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所謂人工智能，就是利用人工方法在計算機上實現智能，也可以說是人工智能在計算機上的一種模擬。人工智能廣泛融合了神經學、語言學、信息論和通訊科學等眾多學科和領域。目前主要存在三條人工智能研究途徑：一是以生物學理論為支撐，掌握人類智能的本質規律；二是以計算機科學為支撐，通過人工神經網絡進行智能模擬，實現人機互動；三是以生物學理論為支撐。

1 人工智能技術的特征

智能技術主要分為兩類，人類和計算機智能，兩者存在相輔相成的關系。利用人工智能技術能夠實現人類智能向機器智能的轉化，相反，機器智能也能夠利用智能教學轉化為人類智能。

1.1 人工智能的技術特征。首先，人工智能具備非常強的搜索功能。該功能是利用相關搜索搜索技術實現對海量信息的快速檢索，滿足個性化信息需求；其次，人工智能具備很強的知識表示能力。具體來講，就是人工智能對信息的行為，能夠像人類智能一樣，對模糊的信息加以表示；最后，人工智能具有較強的語音識別和抽象功能。前者主要是為了對模糊信息加以處理。而后者主要是為了對信息重要度加以區分，以便提高信息處理效率。用戶只需要智能機器提出具體要求便可，至于復雜的解決方案就交給智能程序了。

1.2 智能多媒體技術。首先，人機對話更加靈活。傳統多媒體在人機對話方面極為欠缺，導致教學單調乏味，不能取得預期良好效果，但智能多媒體卻不然，他能夠實現人機自由對話和互動，同時還能結合學生實際對學生的問題給出不同層次的答案。其次，教學可行性更強。由于學生在認知能力和個人素養方面都存在差異，而且學習主動性也不盡相同，人工智能必須要結合學生實際學習狀況，為每一位學生設計制定個性化的學習計劃和學習目標，對學生進行針對性較強的教學，真正實現因材施教。再次，具有強大的創造性和糾錯性。前者屬于人工智能的顯著特征，而后者屬于人工智能的重要表現方面。最后，智能多媒體具有老師特征。在實際教學過程中，智能多媒體可以對教學雙方的行為進行智能評價，以便能夠及時發現教學中的薄弱點，有助于實現教學相長，全面提高教學質量和教學效果。

2 計算機網絡教育的現狀

隨著現代科學的進步，網絡信息的發達，人們的教學觀念和學習觀念都發生了前所未有的改變，網絡時代正全面到來。為了滿足現代社會對人才的實際需求，培養大量現代化優秀人才，計算機網絡教學模式業已成型并不斷完善。目前，高校正規教學模式依然是現代教學主流，盡管在系統傳授知識和規范培養人才方面具有無可比擬的優勢，但在資金投入、效益創收和時空限制等方面具有很大的弊端，靈活性不足，無法有效滿足現代教育的發展要求。

計算機網絡教學對傳統教學形成了巨大挑戰，并產生了深遠影響。它不僅有效彌補了傳統教學的時空限制缺陷，而且賦予了教學極大的樂趣性，吸引了越來越多的人積極投身到網絡教學建設中去，任何人無論何時何地都能夠通過網絡課堂去學習和提高。但目前計算機網絡教學發展仍處于探索期，在實際運用方面還存在許多問題：第一，計算機網絡教學中的學習支持服務體系尚不健全，導學手段和答疑方法還非常落后，由于各種原因，在服務方式上缺乏針對性、策略性和積極性；第二，計算機網絡實驗教學中存在著空間分散、時間流動和自主性差等問題和弊端；第三，計算機網絡的系統承載能力和信息查詢能力還十分有限；第四，如何實現計算機網絡考試的開放性，確?？荚嚨目陀^性、公正性、權威性，已經成為網絡教學發展的瓶頸；第五，計算機網絡教學中的核心支撐系統――CAI，還無法有效滿足和適應網絡教學的實際需求和發展要求。

主流CAI課件主要有兩種，一種是單機版的初級課件，包括簡單的Authorware課件、PPT幻燈片和圖文網頁等。一種是高級的網絡版課件。該類課件主要以靜態圖文和動態演示組成的網頁為主，以聊天室、電子郵件和QQ群等形式為輔，實現師生互動、網絡答疑的一種改進型課件。初級課件在實際教學中以操作容易、更新及時和維護方便著稱，但實際上就是傳統教學手段的變相挪用。還有些課件，盡管在互動性方面有著不錯的效果，但是制作繁瑣、更新較慢和維護復雜。因此，高級網絡課件是目前網絡教學中的主流課件，已經成為了計算機網絡課件的固定模板。改進型的網絡課件有效地解決了傳統多媒體在師生互動不足的問題。上述兩類課件是現在最為常見的兩種CAI課件，盡管兩者都有各自的優勢，但作為網絡教學的重要手段，仍存在許多問題和弊端：無法實現因材施教，無法開展層次教學；作為教學的一大主體，學生在個性化交互操作方面仍有很大不足；對學習過程中出現的普遍問題無法進行智能統計、分析和評價等。

3 人工智能技術在計算機網絡教學中的運用

3.1 人工智能多媒體系統。（1）知識庫。智能多媒體已經不再是用來進行紙質媒體數字轉化的工具了，它應該具備相應完善的知識庫，而知識庫里的教學內容要結合教學實際和學生現狀進行針對性、個性化設計。同時，要實現知識庫資源的高度共享，并及時加以更新和補充，如此才能充分發揮知識庫的教學服務作用。（2）教學板塊。教學板塊的設計主要是出于教學綜合性考慮的，教學方法的創新是其關注的重點內容。該模塊的實現要以掌握專業知識、教學策略和人機對話等領域的知識為前提，結合學生實際學習現狀和特點，利用智能系統的現代化技術手段對知識和相關教育措施加以高效搜索。（3）學生板塊。及時掌握學生心理動態和學習狀況是智能網絡教學的一大特征，結合學生實際狀況加以智能評判，進而加以針對性指導和個性化輔導，實現因人施教和因材施教，全面提高學習效率和學習質量。（4）用戶模塊。用戶模塊是智能系統無法忽視和省略的關鍵模塊，整個智能系統的正常運行離不開人工程序操作，用戶需要通過用戶終端將教學內容上傳到網絡教學平臺，才能順利完成教學。

3.2 人工智能多媒體教學的發展。（1）加強與網絡的結合。隨著網絡技術的成熟，智能網絡教學與網絡之間的關系日益緊密，多元化、多維度網絡空間日益成為一種趨勢?；ヂ摼W具有信息量大、更新速度快、超時空性等優勢，加強與網絡的結合是人工智能計算機網絡教學未來發展的重要方向。（2）加強智能的應用。人機對話、機器指導的教學模式將成為未來網絡教學的核心模式，傳統教師的角色將逐漸被計算機取代。最為典型的就是現代智能導航系統。（3）加強系統軟件的研發。系統軟件的更新日新月異，舊的系統軟件已經無法有效滿足網絡發展的時代要求，加強系統軟件的研發以便充分滿足網絡要求，更好地幫助學生解決實際問題，進而提高學習效率和教學質量。

4 結束語

人工智能技術在計算機網絡教學中的運用將為現代化教育提供新的發展思路，將全面改善網絡教學環境，拓展學習服務渠道，提高計算機網絡教學質量，并有可能徹底打破計算機網絡教育的時空限制，全面加強網絡教學的開放性，實現網絡學習的個性化、人性化和智能化，充分落實以學生為本的教學理念。未來CAI技術的進一步成熟將全面提高網絡教學的整體格局，我們有理由相信，智能網絡教學將迎來全新的發展春天。

參考文獻：

[1]劉廣鐘，高軍，劉，李吉彬.報文分析技術在計算機網絡教學中的應用[J].計算機教育，2014（01）.

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一、人工智能技術概況

人工智能是通過研究人的智慧機理和思維過程，利用計算機體現和模擬人的智能行為。人工智能自其正式提出至今短短幾十年內取得飛速的發展，已經成為一種成熟的工具。由于人工智能的效用堪比人的智慧，在進行信息分析處理時可以采取語音識別，實現人機對話，所以其應用范圍自其發展以來逐步向諸多領域擴展，如醫學、建筑學、地質學、機械等，而其研究課題也不斷深入，如專家系統、機器人、自然語言處理系統、博弈等。人工智能具有理解經驗并從中學習、辨別模糊或互相矛盾的信息、快速而成功地對新環境做出反應、在解決問題時使用推理進行有效的推導、能處理復雜的情況、應用知識控制環境等諸多能力。人工智能是一個知識信息系統，知識在人工智能中占據重要的地位，計算機的智能只有通過對知識的發現、儲存、學習、推理和決策才能展現出來。人工智能主要有以下優勢：首先，由于知識儲存與計算機系統中，為人們知識傳播和復制帶來了極大的便利，計算機網絡技術的發展，使知識的傳播和復制突破時間和空間的限制，為人們帶來無限的知識共享。其次，人工智能系統拓展了知識信息獲取渠道，同時在某些任務處理的質量和速度上，人工智能展現的能力驚人的能力，遠非人類所能及[2]。

二、人工智能技術在計算機網絡教育中的應用

（一）智能決策支持系統

智能決策支持系統（IntelligentDecision Support System）是由決策支持系統與人工智能結合的產物，在網絡教育領域的應用展現出廣闊的發展前景。智能決策支持系統在數字圖書館中的應用，則使得決策目標和進行問題的識別更加明確，幫助決策者建立起完善的決策模型，提供多種備選方案，同時對各種備選方案進行選擇、優化、比較、分析，從而使決策者的決策更加準確、有效[3]。

（二）智能教學專家系統

智能教學專家系統ITES（Intelligent Teaching Expert System）是傳統CAI系統轉向的主要方向，是一種開放式交互教學系統，通過智能教學專家系統利用計算機對專家教授教學思維的模擬，從而為教學提供一個良好的智能環境。一方面，學生可以通過智能專家系統獲取知識，另一方面，智能教學專家系統能根據學生的具體實際情況（包括知識儲備、能力、學習方式等）進行知識傳授，從而使教學效果大大提升。在智能教學專家系統中，智能計算機輔助教學占據重要地位，具有以下智能：首先，自動生成各種問題和練習，并在教學內容理解的基礎上，形成問題解決方案，同時還能自動生成和理解自然語言；其次，能根據學生的自身實際情況，對學生的學習內容和教學進度進行合理調整，并對教學內容具有解釋咨詢的能力；再次，能對學生的錯誤進行判斷，評價學生學習行為，并幫助學生糾正錯誤，同時使自身教學策略得到完善。

（三）智能導學系統

智能導學系統（Intelligent Induct-learning System）是現代繼續安吉網絡教育系統的重要組成部分，是實現計算機網絡教育項目的保障。通過智能導學系統，能為學生提供一個良好的學習環境，并能快速地獲取其所需要的各種資源，從而使學習者獲得學習的全方位服務，進而達到學習的成功。智能Agent技術的智能導學系統，可根據學生的具體情況制定符合學生實際的導學策略，并為學生提供個性化、針對性的服務。在這種導學策略下，系統不僅能自動生成各種問題和解決方案，并且能合理規劃、調整學習內容和進度，同時能針對信息反饋內容及時修正導學策略，使導學策略更加合理科學[4]。除了上述3各種系統在計算教學中的應用，還有智能仿真技術（Intelligent Simulation Technology）、智能硬件網絡IHN（Intelligent Hardware Network）、智能網絡組卷系統INES （Intelligent Network Examine System）、智能信息檢索引擎 （Intelligence Information Retrieval Engine）等系統在計算機網絡教學中應用，這些人工智能在計算機網絡教學中的應用，共同推進了計算機網絡教學的發展。

三、結語

計算機網絡教育中加強對人工智能技術的引入，使我國現代計算機網絡教育呈現蓬勃發展的態勢，通過多種智能系統的應用，使計算機網絡教育的學習環境得到極大的改善，計算機網絡教育的時空制約進一步突破，大大延伸了計算機網絡教育的服務領域。隨著人工智能技術在計算機網絡教育中應用的深入研究和發展，未來計算機網絡教育的個性化將會更加突出，遠程教育也將實現更好的發展。

參考文獻：

[1]潘瑞玲，余輪.具有Agent功能的遠程教育系統的設計[J]. 福州大學學報（自然科學版）. 2012（03）：105-106.

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一、目前醫學教育以及醫學人才培養狀況

智能醫學工程是一門將人工智能、傳感技術等高科技手段綜合運用于醫學領域的新興交叉學科，研究內容包括智能藥物研發、醫療機器人、智能診療、智能影像識別、智能健康數據管理等。

智能醫學工程的畢業生掌握了基礎醫學、臨床醫學的基礎理論，對智慧醫院、區域醫療中心、家庭自助健康監護三級網絡中的醫學現象、醫學問題和醫療模式有較深入的理解，能熟練地將電子技術、計算機技術、網絡技術、人工智能技術，應用于醫療信息大數據的智能采集、智能分析、智能診療、臨床實踐等各個環節。實驗教學正是融合型創新人才的最好培養方式。智能醫學人才的培養需要各學科間的相互交融更為緊密，學生的創新應用能力才能得到更好的培養。與此同時，由于絕大部分醫工結合的專業大部分歸屬與工科學院下，缺乏必要的臨床經驗，因而學生不能很好的把握新技術的應用。

而國內相關人才缺口還非常大，目前，國內僅僅有生物醫學工程、醫學信息工程等工科專業培養醫工結合人才。但是囿于培養時間與培養模式，他們往往只能針對具體某一方向，并且目前的培養體系還多著重于工學技術的研究，缺乏臨床實踐。

二、智能+醫學教育的必要性探究

2.1技術進步對醫療人員的診療幫助

以癌癥的治療為例，由于針對癌癥藥物的研究何藥物數量非常巨大，對于普通醫生在短時間內難以進行準確的判斷針對癌癥的研究和藥物數量非常巨大，具體來說，目前已有800多種藥物和疫苗用于治療癌癥。但是，這對于醫生來說卻有負面的影響，因為有太多種選擇可供選擇，使得為病人選擇合適的抗癌藥物變的更加困難。同樣，精確醫學的進步也是非常困難的，因為基因規模的知識和推理成為決定癌癥和其他復雜疾病的最終瓶頸。今天，許多受過專業訓練的醫學研究員需要數小時的時間來檢查一個病人的基因組數據并作出治療決定。

上述問題在擁有工學、醫學雙背景的醫生手中已經不是問題，通過目前日漸成熟的AI技術，對于大量的醫療數據進行檢索，通過可靠的編程手段，通過人工智能技術，建立完備的醫療數據庫，幫助醫生進行診療。據調查，美國微軟公司已經研制出幫助醫生治療癌癥的人工智能機器，其原理是對于所有關于癌癥的論文進行檢索，并提出對于病人治療最有效的參考方案，它可以通過機器學習來幫助醫生找到最有效，最個性化的癌癥治療方案，同時提供可視化的研究數據。

2.2智能醫學對于新時代醫生培養的影響

人工智能通過計算機可為學生提供圖文并茂的豐富信息和數據，一方面加強了學生的感性認識，加強了對所學知識的理解和掌握，從而提高了教學質量。同時，人工智能可幫助教師完成繁雜的、需適應各種教學的教學課程、課件等設計，使教師將更多的精力專注于學與教的行為和過程，從而提高教學效率。正如前面所述例子，智能網絡模塊化學習平臺可使教學擺脫以往對于示教病例的依賴，拓展了學生們的學習空間和時間，可極大地提高醫學學習效率和教學質量。

教育與人工智能相結合將會創新教育方式和理念。北京師范大學何克抗教授在《當代教育技術的研究內容與發展趨勢》中提到當代教育技術的五大發展趨勢之一就是“愈來愈重視人工智能在教育中應用的研究”。結合上述人工結合上述人工智能在醫學教育中的創新作用，下面就人工智能結合醫學學教育新模式提出一些構想。

三、交叉醫學人才的培養

3.1建立智能醫學人才培養體系的必要性

目前智能醫學的研發和臨床還存在隔閡，臨床醫生并沒有很好地理解人工智能，無法從實踐出發提出人工智能能夠解決的方向，而人工智能的產業界熱情高漲，卻未必能踩準點，所以產業界需要和臨床深度溝通融合，才能真正解決看病難、看病貴的問題，緩解醫療資源緊張。目前，國內僅僅有生物醫學工程、醫學信息工程等工科專業培養醫工結合人才。

3.2醫學人才培養體系初步構想

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教學改革是課程建設和學科發展的生命線。經驗告訴我們,要不斷提高教學質量,就不能固步自封,吃老本,而必須不斷深化教學改革,加大課程建設和教材建設力度,不斷改進教學方法。

(1) 搞好精品課程建設,發揮示范作用

把人工智能國家級精品課程放在優先建設的位置,講究教學質量,推進教學改革是本課程一直堅持的教學理念。首屆國家級精品課程評選時,還很少有其他課程采用網絡教學,而我們的課程就已經建設了完善的網絡教學平臺并被國家教育部評為優秀網絡課程,這有助于充分發揮國家級精品課程的示范作用。在此后的建設過程中,我們堅持每年都對網絡課程和教學課件進行改進和更新,在國內發揮了應有的示范作用。

為開拓學生眼界,追蹤國際前沿研究,這幾年我們加強了對雙語教學的研究和實踐,采用多種方式堅持漢英雙語教學。經過實踐我們體會到,英語教學比例要根據教學內容和學生英語水平而定,其檢驗標準是學生的接受程度與學習效果,并根據這一點來適時調整雙語教學中英語對漢語的比例。

(2) 編著立體配套教材,為教學改革服務

根據學科和課程的發展及教學改革的需要,我們十分重視教材建設,不斷更新人工智能課程教材內容,使其具有系統性、新穎性、實用性和可讀性等特色,所編優秀教材處于國內領先地位。

在過去5年建設過程中,在原有的信息類本科生教材的基礎上,又增加了研究生教材、網絡課程教材和管理類通用教材,形成了多層次、多專業、多平臺的立體配套教材共4個版本,以適應學生的不同層次要求。這些教材已為高水平課程建設和學科建設作出了重要貢獻。

(2) 創新教學方法,開展多種形式教學

近年來,我們學習和推廣了教學名師在長期教學實踐中形成的“以趣導課、以疑啟思、以法解惑、以律求知”的教學模式和教學方法,并不斷摸索和實踐,采取了多種形式的教學方式,包括多媒體教學、雙語教學、網絡教學、智能系統物理實體演示、課堂討論會、論點辯論會、學術研討會以及網上實驗等現代化教學方法,取得了優良的教學效果。在課程講授中盡力做到生動形象,富有啟發性,從而充分激勵學生的學習積極性和主動性,發揮獨立思考和創新思維,多方位培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力。

要取得良好的教學效果,首先要培養學生的學習興趣,使學生主動參與學習。如何充分激發學生們的學習熱情,發揮其主觀能動性是我們一直在探索的問題。我們在教學實踐中多次開展辯論會、討論會等活動,通過讓學生自己動手查資料,分析整理,提出自己的觀點,使學生全方位地接觸所學課程,在此過程中培養學生的研究能力,真正實現師生互動。在課程中我們還經常請來在科研工作中擔任主要任務的教師和博士生給本科生介紹最前沿的科學動態,激發學生對科學研究的興趣。更進一步,我們在研究生教學方面通過舉辦學術研討會,讓學生接觸學科前沿,自己查閱資料和動手寫科技論文,并在研討會上宣讀討論,培養獨立研究能力,為將來的研究工作打下基礎。許多本科生和研究生在討論會上有十分突出的表現。這種課堂學術研討活動深受廣大學生歡迎。

(4) 教學與科研結合,以科研促進教學

對于高等教育來說,教學與科研始終是相互促進,不可分割的。我們認識到,要提高師資水平和教學質量,就必須鼓勵教師開展科學研究,處理好教學與科研的關系。要以教學為中心,以科研促進教學。通過科研實踐,提高教師的學術水平和教學起點。教師只有站得高,才能看得遠;只有看得遠,才能明確方向和目標。本精品課程立項后,我們每年都有意識地組織學生參觀實驗室,向他們介紹最新的科研進展,培養學生的科學精神和科研素質;同時吸收部分學生直接參與到科研工作中來,提高他們分析和解決實際問題的能力;本科生的畢業設計題目也直接與科研工作掛鉤,讓學生真正學以致用;支持青年教師參加科研和各種技術培訓,不斷提高他們的科研能力和教學能力,從而有力地推動了教學科研的相互促進和協調發展。

2 構建立體式教學平臺,實現教學相長

(1) 建設前沿交叉學科的多類型教學資源

教學資源是教學質量的重要保證,通過多年的積累和長期努力,我們已擁有大量立體配套式的教學資源,除了針對計算機、智能科學與技術和自動化專業的系列教材外,還有面向軍隊的智能決策的教材,面向人工智能初學者和研究人員的工具書《人工智能辭典》。大量教參、教研論文、科研論文、多媒體課件、雙語課件、網絡課件、視頻錄像、習題庫、試題庫、虛擬實驗室等都包含在我們的教學資源中。

(2) 開發富有特色的網絡教學平臺,實現個性化教學

網絡教學能夠拓展學生的學習空間,使學生能夠在不受地域和環境限制的情況下主動學習和繼續學習。我們的《人工智能網絡課程》上網使用已經7年了。該網絡課程具備向導學習、交互式和情景化學習、多媒體支持、學習評價、智能答疑、全文搜索、虛擬算法實驗等功能。特別是在向導學習、個性化以及算法實驗上,采用了人工智能技術本身來實現人工智能網絡課程,具有網絡化、智能化和個性化等顯著的特色和先進性,得到專家和同行的認可和肯定。如今我們的網絡教學平臺已不斷得到更新和擴展,學習內容不斷完善,學生們不僅可通過網絡進行學習、實驗,并能通過網絡提交作業和報告,與老師進行交流。網絡課程的使用,促進了本課程教學改革,更好地調動了學生的學習興趣和主動性,深受學生歡迎。

(3) 建立開放式的網絡實驗平臺

理論聯系實際永遠是教學過程中不可或缺的重要部分,讓學生發揮主動性,學以致用,從而加深對課堂接受知識的理解,培養學生的實踐能力,使他們能夠學以致用,是我們開發實驗平臺的目的。為此,我們在2005年開發了一個網絡虛擬實驗室,在這個實驗室中,通過動畫演示,學生能夠直觀地看到課堂上講到的多種算法和方法的具體實現步驟和運行結果,還能夠自己動手,創建新的實驗環境和實驗數據,建立自己的實驗。網絡實驗平臺中對每個實驗的目的、要求、實驗報告的形式內容都作出了詳細的闡述和要求,網絡的開放環境使得學生可以在寢室、家里、機房,甚至在機場、車站、碼頭隨時進行實驗,不受時間和地點的限制。

在實驗教學內容的設計上,注重培養學生的研究能力和創新能力。首先,實驗項目的開設,經過了嚴格的考慮,使之具備研究性和綜合性。其次,實驗目標有明確的設計探討要求,要求學生帶著問題和任務進行實驗。再者,充分采用虛擬實驗方式進行實驗,大大提高了學生的興趣,提供了分析和探討智能算法的很好平臺。

直觀生動的實驗演示和個性化的實驗設置增加了學生對實驗的興趣,充分調動了學生的積極性和創造性。通過實驗教學,學生能夠理論聯系實際,驗證和加深對所學理論知識和概念的理解,有利于提高學生的學習興趣和主動性。

3 構建富于創新的教學隊伍

教學人才資源是教學的第一資源。堅持科學發展觀和以人為本的思想,組建一支結構合理、愛崗敬業、不斷創新的教學隊伍是精品課程建設不斷持續發展的重要保證。

(1) 名師牽頭,結構合理

自精品課程立項以來,在多年的建設實踐中,我們逐步建立了一支由國家級教學名師牽頭,以中青年教師為骨干,學歷、學位、職稱和年齡結構合理的教學隊伍,以保證教學和教改工作的可持續發展。此外,任課教師圍繞創新型人才培養,以提高人才培養質量為核心,以促進學生的成才為目標,討論并設定了明確、可行的課程教學改革目標。

(2) 抓好隊伍建設,不斷提高整體素質

建立一支愛崗敬業、富有戰斗力的高素質教學隊伍是出色完成教學任務和提高課程教學質量的根本保證。我們的教學隊伍中,從帶頭人到成員,都堅持在教育第一線親自執教,傳道、授業、解惑,做好本職教學工作,都秉承熱愛黨的教育事業,熱愛教學工作、熱愛學生。教學骨干和主講教授具有較高的學術造詣和豐富的教學經驗,其他教師也有較好的教學功底和較強的教學能力,他們團結協作, 精益求精地認真做好每一環節的教學工作。

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廣大高校教師對當前科技研究及發展方向有深刻理解，在整個國家人才類型需求與人才培養之間扮演著紐帶角色，不但有科研能力還有教書育人的能力，因此在國家科技發展過程中的地位舉足輕重。國家需要的人才是由高校教師來培養，教師對學生的培養應以國家需要為依據，而學校應以國家對人才的需求而制定相應的教學大綱和教學內容，以保證國家需要的人才與學校及教育機構培養的人才一致。國家、科技項目、教師和學生這4個環節只有保持協調一致，才能使國家科技穩步快速的向前發展。

 

智能科學技術是信息科學技術的核心和現代科學技術的前沿和制高點，涉及自然科學的深層奧秘，觸及哲學的基本命題。智能科學技術的研究將對國民經濟、社會進步、國家安全生產產生深刻而巨大的影響，并將為智力革命、知識革命和信息革命建立理論基礎，為智能系統的研制提供新概念、新思想、新途徑。

 

1國家科技項目中與智能相關的內容

 

國家每年會頒布一些科研項目指南，如863、973、國家科技重大專項、國家科技支撐計劃和國家重大科學研究計劃等。這些項目指南中均包含大量與智能相關的內容。下面以國家科技重大專項和973計劃為例加以說明：

 

1) 國家科技重大專項。

 

2011年國家科技重大專項中包含2項有關智能方面的項目，其中“核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產品”重大專項中包含一個“智能海量數據資源中心”課題;“新一代寬帶無線移動通信網”重大專項中包含2個有關智能的課題：“移動互聯網及業務應用研發”和“物聯網及泛在網”。

 

2)973計劃。

 

據不完全統計，在2008年到2011年的973計劃指南中關于“智能”一詞的出現頻率如表1所示。

 

從上述統計數字可以看出，“智能”一詞的出現次數由1次增加到12次;出現在一級標題的次數由1個增加到3個，出現在二級標題的次數由空白增加到4個。由此不難分析出，智能科學技術在973計劃中的比例逐年增加，其重要性不言而喻。

 

這些項目的前期研究以及后續成果的產業化，不可避免地需要更多的智能方面的專業人才。在設立智能科學與技術一級學科的建議書中提到，智能科技人才的社會需求占整個信息領域人才需求的1/6左右，而且將不斷增長。高校需要培養這方面的人才，滿足國家和社會的需要。

 

2河北省和天津市科技項目與智能相關內容

 

河北工業大學隸屬于河北省，坐落于天津市，形成了立足天津面向河北的發展戰略，為河北省和天津市提供有力的技術支撐。

 

河北省當前正在實施轉變經濟發展方式的戰略部署，充分發揮科技創新在推進傳統產業技術進步和培育戰略性新興產業中的重要作用，并于2010年3月啟動了光伏、風電裝備、鋼鐵節能減排等8個支柱產業的技術路線圖的編制工作，河北工業大學承擔了其中“河北省風電裝備產業技術路線圖”的繪制工作，該路線圖為全國首個關于風電的路線圖，對我國風電產業的健康發展將起到積極的推動作用。

 

以2011年天津市科技支撐計劃重點項目指南為例，該計劃以促進產業技術升級和結構調整為主攻方向，以提高原始創新、集成創新和消化吸收再創新為目標，通過關鍵技術的突破、引進技術的消化吸收再創新、高新技術的應用及產業化，為天津市產業結構調整、社會可持續發展和提高人民生活質量提供技術支撐。2011年共安排25個專項，與“智能”相關的內容有軟件專項中的創意產業關鍵技術和數據挖掘與信息檢索技術;數字技術專項中的智能檢測、監控技術研發及應用;可再生能源及能源存儲轉換專項中的智能電網等。

 

由上面的分析，可以看出智能科學技術在河北省和天津市的科技項目布局中占有重要的地位，這也對高校提出了培養高素質人才的要求。

 

3河北工業大學智能科學與技術專業現狀

 

據教育部統計，自2004年北京大學自主設置“智能科學與技術”本科專業通過備案以來，先后有北京郵電大學、南開大學、西安電子科技大學、北京信息科技大學、首都師范大學、武漢工程大學、西安郵電學院、北京科技大學、湖南大學、廈門大學、河北工業大學、桂林電子科技大學、重慶郵電大學、大連海事大學、中南大學和上海理工大學共17所高校建立了智能科學技術本科專業。

 

河北工業大學在結合自身優勢和借鑒兄弟院校辦學經驗的基礎上，智能科學與技術專業的教學體系和課程內容逐步合理化;緊跟科技發展新趨勢，突出智能科學與技術專業的特色，注重學生實踐能力的培養，在智能化電器、智能化樓宇、智能機器人、智能化機器、智能化物流等方面培養社會急需的特色人才;在控制科學與工程一級學科碩士點下設立“智能科學與技術”的相關研究方向，加強該專業的學術梯隊建設和人才培養，促進控制科學與工程學院整體教學科研的和諧發展。

 

我們努力使學生德、智、體、美全面發展，具有堅實的數學、電子、計算機、自動控制和信息處理的基礎知識，系統地掌握智能科學的基礎理論、基礎知識和基本技能與方法，受到良好的科學思維、科學實驗及初步科學研究的訓練，使其具有分析問題和解決問題的能力，知識自我更新和不斷創新的能力。在個人素質方面，要求學生具有全面的文化素質、良好的知識結構和較強的適應新環境、新群體的能力，并具有良好的語言和計算機運用能力。

 

4教學內容的思考

 

目前智能科學與技術專業隸屬于控制科學與工程學院，本學院包括自動化、風能與動力工程和智能科學與技術3個本科專業。自動化專業作為一個成熟專業，有穩定的社會認可度，其近年的發展受到了無行業背景的限制;風能與動力工程專業是一個新興專業，為了滿足國家風力發電的強勢發展需求而設立的，具有顯著的行業背景，從目前情況看，學生就業前景很好;智能科學與技術專業作為新興專業，沒有固定的行業背景，因此有必要根據學校的實際情況確定1～2個背景，體現個1～2個特色，以使學生的學習落在實處。

 

我校的智能科學與技術專業擬將智能網絡和風力發電機組控制系統作為本科生的學習指向，在相關課程的講授中以它們作為實例講解，籌建智能網絡的平臺，以及利用風能與動力工程專業的實驗平臺進行相關內容的操作和演示，在課外科技活動中以它們作為選題方向，激發學生的學習興趣。

 

我校作為地方工科院校，結合自身特點和優勢，對智能科學與技術專業的特色定位于工業過程和實際工程中的智能控制與智能決策，相對應的核心課程包括智能控制、智能信息處理、復雜系統建模、智能系統、智能機器人和智能工程。我們希望通過這些課程教學內容的規劃，使培養的學生“考研考得上，分配分得出”。

 

1) 智能控制課程在介紹控制理論的同時，通過課內實驗和單獨學時的課程設計使學生對智能網絡、風力發電機組等在內的實際系統先進控制方案/方法的實現有較深入了解，并側重于硬件實現。

 

2) 智能信息處理課程主要介紹經典人工智能、計算智能和其他智能理論，通過方法的介紹和推導，培養學生理論素養，并通過將具體方法代碼化提高學生的編程能力，其中可以將風電場數據作為研究對象。

 

3) 復雜系統建模課程在介紹復雜系統基本概念、理論基礎以及與建模相關問題的同時，著重以復雜網絡和風力發電機組為著力點，對這兩大類系統的模型進行建立和分析。

 

4) 智能系統課程在介紹人工智能技術如何具體應用于某些領域的同時，側重分析如何應用于智能網絡特別是物聯網領域，以及如何應用于風力發電領域。

 

5) 智能機器人課程在介紹機器人基本工作原理以及控制方法的同時，加強與實際工程的結合，如自動化倉庫等領域。

 

6) 智能工程課程在介紹人工智能技術如何具體應用于某個實際工程的同時，著重考慮目前國家急待發展的工程方向。

 

通過上述課程的學習，并基于軟硬件的結合與課內課外的配合，學生可對目前體現前沿科技的行業有所熟悉，為進一步的深造和就業打下堅實基礎。

 

5結語

 

前沿性、時代性是大學課程的一大特點。20世紀以來，現代科學技術的快速發展，使知識的更新周期越來越短，大大豐富了大學的課程及其內容，也改變了課程設置的技術與方法。

 

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1 研究背景

Internet和WWW技術的迅猛發展給傳統的網絡教學、學習和答疑模式帶來了新的思路和方法，基于Internet和WWW技術的教學系統已經廣泛應用并且取得了良好的教學效果。然而，傳統的網絡教學系統存在交互手段缺乏，智能性較低，針對用戶水平的個性化幫助和輔導較少的問題，難以制定針對個人的教學方法。Agent是一種網絡智能算法，多Agent則是由多個Agent組成的系統，多Agent具有分散控制、并行處理等特點，適用于多用戶和并發處理，適用于網絡教學系統的開發。本文論述了基于多Agent的智能網絡學習系統的設計和實現。

2 Agent技術概述

Agent技術也稱技術，從廣義上來說，包括具有智能的任何實體，如人類、智能硬件、智能軟件等。Agent定義可以分為軟件Agent和硬件Agent定義，其中軟件Agent是指執行用戶任務，具有一定的人工智能，可以與環境相互作用自主完成任務的軟件程序。硬件Agent是指可以從環境中獲得反映環境中所發生事件的數據，執行相關影響的行為主體。

智能Agent技術能夠用戶完成某項任務，并且不斷積累知識和經驗，提高問題處理能力?？傮w來說，智能Agent有以下四個方面的特性：

1）自主性：Agent具有屬于自身的計算資源和行為控制機制，能夠在其他Agent干涉的情況下自動運行，并且自身具有學習功能，能根據自身內部狀態、感知到的外界環境信息和本身已有的經驗知識決定和控制自身的狀態和行為。

2）自發性：Agent的行為總是為了實現內在目標，自主的產生主動的行為對環境做出反應。

3）反應性：Agent能夠探測并感知所處的外界環境，并且能對相關事件的發生自主作出反應。

4）社會性：Agent處于由多個Agent構成的社會環境中，能夠與其他Agent進行交互和通訊，實現與其他Agent的合作和協調，并且共享其他Agent的知識 。

Agent一般由感知模塊、執行模塊、通訊模塊、處理模塊、控制模塊、知識庫和任務表組成。其中感知模塊、執行模塊和通訊模塊與其他的Agent和外界環境交互，處理模塊對感知和接收到的信息進行加工、處理和存儲，控制模塊對接收到的信息進行分析、推理并做出決策。

多Agent系統是指由多個Agent組成的松散的聯邦，所有Agent成員的活動均是自制的和獨立的，其他Agent成員也不限制他的目標和行為。每個Agent對于所要完成的任務具有不完全的信息或能力，任務的執行和計算是異步的?？梢钥闯?，單個Agent的功能并不強大，但是一旦通過適當的體系結構把Agent組織起來構成多Agent系統，系統就具有很強的求解能力，能夠處理一些復雜的問題。

3 答疑系統模型

3.1 系統的主要功能

智能網絡答疑系統的關鍵在于能夠對提問用戶進行個性化分析，根據個性化分析的結果搜索用戶提問的答案，并且以多媒體的形式顯示問題答案。系統同時具有自學習功能，可以根據用戶的新問題和補充的系統的知識庫，具有自學習功能。答疑系統的主要功能如下。

1）用戶可以選擇同步提問和異步提問等提問方式，也可選擇系統自動回答，在登陸后向系統提問。

2）系統可以以多種方式回答用戶問題，既可以通過知識庫、問題庫、課件庫搜素答案并自動回答用戶問題，也可通過BBS，e-mail或留言板回答用戶提問。

3）系統在搜索完用戶問題答案之后，在用戶瀏覽器上顯示的答案即包括多媒體形式（圖文并茂）的問題解答，又包括用戶應鞏固復習的知識點建議、少量練習題等。

4）系統能夠根據用戶的提問自動生成以及維護常見數據庫，保持結構良好性，同時支持教師等高級別用戶的人工維護操作，比如增加、刪除和修改。

3.2 智能答疑系統的組成和關系

智能答疑系統主要包括用戶子系統、教師子系統、知識庫子系統和答疑子系統組成，系統的基本結構圖如圖1所示。

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圖1答疑系統結構圖

各子系統的功能如下：

1）用戶子系統：用戶子系統搜集用戶個性化信息，實現用戶的智能化、個性化提問好回答。用戶子系統的功能包括用戶信息注冊，用戶個性化信息分析，用戶提問整理抽象等。

2）教師子系統：教師子系統用于教師登陸實現指示庫的人工維護，包括知識的增加、刪除和修改等。

3）知識庫子系統：知識庫子系統用于系統知識庫的保存，維護和擴展。知識庫保存的指示分為兩個方面，一方面是有關課程的內容，就是課程的知識點、重點和難點，第二個方面是典型例題，例題答案。知識庫的維護和擴展是指知識庫子系統可以根據用戶的提問頻率和提問方法不斷優化調整知識庫的結構，提高頻繁提問知識點的權重。

4）答疑子系統：在用戶登陸系統并且提問之后，該子系統一方面接受用戶提出的問題，另一方接收用戶Agent提供的用戶子信息，根據用戶信息采用對應的推理規則尋求問題的答案。同時，它還可以對問題和答案進行統計和分析，并且把統計結果傳遞給知識庫子系統，知識庫子系統可以根據答疑子系統傳遞過來的信息來維護和優化知識庫。

5）接口子系統：接口子系統一方面多種形式接受用戶的問題，處理傳統的鍵盤輸入之外，還可以通過e-mail、BBS或留言板等方式輸入，并且把問題經過整理后傳遞到答疑子系統。并且根據答疑子系統的回答情況，以多媒體的形式顯示問題答案。

3.3 知識庫的設計

由于SQL語言風格統一，可以獨立完成數據庫中全部操作，并且集據定義語言、數據操縱語言、數據控制語言等功能于一體，因此系統知識庫采用SQL數據庫，在系統的構建中，涉及到的知識庫主要有用戶信息庫、知識試題庫和答疑推理庫。其中用戶信息庫用來保存用戶的注冊信息，存放用戶名、口令字和身份信息，由于口令信息并不固定，因此調用用戶的個人信息表保存登錄時輸入的個人信息。注冊人員身份包括用戶和教師，其中用戶個人信息保存于用戶表中，教師個人信息保存于教師表中。知識試題庫用于存放試題和知識信息，其中知識信息表按照知識章節-課程等進行保存，試題信息按照章節-字符保存并建立索引，并且試題信息表根據用戶的提問和教師的解答不斷進行自動擴充。答疑推理庫保存不同水平的用戶的答疑推理需求，從而根據不同的用戶制定個性化的答疑推理方法。

4 基于多Agent的網絡智能系統的開發和實現

4.1 多Agent實現

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人工智能(ArtificialIntelligence)是一門研究和模擬人類智能的跨領域學科，是模擬、延伸和擴展人的智能的一門新技術。由于信息環境巨變與社會新需求的爆發，人工智能技術的日趨成熟。隨著AI3.0時代的到來，大數據、云計算等新技術的應用也愈發廣泛，對于管理類人才來說，加強對人工智能知識的深入學習，不斷將人工智能技術與管理知識結合起來，對其未來職業生涯的發展有著重要作用。人工智能是一門前沿學科，管理學院開設人工智能課程的目的是為了更好地培養學生的技術創新思維與能力，基于其覆蓋面廣、包容性強、應用需求空間巨大的學科特點，通過概率統計、數據結構、計算機編程語言、數據庫原理等基礎課程的學習，加強學生解決實際問題的能力，為就業打下基礎。本文基于社會對于人工智能領域的人才需求，結合諸多長期從事經管類專業課程教學的老師意見，針對管理類人才的人工智能課程教學內容與方法進行探討，以期對中國高校人工智能課程教學改革研究提供幫助與借鑒。

1、教學現狀與問題

作為一門綜合性、實踐性和應用性很強的理論技術學科，人工智能課程內容及內涵及其豐富，外延極其廣泛。學習這門課程，需要較好的數學基礎和較強的邏輯思維能力。針對管理類人才，該課程在課程教學過程中存在幾個較為突出的問題。(1)課堂教學氛圍枯燥目前，中國大多數大學仍采用傳統的課堂教學模式，在教學過程中照本宣科，忽略與學生的互動，并且缺乏能夠有效引起學生學習興趣與加深知識理解的教學環節設置，如此一來大大降低了學生自主思考的能力。在進行人工智能相關課程知識講解時，隨著章節的知識難度不斷增加，單向介紹式的枯燥教學方式無法反映人工智能學科的全貌，課堂講解難以同時給以學生感性和理性的認知，部分學生因乏味的課堂氛圍漸漸無法跟上教學進度，導致學習動力不足。(2)基礎課程掌握不牢管理類專業的學生大部分都會走向更加具體化的管理崗位，具有多學科的素養，但這也導致很多學生所學知識雜而不精。學生在基礎不夯實的情況下去學習更高層面的知識，給學生學習與老師教學都造成了很大困擾。人工智能課程知識點較多，涵蓋模式識別、機器學習、數據挖掘等眾多內容，概念抽象，不易學習。一些管理類專業的學生未能熟練掌握高等數學、運籌學、數據結構、數據庫技術等先修課程，缺乏一定的關聯思考和研究意識，導致課程學習難度增加，產生學時不足和教學內容難點過多的問題。(3)教學與實際應用脫節當下，人工智能廣泛應用于機器視覺、智能制造等各個領域，給學生提供了大量的現實案例，使得人工智能不再是高深莫測的理論，而是現實中可以觸及的內容。例如，在機械學科領域，人工智能技術是電氣工程、機械設計制造、車輛工程等方向的重要技術來源；在醫療領域，是醫療器械的創新生產源動力；在能動領域，是高端能源裝備與新能源發展的重要驅動；在光電信息與計算機工程領域，技術的發展時刻推動著智能科學與技術核心價值的提升。然而，對于管理類專業的學生來說，現階段的人工智能教材涵蓋許多智能算法及相關理論，在教學過程中常常涉及到很多從未接觸過的抽象理論和復雜算法，書本中的應用實例大多紙上談兵，缺乏專門適用于管理類專業知識與人工智能技術相結合的教學實踐，加上一些教師授課方法單一，不利于引導學生將人工智能算法應用于現實生活。另外，大學生對知識的理解能力差異很大，教師采用統一的方式教給他們，這使一些學生無法跟上和理解，教師也無法控制學生的學習狀況，導致學生缺乏動力。因此，如何結合學生的現實情況，提高他們的動手能力和實踐經驗也是人工智能課程教學要考慮的問題。

2、管理類人才的人工智能課程教學改進策略

課程教學改革是一項提高大學教學效果和人才培養質量的重要手段。如何在時代背景下應用新技術和新思想進行實施課程教學改革是高校亟待解決的問題。對于高校的教學工作而言，教學目標、教學內容和教學方式的變化不再是課程資源的簡單數字化和信息化，而是充分利用時代信息資源優勢的新型教學模式。針對管理類專業人工智能課程教學過程中存在的問題，可以從教學方法改進和教學內容設置兩個方面進行課程教學改進。

2.1教學方法改進

教師對學生具有引領作用，其教學方法的改進能夠帶動學生改進自身學習方法。(1)啟發式案例教學案例教學法就是教師根據教學目標、教學內容以及教學要求，通過安排一些具體的教學案例，引導學生積極參與案例思考、分析、討論和表達等多項活動，是一種培養學生認知問題、分析和解決問題等綜合能力的行之有效的教學方法。啟發式案例教學以自主、合作、探究為主要特征，調動學生的學習積極性，并緊密結合人工智能領域的相關理論與方法，有效理解知識要點及其關聯性，適用于管理類專業學生的教學。具體而言，高校基于其問題啟發性、教學互動性以及實踐有用性等特點，可以建立基于人工智能知識體系的教學案例庫，雖然這項建設將極具挑戰性與耗時性，但具有很強的積極效果：培養學生較強的批判性思維能力，更多地保留課程材料，更積極地參與課堂活動，對提高教學質量、培養具有人工智能背景的管理類人才具有重要意義。例如，通過單一案例教學，讓學生掌握相關基礎知識原理及應用；通過一題多解的案例使學生思考如何獲取最有效的解題方法；通過綜合案例的設計，啟發學生全方位地探索問題的解決方案。(2)研討互動式教學研討互動式的各個教學環節是逐漸遞進、有機結合的。研討是基于學生個體的差異性，在課堂討論的過程中對學生做出評判，從而對不同類型的學生開展針對性的教學?；觿t是在研討的基礎上，通過老師與學生、學生與學生的互動，讓學生主動參與到課堂教學的過程中來。在人工智能課程教學過程中，教師通過課堂討論了解學生對于知識點的掌握情況，可以有針對性地設計教學內容，例如，對于學校積極性不強的學生，將人工智能理論內容與學生個人興趣范疇、社會產業發展及研究現狀聯系起來，能夠極大程度地提高學生學習的自主能力；對于基礎知識較為薄弱的學生，可以在教師的指導下查閱相關文獻資料，根據自己的理解撰寫心得報告，并在課堂或課外進行師生互動。像這樣研討與互動相結合的模式。有助于增強學生的探索和求知欲望，建立起濃厚的學習氛圍。(3)有效激勵式教學人工智能是引領未來的戰略性技術，人才需求量極大，對教師的教學水平也提出了更高要求，因此，進行有效激勵極為重要。在學生激勵方面，可以舉辦各類人工智能競賽項目，設置相應項目獎學金，吸引學生參與實踐，調動學生做研究、發論文的積極性。例如，教育部主辦的中國研究生人工智能創新大賽，圍繞新一代人工智能創新主題，激發學生的創新意識，提高學生的創新實踐能力，為人工智能領域健康發展提供人才支撐。高校也可以借鑒這種模式，在各學院乃至全校開展此類競賽項目，激發學生的創新能力與團隊合作能力，鼓舞更多學生加入到人工智能課程的學習中來，激發其學習興趣。在教師激勵方面，在教師聘任和提升過程中把參加學生課程制定、課堂與課外作業、課程項目和論文指導等看作教學任務的一部分，鼓勵教師積極參與這些活動。(4)學科滲透式教學人工智能學科知識融合程度較高，學科交叉性強。基于人工智能的學科交叉性特點，增強管理類人才對學科應用的領悟，可以采取開展學科滲透式教學的方法。從2015年起，國務院和教育部先后印發了《國務院關于積極推進“互聯網+”行動的指導意見教育》、《高等學校人工智能創新行動計劃》等文件，“互聯網+”、“智能+”已經滲透到各個領域，人類進入數字經濟時代，社會需求“技術+管理”的高端復合人才。例如，基于工業4.0和強國戰略，人工智能技術在智能制造的應用極為廣泛。上海理工大學非常重視少數民族預科班的教育質量。為增強少數民族管理類人才對該領域應用的認識，我們請機械工程、能源動力領域的相關專家以授課或講座的形式，進行相關領域知識和發展趨勢的講解，使學生理解更為透徹。此外，在教學實踐過程中，還可以用舉辦人工智能知識交流會、線上人工智能論壇等形式，促進不同專業間老師、學生對于人工智能知識模塊的見解，相互交流、滲透和學習，從而推動人工智能課程教學的改進。

2.2教學內容設置

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基于多Agent技術的系統是指多個Agent相互通訊、彼此協調，共同完成作業任務的系統，它不僅具備一般分布式系統所具有的資源共享、易于擴張、可靠性強、靈活性強、實時性好的特點，而且各Agent能夠通過相互協調解決大規模的復雜問題，使系統具有很強的魯棒性、可靠性和自組織能力。在多Agent系統中，單個Agent是一個物理的或抽象的實體，能作用于自身和環境，操縱環境的部分表示，并與其他Agent通訊，具有感知、通訊、行動及控制和推理能力等基本功能。多Agent技術的這些特點，使得其在處理基于互聯網的知識問題方面，具有廣闊的應用前景。

智能網絡答疑系統的功能

總體說來，智能網絡答疑系統應具備四項功能。(1)學員用戶能在學習過程中隨時中止課件演示進程，運用自然語言進行提問，并可對提問方式進行選擇（同步提問、異步提問等），也可選擇系統自動回答的相關參數（如答案材料大小等）。(2)系統既能通過在常見問題庫、知識點庫及課件素材庫中搜索答案并自動回答用戶所提問題，又能通過e-mail、BBS或留言板等方式使學員用戶的問題得以解答。(3)系統呈現在用戶瀏覽器上的答案應包括兩方面內容：一是多媒體形式（圖文并茂）的問題解答；二是學員用戶應鞏固復習的知識點建議、少量練習題等。(4)系統能夠自動生成和維護常見問題庫（FAQ庫），并保持其結構良好性，同時還應該支持專任教師用戶的人工維護（增加、刪除和修改等）。

智能網絡答疑系統的總體結構

智能網絡答疑系統的用戶分三類。(1)請求解答疑問的學員用戶，他們是系統的服務對象。(2)某課程的專任教師，他們負責構建課件庫、知識點庫，并提供對課件庫、知識點庫、FAQ庫的不定期維護，同時負責回答系統無法自動回答的問題。(3)系統管理員，其負責整個答疑系統的安裝、軟硬件維護等，以維持整個網絡答疑系統的良性運行。

根據設計目標及用戶分析，同時結合Agent技術，我們可以將智能網絡答疑系統組織成如下圖所示的總體結構。

1.問題

問題是整個網絡答疑系統的核心部件，絕大多數問題都由它來回答，并由它自動生成FAQ庫。其基本工作過程為：當學員用戶點擊“提問”按鈕并選擇“計算機自動答疑”選項后，系統將直接啟動“問題”模塊。該模塊首先將用戶輸入的自然語言問題文本切分成“關鍵詞”的邏輯組合，然后結合用戶對答疑限制條件的選擇結果形成復合的全文搜索條件，對FAQ庫進行搜索。如果能發現大于規定閾值的答案材料，就按權值大小返回給用戶，并對知識點庫也進行全文搜索，將與問題文本關鍵詞相匹配的知識點找出，給出用戶應鞏固復習的知識點建議。如果在FAQ庫中沒有找到合適的答案材料，則先對知識點庫進行全文搜索，再根據知識點庫中的線索和問題文本關鍵詞的邏輯組合對課件庫進行全文搜索。如果發現權值大于規定閾值的句子序列（兩個句號之間的字串為一個句子），就按權值由大到小的次序返回給用戶，并把它作為參考答案。同時發出用戶對該回答滿意程度的選擇，若用戶給出“比較滿意”以上的選擇，問題則將該問題題目及答案記入FAQ庫（可供其他用戶使用），并給用戶指出應復習的知識點建議；否則，就將該問題發給專任教師。專任教師解答以后，以郵件形式發給提問用戶，同時將該問題及其解答加入FAQ庫。

2.郵件（e-mail）

郵件是一個具有相對獨立結構和功能的部件。當學員用戶選擇了郵件答疑方式以后，系統將直接啟用郵件。該同樣首先讓用戶對答案材料的限制條件作選擇，然后讓用戶填寫所提問題；接下來，郵件先將用戶所交的提問郵件進行處理，從中提取出問題文本后，交給問題進行處理，問題即按上述方法尋找答案或加入到FAQ庫或轉到專任教師郵箱（由教師答疑）。這里要求郵件與Web自動答疑無隙整合。而郵件的另一任務是將網絡答疑系統無法回答的問題轉發給專任教師，并把專任教師的回答返回給學員用戶。

3.討論

如果學員用戶選擇了討論答疑，則系統立即啟用討論模塊。該模塊又劃分為兩個子模塊：實時討論和BBS討論。(1)實時討論。該實質上是一個有專門任務的聊天室，方便討論和交流。如果學員用戶對某個同學的回答比較滿意，就點“問題已解決”按鈕。這時，系統就要求將學員滿意的答案用鼠標左鍵拖黑并復制后粘貼到另一個指定小窗口中。這樣，既能讓學員用戶加深印象，又便于系統將該問題及答案加入FAQ庫（如發現庫已有相同或權值大于規定閾值的答案，就放棄加入）。(2)BBS討論。該展示給用戶的是一個留言板，當用戶輸入完問題文本并點擊“確定”按鈕后，學員用戶的問題就貼在留言板上。瀏覽留言后，如對某個回答比較滿意，就將該回答內容復制粘貼到另一指定小窗口中，系統會自動將該內容加入到FAQ庫中。

系統實施的關鍵技術

1.Web瀏覽服務與e-mail服務的統一化

要實現Web瀏覽，只需將智能網絡答疑系統建立在Web服務器上，并將相關文件材料組織成HTML或XML（適用于IE 5.0以上瀏覽器）形式，同時利用FrontPage的自動轉換技術將FAQ庫中的答案材料轉換成HTML形式。對于e-mail服務的支持，則需要在Web服務器端增加電子郵件處理，且郵件處理至少應具備三種基本功能。(1)可以接收遠程郵件服務器上某個郵件賬戶的郵件。它包括兩個方面：一是在服務器端定時執行，接收學員用戶給系統專用郵件賬戶發送的提問郵件；二是用戶可使用瀏覽器通過郵件來接收自己的郵件。(2)可以分析并提取郵件的組成部分，如收件人地址、發件人地址、主題、郵件正文和附件等。(3)可以發送電子郵件，可以指定收件人的郵件地址、抄送地址、主題、郵件正文、附件等。一般說來，上述功能可利用服務器擴充API（Internet Information Server的ISAPI、Netscape公司的Web服務器NSAPI等）及服務器端腳本語言（如ASP、JSP、VB Script、JavaScript和PHP3等）來實現。

2.FAQ庫、知識點庫和課件庫的自動分詞

考慮到FAQ庫與知識點庫是文本內容，而課件庫多是HTML文檔，故分詞前往往需要先對課件庫進行預處理，其基本過程為：將HTML文檔中“BODY”的文本、“TITLE”的“標題文本”、“META”的“keywords”屬性值中的“關鍵詞”全部提取出來，并對“TITLE”和“keywords”中的文本作上特殊標記。根據網絡教學系統的領域知識專業性較強的特點，本文采納字符串匹配與頻率統計相結合的方法來實現自動分詞?？傮w說來，對FAQ庫、知識點庫和課件庫的自動分詞包括分詞和加權兩個基本步驟。

分詞。為了識別一些本專業特有的新詞，并將新詞組成新詞詞庫，進行分詞操作之前，通常需要先根據標點符號、數字、英文字母等非漢語符號把全文切分成短串序列，然后再對全文字符短串各字串的出現頻率進行統計。其統計思路為：(1)計算所有漢字短串的字串。(2)利用經驗函數B=F×L計算出每個串的權值。其中，F為字串在全文中出現的次數，L為該字串所包含的漢字個數，B為該字串的權值。(3)把權值超過規定閾值的字串作為新詞放入到新詞詞庫中。

對FAQ庫、知識點庫和課件庫的分詞過程可描述為：首先把知識點庫中已指明的關鍵詞和課件庫抽取文本中的keywords屬性值中的詞語序列組建成關鍵詞庫，然后把全文基于關鍵詞庫、新詞詞庫、常用詞詞典（優先級依次減小）進行正向最大匹配和逆向最小匹配分詞，最后選擇切分段數少的方案作為分詞結果。如果切分段數相同，以最小逆向匹配分詞方案作為分詞結果。

加權。對于知識點庫和課件庫中的分詞結果，關鍵詞的作用是不相同的。這里用關鍵詞相對于全文的滲透度來標示，并采用統計的方法計算某關鍵詞相對于全文的滲透度。由Hash表得出每個詞的同現頻率（設為Fi)，將知識點庫中的知識點關鍵詞的同現頻率額外加上一個整數K1，將課件庫的keywords屬性值中出現詞的同現頻率額外加上一個整數K2，將課件庫的TITLE標記中出現詞的同現頻率額外加上一個整數T；接下來將每個詞的修正同現頻率全部計算出來（設為Fi′)，并將所有修正同現頻率相加得到總和S，則關鍵詞的滲透度Ri=Fi′/S；最后，把滲透度大于某個規定值的關鍵詞存入到加權關鍵詞庫，這對問題文本的分詞和問題答案的形成非常重要。

3.全文搜索技術

全文搜索是智能網絡答疑系統的關鍵技術之一。要順利實現全文搜索之目標，必須將原始文檔所有基本元素的位置信息記錄在索引庫中。索引庫一般有基于字表和基于詞表兩種形式。由于答疑內容基本上是針對某學科（或某專有領域），因此本文采取詞表法來組織全文索引。全文索引庫的主要部分是每個關鍵詞的詞表，索引庫中的詞表結構如下。

其中，詞語i就是被索引的、能夠代表目標文檔j的文本特征關鍵詞。由于文本特征關鍵詞可能不只在某一個文檔中是關鍵詞，故后面的文檔選項則記錄了對應目標的文檔j的ID號。通過ID號，可以在相應文檔庫中查找文檔j的屬性信息。權值則是詞語i在文檔j中的權值（其計算方法在前面已敘述），位置序列則是詞語i在文檔j中出現的位置的數組（串號，字號）。

篇9

Research and Implementation of Self-adaptive Distance Eduection Platform Based on Specialist System

WEN Guo-qi1, YANG Ke1,YING Guan-yi2

(1.Tianzhuang Coal Preparation Plant of Pingdingshan Tianan Coal Mining CO.,LTD, Pingdingshan 467013,China; 2. Wuyang Iron and Steel, Hebei Iron & Steel Group Co., Ltd, Pingdingshan 462500,China)

Abstract: The rapid development of the computer-centered internet and multi-media technologies is fundamentally changing our ways of work,association and life and in the meanwhile,it’s deeply influencing our education.The simple teaching mode and less intelligence are common problems in the net education, which brings contradiction between net teaching platform and students.The article introduces a self-adaptive learning platform of distance education which is based on specialist system,the aim is to achieve personal net education.

Key words: specialist system;personal net education;a self-adaptive learing platform of distance education

近十年來,科學技術的突飛猛進為人類社會帶來了一系列的深刻變革。信息技術在各個領域的應用改變了人們工作、生活和學習的方式,遠程教育的發展也面臨著前所未有的挑戰。

目前的網絡教學平臺主要是以“系統”為中心,沒有體現以“學習者”為中心的思想。為了解決這一矛盾,在網絡教學系統中引入了自適應學習概念。所謂自適應學習,就是指學習不是一個被動的接受知識的過程,而是主動發現知識的過程[1]。開發自適應遠程教育平臺就是要為每一個學習者提供適應其需求特點的學習資源,自動地調整系統內容以適應學習者的興趣,真正達到“因材施教”的目的。

1 現代遠程教育存在的不足

目前,基于Web的遠程教學系統在國內外已有不少,但是總體來說仍存在以下一些問題:

1) 目前網上的課程內容基本上是教師的教案,教學的重點,難點,例題分析,練習和測試題等,主要是幫助學習者鞏固課堂上所學的知識,很難實現真正的網上自主學習,更難進行自適應學習。

2) 不具備真正的“以學習者為中心”的網上教學管理功能。目前大多數的學習網站,除了對用戶進行注冊登記外,不再進行其他管理活動,不關心學習者的學習情況,而學習者也無法記錄和了解自己的學習情況,整個學習活動呈無序狀態。

3) 不能對學習者學習活動進行較客觀的評價。盡管有些網站設有對學習者學習活動的測試、考試及評價系統,可是絕大多數只是將傳統測試、考試試題電子化,并以此作為評價學習者學習能力及學習成績的手段,沒有很好的利用網絡技術及人工智能技術對學習者學習能力及學習成績做出客觀、及時的評價。因此,學習者難以進行自適應學習。

由此可見,要克服目前基于網絡學習中存在的問題,探討基于網絡的自適應學習系統是一項迫切而重要的工作。

2 專家系統介紹

2.1 專家系統的定義及其基本特征

什么是專家系統目前尚無統一定義的、精確的、公認的定義。但一般來說,所謂專家系統就是利用存儲在計算機內的某一特定領域內人類專家的知識,來解決過去需要人類專家才能解決的現實問題的計算機系統[2]。專家系統是計算機程序系統,但與一般的程序系統不同,其知識庫和程序是分開的,易于修改和增刪,其有很大的靈活性,而在一般程序中,知識是以隱式方式存在的,程序完成之后就確定了,一般不易修改。與數據庫不同之處在于,它與邏輯推理有聯系,具有啟發性,而一般的數據庫只是對大量數據進行組織和管理,提供檢索方法。

一個高性能的專家系統應具備如下特征[3]:

1) 具有專家水平的知識。專家系統間做的一個最重要的目標是達到一個專家在解決任務時所體現出的高水平的性能。

2) 符號處理。專家系統使用符號推理。

3) 一般問題的求解能力。

4) 復雜度與難度。

5) 具有解釋功能。

6)具有獲取知識的能力。

7) 知識與推機構相互獨立。

2.2 專家系統的結構

專家系統的一般結構,如圖1所示。該結構在目前專家系統建造中比較流行。包括六個部分[4]:知識庫、推理機、綜合數據庫、人機接口、解釋程序以及知識獲取程序。

2.3 專家系統的一般設計方法

設計專家系統的關鍵有兩大部分:一是建造知識庫,二是設計推理機制與策略。一般一個專家系統的設計可按三個步驟進行[5]。

1) 初步設計。分析要求解的領域問題,在領域專家的協作下明確專家系統期望實現的目標和專家系統如何從整個問題中分離出來,又怎樣與其它子系統嵌接起來;確定參與系統研制的合作專家和知識源;在領域專家的指導下,對專家系統求解的問題進行了解,通過各種知識源的知識獲取和領域專家的配合,專家系統求解目標任務的主要概念、關系、假設、約束等進行圖解形式的描述;選擇合適的知識表示方法,把圖解形式的內容形式化表達出來,并確定推理的控制方向等內容。

2) 開發原型系統。選擇合適的程序設計語言或專家系統開發工具,設計推理機制或借用工具語言已具備的推理機制,把形式化表示的知識以專家系統求解目標或圖解形式中的模塊為單元,逐個單元地把知識轉換為適合程序設計語言或工具能接受的內部編碼的形式,輸入知識庫。在不斷供給知識庫新的知識的同時,要不斷地對已有知識和新加入的知識的正確性及協調性進行用例測試。這種不斷擴充知識庫和不斷測試的過程一般可以發現已形式化的知識有許多不完善之處,從而需要在領域專家的配合下不斷調整。這一階段產生出可運行的專家系統雛形,包括知識獲取模塊和解釋機制等可交付使用[6]。

3) 知識庫的維護。當開發出原系統之后,讓領域專家選擇一些有代表性的試驗用例,在可能的情況下讓領域專家用這些試驗例子進行實際問題的求解,通過實際例子的運行可能出現新的問題,比如人機接口的輸入輸出模塊,知識庫中的知識不全或不精確等,甚至領域專家還會人為地需要完善知識庫中的某些知識。這一階段理想方式是在上一階段提供一個知識獲取模塊和解釋機制,讓領域專家或未來的實際用戶與知識庫直接打交道。

3 專家系統在開發本系統中的具體應用

3.1 智能答疑模型的設計

本答疑模型是一個自適應性的知識庫系統,分為人工答疑和自動答疑兩部分,允許學習者通過瀏覽器在線提問、離線提問、BBS、發送E-mail等,不受時空的限制。智能答疑系統的結構圖如圖2所示。

當學生提出問題后,對學生提出的這些問題的知識點和語義進行分析處理,并查找所有相關問題。其中答疑知識庫的構造主要是實現教學信息向智能答疑的知識轉換,進行知識庫的層次化和結構化處理,并通過推理機制進行教學信息的存取控制。答疑知識庫主要包括教學庫和問題庫。教學庫匯集了按特定環境和條件進行有效教學的方法和策略,這些方法和策略采用產生式規則表示。問題庫中保存了在教學中遇到的問題,首先是確定問題的范圍,然后通過對問題的分析,找出各個知識點的層次關系和語義聯系等信息。

3.2 智能網上測試模型的設計

智能化的網上測試主要體現在智能組卷上。如何保證生成的試卷能最大程度地滿足不用用戶的需要,并具有隨機性、科學性、合理性,是首要解決的問題。

智能組卷的智能性主要體現在組卷的過程是根據學生對知識點掌握的程度,確定測試知識點權值以及難度系數范圍等參數,然后基于一種算法從題庫中抽取滿足要求的試卷。另外,智能組卷采用基于專家知識的表示及實現方法模擬人的思維來確定試卷題型比例等參數。因此它能充分體現組卷系統的“因材施教”的能力。

4 結束語

遠程教育以其不受時空限制和獨具的交互性越來越受到人們的關注,但是目前的研究開發大多數還只是將老師的課堂教學內容簡單、機械地挪到網上,并沒有充分利用計算機和網絡在教學中交互和智能分析的優勢。今后遠程教育應該朝著智能化,個性化教學系統的方向發展。本人提出開發一種基于專家系統的遠程教育平臺,也只是某些理論在實際中的應用,相信隨著人們不斷的深入研究,遠程教育系統將具有更為深遠的發展前景。

參考文獻:

[1] 朱新明,李亦菲,朱丹.人類的自適應學習――示例學習的理論與實踐[M].北京:中央廣播電視大學出版社,1997.

[2] 萬瑪寧,關永.人工智能技術在計算機輔助教學中的應用研究[J].微計算機信息,2006,5:257-260.

[3] 武波,馬玉祥.專家系統[M].北京:北京理工大學出版社,2001.

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一、引言

現代科學技術的不斷發展，極大地推動了不同學科的交叉與滲透，造就了工程領域的技術革命與改造。機電一體化技術始于電子技術的發展及電子技術與機械技術的結合，尤其是大規模集成電路出現，促進機電一體化技術發展并引起廣泛注意。數控機床的問世寫下機電一體化技術新篇章；微電子技術為機電一體化技術帶來勃勃生機；可編程序控制器“電力電子”的發展為機電一體化技術提供堅實基礎；激光技術模糊技術、信息技術等高新技術的發展使機電一體化技術躍上新臺階。

二、機電一體化的發展狀況

機電一體化的發展大體可以分為3個階段。20世紀60年代以前為第一階段，這一階段稱為初級階段。在這一時期，人們自覺不自覺地利用電子技術的初步成果來完善機械產品的性能。由于技術的局限性已經開發的產品也無法大量推廣。20世紀70-80年代為第二階段，可稱為蓬勃發展階段。這一時期，計算機技術、控制技術、通信技術的發展，為機電一體化的發展奠定了技術基礎。大規模、超大規模集成電路和微型計算機的迅猛發展，為機電一體化的發展提供了充分的物質基礎。機電一體化技術和產品得到了極大發展。20世紀90年代后期，開始了機電一體化技術向智能化方向邁進的新階段，機電一體化進入深入發展時期。由于人工智能技術、神經網絡技術及光纖技術等領域取得的巨大進步，為機電一體化技術開辟了發展的廣闊天地。我國是從20世紀80年代初才開始在這方面進行研究和應用。但與日本等先進國家相比仍有相當差距。

三、機電一體化的技術分類

1.網絡計算機信息技術。各種信息資料之間交換、運算、存儲、判斷和決定以及專家系統和智能網絡都是計算機信息處理技術。

2.機械技術。機電一體化的基礎技術就是機械技術。它和機電一體化相互促進，完成了結構和功能上的改革，同時它的重量減輕，體積相對以前更小，精度也得到了提高，它的性能指標也更加的適應人類的需要，努力地利用高科技來更新著機電一體化的概念。

3.自動化技術。自動化技術是在自動控制理論的基礎上，先進性系統的設計然后再經過仿真調試，它可以進行高精度和速度的控制，還能進行自我的調制、診斷和修補。

4.系統技術。系統技術是以整體趨勢和目標為基礎，利用整體概念組織和各種相關的技術，利用總分的觀念來將整體分成為好多有一定關聯的小單元，其中的接口技術是紐扣是實現各小部分進行連接的保證。

5.感應技術?，F在的感應技術在社會生活中的應用十分普遍，機電一體化也應用了感應檢測技術。要想實現系統的自動控制和自動調節，傳感檢測技術是必不可少的，它向人類的皮膚那樣，是整個系統的感受器官，而且他的功能越是強大那么系統的自動化程度就越高。

四、機電一體化的發展方向

1.智能化。人工智能在機電一體化中越來越受到人們的重視，它是在理論得以控制上，讓機電一體化的產品具有一定的智能，在這其中還有人工智能、計算機學、生命科學等一些新的思想和新的方法，它雖然不能達到人類那樣的水平，但也可以進行一些簡單的推理判斷和邏輯決策。當然，要想真正的像人一樣是不可能的，它只能進行低級智能或人的部分智能。

2.模塊化。模塊化的工程任重而道遠。實現機電一體不僅可以利用標準單元迅速開發出新產品，還可以擴大生產規模，從這一點來說不管是對于任何機電一體化化的企業，模塊化將帶來一個美好的前景，并且它的潛力是無窮的。

3.網絡化。網絡技術的發展給社會各方面的發展都帶來了巨大的變革，全球化的趨勢也無可阻擋，機電一體化新產品無疑會暢銷全球，而且網絡化可以在一定基礎上促進智能化的應用，他可以以計算機為中心把一系列的家用電器連成一個系統，讓人們真切的感受到現代高科技帶來的便利，因此機電一體化的網絡化是發展的必然結果。

4、微型化?，F在社會上大多數的產品都在走向微型化，機電一體化也是順應時代的潮流。機電一體化正在向微型精確的方面發展它在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。

5.綠色化。綠色環保是世界的主題，現在的環境狀態是資源減少，生態環境受到嚴重污染，于是人們呼吁保護環境資源的呼聲更加高漲，時展的要求是可以設計一不污染環境的綠色化的機電一體化產品，讓綠色路線在產品中一路暢通，這也就成為了機電一體化最符合人類社會發展的一個發展方向。

6.人性化。人性化是各類產品的必然發展方向。機電一體化的產品在具有一定完整性能的基礎上，對于外觀設計以及它的外觀視覺也有著相應的要求，這可以讓產品與外在環境更加的適應，讓人們使用產品更加的貼心，更加的自然，更接近生活習慣。

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一、機電一體化的技術分類

1.網絡計算機信息技術。各種信息資料之間交換、運算、存儲、判斷和決定以及專家系統和智能網絡都是計算機信息處理技術。

2.機械技術。機電一體化的基礎技術就是機械技術。它和機電一體化相互促進，完成了結構和功能上的改革，同時它的重量減輕，體積相對以前更小，精度也得到了提高，它的性能指標也更加的適應人類的需要，努力地利用高科技來更新著機電一體化的概念。

3.自動化技術。自動化技術是在自動控制理論的基礎上，先進性系統的設計然后再經過仿真調試，它可以進行高精度和速度的控制，還能進行自我的調制、診斷和修補。

4.系統技術。系統技術是以整體趨勢和目標為基礎，利用整體概念組織和各種相關的技術，利用總分的觀念來將整體分成為好多有一定關聯的小單元，其中的接口技術是紐扣是實現各小部分進行連接的保證。

5.感應技術。現在的感應技術在社會生活中的應用十分普遍，機電一體化也應用了感應檢測技術。要想實現系統的自動控制和自動調節，傳感檢測技術是必不可少的，它向人類的皮膚那樣，是整個系統的感受器官，而且他的功能越是強大那么系統的自動化程度就越高。

二、機電一體化技術的特征

1.較小靈活，操作方便。機電一體化技術讓工作人員可以改變原有的復雜繁瑣的操作模式，可以靈活方便地按需控制和改變生產操作程序，它的動作可由程序一步一步控制實現，甚至實現操作全自動化和智能化。所以體積小，重量輕，適應性強，操作更方便是機電一體化技術的一個最明顯的特征。

2.精度功能強大?，F在社會的科技越來越發展，其中的準確度、精確度在各個領域都要求十分嚴格，機電一體化也在朝著這一特征努力，機電一體化控制水平得以提高，運算速度也更加快速，可以精確按預設動作，進行自行診斷、校正、補償功能，可以減少誤差，達到靠單純機械方式所不能實現的工作精度。

3.軟件功能的應用。機電一體化技術使得電子裝置能按照人的意圖進行自動控制、自動檢測、信息采集及處理、調節、修正、補償、自診斷、自動保護直至自動記錄、顯示、打印工作結果。通過改變程序，指令等軟件內容而無需改動硬件部分就可變換產品的功能，使機械控制功能內容的確定和變化趨勢向“軟件化”和“智能化”。

4.產品可靠壽命長。傳統機械裝置由于運動部件之間產生的工作誤差，會嚴重影響裝置壽命、穩定性和可靠性。光機電一體化技術可以使裝置的運動部件減少，磨損程度也會相對降低，如果沒有了運動部件，那么機械磨損也將會消失。所以，裝置提高了壽命，降低了故障，產品的可靠性和穩定性就會得到提高。

5.協調性提高。機電一體化是多種技術及多個部分的組合，要想讓機電一體化技術及產品擁有系統性、完整性和科學性，那么各個組成部分之間就得有嚴格的要求，良好的配合默契，這就要求各種技術揚長避短，提高系統協調性。

三、機電一體化的發展方向

1.智能化。人工智能在機電一體化中越來越受到人們的重視，它是在理論得以控制上，讓機電一體化的產品具有一定的智能，在這其中還有人工智能、計算機學、生命科學等一些新的思想和新的方法，它雖然不能達到人類那樣的水平，但也可以進行一些簡單的推理判斷和邏輯決策。當然，要想真正的像人一樣是不可能的，它只能進行低級智能或人的部分智能。

2.模塊化。模塊化的工程任重而道遠。實現機電一體不僅可以利用標準單元迅速開發出新產品，還可以擴大生產規模，從這一點來說不管是對于任何機電一體化化的企業，模塊化將帶來一個美好的前景，并且它的潛力是無窮的。

3.網絡化。網絡技術的發展給社會各方面的發展都帶來了巨大的變革，全球化的趨勢也無可阻擋，機電一體化新產品無疑會暢銷全球，而且網絡化可以在一定基礎上促進智能化的應用，他可以以計算機為中心把一系列的家用電器連成一個系統，讓人們真切的感受到現代高科技帶來的便利，因此機電一體化的網絡化是發展的必然結果。

4、微型化?，F在社會上大多數的產品都在走向微型化，機電一體化也是順應時代的潮流。機電一體化正在向微型精確的方面發展它在生物醫療、軍事、信息等方面具有不可比擬的優勢。

5.綠色化。綠色環保是世界的主題，現在的環境狀態是資源減少，生態環境受到嚴重污染，于是人們呼吁保護環境資源的呼聲更加高漲，時展的要求是可以設計一不污染環境的綠色化的機電一體化產品，讓綠色路線在產品中一路暢通，這也就成為了機電一體化最符合人類社會發展的一個發展方向。

6.人性化。人性化是各類產品的必然發展方向。機電一體化的產品在具有一定完整性能的基礎上，對于外觀設計以及它的外觀視覺也有著相應的要求，這可以讓產品與外在環境更加的適應，讓人們使用產品更加的貼心，更加的自然，更接近生活習慣。

機電一體化與電子之間深度結合，并且與各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，機電一體化技術是國民經濟發展所急需的優勢學科方向。機電一體化技術的廣闊發展前景也將越來越光明。所以要緊緊抓住人才需求變化的大趨勢，準確定位，嚴謹制定人才培養計劃，使教學緊跟機電一體化技術發展變化的趨勢，為培養出符合機電一體化技術崗位實際需要的、高素質、強能力的合格人才。

參考文獻：

[1]金志向.光機電一體化技術特征和發展趨勢[J].科技咨詢導報.2007，（15）：34-35.

[2]張龍華.光機電一體化在現代技術中的應用與研究[J].科技信息.2010，（23）：499.

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關鍵詞：課程群建設；計算機應用；教學團隊；創新型應用人才；教學改革

1 從走出去到引進來，確保教學內容的先進性

1.1 走出去，拓展教育理念

在國家和軍隊對計算機應用人才培養需求不斷提高的背景下，國防科學技術大學計算機應用教學團隊主動跟蹤國際計算機應用學科和教育理念的最新發展趨勢，科學謀劃計算機應用課程群建設方案，在兩年多的建設過程中，有計劃地選派優秀教員出國訪學，把握前沿教育理念，促進團隊的教學實力逐漸與國際接軌。近5年來，計算機應用教學團隊成員出國參加了多個國際會議，包括SIGGRAPH（Asia）、ICPR2010、SIGIR2010、IJCAI2011、ICIAR2011等，及時掌握了計算機應用方向的最新進展，充實了教學內容。2011年9月教學團隊成員赴韓國忠南大學參加NUDT-CNU雙邊交流會，加強了兩校教學和學術交流，擴大了團隊的國際影響。

1.2 引進來，促進自身發展

2011年1月國防科學技術大學計算機學院聘請圖靈獎獲得者康奈爾大學John Hopcroft教授來校講授課程，來自全國各地的教師、學生以及本校師生共60余人聆聽了課程，反響熱烈。2011年7月由殷建平教授和祝恩副教授擔任主席和PC委員的人工智能領域的國際會議MDAI2011在長沙召開，進一步提升了計算機應用教學團隊的實力和國際聲譽。

1.3 定路子，保持先進性

計算機應用教學團隊擁有1名全國優秀教師、3名全軍優秀教師和1名湖南省教學名師。團隊建設了多門精品課程，始終結合科研優勢，瞄準領域發展前沿，及時更新教學和實驗內容，課堂教學強調對原理、方法、實現技術、發展趨勢等方面的融會貫通，教學實踐凸顯綜合性、設計性、自主性和創新性。分層次、多元化的培養模式成效顯著，培養了大批具有高信息素養和計算機應用能力、具有較強創新意識、技術與指揮并重的高素質人才。教學團隊在高性能計算方向具有國際領先的優勢，在圖形圖像處理、智能計算、科學計算、數據處理庫管理等方向承擔了多項國家自然科學基金、國家863計劃等高水平科研項目。

2 面向國家和軍隊應用需求，科學設置課程群，促進課程體系的整體優化

課程建設是對單門課程的教學內容及其結構作調整和改進，相對于整個課程體系來說是局部優化。課程群建設不僅注重課程內部的銜接和組織，更強調課程之間的關系，這有利于培養學生的貫通能力，提高綜合素質。課程群建設始終參照國際國內相關課程體系，從課程內容、實驗內容、教材選定等多角度人手進行改革，同時注重科學研究，確保了課程群教學內容的先進性。計算機應用課程群體系如圖l所示。

2.1 依據部隊實際需求，分層次培養人才，構建動態型課程群

課程群設置緊跟國家和軍隊信息化建設新需求，通過選派部分老師到部隊講學和體驗生活、持續對歷屆畢業生進行追蹤、聽取用人單位反饋等多種途徑，了解部隊新軍革對新型軍事人才的需求，打破單一類型人才培養模式，采用分層次、多元化的思想，積極探索新型人才培養模式，為部隊培養技術和指揮兩類人才。前者理論功底扎實、技術操作熟練，勝任技術研發工作；后者懂需求、會技術、能管理，將成為信息系統的需求提出者、軟件開發的參與者以及信息系統的維護者的技術型指揮人才。對畢業生的追蹤調查結果表明，這種動態型、探索式的創新型課程群建設能夠滿足國防科學技術大學不同類型學生的任職需要，能夠與國家和軍隊信息化建設的需要緊密結合，凸顯學校信息技術優勢。

2.2 根據教學團隊的科研項目經驗優化課程群科學計算在國家和軍隊武器裝備研制與維護中有著極為廣泛的應用，如軍用計算機的研制、各種導彈的研制與仿真實驗、航空航天設備的研發以及各種武器裝備的仿真訓練器的研制等。這些應用往往都是一些大型的科學工程，怎樣科學合理地對科學計算課程子群進行教學改革與創新，使學員畢業后具有科學與工程計算相關方面扎實的基礎以及較強的應用能力，這一直是教學團隊研究的主要課題。團隊教員積極參與部隊導師行、武器裝備試驗基地調研以及武器裝備預研課題等工作，努力探索國家和軍隊對科學計算課程子群的應用能力需求，不斷積累經驗，力爭科學合理地對科學計算課程群進行教學改革與創新，提出課程群在本科階段設置“數值分析”與“仿真與模擬技術”2門課程。在教學內容改革上，教學團隊注重計算機科學與技術專業在數值問題和仿真建模方面有關計算思維訓練的要求，較大幅度修訂了課程群的授課內容和實驗內容，在有限的學時內注意選擇與國家和軍隊應用能力需求相關的核心基礎以及應用較廣泛的內容，包括數值建模、數值穩定及收斂分析和仿真實驗。

3 在“強專業基礎、重應用能力”的模式下實施課堂教學

在確定教學內容之后，我們在實際的教學過程中，從便于學生學習的角度出發，根據不同的教學內容嘗試了自頂向下逐級分解法、自底向上逐級歸納抽象法、“提綱一展開一小結”法、參與式教學法、目標制導教學法、章回小說式教學法、情感教學法、交互式教學法等多種不同的教學方法和教學技巧。

從2002年開始，課程組便搭建了618因特網、AI天堂和軍網多媒體網絡教學環境，學生與教師可以在課外進行流暢而生動的溝通互動，教師利用這些平臺指導學生開展自學活動。學校軍網網絡教學平臺開通后，課程組精心設計和建設的數據庫網絡課程、大學計算機基礎網絡課程、人工智能網絡課程等成為課堂教學的有力助手，在輔助教學和幫助學生自主學習方面發揮著巨大作用。

3.1 科學計算課程子群

科學計算首要的應用特色就是一整套解決科學問題的普適的方法論，即數值建?！獢抵捣€定性及收斂性分析—仿真實驗。課程組在教學組織上以從簡到繁的案例不斷強調這一方法。而這一方法在不同問題或同一問題不同環節的應用中也可以融入不同的教學方法，如導彈軌跡的數值建模（案例式）、數值求導的穩定性分析（研討式）、插值實驗擴展的穩定性調試（自主探討式）等。

3.2 數據管理課程子群

除為本科生開設數據庫相關課程外，課程組還結合科研工作建設并完善了先進數據庫技術、實用數據庫、數據庫管理系統、數據倉庫與數據挖掘、計算機信息管理系統等一系列課程。指導研究生在分布式數據庫系統、海量信息處理、復雜信息系統開發等方向開展課題研究。

3.3 智能計算課程子群

課程組在對麻省理工學院和約克大學的模式識別課程的教學組織方式進行研究的基礎上，將模式識別的許多應用研究問題引入課程實踐環節。這些研究問題為研究生課題選題提供了依據，部分研究生針對實踐環節的研究問題撰寫的課程論文經過討論修改被國際刊物錄用。在研討課程自動指紋識別技術中，介紹國內外的最新研究成果，同時引入課題組的研究成果，針對關鍵的開放研究問題組織學員進行研究性地學習和討論，學員經歷了查閱剖析文獻、學術交流討論的過程，為從事科學研究打下了基礎。

3.4 可視計算課程子群

課程組在查閱國外多本主流教材的基礎上，充分將各知識點前后貫通，綜合案例式、啟發式等多種教學手段，組織學員進行圖形實踐創作比賽，調動了學員對圖形設計的興趣。針對工程碩士、工學碩士、工學博士分別構建不同的可視計算課程，課程子群設置分層次、重繼承、有深度。針對不同課程內容知識結構的特點，從經典的ISAS教學法、MCLA教學法、Workshop教學法和Project-learning教學法中選擇合適的教學方法。例如，能力素質模型建立時會涉及數學思維、計算思維、編程實現、團隊合作等各項能力。課程組針對不同類型研究生對可視計算技術的目標要求不同，設計相應的能力素質模型。

4 發揮實驗室優勢，在實踐中培養能力

實踐教學作為高等教育的重要組成部分，對學生創新精神和動手能力的培養具有不可替代的作用。如何提高學生的創新能力和工程實踐能力是課程群體系實踐環節設計的關鍵。實驗是吸收、消化課程內容的第一實踐環節，實驗內容的設計既要考慮對基本知識的理解又要考慮對后續內容的鋪墊；既強調知識與技能的融合，又強調創新思維能力的培養。實訓是對課程內容的總結，在加強案例教學的同時，遵循學生的認知規律，合理安排實訓的內容；既要考慮課程內容銜接，又要考慮加強工程化訓練，把提高學生的創新能力和工程實踐能力貫穿于整個實踐環節的始終。

4.1 加強校企合作，獲取最新實驗資源

學院與國內外研究機構密切交流與合作，得到了Microsoft、Oracle等公司的技術支持，以Oracle教據庫等免費資源作為教學的實驗平臺，多名教師獲得了IBM、Oracle、Microsoft等公司數據庫產品的培訓合格證，實驗軟環境得到充分改善。教學團隊在實訓環節中加強與企業合作，將企業的資源優勢與學校的理論知識優勢充分結合，共同設計和建設課程群中的實訓項目。

4.2 分層次設計遞進式的實驗內容

整個實驗課程體系的設置涵蓋技能、基本知識、設計、綜合、創新5個層次。實驗內容根據各類學生的特點，按演示性實驗、驗證性實驗、綜合性實驗、設計性實驗4個層次組織。各實驗項目彼此銜接，循序漸進，便于學生掌握。實驗項目選擇具有靈活性，既有必做項目，也有較多的選做項目，適應不同層次的學生要求。演示性和驗證性實驗幫助學生掌握DBMS的一般性操作，綜合性實驗和設計性實驗則重在培養學生的綜合應用能力和創新能力，要求學生綜合利用程序設計、軟件工程、計算機網絡、人機交互、信息安全以及數據庫課程所學知識，開發一個（基于網絡的）MIS系統，設計該系統的安全保障體系，同時要求提供新穎的人機交互界面和交互方式。

4.3 針對不同學生群體設置多元化實踐教學方案

考慮到計算機專業與信息大類非計算機專業學生的培養方案不同，我們實施了多元化的實踐教學方案。計算機專業學生的實驗方案重在綜合性和設計性。課程組為該類學生設計了9個實驗，旨在培養DBMS的高級使用及研發能力。在2009年之前的培養方案中，學生完成這9個實驗之后，還要在軟件工程課程設計課程中進行數據庫系統的綜合設計開發，學生需要完成數據庫實驗和軟件工程實驗后，才能體驗一個完整的軟件開發過程。在2009年的培養方案中，根據信息化建設的需求，我們為計算機專業學生單獨開設了數據庫課程設計課程，強化學生的信息基礎；信息大類非計算機專業學生的實驗方案則偏重于驗證性和綜合性。我們偏向計算機專業應用方向設計了一系列的實驗：SQL語句、存儲過程、觸發器、數據庫導入、導出、備份、MIS系統的設計與開發。這些實驗旨在強調DBMS一般應用能力的培養。

4.4 結合實際項目設計實訓模塊

教學團隊結合國防科學技術大學“十一五”實驗室項目“計算機技術綜合實驗中心”的建設任務，圍繞其中的計算機應用技術方向子項目，設計了“人工智能”基礎實踐能力訓練模塊、“機器人中的智能技術”綜合實踐能力培養項目、“智能信息系統的軍事應用”主題創新活動，同時將“人工智能”基礎實踐能力訓練模塊細化為專家系統和機器學習兩個基礎型實驗單元以及自然語言處理和神經計算兩個提高型實驗單元，明確了每個實驗單元的目的和內容，包括基于sics prolog的搜索實驗和約束滿足問題實驗、基于移動機器人平臺的智能agent實驗等。智能計算子群和綜合實驗子群采用課堂教學與課外活動相結合的方法來加強實踐教育，讓學生在實踐中掌握專業技能，教師全程參與實驗指導并在實際的創新實踐中培養學生的創新能力。上述一系列活動的開展取得了良好的效果，如基于LEGO機器人的創新實踐活動成果在銀河之光計算機文化節上和實驗室項目檢查中獲得學校領導和專家的好評。

5 結語

通過近4年的試行，高水平計算機應用人才培養模式改革在國防科學技術大學計算機學院取得實質性成效。目前，計算機應用教學團隊培養出的學員超過9000名，他們遍布軍內外機關、科研院所、高等學校、部隊及地方IT企業。大量調查數據表明，這些學員的綜合素質、學術水平、工程實踐能力、團隊協作能力和創造性思維均得到明顯提高，受到用人單位的好評。

參考文獻：

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當前，中職計算機專業網絡方對學生的培養仍以知識的積累為主要目標。在這個“人才飽和”就業困難的情況下，仍出現了“技工荒”；計算機專業網絡方向課程是一門不斷高速發展的交叉性應用型課程，該課程的教學難度較大，現實的教學效果并不令人滿意。它是中職計算機相關專業必修的重點課程，是一門理論性，實踐性和應用性非常強的課程，為了使計算機專業的人才培養適應社會需求，將從計算機網絡課程的主要特點、教學現狀入手，討論如何提高學生的學習興趣，加強學生的創新能力與自主獲取知識的能力。

1專業特點

計算機網絡是現代通信技術與計算機技術相結合的產物。所謂計算機網絡，就是把分布在不同地理區域的計算機與專門的外部設備用通信線路互連成一個規模大、功能強的網絡系統，從而使眾多的計算機可以方便地互相傳遞信息，共享硬件、軟件、數據信息等資源。

計算機網絡的發展過程大致可以分為具有通信功能的單機系統、具有通信功能的多機系統、計算機網絡三個階段。 一個計算機系統連人網絡以后，具有共享資源、提高可靠性、分擔負荷和實現實時管理等優點。

從80年代末開始，計算機網絡技術進入新的發展階段，它以光纖通信應用于計算機網絡、多媒體技術、綜合業務數據網絡ISDN、人工智能網絡的出現和發展為主要標志。90年代至下個世紀初將是計算機網絡高速發展的時期，計算機網絡的應用將向更高層次發展，尤其是Internet網絡的建立，推動了計算機網絡的飛速發展。據預測，今后計算機網絡具有以下幾個特點：

（1）開放式的網絡體系結構，使不同軟硬件環境、不同網絡協議的網可以互連，真正達到資源共享，數據通信和分布處理的目標。

（2）向高性能發展。追求高速、高可靠和高安全性，采用多媒體技術，提供文本、聲音圖像等綜合。

計算機網絡的智能化，多方面提高網絡的性能和綜合的多功能服務，并更加合理地進行網絡各種業務的管理，真正以分布和開放的形式向用戶提供服務。

隨著社會及科學技術的發展，對計算機網絡的發展提出了更加有利的條件。計算機網絡與通信網的結合，可以使眾多的個人計算機不僅能夠同時處理文字、數據、圖像、聲音等信息， 而且還可以使這些信息四通八達，及時地與全國乃至全世界的信息進行交換。

2當前現狀

作為一門中等職業學校計算機專業的方向課程，目前課程的教學存在三個比較大的問題：

（1）教學內容方面：網絡相關學科發展迅速，內容更新快，課程內容難以跟上計算機網絡科學的發展變化。

（2）在教學方式上：網絡課程有相當部分的內容屬于基礎理論知識，難度大，相對枯燥，在課堂教學方面需要適當調整，改變學生積極性調動不充分，課堂互動性不足等問題。

（3）教學目標方面：中職網絡課程的教學目標主要依賴高校的經驗，集中在如何完成課程的教學，傳授其中的知識點，但對于學生的實踐能力和創新能力沒有適當的關注。與此相對的是，計算機專業的學生畢業走向工作崗位，能否有效解決有關的實際問題，對于用人單位用人的一項硬件指標。這些能力培養的忽略。對于今后學生的工作和發展非常不利。

3教改措施

3.1調整教學內容，增強基本概念和知識的學習

計算機網絡課程教學內容包括通信技術、網絡理論和網絡應用技術，無論從軟硬件、通信哪一個方面講，都是一個復雜的系統。因此，要在有限的學時內完成教學，內容的安排非常重要。我們根據目前計算機網絡的發展狀況，對教學的課程結構進行優化，精選教學內容，保留基本的通信理論，略講部分網絡原理，刪去一些過時的網絡技術，把重點放在讓學生掌握目前流行的網絡技術和理解未來的發展方向上。

3.2提高教學質量，采用合適的教學方法和教學手段

（1）上課教師最好能參與本單位的校園網絡建設，或者參與社會上的網絡工程，積累工程經驗，豐富上課內容。教師在備課過程中力求對內容高度熟練，能夠深入淺出的講授，并引導學生逐步理解課程的重點和難點，使學生能掌握基本的理論、概念、技術、方法。

（2）有選擇性地布置一些思考題、練習題、市場調研、專業技能訓練等，使學生通過認真閱讀教材和參考書，以掌握課程的基本內容以及重點和難點。教師可以將科研中企業網絡系統建設的需求或已有的網絡系統情況告訴學生，讓學生分析企業已有計算機網絡系統中存在的問題，提出改進方案，或為企業設計滿足實際需求的計算機網絡系統。最后由指導老師對學生提出的企業計算機網絡方案進行講評，指出其設計方案的優缺點，并提出改進意見。

（3）利用及時通信技術，如微信、QQ等手段，回答學生提出的問題；學生在網絡提交作業，教師通過網絡將批閱后的作業返回給學生。這樣不僅使學生對本課程的內容更進一步的了解，主要是加深學生對計算機網絡知識應用的興趣愛好。