人工智能技術課程改革與實踐

張永梅 彭炯 趙家瑞 杜治蓉 徐敏

摘要：人工智能是國家發展的重點方向之一，近年來人工智能發展迅猛，這就給人工智能技術的教學提出了新的要求。結合國家對新時代人工智能人才的需求和學校實際情況，分別從課堂教學、課程作業和課程實驗等角度進行了改革，給出了具體的改革方案。實踐表明，本項教學改革能有效提高學生的實踐創新能力，為國家培養急需的人工智能人才。

關鍵詞：人工智能;課程改革;深度學習;計算智能

中圖分類號：G642.0? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? 文章編號：1009-3044（2018）35-0118-03

Abstract：Artificial Intelligence is one of the key directions of national development. In recent years， artificial intelligence has developed rapidly， which has presented new requirements for the teaching of artificial intelligence technology. Combined with the country's demand for new era artificial intelligence talents and the actual situations of the school， the paper has reformed classroom teaching， coursework and course experiment， and given specific reform schemes. Practice shows the teaching reform can effectively improve students' practical and innovative ability， and cultivate artificial intelligence talents for the country.

Key words：Artificial Intelligence; Curriculum Reform; DeepLearning; Computational Intelligence

1 概述

當前，新一輪的科技革命和產業變革正在來臨，互聯網產生的海量數據、理論算法的不斷優化和成長、硬件設備的快速發展驅動人工智能發展進入新階段。人工智能技術以機器學習，特別是深度學習為核心，在視覺、語音、自然語言等應用領域迅速發展，已經開始像水、電、煤一樣賦能于各個行業。

世界各國高度重視人工智能發展，美國白宮接連發布數個人工智能政府報告，是第一個將人工智能發展上升到國家戰略層面的國家，除此以外，英國、歐盟、日本等紛紛發布人工智能相關戰略、行動計劃，著力構筑人工智能先發優勢。

我國高度重視人工智能產業的發展，2016年8月，國務院印發《“十三五”國家科技創新規劃》，2017年7月，國務院印發《新一代人工智能發展規劃》，2017年12月，工信部印發《促進新一代人工智能產業發展三年行動規劃（2018-2020年）》，教育部于2018年4月印發了《高等學校人工智能創新行動計劃》，明確指出面對新一代人工智能發展的機遇，高校要進一步強化基礎研究、學科發展和人才培養方面的優勢。這些新的戰略規劃，多次提到要重視人工智能，重視人工智能與其他領域相結合，對信息技術產業和高校人工智能課程提出了更高層次的要求。

人才培養是人工智能與機器人產業發展的核心，研究人工智能技術課程改革具有重要的理論和實際研究價值、社會效益和巨大的市場前景。本文從北方工業大學計算機學院碩士研究生課程“人工智能技術”出發，闡述了課程的教學背景，改革目的與意義，主要內容與特點，以及目前存在的主要問題，給出了課堂教學、課程作業和課程實驗改革方法。通過對該課程的學習，啟發學生對人工智能的興趣，培養知識創新和技術創新能力，并為以后深入研究和從事相關領域的科研奠定基礎，有利于為我國智能信息化產業培養急需的人才。

2 課程改革目的

通過對人工智能的基本原理及其應用等的學習，掌握人工智能的基本知識，培養學生學以致用能力，理解人工智能的基本理論、實現方法與應用技術，學會人工智能的三大技術（知識表示、推理和搜索）和方法等。人工智能課程具有知識點多、涉及面廣、內容抽象、不易理解、理論性強、需要較好的數學基礎和較強的邏輯思維能力等特點[1，2]。

2018年6月，根據國務院學位委員會相關文件規定，經我校申請、專家論證、北京市學位委員會會議審議通過，確定對我校進行博士學位授權單位立項建設。2018年7月，根據高教司文件精神，北京市教委要求，我院申請增設“人工智能”專業。

在博士學位授權單位立項建設和人工智能專業申請的背景下，對課程的要求提高到了新層次。人工智能技術既是北方工業大學全校的公共選修課程，也是計算機科學與技術、計算機技術、軟件工程碩士研究生，以及北方工業大學博士培養項目的選修課程，每年都開課，學生受益面大。本項目改革后人工智能技術課程的課程大綱、授課教案、課程作業、課程實驗可以推廣應用到其他高等院校，以及中小學，具有重要的戰略意義和社會效益。

3 課堂教學革新

創新教學方法手段的核心是改革傳統的課堂教師授課的被動學習[3]，提高教學效果和教學質量。改進課程教學方法，充分利用MOOC、翻轉課堂等新型教學方式，并結合大學生科學研究與創業行動計劃項目，參加校內教師項目，以及學生競賽，提升學生的學習積極性和創造力。緊密結合新的技術發展，構建培養學生計算機應用和創新能力的教學課程內容。