shí)基礎(chǔ)，達(dá)到培養(yǎng)新一代智能人才的目的。
四、結(jié)束語
本文對人工智能課程在教材選擇、教學(xué)方法、教學(xué)實(shí)踐與實(shí)驗(yàn)等方面進(jìn)行了探討,總結(jié)與探討了該課程在教學(xué)與實(shí)踐中出現(xiàn)的問題及提高途徑，期望提高人工智能課程的教學(xué)質(zhì)量，推進(jìn)人工智能研究更快更好的發(fā)展。
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