時(shí)間：2023-10-05 10:40:15
導(dǎo)語：在人工智能和教育的融合的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
人工智能概念是20世紀(jì)五六十年代正式提出的，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，人工智能已成為一門新的技術(shù)科學(xué)。時(shí)至今日，人工智能技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了人工智能起步期、專家系統(tǒng)推廣期和深度學(xué)習(xí)期等階段，而在應(yīng)用領(lǐng)域也取得了重大突破，如Google的無人駕駛技術(shù)和運(yùn)用深度學(xué)習(xí)算法的AlphaGo戰(zhàn)勝圍棋冠軍等。除此之外，人工智能已被日益廣泛地應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，在教育領(lǐng)域亦是如此。2018年教育部就印發(fā)了《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》，要求進(jìn)一步提升高校人工智能領(lǐng)域科技創(chuàng)新、人才培養(yǎng)和服務(wù)國家需求的能力。因此，人工智能必將不斷被融合到教育領(lǐng)域，并為大學(xué)教育變革提供新方式。基于人工智能的機(jī)器學(xué)習(xí)、人機(jī)交互與知識(shí)圖譜等技術(shù)方法，可以為大學(xué)英語教師在課堂教學(xué)、備課與教學(xué)研究等多個(gè)方面提供支撐；可以為大學(xué)英語教學(xué)管理與治理提供決策支持；可以為大學(xué)生英語自主學(xué)習(xí)和教師備課提供智能推薦支撐。目前，學(xué)者們已對(duì)人工智能對(duì)英語教育的影響進(jìn)行了相關(guān)的研究。如高華偉分析了外語作文智能評(píng)閱與形成性評(píng)價(jià)融合策略；劉洋針對(duì)人工智能技術(shù)與高校英語教學(xué)的相互關(guān)系，通過調(diào)查問卷和訪談等方式，分析了現(xiàn)有計(jì)算機(jī)輔助語言學(xué)習(xí)軟件和系統(tǒng)的不足，并提出了相應(yīng)的解決策略；張艷璐對(duì)人工智能在給英語教學(xué)帶來機(jī)遇的基礎(chǔ)上，探究了人工智能在大學(xué)英語教學(xué)中的應(yīng)用；趙生學(xué)分析了人工智能時(shí)代大學(xué)英語教學(xué)的變革與策略；嚴(yán)燕分析了人工智能時(shí)代英語教學(xué)促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的路徑。在人工智能時(shí)代，人工智能技術(shù)必將對(duì)大學(xué)英語教育領(lǐng)域各個(gè)方面產(chǎn)生重大影響，如大學(xué)英語人才培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)策略、教學(xué)模式、成績?cè)u(píng)價(jià)體系與英語領(lǐng)域科研等方面。針對(duì)此，本文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)從教師和學(xué)生兩個(gè)層面分析人工智能對(duì)大學(xué)英語教育的積極影響和消極影響，并提出相關(guān)建議，以期為大學(xué)英語教師教學(xué)與大學(xué)生英語學(xué)習(xí)提供參考。
一、人工智能的積極影響
人工智能技術(shù)在大學(xué)英語教育領(lǐng)域的應(yīng)用，將對(duì)大學(xué)英語教學(xué)資源、教學(xué)模式與大學(xué)生二語習(xí)得等方面產(chǎn)生積極作用，主要體現(xiàn)為以下幾個(gè)方面。
（一）豐富了大學(xué)英語教與學(xué)資源人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用為大學(xué)英語教與學(xué)提供了豐富的資源。如互聯(lián)網(wǎng)上含有豐富的英語視頻與圖片等資源；在線教育平臺(tái)也提供了大量的英語課程資源，如中國大學(xué)生慕課、雨課堂等，它們各具特色，可為教師與學(xué)生提供多樣化選擇。因此，人工智能技術(shù)一方面可為大學(xué)英語教師提供豐富的教學(xué)素材，同時(shí)還可根據(jù)大學(xué)生學(xué)習(xí)目標(biāo)與學(xué)習(xí)習(xí)慣等為其英語學(xué)習(xí)提供豐富的課外資料。同時(shí)，很多網(wǎng)絡(luò)資源可下載或者回放，這樣可以使得大學(xué)生的英語學(xué)習(xí)不再受到時(shí)間與空間的限制。特別是對(duì)于教育資源缺乏的地區(qū)而言尤為重要，可以在很大程度上解決教育資源不平衡問題。其中，百度教育大腦的智能備課系統(tǒng)便是典型應(yīng)用案例。其依托百度人工智能、大數(shù)據(jù)和云平臺(tái)的優(yōu)勢，整合了豐富的優(yōu)質(zhì)資源。對(duì)于教師而言，此平臺(tái)可按照教學(xué)進(jìn)度為教師提供經(jīng)過篩選的教學(xué)素材，節(jié)省教師的備課時(shí)間，提高其工作效率。
（二）豐富了大學(xué)英語的教學(xué)方式傳統(tǒng)的大學(xué)英語授課往往以線下課堂教學(xué)方式為主，而人工智能技術(shù)的使用豐富了大學(xué)英語單一的教學(xué)方式?？衫镁W(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，如雨課堂、慕課平臺(tái)等，開展大學(xué)英語線上教學(xué)模式或者線上線下混合教學(xué)模式。新的教學(xué)模式有利于教師在大學(xué)英語教學(xué)過程中采用不同的教學(xué)策略。使用新的教學(xué)模式和不同的教學(xué)策略可以提高大學(xué)生學(xué)習(xí)英語的興趣，進(jìn)而有助于提高大學(xué)生英語習(xí)得的效率。
（三）提高了大學(xué)生英語習(xí)得的效率由于英語習(xí)得是一個(gè)復(fù)雜的心理過程，與大學(xué)生的情感因素、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)等密切相關(guān)。采用人工智能技術(shù)的大學(xué)英語線上教學(xué)方式，使得教師與學(xué)生之間不是面對(duì)面的交流互動(dòng)，可以在一定程度上緩解學(xué)生焦慮、害怕等情緒，有利于學(xué)生的英語學(xué)習(xí)。動(dòng)機(jī)是英語習(xí)得中重要的非智力因素，也是影響大學(xué)生英語習(xí)得效率的重要內(nèi)在因素之一。學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)與使用另一種語言的興趣密切相關(guān)。而人工智能技術(shù)采用豐富的英語學(xué)習(xí)資源以及英語教學(xué)方式的多樣化，這些有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)英語的興趣，進(jìn)而增強(qiáng)學(xué)習(xí)英語的動(dòng)力。
（四）形成了大學(xué)生英語習(xí)得分析數(shù)據(jù)庫人工智能技術(shù)是以大數(shù)據(jù)為依托，可以跟蹤和記錄大學(xué)生英語課堂學(xué)習(xí)和課后學(xué)習(xí)等各種信息數(shù)據(jù)，進(jìn)而可形成大學(xué)生英語習(xí)得數(shù)據(jù)庫?；诖髷?shù)據(jù)分析與人工智能技術(shù)方法，如數(shù)據(jù)挖掘、關(guān)聯(lián)性分析和回歸預(yù)測等，可以挖掘大學(xué)生英語學(xué)習(xí)背后的規(guī)律特征，了解到每個(gè)學(xué)生的具體情況。進(jìn)而構(gòu)建每個(gè)學(xué)生的英語學(xué)習(xí)畫像，如學(xué)生的線上學(xué)習(xí)狀態(tài)、課程作業(yè)完成情況、測試成績和學(xué)習(xí)方式等。可為教師形成可視化的學(xué)生個(gè)體和班級(jí)整體的學(xué)情分析報(bào)告。因此該數(shù)據(jù)庫有利于教師掌握每位學(xué)生的英語學(xué)習(xí)狀態(tài)，掌握學(xué)生個(gè)體差異，為調(diào)整教學(xué)方式、教學(xué)方法與策略提供支撐。同時(shí)，上述數(shù)據(jù)為大學(xué)英語教學(xué)與大學(xué)生英語習(xí)得的研究也提供了數(shù)據(jù)支撐。
二、人工智能的消極影響
人工智能在大學(xué)英語教育領(lǐng)域?qū)處熍c學(xué)生發(fā)揮著積極的作用，同時(shí)對(duì)他們也產(chǎn)生了一些消極的影響，主要體現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：
（一）對(duì)教師的消極影響由于大學(xué)英語課堂教學(xué)存在一定的缺陷，往往需要改進(jìn)此教學(xué)方式。而人工智能技術(shù)的應(yīng)用，雖有助于大學(xué)英語教學(xué)改革，但還需要教師熟練掌握人工智能相關(guān)技術(shù)的使用，會(huì)給信息技術(shù)能力比較薄弱的教師造成壓力。借助人工智能平臺(tái)，大學(xué)英語教學(xué)不受時(shí)間、空間和學(xué)生人數(shù)等影響，勢必會(huì)減少大學(xué)英語教師的需求，造成大學(xué)英語教師面臨失業(yè)的壓力。進(jìn)而影響大學(xué)英語教師的工作積極性，以及大學(xué)英語教學(xué)質(zhì)量。
（二）對(duì)學(xué)生的消極影響根據(jù)語言資本理論與期望價(jià)值理論，大學(xué)生英語學(xué)習(xí)的期望價(jià)值主要是經(jīng)濟(jì)期望價(jià)值。而大學(xué)生英語學(xué)習(xí)的期望價(jià)值與學(xué)習(xí)目的和行為密切相關(guān)。比如大學(xué)生英語學(xué)習(xí)經(jīng)濟(jì)期望價(jià)值主要體現(xiàn)為學(xué)習(xí)英語對(duì)未來找工作很重要，可以增加經(jīng)濟(jì)收入。而人工智能技術(shù)在語言領(lǐng)域的應(yīng)用，勢必會(huì)影響大學(xué)生對(duì)英語學(xué)習(xí)的期望價(jià)值。如人工智能翻譯機(jī)的出現(xiàn)，使得各種語言之間翻譯非常容易。即使不懂英語，也可使用它進(jìn)行英語交流。因此，人工智能技術(shù)在英語領(lǐng)域的應(yīng)用，將降低大學(xué)生英語學(xué)習(xí)的期望值，進(jìn)而影響他們英語學(xué)習(xí)的興趣與目的。
（三）對(duì)師生關(guān)系的消極影響基于人工智能技術(shù)的大學(xué)英語教學(xué)，將改變傳統(tǒng)的以教師為中心的模式，使得教師在教學(xué)過程中的中心地位得到弱化。學(xué)生通過人工智能技術(shù)，可以很好地收集到自己需要的各種英語學(xué)習(xí)資源，如在線課程、英語講座視頻和英語文本資料等，甚至可以通過自學(xué)的方式完成英語學(xué)習(xí)任務(wù)。但這些將弱化教師與學(xué)生之間的互動(dòng)以及情感，從而隔閡了教師與學(xué)生之間的關(guān)系。
關(guān)鍵詞 人工智能 網(wǎng)絡(luò) 專家系統(tǒng)
中圖分類號(hào)：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
0引言
20 世紀(jì)以來，計(jì)算機(jī)的發(fā)展日新月異，不斷更新?lián)Q代，以最早期的機(jī)械運(yùn)行方式為基礎(chǔ)，經(jīng)歷了電子管時(shí)代、晶體管時(shí)代直到集成電路，時(shí)至今日已涉及到人們生活、工作和學(xué)習(xí)的各個(gè)方面，伴隨著計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)并逐步普及應(yīng)用，人們又開始力圖根據(jù)認(rèn)識(shí)水平和技術(shù)條件，試圖用機(jī)器來代替人的部分腦力勞動(dòng)，以提高征服自然的能力。
1人工智能的概念
人工智能（Artificial Intelligence），英文縮寫為AI，也稱機(jī)器智能?！叭斯ぶ悄堋币辉~最初是在1956年的Dartmouth學(xué)會(huì)上提出的。它是計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制論、信息論、神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)、語言學(xué)等多種學(xué)科互相滲透而發(fā)展起來的一門綜合性學(xué)科。主要探討如何運(yùn)用計(jì)算機(jī)模仿人腦所從事的推理、證明、識(shí)別、理解、設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)、思考、規(guī)劃以及問題求解等思維活動(dòng)，并以此解決如咨詢、診斷、預(yù)測、規(guī)劃等需要人類專家才能處理的復(fù)雜問題。通俗的說，人工智能可以分為兩部分來理解，即“人工”和“智能”，顧名思義就是人造的智能。人工智能是研究如何制造智能機(jī)器或智能系統(tǒng)來模擬人類智能活動(dòng)的能力，以延伸人們智能的科學(xué)。
2人工智能和教育的關(guān)系
（1）人工智能和教育的關(guān)系。人工智能以及人工智能科學(xué)從1956年誕生起，其研究和應(yīng)用領(lǐng)域就與教育緊密相關(guān)。人工智能就是研究讓計(jì)算機(jī)接受教育、提高智能的科學(xué)技術(shù)。AI的研究成果又反過來應(yīng)用到我們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)方面，并可以改進(jìn)我們的生活。比如應(yīng)用到教育過程中，促進(jìn)教育的工作效率（減少教師的數(shù)量和工作時(shí)間、甚至直接提高受教育者的智能）。還可以產(chǎn)生新的教學(xué)模式，如網(wǎng)上學(xué)習(xí)共同體、合作學(xué)習(xí)等。（2）人工智能在教育中的應(yīng)用。人工智能原理和技術(shù)從誕生起就應(yīng)用于教育，其產(chǎn)品通常稱作智能指導(dǎo)系統(tǒng)ITS或者智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)ICAI。
ICAI系統(tǒng)可以采用多種形式。從根本上講，它是在保證學(xué)生和程序靈活性的方式下，應(yīng)用人工智能原理和技術(shù)，組織安排教學(xué)系統(tǒng)的各種成分。它并不是根據(jù)預(yù)先輸入的問題、預(yù)先想到的解答、預(yù)先指定的分支等進(jìn)行工作，而是根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)積累的知識(shí)而工作。它的一般工作準(zhǔn)則和標(biāo)準(zhǔn)，是依賴本身的知識(shí)結(jié)構(gòu)和近期活動(dòng)事件，如學(xué)生回答的歷史記錄。許多ICAI系統(tǒng)都具有這樣的重要特點(diǎn)，即能夠?qū)崿F(xiàn)與學(xué)生的自然語言對(duì)話。
3人工智能與網(wǎng)絡(luò)教育的融合
隨著人工智能的理論與技術(shù)發(fā)展，其在教育中的應(yīng)用日漸擴(kuò)大，例如Internet上的web站點(diǎn)，其網(wǎng)頁的組織形式，就包含智能的原理。目前人工智能在教育領(lǐng)域特別是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：
（1）ICAI。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（CAI）是由程序教學(xué)發(fā)展而來。但是以程序教學(xué)為理論基礎(chǔ)開發(fā)的CAI課件，在推理機(jī)制和學(xué)生模型方面存在不足，因而不能根據(jù)不同學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，缺乏靈活的應(yīng)變能力。
借鑒人工智能中的專家系統(tǒng)知識(shí)，由于專家系統(tǒng)中包含知識(shí)庫和推理機(jī)兩個(gè)基本模塊，在一般專家系統(tǒng)中再加入一個(gè)“學(xué)生模型”模塊，就構(gòu)成智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（ICAI）系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。其中推理機(jī)的作用相當(dāng)于現(xiàn)實(shí)教學(xué)中的教師，它可以根據(jù)知識(shí)庫中的內(nèi)容和學(xué)生模型推斷出每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、認(rèn)知特點(diǎn)和當(dāng)前知識(shí)水平，根據(jù)學(xué)生的不同特點(diǎn)選擇最適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法，并可對(duì)學(xué)生進(jìn)行有針對(duì)性的個(gè)別指導(dǎo)，提高教學(xué)效果。
（2）智能。在我們傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，最經(jīng)典的教學(xué)模式是以教師為主，教師講、學(xué)生聽，它是一種單向溝通模式。這種教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)是有利于教師主導(dǎo)作用的發(fā)揮，便于教師組織、監(jiān)控整個(gè)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)程，便于師生之間的情感交流，因而有利于系統(tǒng)的科學(xué)知識(shí)的傳授，并能充分考慮情感因素在學(xué)習(xí)過程中的重要作用。
上世紀(jì)90年代以來，隨著多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論日益流行。這種理論強(qiáng)調(diào)在教師主導(dǎo)下以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)，即一種“主導(dǎo)――主體”教學(xué)結(jié)構(gòu)。在這種教學(xué)并重的結(jié)構(gòu)中，教師是教學(xué)過程的組織者、是良好情操的培養(yǎng)者；學(xué)生是信息加工與情感體驗(yàn)的主體，是知識(shí)意義的主動(dòng)建構(gòu)者；教學(xué)媒體既是輔助教師教的演示工具，又是促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的工具。
在網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)中，為實(shí)現(xiàn)上述教學(xué)模式，把人工智能中的智能體（Agent）技術(shù)應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)中，并逐漸成為在教學(xué)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)智能化的一種主流技術(shù)。
關(guān)鍵詞:人工智能;研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué);民族關(guān)系
人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支,是一門研究運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬和延伸人腦功能的綜合性學(xué)科,對(duì)它的研究涉及控制論、信息論、系統(tǒng)論、語言學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、數(shù)學(xué)、哲學(xué)等諸多的學(xué)科及領(lǐng)域,是一門綜合性的交叉學(xué)科[1]。
人工智能的研究、應(yīng)用和發(fā)展,在一定程度上代表著信息技術(shù)的發(fā)展方向,同時(shí)信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用也對(duì)人工智能技術(shù)的發(fā)展提出了迫切的需求。今天,人工智能的不少研究領(lǐng)域如自然語言理解、模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、智能檢索、機(jī)器人技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等都走在了信息技術(shù)的前沿,有許多研究成果已經(jīng)進(jìn)入人們的生活、學(xué)習(xí)和工作中,并對(duì)人類的發(fā)展產(chǎn)生了重要影響[2]。
實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)在大學(xué)教育中是一個(gè)非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié),是提高人才素質(zhì)與能力的重要途徑。人工智能課程除了具有較強(qiáng)的專業(yè)性之外,還具有突出的實(shí)踐性,為了能深入理解和掌握所學(xué)內(nèi)容,必須把講授和實(shí)踐結(jié)合起來。本文結(jié)合該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué),將研究型教學(xué)的理念引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué),并對(duì)教學(xué)過程中的經(jīng)驗(yàn)和問題加以初步的總結(jié)。
1研究型教學(xué)模式背景
研究型教學(xué)是相對(duì)于以單向性知識(shí)傳授為主的傳統(tǒng)教學(xué)提出的,是指教師以課程內(nèi)容和學(xué)生的學(xué)識(shí)積累為基礎(chǔ),引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性地運(yùn)用知識(shí)和能力,自主地發(fā)現(xiàn)問題、研究問題和解決問題,在研究中積累知識(shí)、培養(yǎng)能力和鍛煉思維的新型教學(xué)模式。研究性教學(xué)是對(duì)現(xiàn)有的大學(xué)課堂教學(xué)模式的突破。有利于開發(fā)大學(xué)生的創(chuàng)造潛能,提高學(xué)生適應(yīng)社會(huì)需要的創(chuàng)造性和創(chuàng)新能力,充分展現(xiàn)現(xiàn)代大學(xué)培養(yǎng)人才、發(fā)展科學(xué)、服務(wù)社會(huì)的三大基本職能[3]。
19世紀(jì)初,德國著名教育家洪堡最早提出了教學(xué)與科研相統(tǒng)一的原則,為研究型教學(xué)模式的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)50、60年代,美國著名教育心理學(xué)家布魯納提出了著名的“發(fā)現(xiàn)教學(xué)模式”[4],成為后來探究性學(xué)習(xí)和研究型教學(xué)的先導(dǎo)。20世紀(jì)70年代,美國研究教學(xué)專家薩奇曼正式提出了研究訓(xùn)練教學(xué)模式。他認(rèn)為學(xué)生會(huì)本能地對(duì)周圍新奇事物發(fā)生興趣,并想方設(shè)法弄清這些新奇事物背后究竟發(fā)生了什么,這是一種進(jìn)行科學(xué)研究的可貴的動(dòng)力。
自此,研究型教學(xué)理念開始廣泛使用?，F(xiàn)在,哈佛大學(xué)、牛津大學(xué)、劍橋大學(xué)等世界著名大學(xué),都非常注重學(xué)生能力的培養(yǎng),普遍采取了研究型教學(xué)模式。以美國高校為例,雖然美國高校83%的教師在課堂教學(xué)中主要采用講授法進(jìn)行教學(xué),但在整個(gè)教學(xué)過程中都滲透著研究型教學(xué)的方法,如積極引導(dǎo)學(xué)生參與教學(xué)過程,開設(shè)研究性課程,引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)地參與科研活動(dòng)等。我國自20世紀(jì)90年代初推出211工程建設(shè)以來,清華大學(xué)、北京大學(xué)、人民大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、浙江大學(xué)等一些重點(diǎn)大學(xué)都提出了建設(shè)世界一流的綜合性研究型大學(xué)的目標(biāo)。這些高校在實(shí)現(xiàn)從單向知識(shí)傳授的傳統(tǒng)型教學(xué)向關(guān)注創(chuàng)新性教育的研究型教學(xué)轉(zhuǎn)變方面進(jìn)行了許多有益的嘗試。
2研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)
本科教學(xué)不僅要培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力,還要培養(yǎng)學(xué)生具備基本的科研素質(zhì)。大學(xué)是培養(yǎng)未來一線創(chuàng)新人才的主要基地,必須從本科教學(xué)人手,深入探索研究型教學(xué)的手段和方法,才能滿足未來經(jīng)濟(jì)增長和社會(huì)發(fā)展的需要,才能符合建設(shè)研究型大學(xué)的需要。特別是近幾年來我國對(duì)科研的投入不斷增加,研究生招生規(guī)模逐年增大,本科高年級(jí)學(xué)生打算繼續(xù)讀研的也不在少數(shù)。而人工智能是計(jì)算機(jī)相關(guān)學(xué)科非常活躍的研究課題,其涵蓋的分支非常廣泛,如模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、計(jì)算智能、統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論等,都是目前國際和國內(nèi)熱門的研究方向。
人工智能課程在計(jì)算機(jī)專業(yè)人才培養(yǎng)方案中占據(jù)著重要的位置。在專業(yè)理論方面,它承續(xù)了離散數(shù)學(xué)中的邏輯知識(shí);在專業(yè)方法方面,是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法分析與設(shè)計(jì)的繼續(xù);在專業(yè)工具方面,是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的生動(dòng)實(shí)例。并且人工智能的每一部分內(nèi)容都可以作為一個(gè)深入的研究課題,課堂上講解的內(nèi)容不可能面面俱到,學(xué)生們也不可能對(duì)人工智能的每一領(lǐng)域都做很深入的學(xué)習(xí)。并且人工智能涉及很多的數(shù)理邏輯知識(shí),有些顯得難以理解,并且往往讓學(xué)生感到比較枯燥,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣就漸漸淡薄,學(xué)生往往被動(dòng)“聽講”,難以獲得預(yù)期的教學(xué)效果。
針對(duì)這一特點(diǎn),在人工智能教學(xué)中,如何引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)人工智能的知識(shí)、激發(fā)學(xué)生的研究興趣,樹立目標(biāo)意識(shí)找準(zhǔn)研究方向,為未來的科研工作打下基礎(chǔ),研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)就成為了人工智能課程教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)和必然選擇。
2.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)中加強(qiáng)學(xué)生的研究導(dǎo)向
在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,如果照搬一些教材中的例子或習(xí)題教學(xué),一方面學(xué)生們會(huì)缺乏興趣,另一方面學(xué)生對(duì)這個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)缺乏全面的了解。應(yīng)不斷提出一些學(xué)生們感興趣的開放性課題,比如基于支持向量機(jī)的人臉識(shí)別、基于膚色的人臉檢測,基于內(nèi)容的圖像檢索等,培養(yǎng)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生們逐漸深入的學(xué)習(xí)某一領(lǐng)域的知識(shí)。比如BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),在模式識(shí)別、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)分析、生物信息學(xué)、數(shù)據(jù)挖掘等眾多領(lǐng)域都取得過成功應(yīng)用,是一種具有強(qiáng)大的非線性學(xué)習(xí)能力的計(jì)算智能技術(shù)。然而BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法自身也存在著一些缺點(diǎn),如會(huì)有局部最小解、解受初值影響較大、理論解釋不完善等,而支持向量機(jī)在這些方面具有顯著優(yōu)點(diǎn)。我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)人臉識(shí)別的實(shí)驗(yàn),用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機(jī)分別實(shí)現(xiàn),并作以比較。讓學(xué)生們?cè)诹私馊斯ぶ悄苄录夹g(shù)的同時(shí),也培養(yǎng)學(xué)生們?nèi)绾畏治鰡栴}、解決問題的科研能力。
2.2人工智能課程實(shí)驗(yàn)
該課程是一門對(duì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)有較高要求的課程,對(duì)于基本原理和方法的實(shí)現(xiàn),要求學(xué)生進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算機(jī)專業(yè)技能訓(xùn)練和培養(yǎng)良好的科研工作作風(fēng)。因此對(duì)課程中的技能及技術(shù)性內(nèi)容,除單獨(dú)進(jìn)行必要的基礎(chǔ)訓(xùn)練外,還融入到綜合和研究型試驗(yàn)中,通過多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)練習(xí),達(dá)到牢固掌握人工智能原理和人工智能的問題求解技術(shù)的目的。
該課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)主要是實(shí)踐項(xiàng)目,由具備較強(qiáng)工程實(shí)踐能力的任課教師和助教負(fù)責(zé),學(xué)生可在全天候開放的專用機(jī)房完成。在實(shí)踐環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)上,我們嘗試把驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和開發(fā)性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)度,安排相應(yīng)的開放實(shí)驗(yàn),開放性實(shí)驗(yàn)以科學(xué)研究實(shí)驗(yàn)為主。并在課程的教學(xué)過程中,不斷深化和擴(kuò)展教學(xué)內(nèi)容,結(jié)合人工智能學(xué)科的發(fā)展趨勢和本院老師的最新研究成果,對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行更新。
課程主要設(shè)置三種層次的實(shí)驗(yàn):1)基本原理和算法編程,測試?yán)O(shè)計(jì)及程序測試實(shí)驗(yàn);2)分析綜合實(shí)驗(yàn);3)研究型設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)包括課前討論、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、結(jié)果討論、總結(jié)提高等六個(gè)環(huán)節(jié)。對(duì)于綜合性和研究型實(shí)驗(yàn),把學(xué)生分成5個(gè)人一小組,每小組選做其中的一個(gè)。學(xué)生從指導(dǎo)老師處了解到實(shí)驗(yàn)課題后,即著手查資料,研讀文獻(xiàn),鉆研有關(guān)理論。在此基礎(chǔ)上,學(xué)生先提出實(shí)驗(yàn)方案,經(jīng)與老師討論后,即可開始實(shí)驗(yàn)研究。
3實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建
民族關(guān)系問題對(duì)被訪對(duì)象,特別對(duì)少數(shù)民族被訪對(duì)象是非常敏感的問題,對(duì)民族關(guān)系的評(píng)價(jià)又存在個(gè)體層面、群體層面、不同階層人群之間的差異,因此,僅僅以傳統(tǒng)的文獻(xiàn)分析、問卷統(tǒng)計(jì)和現(xiàn)場觀察等民族學(xué)方法來進(jìn)行調(diào)查,得到的數(shù)據(jù)會(huì)存在較多誤差。
因此結(jié)合本校的民族特色和民族學(xué)領(lǐng)域獨(dú)特的研究優(yōu)勢,將信息認(rèn)知技術(shù)引入民族關(guān)系研究,運(yùn)用圖像、心電和腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,將分析的結(jié)果和心理場景測試及民族學(xué)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行相互印證和參數(shù)修正,從而獲得盡可能客觀的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)將有助于建立一個(gè)客觀、完備、科學(xué)的民族關(guān)系監(jiān)測體系,并真實(shí)全面地評(píng)估民族關(guān)系,從而使決策機(jī)構(gòu)及時(shí)做出正確的決策?；诙嘈畔⑷诤系拿褡尻P(guān)系監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。
目前該平臺(tái)已經(jīng)搭建,由北京市公共安全信息監(jiān)測平臺(tái)建設(shè)、北京市公共安全信息監(jiān)測平臺(tái)建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究、基于多源信息融合的民族信任研究等多個(gè)重大項(xiàng)目支撐。在這個(gè)平臺(tái)的下面,涉及到人臉識(shí)別、表情識(shí)別,視頻監(jiān)控、認(rèn)識(shí)等領(lǐng)域,小波分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)、模糊數(shù)學(xué)、信息融合等人工智能知識(shí)得到了具體的應(yīng)用。學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣愛好,自愿參加到該平臺(tái)下的某一項(xiàng)目,切實(shí)對(duì)自己所學(xué)知識(shí)有一個(gè)深刻的理解和掌握。
4結(jié)語
研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,不但使學(xué)生更好地掌握了人工智能的基本概念、基本理論和基本技術(shù),也切實(shí)提高了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和編程能力。研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)在實(shí)踐過程中還有以下問題需要改進(jìn):
1) 研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理念很難普及。很多教師對(duì)研究型教學(xué)模式的內(nèi)涵未能準(zhǔn)確把握,把研究型教學(xué)模式等同于學(xué)生實(shí)習(xí)或者寫論文。
2) 研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)的輔導(dǎo)老師素養(yǎng)需要提高。研究型實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為體現(xiàn)創(chuàng)新教育要求的現(xiàn)代教學(xué)模式,需要的不是知識(shí)傳授型的教師,而是高素質(zhì)的研究型教師。教師不僅是單一的教者,更應(yīng)該成為一個(gè)學(xué)者,教師不僅要有研究型教學(xué)的教育觀念、快速接受新知識(shí)的能力和高超的教學(xué)技能,要能夠合理地規(guī)劃和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
3) 需要建立一套合理的學(xué)生學(xué)業(yè)和教師績效的評(píng)價(jià)體系。
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Exploration and Practice of the Research Experiment on Artificial Intelligence
ZHANG Ting, YANG Guo-sheng
(College of Information Engineering, Minzu University of China, Beijing 100081, China)
一、人工智能機(jī)器人
隨著信息技術(shù)以及人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，機(jī)器人無論是在技術(shù)上還是在外形上都顯著提高，并且，不斷的進(jìn)行功能延伸。將具有感覺、思考、決策和動(dòng)作能力的系統(tǒng)稱為智能機(jī)器人，這是一個(gè)概括的、含義廣泛的概念。這一劃時(shí)代的概念產(chǎn)生，為機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，也為信息技術(shù)的發(fā)展，拓開了巨大的想象空間和新的創(chuàng)造天地。智能機(jī)器人是信息技術(shù)發(fā)展的前沿領(lǐng)域，是一門具有高度綜合滲透性、前瞻未來性、創(chuàng)新實(shí)踐性的學(xué)科，蘊(yùn)涵著極其豐富的教育資源。
二、機(jī)器人教學(xué)的教學(xué)現(xiàn)狀
2000年，機(jī)器人教學(xué)處于起步階段，第一屆“廣茂達(dá)杯”中國智能機(jī)器人大賽在長沙舉行。其目的是刺激機(jī)器人新技術(shù)的發(fā)展；鼓勵(lì)年輕學(xué)生投身機(jī)器人技術(shù)。2002年，機(jī)器人競賽得到了進(jìn)一步的發(fā)展。2003年，機(jī)器人競賽達(dá)到熱潮。2004到2009年，機(jī)器人競賽成為了主流，第四屆至第九屆中國青少年機(jī)器人競賽分別在河南、廣西、陜西、云南、重慶、湖南、青海舉行，競賽規(guī)模不斷擴(kuò)大，規(guī)格不斷提高，經(jīng)驗(yàn)不斷豐富，成績不斷攀升。同時(shí)，第五屆至第十屆“廣茂達(dá)杯”中國智能機(jī)器人大賽也取得了豐厚的成績。2011年廣東省的虛擬機(jī)器人競賽，全省共有12個(gè)地市和順德區(qū)報(bào)名參賽，參賽隊(duì)伍106支，參賽學(xué)生148人。比賽形式新穎，要求學(xué)生現(xiàn)場編寫虛擬足球比賽和虛擬滅火比賽的程序，然后進(jìn)行投影演示，所有的同學(xué)都可以觀看和學(xué)習(xí)。2012年的“樂博杯”青少年機(jī)器人世界杯中國競賽在西安舉行，匯聚了眾多的參賽者。同學(xué)們秉著重在參與、學(xué)習(xí)交流的態(tài)度，經(jīng)過兩天緊張激烈的比賽，比賽成績優(yōu)異，涌現(xiàn)了一大批優(yōu)秀的編程人員。其中最為突出的是興圍小學(xué)代表隊(duì)，他們突出重圍贏得了冠軍，即將代表中國隊(duì)去墨西哥參加世界級(jí)機(jī)器人大賽。
機(jī)器人競賽已成為國內(nèi)科技、教育界一致認(rèn)同的一項(xiàng)青少年科技創(chuàng)新的重要賽事，作為一項(xiàng)富有時(shí)代性、創(chuàng)新性、參與性和普及性，適應(yīng)當(dāng)代青少年需求，深受當(dāng)代青少年歡迎的智力開發(fā)活動(dòng)，在全國各地產(chǎn)生了廣泛的社會(huì)影響。
三、存在的問題
（一）教學(xué)方面
1、智能機(jī)器人缺少科學(xué)、可行、實(shí)效的教學(xué)目標(biāo)。按照學(xué)制的階段性劃分不明確，存在重復(fù)學(xué)校相同知識(shí)的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致機(jī)器人教材特色不明顯。
2、智能機(jī)器人教育往往沒有固定的教學(xué)設(shè)計(jì)和規(guī)劃。導(dǎo)致許多教學(xué)只能按照產(chǎn)品使用說明書進(jìn)行教學(xué)，不能按照學(xué)生接受能力有秩序的開展知識(shí)體系教學(xué)。
3、目前學(xué)校教育使用的機(jī)器人很紛雜，缺少規(guī)范。并且絕大部分并不兼容，開放度低。還有就是教學(xué)用機(jī)器人單機(jī)價(jià)格偏高原因是銷售數(shù)量上不去，導(dǎo)致廠商只能太高價(jià)格。
（二）教育資源方面。由于我國各省市之間的貧富差距不斷加大，從而導(dǎo)致在教育資源投入方面也是參差不齊，很多欠發(fā)達(dá)地區(qū)軟硬件教學(xué)設(shè)備都嚴(yán)重不足，智能機(jī)器人的教學(xué)活動(dòng)很難正常開展。
四、改進(jìn)措施
（一）資源環(huán)境建設(shè)方面。積極探索信息技術(shù)條件下人工智能機(jī)器人進(jìn)課堂教育環(huán)境的構(gòu)建策略。建立完善系統(tǒng)的小學(xué)教育人工智能機(jī)器人進(jìn)課堂資源的開發(fā)、應(yīng)用的管理運(yùn)行機(jī)制。同時(shí)，應(yīng)該加大對(duì)中小學(xué)智能機(jī)器人教學(xué)資源投入力度，以確保所有孩子都能夠享受到同等級(jí)的教學(xué)資源。
（二）學(xué)科教學(xué)方面。對(duì)于小學(xué)的人工智能機(jī)器人教學(xué)工作來講，教師的培訓(xùn)工作應(yīng)該是非常重要的。由于目前該門學(xué)科在小學(xué)教學(xué)當(dāng)中仍屬于一種新型的學(xué)科，相關(guān)教師之前并沒有進(jìn)行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過相關(guān)理論，同時(shí)，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)也是嚴(yán)重不足。因此，這就無形中增加了教師的教學(xué)難度，因此，對(duì)教師進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)培訓(xùn)是十分必要的。
目前，我國開展的“校校通”工程已經(jīng)在全國的中小學(xué)基本完成，各地區(qū)小學(xué)已經(jīng)具備了計(jì)算機(jī)房，而開展機(jī)器人教學(xué)工作還需要進(jìn)一步購置教學(xué)使用的機(jī)器人，從而建立起以信息技術(shù)為核心的現(xiàn)代化教學(xué)環(huán)境，即“機(jī)器人”實(shí)驗(yàn)室。另外，教學(xué)資源的進(jìn)一步開發(fā)與收集也是一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)。學(xué)校可以統(tǒng)一添置一批有關(guān)機(jī)器人的教學(xué)信息資源，例如：教學(xué)光盤、教學(xué)軟件等等。同時(shí)，還可以充分利用網(wǎng)絡(luò)資源收集相關(guān)的機(jī)器人教學(xué)課件，教案等。豐富教師教學(xué)參考資料。
【關(guān)鍵詞】 計(jì)算機(jī)技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 人工智能應(yīng)用
前言：人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)部分，是隨著信息化技術(shù)發(fā)展所衍生出一門獨(dú)的特技術(shù)科學(xué)，其實(shí)質(zhì)上是對(duì)人意識(shí)與思維信息過程的模擬。人工智能的發(fā)展是為了能夠代替更多的人力操作，將信息技術(shù)轉(zhuǎn)化為高效生產(chǎn)力，也正是基于此，人工智能技術(shù)的發(fā)展受到了社會(huì)公眾的廣泛關(guān)注。人工智能技術(shù)是基于信息的處理與編輯特征而實(shí)現(xiàn)，其與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用中存在著相對(duì)較高的可融合性，而兩者之間的協(xié)調(diào)也將會(huì)產(chǎn)生更為全面與高新的技術(shù)，為此特在本文中對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的人工智能應(yīng)用展開了全面研究。
一、人工智能的發(fā)展與實(shí)際意義
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的海量數(shù)據(jù)與信息普遍是用數(shù)字、符號(hào)、文字等文本形式進(jìn)行展現(xiàn)，在此過程中需要其達(dá)到較高的表達(dá)能力、判斷能力等方面的標(biāo)準(zhǔn)，而人工智能為加強(qiáng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的該方面的能力提供了重要的保障。人工智能的出現(xiàn)，能豐富計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的信息表達(dá)能力，憑借其獨(dú)特的編輯、處理、操作技術(shù)以及超高的分析能力，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)對(duì)信息進(jìn)行翻譯、管理、處理等多方面的工作[1]。人工智能發(fā)展的意義主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是人工智能的發(fā)展增加了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息表達(dá)的圖表、圖像、影音等形式，依托于人腦的思維與行為方式，實(shí)現(xiàn)了人的行為，同時(shí)由提升了人的謹(jǐn)慎、全面與系統(tǒng)等方面相關(guān)能力；二是人工智能的發(fā)展開拓了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在處理信息的空間與路徑，將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所涉及到的眾多工程信息進(jìn)行有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了集中控制的目標(biāo)，完成智能化的操作。
二、人工智能在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的實(shí)際應(yīng)用
2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)多種渠道信息的處理與集成
網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代高新技術(shù)參與到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之后，為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展帶來了無限種可能，為此改變了人工智能的實(shí)現(xiàn)方式與實(shí)現(xiàn)方向。人工智能在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，由傳統(tǒng)的定向處理，逐漸向大批量、高密度、高頻率數(shù)據(jù)信息處理的工作所轉(zhuǎn)變[2]。人工智能的這一轉(zhuǎn)變體現(xiàn)在多種方面，例如，在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營安全管理中，可實(shí)現(xiàn)預(yù)先在人工智能管理中輸入防火墻功能，如此能夠?qū)崿F(xiàn)將網(wǎng)絡(luò)中流傳的不良信息等進(jìn)行自動(dòng)攔截，且能夠?qū)硗鶄鬟f信息進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別與判斷，將存在問題的信息遞交到檢測中心，對(duì)信息進(jìn)行判斷，實(shí)現(xiàn)了高等人工智能技術(shù)。
2.2人工智能在網(wǎng)絡(luò)管理方面的應(yīng)用
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，網(wǎng)絡(luò)管理一直是一項(xiàng)繁重的工作，網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)以及變化速度快等特點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)管理工作行程了一定的難度，而為實(shí)現(xiàn)更為高效的網(wǎng)絡(luò)管理，人工智能技術(shù)也顯示出了一定的效用。人工智能技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理中，能夠利用人工智能專家知識(shí)庫、問題求解技術(shù)，達(dá)到對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行綜合管理的效果。專家系統(tǒng)是一種相對(duì)智能的計(jì)算機(jī)程序，將某種領(lǐng)域中的專家知識(shí)以及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行累計(jì)，將其進(jìn)行有效的匯總并錄入到相關(guān)系統(tǒng)中，由此在某特定領(lǐng)域中匯集多為專家的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高效性與全面性，完成對(duì)此領(lǐng)域內(nèi)各種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)問題的解析[3]。
2.3人工智能在企業(yè)管理與教學(xué)方面的應(yīng)用
現(xiàn)代普遍企業(yè)管理中均會(huì)應(yīng)用到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，而在參與了人工智能的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中則更為有效的提升了企業(yè)管理的安全性與高效性。人工智能能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)管理系統(tǒng)的自動(dòng)防御系統(tǒng)與健康系統(tǒng)，是企業(yè)管理實(shí)現(xiàn)高度智能化。在教學(xué)方面，教師可以在教學(xué)過程中，利用人工智能技術(shù)的知識(shí)庫，在知識(shí)庫中定義教育知識(shí)內(nèi)容，并對(duì)知識(shí)庫中的知識(shí)進(jìn)行推理，是學(xué)生能夠更為直觀的接受教學(xué)內(nèi)容，提升教學(xué)效率。
結(jié)論：綜合上文所述，人工智能是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的必經(jīng)之路，人工智能在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的應(yīng)用，主要表現(xiàn)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全、辦公安全、信息化教學(xué)等多個(gè)方面。人工智能在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的有效應(yīng)用，推動(dòng)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)向高效智能化的發(fā)展，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展提供了重要支持與保障。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]熊英.人工智能及其在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的應(yīng)用[J].技術(shù)與市場，2011，03（02）：20.
關(guān)鍵詞：人工智能技術(shù)；教學(xué)方法；編程能力
中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2014）16-3865-02
1 概述
2008年11月16日，中國科協(xié)成立50周年新聞會(huì)在北京召開。在新聞會(huì)上，“五個(gè)10”系列評(píng)選活動(dòng)，即10位傳播科技的優(yōu)秀人物、10部公眾喜愛的科普作品、10個(gè)公眾關(guān)注的科技問題、10個(gè)影響中國的科技事件、10項(xiàng)引領(lǐng)未來的科學(xué)技術(shù)評(píng)選結(jié)果揭曉。10項(xiàng)引領(lǐng)未來的科學(xué)技術(shù)是：基因修飾技術(shù)；未來家庭機(jī)器人；新型電池；人工智能技術(shù)；超高速交通工具；干細(xì)胞技術(shù)；光電信息技術(shù)；可服用診療芯片；感冒疫苗；無線能量傳輸技術(shù)。
人工智能技術(shù)學(xué)科是計(jì)算機(jī)科學(xué)中涉及研究、設(shè)計(jì)和應(yīng)用智能機(jī)器的一個(gè)分支。指人類的各種腦力勞動(dòng)或智能行為，諸如判斷、推理、證明、判別、感知、理解、通信、設(shè)計(jì)、思考、規(guī)劃、學(xué)習(xí)和問題求解等思維活動(dòng)，可以用某種智能化的機(jī)器來予以人工實(shí)現(xiàn)[1]。
通過《人工智能技術(shù)》課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)人工智能技術(shù)的發(fā)展概況、基本原理和應(yīng)用領(lǐng)域有深入了解、對(duì)主要技術(shù)及應(yīng)用有一定掌握，并對(duì)現(xiàn)代人工智能技術(shù)發(fā)展的方向有所研究。通過人工智能技術(shù)課程的學(xué)習(xí)與研究，啟發(fā)學(xué)生對(duì)人工智能技術(shù)的興趣，培養(yǎng)知識(shí)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新能力，并能將人工智能技術(shù)融入到今后所開發(fā)的計(jì)算機(jī)軟件之中。
《人工智能技術(shù)》是一門眾多學(xué)科交叉的新興課程，其涵蓋范圍廣，涉及知識(shí)點(diǎn)多，知識(shí)更新快，內(nèi)容抽象，不容易理解，理論性強(qiáng)，而且需要較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和較強(qiáng)的邏輯思維能力，這給該課程的講授帶來了一定困難?！度斯ぶ悄芗夹g(shù)》也是一門應(yīng)用型學(xué)科，怎樣將理論運(yùn)用到實(shí)踐中，使學(xué)生將學(xué)到的人工智能技術(shù)知識(shí)和思想運(yùn)用到自己的實(shí)際課題，這也是該課程需要解決的問題之一。
因此，對(duì)《人工智能技術(shù)》課程教學(xué)來說，我們要了解課程的最新信息，把握課程的特點(diǎn)，幫助學(xué)生找到好的學(xué)習(xí)方法，使他們能充分發(fā)揮自己的創(chuàng)新思維能力，提高學(xué)習(xí)興趣，該文給出了《人工智能技術(shù)》課程的教學(xué)與實(shí)踐的探索。
2 教學(xué)與實(shí)踐的探索
2.1 教材和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的選取
1） 人工智能技術(shù)是整個(gè)計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展最快，知識(shí)更新最快，最前沿的學(xué)科之一。在教材選用方面，我們采用了蔡自興教授等主編，由高等教育出版社出版的《人工智能基礎(chǔ)》這本教材。蔡自興教授的主要研究領(lǐng)域?yàn)槿斯ぶ悄?、機(jī)器人學(xué)和智能控制等。這本教材是作者在美國國家工程院院士、普度大學(xué)教授傅京孫先生的指導(dǎo)和鼓勵(lì)下編寫，借鑒了國內(nèi)外人工智能技術(shù)研究領(lǐng)域?qū)＜业淖钚卵芯砍晒蛯W(xué)術(shù)書籍的長處，該書比較全面地介紹了人工智能技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)與技術(shù)，材料新，易于理解，兼顧基礎(chǔ)及應(yīng)用[2]。
此外，我們還給學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供多種類型的學(xué)習(xí)資料，其中包括參考書目，如：Russel S， Norvig P.等編著的《Artificial Intelligence： A Modern Approach》一書，人工智能技術(shù)國內(nèi)外期刊，如電子學(xué)報(bào)，計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，人工智能與模式識(shí)別，Artificial Intelligence，Journal of Artificial Intelligence Research，Engineering Applications of Artificial Intelligence和International Joint Conference on Artificial Intelligence，AAAI： American Association for AI National Conference等人工智能技術(shù)會(huì)議，使學(xué)生能夠掌握人工智能技術(shù)的更多前沿動(dòng)態(tài)，提高學(xué)習(xí)興趣。
2） 配套的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容?！度斯ぶ悄芗夹g(shù)》是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)該課程尤為重要。除了完成課本上的作業(yè)之外，還注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、算法設(shè)計(jì)能力和編程能力。首先，每個(gè)章節(jié)設(shè)置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，而實(shí)驗(yàn)內(nèi)容經(jīng)過嚴(yán)格的考慮，如：五子棋游戲，產(chǎn)生式系統(tǒng)，旅行商問題，傳教士和野人問題，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)簡單的分類，遺傳算法、人工生命程序等，要求學(xué)生運(yùn)用所學(xué)章節(jié)的知識(shí)，獨(dú)立地設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)報(bào)告包括簡述實(shí)驗(yàn)原理及方法，給出程序設(shè)計(jì)流程圖，源程序清單，實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析等內(nèi)容，通過這種方式，進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生的信息獲取能力和研究能力。
2.2 教學(xué)方法和手段的改革
人工智能技術(shù)課程交叉性強(qiáng)，涉及面廣，傳統(tǒng)的教學(xué)方法手段單一，缺少交流，課堂氣氛沉悶，激發(fā)不起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果不理想。人工智能技術(shù)這門課程內(nèi)容抽象，如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是本課程需要解決的主要問題，也是關(guān)系教學(xué)改革成敗的關(guān)鍵。本課程需采用多種方法進(jìn)行教學(xué)，以此來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
1） 問題啟發(fā)式教學(xué)?！度斯ぶ悄芗夹g(shù)》這門課程中有很多似是而非、引人入勝的問題，主要是用計(jì)算機(jī)模擬人類的智能來解決這種問題。在教學(xué)中，有目的的提出這些問題，鼓勵(lì)學(xué)生思考，提出自己的想法和解決方案，并進(jìn)行分析和比較，這樣強(qiáng)化學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)，提高學(xué)習(xí)積極性[3]。
2） 個(gè)性化學(xué)習(xí)和因材施教。學(xué)生中存在計(jì)算機(jī)專業(yè)和非計(jì)算機(jī)專業(yè)本科畢業(yè)的差別，由于他們每個(gè)人的基礎(chǔ)不同，有的計(jì)算機(jī)知識(shí)比較匱乏，因此有必要針對(duì)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，課堂作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告情況進(jìn)行及時(shí)評(píng)估，對(duì)學(xué)生提出個(gè)性化的教學(xué)。例如：在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要求有能力和興趣的學(xué)生可以做探究性和創(chuàng)新性的附加實(shí)驗(yàn)，從而引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮個(gè)性的空間，而對(duì)稍微吃力的學(xué)生則要求完成基本的實(shí)驗(yàn)，更注重基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)和夯實(shí)，這樣就能達(dá)到因材施教的目的。同時(shí)對(duì)不同層次的學(xué)生進(jìn)行分析，進(jìn)一步提出學(xué)習(xí)建議，并進(jìn)行有針對(duì)性的指導(dǎo)。
3） 多媒體使用和多學(xué)科知識(shí)的融合。本課程PPT課件圖文并茂，提綱挈領(lǐng)，便于學(xué)生理解。課堂講授、板書與PPT手段相結(jié)合，注重課程中的關(guān)鍵詞用英文表示，并適當(dāng)指定英文參考書，使學(xué)生能夠接觸國外文獻(xiàn)資料，加深對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解，獲得更寬廣的知識(shí)。PPT課件運(yùn)用了大量多媒體技術(shù)，如動(dòng)畫、聲音、圖像，通過動(dòng)畫和視頻演示抽象的概念、算法和過程，使人工智能技術(shù)中抽象的知識(shí)形象化，在課件中融入了文學(xué)，歷史等其他學(xué)科的相關(guān)知識(shí)，便于學(xué)生較好地理解知識(shí)難點(diǎn)和重點(diǎn)[4]。
4） 師生互動(dòng)和課內(nèi)外答疑。在教學(xué)中，改變了傳統(tǒng)的老師講，學(xué)生聽的教學(xué)模式。針對(duì)人工智能技術(shù)的實(shí)用性，適當(dāng)提問，收集學(xué)生學(xué)習(xí)情況，盡量使用實(shí)例進(jìn)行講解。設(shè)置了實(shí)驗(yàn)講解互動(dòng)課程，對(duì)于實(shí)驗(yàn)的講解，學(xué)生可以提出疑問，然后在課堂上展開討論，學(xué)生可以看到問題從提出、分析到解決的整個(gè)過程，讓學(xué)生自己在討論中總結(jié)結(jié)論。為了解決教學(xué)中存在的疑難問題，還設(shè)有課后答疑，使學(xué)生能將所有的問題都理解透徹。
5） 理論研究與實(shí)踐結(jié)合。在教學(xué)內(nèi)容的安排上，注重學(xué)生的理論研究和動(dòng)手能力，適當(dāng)布置一些課程相關(guān)的論文和實(shí)驗(yàn)編程。通過課程論文，可以培養(yǎng)學(xué)生鉆研問題的興趣； 通過查閱科技文獻(xiàn)使學(xué)生掌握如何查找相關(guān)文獻(xiàn)的技能，可以培養(yǎng)學(xué)生撰寫科技論文的能力。通過實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，使學(xué)生可以更加清楚地了解人工智能技術(shù)基本概念和難點(diǎn)，也能了解算法的設(shè)計(jì)具體運(yùn)行過程，并對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證，提高了學(xué)生的編程能力和和學(xué)習(xí)興趣。
6） 考試考核方式改革。本課程的考核考試也是一個(gè)值得探討的問題，本課程應(yīng)采用多種綜合考試方法，注重學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)概念、知識(shí)和基本的技能的掌握以及理論聯(lián)系實(shí)際的能力。平時(shí)作業(yè)考核成績，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)成績、提交課程論文成績，以及最后的期末考試成績形成一種有效的考試考核方法，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高教學(xué)質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)在于算法設(shè)計(jì)、編程的準(zhǔn)確性和實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析。課程論文評(píng)價(jià)指是選題是否嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)和具可研究性，論文結(jié)構(gòu)、思路是否嚴(yán)謹(jǐn)，論文內(nèi)容科學(xué)性、正確性，能否提出自己的見解?？疾椴殚喛萍嘉墨I(xiàn)的能力主要通過是否查找到權(quán)威的、最新文獻(xiàn)以及撰寫是否規(guī)范。
2.3 學(xué)生學(xué)好《人工智能技術(shù)》課程的建議
《人工智能技術(shù)》是一門理論與實(shí)踐相結(jié)合的應(yīng)用課程，學(xué)生如何學(xué)習(xí)這么課程，也是我們應(yīng)該探討的問題。
學(xué)生應(yīng)該正確看待《人工智能技術(shù)》這門科學(xué)的發(fā)展。人工智能技術(shù)孕育于20世紀(jì)30、40年代，形成于60、70年代，發(fā)展至今，人工智能技術(shù)只有短短60多年的歷史，它是一門不斷發(fā)展和完善的嶄新學(xué)科，還有許多課題處于探索中，理論和技術(shù)還遠(yuǎn)未成熟，我們應(yīng)該對(duì)它有科學(xué)的認(rèn)識(shí)。
針對(duì)非計(jì)算機(jī)專業(yè)本科畢業(yè)的學(xué)生，除了課堂聽講之外，還應(yīng)該課下自學(xué)該課程的先修課程，如：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、離散數(shù)學(xué)等課程。人工智能技術(shù)中涉及到大量的數(shù)學(xué)知識(shí)，如：模式識(shí)別需要具有較好的概率論，數(shù)理統(tǒng)計(jì)知識(shí)，另外還會(huì)用到少量隨機(jī)過程、模糊數(shù)學(xué)的一些知識(shí)。人工智能技術(shù)是一門應(yīng)用課程，編程語言的掌握必不可少，涉及到SVM算法，粒子群算法，免疫算法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，遺傳算法等算法，實(shí)現(xiàn)這些算法要求學(xué)生具有較強(qiáng)的編程能力。
學(xué)生應(yīng)該多讀，多查閱資料，特別是國外的期刊文獻(xiàn)和重要國際會(huì)議論文，多了解人工智能技術(shù)最前沿的信息，理論聯(lián)系實(shí)際，加深對(duì)基本算法的理解，并將人工智能技術(shù)的知識(shí)運(yùn)用到自己所研究的領(lǐng)域，以做到學(xué)以致用。
3 結(jié)論
人工智能技術(shù)在一定程度上代表著信息技術(shù)的前沿，該文對(duì)《人工智能技術(shù)》的課程教學(xué)進(jìn)行了一些探討，教學(xué)與實(shí)踐效果有了顯著提高，但仍然有許多方面還需要我們繼續(xù)探討和改進(jìn)。
參考文獻(xiàn)：
[1] 蔡自興，徐光佑.人工智能技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京： 清華大學(xué)出版社，2003.
[2] 蔡自興，肖曉明，蒙祖強(qiáng)，等.樹立精品意識(shí)搞好人工智能技術(shù)課程建設(shè)[J].中國大學(xué)教學(xué)，2004（1）：28-29.
關(guān)鍵詞：無人機(jī)系統(tǒng)；智能決策；自主控制；智能體系；任務(wù)規(guī)劃；課程設(shè)計(jì)
0引言
無人機(jī)具有較強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性和較好的可操控性，能輔助人類在惡劣和危險(xiǎn)的環(huán)境中執(zhí)行復(fù)雜的任務(wù)。近年來，無人機(jī)系統(tǒng)迅速發(fā)展并廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、災(zāi)難搜救、反恐偵察等眾多領(lǐng)域。無人機(jī)系統(tǒng)研究的一個(gè)關(guān)鍵問題是如何發(fā)展高度智能化的軟件系統(tǒng)，提高無人機(jī)在動(dòng)態(tài)復(fù)雜環(huán)境中自主決策的能力。目前，眾多高校開設(shè)的無人機(jī)專業(yè)課程主要研究無人機(jī)的硬件平臺(tái)、通信與測控、指揮控制、綜合保障和實(shí)踐等方面，然而對(duì)于無人機(jī)系統(tǒng)的智能決策問題研究尚不深入。
1無人機(jī)系統(tǒng)決策的內(nèi)涵
1.1無人機(jī)自主控制系統(tǒng)概述
無人機(jī)自主控制系統(tǒng)是無人機(jī)實(shí)現(xiàn)自主飛行管理與自主任務(wù)管理的機(jī)載系統(tǒng)，如圖1所示，它涵蓋了機(jī)器人“觀測一判斷一決策一行動(dòng)（observer-orient-decision-action，OODA）”的各個(gè)環(huán)節(jié)。
無人機(jī)自主控制能力是衡量無人機(jī)智能自主水平的一項(xiàng)重要能力。表1基于OODA分別對(duì)無人機(jī)自主控制能力進(jìn)行了描述，其中，“判斷”與“決策”部分評(píng)價(jià)的是無人機(jī)對(duì)戰(zhàn)場態(tài)勢的評(píng)估能力和對(duì)任務(wù)或行為的決策與規(guī)劃能力，是衡量無人機(jī)自主決策能力的最重要指標(biāo)，也是無人機(jī)決策課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐的核心。
1.2無人機(jī)自主決策子系統(tǒng)概述
自主決策模塊位于智能無人機(jī)系統(tǒng)的頂層，它如同人類神經(jīng)系統(tǒng)執(zhí)行決策行為，產(chǎn)生計(jì)劃并處理不確定性。自主決策模塊主要包括頂層任務(wù)決策、頂層任務(wù)規(guī)劃、底層行為決策和底層路徑規(guī)劃。頂層任務(wù)決策用于任務(wù)策略的在線生成；頂層任務(wù)規(guī)劃用于任務(wù)計(jì)劃的在線制定；底層行為決策用于運(yùn)動(dòng)行為的在線序貫決策；底層路徑規(guī)劃用于導(dǎo)航計(jì)劃的在線生成，這些內(nèi)容的教學(xué)與實(shí)踐將貫穿課程的教學(xué)與實(shí)踐過程。
2人工智能在無人機(jī)系統(tǒng)決策中的發(fā)展以及作用與地位
人工智能從孕育之初到現(xiàn)在，經(jīng)歷了“三起兩落”，如圖2所示。人工智能的發(fā)展也不斷促進(jìn)無人機(jī)自主決策能力的發(fā)展，甚至可以說，人工智能的發(fā)展決定無人機(jī)自主決策水平的高低。早期，無人機(jī)決策大多依托產(chǎn)生式規(guī)則或謂詞邏輯技術(shù)，主要針對(duì)確定決策；20世紀(jì)六七十年代，知識(shí)表達(dá)引入到有人機(jī)輔助決策支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研發(fā)中，也逐步遷移到無人機(jī)智能自主系統(tǒng)中；隨著概率統(tǒng)計(jì)的引入，基于貝葉斯的不確定推理決策方法得到大力發(fā)展；專家系統(tǒng)依據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)生成策略，用于解決離散事件不確定性，形成了一系列無人機(jī)智能自主決策成功案例；近年來，機(jī)器學(xué)習(xí)、多智能體理論的熱潮將無人機(jī)智能水平推到了一個(gè)前所未有的高度，使無人機(jī)具備知識(shí)沉淀、知識(shí)挖掘、智能發(fā)育的能力，并將單無人機(jī)執(zhí)行ISR任務(wù)拓展到多無人機(jī)協(xié)同遂行多任務(wù)領(lǐng)域。無論經(jīng)典人工智能方法還是人工智能新思路，都是無人機(jī)智能自主決策的重要基礎(chǔ)，在無人機(jī)系統(tǒng)智能決策課程教學(xué)與實(shí)踐中具有舉足輕重的地位。
3無人機(jī)智能決策課程教學(xué)總體設(shè)計(jì)
國防科技大學(xué)依托控制學(xué)科和儀器學(xué)科在自動(dòng)化專業(yè)試辦開設(shè)了“無人機(jī)工程”專業(yè)方向，培養(yǎng)掌握無人機(jī)工程相關(guān)領(lǐng)域基礎(chǔ)理論和基本知識(shí)的學(xué)員，使其具有從事無人機(jī)系統(tǒng)及相關(guān)裝備的分析、設(shè)計(jì)、研制、維護(hù)和管理等方面的實(shí)際工作能力和初步科學(xué)研究能力。
3.1教學(xué)目的與課程設(shè)計(jì)總體思路
設(shè)置無人機(jī)智能決策課程的目的是使本專業(yè)學(xué)生快速了解無人機(jī)決策系統(tǒng)組成、熟悉決策系統(tǒng)工作原理、掌握決策理論與實(shí)現(xiàn)方法。課程設(shè)計(jì)的總體思路是設(shè)置課堂教學(xué)和動(dòng)手實(shí)踐兩個(gè)主要環(huán)節(jié)，課堂教學(xué)環(huán)節(jié)主要通過教師講授的方式，基于無人機(jī)自主控制系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)，介紹無人機(jī)決策系統(tǒng)的基本概念；實(shí)踐環(huán)節(jié)則是在學(xué)生已經(jīng)掌握智能決策算法基本原理和流程的基礎(chǔ)之上，讓學(xué)生參與到?jīng)Q策系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中來。
3.2課程教學(xué)主要內(nèi)容
無人機(jī)智能決策是課程教學(xué)的核心內(nèi)容，主要覆蓋貝葉斯推理理論、最優(yōu)化理論、智能搜索等基本決策理論和方法，主要講解如何將其運(yùn)用于無人機(jī)智能感知、任務(wù)規(guī)劃的建模和優(yōu)化方法，比如基于貝葉斯的不確定推理、基于啟發(fā)式人工智能搜索算法的路徑規(guī)劃等。內(nèi)容安排包括問題描述、基本原理、算法過程、輸入輸出設(shè)計(jì)、結(jié)果分析等；人機(jī)智能融合決策是課程的拓展部分，主要涵蓋人機(jī)智能融合原理、腦機(jī)接口原理、融合決策機(jī)制等理論和方法，主要講解如何將其運(yùn)用于人在回路輔助的無人機(jī)智能自主決策、混合主動(dòng)規(guī)劃的接口設(shè)計(jì)與融合決策方法，比如基于腦機(jī)接口的人機(jī)智能融合決策、混合主動(dòng)任務(wù)規(guī)劃等；拓展內(nèi)容安排包括資料查新、接口設(shè)計(jì)、融合機(jī)制設(shè)計(jì)、融合算法實(shí)現(xiàn)、結(jié)果分析等。
4無人機(jī)智能決策教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)
4.1課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的必要性
4.1.1無人機(jī)系統(tǒng)智能決策課程對(duì)實(shí)踐的需求
實(shí)踐教學(xué)是高等學(xué)校教育非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是提高人才分析問題與解決問題的重要途徑。無人機(jī)系統(tǒng)智能決策是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，一是由于無人機(jī)系統(tǒng)是一門交叉性的學(xué)科，主要涉及空氣動(dòng)力學(xué)、無人機(jī)平臺(tái)設(shè)計(jì)與制造、圖像處理與智能感知、導(dǎo)航系統(tǒng)原理、無人機(jī)飛行控制、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、任務(wù)規(guī)劃與分配、無人機(jī)系統(tǒng)體系保障技術(shù)等許多學(xué)科，所以該學(xué)科具有知識(shí)點(diǎn)多、涉及面廣、理論性強(qiáng)，需要學(xué)生具備較好的邏輯思維能力和數(shù)理基礎(chǔ)等特點(diǎn)，因此，必須通過實(shí)踐才能加深對(duì)無人機(jī)系統(tǒng)知識(shí)的理解；二是智能決策技術(shù)不斷走向?qū)嵱茫?0世紀(jì)80年代隨著人工智能基礎(chǔ)科學(xué)的研究，智能決策作為一門新興學(xué)科出現(xiàn)在國際科學(xué)舞臺(tái)上，智能決策技術(shù)早期以研究經(jīng)典的智力游戲問題和仿真實(shí)驗(yàn)來證明理論等為主流，隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和國際信息化進(jìn)程的提高，智能系統(tǒng)和智能計(jì)算等也逐漸成為學(xué)者們的研究熱點(diǎn)。從加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力出發(fā)，考慮到課程的建設(shè)需要，需要加強(qiáng)無人機(jī)系統(tǒng)智能決策課程的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。
4.1.2無人機(jī)系統(tǒng)智能決策課程對(duì)實(shí)踐的要求
根據(jù)智能決策的特點(diǎn)，進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)需要達(dá)到以下幾個(gè)目的：一是加強(qiáng)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，對(duì)智能決策基本方法的掌握；二是加強(qiáng)學(xué)生將智能決策知識(shí)與方法用于解決實(shí)際問題的能力；三是增強(qiáng)學(xué)生對(duì)智能決策研究領(lǐng)域的興趣，培養(yǎng)更多的專業(yè)人才。
智能決策的實(shí)踐教學(xué)工作必須以高質(zhì)量的科研內(nèi)容為基礎(chǔ)。通過瞄準(zhǔn)國際前沿、集成創(chuàng)新和引進(jìn)消化吸收、提升原始創(chuàng)新以及再創(chuàng)新能力，從而建設(shè)創(chuàng)新平臺(tái)和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，以高水平科學(xué)研究支撐高質(zhì)量的高等教育。此外，智能決策的實(shí)踐教學(xué)還要考慮因材施教，驗(yàn)證關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。目前學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)較重且水平參差不齊，在設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)時(shí)，要把握如何能在較短的時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生得到最大程度的能力鍛煉。在這種情況下，教師必須進(jìn)行充分的準(zhǔn)備，事先搭好通用的硬件平臺(tái)和軟件框架，以減輕學(xué)生不必要的負(fù)擔(dān)，營造良好的氛圍，將學(xué)生的主要精力集中在創(chuàng)新實(shí)踐上，這樣才能提高實(shí)踐教學(xué)的效率。因此，課程借鑒了無人機(jī)領(lǐng)域最具影響力的國際微小型飛行器賽會(huì)（IMAV）的比賽規(guī)則，結(jié)合智能決策的研究熱點(diǎn)和當(dāng)前承擔(dān)的學(xué)術(shù)科研任務(wù)，引入無人機(jī)競賽作為智能決策教學(xué)實(shí)踐的平臺(tái)。
4.2基于無人機(jī)系統(tǒng)智能決策的課程實(shí)踐方案
在智能決策課程開始之際，教師向?qū)W生明確課程實(shí)踐方案，即通過無人機(jī)競賽的形式考核學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。通過舉辦無人機(jī)競賽，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新動(dòng)力，達(dá)到寓教于樂的目的。學(xué)生帶著思考主動(dòng)學(xué)習(xí)理論知識(shí)，而不是為了應(yīng)付考試被動(dòng)學(xué)習(xí)；教師應(yīng)當(dāng)按照學(xué)生的綜合能力合理組隊(duì)，從而達(dá)到能力互補(bǔ)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作。
無人機(jī)競賽面向本校無人機(jī)工程專業(yè)方向的本科生，根據(jù)智能決策課程的需要，共設(shè)置3個(gè)科目。
第一個(gè)科目是自穩(wěn)飛行，無人機(jī)需在3分鐘內(nèi)完成從出發(fā)點(diǎn)到指定目標(biāo)點(diǎn)的飛行，要求單次滯空時(shí)間不少于30秒；本科目考查的是學(xué)生對(duì)無人機(jī)自主飛控基礎(chǔ)知識(shí)的掌握。第二個(gè)科目是避障偵察，無人機(jī)需以盡可能快的速度穿越一排障礙門，并識(shí)別地面上的物品；障礙門的可通行區(qū)域各不相同，無人機(jī)需通過機(jī)載單目相機(jī)識(shí)別可通行區(qū)域，并自主規(guī)劃路徑；本科目考查的是學(xué)生對(duì)智能識(shí)別和任務(wù)規(guī)劃基礎(chǔ)知識(shí)的掌握。第三個(gè)科目是特級(jí)飛行，包括手拋無人機(jī)平穩(wěn)飛行、8字飛行、伴隨飛行等；本科目考查的是學(xué)生的創(chuàng)造力。比賽采用百分制，3個(gè)科目按照難度系數(shù)和重要程度評(píng)分占比分別為30%、50%和20%。
如圖3所示，課題組提供比賽使用的無人機(jī)硬件和飛控軟件平臺(tái)并指導(dǎo)學(xué)生拼裝無人機(jī)及使用軟件。學(xué)生需在課程學(xué)習(xí)的過程中制定智能決策的算法設(shè)計(jì)及代碼實(shí)現(xiàn)計(jì)劃，并嚴(yán)格按照時(shí)間節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)；每個(gè)小組的成員必須說明自己在團(tuán)隊(duì)中的貢獻(xiàn)，從而作為教師打分的依據(jù)。
關(guān)鍵詞:教學(xué)模式;創(chuàng)新;在線課程
在大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中，主要以幻燈片展示與板書相結(jié)合的形式進(jìn)行教學(xué)。然而，面對(duì)人工智能、教育信息化等技術(shù)浪潮，教學(xué)模式也急需創(chuàng)新。教學(xué)模式的創(chuàng)新，就是為了給學(xué)生們構(gòu)建智能化、網(wǎng)絡(luò)化、個(gè)性化、終身化的教育體系。教學(xué)模式的創(chuàng)新，使得學(xué)習(xí)者能夠自主選擇學(xué)習(xí)時(shí)間、地點(diǎn)、內(nèi)容和方式。教學(xué)模式的創(chuàng)新，拓展了學(xué)習(xí)者受教育的時(shí)間與空間。教學(xué)模式的創(chuàng)新，改變了傳統(tǒng)的教師講授式的“重教”的教育理念，使學(xué)生的學(xué)習(xí)個(gè)性化，最終達(dá)到教師與學(xué)生共融的目標(biāo)。那么，教學(xué)模式如何創(chuàng)新呢，我們介紹以下創(chuàng)新路徑。
1加強(qiáng)在線課程平臺(tái)建設(shè)，實(shí)踐教學(xué)模式的創(chuàng)新
“開放、共享”理念逐漸被教師和學(xué)者們認(rèn)可，使得開放的教育資源逐漸走向更加科學(xué)、系統(tǒng)。在線課程平臺(tái)可以滿足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求，使學(xué)生在碎片化時(shí)間中促進(jìn)生成性學(xué)習(xí)和智慧性學(xué)習(xí)的發(fā)生。在線課程平臺(tái)采取“化整為零”、“自上而下”的民主化和平民化建設(shè)理念，匯集了大量的優(yōu)秀教育資源，拓展了知識(shí)傳播路徑，為學(xué)生提供了自由共享的學(xué)習(xí)空間。同時(shí)，在線課程也以它的非結(jié)構(gòu)化和易于重用的特點(diǎn)和優(yōu)勢，促進(jìn)了教師應(yīng)用在線課程。高校的翻轉(zhuǎn)課堂和微課建設(shè)實(shí)現(xiàn)了理念轉(zhuǎn)向，以適用性和實(shí)用性為著力點(diǎn)和突破口為在線課程平臺(tái)建設(shè)出力，建設(shè)了一批國家精品課程，使得教育資源更加開放和共享。在線課程平臺(tái)的建設(shè)，使得學(xué)生可以在課余的時(shí)間自主學(xué)習(xí)。課前預(yù)習(xí)，預(yù)習(xí)結(jié)束后有客觀題供學(xué)生檢測預(yù)習(xí)效果，客觀題在題庫中隨機(jī)選取，每個(gè)學(xué)生的客觀題不盡相同，但是整套題的難易程度是相同的，便于教師在查看學(xué)生的預(yù)習(xí)效果時(shí)，可以更好地區(qū)分學(xué)生預(yù)習(xí)效果的差異性。課后復(fù)習(xí)，與課前預(yù)習(xí)的題庫的設(shè)置理念相同。然而，遠(yuǎn)程教育師生時(shí)空分離的環(huán)境中，學(xué)習(xí)效率與教學(xué)質(zhì)量難以保證。那么，我們必須要有相適應(yīng)的學(xué)習(xí)支持服務(wù)系統(tǒng)，而取得學(xué)業(yè)的良好保證是學(xué)習(xí)分析技術(shù)，運(yùn)用多類分析方法和數(shù)據(jù)模型解釋與預(yù)測學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，從而準(zhǔn)確把握學(xué)科教學(xué)目標(biāo)，調(diào)整教學(xué)策略，優(yōu)化教學(xué)過程。
2人工智能助力教學(xué)模式的創(chuàng)新
人工智能技術(shù)中的智能輔助系統(tǒng)和教育機(jī)器人可以監(jiān)控學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)。通過學(xué)習(xí)分析技術(shù)和用戶畫像技術(shù)，搜集學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，平臺(tái)為學(xué)生提供適切的學(xué)習(xí)資源和路徑。結(jié)合知識(shí)圖譜，建立領(lǐng)域知識(shí)庫，輔助教師針對(duì)學(xué)生的不同能力生成不同試題并進(jìn)行作業(yè)批改。通過提供沉浸式的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生可在任意時(shí)間、任意地點(diǎn)參與到學(xué)習(xí)中。除此之外，任何事物均有兩面性。反思性實(shí)踐者的教師和學(xué)生，需要教師批判地分析和判斷人工智能技術(shù)應(yīng)用的教學(xué)體驗(yàn)。
3教學(xué)相長、創(chuàng)新管理模式推動(dòng)教學(xué)模式的創(chuàng)新
傳統(tǒng)的教學(xué)模式以教師為主導(dǎo)，在線課程倡導(dǎo)“以學(xué)習(xí)者為中心”。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式影響下，在線課程體現(xiàn)的教學(xué)模式受到制約。傳統(tǒng)的教學(xué)模式“重教”，在線課程“重學(xué)”?！爸亟獭迸c“重學(xué)“不能截然對(duì)立，應(yīng)在“重教”基礎(chǔ)上“重學(xué)”，達(dá)到教學(xué)相長的目的。在線課程，讓教師樹立以學(xué)生為中心的理念，主動(dòng)適應(yīng)新技術(shù)引發(fā)的教育教學(xué)改革。教師在平時(shí)應(yīng)注重加強(qiáng)線上課程和線下教學(xué)環(huán)節(jié)的整體設(shè)計(jì)，線上注重課前預(yù)習(xí)與課后復(fù)習(xí)結(jié)果的反饋，節(jié)省了批改作業(yè)的時(shí)間。線下注重教學(xué)的教，提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平。要營造良好的在線教育建設(shè)環(huán)境，切實(shí)有效地調(diào)動(dòng)教師建設(shè)在線課程的積極性和主動(dòng)性。需要有配套的制度加以支持在線課程的建設(shè)。建立高效的課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)，幫助老師擺脫瑣碎的事務(wù)性工作。在信息推送、學(xué)習(xí)互動(dòng)環(huán)節(jié)減輕教師的工作量，使教師有更多的精力和時(shí)間投入到關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程中，開展深層次的交互和共享。在制度設(shè)計(jì)上，給予教師更多支持，比如在工作量計(jì)算、職稱評(píng)定等方面進(jìn)行一定比例的傾斜，給予獎(jiǎng)勵(lì)在在線課程研究方面有建樹的教師。
技術(shù)層面：以骨干企業(yè)為創(chuàng)新主體，結(jié)合高校、科研院所等智力資源，著力突破一批重大共性關(guān)鍵技術(shù)。
自然語言處理。研發(fā)自動(dòng)分詞、命名實(shí)體識(shí)別、詞性標(biāo)注等自然語言處理基礎(chǔ)技術(shù)，開展語法分析、語義分析、對(duì)話管理、意圖檢測等深度技術(shù)研究，重點(diǎn)突破對(duì)話級(jí)別的語義理解及知識(shí)問答技術(shù)，語篇級(jí)別的語義理解分析技術(shù)和高精度的文本情感分析技術(shù)等。
計(jì)算機(jī)視覺。利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)提升識(shí)別效果，研發(fā)面向電視遙控、手機(jī)遙控、汽車導(dǎo)航等交互領(lǐng)域的手勢識(shí)別技術(shù)；研發(fā)面向人數(shù)估計(jì)、擁堵分析、目標(biāo)跟蹤、異常檢測等的大規(guī)模人群視頻監(jiān)控與智能分析技術(shù)，形成具有國際先進(jìn)水平的、完整的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、可轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化的計(jì)算機(jī)視覺軟件系統(tǒng)。
機(jī)器學(xué)習(xí)。通過實(shí)現(xiàn)可以靈活變換的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，應(yīng)對(duì)不同類型數(shù)據(jù)的隱層模型、百億級(jí)別的數(shù)據(jù)處理能力和模型尺度；賦予機(jī)器類人腦的時(shí)空認(rèn)知能力，形成機(jī)器學(xué)習(xí)的時(shí)空建?？蚣芎透咏祟惛兄到y(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
知識(shí)圖譜。面向教育、互動(dòng)娛樂、智能客服等特定領(lǐng)域，研究大規(guī)模知識(shí)圖譜中不同類型知識(shí)的表示框架與學(xué)習(xí)機(jī)制，從非結(jié)構(gòu)化或半結(jié)構(gòu)化的互聯(lián)網(wǎng)信息中獲取有結(jié)構(gòu)的知識(shí)，探索多源異構(gòu)信息的知識(shí)獲取與融合表示，自動(dòng)構(gòu)建知識(shí)圖譜，并研究知識(shí)表示驅(qū)動(dòng)的推理技術(shù)。
平臺(tái)層面：依托統(tǒng)一平臺(tái)實(shí)現(xiàn)智力、數(shù)據(jù)、技術(shù)和計(jì)算資源的高效對(duì)接，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)合創(chuàng)新。
人工智能共性技術(shù)研發(fā)平臺(tái)。加強(qiáng)智能語音處理、計(jì)算機(jī)視覺、生物特征識(shí)別、自然語言處理、機(jī)器翻譯、知識(shí)圖譜、智能邏輯推理、機(jī)器自主學(xué)習(xí)、智能機(jī)器人等重大共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，為行業(yè)及有潛力的應(yīng)用創(chuàng)新開發(fā)企業(yè)和個(gè)人提供核心技術(shù)支撐，提供成熟的智能人機(jī)交互、自然語言處理、自動(dòng)知識(shí)檢索等共性技術(shù)引擎及產(chǎn)品。
人工智能開放支撐服務(wù)平臺(tái)?；诿嫦蛉斯ぶ悄茴I(lǐng)域的大規(guī)模分布式軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施，匯聚企業(yè)、高校、科研院所以及創(chuàng)業(yè)者等社會(huì)多方力量，建設(shè)面向全行業(yè)和創(chuàng)新應(yīng)用開發(fā)者提供人工智能算法和服務(wù)支撐的云服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)向產(chǎn)業(yè)活動(dòng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高效轉(zhuǎn)化，推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和社會(huì)服務(wù)向智能化方向發(fā)展。
人工智能產(chǎn)業(yè)公共服務(wù)平臺(tái)。支持和鼓勵(lì)業(yè)內(nèi)政產(chǎn)學(xué)研用等單位，整合業(yè)內(nèi)相關(guān)資源，建立涵蓋戰(zhàn)略研究、咨詢服務(wù)、標(biāo)準(zhǔn)制定、評(píng)測認(rèn)證、應(yīng)用示范等功能于一體的產(chǎn)業(yè)公共服務(wù)平臺(tái)，為行業(yè)發(fā)展提供全面支撐。
應(yīng)用層面：結(jié)合共性技術(shù)研發(fā)和平臺(tái)建設(shè)實(shí)際，優(yōu)先推動(dòng)在服務(wù)機(jī)器人、無人駕駛、信息安全等領(lǐng)域示范應(yīng)用。
智能客服。研發(fā)面向智能客戶服務(wù)的智能語音、語義理解等共性關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建特定領(lǐng)域知識(shí)庫，研發(fā)自助客服、商業(yè)智能、生物特征識(shí)別認(rèn)證等平臺(tái)系統(tǒng)。
服務(wù)機(jī)器人。重點(diǎn)研發(fā)面向家庭環(huán)境的語音增強(qiáng)、室內(nèi)定位和導(dǎo)航跟蹤等共性關(guān)鍵技術(shù)，整合傳感器和機(jī)械控制相關(guān)技術(shù)成果，實(shí)現(xiàn)軟硬件一體化的服務(wù)機(jī)器人綜合系統(tǒng)，并在家庭、教育、醫(yī)療等方面形成示范應(yīng)用。