人工智能論文研究生(2)
人工智能論文研究生篇二
研究生“人工智能”課程教學(xué)改革探索
人工智能是研究理解和模擬人類智能及其規(guī)律的一門學(xué)科，中心任務(wù)是通過編程賦予計(jì)算機(jī)部分的“人類智能”，從而使其可替代人類完成某些煩瑣而危險(xiǎn)的工作。自1956年人工智能學(xué)科誕生以來，其研究成果已廣泛應(yīng)用于政治、經(jīng)濟(jì)、文化、教育等諸多領(lǐng)域，并對社會發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響，[1]因而人工智能逐漸發(fā)展成了高等院校信息類專業(yè)廣泛開設(shè)的一門核心課程。作為一門課程，其具有如下一些特點(diǎn)：涉及知識面廣、研究領(lǐng)域廣泛、內(nèi)容抽象、實(shí)踐性強(qiáng)。[2]
目前，高校“人工智能”課程普遍分本科和研究生兩個(gè)教學(xué)階段講授，前者注重學(xué)生對基本概念、基礎(chǔ)知識的掌握，并使其能應(yīng)用所學(xué)知識進(jìn)行簡單的開發(fā)實(shí)踐，而后者更加注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力以及科研能力的培養(yǎng)，因而二者的教學(xué)與培養(yǎng)目標(biāo)是不同的。[3]本文針對“人工智能”課程自身特點(diǎn)和研究生培養(yǎng)目標(biāo)，并結(jié)合筆者多年來的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，分別從課程內(nèi)容設(shè)定、教材選擇、教學(xué)方法、考核方式等多個(gè)方面對該課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探索與研究。
一、“人工智能”課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)
“人工智能”課程的突出特點(diǎn)是研究領(lǐng)域過于廣泛，而學(xué)時(shí)數(shù)卻較短(據(jù)筆者了解，各高校相關(guān)研究生專業(yè)開設(shè)該課程的時(shí)數(shù)為32～48學(xué)時(shí)不等)，因而在講授該課程時(shí)，追求授課內(nèi)容“大而全”是不切實(shí)際的，有必要精選教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)學(xué)到最有用的知識。
鑒于大部分學(xué)生在本科階段已簡單學(xué)習(xí)過該課程，因此可適當(dāng)減少基本概念和基礎(chǔ)知識的授課時(shí)數(shù)，如知識表示、知識推理及搜索技術(shù)等，這部分知識點(diǎn)只需安排共6～8學(xué)時(shí)即可。而對于一些相對陳舊的知識，如專家系統(tǒng)(該技術(shù)興起于20世紀(jì)八九十年代，目前相關(guān)研究已很少見)，可在對其他知識進(jìn)行講授時(shí)，做簡單介紹，沒有必要占用獨(dú)立的授課時(shí)數(shù)。課程的重點(diǎn)應(yīng)放在新興且實(shí)用的人工智能技術(shù)上，如計(jì)算智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識別、數(shù)據(jù)挖掘、多Agent系統(tǒng)以及自然語言處理等方面。上述知識的特點(diǎn)在于內(nèi)容更新快且抽象，與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系緊密，極有可能成為學(xué)生在未來整個(gè)研究生階段的研究方向，因此有必要在這些知識點(diǎn)上投入更多的精力，有助于學(xué)生了解并掌握學(xué)術(shù)的主流發(fā)展趨勢，從而能夠更好地培養(yǎng)自身的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。
當(dāng)然，授課教師在實(shí)際授課過程中也應(yīng)根據(jù)學(xué)科的研究進(jìn)展，學(xué)生的基礎(chǔ)﹑研究方向與興趣等特點(diǎn)隨時(shí)對教學(xué)內(nèi)容作出調(diào)整，真正做到理論聯(lián)系實(shí)際、與時(shí)俱進(jìn)。
二、精選“人工智能”課程教材
在教材選擇上，筆者分析比較了目前已公開出版的數(shù)十本人工智能教材，并結(jié)合我校研究生的特點(diǎn)，選定了由清華大學(xué)出版社出版﹑蔡自興和徐光祐編著的《人工智能及其應(yīng)用》(第4版)作為教材，該教材在前一版的基礎(chǔ)上做出了較大的改進(jìn)與擴(kuò)展，增加了本體論、蟻群算法、粒子群算法、強(qiáng)化學(xué)習(xí)、詞法分析以及路徑規(guī)劃等很多新內(nèi)容，具有知識覆蓋面廣、講解深入淺出，實(shí)用性、可讀性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，該教材也是普通高校“十一五”國家級規(guī)劃教材，輔有國家級精品課程建設(shè)網(wǎng)站，是一部經(jīng)典的人工智能教材。
與此同時(shí)，筆者還為學(xué)生推薦了多本經(jīng)典的參考書，如清華大學(xué)出版社由拉塞爾等編著的《人工智能——?一種現(xiàn)代方法》(第3版)、科學(xué)出版社由史忠植編著的《高級人工智能》等，并圍繞各研究專題精心挑選了數(shù)篇經(jīng)典和最新的文獻(xiàn)，力求反映各相關(guān)領(lǐng)域的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀﹑發(fā)展趨勢以及存在的問題等，以供學(xué)生參考。
三﹑教學(xué)方法的改革
相比于本科生，研究生通常具有更強(qiáng)的理論基礎(chǔ)、接受能力和求知欲，因而在教學(xué)過程中應(yīng)避免傳統(tǒng)“填鴨式”的教學(xué)方法，要充分突出學(xué)生的主體地位，注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及自主學(xué)習(xí)的能力。為此，筆者結(jié)合該課程的特點(diǎn)，對教學(xué)方法進(jìn)行了如下探索。
1.多樣化的教學(xué)手段
“人工智能”課程的突出特點(diǎn)是涉及知識面廣、理論性與應(yīng)用性強(qiáng)、內(nèi)容抽象且學(xué)時(shí)數(shù)短，因此有必要充分發(fā)揮現(xiàn)代教學(xué)手段的作用，提高教學(xué)效率。為此，筆者精心設(shè)計(jì)了整套多媒體教學(xué)課件，將較難的知識點(diǎn)以動(dòng)畫的形式呈現(xiàn)給學(xué)生，如基于問題歸約法的漢諾塔問題求解過程、基于蟻群算法的旅行商問題求解過程等，均可以這種形式呈現(xiàn)。課堂教學(xué)中以課件為主，輔以少量的板書，充分利用了多媒體信息量大、直觀性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，改善了教學(xué)效果。除此以外，筆者也搜集了大量的視頻資料，如行人檢測與計(jì)數(shù)視頻、機(jī)器人地震現(xiàn)場搜救視頻等，當(dāng)講解相關(guān)專題時(shí)，作為應(yīng)用實(shí)例為學(xué)生播放，充分吸引了學(xué)生的注意力，提升了他們的學(xué)習(xí)興趣。
2.啟發(fā)式的課堂教學(xué)
孔子曰：“不憤不啟，不悱不發(fā)。”“啟發(fā)”一詞由此得來，這短短八字也闡釋了啟發(fā)式教學(xué)的思想。所謂啟發(fā)式教學(xué)，即強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力，這也正是研究生教育中最需要的一種能力培養(yǎng)模式。具體到課堂教學(xué)，啟發(fā)式教學(xué)即是指教師對某些知識點(diǎn)并不講透，而是采取提出問題的方式讓學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行思考，使其從科研人員的角度去研究問題的解決方法，培養(yǎng)其科學(xué)素養(yǎng)與創(chuàng)新能力。
應(yīng)用于啟發(fā)式教學(xué)的知識點(diǎn)應(yīng)精挑細(xì)選，既不宜過簡，也不宜過難。如問題過于簡單，不易于學(xué)生深入思考，而問題過難則會導(dǎo)致學(xué)生有挫敗感，會對課程產(chǎn)生抵觸的畏懼情緒。以“人工智能”課程為例，可在講授Hopfield網(wǎng)絡(luò)時(shí)讓學(xué)生思考人腦是如何記憶一個(gè)事件序列的，在講授模式識別時(shí)讓學(xué)生思考從簡單的人臉圖像中可以觀察到多少種不同的模式等。
3.互助式的研討教學(xué)
“人工智能”是一門 應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，故不能因?yàn)橹匾暲碚摻虒W(xué)，而忽略了對學(xué)生 實(shí)踐能力的培養(yǎng)。然而，目前國內(nèi)大部分高校為該課程所設(shè)置的實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)均偏少，導(dǎo)致了理論與實(shí)踐的脫節(jié)。[4]為解決該問題，可令學(xué)生在開課初期根據(jù)各自導(dǎo)師的研究方向或自己的興趣愛好，選擇一個(gè)應(yīng)用性較強(qiáng)的課題進(jìn)行研究，并充分利用課余時(shí)間查找相關(guān)文獻(xiàn)資料，編寫代碼，獨(dú)立完成該課題的研究 工作。在授課過程中，教師可適當(dāng)安排一些學(xué)時(shí)讓學(xué)生 報(bào)告各自的研究進(jìn)展，并提出目前所遇到的困難，充分發(fā)揮集體的作用，群策群力，探討解決的方法。在這一過程中，每名學(xué)生都將經(jīng)歷多場“頭腦風(fēng)暴”，從而將所學(xué)知識活學(xué)活用，融會貫通，并有助于培養(yǎng)學(xué)生良好的科研協(xié)作意識。
4.前瞻性的講座教學(xué)
目前，國內(nèi)很多高校都會定期邀請專家學(xué)者來校進(jìn)行講學(xué)，而講學(xué)的內(nèi)容往往能夠充分反映某一研究領(lǐng)域的最新 發(fā)展動(dòng)態(tài)。教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生多去聽取相關(guān)講座，并盡可能多地與專家進(jìn)行面對面的交流，使學(xué)生在了解某一領(lǐng)域最新研究成果的同時(shí)，最大程度地?cái)U(kuò)展自己的知識面。如講座內(nèi)容與“人工智能”課程相關(guān)，還可在上課時(shí) 組織學(xué)生進(jìn)行研討，談?wù)劯髯缘男牡?體會。這種做法的優(yōu)點(diǎn)是充分發(fā)揮了“外援”的作用，使學(xué)生能夠接觸科學(xué)前沿，樹立正確的科研觀與價(jià)值觀，并進(jìn)一步增強(qiáng)對課程的學(xué)習(xí)興趣。
以上所提到的幾種教學(xué)手段與教學(xué)方法在實(shí)際教學(xué)過程中應(yīng)根據(jù)具體情況靈活地結(jié)合使用。近幾年的教學(xué)實(shí)踐中已經(jīng)體現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢，使該課程的教學(xué)質(zhì)量有了顯著提高。
四﹑課程考核方式的改革
考核方式采用課題綜述﹑課題研究 論文與論文答辯三部分組成，全面考查學(xué)生的文獻(xiàn)閱讀與 總結(jié)能力﹑學(xué)術(shù)研究能力﹑理論 聯(lián)系實(shí)際能力以及口語表述能力，其中課題綜述占30%，課題研究論文占40%，論文答辯占30%。以上三個(gè)考查環(huán)節(jié)均圍繞學(xué)生所選課題進(jìn)行展開。課題綜述以選題是否新穎﹑論文結(jié)構(gòu)是否合理﹑參考文獻(xiàn)是否具有代表性﹑對領(lǐng)域內(nèi)現(xiàn)存問題歸納是否完善以及論文撰寫是否規(guī)范等指標(biāo)為評價(jià)依據(jù);課題研究論文除考查上述指標(biāo)外，重點(diǎn)評估論文的原始創(chuàng)新性﹑科學(xué)表述的嚴(yán)謹(jǐn)性﹑實(shí)驗(yàn)的完善性以及分析的透徹性;論文答辯仿照研究生畢業(yè)論文答辯的形式，要求學(xué)生制作幻燈片，對論文所做工作進(jìn)行闡述，并對教師和其他同學(xué)的提問作出相應(yīng)解答，根據(jù)其綜合表現(xiàn)進(jìn)行打分。
這種考核方式可充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，促使其養(yǎng)成主動(dòng)學(xué)習(xí)的好習(xí)慣，能夠帶著問題上課，真正做到有的放矢，從而有效改善教學(xué)效果。同時(shí)，在這一系列考核過程中，學(xué)生的學(xué)術(shù)素養(yǎng)與創(chuàng)新能力亦可得到極大鍛煉，為日后獨(dú)立從事科研工作打下良好基礎(chǔ)。
五、結(jié)束語
作為高等院校信息類研究生專業(yè)的核心課程之一，“人工智能”課程教學(xué)的改革將是一項(xiàng)長期艱苦的工作。作為該課程的授課教師，應(yīng)始終立足于學(xué)術(shù)前沿，跟蹤最新的學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)，并保持對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的不斷更新，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，鍛煉他們的科學(xué)素養(yǎng)與創(chuàng)新能力，從而為國家和 社會培養(yǎng)更多高層次的創(chuàng)新人才。
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