“人工智能概論”通選課教學(xué)心得體會(huì)

張俊安 丁朝遠(yuǎn) 王勇

[摘 要] 為提高“人工智能概論”通選課程的教學(xué)效果，根據(jù)大一年級(jí)學(xué)生零基礎(chǔ)、專業(yè)背景復(fù)雜的特點(diǎn)，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，從流派框架講授、重點(diǎn)概念講授、與學(xué)生專業(yè)結(jié)合、與思政教育結(jié)合四個(gè)方面詳細(xì)闡述了施教策略。本文還簡(jiǎn)單介紹了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果情況。本文所給出經(jīng)驗(yàn)、思考和總結(jié)對(duì)類似的教學(xué)情況一定的借鑒意義。

[關(guān)鍵詞] 人工智能概論;教學(xué)總結(jié);教學(xué)策略;通識(shí)教育

[基金項(xiàng)目] 重慶市高等教育教學(xué)改革重點(diǎn)項(xiàng)目“產(chǎn)教融合開展智能產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)模式改革研究與實(shí)踐”（182021）;重慶市科技局項(xiàng)目（cstc2018jszx-cyztzx0206）

[作者簡(jiǎn)介] 張俊安（1981—），男，陜西人，博士，重慶理工大學(xué)兩江人工智能學(xué)院副教授（通信作者），研究方向?yàn)橹悄苡布图呻娐贰?/p>

[中圖分類號(hào)] G642 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A ? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）39-0219-02 ? ?[收稿日期] 2020-03-26

一、引言

人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制論、信息論、神經(jīng)生理、心理學(xué)、語(yǔ)言學(xué)和數(shù)學(xué)等諸多學(xué)科相互交叉、相互滲透而發(fā)展起來(lái)的一門新興前沿學(xué)科。其研究與應(yīng)用在全球范圍內(nèi)引起高度重視，被譽(yù)為下一代工業(yè)革命的突破方向之一。國(guó)際上有美國(guó)、歐盟、日本等都出臺(tái)了相應(yīng)的支持和規(guī)劃來(lái)扶持和促進(jìn)人工智能的應(yīng)用和發(fā)展。我國(guó)2017年7月國(guó)務(wù)院印發(fā)了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，隨后在2018年政府工作報(bào)告中也明確提出要“加強(qiáng)新一代人工智能研發(fā)應(yīng)用”，讓人工智能技術(shù)稱為未來(lái)大國(guó)之間形成積累競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。在應(yīng)用上人工智能已經(jīng)逐漸滲透到各個(gè)學(xué)科，使得“人工智能+”成為提升這些學(xué)科高速發(fā)展的新助力。作者所在的重慶理工大學(xué)是一所以理工科為主的地方重點(diǎn)院校，為了讓學(xué)生在本科階段盡早接觸人工智能的相關(guān)知識(shí)和思想，將“人工智能+”印入學(xué)生的頭腦，以便在后續(xù)的學(xué)習(xí)中將自己的專業(yè)與人工智能思想找到更多的結(jié)合點(diǎn)，為以后的學(xué)習(xí)、研究和職業(yè)生涯服務(wù)。因此學(xué)校將《人工智能概論》設(shè)置為大一上半學(xué)期的必選通識(shí)課程。由于《人工智能概論》課程本身涉及的知識(shí)范圍廣、有一定深度、概念抽象[1-6]，如何面對(duì)大一年級(jí)新生開展人工智能教育對(duì)專業(yè)教師來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

二、課程安排情況

《人工智能概論》通選課一共安排16課時(shí)，每2課時(shí)一個(gè)專題，一共講8個(gè)專題。教材采用李德毅院士編著的面向非計(jì)算機(jī)專業(yè)的《人工智能導(dǎo)論》（中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2018年）。由于課程是全校通選課，各個(gè)專業(yè)的學(xué)生都有，而且是大一年級(jí)新生，高等數(shù)學(xué)、程序設(shè)計(jì)之類的課程都沒有學(xué)過(guò)，基礎(chǔ)幾乎為零。從專業(yè)基礎(chǔ)來(lái)看，教學(xué)效果可能堪憂。但是正因?yàn)槭谴笠荒昙?jí)，所有的學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情非常高，每個(gè)人都對(duì)大學(xué)生活充滿憧憬，在這個(gè)時(shí)候只要教學(xué)手段得當(dāng)，會(huì)強(qiáng)烈激發(fā)學(xué)生對(duì)人工智能這一學(xué)科的興趣，起到非常好的學(xué)習(xí)效果，甚至?xí)蔀閭€(gè)人以后從事人工智能研究的起點(diǎn)。因此，能否上好這門課，教師的責(zé)任非常重大。

三、課程的施教策略

針對(duì)學(xué)生零基礎(chǔ)、專業(yè)背景復(fù)雜的實(shí)際情況，在教學(xué)中采用了如下四條策略。

人工智能的流派和體系框架必須講清楚。用講授、啟發(fā)和討論的形式讓學(xué)生了解人工智能各個(gè)流派的起源、內(nèi)涵、特點(diǎn)和發(fā)展。這一部分的內(nèi)容屬于第一講緒論里面的內(nèi)容，但是卻是整本書的提綱，以后每講到一個(gè)專題時(shí)，都要?dú)w結(jié)到某個(gè)流派。把這一節(jié)講透徹可以讓學(xué)生在頭腦建立起人工智能整個(gè)學(xué)科的框架。由于這些內(nèi)容不涉及任何數(shù)學(xué)、算法之類的細(xì)節(jié)，反而是哲學(xué)、歷史方面的知識(shí)比較多。作者在實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)連接主義的“缸中之腦”、符號(hào)注意的“中文屋”、“圖靈測(cè)試”以及行為主義中的各種哲學(xué)悖論等等內(nèi)容都非常感興趣，往往會(huì)形成激烈的討論。只要教師稍加引導(dǎo)，學(xué)生會(huì)在下面查閱大量的資料來(lái)搞清楚各種來(lái)龍去脈，形成深刻印象。

每一個(gè)專題中的重要概念和術(shù)語(yǔ)必須花大力氣講述清楚。因?yàn)楸菊n程畢竟是一門大學(xué)本科課程，與中小學(xué)體驗(yàn)式的人工智能教學(xué)不同，基本的概念、術(shù)語(yǔ)必須清晰的牢記在學(xué)生腦中，而且要理解概念的意義。實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)可以多用一些類比、比喻的講法，避免用到太多學(xué)術(shù)術(shù)語(yǔ)和公式推導(dǎo)。有時(shí)候可以用一些網(wǎng)絡(luò)微課、動(dòng)畫資源，來(lái)做生動(dòng)展示。

人工智能的各種應(yīng)用點(diǎn)要注意和學(xué)生的專業(yè)結(jié)合。人工智能和各個(gè)學(xué)科的聯(lián)系需要準(zhǔn)備大量的備選案例來(lái)做展示和講解。例如在給經(jīng)濟(jì)金融類專業(yè)的學(xué)生授課時(shí)，在講到自然語(yǔ)言處理專題時(shí)，會(huì)講到銀行和金融機(jī)構(gòu)中大量采用人工智能客服機(jī)器人代替人類客服的情況，讓學(xué)生在日常生活中可以注意和體驗(yàn)兩者的不同。在給物流工程專業(yè)的學(xué)生授課時(shí)，在講到智能機(jī)器人專題時(shí)，會(huì)播放京東、阿里的“無(wú)人貨場(chǎng)”的視頻，機(jī)器分揀、機(jī)器人找貨的速度和效率給學(xué)生造成了巨大的震撼。在給車輛工程專業(yè)學(xué)生授課時(shí)，在講到計(jì)算機(jī)視覺專題時(shí)，用到特斯拉無(wú)人駕駛的視頻，給學(xué)生展示未來(lái)汽車與人工智能技術(shù)的深度融合。總之，要讓學(xué)生感覺到本課程與自己專業(yè)的相關(guān)性非常大，對(duì)這門課產(chǎn)生要學(xué)好的欲望。

在課程講授中要融入一些思政教育。我國(guó)在人工智能領(lǐng)域有一些非常具有競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)和著名科學(xué)家。如在講到自然語(yǔ)言處理時(shí)，會(huì)講到在MIT的機(jī)器閱讀理解測(cè)試中，中國(guó)公司開發(fā)的算法長(zhǎng)期包攬前幾名，科大訊飛公司在語(yǔ)音識(shí)別和實(shí)時(shí)翻譯領(lǐng)域處于國(guó)際領(lǐng)先地位等等，這些課程思政元素可以樹立學(xué)生的民族自尊心、自信心和自豪感，講授恰當(dāng)可以起到非常好的思政教育效果。

四、教學(xué)效果情況

在為期8周的教學(xué)過(guò)程中，所帶的幾個(gè)班級(jí)從學(xué)生匿名評(píng)教結(jié)果、課程組匿名問(wèn)卷調(diào)查和學(xué)校督導(dǎo)組隨機(jī)聽課（并現(xiàn)場(chǎng)底下詢問(wèn)學(xué)生）幾方面所反映的情況來(lái)看，絕大部分學(xué)生對(duì)本課程產(chǎn)生了較大的興趣，認(rèn)為收獲很大或有所收獲。大部分同學(xué)認(rèn)為難度適中，有些同學(xué)反映個(gè)別章節(jié)難度比較大、聽不懂。這些反饋已經(jīng)在今后的課程組集體備課時(shí)可以進(jìn)行分析和改進(jìn)。

五、總結(jié)

本文對(duì)《人工智能概論》通選課本學(xué)期的教學(xué)情況進(jìn)行和反思和總結(jié)。對(duì)本課程的施教策略從四個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)闡述，對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。由于本課程是第一年實(shí)行全校通選，在教學(xué)的很多方面還有很大的改進(jìn)空間，本文的經(jīng)驗(yàn)和總結(jié)僅供讀者參考。

參考文獻(xiàn)

[1]徐新黎，王萬(wàn)良，楊旭華.“人工智能導(dǎo)論”課程的教學(xué)與實(shí)踐改革探索[J].計(jì)算機(jī)教育，2009（11）：129-132，126.

[2]馬建斌.人工智能課程教學(xué)的探索與實(shí)踐[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011（3）：330-332.

[3]紀(jì)霞，李龍澍.本科人工智能教學(xué)研究[J].科教文匯（上旬刊），2013（6）：91-92.

[4]熊健，李家艷，桂冠.高校人工智能類課程教學(xué)探索與研究——以南京郵電大學(xué)為例[J].教育現(xiàn)代化，2019（30）：213-214，217.

[5]陳白帆.人工智能精品課程的創(chuàng)新性教學(xué)探索[J].計(jì)算機(jī)教育，2010（19）：27-31

[6]杜立智.人工智能教學(xué)難點(diǎn)剖析及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2018（10）：87-90，94.