“人工智能”課程實踐教學改革探索

王艷霞 段正杰 孫廣華

摘要：實踐教學是人工智能課程的重要組成部分，對培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和動手能力起著很大的作用。本文闡述目前實踐教學中存在的問題，指出集中式基礎課內實驗不能有效提升學生的學習興趣，不能充分發(fā)揮學生個性和創(chuàng)造力，提出多層次開放式實踐教學模式，引入多元化學業(yè)評價方法，激勵學生主動參與學習，從多方面提高學生實驗課質量，幫助學生深入理解人工智能的基本概念和理論，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力，也加強了學生的實際動手能力和科研能力。

關鍵詞：人工智能;實踐教學;多元化學業(yè)評價方法

中圖分類號：G642 ? 文獻標識碼：A ? 論文編號：1674-2117（2015）08-0107-02

● 引言

人工智能是計算機科學的一個分支，被認為是21世紀三大尖端技術之一。它是在科學技術迅速發(fā)展及新思想、新觀點、新理論、新技術不斷涌現(xiàn)的形勢下出現(xiàn)的一門學科，也是一門涉及數(shù)學、計算機科學、控制論、信息論、系統(tǒng)論、神經生理學、心理學、哲學、語言學等學科的交叉和邊緣學科。[1]人工智能從誕生以來，理論和技術日益成熟，應用領域也不斷擴大，可以設想，未來人工智能帶來的科技產品，將會是人類智慧的“容器”。

人工智能學科研究的主要內容包括知識表示、自動推理和搜索方法、機器學習和知識獲取、知識處理系統(tǒng)、自然語言理解、計算機視覺、智能機器人、自動程序設計等方面。與其他計算機課程相比，人工智能課程知識點多、涉及面廣、內容抽象，算法復雜，理論枯燥，無法引起學生的興趣，通常理論教學效果欠佳。實驗教學是課堂內容的實例化和延伸，可以讓學生從實驗中體驗到人工智能的價值，充分激發(fā)學生潛能，極大提高學生的動手能力，人工智能實驗課是人工智能課程不可缺少的一個重要環(huán)節(jié)。

● “人工智能”課程實踐教學的不足之處

現(xiàn)階段人工智能實踐課程主要不足之處表現(xiàn)在以下兩個方面：

①主要采取集中式實驗教學方法。該方法能夠確保與課堂教學保持同步，便于統(tǒng)一進度和統(tǒng)一管理，但這種集中式實驗教學模式不利于兼顧眾多不同層次水平學生的要求，也不能充分重視學生的個性發(fā)展。對于學生實踐能力的培養(yǎng)，由于存在個體差異，籠統(tǒng)地對以班級為單位的學生采用相同的實驗教學進度和時數(shù)，并不能達到理想的實驗教學效果。[2][3]

②評價方式單一，無法激發(fā)學生的自主學習性。長期以來實踐教學評價以教師為主體，教師根據(jù)學生實驗操作結果和實驗報告定優(yōu)劣。該評價方式沒有注重實驗過程，無法體現(xiàn)學生對自身素質評價的自主性和民主性，進而教師忽略了學生的實踐過程，無法調動學生的自律性，不能有效激發(fā)學生自主學習的積極性。

● 多層次開放式實踐教學模式

實踐教學不僅能傳授知識、驗證理論、培養(yǎng)技能，而且相對于理論教學具有直觀性、實踐性、綜合性、設計性與創(chuàng)新性等特點。[4]學生到大三，雖然專業(yè)課程學習比較全面，但編程能力參差不齊，個體差異較大。一方面，教師很難把握該階段學生所具備的能力;另一方面，學生也不知道自己到底可以綜合運用哪些知識來完成什么任務?，F(xiàn)有的集中式實踐教學模式內容過于單一，無法兼顧不同層次水平學生的要求，故不能很好地發(fā)揮所有學生的特長，不能體現(xiàn)學生的創(chuàng)新能力。在人才培養(yǎng)過程中單純依靠課程實踐教學環(huán)節(jié)還遠遠不夠，還需與教學、科研創(chuàng)新活動相結合，為了拓展專業(yè)實踐范圍和方式，綜合現(xiàn)有實踐教學環(huán)節(jié)和創(chuàng)新活動，筆者提出了一種多層次開放式的實踐教學模式。

這種模式是一種鼓勵式教學模式。教師制定統(tǒng)一的實驗大綱，為學生提供具有多個不同層次（驗證性、設計性和綜合性）的系統(tǒng)案例供學生選擇。學生根據(jù)自己的興趣和能力選擇案例，在完成一部分內容后，自己確定下一步目標，在實踐過程中不斷提高自己的目標。結果就是能力較差的學生選擇簡單案例，能力強的學生可以完成較難的案例，不同層次的學生都有熱情參與，都有機會挑戰(zhàn)自己，提高動手能力。

● 多元化學業(yè)評價方法

傳統(tǒng)的學生實踐課程評價則以教師為主導，由教師對學生實施評價，學生被動地接受評價及其評價結果，導致學生參與的主動性、積極性不高。過程性評價[5]應該貫穿學生實踐課程的整個過程，即需要采用多元化的評價方式，根據(jù)實踐內容進行多方面的評價。與傳統(tǒng)的教學評價相比，多元化評價具有以下優(yōu)勢：第一，改變評價的功能，重在促進學生發(fā)展。第二，評價的內容更加全面化。第三，評價的方法更加多樣化。第四，評價的主體更加多元化。多元化評價強調評價主體的多元化，包含學生自評、同伴互評、教師評價等，多元的評價主體不僅能從不同的視角發(fā)現(xiàn)問題、反饋信息，而且各主體均能從中受益。評價者與被評價者之間成了一種互動的過程。[6]

1.注重評價過程

對于實踐課程不能僅僅以最終的實驗結果及實驗報告為評價結果，還應該將學生在實踐過程中的態(tài)度和相關過程結果納入評價考核中。另外，要對學生的自我評價、學生之間的互評和階段性成果進行整理，并最終形成評價結果。評價結果體現(xiàn)過程評價不僅可以充分激發(fā)學生的自律性，還能調動學生自主學習的積極性。

2.激勵性原則

在每個層次的實驗內容中可以定期組織幾次對抗賽，充分發(fā)揮它的對抗性、趣味性的優(yōu)點，這樣大家通過比賽可以互相切磋、互相鼓勵、互相促進。在開展每次對抗賽的同時，可以讓每個實驗小組撰寫開發(fā)報告，通過報告，可以檢驗大家對人工智能理論的理解程度，也可以達到讓大家交流自己設計的心得和體會的目的，在報告過程中，教師要對于那些有創(chuàng)意的設計和技術應用給予指導和肯定。

3.差異性原則

不同層次的系統(tǒng)案例設定滿足不同層次學生發(fā)展的需要。與此同時，在評價標準上也要體現(xiàn)出每位學生為實現(xiàn)自我發(fā)展所付出的努力程度和難易程度。在學生選擇不同層次系統(tǒng)案例時，對于其評價標準應該了解。難度越大，則評價成績越高，反之則略低。對于有創(chuàng)意的算法可給以加分或獎勵，從而實現(xiàn)對差異性的尊重和對全面發(fā)展的激勵。

● 結束語

人工智能是一門正在發(fā)展中的綜合性前沿學科，實踐教學將人工智能從第一課堂延伸到第二課堂，活躍了氣氛，提升了學生的創(chuàng)新能力。然而，現(xiàn)階段人工智能實踐課程主要以集中式實驗教學模式為主，并采用單一的學業(yè)評價方法，很難調動學生的學習積極性和創(chuàng)新研發(fā)動力。因此本文提出多層次開放式實踐教學模式，引入多元化學業(yè)評價方法，激勵學生主動參與學習，從多方面提高學生實驗課質量，幫助學生深入理解人工智能的基本概念和理論，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力，也加強了學生的實際動手能力和科研能力。

參考文獻：

[1]蔡自興，徐光祐.人工智能及其應用（第4版）[M].北京：清華大學出版社，2010.

[2]段俊花，張森社，等.人工智能實驗課教學改革研究[J].計算機教育，2013（19）：80-84.

[3]李鳴華，李欣.高校實驗教學的現(xiàn)狀與改進策略研究[J].實驗室科學，2008（3）：8-10.

[4]于猛，單亦先，王紹蘭，等.構建完善的實踐教學體系[J].實驗室研究與探索，2009（5）：126-128.

[5]謝琪.信息技術課程教學中學生成績的多元評價模式[J].學科教育，2002（6）.

[6]謝琪，劉向永.《信息技術教學法》課程多元化評價實踐[J].中國信息技術教育，2014（11）.

基金項目：本文系2014年浙江師范大學校級教改項目“《人工智能》課程實驗教學研究”的研究成果。