落實科學發展觀,深化“人工智能”課程的教學改革

冀俊忠

摘要:“人工智能”是信息類專業的一門重要課程,但一直以來該課程教學難以獲得預期效果,更無法滿足學生能力培養和素質教育的目的。在深入學習和落實科學發展觀的新形勢下,本文分析現階段進行人工智能教學改革的意義,闡述結合人工智能學科知識、大學教學理念、現代教育手段和人才培養需求等各方面的發展,進行“人工智能”課程教學改革的內容,并對推進和深化人工智能教學改革有效舉措進行探討。

關鍵詞:人工智能;教學改革;科學發展觀

中圖分類號:G642 文獻標識碼:B

人工智能是研究如何使計算機顯示智能行為的學科,它不僅是計算機科學的一個重要分支,也是當今科學技術發展中的一門前沿學科。尤其是在知識經濟向智能經濟高度發展的今天,以知識為基石進行智能化研究的人工智能的學習更具有重要的理論意義和社會價值。因此,“人工智能”課程成為計算機、自動化等信息類專業的一門重要課程,它既是進行更高學歷教育的起點之一,也是學習人工智能其他專題課程(機器學習、數據挖掘等)的基礎。

由于人工智能是在控制論、信息論、系統論、神經生理學、心理學、哲學、語言學等多種學科相互滲透的基礎上發展起來的一門綜合性很強的交叉學科,所以,“人工智能”課程的內容涉及面廣、概念抽象、不易理解,學生往往有望而生畏的感覺,導致課程教學很難完全實現既定的教學目標,更達不到專業能力培養的要求。為了克服這些困難,近年來,許多高校的授課老師在“人工智能”課程的教學內容、教學方法、教學手段等方面進行了一些有益的研究和探索。中南大學的蔡自興老師從教材、教學內容、教學手段和隊伍建設等方面闡述了樹立精品意識,搞好課程建設的寶貴經驗;國防科技大學的張國忠老師分析了教學實踐環節在課程教學中的重要性;南京理工大學的丁輝老師論述了案例教學在課程教學中的實踐和體會;哈爾濱師范大學的何立暉等人結合自己的教學體會對課程教學方法進行了概括,等等。這些研究都豐富了“人工智能”課程的教學手段,提高了課程教學的效果。但是,面對快速發展的信息化和智能化社會,如何提高課程教學質量,建設滿足知識、能力和素質協調發展的人才培養模式要求的“人工智能”課程教學體系,還需要在教學內容、教學方法、教學手段等方面繼續探索,不斷創新。為此,本文在深入學習、落實科學發展觀的背景下,對課程教學改革的意義、內容和措施進行了剖析,強調了與時俱進、全面發展的改革思路,即將相關學科知識、大學教學方法、現代教育手段和人才培養需求的發展與大學課程教學改革相結合,探索課程教學的新模式、新方法,才是推進和深化“人工智能”課程教學改革的有效舉措。

1新形勢下進行人工智能教學改革的意義

發展和創新是現代社會的主旋律,而現實社會需求和形勢則是發展的基礎,它決定著發展的方向和意義。在全面、系統和深入地學習、落實科學發展觀的今天,進行“人工智能”課程的教學改革具有如下的重要意義。

(1) 順應了黨中央、國務院關于高等教育要全面貫徹科學發展觀,切實把重點放在提高教學質量上的戰略部署,人工智能教學改革的開展有助于提高課程教學質量,促進計算機專業人才的全面發展。

科學發展觀是黨中央堅持以鄧小平理論和“三個代表”重要思想為指導,總結改革開放以來的發展實踐,為適應新時期的發展要求,集中全黨智慧提出來的與時俱進的科學理論。用科學發展觀審視高等教育工作,必須樹立和落實科學的全面、協調、可持續發展的教育發展觀,以科學的教育發展觀指導高等教育事業的發展。高等教育的對象是大學生,教育的目的是為社會發展培養高素質的建設人才,因此,堅持以人為本,促進大學生的全面發展是我國高等教育科學發展的本質和核心。具體到人工智能的課堂教學工作中,就是要以學生為本,在教學過程中把滿足學生的發展需要,促進學生的學習、掌握、應用作為課堂教學工作的根本點和落腳點,使課程教學真正服務于學生的發展需要,為學生的今后發展奠定良好的基礎。

(2) 教學改革的開展將促進學生學習興趣的培養,建立和諧、活躍的人工智能教學氛圍,改善課程的教學效果。

“人工智能”是一門理論性較強的課程,通過教學內容、方法和模式的改革,可以讓學生在學習中感覺到有用、有效、實際、實用、有趣,這不僅是調動學生的學習興趣,提高學生學習積極性和主動性的關鍵,也是實現課堂教學互動、和諧、活躍的基礎,更是改善本課程教學效果的必要舉措。

(3) 教學改革的開展將激發學生的創新意識,培養學生善于鉆研和勇于創新的精神,提高學生的實踐能力和創新能力。

理論源于實踐,創新來自實踐,實踐是培養學生創造力的最直接、最有效的方式。通過在人工智能課程教學中實踐環節的增強,理論聯系實際,使學生有計劃、有步驟地按照知識體系,在實際問題的分析、設計和求解中發揮自己的科研潛能,培養他們善思考,勤動腦的好習慣,并通過算法設計和實際問題的解答,提高學生的學習能力、創新能力和實踐能力。

2人工智能教學改革的工作內容

(1) 依托學科知識的發展,進行課程教學內容的精選和優化。

為了實現知識、能力和素質的協調發展,大學教育必須與時俱進地不斷深化課程教學內容的改革。具體地說,“人工智能”課程的教學改革也要根據人工智能學科的發展及時更新所授的教學內容。人工智能是一門綜合性強、實踐性強、應用性廣、發展迅速的開放型學科,所以課程內容極其豐富,應用領域非常廣泛。如何在有限的教學課時中提高教學質量和效果首先依賴于對教學內容的合理調控。

針對課程的本科教學要求和目標,筆者認為在教學內容的精選和優化上圍繞如下兩方面進行:①以搜索技術為主線,圍繞知識表示和推理兩項根本任務,按照學科知識的體系結構重點講解所涉及的基本概念、原理、方法和重要算法;②針對學科的新發展、新熱點,結合自己科研工作的研究和體會,在教學內容中增加群智能計算、Web智能等自己熟悉的熱點專題,將一些新理論、新方法及時融入到課程教學中,這樣既可豐富課程的教學內容,又能拓寬學生的學習視野。

(2) 根據教學思想和理念的發展,進行教學方法多種形式的融合和應用。

現代教學理念強調學生的中心和主體地位,以激發學生的學習興趣、探究的激情,尊重學生的個性和特長,注重學生在學習中的積極參與,最大限度地挖掘學生的潛能為當代教師的己任。可見,樹立以學生為本的教學理念,在課堂教學中發揮教師的主導作用,努力進行學生自我教育和自我學習能力的培養是當代教育教學的新要求。因此,大學課程講授不在是以學生能否理解、明白教學內容為衡量教學效果的標準,而應是在課堂教學中以提供信息、啟發思路、介紹方法、補充知識以及引導學生質疑、探究和創新為主要教學目的。在這種教學理念發展的氛圍下,人工智能的教學方法必須采取多元化模式,具體來說,就是要將啟發式、參與式、討論式、問題式、案例式等多種教學方法融合在課程教學活動中。其目的是既提高學生的學習興趣,加深對所學知識的理解,又培養學生善于自學、積極探究和勇于創新的學習習慣。

(3) 借助現代教學技術的發展,進行多樣化教學手段的探索和研究。

先進和科學的教學手段是圓滿完成教學任務的重要保障。除了合理地利用板書和課件外,課程教學需要利用更為豐富的多媒體教學手段,為學生提供更生動、形象的教學內容,促進教學質量、效果的提高。如將反映人工智能最新研究和應用的結果用電影、動畫等片段來展示,使學生更直接、更深刻地接觸新知識,激發學生的學習興趣;利用Java、Metlab等編程技術和手段進行典型算法的編寫和演示,使學生親身感受算法的功能和作用;利用自建課程網站進行開放式的課外教學指導和國內外相關教學材料的鏈接,一方面輔助教學內容的理解和掌握;另一方面豐富學生的學習內容,方便學生的求知探索。總之,人工智能教學需要通過智能化、情景化、形象化等多種教學手段的研究和合理應用,才能更好地調動學生學習的主動性和積極性,保證課堂教學效果,提高課程教學質量。

(4) 適應人才培養需求的發展,研究理論教學與實驗教學的關系,進行實踐設計和創新模式的探索。

在以知識生產、傳播和應用為基本特征的知識經濟時代,高校不僅肩負著科學技術研究和進步的社會責任,而且肩負著推動整個社會經濟文明進步的歷史使命。我國高等教育法明確規定:高等教育的基本任務是培養具有創新精神和實踐能力的高級專門人才。這是新形式下社會對高校人才培養的要求,因此,高等教育要加強對學生實踐能力的培養。人工智能是一門實踐性較強的學科,更需要實踐性教育與課堂教學的緊密結合。只有通過理論與實驗教學的并進,才能知行合一,解行合一,改變學生被動學習的局面,調動學生積極參與教學的意識,并通過一些科研活動,促進學生思考能力、探究能力、創新能力和團隊合作能力的發展,提升學生分析問題、解決問題和融入社會工作的能力,達到高校素質教育的目的。

3人工智能教學改革的具體措施

根據上述的工作內容,人工智能的教學改革應以新理論、新方法和新技術的學習和應用、教學經驗交流與教學實踐相結合的總體思路來指導教學改革工作的進行。具體方法如下:

(1) 密切關注人工智能學科的發展前沿,并通過教師自身專業素質的提高,把握人工智能知識體系的精髓,統籌安排教學內容,明確“精講”和“泛講”的內容。

(2) 通過查閱國外著名高校人工智能的課程講義,以及國內同行間的教學交流,學習當代的教育理念和先進的教學方法,確定課程教學的思路和科學的教學方法,形成符合國情、校情和大學生發展的教學方法、教學手段和教學模式。

(3) 配合教學內容,使用現代教育相應的技術手段,建立和諧的教學課堂,改善課程的教學效果,提高課程教學的質量。

(4) 了解社會發展對人才培養的需求,并結合自己的科研課題,制定合理、切實的實踐環節,鼓勵并指導感興趣的學生積極參與到自己的科研課題、本課程教學網站的建設以及人工智能典型問題求解的程序實現中來。通過課題研究和實施,旨在使學生在領悟知識的同時,創新能力和綜合素質得到協調的發展。

(5) 與學生建立多渠道的溝通機制,及時了解學生學習的需求、動態和建議,并適時地對教學過程進行調整。

4結語

大學課程的教學改革是近年來我國高等教育改革的一個重要環節。在全面學習、深入落實科學發展觀的新階段,如何更有效地進行大學課程的教學改革是各高校都將面臨的重要問題。本論文以“人工智能”課程教學為例,闡述了現階段課程教學改革的意義,內容和具體舉措。提出了指導教學改革的兩個重要思路:(1)以科學的發展觀指導人工智能課程的教學改革。教學改革要結合所屬學科、教學思想和理念、現代教育技術和人才培養需求的最新發展,不斷對課程教學內容的選擇、教學方法的實施、教學手段的采用、理論教學與實驗教學的結合等內容進行新的嘗試和探索;(2)以激發學生的學習興趣,培養學生的實踐能力和創新能力為課程教學的根本任務,系統、全面地對人工智能課程教學過程進行研究和革新。通過案例教學和實驗教學,增強學生運用相關理論解決實際問題的能力,努力培養具有可持續發展能力和創新精神的合格的社會主義建設者和接班人。

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