人工智能的論文(2)
人工智能的論文篇二
信息時代的人工智能教學研究
摘 要：在倡導智能化的信息時代，人工智能在新世紀科學體系中占有重要的地位，但人工智能課程因有不同于其他課程的鮮明特點，不能適應傳統(tǒng)的教學模式。為推動我國人工智能教育的發(fā)展、培養(yǎng)和造就更多的“智能”人才，研究、改進人工智能的課程教學方法尤為必要。通過探討人工智能學科的獨特性質，指出了人工智能教學中存在的若干關鍵問題。結合《人工智能》課程的授課實踐，從選擇教材、課堂教學與課程實踐等方面提出提高人工智能教學質量的途徑。?
關鍵詞：信息時代;人工智能;課程教學?
人工智能(Artificial Intelligence，AI)是計算機科學的一個分支，是一門研究運用計算機模擬和延伸人腦功能的綜合性學科。換言之，人工智能研究如何用計算機模仿人腦的推理、證明、識別、理解、設計、學習、思考、規(guī)劃以及問題求解等思維活動，解決領域專家才能處理的復雜問題[1]。人工智能研究處于信息技術的前沿，它的研究、應用和發(fā)展在一定程度上決定著計算機技術的發(fā)展方向[2]。人工智能的不少研究領域如自然語言理解、模式識別、機器學習、數(shù)據(jù)挖掘、智能檢索、機器人技術、人工神經(jīng)網(wǎng)絡等都走在了信息技術的前沿，有許多研究成果已經(jīng)進入人們的生活、學習和工作中，并對人類的發(fā)展產(chǎn)生了重要影響。同時，信息技術的廣泛應用也對人工智能技術的發(fā)展提出了急切的需求。
為了適應人工智能技術日益廣泛的需要，國內(nèi)外高校普遍開設了人工智能方面的課程，并作為計算機專業(yè)的核心課程之一。美國的麻省理工學院(MIT)是眾多美國大學中人工智能教育的代表，該學校開設的《Artificial Intelligence》面向計算機本科專業(yè)二、三年級的學生，重點在于講授人工智能的概念和思考方法。國內(nèi)中南大學開設的《人工智能》是國家級精品課程，是信息類專業(yè)高年級本科生以及低年級研究生的必選課程，目的是培養(yǎng)學生的“智能”觀念，掌握人工智能的基本理論、基本方法和基本技術。
人工智能研究領域涉及到計算機科學、自動控制、高等數(shù)學、心理學、哲學等眾多學科，所以內(nèi)容抽象、不易理解。在授課過程中學生有畏難情緒，同時教師在教材選擇、教學方法和教學實驗等方面存在困難，對教學效果產(chǎn)生很大的影響。為了更好地實現(xiàn)人工智能的教學目標、提高教學質量、更好的普及智能知識，本文結合中南大學《人工智能》課程的特色教學，思考和探討教材選擇、課堂講授與實踐環(huán)節(jié)，并提出了改進方法，以期提高《人工智能》課程的教學質量，培養(yǎng)與造就更多的理論與應用型的復合人才，推動當今社會信息化、智能化的發(fā)展。
一、教材選擇—博采眾長且因地制宜
由于對人類認知的不同理解，人工智能研究者采取的研究方法也不盡相同，偏重于數(shù)學邏輯方法的符號主義、著重結構模擬的聯(lián)結主義與采用行為模擬方法的行為主義是人工智能研究的三大流派，不同流派的研究途徑與指導思想存在很大的差異，這種差異也體現(xiàn)在不同高校編寫或選用的教材上，如麻省理工學院和中南大學的教學側重點就各不相同。除包含不同的學術流派外，人工智能研究領域中還存在眾多相對獨立的研究方向，不同研究方向的思考方法各有特色。此外，人工智能的研究要結合當?shù)厣鐣?jīng)濟發(fā)展才會有更廣闊的發(fā)展空間，而不同國家、地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展對人工智能的要求不同，這對作為基礎學科的人工智能課程的教材提出新的要求。
不同的流派、眾多的研究方向、復雜的應用背景雖然拓寬了人工智能的研究范圍，但也給如何選擇人工智能教材提出新的挑戰(zhàn)。因此如何選擇人工智能教材,使之既能讓學生了解研究領域的概貌又易于接受，是一件重要而困難的事情?；谝陨系乃伎迹鳛榛A智能學科的人工智能在教材選擇上要遵循以下兩個原則：第一，切實從授課對象的角度出發(fā)，充分考慮他們的知識儲備與接受能力。在選擇教材時兼顧廣度和深度、基礎知識和新興技術，并有一個明確的教學中心。還要注意前期相關課程如離散數(shù)學、數(shù)據(jù)結構、概率論、程序設計語言、系統(tǒng)仿真、自動控制等的銜接問題，讓學生能夠將人工智能納入已有的知識體系，激發(fā)學習興趣，從而達到普及智能教育的目的。第二，切實從本地區(qū)的長期發(fā)展出發(fā),結合本地的經(jīng)濟特點選擇合適的教材。機械制造、軟件開發(fā)、電子商務、智能決策等領域均可直接應用人工智能的相關知識。因此作為涉及眾多學科、應用廣泛的基礎學科，在設置人工智能教學內(nèi)容時要充分考慮本地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展方向，為當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展服務。中南大學人工智能國家級教學團隊考慮到湖南長沙是機械重工企業(yè)重鎮(zhèn)，選擇教材與制定教學計劃以智能控制為中心，不僅為人工智能找到切實的應用背景，而且增加了學生的就業(yè)就會，這是非常值得推廣的寶貴?經(jīng)驗。
劉星寶:
教材選擇是提高教育質量的重要環(huán)節(jié)，人工智能因其流派紛呈、內(nèi)容眾多且與實際應用聯(lián)系密切應該引起重視，以便使學生既掌握領域全貌又能學有所長。
二、分專題、分組討論式教學
課堂講授是學校教育的基本特征之一，這種一對多的方式最大可能的讓更多的人獲取知識。而課堂講授以教師講授為主，學生處于被動地位，從某種意義上來說課堂講授忽略了學習的主體——學生。在該教學情形下學生沒有參與到學習過程中，被動的接受授課內(nèi)容，甚至可能出現(xiàn)不能跟上學習進度從而放棄聽講，出現(xiàn)教師和學生各自為戰(zhàn)、互不關心的情況。在這種情況下不僅極難保證教學質量，還讓學生喪失了對該門課程的興趣，進而導致厭惡該領域。
雖然各門課程都會出現(xiàn)這種情況，但在人工智能課程的講授過程中表現(xiàn)尤為突出，這是由人工智能的課程特點決定的。作為智能教育基礎的人工智能課程涉及內(nèi)容非常廣泛，各章聯(lián)系較少，內(nèi)容相對相對獨立。當學生接觸到這些知識而又不能與原有的知識體系融合，必然產(chǎn)生畏難心理。為了改善這種狀況，我們認為改變教學方式、發(fā)揮學生的主觀能動性尤為必要。具體操作如下：第一，在授課之前要求學生預習教學內(nèi)容，使之對將要講述的課程有粗略印象與和一定的心理準備。通過這種方式培養(yǎng)學生“人工智能”的思考方法，并逐漸形成習慣性思考模式。第二，引導學生學會人工智能的思考方法后，按照興趣愛好將學生分成若干興趣小組。第三，授課教師根據(jù)每個小組的特點指定不同的專題，要求每個小組通過學習教材、搜索互聯(lián)網(wǎng)等手段獲得專題知識，按照給定的格式整理成流暢、可讀的文檔資料。第四，按照事先給定的順序要求每個小組向全體師生講解專題，同時將該組的專題文檔資料預先發(fā)給所有學生，以便了解、領會該專題知識。第五，在聆聽講解與熟悉資料后、并在授課教師主持下，就該組講述的專題進行深入的討論或者辯論。第六，根據(jù)討論的結果給該組打分，并計入課程總成績。
由于人工智能課程各章節(jié)相對獨立，非常適合分專題討論式教學。在此過程中，授課老師扮演主持人的角色，起到發(fā)起和引導的作用，把時間交給學生掌握，讓他們在討論、辯論中充分發(fā)揮主體積極性，從而讓學生主動獲取知識、加深對知識的理解。在中南大學分別面向一年級研究生與博士生開設的人工智能教學中，教學團隊采用了分專題分組教學，學生普遍反映很喜歡這種新穎的教學方式，并在學習過程中提出許多寶貴的意
見，促進了該模式的進一步成熟。
三、教學實驗與社會實踐
教學實驗能夠加深學生對知識的理解,給學生最直觀的感受。雖然很多學科都要一定量的教學實驗，但對人工智能課程而言，優(yōu)質的教學實驗具有非同尋常的意義，這也是由其學科特點決定的。在授課過程中我們發(fā)現(xiàn)，學生接觸人工智能時通常存在以下疑問：第一，近乎日常用語的描述語言是否能夠通過計算機實現(xiàn);第二，人工智能是研究機器人的學科;第三，應用人工智能造出的機器人最終能否與影視作品中的機器人相媲美;第四，人工智能是否有助于就業(yè)。
即使授課教師在介紹人工智能課程時就給出了答案，以上幾個問題在學生中間仍然普遍存在。若不能給學生確定的答案、徹底消除疑問，顯然會影響學生的學習積極性。解答以上問題最好的方法是教學實驗與社會實踐，對此中南大學人工智能教學團隊給出了富有啟發(fā)性的設計方案。
在教學安排上,教學團隊非常注意教材內(nèi)容與聯(lián)系實際。首先，增加實驗課時數(shù)，以保證質量;其次，及時布置人工智能實驗，加強講授內(nèi)容與實驗的銜接。如在講授產(chǎn)生式系統(tǒng)后，教學實驗中及時安排產(chǎn)生式系統(tǒng)實驗。相應的主觀 Bayes網(wǎng)絡實驗、A系列搜索實驗,以及應用Maltab工具箱操作的模糊控制位置跟蹤系統(tǒng)仿真實驗、神經(jīng)網(wǎng)絡模式識別仿真實驗、進化算法優(yōu)化計算等實驗亦是如此。最后是提供優(yōu)質的實驗環(huán)境，教學團隊設計了一套實驗模擬軟件，該軟件直觀、易于使用，為提高實驗質量提供了良好的軟件環(huán)境。通過具體的實驗，教材內(nèi)容不再枯燥，學生能夠更深入觸摸到的人工智能的本質。
另一方面，與科研結合、與企業(yè)聯(lián)姻加強社會實踐。中南大學人工智能教學團隊成員大多浸淫人工智能的某一研究方向多年，獲得了相當數(shù)量的研究成果。在社會實踐中帶領學生參觀能夠自動尋找路徑的機器人、科研模擬環(huán)境等，引導學生進入奇妙的人工智能世界。教改結果表明，教學與科研的有效結合激發(fā)了學生對人工智能的強烈興趣，已經(jīng)有幾名學生要求進入課題組。當前，基于人工智能理論的工業(yè)產(chǎn)品已經(jīng)得到迅速的發(fā)展，中南大學人工智能教學團隊與長沙重要的機械制造企業(yè)三一重工建立了良好的關系。在本課程的講授過程中，請企業(yè)的相關研究人員為學生做人工智能應用方面的公開報告，拓寬學生的視野。在教學實踐中帶領學生到該企業(yè)參觀，了解智能產(chǎn)品的工業(yè)生產(chǎn)流程。
教學實驗與實踐過程讓學生更深刻的意識到人工智能已經(jīng)和我們的生活密切聯(lián)系在一起，而非空中樓閣。同時增強了學生的學習興趣,加深學生對人工智能相關概念和難點的掌握,為從事人工智能研究與基于智能系統(tǒng)的應用開發(fā)夯實基礎，達到培養(yǎng)新一代智能人才的目的。
四、結束語
本文對人工智能課程在教材選擇、教學方法、教學實踐與實驗等方面進行了探討,總結與探討了該課程在教學與實踐中出現(xiàn)的問題及提高途徑，期望提高人工智能課程的教學質量，推進人工智能研究更快更好的發(fā)展。
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