人工智能教学课程篇（1）

[5] 王海,许德章.“机器人学导论”专业课双语教学改革的实践[J]. 科技咨询,2009(3):182-183.

[6] 徐新黎,王万良,杨旭华.“人工智能导论”课程的教学与实践改革探索[J]. 计算机教育,2009(11):129-132.

[7] 李竹林,郝继升,马乐荣. 人工智能双语教学体系结构的探索与实践[J]. 计算机教育,2010(12):81-83.

[8] 冀俊忠. 落实科学发展观,深化“人工智能”课程的教学改革[J]. 计算机教育,2009(24):105-107.

[9] 朱映辉. 基于导向驱动的《人工智能》课程教学改革研究[J]. 现代计算机:专业版,2009(5):94-96.

Research on Artificial Intelligent Series Courses of Graduate Students

REN Xiao-ping1,2, REN Qing-xiong3, GUO Fan2

人工智能教学课程篇（2）

中图分类号：G642　文献标识码：B

1　引言

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科学，它的出现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根本目标。

人工智能课程作为计算机科学与技术专业课程体系中的核心课程之一，其地位正在随着该技术的不断发展和广泛应用而得到迅速提高。目前，国内外重点大学都非常重视该门课程的教学和研究，许多重点大学都有自己独立的人工智能研究所。

本文通过多年的人工智能教学实践，对人工智能教学的方法进行了初步的实践和探索。中央民族大学在人工智能课程建设和教学过程中，针对计算机学科的发展趋势，提出摈弃传统讲、学、考模式，注重学生能力培养的措施。在教学和实践过程中，不断进行探索，既从计算机学科本科的教学理念出发，从人工智能这门学科特点出发，以计算机学科分支的角度认知人工智能，组织教材的知识架构并进行教学。用计算机学科的观点分析人工智能的基本原理与方法时，重点强调的是这些基本原理与方法与其他的计算机分支的共同点和不同点。共同点是强调计算机学科的本质，不同点是强调人工智能的本质。本文就针对我校人工智能课程教学的一些基本问题加以初步总结。

2　从计算机学科分支的角度认知人工智能

人工智能属于计算机科学分支的学科，同时又是一门涉及控制论、信息论、语言学、神经生理学、数学、哲学等多学科交叉的课程。我国高等院校计算机学科的本科教学所设置的人工智能课程一般只有40课时左右，以什么角度组织教材内容，提高教学效果，才能使学生较容易地理解和掌握人工智能的原理与技术，是我们值得探索的问题。

人工智能处理的对象是知识，知识处理则需采用知识表示。因此，若以计算机分支的角度也就是用计算机学科的观点看待人工智能，人工智能课程的教学内容应以知识为主线，以知识表示和搜索为基石进行组织。反映到实际教学中，就是人工智能的各个分支的介绍，这包括知识库系统、自然语言理解、规划、机器人等。总之，教学内容可分成两个部分，第一部分是基础理论和基本方法，包括：逻辑表示与归结推理方法、搜索原理，知识表示(包括产生式系统、语义网络、框架)、推理(包括不确定性推理、非单调推理)、机器学习。第二部分是实用技术，包括知识库系统、高级搜索、自然语言理解。

3　优化和更新教学内容、加强双语教学

人工智能作为一门新学科，在1988年前，国内外均未见有教学大纲和教材，开设本课程面临的首要问题就是确定教学内容，包括人工智能的知识表示和推理以及人工智能的应用两个部分。前者是人工智能的重要基础，后者讨论几种人工智能应用系统，包括专家系统、机器学习、自动规划和机器视觉等系统。这些内容只是给出了人工智能课程的初步框架。

随着人工智能研究的进一步深入， 到20世纪90年代中期，人工智能也从符号(逻辑)主义一枝独秀发展到符号主义、连接主义和行为主义多家争鸣的新局面， 模糊计算和神经计算作为新内容列入到人工智能课程，充实了人工智能课程的内容。进入21世纪以来，人工智能学科又有了新的发展。为了及时反映人工智能研究和学科的最新进展，我们及时对教学内容进一步优化和更新：把人工智能分为基础部分和扩展应用部分。

在教学和实践过程中，考虑到本课程的多学科交叉性以及相关信息学科的快速发展， 在目前高校提倡双语教学的环境下，将《人工智能》教材逐步改为全英语教材，这样可以更快地掌握学科的发展动态， 掌握最先进的技术， 与国际发展趋势接轨。Nils J.Nilsson教授所著的《人工智能》教材是美国Stanford大学计算机系本科教材，该教材体系比较符合学生的认知规律，便于学生接受、理解、掌握和巩固所学知识；同时这本书内容丰富、取材新颖，适合作为该课程的英文教材。

4　注重案例教学、改革教学方法

案例教学首创于哈佛大学商学院，在经贸、管理、法学等学科领域的相关专业得到应用并取得显著绩效，然而目前工科专业还较少运用案例教学方法。人工智能的每一部分内容均包含大量概念，内容抽象，算法复杂，学生往往被动“听讲”；并且涉及很多的数理逻辑知识，有些显得难以理解，并且往往让学生感到比较枯燥，学生的学习兴趣就渐渐淡薄，难以获得预期的教学效果。鉴于这一现实问题，我们将案例教学方法引入到该课程的教学之中。

例如在逻辑推理技术和搜索技术这两方面的教学过程中，我们使用参考教材《人工智能：一种现代方法》，并利用其中基于JAVA的教学开发工具包AIMA进行案例设计和实验教学，在教学过程中结合AIMA中的案例来讲解，使比较枯燥的知识以有效、实用和具体的形式表现出来，做到理论与实践相结合。在讲解搜索技术时，以“八皇后”问题为案例，结合AIMA中的设计实现，以讲解和讨论相结合的方式，学习盲目搜索、启发式搜索等算法，使学生不仅能理解状态空间的产生方法，而且能设计算法、实现算法，提高了学生的学习兴趣和实践能力。在学习神经网络、模糊逻辑、进化计算等方面的内容时，我们主要借助于Matlab提供的相关工具箱。

5　加强教学队伍建设、改革考核方法

建立一支爱岗敬业、富有战斗力的教学队伍是出色完成教学任务和提高课程教学质量的根本保证。教学人才资源是教学的第一资源。在学校有关部门的领导和学院的支持下，我们组成一支知识结构和年龄比较合理的教师队伍。

人工智能教学课程篇（3）

1背景

近年来，随着“互联网+”的快速普及，互联网跨界融合创新模式进入林业领域，利用移动互联网、物联网、大数据、云计算等技术推动信息化与林业深度融合，开启了智慧林业的大门。我国林业信息化、智能化建设逐步走上了有序、快步发展的轨道，取得了重要的进展。

2011―2013年，国家林业局先后开展了中国林业信息化体制机制研究和中国智慧林业发展规划研究，在此基础上出台了《国家林业局关于进一步加快林业信息化发展的指导意见》和《中国智慧林业发展指导意见》。2012―2013年，在深入研究的基础上，林业局编制了《中国林业物联网发展框架设计》，2016年3月正式了《“互联网+”林业行动计划》。

国家林业局制定的《中国智慧林业发展指导意见》指出，信息化、智能化在林业中的应用已经从零散的点的应用发展到融合的、全面的创新应用。随着现代信息技术的逐步应用，能实现林业资源的实时、动态监测和管理，更透彻地感知生态环境状况、遏制生态危机，更深入地监测预警事件、支撑生态行动、预防生态灾害。

人工智能是计算机科学中涉及研究、设计和应用智能机器的一个重要分支。国际上，人工智能的研究已取得长足的进展；在国内，也呈现出极好的发展势头，人工智能已得到迅速的传播与发展，并促进了其他学科的发展。我国已有数以万计的科技人员和大学师生从事不同层次的人工智能的研究与学习，人工智能已成为一个受到广泛重视并有着广阔应用潜能的庞大的、交叉的前沿学科。特别是经过近几十年的发展，智能技术及其应用已经成为各行业创新的重要生长点，其广泛的应用前景日趋明显，如智能机器人、智能化机器、智能化电器、智能化楼宇、智能化社区、智能化物流等，对人类生活的方方面面产生了重要的影响。

近年来，人工智能已经在智慧林业相关领域中得到了广泛应用，例如，在智能机器人的应用方面，已经有大量的嫁接机器人、水果采摘机器人、农药喷洒机器人、果实分检机器人等投入使用；在专家系统的应用方面，森林病虫害诊断专家系统、病虫预测预报专家系统、林产品生产管理专家系统、专家咨询和人员培训专家系统等也得到了广泛应用。

随着人工智能在智慧林业中的广泛应用，涉林企业和事业单位对智能型林业高技术人才的需求也在不断加大。为了适应市场对智能型人才的需求，自2003年起，国内诸多林业高等院校在计算机科学与技术专业本科阶段、林业相关专业的研究生阶段陆续开设人工智能课程，同时不断加大人工智能课程的比重，因此，人工智能课程教学对于林业院校显得越来越重要。

2林业院校人工智能课程教学现状

林业院校开设人工智能课程的专业不多，但有不断增加的趋势。以中南林业科技大学为例，该校计算机科学与技术本科专业自2003年起就开设了人工智能课程，所用教材一直是蔡自兴教授主编的《人工智能及其应用》；另外，面向部分专业的硕士和博士研究生开设了人工智能相关课程，如农业硕士的农业信息化领域研究生开设了人工智能技术，森林经理和森林培育两个专业的博士研究生开设了人工智能与专家系统。

针对计算机科学与技术本科专业，人工智能课程主要使用蔡自兴教授主编的《人工智能及其应用》教材施教，但由于课时数仅有32学时，关于人工智能的一些高级应用，如神经网络、专家系统、机器学习等，采用专题的形式组织教学。该专业没有设置实验学时，仅在理论课堂上演示了一些仿真软件，如BP神经网络仿真环境。

针对农业硕士的农业信息化领域研究生和森林经理及森林培育两个专业的博士研究生，教学计划安排的学时数为40学时，没有指定教材，仅给学生列了蔡自兴教授的《人工智能及其应用――研究生用书》等几本参考教材。课堂主要以专题的形式组织教学，每一讲除了相关的理论以外，还介绍一些工程实践应用的例子，让研究生能够了解这些人工智能算法如何在实际中得到具体应用。

3林业院校人工智能课程教学存在的问题

全国各高等院校的人工智能课程教学都或多或少地存在一些问题，林业院校更有区别于其他类型院校的显著特征，而且林业院校开设该课程教学相对较晚，因此林业院校的人工智能课程教学存在更多的问题。

（1）师资短缺。在林业院校，林学相关专业开设该课程往往由林学相关专业的教师主讲。这些非计算机相关专业的教师虽然曾从事过人工智能个别算法或领域研究，但不具备全面的人工智能相关专业知识，在讲授不熟悉的人工智能知识点时显得力不从心。

（2）教学内容专业性不强。人工智能是计算机科学的一个分支学科，一般的人工智能教材都比较适合计算机相关专业的学生使用，但是农业信息化、森林经理、森林培育等专业的学生不管是专业基础还是行业应用背景均与计算机类专业学生不同，如果我们仍然按普通的教材施教，教学内容就缺乏林科特色，显得专业性不强，无法吸引学生的听课兴趣。

（3）教学难度过大。林业院校涉林专业的学生一般只有计算机文化基础、C语言等简单的计算机课程基础，缺乏算法思想。而人工智能课程涉及很多高级、复杂的算法，不论从算法思想，还是从算法实现和算法应用，对非计算机类专业学生来说难度过大。因此，在教学内容和教学要求上要做一些取舍。

除此之外，还存在诸如缺少实验环节、教学手段单一、教学案例缺乏等其他普遍性问题。

4林业院校人工智能课程教学改革建议

通过分析林业院校人工智能课程教学存在的问题，结合自己近十余年来从事人工智能教学的经验，我们提出了一些改革建议。

（1）推行专题式教学，解决师资缺乏的问题。在师资缺乏的情况下，由一名教师完成整个人工智能课程教学比较困难，同时，可能有多名教师分别在人工智能的不同方面进行过深入研究。因此，可以将该课程按章节分成各个不同的模块，每一个模块设一个专题，如神经网络专题、专家系统专题、机器学习专题等，再由多名教师分别承担自己熟悉的专题进行讲授。这样既可以解决一位教师的知识不足，又可以让各位教师结合自己的科研将每一个熟悉的专题讲授得更加详细、更加有趣。

（2）教学内容与涉林专业紧密结合，解决专业性不强的问题。事实上，人工智能的各领域应用在林业行业都能找到对应的应用实例。例如，林果采摘机器人就是机器人在林业中的应用；林火识别和林木病虫害监测就是模式识别在林业中的应用；林火蔓延预测可以用到隐马尔科夫模型；PAID50专家系统平台就是专家系统在农林业中的应用典范等。因此，在教学过程中，我们可以考虑将人工智能知识与林业应用结合进行讲解，这样学生更容易接受也更乐意接受。更进一步，如果能够结合这些林业应用编写一本《人工智能及其林业应用》教材，将会更加适合涉林专业的学生学习这门课程。

人工智能教学课程篇（4）

人工智能(AI)[1]是计算机科学的重要分支,是计算机科学与技术专业的核心课程之一。本课程在介绍人工智能的基本概念、基本方法的基础上,主要是研究如何用计算机来模拟人类智能,即如何用计算机实现诸如问题求解、规划推理、模式识别、知识工程、自然语言处理、机器学习等只有人类才具备的“智能”,本课程重点阐明这些方法的一般性原理和基本思想,使得计算机更好得为人类服务。

1人工智能课程体系

人工智能主要研究传统人工智能的知识表示方法,包括状态空间法、问题归约法谓词逻辑法、语义网络法、框架表示、剧本表示等;搜索推理技术主要包括盲目搜索、启发式搜索、消解原理、规则演绎算法和产生式系统等。

人工智能的研究论题包括计算机视觉、规划与行动、多Agent系统、语音识别、自动语言理解、专家系统和机器学习等。这些研究论题的基础是通用和专用的知识表示和推理机制、问题求解和搜索算法,以及计算智能技术等。

人工智能课程在我校计算机科学与工程学院是作为大三年级的一门专业选修课开设,总共学时数为:60(其中理论学时为36,实验学时为24),随着计算机技术的不断更新发展,人工智能的应用领域变得越来越广,因此人工智能(AI)这个学科已不再陌生,很多学生对其充满兴趣,所以在选课人数上远远超过其他选修课的人数,另外结合我校的实际情况,部分理论或实验设计项目可以与其他相关专业结合起来而应用。

2人工智能教学实践

50多年以来,人工智能获得很大的发展,已经引起众多学科和不同专业背景学者们的日益重视,成为一门广泛的交叉和前沿科学,但是到目前为止人工智能至今仍尚无统一的定义,要给人工智能下一个准确、科学和严谨的定义也是困难的。

由于人工智能[2]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讲得吃力、学生听得吃力。尽管在多年的教学过程中积累了一些经验,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,目前仍然有很多问题需要研究解决。

目前在整个教学过程中存在的主要问题[3]是:

1) 教学内容陈旧,部分参考书相关内容或案例都过于陈旧。在整个教学过程中,多数教学案例涉及到人工智能理论的高级应用――机器人,目前在国际及国内机器人的水平已经达到相当高的水平,但是部分教科书中仍沿用关节型机器人为例,教学内容稍显陈旧。

2) 教材难易程度不均匀,部分章节学生难以理解。由于人工智能课程的部分章节,本身就可以独立成一门课程,但由于是面向本科生的内容,因此很多内容压缩于一章来讲解,同时由于课时所限,完全不能将相关的内容讲透讲通;例如:神经计算中的神经网络,与模糊逻辑控制的相关理论与应用。

3) 教学手段单一,教学过程中缺乏师生之间的沟通与交流。经过自己的实践教学及对兄弟院校的人工智能的教学内容与教学手段的调研,同时也在学生之间进行沟通交流,发现多数同学反映,理论与应用虽然前沿,但是在学习过程中,教师教学手段单一,内容枯燥乏味,一般的教学模式,多采用“老师讲,学生听”的方法,整个教学效果并不理想。

4) 考核方法不科学,不能体现学生实际的学习情况。目前对于课程学习的考核采用闭卷考试的方式,很多考点有的同学根本不理解,完全死记硬背,考后又将内容丢弃,从学习的效果来讲,收获甚微且完全没有达到真正学习及应用的能力。

3教学方法改进

3.1注重激发学生的学习兴趣

科学家爱因斯坦曾说过:“兴趣是最好的老师。”如何在教学工作中激发和培养学生的学习兴趣,提高他们学习的主动性和积极性是当前教学改革中迫切需要解决的重要问题。

在实际的课堂教学中发现,刚开始听课由于有兴趣学生整体学习的积极性很高,但是一段时间过后发现部分学生由于教学内容抽象,难点比较多,不便于理解,兴趣日渐变少,针对此种情况,可以采用任务驱动式教学或案例教学。

例如:在讲专家系统章节时,在授课之前先通过互联网,采取案例教学法,给学生们实时在线演示一个医疗专家诊断系统,演示其中的功能,同时与学生互动,以问答式与学生互动,了解目前专家系统的具体应用、可以解决的问题、给人民生活带来的益处等。通过这种教学的形式,一方面可以激发学生的学习兴趣;另一方面也使同学们体会到人工智能与我们生活的贴近程度。第二步,采用任务驱动法,具体来说,它是指教学全过程中,以医疗专家诊断系统若干个具体任务为中心,通过完成任务的过程,介绍和学习基本知识和具体设计方法。

3.2注重教材选择

这一任务的执行者主要是由教研室主任或任课老师来完成。目前在各高校中所使用的人工智能相关教材的种类繁多,章节和内容的设置上也存在差别。笔者在订阅教材或参加教材展销的活动中,都比较重视人工智能教材的情况,通过比较发现,有的教材内容及难度太低,完全不符合高等本科院校的要求,而部分出版社的教材则是内容及章节安排内容太多太泛,有些知识点讲的又过于深奥,限于学时所限也不适合选用。在选教材方面,除了关注内容方面外,还要注重书上所讲的一些实例,注重这些例子的典型性、时效性及新颖性,例如,部分教材在自动规划这一章,选用机械手作为例子来说明积木世界的机器人规划问题,还有一些选择关节机器人,前些年这样的机器人技术确实是个难点,但是依据现在成熟的机器人技术,无论是国际还是国内都已不再是技术难点,再拿这个例子去配合理论去讲解,无论内容还是形式都稍显陈旧,目前机器人技术发展水平基本上达到尽可能高仿真状态。

3.3运用现代化的多媒体教学手段

针对人工智能课程相关内容比较抽象,公式推导比较繁琐,除了具有完善的教学大纲、合理的教学计划以及好的教材外,还应该根据学校的实际硬件条件尽可能地选择多媒体教学手段来辅助教学。因此在实践教学中,配合教学内容,充分利用计算机、投影仪以及互联网的优势,结合多种教学方法与手段组织整个教学过程。例如:在讲述搜索推理技术时,使用一些小的演示软件,将相关推理技术的理论通过动画的形式一步一步演示出来;在讲专家系统相关理论知识时,尤其是各种类型的专家系统,采用互联网上的一些在线视频资源为例,给同学进行详细讲解,同时结合农业院校的特点,在线资源有如农业专家系统或动物专家诊断系统等,这样学生可以加强对理论知识的理解,同时也体会到理论不再是抽象空洞的文字描述;在自动规划这一章,给同学们选择演示发达国家目前研制的各种类型机器人,通过这些形象生动、行为举止逼近真实人的机器人来给学生讲理论,这样学生通过观看视频资源,不仅可以拓宽知识面及视野,同时也可以及时地了解国际及国内机器人的发展水平及差距,不断更正自己的错误观点并更新自己新的专业认识,另一个方面也可以同时激发学生们的学习热情和积极性,这一点在课堂实践教学中得到验证,得到广大同学的认可和接受,整个教学课堂不再那么单调枯燥呆板了,基本可以达到在娱乐中传授专业知识。

3.4加强对实验教学的重视

目前高校在人工智能的教学过程中,实验所占的学时比较少,有的甚至就不安排实验课学时;另外实验内容也相对比较简单,应用不到理论课堂上所学到的人工智能原理,实验效果不是很好。面向人工智能课程的程序设计语言,多采用Prolog程序设计语言,该语言是一种基于一阶谓词的逻辑程序设计语言,它在AI和知识库的实现技术方面具有十分重要的作用,具有表达力强、表示方便、便于理解、语法简单等优点。但在整个实验教学环境也遇到了如下问题:首先是目前有关人工智能的专门配套实验教程很少;其次是即使有诸如《面向人工智能程序设计Prolog》教程,则主要是侧重介绍这门自然语言的程序设计,而其中很多部分与AI实验环节关联度不大,另外教材价位也比较高。针对此种情况,笔者在24个学时的实验教学过程中,安排7个实验内容,其中最后一个专家系统的设计与实现作为一个综合性实验来设计。在进行实验教学的过程中,首先参考多本Prolog程序设计教程,选择其中与实验教学计划中相关的内容,专门编写相应的电子教程,同时也结合我校学生本身的特点[4],有侧重地体现和编写,总的目的是给学生一份完整的、系统的、规范的电子教程。这样做的目的是:一方面作为学生参考的技术文档;另一方面也可以节省学生的部分经济开支。电子教程的结构分为三个部分来完成,首先为人工智能理论及原理,Prolog语言的使用说明;其次具体的例子演示(均经过调试正常运行);最后为布置给学生具体的实验内容及相关题目,以提供给学生自己动手实践的机会。此外在实验教学过程中,同时也会给学生们自由发挥的机会,比如专家系统的设计与实现作为一个综合性实验,学生可以采用Prolog编程实现,也可以采用其他自己擅长的程序设计语言,例如有的同学选择C语言、VC++、Visual Basic、Java及网页开发设计语言ASP/JSP等,此外在实验内容方面,实验递交的专家系统涉及多个领域(有动物辨别、医疗诊断、动物养殖咨询等专家系统)、范围也颇广,实验内容重复性很小,在设计过程中,绝大部分同学均是结合自己的兴趣爱好来完成设计。

4结语

人工智能的研究成果将能够创造出更多、更高级的智能“制品”,并使之在越来越多的领域超越人类智能,同时将为发展国民经济和改善人类生活做出更大的贡献。作为一名当代的大学生有必要学好这门课程,但是根据实际教学情况,教师与学生仍然需要继续进行相应的研究与发展,只有不断地探索和提高,才能使我们的教学工作更上一层楼,才能培养出符合时代和社会需求的人才。另外人工智能与农业等方面存在很多结合应用的契机,这样计算机就可真正地服务于社会、服务于人类、服务于农业、应用于农业、发展农业。

参考文献:

[1] 蔡自兴. 人工智能及其应用[M]. 3版. 北京:清华大学出版社,2007.

[2] 陈峰,文运平. 浅谈人工智能课程的教学[J]. 消费导刊,2006(12):123.

[3] 赵蔓,何千舟. 面向21世纪的人工智能课程的教学思考[J]. 沈阳教育学院学报,2004,6(4):131-132.

[4] 王莲芝. 高等农林院校人工智能教学的探讨[J]. 高等农业教育,2003(12):64-65

Study of the Artificial Intelligence Teaching Methods

HAN Jie-qiong1, YU Yong-quan2

(1. School of Computer Science and Engineering, Zhongkai University of Agriculture and Engineering, Guangzhou 510225, China;

人工智能教学课程篇（5）

1.引言

人工智能，作为时展所必须具备的一项核心技术，发展日新月异，惊人地改变了社会面貌，促进了社会的发展。探讨人工智能的发展对人类社会的进步有着重要意义。

人工智能（artificial intelligence）简称AI，它是一门涉及数学、计算机科学、控制论、逻辑学、信息学、脑科学、神经生理学、心理学、语言学、哲学等学科的交叉和综合学科，是当前科学技术发展中的一门应用性很强的前沿学科。人工智能学科是研究、开发用于模拟、延伸和扩展的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。主要目标在于研究用机器来模仿和执行人脑的某些智力功能，并开发相关理论和技术，从而实现机器智能［1］，使得机器更好地为人类服务。

随着人工智能的迅速发展，它在我们的生活中也扮演着越来越重要的角色。当前，几乎所有的科学与技术的分支都在共享着人工智能领域所提供的理论和技术。目前广泛应用于机器人技术、专家系统、语义Web、自然语言理解、智能控制、数据挖掘、模式识别、智能计算等方面，已经成为计算机技术发展及许多高新技术产品中的核心技术。

为了适应人工智能技术日益广泛的需要，国内外高校普遍开设了“人工智能”方面的课程。特别是作为本科阶段计算机专业的课程之一，其为培养创新型专业人才奠定了坚实的基础。因此，展开人工智能课程教学探讨具有重要的意义。

为了适应形势的发展，培养应用型人才，我校开设了“人工智能与机器人课程”，并成立了“智能机器人实验室”，为培训学生的动手实践能力奠定了坚实的基础。

2.人工智能教学目标

人工智能是计算机科学的重要分支，是计算机科学与技术专业本科阶段的重要专业课之一。本课程介绍如何用计算机来模拟人类智能，即如何用计算机实现诸如问题求解、规划推理、模式识别、知识工程、自然语言处理、机器学习等只有人类才具备的“智能”，使得计算机更好地为人类服务。

本科阶段开设人工智能课程的目的是使学生了解人工智能的基本概念和基本原理，了解国内人工智能研究的基本情况，了解国际人工智能的主要流派和路线，熟悉人工智能的研究领域，重点掌握人工智能的基础知识和基本技能，以及人工智能的一般应用。通过初步学习和掌握人工智能的基本技术和前沿内容，拓宽知识面，启发思路，提高学生的应用能力和水平。为培养应用型人才奠定坚实的基础。通过对学生适时适度地进行科研引导，激发学生的学习及研究兴趣，树立目标意识，找准研究方向，为科研事业培养后备力量。

3.人工智能教学现状

人工智能作为计算机专业的前沿课程之一，具有知识点多、涉及面广、多学科相互交叉和渗透、内容抽象且更新快的特点［2］，需要学习者具有较好的数学基础和较强的逻辑思维能力，使得教学有一定的难度。因此，在实际教学中存在很多不足之处［3］：教师教学手段、教学方法单一，由于其知识的抽象性，又加之其应用实例较少，学生的积极性不容易调动；实践教学模式单调、内容单薄，需要不断充实；人工智能教学资源短缺。现有适用性教材较少，学校硬软件设备有限等问题，直接影响到高校人工智能课程的有效开展。

4.人工智能教学方法探索

4.1理论联系实际。

通过理论与实践研究，改革人工智能课堂教学，探索本科阶段人工智能课堂教学的本质规律，处理好继承与创新的关系。从教学理念到教学方式进行全新的变革，使人工智能教学焕发生命的活力，真正促进学生的发展。

在人工智能的教学过程中，学生比较困惑的是理论不能或不容易和实践很好地结合，不知道学习人工智能能做什么。所以在课程讲授的过程中，除了要很好地讲解理论内容以外，更重要的是要结合实际生活中关于人工智能的一些应用实例，如：智能机器人、车牌识别、防火喷头根据烟雾浓度自动灭火、无人驾驶汽车等［4］。在生活中有很多可以结合的实例，人工智能的应用范围还是非常广的，让同学们开动脑筋，积极地理论联系实际。如果能组织学生参加一些国内国际举行的智能机器人、智能小车等智能学科的比赛，发挥同学们动手、动脑和团队合作的精神就更难能可贵了。

我校智能机器人实验室成立于2009年9月，总占地面积400多平方米。实验室拥有价值超过百万元的机器人设备、仪器和工具，可以满足机器人教学、科研和竞赛的要求。目前，我校除了人工智能理论教学之外，还开设了机器人创新实验课，使理论和实验能够更好地结合起来。图1为学生在上机器人（机器鱼）实验课。

图1 机器人创新实验课

4.2更新教学观念。

更新教学观念是一项长期且艰巨的工作，但只要我们从小处入手，从一点一滴抓起，必将很好地促进教学观念的更新。先进的教学观念对教学方法的改革发挥着重要的导向作用。针对目前人工智能教学的现状，人工智能教学应该确立以下四个基本教学观念。

第一，让学生“学会求知”比教学生掌握知识本身更重要。

第二，在教育教学过程中应着重发挥学生的自主性、独立性和创造性。教师的教要为学生的学服务，积极地引导学生从模仿再现到探究发现，重视动手操作和亲历探究的过程，让学生不但知其然更知其所以然。

第三，培养学生提出并解决人工智能问题的能力，人工智能教学要注重学生思维能力的培养，充分发挥学生的创造力和想象力。

第四，人工智能教学应着力培养学生的计算思维能力，进而培养学生的专业素质和创新能力，提高学生将人工智能应用到实际生活中的意识和解决问题的能力。

我校智能机器人实验室以重视学生综合素质和创新实践能力的培养为己任，坚持“以学生为主体，以教师为主导”的培养理念，采用“因材施教、分类培养”的人才培养模式，着重发挥学生的自主性、独立性和创造性，对学生进行全面、持续、有效的教育和培训，取得了良好的效果。

4.3促进教学进程的有序发展。

任何事物的发展和演变都遵循其内在的发展规律，在一定的时间和空间，按一定的顺序展开。人工智能教学内容无论有何不同，所选用的教学方法都要保证课堂教学进程紧凑有序，这是为了保证学生学习过程的完整性。一个完整的学习过程包括明确学习目标、提取材料信息、探索（猜测）方案、尝试实践、理解强化、实际运用等。在一节课里有时也可能是几个学习过程的循环提升。因此，一定要将实验所涉及的理论都讲解完才能进行实验课，才能更好地做到理论联系实践，把课堂上学到的理论知识真正运用到实践中去，做到教学进程的有序发展。

4.4注重激发学生的学习兴趣。

科学家爱因斯坦曾说：“兴趣是最好的老师。”如何在教学工作中激发和培养学生的学习兴趣，提高他们学习的主动性和积极性是当前教学改革中迫切需要解决的重要问题。

在实际的课堂教学中发现，刚开始听课由于有兴趣学生整体学习的积极性很高，但是一段时间过后发现部分学生由于教学内容抽象，难点比较多，不便于理解，兴趣逐渐减弱。针对此种情况，可以采用任务驱动式教学或案例教学。例如：我校通过积极参加国际水中机器人公开赛、中国机器人大赛暨RoboCup公开赛等多项比赛，让学生观摩、参与比赛，既激发了学生的学习兴趣又提高了实践能力。

我校智能机器人实验室对教学方法进行了改革与创新，将大学生创新实践能力的培养作为教学与实践体系改革的重要组成部分。根据产、学、研合作模式，以项目带动学习，建立了以学生科技竞赛促进学生自主学习能力、理论学习与动手能力协调发展的实验实践训练体系，即由机器人社团作为基础培训的全方位开放式的四级创新实践训练体系，具体包括低年级学生兴趣的培养、初级动手训练、高年级学生系统动手训练和综合创新设计。使大部分学生达到了“加强理论基础，扩大知识范围、突出专业特色，提高创新实践能力”的培养目标。图2为水中机器人比赛现场。

图2 水中机器人比赛现场

4.5加强合作教学，促进个性发展。

合作教学，不仅能快速有效地提高教学质量，同时对提升学生的整体能力和综合素质也有很好的促进作用。小组学习活动是合作教学的最基本的形式。在教学中，充分利用学生之间的互动交流，在合作中共同达到教学目标，培养合作能力［5］。小组合作学习的步骤安排：

①合作探索，独立思考。

每次实验课之前都分好小组，明确实验目的，明确每个人的分工安排，做到统筹协作。

②组内交流，统一思考成果。

实验当中会遇到各种各样的实际问题，这就需要同学们相互之间交流协作，共同找到解决问题的办法。最后，统一思考实验的成果，并作出书面实验报告。

③小组代表实行轮流制（有利于每个个体的锻炼），进行全班交流，相互补充，相互启迪，互通有无。

④开展讨论和辨析，加深理解。

⑤总结回顾，构建认知结构，每个活动环节中教师都应积极地做学生的合作者，当学生遇到困难时给他们以点拨和引导。

5.结语

人工智能课程教学探讨，目的是更新教学观念，提高认识，解决教学观念滞后的问题，努力探索出一条扎实、有效、利于学生发展的人工智能教学新路。人工智能是处在不断发展中的学科，因此，教学和实践方法还需根据实际情况具体展开。另外，精心选编适合时展和教学需求的教材也是我们要努力的目标。

参考文献：

［1］蔡自兴，肖晓明，蒙祖强，等.树立精品意识搞好人工智能课程建设［J］.中国大学教学，2004，1：28-29.

［2］徐新黎，王万良，杨旭华.“人工智能导论”课程的教学与实践改革探索计算机教育，2009，1：129-132.

人工智能教学课程篇（6）

1.引言

信息管理与信息系统专业是管理科学与工程学科的一个重要组成部分，是由信息技术、管理科学和系统科学交叉形成的前沿学科，它运用管理学、运筹学、系统科学和经济学的知识和方法，通过以计算机为基础的信息系统实现各种管理活动和信息处理业务。该专业培养的人才在信息化建设中主要承担信息系统运行管理和伴随企业成长而不断更新信息系统的使命，人才的就业岗位归属于各种组织（企业）的信息中心或管理行政部门。在信息系统中，人工智能知识和技术的应用随处可见：专家系统、智能监控、智能信息检索、组合优化、分布式计算、智能管理和智能决策等。

人工智能课程是一门研究运用计算机模拟并延伸人脑功能，综合逻辑学和认知科学的综合性学科，其研究领域广泛，如自然语言理解、模式识别、机器学习、数据挖掘、智能检索、机器人技术、人工神经网络等都走在了信息技术的前沿，有许多研究成果不仅在工业、商业和军事上使用，而且不同程度地进入了人们的生活、学习和工作中，并对人类的发展产生了重要影响。在信息管理专业中教授人工智能课程的过程，与计算机专业的研究型教学不同，根据课程专业特色更应强调人工智能方法在实际信息管理系统中的应用。由于课程内容涉及大量抽象知识和复杂算法，信管专业学生往往在听课过程中不能及时消化，甚至认为难以理解而影响学习积极性，本文将在经济管理类课程中使用的案例教学法引入到人工智能课程教学中。

2.人工智能课程中的案例教学方法应用

案例教学是20世纪初由哈佛大学创造的围绕一定培训的目的把实际中真实的情景加以典型化处理，形成供学生思考分析和决断的教学形式，通过独立研究和相互讨论的方式，提高学生的分析问题和解决问题能力的一种方法。案例教学方法具有明确的目的性、较强的综合性、突出实践性、学生主体性、过程动态性、结果多元化等特点。在人工智能课程中，结合案例教学方法，对学生学习理解抽象知识有很大作用。

2.1“智能”概念中的案例选择

兴趣是最好的老师，在学生刚刚进入新课程学习时，能否有效激发其学习兴趣，将直接关系到整个课程的教学过程顺利与否，学生是否发挥学习主动性和对课程知识的掌握程度的高低。因此，在第一章中引出“人工智能”的基本概念时，我选择每位同学在儿时的玩具――魔方，将魔方恢复过程转化为在人工智能搜索原理平台上的启发式搜索模型，令学生从儿时简单地无序转动魔方的玩法中，体会到魔方模型在搜索运算过程中应该考虑到的问题：衍生出来的节点应尽可能少，又要保持魔方各面在旋转中颜色属性的相应变换。同时辅以视频和实物的演示，使学生对人工智能课程有了初步认识，并对问题建模和搜索策略产生浓厚的兴趣。

2.2“知识表示”中案例选择

知识表示是人工智能研究内容的基础部分，涉及状态空间表示法、问题规约法、谓词逻辑法、产生式法、语义网络法和框架表示法，为了充分发挥学生的联想能力，案例选择语义网络法的图形表示案例。语义网络是一种采用网络形式表示人类知识的方法。在语义网络知识表示中，结点一般划分为实例结点和类结点两种类型。结点之间带有标识的有向弧表示结点之间的语义联系，是语义网络组织知识的关键。在“连接词在语义网络的表示方法”内容中，选择带有蕴含关系的命题：“如果车库起火，那么用CO2或沙来灭火。”的案例，首先构造简单的语义网络，抽取出蕴含连接词前件“车库起火”和结论“用CO2或沙来灭火”两个命题。再抽取出前件命题事件结点“起火”和地点“车库”；结论命题事件结点“灭火”和事件工具属性“CO2”和“沙”，且两工具间是“或”的关系。学生可以在课堂上及时地应用刚学到的知识表示出此语义网络，我在此基础上扩展，对具体事件进行联想，可以得到失火事件的实例联系后的复杂语义网络。再辅以其他负责命题的语义网络表示练习题，让学生体会理解并及时掌握语义网络知识表示法。

2.3“专家系统”中案例选择

专家系统是一类包含知识和推理的智能计算机程序，是可以根据人们在专业领域内的知识、经验和技术求解问题并做出决策的计算机软件系统。专家系统已广泛应用于医疗诊断、地质勘探、石油化工、军事、文化教育等各方面。在讲授此部分内容时，选择“营养配餐系统”给学生演示，同时辅以讲解，邀请学生参与系统操作，让他们为自己量身设计一套科学营养的菜单，在完成任务的过程中，掌握专家系统的基本结构与工作原理；了解专家系统正向、反向推理和不精确推理的基本原理；了解专家系统解释机制的基本概念。在案例教学后，利用Visual Prolog工具，完成简单的专家系统的设计。

3.结语

本文介绍了在信息管理专业中人工智能课程的教学内容，运用案例教学方法对课程中抽象内容讲解并激发学生学习兴趣，在案例教学过程中注意和学生的互动，将他们带入到学习环境中，诱发他们的发散联想思维，同时又参与到案例的应用中。实践证明，将案例式的教学方法引入到非计算机专业的人工智能课程中，能取得良好的教学效果。

人工智能教学课程篇（7）

双语教学是我国高等教育适应国际化趋势、培养富有创新精神和国际视野的复合型高素质人才的需要。作为一种全新的教学方式,它承接了中外文化的碰撞和融合[1]。各校在教学过程中都遇到了各种困难,也探索了不少经验。自2005年秋季,我校在人工智能课程中采用双语授课,在教学实践中摸索出一套中西合璧的双语教学模式,将中西方的优势有效结合起来,比较适用于工科专业课程的双语教学。

1中西合璧的双语教材

教材是体现教学内容的知识载体,是教师和学生进行教学活动的基本工具。我们重点调查了MIT、Stanford和CMU等国外高校,他们均选用了Stuart J. Russell和Peter Norvig合著的《Artificial Intelligence: A Modern Approach》,该教材几乎涵盖了CC2001关于人工智能课程的全部内容。该书网站(aima.cs. berkeley.edu/)的统计数据显示,目前已有100多个国家的1 100多所大学选用该书作为教材。我们对选用该教材的部分高校授课情况作了追踪调查,结果表明绝大部分人工智能课程的实际授课内容都与该教材内容基本一致。在国内,中南大学的人工智能课程是部级精品课程,教材是课程负责人蔡自兴教授与徐光佑教授主编、清华大学出版社出版的《人工智能及其应用》(第三版)(该教材分本科生用书和研究生用书两种版本),与其课程内容设置完全配套。

我校选用了《Artificial Intelligence: A Modern Approach(2nd)》一书,清华大学出版社出版了影印版(人民邮电出版社出版了中译文版本),同时将Nils J. Nilsson著的《Artificial Intelligence: A New Synthesis》作为辅助教材,机械工业出版社出版了英文影印版及中译文版本。

人工智能这一学科诞生于西方,目前该领域的诸多成果和文献均以英文为语言载体。选用英文原版教材、推行双语教学,为学生的后续学习和研究深造奠定了良好基础。另外,与国内教材相比,国外教材更注重知识产生的过程、解决问题的思维方法,对提高学生的学习兴趣、培养学生的创新能力极其有益。另一方面,选用原版教材的问题也显而易见。一是原版教材内容过多,需要精心筛选、分清主次后才能使用;二是原版教材昂贵,增加了学生的经济负担,再购买配套中译文版,负担更重;三是学生英语水平参差不齐,双语授课的课程还不成体系,前后课程缺乏衔接性和延续性,学生直接使用原版教材有一定的语言障碍,即使有配套的中译文版,同时翻看两本书也不方便。

我们正在逐步消化吸收英文原版教材,在无损原版教材思想精髓的前提下,自主编写适用于双语教学的中西合璧讲义。双语教材以英文语言为主,以中文注释为辅,有效降低学生阅读的难度,更趋实用。

2中西合璧的授课语言

语言是信息传递的载体,是教学过程中必不可少的工具。双语教学涉及到这种信息传递载体的改变。

在双语教学中,外语的使用比例要求不低于50%,这是不够科学的。双语教学不是语言课,教学质量依然是核心,语言仅仅是载体,引入外语教学的目的无非是为了保证知识的“原汁原味”,同时训练学生的专业外语听说能力,但这一切都应以学生听懂课为前提。双语授课进度慢已是不争的事实,更有些双语教师,为了兼顾上述目的,先用外语讲一遍,再用汉语解释一遍,这种做法极不可取,也是紧张的课时限制所不允许的。双语课味同嚼蜡,引不起学生兴趣,也是普遍存在的现象。

我校人工智能课程的授课对象是计算机专业的四年级本科生,学生的英语水平很不均衡,如果不考虑实际情况,大比例地采用英语讲授,是难以保证教学效果的。我们把握的原则是:1)英语主要用于讲解专业性内容,如专业术语、技术原理、算法等,这样学生在学术交流中就不会对专业技术内容存在语言障碍;2)只用学生能听懂的语言讲授专业性内容,对过于生涩的专业技术内容,还要使用汉语讲解,这样学生就不会把专业技术内容学“夹生”了,在作研究时才不会有技术上的障碍;3)用母语调节课堂气氛,适当穿插的人工智能领域人物、故事及笑话以汉语为主,把学生发散的注意力快速集中起来,把学生的学习兴趣激发出来;4)中英文衔接,不重复表述,这样就不会额外占用课时。

例如,在讲解Agent技术时,对于Agent的定义、结构等核心内容,我们采用英语讲解;而对于Agent涉及到的心理学、逻辑学等方面的生涩理论,则用汉语给出扼要的说明;对于为阐释Agent的rationality概念而举的吸尘机器人、黑足泥蜂搬运食物的例子,则主要用汉语讲解,激发学生的兴趣,抓住学生的注意力。

3中西合璧的教学课件

作为一种新型的教学手段,多媒体以其鲜明的图像、生动的画面、灵活多变的动画及声音效果克服了传统教学模式的诸多不足,受到师生的认可与好评[2]。本文探讨的重点不是如何设计媒体的表现形式,而是如何利用课件更好地发挥双语教学的效果。很多双语教学任课教师只注重追求授课过程中外语的使用比例,课件全文用外语制作,在讲解过程中还要费尽周折地解释,收效甚微。我们在制作课件时,不单纯追求英语比例,而是想方设法让课件能更好地辅助学生理解,在关键处均用双语同步给出内容,或者以英文为主,给出扼要的中文注释。这样,学生能够通过视觉信息更好地理解授课内容,而教师也不必再用中英文重复叙述。

此外,在课件素材的选取上,也应注意国内外结合。比如,在讲解启发式搜索技术时,国外课件(包括教材)常用的素材是八皇后、八数码等问题,其中八皇后问题相对大多数同学来讲比较陌生,而国内的重排九宫(与八数码问题是一个问题)、华容道等问题对学生来讲则更熟悉。用国内的素材入门、用国外的素材拓宽视野,也是多媒体课件的中西合璧之道。

4中西合璧的文化熏陶

文化是生活在一定地域内的人们的思想、信念及生活与行为方式的总称。从人才培养的角度,我们一般将培养目标分为知识、能力和素质三个层面,文化属素质培养范畴。文化的熏陶和感染在育人中具有重要作用,这一点往往容易被工科专业课教师忽略。

从历史文化的角度看,中西方文化从萌芽、发展到现在的格局,无疑是各具特色的。双语教学提供了开放的空间,让学生在学习的同时广泛吸纳西方文化,但这也给中国传统文化造成了一定的冲击,如不注意调和,势必造成文化失衡,对培养学生的世界观、人生观、价值观都不利。尤其计算机类课程中的技术内容大部分诞生于西方,如果不在教学过程中进行一种文化平衡,往往会使学生产生一种我不如人的自卑心理或崇洋心理。

中西方文化对人与自然的基本观点是不同的。中国文化关注的对象是人,人与人的关系自先秦时期便成为中国文化的核心与基础问题。而西方文化较多关注的是自然,人与自然的关系是古希腊注重的中心问题,由此衍生出理智和科技。中国的哲学是一种人生哲学,在处理人与自然的关系上,中国文化讲究天人合一、顺天应物、道法自然。把自然人格化,追求人与自然和谐发展。从古希腊泰勒斯的自然哲学开始,探索自然奥秘,开发和利用自然资源为人类服务就成为了欧洲思想的主流。西方科学起源于对自然的探索和研究,很早就出现了毕达哥拉斯、阿基米得这样名垂千古的科学家。在人与自然的关系上,西方文化认为人与自然处于对立的斗争状态。西方人也讲人与人之间的关系,但首先关注的不是伦理而是竞争,因而出现了“优胜劣汰”的规律[3]。

在工科专业课堂上,涉及到文化要素的主要是两方面内容,一是与课程技术内容有关的哲学观点,二是本学科发展历程中的人物、事件和形成的学派等等。在教学过程中,教师要注意穿插上述内容,对学生进行文化熏陶,要注意中西合璧。比如,介绍人工智能发展过程中的重要人物时,必然提及Turing、McCarthy、Minsky、Shannoon、Simon、Newell、Feigenbaum、Hopfield、Brooks等西方学者,但同样也不能忽略国内的吴文俊、王守觉、蔡文等学者,他们近年分别在机器定理证明、仿生模式识别、可拓学等领域取得了开创性成果,而这些还没有来得及写进人工智能教科书。

5中西合璧的思维方式

对学生思维方式的培养也是教学任务之一。中西方文化的差异也将导致思维方式的不同。在技术思维方面,中国强调系统和整体,更具辩证性;而西方强调细节和局部,更注重逻辑性。西方人的思维方法更偏于二元对立,而中国文化环境则造就了中国人思维方式的连续统合特征[4]。外文教材的编写体例与中文教材有着明显的不同,这就是中西方思维方式不同的原因。教师首先要注意到这种思维方式的差异,并在教学活动中让学生也逐步意识到这种差异,并进一步接纳和学会西方的思维方式,将中西方的思维方式融于一身。举例来说,在讲解逻辑推理技术时,可以通过介绍逻辑学的三大起源(古希腊的形式逻辑、古印度的因明学、我国先秦时期的名辩学)向学生呈现这种思维方式的差异,在讲解演绎推理、模糊推理、云推理时,也要注意体现中西方思维方式中各自的特长,以利于学生吸纳。

6结语

自2005年开展双语教学以来,我们每年授课后都进行一次教学效果的问卷调查,“接受双语教学”的学生比例从2005年的37%逐年上升到2009年的89%,说明这套双语教学模式已经得到了绝大多数学生的认可。

中西合璧的双语教学模式是我们在人工智能教学过程中探索出来的,但是也可以推广到其他工科专业课中。双语教学中各种要素的中西合璧不是简单相加,而是要结合专业内容进行深度融合,这需要任课教师广泛涉猎、精心加工、用心引导。双语教学不能停留在语言形式和技术内容层面上,还要上升到文化和思维层面。

注:本论文受到哈尔滨工程大学教学改革工程项目支持。

参考文献:

[1] 施锦芳. 高校双语教学模式及方法的研究与实践[J]. 沈阳教育学院学报,2010,12(2):33-35.

[2] 周荃,胡奕. 多媒体教学:传统教学手段的历史性转型[J]. 广州市经济管理干部学院学报,2006,8(2):69-71.

[3] 邓绍建. 中西方文化差异研究[J]. 价值工程,2010(5):220-221.

[4] 马丽,滕修攀. 中西方思维方式的文化差异研究:二元对立与连续统合的视角[J]. 社会心理科学,2010,25(2):13-17.

Sino-west Style Bilingual Teaching Mode for Artificial Intelligence

LIU Hai-bo, SHEN Jing, ZHANG Guo-yin, LIU Jie

人工智能教学课程篇（8）

为了保障人工智能教育在我校真正落实和长期发展，学校将人工智能教育工作纳入到学校整体三年发展规划中，并作出明确要求。

为了让师生更加重视人工智能教育，促进学生全面发展，特修订了我校“五美”能行课程体系，将人工智能课程进行了重新定位和设计。

为了建设符合我校校情、学情的人工智能课程体系，学校成立了人工智能课程建设与实施的探索与研究项目管理团队，制定了项目计划书，从项目名称、项目团队、项目背景、项目创新点及解决问题、项目推进措施、项目完成期限等方面进行了具体规划。

二、支撑保障

完善软硬件设施和文化建设，为人工智能教育开展做好支撑和保障。除了四楼独立的人工智能实验室，我校还自主改造了五楼的创客教室和阅览室，扩宽了人工智能教育场所，尽全力满足学生人工智能上课需求。

学校高度重视人工智能教育，不断加大投入。在资金紧张的情况下依然给学生购买了小学生C++趣味编程书和人工智能超变战场的场地。

三、具体做法

1.基于校情和学情的人工智能课程设计

课程设置：开学之前，课程部整体规划，实行信息技术课两节联排。

人工智能课程开设内容安排：基于校情学情，本学期3-6年级全面铺开人工智能课程，3年级以信息技术基础知识、编程猫、乐高搭建基础入门为主；4年级AI神奇动物，5-6年AI变形工坊，是集搭建和编程于一体的人工智能课程体系。本学期信息技术类人工智能特色社团的开设：人工智能机器人社团、信息学奥C++社团、创意编程社团。

2.三位一体，三组联动推进人工智能课程的开发与实践。三组是：项目组、教研组和集备组。具体做法是：

项目组的做法：根据人工智能项目管理计划书的内容和要求，3月初进行项目工作总结和4月份计划汇报，5月份进行了中期汇报。进一步梳理人工智能校本课程的内容，促进人工智能课程实施与落地，进行了生本AI人工智能校本课程的开发与研究，重点对课程目标和课程内容进行了设计和探索。

教研组的做法：1.参加区首次信息技术教研活动，明确方向和工作重点。组织信息技术教师按时参加区里首次信息技术教研活动，并将区里的要求传达给每一位信息技术老师，为接下来的工作做好铺垫指明方向。2. 教研组内进行磨课，四年级潘倩老师执教了四年级AI神奇动物—敏捷的蛇；徐娜老执教了五年级AI神奇变形工坊—设计“地雷”，课后及时听评课，提出优点与不足，并进一步改进完善。

集备组活动：各年级备课组利用双周周二上午时间进行集备，研究本周的上课内容、梳理课堂具体流程及教学设计。

3.加强教师培养力度，积极组织教师参加人工智能培训和学习。学校鼓励教师进行小课题的研究，提升教学专业素养。2019年区级小课题《小学人工智能课程体系、教学策略和教学评价的研究》顺利结题。2020年区级小课题《奎文区人工智能教育专项课题--小学人工智能教育教学策略及评价方法的研究》立项。

4.为了拓宽视野，为人工智能教育的发展进一步指明方向。落实请进来：邀请区教研室专家进校为学校人工智能开展情况进行诊断；邀请优必选指导老师入校指导人工智能课程，并进行赛事辅导和培训。

5.为了给学生的学习搭建更广阔的平台，丰富学生的课余文化生活，促进学生信息素养的提升。以赛促学，积极组织学生参加各级各类比赛。

四、取得成效

人工智能教学课程篇（9）

引言

人工智能(ArtificialIntelligence)是一门研究和模拟人类智能的跨领域学科，是模拟、延伸和扩展人的智能的一门新技术。由于信息环境巨变与社会新需求的爆发，人工智能技术的日趋成熟。随着AI3.0时代的到来，大数据、云计算等新技术的应用也愈发广泛，对于管理类人才来说，加强对人工智能知识的深入学习，不断将人工智能技术与管理知识结合起来，对其未来职业生涯的发展有着重要作用。人工智能是一门前沿学科，管理学院开设人工智能课程的目的是为了更好地培养学生的技术创新思维与能力，基于其覆盖面广、包容性强、应用需求空间巨大的学科特点，通过概率统计、数据结构、计算机编程语言、数据库原理等基础课程的学习，加强学生解决实际问题的能力，为就业打下基础。本文基于社会对于人工智能领域的人才需求，结合诸多长期从事经管类专业课程教学的老师意见，针对管理类人才的人工智能课程教学内容与方法进行探讨，以期对中国高校人工智能课程教学改革研究提供帮助与借鉴。

1、教学现状与问题

作为一门综合性、实践性和应用性很强的理论技术学科，人工智能课程内容及内涵及其丰富，外延极其广泛。学习这门课程，需要较好的数学基础和较强的逻辑思维能力。针对管理类人才，该课程在课程教学过程中存在几个较为突出的问题。(1)课堂教学氛围枯燥目前，中国大多数大学仍采用传统的课堂教学模式，在教学过程中照本宣科，忽略与学生的互动，并且缺乏能够有效引起学生学习兴趣与加深知识理解的教学环节设置，如此一来大大降低了学生自主思考的能力。在进行人工智能相关课程知识讲解时，随着章节的知识难度不断增加，单向介绍式的枯燥教学方式无法反映人工智能学科的全貌，课堂讲解难以同时给以学生感性和理性的认知，部分学生因乏味的课堂氛围渐渐无法跟上教学进度，导致学习动力不足。(2)基础课程掌握不牢管理类专业的学生大部分都会走向更加具体化的管理岗位，具有多学科的素养，但这也导致很多学生所学知识杂而不精。学生在基础不夯实的情况下去学习更高层面的知识，给学生学习与老师教学都造成了很大困扰。人工智能课程知识点较多，涵盖模式识别、机器学习、数据挖掘等众多内容，概念抽象，不易学习。一些管理类专业的学生未能熟练掌握高等数学、运筹学、数据结构、数据库技术等先修课程，缺乏一定的关联思考和研究意识，导致课程学习难度增加，产生学时不足和教学内容难点过多的问题。(3)教学与实际应用脱节当下，人工智能广泛应用于机器视觉、智能制造等各个领域，给学生提供了大量的现实案例，使得人工智能不再是高深莫测的理论，而是现实中可以触及的内容。例如，在机械学科领域，人工智能技术是电气工程、机械设计制造、车辆工程等方向的重要技术来源；在医疗领域，是医疗器械的创新生产源动力；在能动领域，是高端能源装备与新能源发展的重要驱动；在光电信息与计算机工程领域，技术的发展时刻推动着智能科学与技术核心价值的提升。然而，对于管理类专业的学生来说，现阶段的人工智能教材涵盖许多智能算法及相关理论，在教学过程中常常涉及到很多从未接触过的抽象理论和复杂算法，书本中的应用实例大多纸上谈兵，缺乏专门适用于管理类专业知识与人工智能技术相结合的教学实践，加上一些教师授课方法单一，不利于引导学生将人工智能算法应用于现实生活。另外，大学生对知识的理解能力差异很大，教师采用统一的方式教给他们，这使一些学生无法跟上和理解，教师也无法控制学生的学习状况，导致学生缺乏动力。因此，如何结合学生的现实情况，提高他们的动手能力和实践经验也是人工智能课程教学要考虑的问题。

2、管理类人才的人工智能课程教学改进策略

课程教学改革是一项提高大学教学效果和人才培养质量的重要手段。如何在时代背景下应用新技术和新思想进行实施课程教学改革是高校亟待解决的问题。对于高校的教学工作而言，教学目标、教学内容和教学方式的变化不再是课程资源的简单数字化和信息化，而是充分利用时代信息资源优势的新型教学模式。针对管理类专业人工智能课程教学过程中存在的问题，可以从教学方法改进和教学内容设置两个方面进行课程教学改进。

2.1教学方法改进

教师对学生具有引领作用，其教学方法的改进能够带动学生改进自身学习方法。(1)启发式案例教学案例教学法就是教师根据教学目标、教学内容以及教学要求，通过安排一些具体的教学案例，引导学生积极参与案例思考、分析、讨论和表达等多项活动，是一种培养学生认知问题、分析和解决问题等综合能力的行之有效的教学方法。启发式案例教学以自主、合作、探究为主要特征，调动学生的学习积极性，并紧密结合人工智能领域的相关理论与方法，有效理解知识要点及其关联性，适用于管理类专业学生的教学。具体而言，高校基于其问题启发性、教学互动性以及实践有用性等特点，可以建立基于人工智能知识体系的教学案例库，虽然这项建设将极具挑战性与耗时性，但具有很强的积极效果：培养学生较强的批判性思维能力，更多地保留课程材料，更积极地参与课堂活动，对提高教学质量、培养具有人工智能背景的管理类人才具有重要意义。例如，通过单一案例教学，让学生掌握相关基础知识原理及应用；通过一题多解的案例使学生思考如何获取最有效的解题方法；通过综合案例的设计，启发学生全方位地探索问题的解决方案。(2)研讨互动式教学研讨互动式的各个教学环节是逐渐递进、有机结合的。研讨是基于学生个体的差异性，在课堂讨论的过程中对学生做出评判，从而对不同类型的学生开展针对性的教学。互动则是在研讨的基础上，通过老师与学生、学生与学生的互动，让学生主动参与到课堂教学的过程中来。在人工智能课程教学过程中，教师通过课堂讨论了解学生对于知识点的掌握情况，可以有针对性地设计教学内容，例如，对于学校积极性不强的学生，将人工智能理论内容与学生个人兴趣范畴、社会产业发展及研究现状联系起来，能够极大程度地提高学生学习的自主能力；对于基础知识较为薄弱的学生，可以在教师的指导下查阅相关文献资料，根据自己的理解撰写心得报告，并在课堂或课外进行师生互动。像这样研讨与互动相结合的模式。有助于增强学生的探索和求知欲望，建立起浓厚的学习氛围。(3)有效激励式教学人工智能是引领未来的战略性技术，人才需求量极大，对教师的教学水平也提出了更高要求，因此，进行有效激励极为重要。在学生激励方面，可以举办各类人工智能竞赛项目，设置相应项目奖学金，吸引学生参与实践，调动学生做研究、发论文的积极性。例如，教育部主办的中国研究生人工智能创新大赛，围绕新一代人工智能创新主题，激发学生的创新意识，提高学生的创新实践能力，为人工智能领域健康发展提供人才支撑。高校也可以借鉴这种模式，在各学院乃至全校开展此类竞赛项目，激发学生的创新能力与团队合作能力，鼓舞更多学生加入到人工智能课程的学习中来，激发其学习兴趣。在教师激励方面，在教师聘任和提升过程中把参加学生课程制定、课堂与课外作业、课程项目和论文指导等看作教学任务的一部分，鼓励教师积极参与这些活动。(4)学科渗透式教学人工智能学科知识融合程度较高，学科交叉性强。基于人工智能的学科交叉性特点，增强管理类人才对学科应用的领悟，可以采取开展学科渗透式教学的方法。从2015年起，国务院和教育部先后印发了《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见教育》、《高等学校人工智能创新行动计划》等文件，“互联网+”、“智能+”已经渗透到各个领域，人类进入数字经济时代，社会需求“技术+管理”的高端复合人才。例如，基于工业4.0和强国战略，人工智能技术在智能制造的应用极为广泛。上海理工大学非常重视少数民族预科班的教育质量。为增强少数民族管理类人才对该领域应用的认识，我们请机械工程、能源动力领域的相关专家以授课或讲座的形式，进行相关领域知识和发展趋势的讲解，使学生理解更为透彻。此外，在教学实践过程中，还可以用举办人工智能知识交流会、线上人工智能论坛等形式，促进不同专业间老师、学生对于人工智能知识模块的见解，相互交流、渗透和学习，从而推动人工智能课程教学的改进。

2.2教学内容设置

人工智能教学课程篇（10）

人工智能是多种学科相互渗透而发展起来的交叉性学科，其涉及计算机科学、信息论、数学、哲学和认知科学、心理学、控制论、不定性论、神经生理学、语言学等多种学科。随着科技的飞速发展和人工智能技术应用的不断扩延，其涉及的学科领域将愈来愈多，它已和人们的学习、生活息息相关，时代和社会需要此方面的大量人才。在高中信息技术课中开设人工智能初步模块是十分必要的，本文拟从其发展现状、存在问题等几个方面对我国高中信息课程中人工智能教育做一下探讨。

一、高中开设人工智能课程的意义

（1）人工智能定义

人工智能(AI，Artificial Intelligence)是计算机科学的一个分支，己成为一门具有广泛应用的交叉学科和前沿学科。它研究如何用计算机模拟人脑所从事的推理、证明、识别、理解、设计、学习、规划以及问题求解等思维活动，来解决人类专家才能解决的复杂问题，例如咨询、探测、诊断、策划等。

（2）开设人工智能课程的意义

现实世界的问题可以按照结构化程度划分成三个层次：结构化问题，是能用形式化(或称公式化)方法描述和求解的一类问题；非结构化问题难以用确定的形式来描述，主要根据经验来求解；半结构化问题则介于上述两者之间。

将人工智能课程引入到我国现行的教育中，可以让学生在了解人工智能基本语言特征、理解智能化问题求解的基本策略过程中，体验、认识人工智能技术的同时获得对非结构化、半结构化问题解决过程的了解，从而使学生了解计算机解决问题方法的多样性，培养学生的多种思维方式，更好的解决现实问题。

二、高中人工智能教育现状及存在问题

目前，该学科的教育正处于摸索阶段，由于中学信息技术师资水平、学校硬软件设备等条件的制约，我国尚未在中学专门开设独立的人工智能类课程，Internet上与人工智能教育相关的中文信息资源也十分贫乏，在教学环境上大致存在以下问题：

（一）教学条件参差不齐

开设好人工智能课程，就要求安排更多的实践课程和活动来增强课程的趣味性，让广大师生切实体会到人工智能对我们生活的影响。这些活动大部分要求上机操作或利用网络资源来学习交流，这就对教学条件提出了较高的要求，尤其是一些偏远农村、条件相对落后的中学在开设人工智能课程上存在很大困难。

（1）对硬件性能的要求

人工智能课程中有较多的实践课程需要老师和学生利用网络资源，使用计算机进行操作。这就需要学校配备计算机网络教学机房，若其性能较差，会延长学生在线进行人机对话的时间，一旦遇到网络堵塞，可能连网页都打不开，这不仅浪费了仅有的上课时间，而且大大降低了学生的学习兴趣。

（2）对软件性能的要求

为了降低成本，学校可以利用互联网上提供的免费下载软件和免费在线教学网站等进行实践教学，可大大减少自研开发软件和软件维护的费用。但一旦遇到网络不通、网络拥挤或在线网站停止服务等情况，将无法使用网络资源进行教学，可见，软件的依赖性较强也存在很大的问题。

（二）对人工智能科学的认识不足

（1）学生的认识误区

提及人工智能，给大多数学生的感觉是一门神秘、遥不可及的科学。很多学生认为人工智能技术是很高深的科学，离我们现实生活有一定距离，研究和接触这门科学是少数科学家的事情，从而对该科学的关注程度不高。其实，人工智能学科是一门渐渐成长的科学，它将应用在我们生活的方方面面。我们应在教学中让学生多去体验人工智能的魅力所在，吸引更多对该学科感兴趣的人去研究和使用它。

（2）教师对人工智能学科开设存在偏见

一些从事该学科教学的教师没有接触过人工智能方面的知识，在接触过后被其中深奥难理解的知识所吓倒，认为即使开设了这门课程也不易被同学们所接受；而一些在大学接触过人工智能课程的教师则认为，其理论枯燥乏味，知识内容艰深，不适合放在高中开设。

（三）一线教师经验不足

在我国大学教育中，开展人工智能专业课程的大学为数不多，师范类院校更是少之又少。从事人工智能领域的专业人才输出少，所以，缺乏具备一定知识结构、有专业素养的教师来担任高中信息技术课中人工智能课程的教育工作。绝大多数的一线教师并没有接受过人工智能课程的专业培训，在授课内容上的着重点掌握不好，教学目标不够明确；在授课形式上也没有前人的经验可寻，这就给一线教师带来了极大的挑战。

三、解决上述问题的几点建议

（一）加强软、硬件建设

在学校条件允许的条件下，应加大硬件设施的投入，改善网络传递信息的效率，同时加强软件资源建设。鼓励师生上网搜索更多适合AI教学的网站，教师应整理出和AI相关的趣味小故事、电影、光盘等和教材相关的素材，以便更好的配合硬件教学。

（二）端正认识，增强支持

作为教师要树立对高中人工智能选修课程的正确认识。通过对课标中规定的相关内容的深入了解和学习，克服对人工智能的神秘感或恐惧感，理性而客观的看待人工智能技术及其应用，明确在高中开设该课程的目的。同时，教师也不能因为该课程的“选修”性质，从而轻视该课程的作用。

作为学生不应该仅仅看见这门课程的娱乐趣味性，应把一些重要的技术理论知识重视起来，不能过分的放松自己而偏离了我们的教学目标。家长也应该支持和赞同学生选择该课程，不能应认识不到这门课程的作用、怕耽误学生主干课的学习而反对学生积极参与。

校方领导也不应条件限制就轻易放弃这门课程的开设，应给予积极的配合。社会各界也应加强舆论与正确引导，让更多的人们认识人工智能并予以肯定。

总之，人工智能是一门逐渐成长的科学，开设好该课程需要广大教育工作者和校方领导不断努力，互相交流，共同克服困难。

参考文献：

［1］张剑平.人工智能技术与“问题解决”［J］.中小学信息技术教育，2003(10).