引論：我們?yōu)槟砹?3篇智能科學(xué)與技術(shù)論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

篇1

2創(chuàng)新型智能技術(shù)人才培養(yǎng)

智能科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展與計算機技術(shù)幾乎同時起步，但其進展比計算機技術(shù)要慢許多，根本問題在于高級智能的載體——“人腦”是世界上最復(fù)雜的系統(tǒng)，人類對它的認(rèn)識和了解仍然處于初級階段。近年來通過智能技術(shù)解決實際應(yīng)用問題有了長足進步，國內(nèi)已相繼有20多所高校面向市場變化和未來需求，自2004年以來陸續(xù)開辦了智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)。盡管大多數(shù)智能技術(shù)的理論基礎(chǔ)還不完備，但實際應(yīng)用的強勁需求與問題解決能力超越了薄弱理論基礎(chǔ)的約束。本專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容與課程實踐都適合教師與學(xué)生以研究者的身份參與到“教”與“學(xué)”的活動之中。1）研究型教學(xué)。蓬勃發(fā)展中的智能技術(shù)需要教師啟發(fā)式、創(chuàng)造式、批判式地“教”，學(xué)生也要創(chuàng)造式、批判式地“學(xué)”。教與學(xué)要能夠從研究思維、問題探索、模型改進、算法優(yōu)化、腦認(rèn)知和自然智能指導(dǎo)的角度推進教學(xué)活動，進行創(chuàng)新性教學(xué)和研究型學(xué)習(xí)。教學(xué)實踐活動中應(yīng)強調(diào)學(xué)生半監(jiān)督式學(xué)習(xí)與自監(jiān)督學(xué)習(xí)為主導(dǎo)，鼓勵引導(dǎo)深度學(xué)習(xí)，經(jīng)典案例、前沿講座、討論探索貫穿課堂教學(xué)，課程考核注重創(chuàng)新科技實踐、問題探索、課程內(nèi)容探索、課程研究性專題報告、以課程為基礎(chǔ)的作品開發(fā)等創(chuàng)新效果和教學(xué)效果。2）“研究型分組”培養(yǎng)。智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)開辦時間不長，成熟教材不多，課程體系需要不斷適應(yīng)學(xué)生和社會的需求做出調(diào)整，又加上智能科學(xué)專業(yè)課程本身的發(fā)展探索與實際應(yīng)用現(xiàn)在處于同步發(fā)展階段，決定了專業(yè)老師大力推進“研究型班級教學(xué)”，在教學(xué)過程中實施“大班基礎(chǔ)講授”+“小班研究型討論”+“小組探索型課題實施與報告”的教學(xué)體系，同時來自相關(guān)研究方向的研究生也作為助教協(xié)助專業(yè)老師對小班（組）課題討論進行引導(dǎo)。3）科研訓(xùn)練提高學(xué)習(xí)積極性。大類培養(yǎng)模式下實施科研訓(xùn)練引導(dǎo)學(xué)習(xí)，大一、大二年級主要學(xué)習(xí)公共基礎(chǔ)課程和大類專業(yè)基礎(chǔ)課程，其中的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課，如線性代數(shù)、高等數(shù)學(xué)、概率統(tǒng)計、離散數(shù)學(xué)等，由于缺乏實際應(yīng)用案例支撐，很多學(xué)生會懷疑這些知識在將來本專業(yè)學(xué)習(xí)中的用處，課堂課后處于被動學(xué)習(xí)狀態(tài)，個別學(xué)生還會由于認(rèn)識滯后，產(chǎn)生厭學(xué)情緒甚至放棄基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)，以致于專業(yè)分流后表現(xiàn)為學(xué)習(xí)能力嚴(yán)重不足。通過吸收本科生參加科學(xué)創(chuàng)新實踐和科技活動，使他們發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)知識能夠用來解決實際問題，有利于提高本科生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識的積極性，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)。同時，教師也能從中發(fā)現(xiàn)部分優(yōu)秀本科生的創(chuàng)新潛力和研究能力，激發(fā)他們科學(xué)研究的興趣，引導(dǎo)他們把智能科學(xué)技術(shù)作為研究方向并致力于攻讀相關(guān)方向碩士研究生、博士研究生，進一步強化其科學(xué)創(chuàng)新能力，勢必會使其獲得高水平創(chuàng)新性成果。大類培養(yǎng)模式下強化專業(yè)教育與實踐，專業(yè)老師要積極主動引導(dǎo)學(xué)生，變被動地等待學(xué)生選專業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)槲齼?yōu)質(zhì)學(xué)生，以大二上學(xué)期為主要時間點，引導(dǎo)大類專業(yè)學(xué)生對特色專業(yè)的興趣，通過科學(xué)研究和學(xué)生科技活動吸引選拔學(xué)生進科研團隊，同時實施科研成果進課堂、進教材、進學(xué)生活動。專業(yè)教師、班導(dǎo)師可宣講專業(yè)特色和就業(yè)前景，指導(dǎo)本科生申請大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃、參加科技競賽、開發(fā)智能技術(shù)特色作品。大類培養(yǎng)模式下實施科研訓(xùn)練計劃，需要本科生積極主動地理解大類下各子專業(yè)的特點和特色，結(jié)合自己的興趣愛好和實際情況，在大類培養(yǎng)結(jié)束時分流到各特色專業(yè)。因此，本科生參加科研實踐和專業(yè)科技活動的時間點很重要，從大一結(jié)束后的暑假開始，一直延續(xù)到本科畢業(yè)，同時實施“泛畢業(yè)設(shè)計”（即大二選方向并實施課題基礎(chǔ)儲備，大三實施課題，大四結(jié)合專業(yè)實習(xí)完善畢業(yè)設(shè)計）[3]，這樣既充分利用了本科生大二大三充裕的課后時間，也緩解了大四本科生面臨就業(yè)、考研、出國等問題的突出矛盾。

3智能系統(tǒng)開發(fā)人才培養(yǎng)

智能技術(shù)已成為當(dāng)前技術(shù)革命創(chuàng)新的源泉，智能系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)等各領(lǐng)域，比如2014年11月2日開始處女航的皇家加勒比郵輪公司“海洋量子號”郵輪也因為大規(guī)模運用了高科技智能系統(tǒng)而號稱“世界上第一艘智能郵輪”。智能系統(tǒng)是建立在“智能技術(shù)+計算技術(shù)”基礎(chǔ)上，結(jié)合了控制技術(shù)、信息技術(shù)的軟硬件系統(tǒng)。智能系統(tǒng)開發(fā)人才培養(yǎng)目標(biāo)是社會急需的智能系統(tǒng)開發(fā)工程師，其從事的工作主要包括智能系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)、維護、運營、服務(wù)及相關(guān)的技術(shù)指導(dǎo)。為了適應(yīng)智能系統(tǒng)開發(fā)人才的培養(yǎng)，應(yīng)該建設(shè)智能終端實驗平臺、計算智能實驗平臺、腦認(rèn)知實驗平臺、高性能計算平臺等人才培養(yǎng)基地與實訓(xùn)基地，推進實施智能終端軟件開發(fā)技術(shù)、智能系統(tǒng)應(yīng)用課程設(shè)計、智能系統(tǒng)與工程課程設(shè)計、智能游戲開發(fā)與設(shè)計、人機交互系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計等教學(xué)實踐活動。

4復(fù)合型智能技術(shù)人才培養(yǎng)

智能科學(xué)與技術(shù)是一門綜合學(xué)科，智能技術(shù)也廣泛應(yīng)用到智能交通、智慧城市建設(shè)、電子信息、信息安全、電子政務(wù)、電子商務(wù)、工業(yè)制造、教育、醫(yī)療、管理、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、國防現(xiàn)代化等眾多領(lǐng)域，需要大量復(fù)合型智能技術(shù)人才。筆者認(rèn)為，以下4條措施是智能科學(xué)與技術(shù)新興專業(yè)培養(yǎng)復(fù)合型人才切實可行的培養(yǎng)方案：①充分發(fā)揮大類培養(yǎng)特色明顯的人才培養(yǎng)優(yōu)勢，開放“全校特色專業(yè)選修課”，跨專業(yè)、跨學(xué)院科教團隊，與大學(xué)生科技創(chuàng)新計劃融合，重點培養(yǎng)學(xué)生的綜合性、復(fù)合性、應(yīng)用性；②引導(dǎo)并嚴(yán)格要求B學(xué)分課程學(xué)習(xí)，特別是設(shè)計規(guī)劃實施好“科技創(chuàng)新”、“文體活動”、“技能認(rèn)證”、“企業(yè)實習(xí)”、“暑期社會實踐”等綜合能力提高計劃；③交叉融合辦好本科生二專業(yè)，鼓勵學(xué)有余力的本科生對知識的渴求，允許學(xué)生在本專業(yè)的基礎(chǔ)上再輔修另一個專業(yè)，并提供配套措施，保證二專業(yè)學(xué)生能獲得優(yōu)質(zhì)教育，發(fā)揮學(xué)科交叉融合優(yōu)勢，使本科生形成寬廣深厚的知識結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)有特色的智能科學(xué)技術(shù)專業(yè)復(fù)合人才；④通過與企業(yè)橫向合作，建立校企實訓(xùn)基地，緊跟企業(yè)和市場需求，與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)復(fù)合應(yīng)用人才。

篇2

“智能科學(xué)基礎(chǔ)系列課程教學(xué)團隊”的教學(xué)隊伍是一支由國家級教學(xué)名師領(lǐng)銜[5],知識結(jié)構(gòu)、梯隊結(jié)構(gòu)和年齡結(jié)構(gòu)比較合理,具有明顯的學(xué)科優(yōu)勢、課程優(yōu)勢、人才優(yōu)勢和教學(xué)科研優(yōu)勢的頗具特色與影響力的教學(xué)團隊。該團隊以中南大學(xué)智能科學(xué)研究中心為核心,主要承擔(dān)人工智能基礎(chǔ)、智能控制導(dǎo)論、機器人學(xué)、專家系統(tǒng)等本科基礎(chǔ)和專業(yè)基礎(chǔ)課程,碩士學(xué)位課程人工智能、智能控制和機器人控制技術(shù)以及留學(xué)生碩士學(xué)位課程Artificial Intelligence和博士生學(xué)位課程智能系統(tǒng)原理與應(yīng)用的教學(xué)。

教學(xué)團隊在建設(shè)過程中,注重教學(xué)改革,加大課程建設(shè)和教材建設(shè)力度,不斷改進教學(xué)方法,在課程改革、教材建設(shè)、教學(xué)手段、隊伍建設(shè)以及交流合作等方面取得一些進展。本文擬就教學(xué)團隊的改革與建設(shè)的相關(guān)理念與實踐問題加以總結(jié),談?wù)勎覀兊囊娊狻?/p>

1創(chuàng)新教學(xué)方法

教學(xué)是教師的本職和核心工作。本教學(xué)團隊一直致力于教學(xué)方法與教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新,虛心學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進教學(xué)經(jīng)驗和方法,積極探索教學(xué)新路,形成了“以趣導(dǎo)課、以疑啟思、以法解惑、以律求知”的教學(xué)模式和教學(xué)方法[6-7]。充分激勵學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性,發(fā)揮獨立思考和創(chuàng)新思維,多方位培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。我們在教學(xué)過程中應(yīng)用了課堂演示、課堂互動、課堂辯論、課后網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)實驗等一系列現(xiàn)代化全方位的教學(xué)新模式。此外,為提高學(xué)生的動手能力和理論水平,讓學(xué)生直接參與部分教師課題,理論聯(lián)系實際,為畢業(yè)后的工作學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。具體措施如下:

1) 舉行課堂討論會,營造自由探索氛圍。

為調(diào)動學(xué)生的積極性,我們在授課過程中多次開展課堂討論會和辯論會等活動,讓學(xué)生自己查閱資料,分析整理,提出自己的觀點,使學(xué)生全方位地接觸所學(xué)課程,培養(yǎng)學(xué)生的研究能力,真正實現(xiàn)師生互動,并鼓勵學(xué)生用英語討論。學(xué)生對有些問題展開了激烈的爭論,激發(fā)了學(xué)習(xí)潛能,明確了學(xué)習(xí)目標(biāo)。課程中還經(jīng)常請來在科研工作中擔(dān)任主要任務(wù)的教授和博士生來給學(xué)生介紹最前沿的科學(xué)動態(tài),激發(fā)學(xué)生們對所學(xué)知識和科學(xué)研究的興趣。在研究生教學(xué)方面,我們更進一步通過舉辦課程課堂學(xué)術(shù)研討會,讓學(xué)生在一年級就開始接觸學(xué)科前沿,自己查閱資料和動手寫科技論文,并在研討會上宣讀討論,培養(yǎng)獨立工作能力和從事學(xué)科前沿研究的能力,為將來的高層次研究打下基礎(chǔ)。

2) 倡導(dǎo)啟發(fā)式教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力。

注意采用面向問題的啟發(fā)式方法進行教學(xué),啟發(fā)學(xué)生求解問題能力,強化學(xué)生的參與意識,提高他們的學(xué)習(xí)積極性。教學(xué)中還注意采用了多種交互式策略,如課堂教師提問、鼓勵或指定學(xué)生用英語提問、學(xué)生就某個知識點進行主題發(fā)言后老師點評等。此外,師生通過互聯(lián)網(wǎng)進行交互,方式包括Email、BBS和QQ談和交換文件等。

根據(jù)學(xué)生的興趣和創(chuàng)新潛力,對有專業(yè)特長的本科生,在自愿情況下,挑選2～3名參與國家級項目研究工作,進行中長期培養(yǎng)試點,實現(xiàn)本科培養(yǎng)過程與碩士、博士研究生培養(yǎng)過程的銜接。

3) 增強課程實驗教學(xué)環(huán)節(jié),籌建智能專業(yè)實驗室。

智能科學(xué)基礎(chǔ)課程的概念性較強,初學(xué)者感到比較抽象,而實驗教學(xué)又是薄弱環(huán)節(jié)。因此,結(jié)合學(xué)生實際情況,我們對實踐教學(xué)環(huán)節(jié)十分重視,設(shè)計了一些新的實驗項目,探索新穎的實驗方法。新開實驗項目包括人工智能實驗、智能控制實驗、專家系統(tǒng)實驗、機器人學(xué)實驗、人工智能課程設(shè)計等。對相關(guān)課程的原有實驗,我們也進行了一些改革,增設(shè)了個性化的實驗,使得學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)和實驗結(jié)果分析既有格式要求,又給學(xué)生報告自己研究的過程和結(jié)果留有空間。這些做法能夠鼓勵學(xué)生進行獨立性研究,滿足他們學(xué)習(xí)的需求。通過實驗教學(xué),學(xué)生能夠理論聯(lián)系實際,驗證所學(xué)理論知識和概念,加深理解,充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,培養(yǎng)了他們的創(chuàng)造能力。

除課堂實驗外,我們還充分發(fā)揮虛擬實驗的優(yōu)點,設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗,讓學(xué)生在課外上網(wǎng)練習(xí)。通過虛擬實驗,學(xué)生可以了解算法的具體運行過程,調(diào)整參數(shù)和過程,并進行驗證以加深對知識的理解,提高學(xué)習(xí)興趣,從而達到教學(xué)目的。

結(jié)合科研,購進和自制部分新設(shè)備、新系統(tǒng),計劃建設(shè)智能專業(yè)實驗室,為教學(xué)提供更多的優(yōu)良實驗設(shè)備。例如,已研制“中南移動一號”和“中南移動二號”自主移動機器人共7臺,已購進RCB-1型教學(xué)機器人20套等。

教學(xué)團隊教師還指導(dǎo)學(xué)生參加全國大學(xué)生“飛思卡爾”杯智能汽車競賽活動、大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃及創(chuàng)新教育計劃項目等,取得優(yōu)秀成果。

2推進課程改革

教學(xué)改革是課程建設(shè)和學(xué)科發(fā)展的生命線。我們把國家級精品課程和全國雙語教學(xué)示范課程放在優(yōu)先建設(shè)的位置,并以它們帶動其他課程建設(shè),完善系列課程建設(shè),同時新辦了智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)。

2.1搞好精品課程建設(shè),改進雙語示范課程教學(xué),穩(wěn)步推進系列課程建設(shè)

本團隊著力搞好已有的2門國家級精品課程、1門全國雙語教學(xué)示范課程,更新精品課程網(wǎng)站,豐富課程內(nèi)容。為了及時反映上述課程中相關(guān)科學(xué)技術(shù)的最新進展,我們調(diào)整了教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容,修訂了教學(xué)大綱,并對教學(xué)內(nèi)容進一步優(yōu)化和更新,極大充實了各課程教學(xué)內(nèi)容。同時,通過校際教學(xué)活動和網(wǎng)上資源共享對精品課程、雙語教學(xué)示范課程進行交流和推廣,起到較好的輻射作用[8-9]。

為加強精品課程建設(shè),完善和拓展課程體系,在總結(jié)現(xiàn)有精品課程的建設(shè)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,又建成省級精品課程1門,校級精品課程1門。

為提高學(xué)生的專業(yè)英語水平和學(xué)習(xí)興趣,使得學(xué)生能夠開拓眼界,追蹤國際前沿科學(xué)研究,本團隊長期對雙語教學(xué)進行研究和實踐。除改進人工智能雙語教學(xué)示范課程外,團隊承擔(dān)的其他課程,如智能控制、機器人學(xué)、專家系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等也實行了雙語教學(xué),并為該課程引進英文輔助教材。例如,對人工智能課程,我們先后采用Nilsson和Russell等編著的國外影響較大的英文原版教材作為主要教學(xué)參考書[10-11],供學(xué)生學(xué)習(xí)參考。在雙語教學(xué)中,一般以漢語講授為主,英語為輔,并對一些關(guān)鍵詞同時用漢語和英語表示。對部分章節(jié)或某個專題,采用純英語教學(xué)或以英語為主漢語為輔的教學(xué)。對PPT課件的編寫分為純漢語、純英語和英漢混合幾種方式。英語教學(xué)比例要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生英語水平而定,其檢驗標(biāo)準(zhǔn)是學(xué)生的接受程度與學(xué)習(xí)效果,根據(jù)這一點來適時調(diào)整雙語教學(xué)中英語對漢語的比例。

通過教改實踐,我們承擔(dān)的智能科學(xué)基礎(chǔ)課程逐步形成為具有明顯特色的課程體系。我們講授的課程從智能科學(xué)的基礎(chǔ)課程到專業(yè)基礎(chǔ)課程,再到專業(yè)實踐課程,形成了配置合理、特色鮮明、循序漸進、優(yōu)勢互補、協(xié)調(diào)發(fā)展的智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科從基礎(chǔ)到應(yīng)用的系列課程體系。

2.2新辦智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)

智能科學(xué)與技術(shù)是當(dāng)代科技發(fā)展的前沿學(xué)科和重要組成部分,其人才需求日益增加,超出了目前高校的培養(yǎng)能力[12]。我校的智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科方向經(jīng)過近20年的發(fā)展,已形成了具有自身優(yōu)勢和特點的學(xué)科,在國內(nèi)具有一定的知名度和優(yōu)勢。為了促進智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的發(fā)展,經(jīng)過多年積極準(zhǔn)備,我們于2009年申報了智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)并獲得教育部批準(zhǔn)。通過向兄弟學(xué)校學(xué)習(xí)調(diào)研,了解該專業(yè)人才需求、專業(yè)建設(shè)規(guī)劃,設(shè)定適應(yīng)培養(yǎng)目標(biāo)的教學(xué)計劃與課程設(shè)置方案。雖然我們開辦“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)較晚,但我們從2002年開始,就一直關(guān)注和積極參與國內(nèi)智能科學(xué)的學(xué)科的討論與新專業(yè)籌備工作[13]。

我校于2009年申報獲準(zhǔn),在自動化專業(yè)增設(shè)了智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)方向,目前已招收2屆學(xué)生共84人。我們?yōu)檫x讀智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)方向的每個學(xué)生選定指導(dǎo)老師。每個學(xué)生都可以參加指導(dǎo)老師的課題,指導(dǎo)老師也可以利用自己的學(xué)識、經(jīng)驗和責(zé)任心來更好地管理呵護學(xué)生。這一做法取得明顯效果,不僅受到同學(xué)們的普遍歡迎,也得到了學(xué)校的肯定。我們還多次召開師生見面會并通過指導(dǎo)老師走訪宿舍,了解每個人的情況。為了消除代溝,努力融入同學(xué)當(dāng)中,學(xué)習(xí)熟悉他們的語境和思維想法。我們的目標(biāo)就是不讓一個學(xué)生掉隊。

創(chuàng)建與建設(shè)智能科學(xué)與技術(shù)新專業(yè),將為智能科學(xué)基礎(chǔ)系列課程教學(xué)建設(shè)提供一個更加寬廣的平臺,并對計算機、自動化和電子信息等學(xué)科的專業(yè)建設(shè)和課程建設(shè)提供一個新的增長點。我們將以智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)建設(shè)為契機,虛心學(xué)習(xí)兄弟學(xué)校的專業(yè)建設(shè)的做法和經(jīng)驗,進一步規(guī)范智能科學(xué)與技術(shù)的基礎(chǔ)課程教學(xué),讓智能科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)建設(shè)登上一個新的臺階。

3加強教材建設(shè)

教材是教學(xué)的重要工具和資源,其水平直接影響教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。在教學(xué)過程中,我們與時俱進,對教學(xué)內(nèi)容不斷優(yōu)化與更新,精益求精地編寫反映學(xué)科發(fā)展的教材[14]。

我們對原有編寫出版的教材進行修訂,反映新世紀(jì)學(xué)科發(fā)展水平和發(fā)展趨向,以適應(yīng)教改需要。把這些最新內(nèi)容用于教學(xué),使學(xué)生了解到國際前沿動態(tài)和本學(xué)科的最新成果。

以相關(guān)系列課程為平臺,注重教材配套,服務(wù)因材施教,著眼長遠(yuǎn)教材建設(shè)。僅2007年以來我們已出版的相關(guān)教材及專著如下:

《智能控制原理與應(yīng)用》,國家級精品課程配套教材,2007;《智能控制導(dǎo)論》,國家級精品課程配套教材,2007;《未知環(huán)境中移動機器人導(dǎo)航控制理論與方法》,2008;《機器人學(xué)》,第二版,國家級教學(xué)團隊配套教材,2009;《機器人學(xué)基礎(chǔ)》,國家級教學(xué)團隊配套教材,2009;《人工智能及其應(yīng)用》,第四版,國家級“十一五”規(guī)劃教材,國家精品課程配套教材,2010;《人工智能基礎(chǔ)》,第二版,國家級“十一五”規(guī)劃教材,國家精品課程配套教材,2010;《移動機器人協(xié)同理論與技術(shù)》,2010。

4優(yōu)化隊伍結(jié)構(gòu)

師資隊伍建設(shè)是團隊建設(shè)的源頭,沒有一流的教師隊伍就沒有一流的教學(xué)團隊。在師資隊伍建設(shè)上,我們一直采取引進優(yōu)秀人才和在職培養(yǎng)相結(jié)合的做法。對于人才的引進主要通過辦專業(yè)和辦學(xué)科點等方式吸引人才,還通過創(chuàng)造教學(xué)和科研條件,穩(wěn)定教師隊伍,解決個人的發(fā)展問題。

采取有效措施,提高主講教師的學(xué)術(shù)積累和教學(xué)水平。一是教研組教師,特別是中青年教師積極參加重要科研項目,提高學(xué)術(shù)水平。二是派中青年教師赴國外研修訪問,了解和學(xué)習(xí)發(fā)達國家同類課程的先進教學(xué)經(jīng)驗、相關(guān)課程設(shè)置情況與發(fā)展趨勢,將國外教學(xué)思想引入課程教學(xué)。

教學(xué)始終是教師的第一要務(wù),為了提高青年教師的教學(xué)素質(zhì),我們實施并完善了一系列管理措施和制度。

1) 設(shè)立名師工作室,實現(xiàn)名師資源共享形成多元化的帶教制度,安排高年資的教師對年輕教師進行傳、幫、帶,可以有業(yè)務(wù)方面的指導(dǎo),也可以有認(rèn)識方面的交流。通過老教師對年輕教師全方位的指導(dǎo),使老教師的教學(xué)理念和經(jīng)驗得以繼承,加快了年輕教師的成長。

2) 有計劃地安排年輕教師虛心旁聽有經(jīng)驗教師的講課。通過聽課,不僅使年輕教師進一步掌握課程的內(nèi)容,更重要的是使年輕教師學(xué)到了老教師的教學(xué)方法和經(jīng)驗,對其今后從事教學(xué)工作起到了積極的指導(dǎo)作用。

3) 對于第一次上課和第一次上某門新課程的年輕教師,團隊都要在課前組織他們試講。試講前,安排老教師進行指導(dǎo),傳授教學(xué)經(jīng)驗。試講時,由團隊的教師參加聽課并對其進行講評,肯定其優(yōu)點,指出其不足,幫助青年教師盡快掌握課程的重點,找到更合適的講授方法。此外,我們還備課,統(tǒng)一基本教案,幫助年輕教師成長。

近兩年來本教學(xué)團隊獲得的主要教學(xué)獎勵就有徐特立教育獎、茅以升教學(xué)專項獎等。

5擴大交流合作

我們在做好自身團隊建設(shè)的同時,增進與全國相關(guān)高校和教學(xué)團隊的交流,學(xué)習(xí)兄弟團隊的建設(shè)經(jīng)驗,在課程示范、教材推廣、網(wǎng)絡(luò)資源輻射等方面發(fā)揮積極作用。我們還開展校內(nèi)合作,聯(lián)合不同院系進行教學(xué)和精品課程的申報與建設(shè),在校內(nèi)推廣改革成果;發(fā)表了一系列教改論文;發(fā)起籌備《全國智能科學(xué)技術(shù)課程教學(xué)研討會》;邀請企業(yè)界科技精英做本科生就業(yè)指導(dǎo)相關(guān)報告。

1) 增進校際交流,發(fā)揮輻射作用。

我們經(jīng)常以講座報告形式在許多兄弟院校進行教學(xué)與教改交流。例如,最近一年來就應(yīng)邀先后到上海交通大學(xué)、同濟大學(xué)、東華大學(xué)、東南大學(xué)、國防科技大學(xué)、中國礦業(yè)大學(xué)、北京科技大學(xué)、清華大學(xué)等校就智能科學(xué)技術(shù)課程的教學(xué)、教改和建設(shè)問題作專題報告,在兄弟院校師生中引起熱烈反響。已有數(shù)以百計的高等院校采用我們編著的教材和網(wǎng)絡(luò)課程進行教學(xué),國內(nèi)已有眾多的從事人工智能課程和智能控制課程教學(xué)的教師,來信來函索取我們開發(fā)的課程教案、課程演示和網(wǎng)絡(luò)課程相關(guān)資料等,我們一直盡力地搞好推廣和服務(wù)工作。

2) 撰寫課程改革論文,進行國內(nèi)外交流。

本團隊成員僅近一年多來,就在中國教育開放資源網(wǎng)、中國人工智能學(xué)會13屆年會、計算機教育、高等理科教育、計算機與現(xiàn)代化等會議及刊物上發(fā)表10篇教改論文,在國內(nèi)外進行交流,起到介紹情況,交流信息和經(jīng)驗的積極作用。

3) 籌備全國相關(guān)課程教學(xué)研討會。

為了更好地交流經(jīng)驗,擴大影響和輻射作用,我們發(fā)起并聯(lián)合中國人工智能學(xué)會教育工作委員會、中國計算機學(xué)會人工智能與模式識別專業(yè)委員會、中國人工智能學(xué)會智能機器人專業(yè)委員會、中國自動化學(xué)會智能自動化專業(yè)委員會、中國人工智能學(xué)會人工智能基礎(chǔ)專業(yè)委員會,籌備召開了首屆《全國智能科學(xué)技術(shù)課程教學(xué)研討會》[15]。圍繞各個學(xué)校在智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)的課程改革與建設(shè)、課程和專業(yè)教學(xué)計劃制定和未來發(fā)展設(shè)想等方面進行交流研討。通過交流研討,認(rèn)真學(xué)習(xí)兄弟學(xué)校的經(jīng)驗,并盡可能匯報我們的經(jīng)驗。我們相信,在與會全體代表的共同努力下,本次課程教學(xué)研討會一定能夠取得積極的成果。

注:本研究獲得教育部國家級精品課程人工智能(2003年)和智能控制(2006年)、全國雙語教學(xué)示范課程人工智能(2007年)、國家級智能科學(xué)基礎(chǔ)系列課程教學(xué)團隊(2008年)等項目支持。

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Construction of State Teaching Group of Series Course for Intelligence Science Basis in CSU

CAI Zi-xing, CHEN Bai-fan, LIU Li-jue

篇3

《北京市教育委員會關(guān)于印發(fā)北京高等學(xué)校高水平人才交叉培養(yǎng)計劃的通知》（京教高[2015]1號）提出共建高校雙方要根據(jù)經(jīng)濟社會發(fā)展急需人才所應(yīng)具有的知識、能力與素質(zhì)，聯(lián)合相關(guān)行業(yè)企業(yè)，共同制訂專業(yè)和方向的培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建與之相匹配的專業(yè)培養(yǎng)計劃，包括專業(yè)核心課程體系、實踐能力培養(yǎng)體系和素質(zhì)提升體系，培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實、專業(yè)過硬、能力突出的高素質(zhì)人才。

北京科技大學(xué)、北京信息科技大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)“機器人大腦方向”雙培項目于2015年開始正式實施。目前主要采用“3+1”培養(yǎng)模式，即前3年在北京科技大學(xué)自動化學(xué)院智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)習(xí)，第4年在北京信息科技大學(xué)自動化學(xué)院智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)習(xí)并完成畢業(yè)論文。

2“機器人大腦方向”雙培方案的構(gòu)建

北京科技大學(xué)是教育部直屬的985、211大學(xué)，其智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)在京為一本招生，而北京信息科技大學(xué)為北京市屬學(xué)校，其智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)在京為二本招生。兩校要交叉聯(lián)合培養(yǎng)學(xué)生，需要充分考慮兩校的生源情況，在充分論證的基礎(chǔ)上制訂出相應(yīng)的培養(yǎng)方案。

2015年4―5月，北京信息科技大學(xué)與北京科技大學(xué)相關(guān)負(fù)責(zé)人先后進行兩次會談，就兩校智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的建設(shè)情況、雙培計劃的基本情況，“機器人大腦方向”教學(xué)計劃和培養(yǎng)方案交換了意見，形成了雙培計劃培養(yǎng)方案制訂的初步設(shè)想。兩校的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)具有相似的歷史淵源和專業(yè)方向，因此，在充分討論的基礎(chǔ)上，決定以兩校現(xiàn)有的教學(xué)計劃為基礎(chǔ)，按市教委雙培的要求修訂“機器人大腦方向”教學(xué)計劃和培養(yǎng)方案。兩校分工實施課程教學(xué)、實踐教學(xué)、學(xué)生指導(dǎo)、質(zhì)量評價、組織學(xué)生科技創(chuàng)新、學(xué)科競賽等工作。

2.1專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)

具有堅實的數(shù)理基礎(chǔ)、信息技術(shù)的基礎(chǔ)知識以及腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)的基礎(chǔ)知識，系統(tǒng)地掌握智能科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識和基本技能與方法，受到初步科學(xué)研究和工程實現(xiàn)的訓(xùn)練，具備智能系統(tǒng)集成、智能技術(shù)應(yīng)用方面研究和開發(fā)的基本能力。同時具有全面的文化素質(zhì)、良好的知識結(jié)構(gòu)和較強的新環(huán)境適應(yīng)能力、自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識，并具有良好的語言和計算機運用能力。本科畢業(yè)后能夠在研發(fā)部門、學(xué)科交叉研究機構(gòu)以及高校從事與智能科技相關(guān)領(lǐng)域的科研、開發(fā)、管理或教學(xué)工作，并可繼續(xù)攻讀智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)以及相關(guān)學(xué)科和交叉學(xué)科的碩士和博士學(xué)位。

2.2專業(yè)課程體系

智能科學(xué)技術(shù)是一門研究智能現(xiàn)象的本質(zhì)與機理、智能模擬的方法與技術(shù)以及智能機器與智能系統(tǒng)應(yīng)用的新興學(xué)科，由腦科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、人工智能、信息科學(xué)技術(shù)等學(xué)科綜合交叉而成。圖1給出的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的知識體系，確定了課程設(shè)計的基本原則：智能應(yīng)用的過程中需要有信息學(xué)科中的計算機、通信、控制和檢測等方面技術(shù)的支撐；建立以計算機、通信、控制和檢測技術(shù)為工具，以智能機器人為載體，結(jié)合信息科學(xué)和智能科學(xué)理論基礎(chǔ)的課程體系。

為體現(xiàn)“機器人大腦”的專業(yè)方向與特色，課程體系中加強了腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)、腦機接口、軟件開發(fā)與應(yīng)用、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等內(nèi)容。表1給出了智能科學(xué)與技術(shù)“機器人大腦方向”的專業(yè)課程體系，其課程體系模塊設(shè)計為計算機基礎(chǔ)、電路基礎(chǔ)、信息與控制基礎(chǔ)、機器智能、智能系統(tǒng)五大模塊。

“機器人大腦方向”專業(yè)核心課程確定為：電路分析基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、信息論與編碼、信號處理、控制工程基礎(chǔ)、嵌入式系統(tǒng)、微機原理與應(yīng)用、腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)、人工智能基礎(chǔ)、機器人組成原理、計算智能基礎(chǔ)、智能機器人、機器學(xué)習(xí)等。

2.3專業(yè)實踐體系

按照工程認(rèn)證相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，建立了包括金工實習(xí)、電子工藝實習(xí)、各類課程設(shè)計與綜合實驗、工程認(rèn)識實習(xí)、專業(yè)實習(xí)（實踐）在內(nèi)的、完備的、面向工程需要的實踐教學(xué)體系，如圖2所示。

3“機器人大腦方向”雙培方案的實施

“機器人大腦方向”雙培計劃是北京地區(qū)高等教育綜合改革的試點，其目的在于推進北京地區(qū)高校之間的合作和優(yōu)質(zhì)教育資源的共享，提升北京高校辦學(xué)水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量。為此，兩校通力合作進行了有益的探索與實踐。

3.1學(xué)風(fēng)建設(shè)

北京信息科技大學(xué)為雙培學(xué)生配備了輔導(dǎo)員和班導(dǎo)師，班導(dǎo)師由學(xué)院主管教學(xué)的副院長承擔(dān)。在新生入學(xué)的第一個學(xué)期，班導(dǎo)師就從中學(xué)生到大學(xué)生的過渡、適應(yīng)大學(xué)高強度的學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)方式方法、班委改選、期中考試后的總結(jié)等方面對學(xué)生進行指導(dǎo)。學(xué)院組織學(xué)生集中晚自習(xí)，由班導(dǎo)師、輔導(dǎo)員檢查。同時班導(dǎo)師、輔導(dǎo)員經(jīng)常走訪宿舍，與同學(xué)談心，使他們明確目標(biāo)并養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

同時，學(xué)校通過微信，不定期與共建高校的教師、學(xué)生溝通，隨時掌握雙培學(xué)生的學(xué)習(xí)生活狀況，如自動化學(xué)院開通的心動傳媒公眾號，成為雙培學(xué)生母校情節(jié)的有效紐帶。

3.2學(xué)生活動情況

北京信息科技大學(xué)和北京科技大學(xué)充分利用本校的資源，要求雙培學(xué)生積極參加兩校的各類活動，以達到市屬學(xué)校和央屬學(xué)校聯(lián)合培養(yǎng)學(xué)生的目的。例如，北京信息科技大學(xué)2015年4月邀請雙培學(xué)生開展了師生黨建活動“奔跑的人工智能”研討會，組織專業(yè)引領(lǐng)型學(xué)科競賽――新生R Auto杯智能小車競速比賽。

篇4

 

諾貝爾獎金獲得者西蒙把自然科學(xué)定義為探索自然界的奧秘，闡明自然現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)自然現(xiàn)象之間的規(guī)律及定律。具體到智能科學(xué)，就是研究人的智慧，建立人機結(jié)合系統(tǒng)理論，并用其模擬人的智慧。但是，值得注意的是，技術(shù)科學(xué)從本質(zhì)上是有別于自然科學(xué)的，技術(shù)科學(xué)是利用自然科學(xué)的一般規(guī)律與理論，研究人造物的構(gòu)成方法及原理的科學(xué)[1]。如智能技術(shù)是在智能科學(xué)的框架內(nèi)創(chuàng)建人機結(jié)合智能系統(tǒng)所需要的方法、工具和技術(shù)。然而，除了智能科學(xué)和智能技術(shù)，智能科學(xué)技術(shù)的研究任務(wù)還涵蓋一個重要的組成部分——智能工程，即利用智能科學(xué)的理念和思想，充分運用智能技術(shù)工具創(chuàng)建各種應(yīng)用系統(tǒng)[2]。由于智能科學(xué)、智能技術(shù)和智能工程三個領(lǐng)域所強調(diào)的研究任務(wù)不同，因此智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)可以分為科學(xué)技術(shù)型(或稱為研究型)和工程技術(shù)型(或稱為應(yīng)用型)。前者是研究型培養(yǎng)模式，以培養(yǎng)具有學(xué)術(shù)研究或應(yīng)用研究能力的人才為主，尤其要體現(xiàn)人才培養(yǎng)的綜合性、復(fù)合性和創(chuàng)新性；后者是工程型培養(yǎng)模式，以培養(yǎng)在工程領(lǐng)域中具有應(yīng)用復(fù)合能力的人才為主，尤其要體現(xiàn)人才培養(yǎng)的綜合性、復(fù)合性和應(yīng)用性[3]。更值得注意的是，進入21世紀(jì)之后，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，工程問題的綜合性與復(fù)雜性也不斷增強。在這種情況下，智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)如何解決復(fù)雜系統(tǒng)提出的一系列工程問題，培養(yǎng)出具有時代特色的優(yōu)秀工程人才，是新時代賦予新專業(yè)的一種使命。 

1智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)現(xiàn)狀問題分析 

由于智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)成立僅有短短7年時間，還處于不斷發(fā)展之中，所以不可避免地存在一些問題。一般來說，智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)存在兩種模式：科學(xué)型人才和工程型人才。因此，如何根據(jù)各個學(xué)校的傳統(tǒng)優(yōu)勢和培養(yǎng)目標(biāo)來選擇學(xué)生的培養(yǎng)模式，非常重要。然而，受傳統(tǒng)教育模式的影響，即使在智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)中，對人才的培養(yǎng)仍然偏重科學(xué)型，這就導(dǎo)致了目前該專業(yè)學(xué)生工程能力存在這樣或那樣的問題[4]。 

1.1缺乏實際的工程訓(xùn)練和實踐 

智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)雖然重視基礎(chǔ)科學(xué)與技術(shù)課程學(xué)習(xí)和學(xué)生分析能力的培養(yǎng)，但是對工程實踐訓(xùn)練和對學(xué)生相關(guān)綜合素質(zhì)的培養(yǎng)相對較弱，重理論知識灌輸和輕實踐能力培養(yǎng)的老問題仍然存在，教學(xué)、科研與實際生產(chǎn)的結(jié)合不緊密，因此學(xué)生的綜合能力無法應(yīng)對如今復(fù)雜系統(tǒng)的工程問題，難以滿足用人單位的需求[5]。 

1.2專業(yè)設(shè)置缺乏特色 

隨著對智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的深入理解，人們逐漸認(rèn)識到這個專業(yè)的重要性和光明前景。近幾年，設(shè)置這個專業(yè)的高校正在迅速增加。然而，深入分析這一新專業(yè)的高校分布和地域分布，設(shè)置該專業(yè)的高校有“985”高校、教育部“211”工程重點建設(shè)高校、地方重點建設(shè)高校；而地域分布更為廣泛，在北京、天津、湖南、杭州等多個區(qū)域[6]。智能專業(yè)的這種不同水平的高校分布和地域分布決定了每個學(xué)校的專業(yè)設(shè)置應(yīng)該具有自己的特色，應(yīng)該適應(yīng)我國產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)多樣性和地區(qū)發(fā)展不平衡性的需要。因此，院校不問自身條件如何，不看當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)如何，使得智能專業(yè)的辦學(xué)模式和專業(yè)設(shè)置大規(guī)模趨同的現(xiàn)象應(yīng)該得到充分的重視。 

1.3缺乏對學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng) 

雖然近幾年本科教育模式正在大力革新，如2010年國家層面開始實施的“卓越工程師”教育計劃，但是本科教育的填鴨式教學(xué)模式仍然廣泛存在，使學(xué)生被動地學(xué)習(xí)，以應(yīng)付考試。這種模式的后果只會導(dǎo)致學(xué)生死記硬背，創(chuàng)新意識薄弱，造成了學(xué)校培養(yǎng)和實際需要的嚴(yán)重脫節(jié)。 

2優(yōu)秀工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)的途徑探索 

根據(jù)目前智能專業(yè)中工程實踐和課程設(shè)置存在的問題，我們提出了下面的解決方法。首先，根據(jù)學(xué)校的現(xiàn)實情況設(shè)置工程實踐的培養(yǎng)目標(biāo)；其次，根據(jù)課程設(shè)置的不足提出課題組制度和以點帶面制度，作為課程設(shè)置的有效補充；最后，結(jié)合智能專業(yè)較新的專業(yè)知識實施創(chuàng)新型選題。通過有效實施這三個方法，培養(yǎng)優(yōu)秀的工程創(chuàng)新人才。 

2.1差異性培養(yǎng)目標(biāo) 

培養(yǎng)目標(biāo)是實現(xiàn)優(yōu)秀工程創(chuàng)新人才的關(guān)鍵。差異性培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生成才的本質(zhì)屬性，孔子早就說過“因材施教”的理念。所以，對智能科學(xué)與技術(shù)這個新專業(yè)來說，由于它仍處于快速發(fā)展和完善之中，尤其是不同類型高校又有實際情況，因此應(yīng)該制定具有差異性和多樣化的培養(yǎng)目標(biāo)。比如說，研究型大學(xué)要致力于培養(yǎng)工程研究型、工程創(chuàng)新型的高端人才，以培養(yǎng)學(xué)術(shù)研究型的科學(xué)家、研發(fā)人員和設(shè)計工程師為主；而教學(xué)型大學(xué)工程人才的培養(yǎng)目標(biāo)定位要突出應(yīng)用型，以服務(wù)地方經(jīng)濟建設(shè)為主，培養(yǎng)從事工程施工和管理的工程人才。 

差異性培養(yǎng)目標(biāo)不但體現(xiàn)在不同地域和不同類型的高校之間，即使在同一所高校，也應(yīng)根據(jù)學(xué)生的興趣和實際情況確定不同的培養(yǎng)目標(biāo)。具體來說，即使是一個班級的學(xué)生，他們的興趣和目標(biāo)也不盡相同，如有的學(xué)生立志學(xué)好英語，有的學(xué)生準(zhǔn)備全力以赴考研不顧其他，有的學(xué)生準(zhǔn)備把自己的興趣當(dāng)做追求目標(biāo)。因此，充分考慮和尊重學(xué)生目標(biāo)的差異性，是培養(yǎng)創(chuàng)新人才的一個前提。 

2.2改革培養(yǎng)方式與途徑 

目標(biāo)確定以后，接下來就涉及到優(yōu)秀工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)如何實施的問題，其核心是讓學(xué)生得到充分的工程訓(xùn)練，調(diào)動學(xué)生的積極性、主動性。實際操作過程中，教師可以把學(xué)生真正放到競賽的賽場上，如參加教育部“質(zhì)量工程”建設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“挑戰(zhàn)杯”設(shè)計大賽、“盛群杯”單片機創(chuàng)新設(shè)計競賽、“飛思卡爾”智能車競賽等。這些競賽都是以創(chuàng)新為主要訴求，課題的名稱自擬。因此，通過這些比賽，學(xué)生們可以從選題、制作、參賽、完善作品等多個環(huán)節(jié)體會工程創(chuàng)新的全過程，大大提高工程實踐能力，為成為工程創(chuàng)新人才打下堅實的基礎(chǔ)。如何根據(jù)智能專業(yè)的特點，并結(jié)合各種創(chuàng)新競賽，來實施這樣的工程訓(xùn)練呢？通過下面兩種制度可以有效實現(xiàn)。 

第一，實施課題組制度。即把智能系的學(xué)生分成多個課題組。如我校的第一屆學(xué)生分成了7個課題組，每組4～5人，在課題組的基礎(chǔ)上實行導(dǎo)師制，每位導(dǎo)師可帶1～2組。課題組的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生獨立提出問題的能力、獨立解決工程實際問題的能力、科學(xué)研究能力和科技開發(fā)及組織管理能力。但是，有一個前提，課題組制度要保證讓學(xué)生廣泛參與，這樣才能最大可能和最大范圍地培養(yǎng)優(yōu)秀工程創(chuàng)新人才。因此，實施下面的以點帶面制度，對保證學(xué)生的參與廣度和培養(yǎng)質(zhì)量非常必要。 

第二，實施以點帶面制度。隨著智能專業(yè)的快速發(fā)展，學(xué)生越來越多，課題組越來越多，但教師的精力畢竟是有限的，難以指導(dǎo)太多課題組的學(xué)生。我們采用以點帶面制度來解決這個問題。從橫向方面看，我們采用組長負(fù)責(zé)制和核心組員制，每個課題組的組長和核心組員由能力相對較強的學(xué)生擔(dān)任，作為導(dǎo)師和課題組組員之間的聯(lián)系紐帶，導(dǎo)師僅僅將相關(guān)的課題任務(wù)傳達給他們即可。這樣既能夠大大降低指導(dǎo)教師的工作量，也能夠充分調(diào)動學(xué)生的積極主動性和自主性，鍛煉他們獨立解決問題的能力和團結(jié)協(xié)作、組織管理的能力。從縱向方面看，在課題組還涉及到不同年級的情況下，以點帶面制度就是核心組員指導(dǎo)低年級學(xué)生。這樣就實現(xiàn)了同一年級之間、不同年級之間的良性循環(huán)，保證無論那個年級的課題組，總有一個核心組員在指導(dǎo)，而指導(dǎo)教師一般僅僅親自指導(dǎo)核心組員，最終實現(xiàn)使用指導(dǎo)教師的有限時間，而使學(xué)生的收益最大化。以點帶面制度保證了教學(xué)指導(dǎo)質(zhì)量和學(xué)生深入、廣泛、全過程參與工程訓(xùn)練活動，從而鍛煉他們的工程創(chuàng)新能力。

2.3重視對學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng) 

創(chuàng)新是教育部實施的“質(zhì)量工程”的核心。對智能專業(yè)的學(xué)生來說，創(chuàng)新的核心是創(chuàng)新意識和選題。該專業(yè)學(xué)生一般會接觸到最新的智能傳感技術(shù)、智能控制技術(shù)、智能執(zhí)行技術(shù)、智能信息處理技術(shù)。這些新的技術(shù)自然帶來一批新的元器件和新的信息處理方式。因此，使用這些新的元器件和新的信息處理方式，結(jié)合我們的生活需求，就比較容易實現(xiàn)具有創(chuàng)新性的選題。選題確定后，就可以采用課題組的方式和以點帶面的模式，通過“實踐學(xué)習(xí)”方式，將專業(yè)理論的學(xué)習(xí)與科研實踐緊密結(jié)合，在項目實踐中增強學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新思維能力和實踐動手能力，促進學(xué)生的綜合素質(zhì)發(fā)展，最終培養(yǎng)一批兼具創(chuàng)新力和領(lǐng)導(dǎo)力的精英之才。 

通過以上三個方面的實施，智能系的幾個課題組在“挑戰(zhàn)杯”、“盛群杯”單片機創(chuàng)新設(shè)計競賽等創(chuàng)新類比賽中制作出很有創(chuàng)意的作品，應(yīng)用了智能專業(yè)的許多知識，取得了優(yōu)異成績。這極大鍛煉了學(xué)生的工程創(chuàng)新能力，初步達到了工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目標(biāo)。 

3結(jié)語 

在國內(nèi)各個專業(yè)普遍重視工程創(chuàng)新人才培養(yǎng)的大環(huán)境下，筆者為培養(yǎng)優(yōu)秀的工程創(chuàng)新人才提供了一種思路和方案。筆者提出差異性培養(yǎng)目標(biāo)、課題組制度和以點帶面制度，并把這些方法應(yīng)用到智能系學(xué)生的工程能力培養(yǎng)上，確立了學(xué)生的自我管理方式。學(xué)生做出了優(yōu)秀的創(chuàng)新作品，通過在創(chuàng)新競賽中的全過程“實踐學(xué)習(xí)”，增強了實踐動手、團結(jié)協(xié)作和組織協(xié)調(diào)等工程能力，最終成為能夠提出創(chuàng)新問題并有效解決問題的具有工程創(chuàng)新能力的人才。該方法具有較強的實踐價值和良好的效果，初步達到了將智能系專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)成為工程創(chuàng)新人才的培養(yǎng)目標(biāo)。 

 

參考文獻： 

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[2] 楊鵬,張建勛,劉冀偉,等. 智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程體系和教材建設(shè)的思考[j]. 計算機教育,2010(19):11-14. 

[3] 魏秋月. 關(guān)于智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)和學(xué)科建設(shè)的思考[j]. 教育理論與實踐,2009,29(9):18-19. 

篇5

智能科學(xué)與技術(shù)是當(dāng)前科學(xué)研究和工程實踐的理論與技術(shù)發(fā)展的前沿領(lǐng)域，智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是一個多學(xué)科交叉的跨應(yīng)用領(lǐng)域?qū)I(yè)Ⅲ。智能科學(xué)技術(shù)的發(fā)展將把整個信息科學(xué)技術(shù)推向“智能化”的高度，這正是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的大趨勢，對于這方面人才的需求也越來越迫切。智能科學(xué)與技術(shù)培養(yǎng)掌握堅實智能科學(xué)與技術(shù)基本理論和系統(tǒng)專門知識，具備作為工程師或領(lǐng)導(dǎo)者及公民的良好人文修養(yǎng)，具有從事科學(xué)研究、工程設(shè)計、教學(xué)工作或獨立擔(dān)負(fù)本專業(yè)技術(shù)工作能力，深入了解國內(nèi)外智能科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域新技術(shù)和發(fā)展動向，能結(jié)合與本學(xué)科有關(guān)的實際問題進行創(chuàng)新研究或工程設(shè)計的高級專門人才。

高校應(yīng)穩(wěn)妥發(fā)展與完善智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的本科生教育，夯實本科教育基礎(chǔ)并積極創(chuàng)造條件，大力開展創(chuàng)新教學(xué)，努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和工程實踐能力，使之成為具有系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和基本技能，良好科研素質(zhì)和較強創(chuàng)造能力的智能科學(xué)與技術(shù)工程師。

2教學(xué)計劃與教學(xué)管理分析

智能科學(xué)與技術(shù)屬于計算機類專業(yè)，其必修課程設(shè)計原則是使學(xué)生具備計算機科學(xué)與工程的基礎(chǔ)理論知識，尤其是大類專業(yè)招生教學(xué)的院校，通識課程主要是數(shù)學(xué)、物理文化基礎(chǔ)，強調(diào)扎實的自然科學(xué)基礎(chǔ)。專業(yè)教學(xué)的特色體現(xiàn)在專業(yè)必修和專業(yè)選修課程，專業(yè)必修課一般分為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和專業(yè)課程。計算機類專業(yè)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程一般包括線性代數(shù)、微積分、離散數(shù)學(xué)、微分方程、概率與統(tǒng)計、數(shù)值計算等；專業(yè)課程一般包括程序設(shè)計基礎(chǔ)、高等程序設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、計算機組成與結(jié)構(gòu)、數(shù)字電路與邏輯設(shè)計等。

2.1學(xué)分

本科培養(yǎng)計劃的學(xué)分中，國內(nèi)外大學(xué)學(xué)分總數(shù)趨勢是逐步減少，追求少而精。國內(nèi)院校一般在130～190學(xué)分之間，如北京大學(xué)為150學(xué)分，清華大學(xué)為1 70學(xué)分，東南大學(xué)與浙江大學(xué)均為160學(xué)分，還有16學(xué)時為1學(xué)分的，也有18學(xué)時為1學(xué)分的。

中國臺灣的大學(xué)一般在130學(xué)分左右。臺灣交通大學(xué)最低畢業(yè)學(xué)分為128學(xué)分，其中必修課程須達76學(xué)分（共同必修58學(xué)分+資工組核心須達分+（資工組副核心課程學(xué)分+另2組核心課程學(xué)分）），專業(yè)選修本系課程須達12學(xué)分，其他選修課程須達12學(xué)分，通識課程須達28學(xué)分（含外語課程必修8學(xué)分）。臺灣“中央大學(xué)”為136學(xué)分，臺灣“清華大學(xué)”為136學(xué)分，其中必修和必選學(xué)分126，其他與導(dǎo)師商量決定。

美國的大學(xué)各校差異較大。美國的學(xué)分計算有4學(xué)期制、兩長一短制及兩學(xué)期制，其中加州大學(xué)伯克利分校為120學(xué)分，麻省理工大學(xué)為90學(xué)分，加州大學(xué)洛杉磯分校為186學(xué)分，斯坦福大學(xué)為180學(xué)分。

2.2教學(xué)管理

在教學(xué)管理上，斯坦福大學(xué)給學(xué)生提供了非常寬松的自由發(fā)展空間。新生入校后不分專業(yè)、不分學(xué)院。除了醫(yī)學(xué)院和法學(xué)院學(xué)生需要經(jīng)過一定的選拔程序外，本科生可以在入學(xué)后的前一個學(xué)期適當(dāng)時候隨意選擇專業(yè)，并且選擇專業(yè)后允許更改，只要畢業(yè)時滿足專業(yè)培養(yǎng)方案即可。

國內(nèi)的浙江大學(xué)是較早實行按大類招生的學(xué)校之一，分為大類培養(yǎng)、專業(yè)培養(yǎng)和特殊培養(yǎng)3類，前兩年不分專業(yè)，按學(xué)科分類集中培養(yǎng)。

臺灣的大學(xué)專業(yè)也是按大類完成前期的基礎(chǔ)課程，再分小專業(yè)完成各學(xué)程，包括基礎(chǔ)課、核心課和進階課。

教學(xué)分組是現(xiàn)在的主流課程架構(gòu)，也是體現(xiàn)專業(yè)方向的主要形式，分組課程是體現(xiàn)專業(yè)特色的課程組。國內(nèi)清華大學(xué)采用的是分組教學(xué)；臺灣的大學(xué)基本上采用的是以教學(xué)方向分組的方式，臺灣的大學(xué)教學(xué)分為課程與修業(yè)、學(xué)分學(xué)程。

2.3實驗與實踐教學(xué)

計算機類專業(yè)各大院校都強調(diào)課程實驗與實驗教學(xué)，而目前課程該如何進行教學(xué)？這不僅是實驗問題，如何以工程教育專業(yè)論證為目標(biāo)，怎樣使教學(xué)目標(biāo)達到畢業(yè)要求是關(guān)鍵。做中學(xué)是主流實驗教學(xué)方式，尤其是美國的大學(xué)，大作業(yè)體現(xiàn)的是實驗與理論教學(xué)的結(jié)合，是考查學(xué)生是否理解理論知識的重要途徑。學(xué)生不僅能夠?qū)W習(xí)扎實的數(shù)學(xué)和計算機專業(yè)知識，還進行大量的實踐創(chuàng)新訓(xùn)練。麻省理工大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校、加州大學(xué)洛杉磯分校、斯坦福大學(xué)都屬于實踐創(chuàng)新性教學(xué)模式。例如，斯坦福大學(xué)程序設(shè)計范式課程重點比較C、C++、Java的特點和難點，每1～2周有一次大作業(yè)，針對不同的任務(wù)，要求學(xué)生用不同的語言實現(xiàn)，使學(xué)生加深理解各類編程語言的應(yīng)用場合；麻省理工大學(xué)的課程計劃是必須先修12學(xué)分的實驗課程，再修3門或4門核心課程，最后選擇3門方向?qū)W科和1門關(guān)于該方向的實驗課、2門專業(yè)拓展課。

3智能科學(xué)與技術(shù)課程體系分析

智能科學(xué)與技術(shù)課程體系在智能基礎(chǔ)理論研究的基礎(chǔ)上，需要安排基礎(chǔ)性、通用性、關(guān)鍵性的智能技術(shù)研究，主要包括感知技術(shù)和信息融合技術(shù)；自然語言處理與理解技術(shù)；知識處理（認(rèn)識）技術(shù)，包括知識提煉、知識分類、知識表示技術(shù)等；機器學(xué)習(xí)技術(shù)，特別是統(tǒng)計與規(guī)則相結(jié)合的學(xué)習(xí)技術(shù)；決策技術(shù)，即知識演繹技術(shù)特別是不確定推理技術(shù)等；策略執(zhí)行技術(shù)，即控制與調(diào)節(jié)技術(shù)；智能機器人技術(shù)，特別是面向?qū)ｉT領(lǐng)域的智能機器人技術(shù)；智能機器人之間的合作技術(shù)；基于自然語言理解的智能人機交互與合作技術(shù)；智能信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

國內(nèi)最早創(chuàng)辦智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)校包括北京大學(xué)，西安電子科技大學(xué)是第2批開始培養(yǎng)智能專業(yè)學(xué)生的院校。北京大學(xué)的本科教學(xué)計劃中，專業(yè)必修課程（2分）包括：①專業(yè)數(shù)學(xué)/理論基礎(chǔ)（15學(xué)分）：算法分析與設(shè)計、集合論與圖論、概率統(tǒng)計A、代數(shù)結(jié)構(gòu)與組合數(shù)學(xué)、數(shù)理邏輯；②硬件與系統(tǒng)基礎(chǔ)（分）：數(shù)字邏輯設(shè)計、微機原理和信號與系統(tǒng)；③智能基礎(chǔ)（5學(xué)分）：腦與認(rèn)知科學(xué)與人工智能基礎(chǔ)。專業(yè)限選課程（15學(xué)分）包括信息論基礎(chǔ)、計算方法B、數(shù)字邏輯設(shè)計實驗、微機實驗、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實習(xí)、機器感知和智能處理實驗、智能多媒體信息系統(tǒng)實驗。選修組合課程（29～32學(xué)分）：學(xué)生按照自己的興趣，參考智能的2個專業(yè)方向推薦專業(yè)課組合，自行選擇，至少選修20學(xué)分的智能專業(yè)課程。公共核心+專業(yè)方向+新技術(shù)及其他：①公共核心課程（分）：智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論、模式識別基礎(chǔ)、生物信息處理、智能信息處理；②專業(yè)方向課程（11～15學(xué)分）：機器感知與智能機器人方向、智能信息處理與機器學(xué)習(xí)方向、新技術(shù)及其他。

西安電子科技大學(xué)智能專業(yè)主要課程包括電路分析理論、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、數(shù)字電路及邏輯設(shè)計、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、微機原理與系統(tǒng)設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、軟件工程、人工智能概論、算法設(shè)計與分析、最優(yōu)化理論與方法、機器學(xué)習(xí)、計算智能導(dǎo)論、模式識別、圖像理解與計算機視覺、智能傳感技術(shù)、移動通信與智能技術(shù)、智能控制導(dǎo)論、智能數(shù)據(jù)挖掘、網(wǎng)絡(luò)信息檢索、智能系統(tǒng)平臺專業(yè)實驗等課程及30多門選修課程。

建議各學(xué)校可以根據(jù)學(xué)院教學(xué)特色與實際需求，設(shè)計專業(yè)核心課程。北京大學(xué)偏重“信息處理”，湖南大學(xué)偏重“智能系統(tǒng)”，但需要強調(diào)的一個前提就是智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)屬于大計算機類，更需要大EECS專業(yè)的基礎(chǔ)。編程、電路、數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機系統(tǒng)這五大核心基礎(chǔ)就是大EECS；其次是專業(yè)，計算機以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、編譯、數(shù)據(jù)庫五大經(jīng)典專業(yè)核心課為主，湖南大學(xué)的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)強調(diào)系統(tǒng)，因此信號與系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)、人工智能是最基本的專業(yè)核心課，然后再分不同的分支。湖南大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)核心課程包括人工智能概論、機器學(xué)習(xí)、計算智能導(dǎo)論、模式識別、智能控制導(dǎo)論、智能數(shù)據(jù)挖掘、機器人學(xué)等；研究學(xué)位課程包括模式識別、人工智能等，主要體現(xiàn)為智能科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)（人工智能概論、機器學(xué)習(xí)、計算智能導(dǎo)論、模式識別）、核心（智能控制導(dǎo)論、智能數(shù)據(jù)挖掘）和應(yīng)用（機器人學(xué)）。

4結(jié)語

（1）在課程計劃實施過程中，教師需要遵循課程的時序圖，即描述課程的進階關(guān)系，從本科直到研究生，同時還可以實行一定的修課限制，如臺灣交通大學(xué)計算機概論與程式設(shè)計和面向?qū)ο蟪淌皆O(shè)計兩科皆不及格者不得修數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法概論，若數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不及格不能修算法設(shè)計課程等。

（2）程序設(shè)計類課程用上機程序能力考試來設(shè)置合格條件，如臺灣交通大學(xué)基礎(chǔ)程式設(shè)計及格條件為通過“程式能力鑒定”，湖南大學(xué)則以CCF―CSP軟件能力測試作為程序設(shè)計課程通過的考核標(biāo)準(zhǔn)。

（3）鼓勵學(xué)生參與項目、競賽等課外科技活動，如臺灣“清華大學(xué)”的綜合論文訓(xùn)練是由具有同等水平的項目訓(xùn)練成果或SRT（student research training）計劃項目以及其他課外科技活動成果經(jīng)認(rèn)定后代替的。

篇6

智能科學(xué)與技術(shù)是人工智能方向的重點交叉學(xué)科，是一個包含了認(rèn)知科學(xué)、腦科學(xué)、計算機科學(xué)的新興學(xué)科。按照教育部學(xué)科專業(yè)目錄，智能科學(xué)與技術(shù)是一級學(xué)科計算機科學(xué)與技術(shù)下的二級學(xué)科。如何在4年的本科教學(xué)過程中，既立足于計算機學(xué)科內(nèi)容，又突出智能專業(yè)的特點，體現(xiàn)該專業(yè)區(qū)別于計算機科學(xué)專業(yè)的特色，培養(yǎng)一流的智能人才，是眾多智能專業(yè)積極探索的問題。

本著幫助學(xué)生建立寬廣厚實的知識基礎(chǔ)，使學(xué)生將來能向本專業(yè)任何一個分支方向發(fā)展，并能掌握本學(xué)科發(fā)展的最新動態(tài)和發(fā)展趨勢，深刻領(lǐng)會本學(xué)科與其他相關(guān)學(xué)科區(qū)別的目標(biāo)，廈門大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)系于2012年合理調(diào)整了專業(yè)培養(yǎng)方案，制定了一套突出專業(yè)特色和個性的教學(xué)大綱，課程體系分為學(xué)科通修課程、專業(yè)必修課程、專業(yè)選修課程。其中，專業(yè)必修課程細(xì)分為智能基礎(chǔ)類課程、軟件理論類課程及硬件基礎(chǔ)類課程3個不同類別。在智能基礎(chǔ)類課程中，開設(shè)非經(jīng)典計算課程。該課程是廈門大學(xué)智能科學(xué)與設(shè)計系最具特色的課程。

該課程以軟件理論類課程算法設(shè)計與分析為先導(dǎo)課程，在本科三年級的第一學(xué)期先講授算法知識，在同一學(xué)年度第三學(xué)期講授非經(jīng)典計算的內(nèi)容。教師首先介紹經(jīng)典算法設(shè)計與分析中的各種傳統(tǒng)算法，借由經(jīng)典算法發(fā)展過程中遇到的困境問題引出非經(jīng)典計算的內(nèi)容，前后呼應(yīng)，有助于學(xué)生在智能計算上獲得完整的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。

2非經(jīng)典計算在智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科教學(xué)算法體系中的地位

算法設(shè)計是智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)中的核心內(nèi)容。本科專業(yè)4年的專業(yè)教學(xué)計劃由4門核心課程構(gòu)成算法體系的主線，包括高級語言程序設(shè)計（本科一年級學(xué)科通修課程）、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（本科二年級方向必修課程）、算法設(shè)計與分析（本科三年級方向必修課程）、非經(jīng)典計算（本科三年級方向限選課程）。這4門課程的教學(xué)內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)完整地構(gòu)成了算法體系結(jié)構(gòu)。以圖靈獎獲得者、pascal之父Niklaus Wirth提出的著名公式為參照，即Algorithm+Data Structures=Programs，算法體系以培訓(xùn)計算機方向?qū)W生掌握編程能力，獨立完成分析問題、設(shè)計方案、解決問題的綜合能力為主要目標(biāo)；在這個體系中，程序語言是基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是內(nèi)涵，算法是框架。

在算法體系中，這4門課程以循序漸進的方式展開，注重對學(xué)生算法思維的培訓(xùn)。

（1）高級語言程序設(shè)計講授的是c語言程序設(shè)計，通過對C語言的詳細(xì)介紹，讓學(xué)生掌握程序設(shè)計方法和編程技巧。作為初始啟蒙課程，選擇C語言作為程序教學(xué)語言，是因為C語言的使用廣泛，擁有嚴(yán)格完整的語法結(jié)構(gòu)，適合教學(xué)。

（2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)重點講授各種常用的數(shù)據(jù)表示邏輯結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)及其基本的運算操作，并介紹相關(guān)算法及效率分析。教師通過在一年級對包括C語言在內(nèi)的其他程序設(shè)計過程的訓(xùn)練，加人對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中各種數(shù)據(jù)的邏輯、存儲結(jié)構(gòu)的表示和運算操作，從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的角度闡述典型算法，并簡單介紹算法的效率分析，這是對程序設(shè)計訓(xùn)練的進階內(nèi)容。

（3）算法設(shè)計和分析主要介紹算法設(shè)計與分析的基本方法以及算法復(fù)雜性理論基礎(chǔ)。我們在本科三年級引入算法設(shè)計與分析課程，從算法的抽象角度總結(jié)和歸納各種算法思想，包括遞歸與分治法、貪心法、動態(tài)規(guī)劃法、回溯法、分支定界法、高級圖論算法、線性規(guī)劃算法等，最后闡述算法復(fù)雜性的分析方法、NP完全性理論基礎(chǔ)等計算復(fù)雜性的基本知識及完備性證明概要，重點闡述算法思想，從復(fù)雜性角度比較和分析不同的算法。上述（1）、（2）和（3）的內(nèi)容構(gòu)成了計算機學(xué)科通用算法體系的教學(xué)過程。

（4）非經(jīng)典計算主要討論何為計算的本質(zhì)以及經(jīng)典計算在計算能力上遇到的困境，以此為契機討論自然計算――生物計算、集群計算、量子計算等內(nèi)容。算法設(shè)計和分析的最后一個章節(jié)是對算法復(fù)雜性的分析方法及NP完全性理論基礎(chǔ)的介紹，不可避免地會討論到現(xiàn)代電子數(shù)字計算機體系在計算能力上的瓶頸以及由NP完全問題（Non-deterministic Polynomial），號稱世界七大數(shù)學(xué)難題之一的經(jīng)典問題，引出對經(jīng)典計算機體系的深層思考，進一步引導(dǎo)學(xué)生思考如何解決計算能力的瓶頸問題。這是教師設(shè)計非經(jīng)典計算課程的出發(fā)點，也是對算法體系更完整的補充和更深層次的探討。

此外，我們還需要對授課學(xué)期選擇進行考慮。廈門大學(xué)實行三學(xué)期制度，在第三學(xué)期內(nèi)開設(shè)的課程大多是實踐類課程及前沿技術(shù)介紹課程。在本科三年級的小學(xué)期階段，學(xué)生基本完成了智能專業(yè)大部分必修課程的學(xué)習(xí)，擁有了一定的計算機基礎(chǔ)和學(xué)科素養(yǎng)。這時，依賴學(xué)生已經(jīng)具有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的基本知識，可以將學(xué)生的學(xué)習(xí)引向如何理解計算的本質(zhì)；再從計算本質(zhì)出發(fā)，由易到難，介紹采用非計算機的不同計算媒介和方法，例如DNA計算、元胞自動機、集群計算等知識，結(jié)合計算機模擬程序加深認(rèn)識。在逐步加深學(xué)生對非經(jīng)典方法計算的理解之后，再引入量子信息與量子計算。至此，智能專業(yè)關(guān)于算法體系的整體構(gòu)建已基本完成。

3非經(jīng)典計算課程內(nèi)容大綱

非經(jīng)典計算課程的主體課程內(nèi)容以專題形式展開，分為5個部分。

第一部分：計算本質(zhì)。從什么是計算人手，列舉各種計算的形式，由數(shù)字的計算到命題的證明，由數(shù)值計算到符號推導(dǎo)，引出計算本質(zhì)的廣義定義，“計算是從一個符號串f變換成另一個符號串g”，即從已知符號（串）開始，一步一步地改變符號（串），經(jīng)過有限步驟，最后得到一個滿足預(yù)先規(guī)定的符號（串）的變換過程；進一步展開對什么是計算、什么是可計算性的討論，展開介紹計算理論上4個著名的計算模型――般遞歸函數(shù)、λ可計算函數(shù)、圖靈機和波斯特系統(tǒng)；最后歸結(jié)到丘奇?圖靈論點。以上是第一條主線，第二條主線從計算復(fù)雜性角度人手，討論在經(jīng)典算法中難解決的NP完全問題，提出在經(jīng)典計算體系中隨著輸入數(shù)據(jù)規(guī)模增大而難以計算的瓶頸，從而引發(fā)學(xué)生對于經(jīng)典計算的思考。

第二部分：智能計算機的發(fā)展。這個部分主要討論計算機硬件的發(fā)展歷史，即從原始時期的計算工具，到現(xiàn)代計算機的4個發(fā)展階段：史前期、機械式計算機、機電式計算機、電子計算機。教師從模擬型計算機到數(shù)字型計算機，闡述馮?諾依曼關(guān)于計算機五大基本組成對現(xiàn)代計算機體系結(jié)構(gòu)的影響及其帶來的限制；從硬件角度提出非經(jīng)典計算機的討論，鼓勵學(xué)生對現(xiàn)代智能計算機硬件進行調(diào)查。

第三部分：DNA計算。主要闡述DNA計算的基本原理，并以旅行商問題為引子，展開經(jīng)典計算難解決問題的討論，重點介紹第一個由DNA計算模型解決的問題――L.Adleman構(gòu)建的7個節(jié)點的DHP，并著重指出DNA計算潛在的巨大并行性和待研究的問題；然后介紹R.Lipton用DNA實驗解決的另一個NP問題――可滿足性問題（SAT）；最后將DNA計算與軟計算結(jié)合，闡述粘貼模型以及DNA的軟計算模擬與遺傳算法的對比。對于DNA計算強大的并行性，以具體的算法實例加以詳細(xì)闡述和說明，教師應(yīng)指出分子計算的優(yōu)缺點以及在計算能力上的巨大潛力。

第四部分：細(xì)胞自動機和集群計算。這個部分主要討論群體計算，一方面，從細(xì)胞自動機的形式化闡述及其所帶來的哲學(xué)意義出發(fā)，描述細(xì)胞自動機在計算機交叉學(xué)科上的運用；另一方面，介紹集群計算，以歐盟“藍(lán)腦計劃”為出發(fā)點，闡述如何從硬件體系和軟件體系上用計算機架構(gòu)類神經(jīng)元的協(xié)同合作方式。

第五部分：量子計算。從基本的量子力學(xué)知識開始，完整闡述量子計算的基本概念、量子信息、量子計算機和量子通信。量子計算機的構(gòu)建除了要包含最基本的操作外，還需要介紹基本的量子計算機體系結(jié)構(gòu)、計算載體等知識，加深對量子計算的理解，最后介紹的量子通信。這種已經(jīng)應(yīng)用在實際生活中的量子計算，更貼合實際。

以上5個專題，結(jié)構(gòu)清晰，分工明確。第一部分討論經(jīng)典計算的困境，第二部分討論經(jīng)典計算機的發(fā)展瓶頸，從第三部分開始，引入非經(jīng)典計算模型，分別從生物學(xué)和計算機科學(xué)的交叉學(xué)科DNA計算、細(xì)胞自動機和集群計算、量子計算3個方面進行學(xué)習(xí)。5個專題，完成了對非經(jīng)典計算中前沿?zé)衢T計算模式的闡述，引導(dǎo)了學(xué)生對于前沿學(xué)科的認(rèn)識和思考。

4非經(jīng)典計算課程授課方式

本課程屬于本科三年級第三學(xué)期的課程，授課除了上文提到的內(nèi)容之外，另一個更重要的方面是引導(dǎo)學(xué)生對學(xué)科前沿以及熱點內(nèi)容的跟蹤和思考。因此在教學(xué)方式上，我們采取了教師授課及學(xué)生調(diào)查報告相結(jié)合的形式。教師上課對應(yīng)課程的基本內(nèi)容，學(xué)生調(diào)查報告對應(yīng)學(xué)科前沿跟蹤與思考。

5個專題內(nèi)容的授課經(jīng)過了如下設(shè)計。在每個專題的授課結(jié)束后，布置相關(guān)專題內(nèi)的一些熱點、難點問題供學(xué)生課后查閱、討論和思考。每個專題由學(xué)生自主報名，學(xué)生需要對相關(guān)內(nèi)容進行跟蹤，查閱近5年的科技文獻，總結(jié)出論文綜述，并準(zhǔn)備10分鐘左右的課堂報告，教師針對課堂報告指出相關(guān)的問題，由學(xué)生課后進行進一步的思考和再次的文獻查閱，形成最終報告后提交課程論文。

這樣的課程設(shè)計安排，可以很好地實現(xiàn)教學(xué)相長。在學(xué)生方面，促使學(xué)生除了上課聽課，必須主動參與文獻的查詢過程，主動對授課內(nèi)容或延展部分的概念進行思考。由于提供給學(xué)生選擇專題的自由，所以也可以大大提高學(xué)生的積極性，讓學(xué)生可以從感興趣的角度對本門課程涵蓋的內(nèi)容進行調(diào)查，從而獲得更加深刻的上課體驗。最后，由于每個學(xué)生選擇的題目必須提前匯總，不能與別人重復(fù)，所以在其聽取其他學(xué)生的報告過程中，學(xué)生可以更廣地拓展自己的知識面。對于授課教師而言，能夠保持對該門課程研究現(xiàn)狀的實時性跟蹤，更加全面地更新課程內(nèi)容，還可以將學(xué)生查閱的重要理論和知識補充到課程基本內(nèi)容中，同時促進教師與學(xué)生之間的互動，活躍課堂氣氛，提高教學(xué)質(zhì)量。

5關(guān)于非經(jīng)典計算課程的幾點思考

課程從廈門大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)系建系之初開始構(gòu)思和授課，在授課過程中不斷調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和課程設(shè)計，緊緊圍繞學(xué)生的反饋完善課程建設(shè)。關(guān)于非經(jīng)典計算課程的幾點教學(xué)經(jīng)驗可以總結(jié)如下。

1）增加課時，優(yōu)化對課程設(shè)計的安排。

2015年開始，由于學(xué)科教學(xué)計劃的調(diào)整，非經(jīng)典計算課程由最初的20課時拓展為30課時，集中在本科三年級第三學(xué)期進行講授，一共5周，每周6課時。課時安排上，除了增加教學(xué)內(nèi)容，更加強了對學(xué)生的文獻查閱和報告部分的考查。在論文報告環(huán)節(jié)，爭取做到有目標(biāo)、有指導(dǎo)、有結(jié)論、有總結(jié)。學(xué)生所做的報告除了在初始選題階段要有區(qū)別之外，還要求有一定的文獻查閱難度。從選題確定，到針對報告指出具體的問題，要求學(xué)生根據(jù)教師指出的問題進行進一步的思考和資料查閱，最后形成論文。這樣的安排貫穿整個課程的全過程，學(xué)生的參與度獲得了極大的提高。對于教師而言，在學(xué)期末總結(jié)學(xué)生所做的報告內(nèi)容，并增加本門課的知識點覆蓋程度，對教學(xué)也有比較大的促進作用。

2）課程考核方式上的設(shè)計。

非經(jīng)典課程屬于必修課程，在考核方式上除了提交論文外，也必須要有必要的考試環(huán)節(jié)。在考試環(huán)節(jié)中，主要考查學(xué)生對教師上課內(nèi)容的理解。在具體授課中，教師從經(jīng)典計算到非經(jīng)典計算進行講解，也從算法角度給出了非經(jīng)典計算強大計算力帶來的改變，既延續(xù)了經(jīng)典算法課程中對算法的介紹和討論方式，又對比了典型問題在經(jīng)典算法和非經(jīng)典算法中的不同解決方式。這樣的授課內(nèi)容作為對算法體系基本知識點的考查，以閉卷考試內(nèi)容來設(shè)計，是十分合適的。課程延展部分的開放知識點由學(xué)生的論文及報告內(nèi)容進行評分衡量。最后，我們將兩個部分的成績作為本門課程的最終成績。

3）課程教材的選定。

篇7

隨著人工智能和智能技術(shù)的發(fā)展,IDSS在廣泛的工程技術(shù)、經(jīng)濟、管理、醫(yī)療和農(nóng)業(yè)科學(xué)等諸多領(lǐng)域,得到廣泛應(yīng)用。了解、掌握智能決策的基本知識和技術(shù)是計算機科學(xué)、智能科學(xué)類專業(yè)大學(xué)生的基本要求,因此,智能決策類課程應(yīng)運而生,并逐漸發(fā)展成為計算機、自動化、管理科學(xué)與工程和智能科學(xué)技術(shù)等專業(yè)的專業(yè)課之一[1-4]。

在我校,智能決策系統(tǒng)課程作為計算機科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程和其他電子信息類專業(yè)的專業(yè)限選或選修課程。目前,該課程的教學(xué)內(nèi)容存在如下問題:一是教學(xué)內(nèi)容繁,二是技術(shù)更新快,三是涉及的專業(yè)知識深,對學(xué)生的理論基礎(chǔ)知識(特別是數(shù)學(xué)知識、計算機技術(shù))要求極高,教學(xué)難度大。因此,學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不得要領(lǐng),抓不住課程的核心,只見樹木、不見森林,從而影響學(xué)生們的學(xué)習(xí)效果。本文就是在這樣背景下,提出并開展教學(xué)研究的。

1教學(xué)內(nèi)容改革

智能決策系統(tǒng)是一門計算機科學(xué)、管理科學(xué)、人工智能和應(yīng)用數(shù)學(xué)交叉的新興專業(yè)課程,其學(xué)分通常為2～2.5學(xué)分,即32～40學(xué)時,其中包括0.5學(xué)分的實驗課程(8學(xué)時)。因此,如何在有限學(xué)時中容納下本課程教學(xué)內(nèi)容,完成本課程的教學(xué)目標(biāo),就成為首要問題。

通過實踐和教學(xué)改革,我校本課程的理論教學(xué)內(nèi)容主要包括下列6個知識單元。

1) 決策理論概述。主要內(nèi)容有決策的概念、類型、基礎(chǔ)、流程和目標(biāo)。理論課時數(shù)4學(xué)時。

2) 決策系統(tǒng)。主要內(nèi)容有決策支持系統(tǒng)的概念、結(jié)構(gòu)、功能、主要部件與設(shè)計要點。理論課時數(shù)控制在6學(xué)時。

3) 決策模型。主要內(nèi)容有數(shù)據(jù)倉庫、知識管理、數(shù)據(jù)挖掘、智能算法和數(shù)據(jù)處理。理論課時數(shù)控制在6學(xué)時。

4) 智能決策系統(tǒng)。主要內(nèi)容有計算智能基礎(chǔ)、專家系統(tǒng)的概念和結(jié)構(gòu)、智能決策系統(tǒng)的概念和結(jié)構(gòu)、智能決策系統(tǒng)的設(shè)計要點。理論課時數(shù)控制在8學(xué)時。

5) 群體決策系統(tǒng)。主要內(nèi)容有協(xié)同計算概述,群體決策系統(tǒng)的概念、結(jié)構(gòu)、功能、群體決策過程與建模和實現(xiàn)方法。理論課時數(shù)控制在6學(xué)時。

6)智能決策系統(tǒng)的發(fā)展。主要包括基于網(wǎng)絡(luò)的決策系統(tǒng)技術(shù)和應(yīng)用,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與基于Agent的決策系統(tǒng),智慧地球與智能化企業(yè)。理論課時數(shù)控制在2學(xué)時。

實踐教學(xué)內(nèi)容包括4個實驗,學(xué)時總數(shù)為8學(xué)時,其教學(xué)內(nèi)容設(shè)置見本文§3。

2教學(xué)方法改革

教學(xué)方法是為完成一定的教學(xué)目的、教學(xué)任務(wù)所采取的教學(xué)途徑或教學(xué)程序,是以解決教學(xué)任務(wù)為目的、師生共同進行認(rèn)識和實踐的方法體系。其方法體系主要包含多個基本要素,比如教、學(xué)、信息傳輸載體(包含文字、圖形、圖像、肢體語言、表情、感知等)和教學(xué)輔助設(shè)備等。教學(xué)過程就是要充分利用具有信息優(yōu)勢、知識優(yōu)勢的教師,將信息、知識、技能、技巧,系統(tǒng)集成地傳輸給暫時處于低信息狀態(tài)的學(xué)生。決定這個傳輸過程順利進行的至關(guān)重要因素有:教師的積極性與責(zé)任心和學(xué)生的求知欲與基礎(chǔ)知識及其結(jié)構(gòu)。從教育學(xué)和心理學(xué)角度看,課程教學(xué)方法改革就是圍繞這兩個因素展開[5],限于篇幅,本文的討論僅從如何調(diào)動學(xué)生的求知欲著手。

2.1探索式教學(xué)方法

經(jīng)過多年教學(xué)實踐,本文實踐了“探索式教學(xué)法”,此法強調(diào)因材施教,在教學(xué)全過程創(chuàng)設(shè)教學(xué)環(huán)境、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神。所謂探索式教學(xué)方法是指在教學(xué)過程中,在教師的啟發(fā)、誘導(dǎo)下,學(xué)生自主學(xué)習(xí)和合作討論,以學(xué)習(xí)課程知識和科學(xué)問題為探索目標(biāo),以學(xué)生熟悉和能接觸到生活原型為研究對象,為學(xué)生提供自由表達、質(zhì)疑、探索、討論問題的環(huán)境,學(xué)生通過個體、小組、團隊等多種形式完成解難、釋疑、嘗試學(xué)習(xí)活動,將學(xué)生自己所學(xué)知識應(yīng)用于解決實際問題的一種教學(xué)程序。探索式教學(xué)方法重視發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造性思維,培養(yǎng)自學(xué)能力,力圖通過自我探索引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)和初步掌握科學(xué)研究方法[6],培養(yǎng)學(xué)生的文獻獲取與加工能力、信息分析與加工利用能力、團隊協(xié)作與溝通能力、語言表達與寫作能力,和創(chuàng)新精神。為其終身學(xué)習(xí)和工作奠定良好基礎(chǔ)。

盡管探索式教學(xué)法能夠給教師的教學(xué)提供思想、理念指導(dǎo),但是,針對不同教學(xué)對象和不同課程內(nèi)容,其實際應(yīng)用方法也會存在差異,這就是所謂的教無定法之說。本文以智能決策系統(tǒng)課程第1知識單元課外作業(yè)為例,嘗試說明該法的具體應(yīng)用方法,為保證該方法的實施效果,本文擬定了如下的教師操作流程:

1) 制定論文目標(biāo):培養(yǎng)學(xué)生綜合利用參考文獻和學(xué)會表達的能力。首先,要求學(xué)生學(xué)會獲取、理解、過濾和分析信息;其次,要求學(xué)生掌握撰寫科技論文的基本技巧;最后,要求學(xué)生在觀眾面前表達自己觀點,學(xué)習(xí)說服聽眾、推銷自己觀點的技巧。

2) 論文基本要求:①圍繞“關(guān)于信息技術(shù)對決策影響”的主題,學(xué)生自擬題目;②2周時間內(nèi),學(xué)生完成1 000字左右(2頁A4幅面)的論文,其中內(nèi)容需要包括摘要,關(guān)鍵詞,問題或觀點概述,目前發(fā)展?fàn)顩r,結(jié)論或結(jié)語;③制作演示幻燈片。

3) 提供信息查閱途徑:通過網(wǎng)絡(luò)教師自己已經(jīng)掌握的文獻資源和網(wǎng)絡(luò)地址資源,指出查詢方法和基本技巧。

4) 抽查式演講:①使用幻燈片;②介紹主要內(nèi)容;③結(jié)論;④點評、提問與回答。

5) 評價標(biāo)準(zhǔn):①文檔編制能力;②問題發(fā)現(xiàn)與分析能力;③表達與陳述能力。

在實施中,要防止出現(xiàn)如下情況:①題目太難或太容易,以免挫傷學(xué)生積極性;②提前告示和監(jiān)督,防止學(xué)生偷懶或拷貝;③靈活掌握考評手段,鼓勵創(chuàng)新,保護學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

2.2案例教學(xué)方法

案例教學(xué)法是在教師指導(dǎo)下,根據(jù)教學(xué)目標(biāo)的要求,創(chuàng)設(shè)學(xué)生身臨案例場境的教學(xué)氛圍,使用案例來組織學(xué)生的學(xué)習(xí)、研究、實踐等活動的教學(xué)方法。本課程利用該方法,加強了理論與實際的結(jié)合,為學(xué)生學(xué)習(xí)提供模仿案例,提高了學(xué)生對理論知識的理解和實踐能力,培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。案例教學(xué)法需要掌握好2個重要環(huán)節(jié):

1) 案例選編。必須選擇學(xué)生容易理解、常見的例子,案例選編必須圍繞課程某個具體的教學(xué)目標(biāo),要適當(dāng)加工,剔除與課程內(nèi)容關(guān)聯(lián)性小的內(nèi)容和技術(shù),降低難度,方便學(xué)生理解。同時,案例必須來自于實際,并且問題明確。

2) 案例講解與分析。案例本身只是對實例的某些情況描述,表面上平鋪直敘,但是,其中必須隱藏著多個問題,要引導(dǎo)學(xué)生積極思考、深入分析,以發(fā)現(xiàn)其中隱藏的問題,并找出問題產(chǎn)生的原因,提出解決方案。在思考和分析過程中,既要培養(yǎng)和開發(fā)學(xué)生智力,又要培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)理論知識的能力。案例分析不能苛求解決問題的結(jié)果如何,而應(yīng)該重點強調(diào)分析過程是否正確、方法是否恰當(dāng),案例講解和分析的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和邏輯思維等能力,通常解決問題的能力正是課程后續(xù)需要實施的教學(xué)目標(biāo)。

本文在第4知識單元中,以6子棋計算機博弈系統(tǒng)為例,通過對6子棋計算機博弈平臺的仿真實驗,選擇不同的博弈策略,比如不同的估值函數(shù)、不同的搜索策略等,獲得不同的實驗結(jié)果,實現(xiàn)人-機對戰(zhàn)、機-機對戰(zhàn),讓學(xué)生切實體會到機器智能的魔力及其智能系統(tǒng)的構(gòu)造方法,有力地促進了學(xué)生對理論知識的理解,并激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3實驗教學(xué)內(nèi)容

3.1實驗教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置

實驗課是智能決策系統(tǒng)課程的重要環(huán)節(jié),由于總課時有限,實驗課時也就不多。但是,本校在專業(yè)課程中,仍然堅持設(shè)置了0.5學(xué)分的實驗,以使學(xué)生能將理論知識與實踐聯(lián)系起來,使抽象的理論不再是深奧,提高學(xué)生靈活運用知識的能力。本課程實驗學(xué)時為8學(xué)時,主要設(shè)置了表1中的3個實驗。

3.2實驗課的操作

為提高學(xué)生對課程理論知識的理解和應(yīng)用設(shè)計能力,針對課程實驗教學(xué)課時少和實驗復(fù)雜特點,需要注意以下幾點。

1) 簡化平臺、降低實驗難度。實驗教學(xué)過程重在是一個訓(xùn)練學(xué)生動手、動眼和動腦的過程,旨在培養(yǎng)學(xué)生好奇心和操作技能,以及觀察問題、分析問題和解決問題能力。因此,在實驗中,要盡量將實驗平臺簡化,以將學(xué)生注意力集中于實驗內(nèi)容,保證實驗效果。比如實驗2,提供給學(xué)生智能交通燈控仿真平臺,它實際上是一個軟件模擬平臺,能實現(xiàn)固定交管模式的全部功能,學(xué)生能通過標(biāo)準(zhǔn)接口建立自己設(shè)計的智能交通管理模式;又如實驗3,以FIRA機器人足球5vs5比賽項目的仿真平臺為實驗平臺,利用平臺已設(shè)置的運球、傳球、前進、后退、轉(zhuǎn)動等命令,學(xué)生能通過這些命令建立足球機器人的路徑規(guī)劃和避障策略。

2) 科學(xué)分組、培養(yǎng)協(xié)作能力。由于實驗3工作量比較大,需要多人協(xié)作完成,發(fā)揮集體智慧作用,因此,在實驗3中,按照3～5人/組,實行組長負(fù)責(zé)制。組長監(jiān)督、管理、協(xié)調(diào)本組實驗過程,每個組員都有明確的任務(wù),并對組長負(fù)責(zé),組長對教師負(fù)責(zé)。實驗3的課內(nèi)實驗設(shè)置4學(xué)時/2次,學(xué)時主要在課外完成實驗3,歷時1個月。

3) 設(shè)計算法、培養(yǎng)智能意識。引導(dǎo)學(xué)生,模仿人類智能,設(shè)計智能算法,實現(xiàn)簡單的智能決策。由于課時有限,必須注意控制算法的簡潔、實效,以使學(xué)生能在短時間內(nèi)模擬實現(xiàn)簡單的智能行為,著重引導(dǎo)學(xué)生分析業(yè)務(wù)行為,發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)流程,構(gòu)造智能算法,以此培養(yǎng)學(xué)生開發(fā)信息系統(tǒng)的智能意識。

4結(jié)語

智能決策系統(tǒng)是人工智能、計算機科學(xué)、自動控制科學(xué)交叉結(jié)合的一門新興專業(yè)課程,對推動信息化向智能化方向發(fā)展具有重要意義。該課程作為在校主要面對電子信息、計算機專業(yè)學(xué)生,通過該課程學(xué)習(xí),學(xué)生反映加深了對智能的理解,提高了對計算機技術(shù)應(yīng)用的認(rèn)識深度,培養(yǎng)了學(xué)生的智能化設(shè)計意識,激發(fā)了學(xué)生的求知欲望。本文的研究成果是源于智能決策系統(tǒng)課程,但是,對其他信息技術(shù)課程,也具有積極的借鑒意義。

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Research on Teaching Reform of Intelligent Decision System Courses

ZHANG Xiao-chuan, CHEN Feng

篇8

關(guān)鍵詞 ：CDIO；專業(yè)人才培養(yǎng)；智能科學(xué)與技術(shù)；項目導(dǎo)學(xué)

基金項目：2012年度遼寧省普通高等學(xué)校本科工程人才培養(yǎng)模式改革試點專業(yè)項目(G2201249)。

第一作者簡介：周國順，男，教授，研究方向為嵌入式系統(tǒng)，zhouguoshun@neusoft．edu．cn。

0 引 言

專業(yè)人才培養(yǎng)方案是專業(yè)建設(shè)的根本性文件，主要由專業(yè)基本信息、學(xué)制與學(xué)位、專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系、培養(yǎng)計劃安排及學(xué)時學(xué)分要求等內(nèi)容組成。為了能夠適應(yīng)當(dāng)前國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，高校有必要對相關(guān)學(xué)科的專業(yè)培養(yǎng)方案進行改革。專業(yè)培養(yǎng)方案應(yīng)該適當(dāng)加強對工科學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計與實踐能力培養(yǎng)的要求，廣泛調(diào)研專業(yè)相關(guān)企事業(yè)用人單位的崗位需求，適當(dāng)增加符合專業(yè)發(fā)展趨勢的專業(yè)拓展、前沿課程。大連東軟信息學(xué)院電子工程系智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)依靠具有豐富的智能產(chǎn)品研發(fā)、工程設(shè)計、工程實施經(jīng)驗的師資隊伍和CDIO工程環(huán)境，對本專業(yè)人才培養(yǎng)方案進行了基于TOPCARES-CDIO的教育教學(xué)改革，取得了良好的效果。

1 工程教育改革的意義

CDIO工程教育改革的目的是培養(yǎng)學(xué)生具有在工程、產(chǎn)品開發(fā)團隊中構(gòu)思一設(shè)計一實施一運行復(fù)雜、高附加值產(chǎn)品或過程與系統(tǒng)的能力，通過大學(xué)本科的教育與實踐，成為一名具有基本工程創(chuàng)新及設(shè)計能力、整裝待發(fā)的工程師。為此，教師必須改變傳統(tǒng)工程教育重理論、輕實踐、理論與實踐脫節(jié)的教學(xué)方式，補充對工程教育至關(guān)重要的個人素養(yǎng)、團隊合作與系統(tǒng)構(gòu)建能力培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容。

傳統(tǒng)的教與學(xué)是建立在布魯納的“認(rèn)知一發(fā)現(xiàn)說”、奧蘇伯爾的“有意義言語學(xué)習(xí)理論”和加涅的“認(rèn)知學(xué)習(xí)理論”基礎(chǔ)上的。大多數(shù)高校教師為了讓學(xué)生掌握深厚的工程推理能力，基本上采用奧蘇伯爾的“有意義言語學(xué)習(xí)理論”進行教學(xué)。該理論提倡課堂的講授式教學(xué)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中基本是被動地接受學(xué)習(xí)口。多數(shù)學(xué)生雖然會關(guān)注理論知識在實踐中運用的問題，但是也常常只為應(yīng)付考試而去記憶工程理論。考試結(jié)束，學(xué)過的知識、理論也就不用了，甚至忘記了。

2009年，大連東軟信息學(xué)院提出創(chuàng)辦獨具特色的、培養(yǎng)應(yīng)用型人才的國內(nèi)一流應(yīng)用型大學(xué)的目標(biāo)，借鑒美國MIT、瑞典皇家理工大學(xué)、瑞典查爾莫斯工業(yè)大學(xué)、瑞典林雪平大學(xué)組成的工程教育改革研究團隊倡導(dǎo)的CDIO（Conceive-構(gòu)思、Design-設(shè)計、Implement-實現(xiàn)、Operate-運行）教育教學(xué)理念，提出TOPCARES-CDIO人才培養(yǎng)目標(biāo)體系。TOPCARES分別代表CDIO的8大一級能力指標(biāo)的首字母，即Technical knowledge and reasoning, Open thinking and innovation, Personal and professional skills,Communication and teamwork, Attitude and manner, Responsibility, Ethicalvalues, Social contribution by application practice。

基于CDIO的教學(xué)模式提倡主動學(xué)習(xí)和經(jīng)驗學(xué)習(xí)。主動學(xué)習(xí)是讓學(xué)生在參與學(xué)習(xí)活動時發(fā)現(xiàn)問題、思考與解決問題。教師收集學(xué)生提出的在課程學(xué)習(xí)中的問題，集中回答；同時教師也提出問題，促使學(xué)生主動學(xué)習(xí)、思考問題并尋求解決方法。經(jīng)驗學(xué)習(xí)是讓學(xué)生在模擬工程師和工程實踐的環(huán)境下進行學(xué)習(xí)，包括基于項目的學(xué)習(xí)、仿真、案例分析與設(shè)計實現(xiàn)。

評估與評價是衡量學(xué)生對規(guī)定學(xué)習(xí)內(nèi)容完成程度的判斷。傳統(tǒng)的教學(xué)評價基本上是以筆試成績?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的，很難評價學(xué)生的工程、產(chǎn)品及過程構(gòu)建能力。CDIO教學(xué)模式下的評估以學(xué)習(xí)為中心，貫穿整個教學(xué)過程始終。評估方法主要有筆試和口試、平時表現(xiàn)、項目成果演示、書面報告等。教師可根據(jù)一系列考核成績，對教學(xué)大綱及教學(xué)方法進行持續(xù)的改進和完善，這就構(gòu)成一個工程教學(xué)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

2 智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案改革

教師應(yīng)遵循高等教育教學(xué)規(guī)律，貫徹落實“國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）”精神，以TOPCARES-CDIO教育理念和方法為指導(dǎo)，以培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型高級專門人才為目標(biāo)，以當(dāng)前“萬眾創(chuàng)新、大眾創(chuàng)業(yè)”理念為契機，努力為學(xué)生構(gòu)建合理的知識、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)，結(jié)合智能行業(yè)的新理論、新技術(shù)、新工具、新產(chǎn)品更新課程體系與教學(xué)內(nèi)容，強化創(chuàng)新精神和工程實踐能力培養(yǎng)，促進學(xué)生的全面發(fā)展。

2.1 以知識、能力、素質(zhì)培養(yǎng)為核心，以項目為導(dǎo)向，構(gòu)建一體化專業(yè)人才培養(yǎng)方案

1)以社會和行業(yè)需求為背景，準(zhǔn)確定位專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)。

教師應(yīng)深入開展專業(yè)調(diào)研工作，基于TOPCATES-CDIO人才培養(yǎng)目標(biāo)體系框架，綜合分析應(yīng)用型人才的通用標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)校標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建和確定本專業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)和能力培養(yǎng)的具體要求，培養(yǎng)掌握智能信息處理與識別、自動控制方法等方面基礎(chǔ)知識，具備信息處理系統(tǒng)軟硬件平臺開發(fā)、自動控制系統(tǒng)設(shè)計、人工智能系統(tǒng)開發(fā)等基本能力，具有開放式思維與創(chuàng)新能力和較強個人職業(yè)能力與團隊合作能力，樹立正確價值觀、態(tài)度端正、習(xí)慣良好、有責(zé)任感的，能在智能醫(yī)療設(shè)備、多媒體信息處理、工業(yè)機械控制、機器人、人工智能等智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科相關(guān)的專業(yè)領(lǐng)域從事智能產(chǎn)品開發(fā)、系統(tǒng)測試、技術(shù)支持等工作的應(yīng)用型高級專門人才。

在專業(yè)教育階段，教師可跟蹤專業(yè)和產(chǎn)業(yè)新理論、新技術(shù)、新工具、新產(chǎn)品的要求，通過開設(shè)專業(yè)特色課和專業(yè)拓展課，將創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)融入專業(yè)教育，培養(yǎng)學(xué)生的相應(yīng)知識和技能。專業(yè)課程分類見表1。

2)以項目為導(dǎo)向，構(gòu)建一體化的課程體系。

學(xué)生在學(xué)完所有學(xué)科課程后，要完成一個貫穿整個課程體系知識及能力的壓頂石項目。為達到專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和完成壓頂石項目，學(xué)生必須具有三大核心應(yīng)用能力：智能傳感與檢測技術(shù)能力，智能機器人傳動、驅(qū)動技術(shù)能力和智能機器人系統(tǒng)技術(shù)能力。專業(yè)核心能力對壓頂石項目的支撐關(guān)系如圖1所示。

依據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，教師應(yīng)以專業(yè)核心應(yīng)用能力培養(yǎng)為主線，面向行業(yè)、服務(wù)產(chǎn)業(yè)、突出應(yīng)用，以項目訓(xùn)練為導(dǎo)向，系統(tǒng)構(gòu)建課程與項目相結(jié)合，知識、能力、素質(zhì)同步培養(yǎng)的一體化課程體系，形成課程培養(yǎng)目標(biāo)、項目培養(yǎng)目標(biāo)與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的相互對應(yīng)和支撐。專業(yè)課程體系如圖2所示。

3)以能力培養(yǎng)為本，構(gòu)建一體化的實踐教學(xué)體系。

智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)依據(jù)專業(yè)能力培養(yǎng)目標(biāo)，以能力為本，以項目為載體，采用“學(xué)中做”和“做中學(xué)”的方法，統(tǒng)籌安排基礎(chǔ)實踐、專業(yè)實踐、創(chuàng)新訓(xùn)練與實踐、創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練與實踐、綜合實訓(xùn)與實踐、畢業(yè)設(shè)計（論文）與企業(yè)實踐等循序漸進的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使實踐訓(xùn)練內(nèi)容逐級遞進、逐步深化，將實踐學(xué)期實訓(xùn)內(nèi)容與理論學(xué)期的教學(xué)內(nèi)容緊密銜接，形成理論與實踐相結(jié)合、課內(nèi)與課外相結(jié)合、學(xué)校與企業(yè)相結(jié)合，貫穿本科教育全程的一體化實踐教學(xué)體系。專業(yè)培養(yǎng)方案中采用自頂而下的方式設(shè)計各級項目。一級項目（壓頂石項目）的設(shè)計直接針對專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，二級和三級項目是一級項目培養(yǎng)能力的分解。專業(yè)課程體系中的實踐項目設(shè)計如圖3所示。圖中每一魚骨分支上支撐同一個二級項目的一組課程為課程群，課程三級項目進行適當(dāng)?shù)难由炫c擴展將對應(yīng)二級項目的一部分。專業(yè)項目設(shè)置見表2。教師可通過從課程的三級項目實踐開始，到實踐學(xué)期的有一定綜合能力的二級項目鍛煉，再最后進行一級壓頂石項目實訓(xùn)，消除學(xué)生對智能系統(tǒng)設(shè)計的恐懼感，令學(xué)生從容應(yīng)對工程項目的挑戰(zhàn)。

4)創(chuàng)新素質(zhì)教育，提升學(xué)生的綜合能力。

教師需將素質(zhì)教育項目納入專業(yè)人才培養(yǎng)方案，明確學(xué)分要求、內(nèi)容安排、組織方式及考核評價標(biāo)準(zhǔn)。構(gòu)建與專業(yè)教育相呼應(yīng)的集校、系兩級項目和專業(yè)團隊項目為一體的素質(zhì)教育項目體系，加強學(xué)生職業(yè)素質(zhì)、書面表達能力、溝通交流能力、團隊協(xié)作能力、實踐能力的培養(yǎng)，全面提升學(xué)生的綜合能力。

2.2 “實用化、個性化、國際化”人才培養(yǎng)特色

1)優(yōu)化專業(yè)結(jié)構(gòu)，凝練實用化專業(yè)特色。

智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)依據(jù)辦學(xué)定位、培養(yǎng)目標(biāo)、服務(wù)面向和行業(yè)需求，認(rèn)真梳理和凝練專業(yè)特色，提高專業(yè)建設(shè)質(zhì)量和水平。

本專業(yè)開設(shè)了有別于其他高校智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的特色課程，如智能傳感與檢測技術(shù)、智能機器人、智能終端應(yīng)用開發(fā)等。通過學(xué)習(xí)這些課程，學(xué)生能夠掌握智能科學(xué)行業(yè)前沿的技術(shù)與能力，在就業(yè)市場上處于有利位置；以強化職業(yè)崗位技能訓(xùn)練、提高工程實踐能力為目標(biāo)，依托業(yè)界先進的機器人實驗室設(shè)計課程體系，使畢業(yè)生具有智能科學(xué)領(lǐng)域由硬件到軟件的設(shè)計能力和實際開發(fā)經(jīng)驗。

2)優(yōu)化課程體系結(jié)構(gòu)，科學(xué)設(shè)置專業(yè)課程。

本專業(yè)立足教育教學(xué)的全過程，處理好基礎(chǔ)與專業(yè)、必修與選修、課內(nèi)與課外、理論與實踐、專業(yè)教育與素質(zhì)教育的關(guān)系，按照整體優(yōu)化、加強能力、提高素質(zhì)的思路精心設(shè)計教學(xué)實踐環(huán)節(jié)；通過設(shè)立全校公共選修課平臺擴大選修課范圍，按照學(xué)科門類細(xì)化公共選修課類別，提高選修課學(xué)分學(xué)時比例，增強學(xué)生選課自由度和靈活性。

3)以人為本，因材施教，滿足學(xué)生多元化需求。

教師需根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和個性化需求，實施分類教學(xué)、分級教學(xué)、分層次教學(xué)、分方向培養(yǎng)；通過彈性學(xué)制、選課制、主輔修制、重修制、學(xué)業(yè)導(dǎo)師制、學(xué)分替換、實踐獎勵學(xué)分等方式，把共性與個性、統(tǒng)一性與差異性、規(guī)范性與靈活性有機結(jié)合，突出“實用化、個性化、國際化”的人才培養(yǎng)特色。

2.3 以產(chǎn)學(xué)融合為途徑，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式

1)校企合作建設(shè)課程資源。

高校應(yīng)加強與相關(guān)企業(yè)的深度合作，通過承接企業(yè)項目，將實際案例和項目引入課程，對學(xué)生進行實際項目開發(fā)、項目規(guī)范流程和創(chuàng)新能力培養(yǎng)；根據(jù)行業(yè)和職業(yè)崗位需求，有針對性地將企業(yè)認(rèn)證課程納入課程體系；通過與企業(yè)共建校內(nèi)外實習(xí)、實踐基地，建設(shè)真實或仿真實踐環(huán)境，將企業(yè)實習(xí)、實訓(xùn)、頂崗等實踐環(huán)節(jié)列入培養(yǎng)方案，并根據(jù)行業(yè)和企業(yè)的實際需要，有計劃地開展定制式的人才培養(yǎng)。

2)校企融合實施卓越計劃。

學(xué)校應(yīng)充分發(fā)揮源于企業(yè)的辦學(xué)體制、產(chǎn)學(xué)融合的育人機制；在已實施的3+1模式、CO-OP計劃（校企合作）、項目工作室模式的基礎(chǔ)上，進一步深化人才培養(yǎng)模式改革；按照卓越工程師人才培養(yǎng)的改革思路，對人才培養(yǎng)方案的校內(nèi)培養(yǎng)與企業(yè)培養(yǎng)進行一體化設(shè)計與實施的探索，逐步形成具有“TOPCARES-CDIO”特色的IT應(yīng)用型卓越工程師培養(yǎng)模式。

3 結(jié)語

智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實施CDIO人才培養(yǎng)模式改革以來，學(xué)生的工程實踐能力、團隊合作能力和創(chuàng)新能力普遍有所提升，近年來在國家、省、市各級學(xué)科競賽中捷報頻傳，而且CO-OP實習(xí)學(xué)生也受到了用人單位的好評。基于CDIO工程教育模式，系統(tǒng)實施以知識、能力、素質(zhì)培養(yǎng)為核心，以項目為導(dǎo)向的一體化人才培養(yǎng)方案及產(chǎn)學(xué)融合的創(chuàng)新人才培養(yǎng)方式，既能保證學(xué)生獲得先進的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)知識與技能，又能系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和職業(yè)素養(yǎng)，對于智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)出適應(yīng)社會需求的應(yīng)用型創(chuàng)新人才具有重大實踐意義。通過以上智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)方案的改革與實踐，大連東軟信息學(xué)院電子工程系智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)今后將繼續(xù)發(fā)揚、倡導(dǎo)CDIO工程化教育方法，持續(xù)完善專業(yè)培養(yǎng)方案，為把本專業(yè)建設(shè)成為有特色、高水平、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)應(yīng)用型專業(yè)而繼續(xù)努力。

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篇9

創(chuàng)新是民族進步的靈魂，是國家興旺發(fā)達的不竭動力。其中，創(chuàng)新人才是創(chuàng)新的主體。因此，高等學(xué)校作為人才培養(yǎng)的主體應(yīng)積極思考如何培養(yǎng)適應(yīng)國家及社會發(fā)展需要的創(chuàng)新型人才。人才培養(yǎng)和科學(xué)研究是高校的2項主要任務(wù)，研究表明高校人才培養(yǎng)與科學(xué)研究之間存在顯著的正相關(guān)系。然而，科學(xué)研究并不直接對人才培養(yǎng)起作用。科學(xué)研究必須有相應(yīng)的機制、手段和方法才能有效促進人才培養(yǎng)。

智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是適應(yīng)國家發(fā)展及社會需要而新設(shè)立的專業(yè)。它是現(xiàn)代檢測技術(shù)、電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動化技術(shù)、光學(xué)工程和機械工程等多學(xué)科相互交叉融合的綜合學(xué)科。繼北京大學(xué)最早于2004年設(shè)立該專業(yè)后，其他20余所高校也相繼設(shè)立該專業(yè)。從目前設(shè)立該專業(yè)的高校來看，多是在本專業(yè)領(lǐng)域有突出科研優(yōu)勢的高校，如北京大學(xué)在視聽研究領(lǐng)域、南開大學(xué)在機器人研究領(lǐng)域等。如何將科研優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為人才培養(yǎng)的優(yōu)勢是擺在各高校面前的現(xiàn)實問題。

重慶郵電大學(xué)是以信息技術(shù)為特色的教學(xué)研究型大學(xué)，致力于信息技術(shù)領(lǐng)域的科學(xué)研究，并已在智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科建設(shè)上取得了突出成績。2009年秋，重慶郵電大學(xué)招收了第一批智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科學(xué)生。為辦好本專業(yè)，突出人才培養(yǎng)特色，教師們進行了多項改革與嘗試，已取得了初步成果。

1 教學(xué)團隊與科研團隊建設(shè)結(jié)合

高質(zhì)量的人才培養(yǎng)離不開高素質(zhì)的師資隊伍，高素質(zhì)的師資隊伍不能沒有高水平的科學(xué)研究的錘煉。可見，科學(xué)研究是促進人才培養(yǎng)質(zhì)量提升的有效手段。然而，高等教育進入到21世紀(jì)后，教學(xué)和科研活動的組織不再是單個教師的行為。通過將一些在技能上相互補充，并且愿意為共同的目標(biāo)、業(yè)績目標(biāo)而相互承擔(dān)責(zé)任的教師組合在一起，形成教學(xué)團體和科研團隊是目前高校教學(xué)科研管理的有效手段。

教學(xué)團隊以培養(yǎng)高水平學(xué)生為目的，科研團隊以出高水平科研成果為目的。教學(xué)團隊雖然目標(biāo)明確，但其顯示度較低，在教學(xué)工作中的投入很難在短期內(nèi)看到成效，無法通過量化的方式進行考核。由于教學(xué)活動的組織個體性強，教學(xué)團隊的成員間相互協(xié)作與溝通較少，使得教學(xué)團隊整體缺乏凝聚力。科研團隊的人員組成一般由專業(yè)方向相近或互補的人員構(gòu)成，有具體研究目標(biāo)和任務(wù)指標(biāo)，因此科研團隊往往結(jié)構(gòu)上更緊密。通過將教學(xué)團隊與科研團隊結(jié)合，有利于增強團隊的凝聚力，促進優(yōu)勢學(xué)科和科研資源轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源。

在具體實施中，教師首先根據(jù)學(xué)科領(lǐng)域形成科研院所，然后再根據(jù)科研方向形成研究組。同時，所有課程根據(jù)學(xué)科領(lǐng)域分為課程群，教師根據(jù)主要承擔(dān)的課程形成課程組。每個科研院所設(shè)置有負(fù)責(zé)人，這些負(fù)責(zé)人同時也是相關(guān)課程群的負(fù)責(zé)人。各負(fù)責(zé)人在進行科研工作規(guī)劃的同時還需要考慮人才培養(yǎng)，這就從工作組織上將科研工作與人才培養(yǎng)有效地結(jié)合到一起。經(jīng)過多年的建設(shè)，團隊建設(shè)工作已經(jīng)取得了階段性成果，軟件教學(xué)研究部被評為“國家級教學(xué)團隊”，并獲首屆“重慶市十大杰出青年群體”稱號，信息安全教學(xué)研究部被評為“重慶市教學(xué)團隊”。

2 吸納本科生參與科學(xué)研究項目

目前，各高校在本科生的培養(yǎng)形式上不外乎理論教學(xué)、實驗教學(xué)、課程設(shè)計、實習(xí)實訓(xùn)等。其中，理論教學(xué)主要進行知識性的講解，實驗教學(xué)、課程設(shè)計、實習(xí)實訓(xùn)等一般都只是根據(jù)預(yù)先制定好的計劃進行重復(fù)性操作。這些形式很難培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。其根本原因在于理論教學(xué)中學(xué)生只需要把教師講授內(nèi)容記住就可以了，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的結(jié)果都是既定的，學(xué)生在整個學(xué)習(xí)過程中變成了“記憶器”和“重復(fù)器”。學(xué)習(xí)中少有開放性和探索性的內(nèi)容。

科學(xué)研究是指對一些現(xiàn)象或問題經(jīng)過調(diào)查、驗證、討論及思維，然后進行推論、分析和綜合，來獲得客觀事實的過程。科學(xué)研究具有開放性和探索性，其結(jié)果有可能成功，也有可能失敗，成敗的關(guān)鍵與創(chuàng)新思維密切相關(guān)。因此，在本科生的培養(yǎng)過程中，有計劃地引導(dǎo)學(xué)生參與科學(xué)研究將有效促進學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

為培養(yǎng)本科生參加科研的興趣，教師在新生入學(xué)初就組織學(xué)生到各研究所參觀。通過參觀，學(xué)生增強了對本專業(yè)的認(rèn)識，了解到各研究所的一些研究工作情況，同時也激發(fā)了其研究興趣。在學(xué)習(xí)過程中，為加強對學(xué)生科研活動的引導(dǎo)，每個班級都設(shè)置了班導(dǎo)師，班導(dǎo)師的職責(zé)主要是對學(xué)生進行專業(yè)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)，并在科研活動上給予指導(dǎo)。通過一段時間的基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)和專業(yè)訓(xùn)練，當(dāng)學(xué)生具備了一定的研究所需的知識和能力，就可以通過自薦或推薦的形式到感興趣的研究所參與科研工作。

目前，各團隊所負(fù)責(zé)的科研項目中50%都接收了本科學(xué)生進行畢業(yè)設(shè)計和科研實踐訓(xùn)練。科研工作使學(xué)生在學(xué)習(xí)中思想更開放、更活躍，近年來通過積極組織學(xué)生參加全國大學(xué)生“挑戰(zhàn)杯”競賽、全國縮微智能車競賽等各類比賽，共獲得國家級、省部級獎勵80余項，近年來指導(dǎo)的本科學(xué)生發(fā)表研究論文10余篇。

3 科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)素材

當(dāng)前社會，科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，尤其是進入信息化社會后，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展更加迅速，并且呈現(xiàn)出加速增長的趨勢。智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)作為多學(xué)科交叉所產(chǎn)生的新興專業(yè)更是如此，這就要求教師在授課過程中及時更新教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生在知識能力上緊跟科學(xué)技術(shù)發(fā)展的步伐。

團隊教師經(jīng)過科研歷練，積累了大量的科研成果。近年來團隊獲得包括國家科技進步二等獎在內(nèi)的國家級、省部級科技獎10余項，發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文500余篇，其中SCI、EI收錄200余篇（次）。這些科研成果一方面促進了科學(xué)研究的發(fā)展，另一方面通過轉(zhuǎn)化豐富了教學(xué)素材。

團隊教師將科研成果轉(zhuǎn)化為課堂教學(xué)案例、實驗內(nèi)容和畢業(yè)設(shè)計題目，學(xué)生獲得了良好的熏陶和鍛煉。教師將最新的科學(xué)技術(shù)、方法和手段引人教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，不僅體現(xiàn)在課堂教學(xué)內(nèi)容上，而且表現(xiàn)在課程設(shè)計指導(dǎo)、綜合訓(xùn)練以及各種學(xué)生課外科技競賽指導(dǎo)中，提出并設(shè)計了許多既有訓(xùn)練意義又有實用價值的好題目，豐富了教學(xué)內(nèi)容。

4 科研基地補充創(chuàng)新環(huán)境

團隊近年來承擔(dān)了包括國家973計劃、攀登計劃、863計劃、國家自然科學(xué)基金等10余項國家級和30余項省部級科研項目。這些高水平的科研項目不僅為創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供了豐富的科研選題，也為人才培養(yǎng)提供了充足的科研經(jīng)費和優(yōu)良的科研條件。科研工作直接帶來設(shè)備投入的增加，團隊利用自身的科研優(yōu)勢，在保質(zhì)保量完成科研項目的同時向本科教學(xué)傾斜，以補充學(xué)生創(chuàng)新實驗教學(xué)條件的不足。

篇10

周濟同志在實施“質(zhì)量工程”的二號文件中指出： “提高高等教育質(zhì)量，本科教學(xué)質(zhì)量是關(guān)鍵”。智能科學(xué)與技術(shù)是信息類學(xué)科中最年輕的本科專業(yè)，也是最具有發(fā)展?jié)摿Φ膶I(yè)。2008年中國科協(xié)舉行的“五個10”系列評選活動中，作為智能科學(xué)技術(shù)核心的“人工智能技術(shù)”和作為智能科學(xué)技術(shù)重要應(yīng)用領(lǐng)域的“未來家庭機器人”均入選“10項引領(lǐng)未來的科學(xué)技術(shù)”，這在當(dāng)今所有學(xué)科中獨一無二。

文獻[2]對中國計算機相關(guān)專業(yè)作了一次比較全面的調(diào)查，調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，目前學(xué)生仍處于應(yīng)試教育模式中，要考很多基礎(chǔ)理論課程，而實踐課程少，動手能力不強，致使畢業(yè)后競爭力較差。調(diào)查結(jié)果顯示，認(rèn)為畢業(yè)生在實際工作中動手能力培養(yǎng)不足的比例高達70％。有的用人單位還反映，學(xué)生在校學(xué)習(xí)過程中沒有形成一個好的習(xí)慣，沒有把基礎(chǔ)的東西學(xué)好，而是認(rèn)為學(xué)一個語言就可以去用了，結(jié)果編程基礎(chǔ)很不扎實，稍微復(fù)雜點的編程就會出問題，而且編程不太規(guī)范，項目工程能力較差，突出的例子就是不喜歡寫項目文檔。

學(xué)生在校期間缺乏有效的、足量的實踐環(huán)節(jié)，是企業(yè)和畢業(yè)生的共同反映。例如，關(guān)于“工作中最有用的技能或知識的來源”的多選題，70.7％的畢業(yè)生認(rèn)為是參加工作之后逐漸學(xué)習(xí)到的；其次為課程實習(xí)，例如硬件試驗和上機項目實習(xí)題，占40％；第三為到公司實習(xí)，占39.2％，都高出大學(xué)教師的課堂教學(xué)。

對于智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，將所有專業(yè)課程分成兩大類：理論性課程和應(yīng)用實踐性課程。有的課程既兼顧理論性，又兼顧實踐性，但是有所側(cè)重。理論性課程是方法論的內(nèi)容，是知識傳承的載體，是本科階段必須強化的內(nèi)容，目前對于理論性或者偏理論性的課程比較重視，但是比較忽略實踐性課程。

雖然每年各類公司招聘應(yīng)屆畢業(yè)生的標(biāo)準(zhǔn)幾乎一致，但是貌似并未對教學(xué)大綱產(chǎn)生過影響。每年各類公司到學(xué)校招聘，要求掌握的開發(fā)工具和開發(fā)平臺等，大多沒有在課程體系中出現(xiàn)，如圖1所示。

為什么在課程體系中沒有出現(xiàn)的這些技術(shù)呢?不少老師會認(rèn)為我們是本科教學(xué)，這些是專科甚至是職高應(yīng)該學(xué)的內(nèi)容。然而事實并非如此，2002年開始，我校和比利時魯汶工學(xué)院合辦了一個碩士班，這個專業(yè)是魯汶工學(xué)院的碩士類專業(yè)中的最好專業(yè)，畢業(yè)生在比利時非常受歡迎。他們的課程覆蓋了大部分企業(yè)的招聘需求：c++程序設(shè)計(QT平臺)、用戶界面(UI)設(shè)計、JavaWeb開發(fā)和Flas設(shè)計，等等。除了一門“電子媒體導(dǎo)論”屬于偏理論性的課程，其他全部是實踐性的課程。這些課程是目前國內(nèi)不屑于開的一些科目，而恰恰又是企業(yè)所需要的。

目前對于課程的設(shè)置，國內(nèi)很多專業(yè)課程體系和10年前的課程體系設(shè)置大體相同。當(dāng)然，對于基礎(chǔ)類課程，沒有多大變化是可以理解的。信息類學(xué)科每隔5年都會發(fā)生重大變化，課程體系卻變化很小。這有兩方面原因：(1)課程內(nèi)容變化，第一遍講解需要大量的備課時間，而且講課效果還不一定好。(2)要繼續(xù)學(xué)習(xí)新技術(shù)，不如講老課程來得熟練、輕松。這樣導(dǎo)致新課程開不出來，即使開出來也沒有人愿意講。

2　軟件應(yīng)用實踐類課程設(shè)計探討

首先要明確這個體系中有些什么，才能決定需要設(shè)置什么。用人單位和畢業(yè)生都認(rèn)為，現(xiàn)在的本科教學(xué)有一種教師“閉門造車”之嫌，教師是根據(jù)院系的課程安排和課本上的內(nèi)容、按照自己的思維方式去講解，其實，就課程安排本身而言就可能已經(jīng)與社會需求脫節(jié)了。

在對所使用的操作平臺的調(diào)查中，選擇使用UNIX／Linux開發(fā)平臺的比例明顯居高。學(xué)生在校期間和實際工作中所使用的平臺有一些差異，如果能在本科課程中增大UNIX／Linux平臺的比例，效果會更好些。在對開發(fā)語言與環(huán)境方面的調(diào)查中，也發(fā)現(xiàn)目前在校期間和工作中使用的開發(fā)語言和環(huán)境不太一致，相差最大的是Java和JSP／J2EE。可見，高校關(guān)于開發(fā)語言的課程設(shè)置中也存在一定問題。

目前在應(yīng)用開發(fā)領(lǐng)域中，從軟件開發(fā)體系上分類，主要分成三大體系，一種是基于瀏覽器的B／S(Brower／Server)架構(gòu)，另一種是C／S(ClientJServer)架構(gòu)、面向嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)架構(gòu)。開發(fā)體系如圖2所示。

基于B／S架構(gòu)的開發(fā)，目前主要采用三種服務(wù)器端語言：JSP(Java Server Pages)、PHP和，這三種語言構(gòu)成三種常用應(yīng)用開發(fā)組合：JSP+Oracle體系、PHP+MySQL體系以及ASP，NET+SQL Server體系。

基于C／S架構(gòu)的開發(fā)，傳統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境有VB、VC以及Delphi等，隨著Java體系以及，NET體系的普及，目前更流行NET編程體系和Java編程體系。

對于嵌入式開發(fā)，很多老師可能覺得應(yīng)該并入硬件類課程。我們認(rèn)為應(yīng)當(dāng)并入軟件類課程，主要有如下兩個原因：(1)目前面向嵌入式的開發(fā)，并需要涉及多少硬件設(shè)計，開發(fā)板都是定制好的，和開發(fā)軟件的套路沒有區(qū)別。(2)嵌入式開發(fā)環(huán)境與普通計算機開發(fā)環(huán)境已經(jīng)基本統(tǒng)一，比如QT，Eclipse和Visual 開發(fā)套件等。目前，面向嵌入式系統(tǒng)的主流平臺分成兩種：Linux和WinCE，從開發(fā)角度上劃分，可以粗略分成應(yīng)用開發(fā)與驅(qū)動開發(fā)。

將每一個體系都分成基礎(chǔ)部分和提高部分，為了能將擴大知識面，將基礎(chǔ)部分設(shè)置成為必修課程或者選修課，提高部分設(shè)置成為選修課。同學(xué)可以根據(jù)自己的興趣和發(fā)展方向，選擇某一個分支學(xué)習(xí)下去，并在這個方向進行綜合案例設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計，并以此為作為就業(yè)的方向，從而提高最終的就業(yè)成功率。基本課程規(guī)劃如圖3所示。

將“算法分析與設(shè)計”作為軟件類課程的基礎(chǔ)，參考MIT大學(xué)的智能方向的課程規(guī)劃，主要講解智能搜索、排序以及動態(tài)規(guī)劃方面的內(nèi)容；然后設(shè)置3個主線結(jié)構(gòu)：(1)Java基礎(chǔ)J2EE開發(fā)；(2)NET應(yīng)用開發(fā)基礎(chǔ)NET Web開發(fā)；(3)基于ARM／DSP系統(tǒng)的Linux應(yīng)用開發(fā)一基于ARM／DSP系統(tǒng)的驅(qū)動開發(fā)，其中大部分基礎(chǔ)類的課程以必修課的形式開出，后面的課程以選修課的形式開出。

通過基礎(chǔ)類課程的學(xué)習(xí)，可以對這個體系的內(nèi)容有一個初步的認(rèn)識，學(xué)生可以根據(jù)自己的就業(yè)方向以及興趣合理選擇后續(xù)的課程。

3　軟件應(yīng)用實踐類課程的教學(xué)方法探討

大部分實踐類課程由課堂講解和上機組成，課堂講解 將大部分知識點講解清楚，然后通過上機將課堂的內(nèi)容進一步鞏固，并通過練習(xí)，提高課程的動手能力。

如果上午課堂講解，下午上機練習(xí)，效果還可以。很多情況下，要間隔好幾天，這樣再上機效果將大大降低，根據(jù)遺忘規(guī)則，很多同學(xué)已經(jīng)忘記課上的大部分內(nèi)容，上機的效果將大大降低。

我們計劃采取一種折中的方法，分成小班在實驗機房上課。將講解部分與上機練習(xí)結(jié)合起來，對每一個知識點進行講解后，讓同學(xué)立刻進行練習(xí)，這樣可以提高同學(xué)的動手實踐能力。通過教師的課堂講解和同學(xué)的課堂練習(xí)，將知識達到融會貫通的程度，如圖4所示。

這種設(shè)置提高了對教師的要求，教師除了熟練的知識講解，還要有快速發(fā)現(xiàn)問題的能力，及時查找同學(xué)練習(xí)中出現(xiàn)了問題。還需要對知識有良好的把握和課堂的整體控制能力。

4　軟件應(yīng)用實踐類課程的講義教材建設(shè)探討

對于講課的積累，除教學(xué)大綱和完整的PPT以外，還應(yīng)該根據(jù)專業(yè)特色建立一套完整講義。每年要對講義的內(nèi)容進行完善和修改。講義是教學(xué)過程的總結(jié)，一套完善的講義不僅方便老師教學(xué)和同學(xué)學(xué)習(xí)，還能為其他老師授課提供有益的參考。

但是，講義的編寫需要耗費大量時間，是知識再加工整理的過程。內(nèi)容是講義和教材的生命，保證內(nèi)容質(zhì)量，是提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。300頁的講義至少需要1200小時以上的時間投入，即使是講了很多遍的課程，建立講義的周期也需要半年到1年的時間。

講義一般情況下使用Word錄入，如果對Word不熟悉，對300頁左右的書稿進行整理將會非常辛苦。靈活使用Word樣式表，可以使排版更加輕松，使整個稿件條理性很強。除此之外，圖表的清晰程度也很重要，圖題和表題要按照章節(jié)進行標(biāo)注。由于書稿是單欄排列，為了使自己的書稿能夠美觀大方，盡量不要使用高度大于寬度的圖，圖的高度與寬度的比例在1：1.5到1：2.5之間比較適宜，比例盡量接近黃金分割點“0.618：1”，這樣的圖從視覺上是最舒服的。從開始設(shè)計大綱到正式完成，科學(xué)的方法大概需要5步左右，如圖5所示。

前期的預(yù)研階段，需要與同行討論規(guī)劃講義的大綱與章節(jié)，并針對每一章定出一級節(jié)標(biāo)題，并反復(fù)與同行討論并修改大綱。如果作為規(guī)劃講義的一部分，還需要考慮與其他講義的銜接、知識點的統(tǒng)籌規(guī)劃等。根據(jù)實際情況，這一階段一般需要1個月左右。

即使作了充足的預(yù)研，到實際寫作的時候，也會舉“手”維艱，往往投入大量的時間，也看不到多少產(chǎn)出。但是如果不投入時間，則一定不會有產(chǎn)出。很多第一次接手講義或者教材編寫的老師，經(jīng)常會選擇在這個階段放棄。其實對于第一遍編寫，并不需要過于細(xì)致，這一階段需要調(diào)動發(fā)散性思維，將自己授課的材料，“填鴨式”放到規(guī)劃的每個章節(jié)上，并不斷地對資料進行整理，用非口語化的語句，整理素材。講課的思維很容易影響講義的語句，因此會出現(xiàn)大量的類似“我們看這樣是不是更好啊”、“這樣不行了啊”等語句，這些口語化的文字，盡量避免。

第二遍編寫和修改，是決定講義質(zhì)量好壞的關(guān)鍵過程。按照規(guī)劃將理論知識、實際案例和綜合應(yīng)用等補充完整。控制好各部分的比例，例如理論知識與實際例子的比例為7：3或者6：4等。對每一章節(jié)進行反復(fù)細(xì)致的修改，并根據(jù)內(nèi)容編寫每章習(xí)題以及答案。

經(jīng)過第二遍的編寫和修訂，寫出的內(nèi)容已經(jīng)可讀了。找個同行進行內(nèi)容上、技術(shù)上和概念上的審查，并根據(jù)意見進行修改。因為最終面向的是學(xué)生，找?guī)讉€同學(xué)從初學(xué)者的角度閱讀，只有他們才能感覺到什么地方不連貫、什么地方跳躍有些大了或者什么地方看不懂等。

第三遍修改是一個逐步“求精”的過程。根據(jù)同行以及同學(xué)的意見，再進行修改，修改的同時，再請他們對相應(yīng)的地方進行閱讀，看調(diào)整是否恰當(dāng)。經(jīng)過反復(fù)修改后，就可以定稿了，在稿件的基礎(chǔ)上再編寫內(nèi)容提要和前言等。

經(jīng)過兩遍以上的使用，學(xué)生反映良好，就可以在此基礎(chǔ)上將講義建設(shè)成為一本教材。如果教材不來源于講義，不經(jīng)過課堂的檢測，很難是一本好教材。

5　應(yīng)用實踐類課程的考試方法探討

閉卷考試有很多缺陷，不能客觀反映出學(xué)生理解、掌握、應(yīng)用知識的實際情況，但是如果沒有閉卷考試的督促，學(xué)生會放松學(xué)習(xí)，從而不能產(chǎn)生良好的學(xué)習(xí)效果。可以不應(yīng)拘泥于閉卷這一種形式，對考核內(nèi)容和形式作適當(dāng)調(diào)整，形成多樣化的考評方法。例如：

(1)減少閉卷考試的科目，安排具體實踐項目，結(jié)合平時組織的小討論、小論文，做項目、寫方案報告，以論文考核為主。

(2)更多地通過課程的實驗和成果來考核，鼓勵在實驗中的創(chuàng)新，理論成績所占比例可以縮小到總成績的50％以下。

(3)布置給每位學(xué)生的作業(yè)都不一樣，不以統(tǒng)一的答案標(biāo)準(zhǔn)作為考核依據(jù)。

(4)減少必修課比例，鼓勵學(xué)生選擇選修課程。

大部分專業(yè)核心課程都有實驗環(huán)節(jié)和課程設(shè)計環(huán)節(jié)。課程設(shè)計環(huán)節(jié)對學(xué)生是一個綜合性鍛煉的機會，要求學(xué)生從工程的角度進行考慮和設(shè)計，考核時不僅要看程序的運行，更重要的是要看設(shè)計思想和程序代碼及邏輯，這樣就有效地防止了一個學(xué)生做出來其他同學(xué)就都拷貝的現(xiàn)象。為了保證課程設(shè)計的質(zhì)量，題目事先要進行篩選和評議，根據(jù)課程設(shè)計的時間長短，題目的難度要進行相應(yīng)調(diào)整，偏難和偏易都不合適。

參考?xì)W洲一些科目考試的經(jīng)驗，并結(jié)合國內(nèi)的課程的特點，我們將課程考核分成3個部分，平時的成績占10％，課程最終的答辯占30％，閉卷考試占60％，如果有任何一個類別不通過，課程都算不及格，如圖6所示。

其中，試卷答題和項目答辯同時進行，某一組在答辯時，其他小組在考試，這樣交替進行。每組的項目需要設(shè)計出完整的程序演示、系統(tǒng)的需求分析、詳細(xì)設(shè)計以及答辯PPT等。

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1課程建設(shè)情況

專家系統(tǒng)使用人類專家推理的計算機模型處理現(xiàn)實世界中需要專家做出解釋的復(fù)雜問題,并得出與專家相同的結(jié)論[3]。其最大特點是不僅可以幫助人們處理信息,還能說明處理的方式和理由[4]。我們結(jié)合專家系統(tǒng)課程特色與學(xué)習(xí)認(rèn)知過程特點,采取認(rèn)知教學(xué)作為專家系統(tǒng)教學(xué)的理論基礎(chǔ)[5-6],根據(jù)智能科學(xué)與技術(shù)系列課程教研經(jīng)驗,融合雙語教學(xué)方式,初步提出課程定位和建設(shè)目標(biāo),給出了教學(xué)基本要求。

1.1課程定位與建設(shè)目標(biāo)

在學(xué)習(xí)本課程之前,學(xué)生最好已經(jīng)選修過離散數(shù)學(xué)、人工智能和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計課程,本課程32個學(xué)時,2個學(xué)分,其中實驗課6學(xué)時。此外,“專家系統(tǒng)”還可作為自動化、計算機科學(xué)與技術(shù)等相關(guān)專業(yè)有興趣的學(xué)生的選修課程。可為學(xué)生提供一種新的手段和方法求解傳統(tǒng)方法難解問題,也為學(xué)生們了解智能科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域知識提供良好的窗口。

專家系統(tǒng)成為智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程,目的在于培養(yǎng)學(xué)生理解和掌握專家系統(tǒng)技術(shù)的基本觀念、基本理論和智能科學(xué)方法;并靈活設(shè)計和構(gòu)建不同領(lǐng)域的專家系統(tǒng),解決實際問題,為學(xué)習(xí)后續(xù)課程奠定方法基礎(chǔ)。通過教學(xué)過程,培養(yǎng)學(xué)生善于分析繼承已有的科學(xué)進步成果、激勵學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的自主科學(xué)創(chuàng)新精神。

1.2課程教材設(shè)計

本校專家系統(tǒng)課程選用了蔡自興編寫的《高級專家系統(tǒng):原理、設(shè)計及應(yīng)用》[3]一書,該教材包括專家系統(tǒng)的基本理論、技術(shù)方法和實際應(yīng)用的諸多內(nèi)容,知識點介紹全面詳盡,同時列舉了諸多實例,便于課堂分析與課后理解。

根據(jù)雙語教學(xué)的要求,外文參考教材[7]選用了Expert Systems Principles and Programming (Third Edition)一書,該書對CLIPS語言分析透徹,有大量的課后習(xí)題與資料,適合學(xué)生作為主要參考書目進行課后學(xué)習(xí)。實驗教材選用了電子工業(yè)出版社出版的《決策支持與專家系統(tǒng)實驗教程》一書,主要利用了同時,根據(jù)雙語教學(xué)的要求,外文參考教材選用了China Machine Press出版的Expert Systems Principles and Programming (Third Edition)一書,該書對CLIPS語言分析透徹,有大量的課后習(xí)題與資料,有利于學(xué)生作為主要參考書目進行課后學(xué)習(xí)。我校實驗教材選用了電子工業(yè)出版社出版的《決策支持與專家系統(tǒng)實驗教程》一書。主要利用了該書后半部分內(nèi)容。目前,國內(nèi)基于CLIPS的“專家系統(tǒng)”實驗教學(xué)教材在國內(nèi)幾乎沒有容,專家系統(tǒng)課程實驗及其教材建設(shè)還需進一步改革與探索。

1.3教學(xué)要求與知識框架

通過學(xué)習(xí),使學(xué)生了解和掌握專家系統(tǒng)的相關(guān)原理和方法,。要求學(xué)生掌握知識表示方法、搜索推理技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容,熟悉和了解常見的專家系統(tǒng)解釋機制、開發(fā)工具和評估方法,學(xué)會基于規(guī)則專家系統(tǒng)、基于框架的專家系統(tǒng)、基于模型的專家系統(tǒng)和基于Web專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)建立和應(yīng)用,掌握專家系統(tǒng)的常用編程語言――CLIPS,了解專家系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和研究課題。經(jīng)過對專家系統(tǒng)課程知識內(nèi)容進行分類,可分為以下6個模塊,如表1所示。。

經(jīng)過對專家系統(tǒng)課程知識內(nèi)容進行分類,可分為以下6個模塊,如表1所示。

模塊一專家系統(tǒng)的定義、發(fā)展歷史、研究內(nèi)容、類型、結(jié)構(gòu)和特點以及構(gòu)建步驟;。

模塊二熟悉專家系統(tǒng)時可能采用的人工智能的知識表示方法和搜索推理技術(shù),結(jié)合傳統(tǒng)人工智能方法和計算智能的一些方法;。

模塊三了解專家系統(tǒng)的解釋機制、開發(fā)工具和評估方法;。

模塊四熟悉基于規(guī)則專家系統(tǒng)、基于框架的專家系統(tǒng)、基于模型的專家系統(tǒng)和基于Web專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、推理技術(shù)、設(shè)計方法及應(yīng)用示例;。

模塊五掌握人工智能和專家系統(tǒng)的編程語言――CLIPS,了解其他LISP,PROLOG和關(guān)系數(shù)據(jù)操作語言等;。

模塊六展望專家系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和研究課題,并了解新型專家系統(tǒng)的特征與示例。

從教學(xué)要求角度出發(fā),模塊一、模塊三和模塊六的教學(xué)要求相對一般,但卻是學(xué)生涉及專家系統(tǒng)技術(shù)的必備知識模塊。相對而言,模塊五是基本教學(xué)條件要求中最高的一個模塊,因為模塊二與模塊四的深刻理解與系統(tǒng)設(shè)計需通過模塊五而實現(xiàn)的。

從教學(xué)內(nèi)容的重難點角度出發(fā),模塊二是重點部分之一,但因有人工智能課程的基礎(chǔ),相對而言,教學(xué)實施過程中較為順暢。模塊四與模塊五是專家系統(tǒng)課程重點闡述部分,其中模塊五也是難點部分,在實驗教學(xué)環(huán)節(jié)中,由于大部分學(xué)生初次接觸推理性的編程語言,所以需要一定的入門時間和練習(xí)次數(shù)。

2專家系統(tǒng)課程教學(xué)改革實施

2.1基于多媒體的專家系統(tǒng)課程教學(xué)

教學(xué)應(yīng)以學(xué)習(xí)者為中心,以先進教育技術(shù)為手段,相輔相成,促進教學(xué)效果。人類的感官功能中視覺與聽覺器官起到了94%作用[78],而視聽覺的協(xié)同作業(yè)能大大提高學(xué)習(xí)效率,而。多媒體教學(xué)就是一種集聲、文、圖、色于一體的教學(xué)手段之一,其實施。多媒體教學(xué)的關(guān)鍵實施內(nèi)容就是教學(xué)設(shè)計,而教學(xué)設(shè)計的難點就是在不增加學(xué)生信息加工系統(tǒng)中工作記憶負(fù)荷的前提下,用促進生成的方式呈現(xiàn)學(xué)習(xí)材料,包括教材、課件、講義、課堂講解、課后習(xí)題等。

結(jié)合專家系統(tǒng)課程教學(xué)情況,教學(xué)設(shè)計分為以下3個方面進行詳盡闡述:。

1) 把握好課堂教學(xué)知識量。

專家系統(tǒng)課程相對智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)第六期的學(xué)生而言是非常新穎的一門非常新穎的課程,學(xué)生們相對的學(xué)習(xí)熱情比較高,但這里還需仍然需要對學(xué)生的先前知識結(jié)構(gòu)和能力有個簡單的估計。教師需考慮學(xué)生的工作記憶容量,并對學(xué)生的長期記憶有個估計,把握學(xué)習(xí)材料內(nèi)在負(fù)荷。學(xué)習(xí)材料并非越多越好,關(guān)鍵在于精華,給學(xué)生留下深刻印象。“專家系統(tǒng)”課堂教授部分以原理性與推理性知識為主,應(yīng)增加實踐技術(shù)實例,這樣讓學(xué)生緊密聯(lián)系實際應(yīng)用進行學(xué)習(xí),。多媒體視頻就是一個很好的表現(xiàn)手段。將制作好的實例視頻,向?qū)W生們展示,不但讓課程氛圍活躍,還激發(fā)學(xué)生對實踐教學(xué)的興趣;不但沒有增加課堂的知識負(fù)荷,還可以留給學(xué)生課后對比學(xué)習(xí)。

2) 多元化課件制作呈現(xiàn)形式。

專家系統(tǒng)是一門推理性知識要求很強的課程,同時也需要掌握一門有利的開發(fā)工具方能使學(xué)生做到靈活應(yīng)用。經(jīng)過教學(xué)實踐與課后調(diào)查發(fā)現(xiàn),學(xué)生們對知識表述與相關(guān)畫面共同呈現(xiàn)的形式比單一媒體呈現(xiàn)形式學(xué)習(xí)效果好,知識和畫面也必須是關(guān)聯(lián)的,呈現(xiàn)位置和各部分的比例也需考慮充分。為此,課件制作是一個“改無止境”的工程,因為每一屆的學(xué)生具有自己的特點,且專家系統(tǒng)課程知識點的不斷更新,每一年都要對課件進行大量的補充與改進。

3) 基于認(rèn)知教學(xué)的課堂講解過程。

認(rèn)知教學(xué)模式中,是以學(xué)生為主體,教學(xué)教師起主導(dǎo)作用。課堂講解是面對面教學(xué)活動中的重要環(huán)節(jié),,它是多媒體中聯(lián)系言語與畫面的橋梁,是減少學(xué)生工作記憶負(fù)荷的有效手段。

專家系統(tǒng)課程知識可分為表示性知識與推理技術(shù)性知識,根據(jù)相關(guān)認(rèn)知心理學(xué)理論,可將知識分為兩類:陳述性知識和程序性知識[5]。其中在教育心理學(xué)中“陳述性知識”是指個人具有有意識的提取線索,能夠直接加以回憶和陳述。其實就是關(guān)于“是什么”的知識,包括對事實,規(guī)則,事件等信息的表達。教育心理學(xué)中“程序性知識”是指個人沒有有意識的提取線索,其存在只能借助某種作業(yè)形式簡介推測的知識稱為程序性知識,而現(xiàn)代認(rèn)知心理學(xué)為程序性知識以產(chǎn)生式及產(chǎn)生式系統(tǒng)來表征的。所以可將陳述性知識采用“專家系統(tǒng)”中的語義網(wǎng)絡(luò)形式為基礎(chǔ)地表征,而程序性知識的表征形式可用“專家系統(tǒng)”中的產(chǎn)生式系統(tǒng),以“ifthen”形式表示條件這一關(guān)系。眾多形式的產(chǎn)生式規(guī)則相互聯(lián)系就組成了復(fù)雜的產(chǎn)生式系統(tǒng)。基于認(rèn)知理論的“專家系統(tǒng)”知識教學(xué)實施過程中,首先應(yīng)選定系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容,掌握開發(fā)系統(tǒng)時所需的知識與工具,;其次分析問題,并根據(jù)系統(tǒng)的具體特征轉(zhuǎn)化知識。而后;接著對問題模型進行求解,建立和構(gòu)造知識庫,;最后,利用實現(xiàn)工具編寫代碼,系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。

2.2專家系統(tǒng)課程雙語教學(xué)的實施

專家系統(tǒng)課程是信息學(xué)科新興發(fā)展的一門課程,有許多關(guān)鍵性進展相關(guān)研究進展和成果的資料均源于英文文獻,因而提高學(xué)生雙語水平是一種大勢所需,。同時,雙語教學(xué)提高了對教師整體素質(zhì)的要求,在雙語教學(xué)過程中,有意識的增強教學(xué)互動,以問題啟發(fā)式教學(xué)與課堂辯論形式教學(xué),學(xué)生通過查閱主題文獻進行針對性的演講或討論,教師對學(xué)生的表現(xiàn)加以評述,并進行補充。這種形式可擴大教師的知識面,使得任課老師了解前沿的研究成果。也可培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)新能力,使得課程具有鮮活的生命力。雙語教學(xué)對教師,特別是教師的其外語水平及其口語表達能力,,。促進了師資整體水平的提高。專家系統(tǒng)的雙語教材已在1.2中介紹,但實驗教材的設(shè)計與編寫工作現(xiàn)仍處于空缺,這也是雙語教學(xué)的需完善的內(nèi)容工作之一。由于雙語教學(xué)增加了授課難道難度,進而影響了授課的進度,應(yīng)充分發(fā)揮多媒體先進教學(xué)手段對專業(yè)術(shù)語和難以理解的內(nèi)容,進行注解,幫助于學(xué)生理解。在貫徹雙語教學(xué)的過程中,除了指定適當(dāng)英文參考短文或參考書,開發(fā)雙語課件外,還應(yīng)使學(xué)生接觸國內(nèi)外文獻資料,開闊眼界,拓寬知識面,強化雙語的意識,激發(fā)學(xué)生主觀能動性,使學(xué)生找到課程學(xué)習(xí)的歸屬感。

2.3改革“專家系統(tǒng)”課程實時交互活動

專家系統(tǒng)課程是一門理論與實踐關(guān)系密切的課程之一,課堂留下的作業(yè)大多需要計算機編程或計算機輔助教學(xué)方能較好的地完成。根據(jù)此特點,改革傳統(tǒng)的作業(yè)形式與批審方法可節(jié)約反饋時間,同時可實現(xiàn)“低碳無紙化”辦公。利用網(wǎng)絡(luò)進行作業(yè)上交,教師批閱后通過網(wǎng)絡(luò)及時返回給學(xué)生,不但能提高老師的辦公效率,也使學(xué)生得到快速與準(zhǔn)確的反饋。

針對多校區(qū)的現(xiàn)狀,我們利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源,采用了多種交互式策略,通過Email和群討論組等方式進行在線交流,也可傳遞參考資料,交流課外成果,實現(xiàn)只要老師在實驗室,學(xué)生在任何有網(wǎng)絡(luò)終端PC機處,就能進行了實時交流或批改作業(yè)。避免了學(xué)生為了課后的困惑問題積壓至下一堂課的矛盾,同時也節(jié)約了學(xué)生往返路程上耗費的時間。

為了進一步體現(xiàn)教學(xué)效果,我們下一步擬進行考試方式的變革,應(yīng)綜合考慮課堂出勤情況、平時正式作業(yè)成績、課堂討論情況和期末課程考試進行綜合評分。還應(yīng)考慮以雙語形式進行筆試,當(dāng)面交卷后進行雙語發(fā)問。若有課程論文或創(chuàng)新作品表現(xiàn)突出者,可免參加最后的課程考試。使考試不再是學(xué)生的負(fù)擔(dān),而成為衡量與培養(yǎng)創(chuàng)新能力。和口試。

3基于CLIPS的專家系統(tǒng)實驗教學(xué)

3.1專家系統(tǒng)與CLIPS語言

CLIPS(C Language Integrated Production system)是由美國航空航天局約翰遜空間中心(NASA’’s Johnson Space Center)開發(fā)的一種專家系統(tǒng)工具,由C語言編寫而成。早期的專家系統(tǒng)工具大都用LISP、Prolog等編程語言開發(fā),共同問題是運行速度慢,可移植性差,解決復(fù)雜問題的能力差。CLIPS是基于Rete算法的前向推理語言,其優(yōu)點包括:①邏輯推理方面的強大功能強。②、可移植性好。③、可擴展性好。④、有利于和其他語言聯(lián)合使用等。

3.1專家系統(tǒng)與CLIPS語言

專家系統(tǒng)與傳統(tǒng)的計算機程序系統(tǒng)有著完全不同的體系結(jié)構(gòu),通常它由知識庫、推理機、綜合數(shù)據(jù)庫、知識獲取機制、解釋機制和人機接口等幾個基本的、獨立的部分所組成,其中尤以知識庫與推理機相互分離而別具特色。用clips語言能夠更好地熟悉專家系統(tǒng)的整個組成。CLIPS可為基于規(guī)則、面向?qū)ο笠约斑^程的編程提供支持(rule-based, object-oriented, and procedural programming)。

以基于規(guī)則的專家系統(tǒng)利用CLIPS工具編程作為實例闡述。在CLIPS中找到專家系統(tǒng)基礎(chǔ)的組成部分――Fact List、Knowledge Base、Inference Engine。Fact List中存放用于推理的事實,而Knowledge Base包含所有的規(guī)則,Inference Engine控制所有的進程。圖1所示為專家系統(tǒng)框架示意圖。專家系統(tǒng)中最核心的就是知識庫,知識庫中包含了大量某個領(lǐng)域?qū)＜业闹R。,為了使計算機能運用專家的領(lǐng)域知識,必須要采用一定的方式表示知識 。目前常用的知識表示方式有產(chǎn)生式規(guī)則、語義網(wǎng)絡(luò)、框架、狀態(tài)空間、邏輯模式、腳本、過程、面向?qū)ο蟮取；谝?guī)則的產(chǎn)生式系統(tǒng)是目前實現(xiàn)知識運用最基本的方法。

3.2專家系統(tǒng)實驗教學(xué)內(nèi)容

通過CLIPS軟件環(huán)境提供了的驗證性、設(shè)計性和開發(fā)性實驗,幫助學(xué)生更好地熟悉和掌握專家系統(tǒng)的基本原理和方法;,通過實驗提高學(xué)生總結(jié)實驗結(jié)果的能力,使之對專家系統(tǒng)的相關(guān)理論有更深刻的認(rèn)識。實驗內(nèi)容如表2所示:。

其中,實驗1為實驗2的基礎(chǔ),這兩個實驗應(yīng)與講授課程穿插,使得學(xué)生利用課堂學(xué)到的理論聯(lián)系實際實驗操作,通過這兩個實驗的學(xué)習(xí)能夠掌握專家系統(tǒng)的開發(fā)過程、掌握用產(chǎn)生式規(guī)則繪制推理樹的方法、掌握、編寫CLIPS應(yīng)用程序的方法以及程序運行環(huán)境的應(yīng)用等。實驗3是一個有難度的實驗,需要大量的課余準(zhǔn)備時間,所以在完成實驗3的時候,必須預(yù)留3周的時間,提前布置給學(xué)生,讓學(xué)生做好實驗前的準(zhǔn)備,這樣方能取得較好的實驗教學(xué)效果。這些被挑選出來的CLIPS專家系統(tǒng)的代碼應(yīng)是經(jīng)典的學(xué)習(xí)內(nèi)容,通過該實驗培養(yǎng)學(xué)生獨立分析與開發(fā)完整的專家系統(tǒng)的能力。

3.3實驗教學(xué)實例分析

1) 實驗?zāi)康?學(xué)習(xí)和理解CLIPS編程語言,通過分析用CLIPS編寫的“野人過河”的程序,深入理解專家系統(tǒng)的編程技巧,加深對專家系統(tǒng)的認(rèn)識和理解。

2) 實驗說明:野人過河問題屬于智能學(xué)科中的一個經(jīng)典問題,問題描述如下:,有三3個牧師傳教士和三3個野人過河,只有一條能裝下兩個人的船,在河的任何一方或者船上,如果野人的人數(shù)大于牧師的人數(shù),那么牧師就會有危險。

假設(shè)問題的初始狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài),假設(shè)和分為1岸和2岸: 。

初始狀態(tài):1岸,3野人,3牧師;2岸,0野人,0牧師;船停在1岸,船上有0個人;。

目標(biāo)狀態(tài):1岸,0野人,0牧師;2岸,3野人,3牧師;船停在2岸,船上有0個人;。

整個問題就抽象成了如何從初始狀態(tài)經(jīng)中間的一系列狀態(tài)達到目標(biāo)狀態(tài)。問題狀態(tài)的改變是通過劃船渡河來引發(fā)的,所以合理的渡河操作就成了通常所說的(算符)就是問題求解的關(guān)鍵。,根據(jù)題目要求,可以得出以下5個算符:渡1野人、渡1牧師、渡1野人1牧師、渡2野人、渡2牧師,。根據(jù)渡船方向的不同,也可以理解為10個往還算符。定義算符知道以后,剩下的核心問題就是搜索方法了,。本程序采用深度優(yōu)先搜索,通過不斷擴展后繼結(jié)點節(jié)點,逐步找出下一步可以進行的渡河操作,;如果沒有找到則返回其父節(jié)點,看看是否有其它其他兄弟節(jié)點可以擴展。

搜索中采用的一些規(guī)則如下:

(1.) 渡船優(yōu)先規(guī)則:1岸一次運走的人越多越好(即1岸運多人優(yōu)先),同時野人優(yōu)先運走;2岸一次運走的人越少越好(即2岸運少人優(yōu)先),同時傳教士優(yōu)先運走;。

(2.) 不能重復(fù)上次渡船操作,避免進入死循環(huán)。;

(3.)任何時候 河兩邊兩岸的野人和牧師數(shù)在任何時候均分別大于等于0且小于等于3;

(4.) 由于只是找出最優(yōu)解,所以當(dāng)找到某一算符(當(dāng)前最優(yōu)先的)滿足操作條件后,不再搜索其兄弟節(jié)點,而是直接載入鏈表。

(5.) 若擴展某節(jié)點a的時候,沒有找到合適子節(jié)點,則從鏈表中返回節(jié)點a的父節(jié)點b,從上次已經(jīng)選擇了的算符之后的算符中找最優(yōu)先的算符繼續(xù)擴展b。

通過實驗教學(xué)過程中的專家系統(tǒng)開發(fā)實例分析,總結(jié)了出應(yīng)用于在許多專家系統(tǒng)項目中的線性生命周期模型,如圖32所示。這個模型包括從計劃到系統(tǒng)評估的許多階段,對系統(tǒng)開發(fā)的描述一直到功能評估這種程度上。之后,生命周期不斷重復(fù):從計劃到系統(tǒng)評估,直到系統(tǒng)交付正常使用。

4結(jié)語

專家系統(tǒng)課程的發(fā)展開發(fā)過程是教學(xué)研究和教學(xué)改革實踐相結(jié)合的過程,需要不斷加強學(xué)習(xí)、總結(jié)經(jīng)驗。本文從總結(jié)了專家系統(tǒng)課程定位與、建設(shè)目標(biāo)、教材的選用設(shè)計和課程知識框架等方面的總結(jié)了“專家系統(tǒng)”課程建設(shè)情況。在,并就教學(xué)改革過程中注重多媒體教學(xué)的效果、雙語的實施和課程互動活動的改革等問題進行比較深入的介紹與探討。通過CLIPS語言與專家系統(tǒng)實驗的結(jié)合,闡述了實驗教學(xué)的目的、CLIPS實驗特色及和實驗方法,體現(xiàn)了基于CLIPS實驗教學(xué)的優(yōu)勢與特色。在未來的教育領(lǐng)域,專家系統(tǒng)技術(shù)將成為信息時代教育發(fā)展的新生力軍,專家系統(tǒng)也將成為新世紀(jì)人類智能管理與決策的得力助手。

致謝注 :本文受國家級智能科學(xué)基礎(chǔ)系列課程教學(xué)團隊項目(2008)支持,感謝本文得到中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院智能所的大力支持,特別感謝蔡自興教授的鼓勵與幫助。

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YU Ling-li, WEI Shi-yong

篇12

在了解阿里云人工智能機器人小Ai的基本運作過程后，鈦媒體認(rèn)為小Ai的算法其實已經(jīng)不僅是深度學(xué)習(xí)，而是在深度學(xué)習(xí)之上的更高階算法，并就此向阿里云人工智能科學(xué)院閔萬里求證，得到的回復(fù)：是的。

小Ai算法高階在哪里？

盡管阿里云方面沒有透露關(guān)于小Ai更多算法方面的信息，只說小Ai主要基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、社會計算(social computing)、情緒感知等原理工作，善于洞察本質(zhì)和實時預(yù)測，并能理解人類情感。

但是小Ai挑戰(zhàn)歌王預(yù)測難點有三：首先，這是在7個歌手之間的混戰(zhàn)，并非AlphaGo與李世石之間的兩人對弈；其次，唱歌是情感理解加藝術(shù)欣賞，不同的唱法、變聲、假聲等無常法也無定論，現(xiàn)場演唱更是即興創(chuàng)作；再次，最終結(jié)果是湖南衛(wèi)視節(jié)目組、電視觀眾、500位大眾評審、7位歌手共同創(chuàng)造的結(jié)果，其中充滿了巨大的隨機性。

簡單的理解，用于AlphaGo圍棋對弈、語音識別、圖像識別等的深度學(xué)習(xí)算法，主要解決的是單目標(biāo)優(yōu)化問題，而小Ai要挑戰(zhàn)的本質(zhì)上是多目標(biāo)優(yōu)化問題，這從根本上就“迫使”阿里云選擇更高階的算法。閔萬里告訴鈦媒體記者，小Ai本身是一個基于概率的決策優(yōu)化過程，在決策過程中需要多組變量輸入，其中的部分變量是通過深度學(xué)習(xí)優(yōu)化得來。

之前，小Ai的算法已經(jīng)被阿里云成功用于浙江省交通廳的路況預(yù)測，而能解決城市管理和宏觀經(jīng)濟問題的人工智能算法都屬于多目標(biāo)優(yōu)化算法。西方已經(jīng)在城市綜合管理和宏觀政策制定等領(lǐng)域長期采用了多目標(biāo)優(yōu)化算法，包括模擬退火算法、遺傳算法等。閔萬里向鈦媒體稱，小Ai并沒有采用現(xiàn)成的多目標(biāo)優(yōu)化算法，而是自己開發(fā)的算法體系。

小Ai之父閔萬里

那么，小Ai憑什么能夠?qū)崿F(xiàn)高階算法呢？這必須要提到小Ai之父、阿里云人工智能科學(xué)院閔萬里。

14歲被中科大的少年班錄取，閔萬里19歲赴美攻讀物理學(xué)碩士，2004年獲得芝加哥大學(xué)統(tǒng)計學(xué)博士，先后在IBM Watson研究院及Google擔(dān)任研究員，2013年加入阿里云負(fù)責(zé)人工智能項目小Ai。

閔萬里說在IBM Watson研究院的經(jīng)歷讓他受益匪淺。IBM最早提出智慧城市戰(zhàn)略，也是最早看到未來趨勢。2005年，IBM把PC硬件業(yè)務(wù)賣給聯(lián)想后，開始自己的轉(zhuǎn)型。這個轉(zhuǎn)型的過程，最缺的就是海量數(shù)據(jù)分析能力，因此補充了很多相關(guān)研究項目，包括海量數(shù)據(jù)分析、關(guān)鍵信息提取、預(yù)測建模、機器學(xué)習(xí)等，閔萬里也借此接觸了一線實戰(zhàn)案例。

之后到了Google，閔萬里比較具體地負(fù)責(zé)移動端廣告精準(zhǔn)推送優(yōu)化研究，主要是對海量數(shù)據(jù)進行研判，這其實已經(jīng)非常接近今天小Ai要解決的問題了。移動端廣告精準(zhǔn)推送優(yōu)化是互聯(lián)網(wǎng)廣告最核心的技術(shù)，需要通過大數(shù)據(jù)分析和機器學(xué)習(xí)等提升廣告的精準(zhǔn)推送，從而提高廣告的點擊率。

移動端廣告精準(zhǔn)推送優(yōu)化數(shù)據(jù)分析包括：研判用戶當(dāng)前上下文網(wǎng)頁的內(nèi)容；研判用戶所在地理位置——駕車狀態(tài)下推送短廣告、飯館里推送復(fù)雜廣告；研判用戶對于推送廣告的喜愛程度等。這些都屬于多情景變量下的實時決策問題，與小Ai要挑戰(zhàn)的歌王預(yù)測場景極為類似。

閔萬里長期從事機器學(xué)習(xí)理論研究與應(yīng)用算法研發(fā)，在腦電波(EEG)解析、高維數(shù)據(jù)挖掘、隨機過程理論、時間序列分析、網(wǎng)絡(luò)流理論等領(lǐng)域獲得多項國際專利。他于2011年發(fā)表的道路交通流預(yù)測研究，是該領(lǐng)域全球五年來被引用次數(shù)最多的論文之一。

2013年，有獵頭找到閔萬里，希望游說他加入阿里云。當(dāng)時獵頭說了一句話，中國有這樣一家公司，數(shù)據(jù)總量比亞馬遜、eBay、Paypal加起來還多。“這一句話就已經(jīng)可以說明一切了，做大數(shù)據(jù)就要來阿里。”閔萬里如此斷然加入。

小Ai的研發(fā)過程

從2012年開始，阿里云研發(fā)了后來被稱為“MaxCompute”的海量數(shù)據(jù)處理計算引擎，當(dāng)時叫做ODPS，這是小Ai非常重要的計算基礎(chǔ)設(shè)施。

ODPS是阿里集團30多個事業(yè)部唯一的大數(shù)據(jù)處理平臺，在2015世界Sort Benchmark排序比賽中，ODPS用377秒完成了100TB的數(shù)據(jù)排序，打破了此前Apache Spark創(chuàng)造的1406秒紀(jì)錄，創(chuàng)造了4項世界紀(jì)錄。如今，MaxCompute可在6小時內(nèi)處理100PB數(shù)據(jù)、相當(dāng)于1億部高清電影。

值得一提的是ODPS的實時計算系統(tǒng)StreamSQL，后來在阿里云數(shù)據(jù)加平臺被稱為“StreamCompute”，可日均處理萬億消息、PB級的數(shù)據(jù)以及千萬級的每秒查詢率QPS，適用于根據(jù)用戶實時行為數(shù)據(jù)(瀏覽、成交、收藏等)調(diào)整推薦商品的實時推薦系統(tǒng)等。

阿里云方面說，小Ai的學(xué)習(xí)速度是人類的1萬倍，人類需要10萬小時成為某一領(lǐng)域的專家，小Ai只需要10小時。這其實就是基于MaxCompute和StreamCompute等阿里云大數(shù)據(jù)分析的實戰(zhàn)平臺，“阿里云的大數(shù)據(jù)分析是經(jīng)過了實戰(zhàn)檢驗，這是與其它平臺不一樣的地方。”這個平臺經(jīng)歷了阿里上萬名工程師的實戰(zhàn)，其中包括7次雙十一的考驗。

在研發(fā)MaxCompute等計算平臺的同時，阿里云人工智能小組還在開發(fā)深度學(xué)習(xí)、社交網(wǎng)絡(luò)情感分析、語意分析、優(yōu)化算法等人工智能算法體系。到2015年的時候，阿里云的人工智能算法在阿里各個業(yè)務(wù)場景下實現(xiàn)了成熟的應(yīng)用，之后被抽象成通用的模塊再嫁接到MaxCompute上。

“所以阿里云的人工智能模塊帶有明確的可應(yīng)用場景，不是閉門造車。也不是我們憋了4年，就為做這件事(挑戰(zhàn)《我是歌手》)。這其實是在阿里整個業(yè)務(wù)生態(tài)中，慢慢成長起來的。”閔萬里對鈦媒體記者說。

小Ai的算法體系

阿里云于2012年就開始人工智能領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)和儲備。在參加湖南衛(wèi)視《我是歌手》比賽之前，小Ai已經(jīng)積累了不少實戰(zhàn)經(jīng)驗，比如幫助光伏電廠預(yù)估發(fā)電產(chǎn)能減少能耗、幫助水利監(jiān)管部門預(yù)測水庫水位以預(yù)防災(zāi)害發(fā)生、幫助金融機構(gòu)客服人員接電話、幫助阿里音樂預(yù)測音樂黑馬等等。

小Ai團隊除了工程師、科學(xué)家之外，還有多位阿里音樂和專業(yè)人士作為教練，學(xué)習(xí)了幾百萬首歌提升音樂品味和鑒賞能力。小Ai基于阿里音樂數(shù)據(jù)庫，自動學(xué)習(xí)音頻的重要特征后形成對歌曲的多維度評價，包括音高、能量、語譜、基頻等，通過特征來訓(xùn)練小Ai對音頻及受歡迎程度之間的關(guān)聯(lián)性思維，不過目前小Ai還沒有遍歷韓文等外文歌曲。

那么小Ai是如何現(xiàn)場預(yù)測比賽結(jié)果的？小Ai從歷史賽事和海量資料中尋找影響比賽結(jié)果的變量因子，訓(xùn)練出一個實時動態(tài)模型進行預(yù)測，包括歌曲、歌手、粉絲、現(xiàn)場氛圍、網(wǎng)友討論等維度，每種維度都通過機器學(xué)習(xí)提取海量特征。這些特征有靜態(tài)的，也有跟隨比賽而動態(tài)變化的，需要現(xiàn)場實時計算。

閔萬里透露，小Ai眼里的歌手是無數(shù)標(biāo)簽的集合，比如李玟就有女歌手、70后、華裔、美國、偶像、性感、奧斯卡、R&B、Soul、粉絲量等標(biāo)簽。而現(xiàn)場影響評委喜好的因素非常多，小Ai需要找到這些影響因素的每一個信息變量，包括歌手演唱相關(guān)的曲風(fēng)、流派、編曲、幫唱嘉賓、舞蹈、歌手顏值等現(xiàn)場熱數(shù)據(jù)，以及場外的各種冷數(shù)據(jù)信息。再把這些信息通過一定邏輯疊加在一起，形成整體決策機制。

總結(jié)來說，小Ai要做的是去觀察一切可能影響投票結(jié)果的因子，整個過程是在全空間、連續(xù)、動態(tài)地場景中，“理解人類的喜好”、“洞察人類的思考”。

與微軟小冰的區(qū)別

作為同樣主打“情感算法”的微軟小冰，閔萬里表示微軟小冰與人類的一問一答對話很容易帶入上下文情境，之后就可以用語言學(xué)等相關(guān)的模型進行建模和分析。而小Ai要同時理解7個歌手的混戰(zhàn)以及音樂欣賞等超越語言的內(nèi)容，這是小Ai的不同之處。

閔萬里舉例小Ai的算法難點，比如上一次的孫楠退賽完全出乎意料，小Ai也不可能預(yù)料到這樣的事件，這對當(dāng)時的模型訓(xùn)練造成了很大的困擾。在現(xiàn)場比賽的時候，什么狀況都有可能發(fā)生，不管最后小Ai預(yù)測的結(jié)果如何，都是一次成功的嘗試。

此外，在商業(yè)模式方面，小Ai看起來也不如微軟小冰有一個比較容易的商業(yè)化路線，現(xiàn)在微軟正把小冰變成整個微軟產(chǎn)品與服務(wù)的人工智能基礎(chǔ)設(shè)施。與當(dāng)前盛行的深度學(xué)習(xí)算法相比，小Ai的多目標(biāo)優(yōu)化算法似乎也難于看到一個清晰的商業(yè)化前景。

篇13

1智能系統(tǒng)控制課程探究式教學(xué)設(shè)計

智能系統(tǒng)控制課程與智能信息處理課程分別是我院的必修課程和選修課程,其探究式教學(xué)平臺主要包括網(wǎng)絡(luò)課程、講義下載、學(xué)生論文/程序演示等模塊。智能系統(tǒng)控制課程的探究式教學(xué)是指教師利用課堂的知識傳授和網(wǎng)絡(luò)的開放資源,安排學(xué)生分課題組,邊進行科研合作邊學(xué)習(xí)的教學(xué)模式。因此,探究式教學(xué)具有學(xué)生積極性高、師生/學(xué)生之間交互強、學(xué)生體驗印象深和師生互相學(xué)習(xí)等特點。本課程的探究式教學(xué)模式設(shè)計的步驟有探究式教學(xué)模式設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)課程網(wǎng)站設(shè)計和實踐展示平臺的設(shè)計。

1.1探究式教學(xué)模式設(shè)計

傳統(tǒng)教學(xué)模式往往沒有提供可供學(xué)生自主選擇的學(xué)習(xí)方法,但并不是所有的學(xué)生都適合此種教學(xué)方式[2]。因此,有必要研究可供學(xué)生自主選擇學(xué)習(xí)進度的探究式教學(xué)模式,以實現(xiàn)因材施教。

本課程的探究式教學(xué)模式具體來說,是指根據(jù)每個學(xué)生的專業(yè)、基礎(chǔ)、潛力和特點劃分幾個合適的課題組,幫助每個學(xué)生選定自己的小課題;接著,在老師指導(dǎo)和組長帶領(lǐng)下分組調(diào)研、討論、設(shè)計、編程和交流,同時可以利用教學(xué)網(wǎng)絡(luò)中的各種教學(xué)資源;最后,將成果總結(jié)為PPT和程序,在課堂上交流,再在網(wǎng)絡(luò)上演示。例如,先根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)智能系統(tǒng)控制課程的不同目的和學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ),將眾多學(xué)生分為自動化組和通信組。然后,由各大組的組長和組員根據(jù)專業(yè)基礎(chǔ)和興趣探討課題題目和研究子方向,保證每個學(xué)生都有具體研究小課題。進而,學(xué)生調(diào)研、探討、研究、合作、交流,進行PPT陳述。再如,有的學(xué)生想學(xué)智能控制的理論知識,有些學(xué)生則想重點學(xué)習(xí)智能控制的應(yīng)用技術(shù),因此將智能系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)課程分為理論教學(xué)和應(yīng)用教學(xué)。

1.2網(wǎng)絡(luò)課程網(wǎng)站設(shè)計

智能系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)課程的主要功能是在教學(xué)網(wǎng)頁上向?qū)W生展示智能系統(tǒng)控制的各種課程知識,要求以邏輯性強、易于理解的方式向?qū)W生傳授知識,這是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)。知識點頁面的設(shè)計要求排版清楚美觀,色調(diào)適合統(tǒng)一,圖文并茂,以多媒體的形式展示知識。為了讓學(xué)生及時了解自己的學(xué)習(xí)進度并能實現(xiàn)知識點頁面的隨意轉(zhuǎn)換,設(shè)計了動態(tài)跟隨目錄,以便于學(xué)生隨時選擇課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容。對智能系統(tǒng)控制課程設(shè)計了進度參考值,以便于學(xué)生知道其學(xué)習(xí)快慢,從整體上把握學(xué)時規(guī)劃。

1.3實踐展示平臺的設(shè)計

在智能系統(tǒng)控制課程的實踐展示平臺中,習(xí)題的存儲和管理都在數(shù)據(jù)庫中進行,章節(jié)自測題的功能模塊如圖1所示[3-4]。學(xué)生每學(xué)完一章就可通過練習(xí)來鞏固該章的知識,了解其對本章節(jié)知識的掌握情況。

在課后習(xí)題的設(shè)計中,特別增加了顯示失分題并列出正確答案的功能以及留言功能。學(xué)生利用前一功能了解自己錯誤理解的那些知識點并改正錯誤,學(xué)生通過后一功能提交對答案的任何質(zhì)疑或更好的建議方案,并由專業(yè)老師予以點評,如圖2所示。這些功能能提高學(xué)生的積極性,增加老師與學(xué)生之間的互動性,為學(xué)生學(xué)習(xí)本課程提供了很好的智能助手[5-6]。

智能系統(tǒng)控制課程實踐展示平臺的另一重要功能是利用Java技術(shù)等網(wǎng)絡(luò)工具展示智能技術(shù)的演示程序,促進學(xué)生的學(xué)習(xí)交互性和實踐效果。對于人工智能和智能控制課程中每種能演示程序的知識點,都可以用Java等技術(shù)編程實現(xiàn)交互演示實例,也可以推薦學(xué)生設(shè)計相關(guān)的演示程序,開設(shè)學(xué)生作品的演示區(qū)。

2結(jié)語

智能系統(tǒng)控制課程的探究式教學(xué)方法可以彌補傳統(tǒng)智能控制教學(xué)過程中的一些不足,讓任何學(xué)生都可以在任何時間、任何地點選擇一種自己想學(xué)的教學(xué)模式,以自己喜歡的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)進度進行學(xué)習(xí)。學(xué)生根據(jù)自身的條件選擇一種教學(xué)模式,然后進行自主學(xué)習(xí)。每章最后會設(shè)置章節(jié)自測題,查看學(xué)生對本章節(jié)的掌握情況,更主要的目的是鞏固學(xué)生本章所學(xué)知識。隨著智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,智能技術(shù)的教學(xué)將會更加人性化和個性化[7-8]。

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Research on Exploring Teaching of Intelligent System Control Course

GONG Tao1, ZHOU Jia-jia2