人工智能大學生期末論文(2)
人工智能大學生期末論文篇二
摘 要：結(jié)合人工智能課程的特點，在總結(jié)自己從事人工智能課程教學經(jīng)驗的基礎上，從教學內(nèi)容、教學安排、教學方法等多個方面探討了人工智能課程教學。提出兼顧課程內(nèi)容的統(tǒng)一性和差異性，提出對本科生、研究生以及非計算機類專業(yè)實施分層次教學，提出案例驅(qū)動寓教于樂的教學方法，以達到提高人工智能課程教學質(zhì)量的目的。?
關鍵詞：人工智能;分層次教學;案例驅(qū)動?
人工智能的誕生與發(fā)展是20世紀最偉大的科學成就之一，人工智能也是新世紀引領未來發(fā)展的主導學科之一。它是一門新思想、新觀點、新理論、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)的前沿交叉學科，緊跟世界社會進步和科技發(fā)展的步伐，與時俱進。它在本身迅速傳播和發(fā)展的同時也促進著其他學科的發(fā)展，為各學科提供新的發(fā)展途徑和新的研究手段。人工智能的相關研究成果已經(jīng)廣泛應用到國防建設、工業(yè)生產(chǎn)、國民生活中的各個領域。在信息網(wǎng)絡和知識經(jīng)濟時代，人工智能現(xiàn)已成為一個廣受重視且有著廣闊應用潛能的前沿學科，必將為推動科學技術(shù)的進步和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展發(fā)揮更大的作用。?
人工智能作為一門課程[1]，開設時間距今只有40多年，但發(fā)展極為迅猛。人工智能課程的內(nèi)容涉及計算機科學、數(shù)學、系統(tǒng)科學、控制科學、信息科學、心理學、電子學、生物學、語言學等等，幾乎所有科學工作者都可以在人工智能中找到自己感興趣的問題。目前，國內(nèi)外已有眾多高校指定人工智能為計算機科學與技術(shù)及其相關專業(yè)的主修專業(yè)基礎課程，它在拓展計算機和自動控制的研究和應用領域方面有著極其誘人的學科發(fā)展前景。自2003年起，國內(nèi)諸多高等院校陸續(xù)開設“智能科學與技術(shù)”本科專業(yè)，同時也有更多高校在傳統(tǒng)信息類專業(yè)中加大了人工智能課程的課時比重，因此如何提高人工智能課程的教學質(zhì)量顯得尤為重要。?
本文結(jié)合人工智能課程的特點以及自己教學與研究的實踐，對本課程的教學進行一些探討，以期改進人工智能課程教學方法，達到提高本課程教學質(zhì)量的目的。??
一、兼顧課程內(nèi)容的統(tǒng)一性和差異性??
人工智能課程的核心內(nèi)容主要集中在對基本概念、基本原理、基本方法和重要算法及其應用的認識和理解上，盡管各種基本概念、原理、方法和算法在一定程度上自成體系，但是它們之間又存在著許多內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律。從這一點來看，人工智能課程與其他很多計算機課程是不同的，這就要求人工智能課程的授課要具有自己的特色。?
知識表示、知識推理、知識應用是人工智能課程的三大內(nèi)容，解決任何一個人工智能問題都離不開兩個步驟，即知識表示和問題求解。由此，人工智能課程從總體結(jié)構(gòu)上就有了一個比較清晰的脈絡，即首先必然要學習各種知識表示方法，然后是利用這些知識進行推理，進而實現(xiàn)知識應用，最終達到問題求解的目的。問題求解又分為基本的問題求解方法和高級問題求解方法。圖搜索策略、啟發(fā)式搜索、消解原理以及規(guī)則演繹系統(tǒng)等都屬于基本的問題求解方法。計算智能、專家系統(tǒng)、機器學習、自動規(guī)劃等屬于高級問題求解方法。?
同時，人工智能課程某些章節(jié)或者某些方法算法在一定程度上又自成體系。例如，各種不同的知識表示方法不管是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還是表示形式都完全不相同。又例如，人工智能有許多不同的學派[2]，本課程往往同時會介紹不同學派的算法，這些學派在人工智能的基礎理論和方法、技術(shù)路線等方面是完全不同的，甚至是對立的。?
這些都要求我們在教學過程中不僅要強調(diào)人工智能課程理論的統(tǒng)一性和完整性，又要兼顧各學派的特點，尊重甚至調(diào)動學生們對不同人工智能學派及其方法的興趣。在編寫和選用教材時也要注重這一點，我們選用的是蔡自興教授編寫的《人工智能及其應用》系列教材[1,2]，該教材以邏輯主義學派為主線，兼顧引進其他學派的精華內(nèi)容，具有較強的科學性。
??二、實施分層次教學??
各高校一般同時為計算機相關專業(yè)的本科生和研究生開設了人工智能課程，甚至有的非計算機類專業(yè)也開設有人工智能課程。不同層次的學生對人工智能課程要求掌握的程度不同，我們首先明確本科生和研究生以及非計算機類專業(yè)學生的教學目的和教學內(nèi)容，做到分層次設計人工智能課程教學?過程。?
本科階段的人工智能課程課時量較少，本科層次只需要做到對大部分人工智能概念和算法了解、認識，少部分達到理解層次。本科生一般都是在高年級(三年級下期或者四年級上期)開設人工智能課程，這時已有不少學生準備繼續(xù)讀研或者已經(jīng)被保研，因此在兼顧全體學生教學層次的同時，要注意給這部分學生足夠的相關參考書目，讓他們能夠利用課余時間廣泛深入了解人工智能相關算法，老師在課后還應和他們進行充分討論，培養(yǎng)他們對人工智能的特別興趣。?
非計算機類專業(yè)的學生往往需要學習如何利用人工智能知識解決該專業(yè)領域內(nèi)的問題，因此在教學中要盡量有專業(yè)針對性地進行教學。例如針對農(nóng)科類專業(yè)，在教學專家系統(tǒng)過程中，我們要求學生參考北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心開發(fā)的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)開發(fā)平臺(paid5?0)理解并開發(fā)與本專業(yè)領域相關的簡易農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)。?
給研究生開設人工智能課程要求做到概念理解，基本算法精通，即要求全面、系統(tǒng)地掌握人工智能的基本概念、基本原理、典型方法和若干應用實例，并且能靈活運用所學知識闡述解決實際問題的方法和途徑。課程教學中要致力于培養(yǎng)學生分析問題與解決問題的能力，要求研究生將人工智能方法與自己的研究方向相結(jié)合，用人工智能方法解決所研究課題中的實際問題，并撰寫相關的課程論文，以小型研討會的形式進行報告交流。實踐證明，我們的研究生的人工智能教學效果明顯提升，成效突出。
??三、案例驅(qū)動，寓教于樂??
采用案例教學是為了充分調(diào)動學生的學習興趣，增強學生學習的自覺性[3]。通過案例教學能把枯燥的人工智能理論知識具體化、形象化，可以使學生更加感性地理解課堂教學內(nèi)容。這些案例都是以教師所從事的科研項目中的實際應用環(huán)境為背景進行闡述的，讓學生能在實際環(huán)境中理解概念和知識，學會利用人工智能知識去分析和解決實際問題。在教學過程中要選擇學生容易接受的案例，體現(xiàn)理論聯(lián)系實際的特色，激發(fā)學生的興趣。?
例如，在講授“計算智能”內(nèi)容時，我們結(jié)合黃河三門峽和小浪底水庫水沙聯(lián)合智能調(diào)度系統(tǒng)[4]進行講解。綜合三門峽水庫和小浪底水庫防洪運用的基本原則、歷年調(diào)度方案、專家的經(jīng)驗、歷年數(shù)據(jù)和現(xiàn)有的調(diào)水調(diào)沙數(shù)學模型，分別利用模糊決策、神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳算法及綜合集成方法來實現(xiàn)三門峽、小浪底水庫水沙聯(lián)合調(diào)度。?
又例如為了讓學生走近機器人，我們進行了一場機器人展示課，將研究所現(xiàn)有的MOROCS?1(中南一號智能移動機器人)、ASR(廣茂達)、AmigoBot(自主移動機器人)、CanDroid(罐頭機器人)、MD?375 Rover(人控漫游車)、Fokker D7(人控飛機，1:72)、Rockit OWI?769K(聲按、壓控火牛機器人)、Hexapod Monster(六足爬行機器人)、Hubo(多機能歌舞機器人)等各類機器人全部拿出來給學生做了功能演示[5]。親眼看到這么多機器人，同學們都非常興奮，對人工智能課程的興趣高漲。?
在進行案例教學時，引導學生帶著問題和求知欲望深入理論的學習，讓學生在案例中尋找問題的答案并獲取知識。在講授利用神經(jīng)網(wǎng)絡進行水庫調(diào)度時，引導學生分析如何確定神經(jīng)網(wǎng)絡的輸入端數(shù)據(jù)，什么是泛化能力以及如何提高神經(jīng)網(wǎng)絡的泛化能力。?
為了鞏固所學內(nèi)容，可以讓學生組成討論小組對教師提出的論題進行討論，分小組闡述自己的觀點，這樣有助于提高學生學習的主動性，還有助于培養(yǎng)學生思考問題的能力和提高理論教學的效果。案例教學的關鍵在于引導學生利用所學到的理論知識去解釋、分析和解決現(xiàn)實案例中的問題，以達到訓練學生理論運用和深入理解理論知識的目的。?
此外，我們挑選了機器人足球、拖拉機撲克牌、中國象棋、五子棋等普遍受人喜愛的智能游戲，讓學生親
手設計小型智能游戲軟件，在設計的過程中掌握高深的人工智能理論知識，讓學生學得會、用得上、記得牢。
??四、結(jié)語??
以上談到的一些教學方法是我們在教學過程中總結(jié)體會比較深刻的方面，以供探討。事實上，要進一步提高人工智能課程的教學質(zhì)量，還有很多方面需要改革和加強。如不斷強調(diào)人工智能教師的專業(yè)素質(zhì)，要求他們在講授好人工智能課程的同時，努力提升出自身的專業(yè)素質(zhì)，給學生一個良好的專業(yè)素質(zhì)導向。其次，在人工智能課程教學過程中還需要有培養(yǎng)實用型人才的教學理念，特別是注重培養(yǎng)有創(chuàng)新意識的實用型人才。注重培養(yǎng)學生的質(zhì)疑能力，只有通過質(zhì)疑和提出問題，學生的創(chuàng)新意識才能夠得到不斷強化，創(chuàng)新思維能力才能夠得以不斷提高。?
人工智能學科是一門非常年輕、又非常前沿的學科，有其自身的突出特點，人工智能課程教學必然與其他計算機專業(yè)課程教學不同，需要更多的從事人工智能教學的教師在自身的教學實踐中不斷積累經(jīng)驗，進行廣泛的教學交流。
參考文獻?
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蔡自興, 徐光祐. 人工智能及其應用(第三版)(研究生用書)[M]. 北京: 清華大學出版社， 2004(8): 1-4.?
[2]蔡自興, 徐光祐. 人工智能及其應用(第三版)(本科生用書)[M]. 北京: 清華大學出版社， 2003(8):288-290.?
[3]雷煥貴, 段云青. 中美案例教學的比較[J]. 教育探索， 2010(6): 150-151.?
[4]龍仙愛, 夏利民. 基于遺傳算法的水沙聯(lián)合調(diào)度模型[J]. 計算機工程與應用, 2005(34): 187-189.?
[5]陳愛斌.《人工智能》課程教學的實踐與探索[J]. 株洲工學院學報， 2006(6): 137-139.?
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