浅谈人工智能课程的教学

发布者：cj_sfy   发布时间：2019-04-25 08:50:07   点击数:

[摘 要]鉴于近年来人工智能技术的快速发展，人工智能的知识显得更加重要。该文介绍了人工智能课程教学过程中的现状和问题，并就如何开展教学进行了讨论，提出了一些具体意见。 
　　[关键词]人工智能 教学 
　　 
　　人工智能是计算机科学的一个重要分支，是当前科学技术发展中的一门前沿学科。它的出现以及所取得的成就引起了人们的高度重视，被认为是计算机发展的一个最终的根本目标。人工智能的研究领域十分广泛，如自动定理证明、自动程序设计、博弈、自然语言理解、专家系统、智能检索、数据挖掘、机器学习、机器人、神经网络、模式识别等等。人工智能的理论和方法已经渗透到科学的各个领域，并得到广泛的应用。 
　　在现阶段，人工智能、生物工程、空间技术是当今世界的三大尖端技术。其中的人工智能是一门涉及多学科的交叉学科，其各主要研究领域都处于不断发展的研究过程中。目前国内有很多大学都非常重视人工智能这门课程的教学与研究，许多重点大学都有自己独立的人工智能研究所。对于其教育、教学大多集中在博士、硕士等层次。但是随着人工智能理论的研究与发展，部分理论已经比较成熟，可以实现本科生层次的教育教学工作。有很多高校已经在本科生阶段开设人工智能这门课。目前我们学校计算机及其相关专业已经开设了《人工智能导论》这门选修课程，目的是希望学生能够对人工智能的基础理论以及发展前景有一个了解和掌握。 
　　由于《人工智能》是一门交叉性的学科，涉及到了控制论、语言学、信息论、神经生理学、心理学、数学、哲学等许多学科。所以该学科具有知识点多、涉及面广、内容抽象、不易理解、理论性强、需要较好的数学基础和较强的逻辑思维能力等特点。导致了在教学过程中老师、学生都显得比较吃力。我们在这些年的教学过程中虽然积累了一些经验，但是对于如何把握这门课程的特点，提高学生的学习兴趣，帮助学生更好的理解这门课程，目前还有很多问题需要研究解决。 
　　目前在教学中的主要问题是：①教学内容陈旧；②教材难易程度不均匀，部分章节学生难以理解；③教学手段单一，缺乏师生之间的交流；④不能有效的对学生进行指导，学生学习效果不佳；⑤考核方法不科学，不能体现学生实际的学习情况。 
　　我们所在的系部是计算机学院，而且目前实现人工智能最好的工具还是计算机。计算机技术的发展速度是日新月异的，所以对于人工智能这门课程的教学也要紧跟发展，改革现有的教学方式，解决上述教学过程中的问题。针对计算机学科的发展趋势并结合本专业的特点，我们觉得可以在以下几个方面进行一些探讨和交流。 
　　 
　　一、应该注重激发学生的学习兴趣 
　　 
　　在现阶段学生最大的问题就是对这门课没有学习兴趣。因为这门课程涉及到特别多的数学知识和逻辑学知识，显得有些难以理解和枯燥。所以应首先提高学生的学习积极性。有了学习积极性，就会使学生产生强烈的学习愿望。考虑到本科生的理论基础，在教学过程中应尽量简化枯燥繁琐的数学推导和定理证明，将教学重点放在解决问题的原理和思路上。对于有条件的学校可以采用一些智能的计算机辅助教学系统实现人机交互式教学，以此拓宽学生思路，培养解决问题的能力并激发其创造性。如果没有条件上辅助教学系统，也可以采取一些其它的办法。比如，我们的做法就是：在课堂教学过程中穿插讲述一些经典的、有趣的逻辑思维类题目。例如在讲述产生式系统以及搜索的相关内容时，我们穿插讲述海盗分钱币问题、四张牌问题、S先生P先生问题、配对问题等等。这类题目与我们讲述的课本知识有一定的内在联系，同时又比较有趣，还可以锻炼学生的逻辑思维能力。学生普遍对这类问题很感兴趣，学习兴趣就得到了提高。 
　　 
　　二、注重教材建设 
　　 
　　目前在各高校中使用的人工智能教材的种类也比较繁多，内容上也有不少差别。在对多个版本的教材进行使用以后，我们发现这些教材都不太适合我们这里的实际教学情况。有些内容讲的太模糊，有些内容讲的太深奥，学生不容易接受，在教学过程中经常要对教材进行各种补充和解释。为此，我们根据课程要求的层 
　　次，结合我国人工智能的教学、科研和应用开发的需要，并根据我们专业学生的实际情况，制定了一个具有自身特色的教学大纲，并且自行编写的概念清楚、通俗易懂、既有深度又有广度的教材。这样比较利于学生的学习。如果想选用现有教材的话，那么就应该考虑相关专业的学生的基础。对于工科类的专业的学生，应该选用偏重原理性的教材，内容除了包括人工智能的基本原理及基本技术之外，还应该包含机器学习、感知、自然语言理解等内容，供教师在教学过程中选讲。其他专业可选择介绍一般性原理和问题求解的基本方法，多增加一些介绍性的内容，让学生了解人工智能发展的前沿和发展趋势。另外，还可以考虑将人工智能与所学专业结合起来开设一些相关课程，有可能形成极具生命力的崭新的专业方向，也具有很广泛的应用前景。 
　　 
　　三、运用现代化的教学手段 
　　 
　　由于本课程相关内容比较抽象，公式推导比较繁琐，除了有好的教学大纲和好的教材以外，还应该根据学校的实际情况尽可能的选用多媒体手段辅助教学。因为多媒体教学和传统的课堂教学有一些不同，所以我们需要根据多媒体教学的实际特点制定合适的教学内容，充分利用计算机和大屏幕投影的优势，结合多种方法进行教学。例如,在讲解博弈问题的搜索策略时，我们可以把下棋、打牌的方法加以归纳，将搜索的过程制作成连续的flash课件，这样就直观的展示了计算机进行思维的过程和特点。这样既提高了学生的兴趣,同时也扩展了学生的思路。对于一些烦琐的算法推理，可以考虑制作成动画加以演示。实际的教学效果表明这样的教学手段比较能够引起学生的兴趣，增强他们学习的积极性。 
　　 
　　四、加强对实验教学的重视 
　　 
　　目前在人工智能的教学过程中，实验所占的学时比较少，实验内容也相对比较单一，主要以prolog程序的编写为主。虽然说prolog语言比较适合人工智能研究者使用，但是在实验课上所要求编写的程序比较简单，也体现不出前面所学到的人工智能原理，实验效果不是太好。这方面也是我们一直努力加以改进的地方。对于实验课程，我们应该有足够的重视，应该通过实验让学生对前面所学的理论知识有一个实践的机会。为此，我们考虑应该对实验的内容和方法加以改革。比如可以让学生自主选题，自己调研、书写论文，鼓励学生从多方面、多角度考虑问题，多提新颖思想。这样可以活跃学生的学习热情。实验的效果也会大大增强。 
　　 
　　五、改革考试方法、注重能力评价 
　　 
　　现在不论是教育部还是各大高校都在大力倡导考试方法的改革。一方面,这样可以打破以往应试教育的弊病，另一方面，也可以使学生从繁重的死记硬背中解脱出来。结合这门课程的特点，我们作了这样一些调整：首先，考试的题型不再是选择、填空、问答的“老三样”题型，而是改以理解应用的题型为主，学生不需要去记忆那些枯燥的概念，而是要会实际运用它们进行解题。这一点我们在课堂上也是多次强调过的，不要学生去背概念、背例题、背答案，应该以理解为主。其次、加强平时成绩的考核比重，在平时教学过程中可以让学生写一些心得体会、小论文等，成绩记入平时成绩。这样可以杜绝一次考试定成绩的状况。这样，既迫使学生重视平时的学习思考，也减轻有些学生想通过考试作弊完成学习任务的侥幸心理。 
　　以上几点只是关于人工智能课程教学的粗浅的思考，根据实际情况，我们仍然还需要继续进行研究和发掘。只有不断的进行探索和提高，才能使我们的教学工作上一个新的台阶，才能培养出符合时代要求的学生。 
　　 
　　参考文献： 
　　[1]赵蔓、何千舟，面向21世纪的《人工智能》课程的教学思考. 沈阳教育学院学报, 2004年12月, 第6卷,第4期 
　　[2]王莲芝，高等农林院校人工智能教学的探讨，高等农业教育，2003-12 
　　[3]李长青，人工智能，中国矿业大学出版社，2006 
　　[4]林尧瑞、马少平，人工智能导论. 清华大学出版社，1989