淺談本科生《人工智能原理》課程教學

劉杰

摘要：人工智能技術的發展受到國家的高度重視。沒有人才就沒有技術的發展，高校作為高技術人才的培養基地，理應擔起人工智能人才培養的重任。《人工智能原理》課程作為智能化人才培養的基礎課，已經在多家高校開設。文章介紹了首都師范大學開設該課程的情況和課程內容，并交流了教學經驗。

關鍵詞：人工智能課程;人工智能原理;人工智能教學

中圖分類號：G642.1? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）41-0221-02

一、人工智能現狀

自2016年起人工智能進入國家戰略地位，相關政策進入爆發期。2016年3月，國務院頒布《國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要（草案）》，人工智能概念進入“十三五”重大工程。2017年3月，在十二屆全國人大五次會議的政府工作報告中，“人工智能”首次被寫入政府工作報告。2017年10月，黨的十九大報告中提到，將推動互聯網、大數據、人工智能和實體經濟深度融合。2017年12月，《促進新一代人工智能產業發展三年行動計劃（2018—2020年）》發布，作為同年7月發布的《新一代人工智能發展規劃》的補充，詳細規劃了人工智能在未來三年的重點發展方向和目標。習近平總書記在中共中央政治局第九次集體學習時強調，推動我國新一代人工智能健康發展。從以上國家政策和領導人發言可以得知，國家從頂層設計方面，已經越來越重視人工智能技術，認為人工智能技術可滲透至各行各業，助力傳統行業實現跨越式升級，并逐步成為實現社會科技跨越式發展的新引擎。大學作為未來社會科技人才的培養基地，理應響應國家號召，開設人工智能類相關課程。

二、國內的人工智能人才培養現狀

2017年11月，高盛發布的《全球人工智能產業分布》報告指出，中國人工智能項目的數量已超美國，但人才儲備方面卻遠遠落后[1]。文章[2]認為人工智能人才的社會需求分為三類：基礎研究人才、技術研發人才和應用實踐人才，并給出了中國人工智能人才培養體系的行動建議框架。文獻[3]指出人工智能對于新工科人才培養的影響更為顯著和直接，將全方位影響新工科學科專業設置和未來發展。人工智能將促進學科內部具體研究方向的重大轉變，也將促進大量新學科新專業誕生，還可能促進部分學科、專業消失或消亡。由此可見人工智能的發展對大學學科帶來的沖擊。文獻[4]論述了中外大學人工智能人才培養的現狀和差異，提出高校作為人才培養基地，在人工智能發展的關鍵期應迅速把握時機，科學建設人工智能一級學科。根據教育部網站信息[5]，截至2017年12月，全國共有71所高校圍繞人工智能領域設置86個二級學科或交叉學科，2018年全國高校首批612個“新工科”研究與實踐項目中，已布局建設57個人工智能類項目。

三、《人工智能原理》教學內容

事實上，自從2003年提出并設立智能科學與技術專業，多家高校已經開設了《人工智能原理》課程。近幾年，高校紛紛設立人工智能相關專業和學院，多家大學開設《人工智能原理》課程并把它作為本科生的智能基礎課，一些高校教師還撰文介紹和交流了該課程的教學方法。例如，文獻[6]認為案例教學法是一種啟發式教學方法，應該構建人工智能課程的教學案例庫，并給出了具體的建議并舉了實際的案例。

首師大信息工程學院規劃的《人工智能原理》課程是32學時，共16次課，以我校王萬森老師編著的《人工智能原理及其應用》為主要教材，以講解人工智能基本原理為主。教學內容規劃如下：①人工智能概述和成果介紹，1次課;②確定性知識表示和推理，3次課;③搜索策略，3次課;④進化計算和遺傳算法，1次課;⑤不確定性推理（可信度推理），1次課;⑥聯結學習、深度學習、符號學習、分布智能、自然語言處理，各1次課;⑦3次小測驗和實驗講解，1次課;⑧復習和總結，1次課。課堂學習過的所有知識都可以作為實驗內容，實驗作業課下完成，每人1—2次實驗作業。

四、教學特點

（一）講解人工智能最新成果，提高學生學習興趣

人工智能的發展日新月異，成果層出不窮。深度學習和生成對抗網絡等算法在圖像識別和生成、機器翻譯等方面的應用成果，AlphaGo大戰人類職業圍棋選手等，使學生對人工智能充滿好奇，激發他們濃厚的興趣。教師時刻關注人工智能的成果發展，及時地把這些成果介紹給學生，可調節課堂氣氛，并使學生保持學習興趣。

（二）講解知識的使用現狀，使學習不再迷茫

教師課前在期刊網查找相關知識點的論文，課上給學生簡單介紹其使用現狀，使學生知道有些知識即使出現時間很長了，但是仍然在各行各業發揮作用，例如“框架表示法”、“遺傳算法”、“BP神經網絡”等，這樣可使學生了解到知識的前因后果，學習時不感到迷茫。

（三）靈活設置實驗內容，培養學生動手能力

讓學生自己選擇實驗內容，充分發揮他們的主觀能動性。例如，在“確定性知識的表示和推理”的實驗中，對講解過的內容“謂詞邏輯表示法”、“產生式表示法”、“語義網絡表示法”和“框架表示法”，學生可以根據自己的興趣選擇實驗內容，鑒于大部分學生僅學過C++編程語言，鼓勵使用其他編程語言如Java、Python等進行編程，并根據所使用的編程語言、程序的可交互程度和完整程度綜合評判實驗成績。這樣可增加學生實驗的靈活程度，提高學生動手的積極性。

（四）設置差異性實驗，體現差異性教學

鑒于學生的動手能力和學習程度不同，教師應該在實驗教學環節采用差異性教學，根據內容劃分難度，包括“確定性知識的表示和推理”、“A*算法”、“可信度推理”、“遺傳算法”、“BP神經網絡”、“專家系統”等，學生根據自己的能力選擇實驗內容并跟老師溝通完成。

（五）鼓勵學生創新，培養實用型人才

鼓勵學生參加全國大學生計算機比賽中人工智能方面的競賽，包括中國大學生計算機設計大賽和中國大學生智能設計競賽等，給他們講解人工智能方面的獲獎項目，使他們了解人工智能算法的應用。鼓勵學生參與老師的人工智能項目，參與創新，并把創新貫穿到學生的校級大學生項目和畢業設計中去，對某一個領域的算法進行深層次的實踐，為社會培養實用性人才。

（六）多元化考核機制，合理評定學生成績

全面考核平時作業、小測驗、實驗大作業，認真組織期末考試，平時成績和實踐的創新程度相結合，綜合評判學生的最終成績。

五、結束語

人工智能技術發展迅猛，社會急需人工智能方面的人才，《人工智能原理》課程是本科生進行人工智能技術學習的基礎和入門課程，本文介紹了我校該課程的開設情況和教學內容，并交流了教學經驗，為同行之間的教學交流拋磚引玉。

參考文獻：

[1]缺口500萬！人工智能人才如何“高校造”[EB/OL].2018-06-20.http：//www.stdaily.com/rgzn/duihua/2018-04/08/content_656029.shtml.

[2]王婷婷，任友群.人工智能時代的人才戰略——《高等學校人工智能創新行動計劃》解決之三[J].遠程教育雜志，2018，36（05）：52-59.

[3]陳勁，呂文晶.人工智能與新工科人才培養：重大轉向[J].高等工程教育研究，2017，（06）：18-23.

[4]張茂聰，張圳.我國人工智能人才現狀及其培養途徑[J].現代教育技術，2018，28（08）：19-25.

[5]http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/xw_zt/moe_357/jyzt_2018n/2018_zt11/zt1811_zj/zt181104_mtgz/201806/t20180611_339060.html.

[6]謝榕，李霞.人工智能課程教學案例庫建設及案例教學實踐[J].計算機教育，2014，（19）：92-97.