高校智能科学与技术学科教学方式探析

张丹　焦李成　尚荣华

摘要：如何促进智能科学与技术教学方式的改革是培养厚基础、高层次的智能科学与技术人才的基本途径。文章从教学理念、教学素材、教学方法3方面对当前智能科学与技术学科课堂教学效果、人才培养方法等进行剖析，并有针对性地提出相应的建议。

关键词：智能科学与技术；兴趣导向；逆向教学

0引言

智能科学与技术是信息科学与技术的核心、前沿与制高点，也是整个现代科学技术体系的头脑中枢，是现代科学技术创新的引领和示范，是现代社会（包括经济、社会、文化、民生、国防等）走向智能化的主导技术支柱。在越来越激烈尖锐的国际竞争环境中，智能科学与技术水平已经成为一个国家综合国力与科技实力的标志。智能科学与技术的发展和智能科学与技术学科的人才培养，不仅仅是智能科学与技术研究与教育本身的事情，更是关系到整个社会智能化发展优劣的大事情，也是关系到整个国家强弱兴衰的大事情。

科技发展，关键在于人才。在新的发展机遇下，国家对智能科学与技术专门人才的需求更加旺盛。因此，如何促进智能科学与技术教学方式的改革是培养厚基础、高层次的智能科学与技术人才的基本途径。智能科学与技术教学方式的改革，不仅发展智能科学与技术本身，而且对受教育者创新能力的提高也至关重要。

目前，网络的普及与全社会信息化程度的提高，对我国人才培养提出了更高的要求，特别是高校在课堂教学方面，部分原有教材及培养模式亟待调整。以智能科学与技术为代表的前沿新兴学科，在学科发展途径、应用技术转化及从业人员年龄、成长环境等方面，均与很多传统学科存在较大的差异，而使用传统教学方式进行人才培养，也出现了一些水土不服的现象。

1教学理念的改变

相对于传统学科，智能科学与技术从业人员平均年龄显现出年轻化的特点，且由于从业人员及学生普遍年龄较轻，在他们的成长过程中，外在环境相对宽松，自由、平等的理念在他们的成长过程中不断被提及和强化。传统“教师讲、学生听”的演讲式讲授方式虽然能够在一定时间内让学生了解大量信息，但学生接收到的大部分信息只停留在记忆层面，很难上升到理解层面，导致学生只是被动的“填鸭式”接受。

在科技发达、网络互联的今天，人们不是自投罗网就是被网罗其中，知识获取的渠道不再局限于纸质媒介和言传身教，更多来自于电子资源及网络媒介，教师和学生获取知识的途径及资源差异越来越小，在知识量、阅历等方面缩小了师生间的差距，师生之间传统的信息不对称差距逐步缩小，导致教师在知识积淀上没有了绝对优势。

与此同时，逐步深入青年学生内心的自由、平等观念对中国传统的尊师重道思想带来了不小的冲击。在当今开放的网络环境下，针对新兴时代的学生，传统习俗中的师长观念由于知识获取渠道的平等化而缺乏强有力的现实支撑，教师的身份权威性和知识权威性都受到了不同程度的质疑，继续使用“填鸭式”“训导式”教学方式，将会事倍功半。

因此，针对新兴学科，一线教师需要进行教学理念上的修正，特别是教师应顺应培养对象的整体特点，基于自由和平等的观念进行自我定位，以交流讨论式代替居高临下布施式的教学观念，充分与学生打成一片，以便更好地调动学生的思维，引导学生进行主动思考和主动学习。

2教学素材的改进与提高

当今时代是知识爆炸的时代，科学技术日新月异，新知识、新成果层出不穷，特别是智能科学与技术这一前沿学科，正在向理论创新和大规模实际应用发展，新理论、新方法不断被提出并验证，新模型、新实例、新应用不断产出。

“教学素材对教育理念的渗透发挥着重要作用，它已经成为促进或阻碍教学模式转变的活跃而关键的要素。随着新时代知识的快速更新换代和知识面的不断拓宽，教学素材是否优秀的标准不仅仅是包含多少知识，更重要的是包含多少最新的知识；不仅仅是传递解决问题的方法，更重要的是传递超前、新颖的解决问题的方法。

当今学生知识涉猎面广，现有的网络环境也为他们提供了很好的平台，如果他们已经获取的知识及应用的先进程度远远超过课本素材罗列的知识，将会极大地削弱他们对本学科的兴趣，进而影响课堂教学效果。

此外，作为智能科学与技术这一前沿学科的教学素材，必须体现出时代性、开放性、多元性与全面性。因此，教学过程中所采用素材的改进和提高，应该向着不断更新、与时俱进的方向靠拢，教师应该不断将最新理论、最新方法、最新应用融合于一线基础教学过程中，使学生在学习过程中始终紧跟前沿技术的发展，在未来工作中能更快、更好地融入行业中。

3教学方式的转变

目前，学生群体主要为90后，高校即将迎来00后，他们成长过程中的家庭环境和社会环境与早期学生相比更为平等和宽松，他们的学习需求也由目标导向型逐步演化为兴趣导向型。因此，如何激发学生的兴趣，进而以兴趣为基础激发学生自主学习的动力，将是教学效果事半功倍的途径。

青年学生正处于思维高度活跃的阶段，他们往往对新兴成果和前沿热点有着超过常人的关注，如何巧妙而有效地将这种关注转化为针对本学科的兴趣，进而反向推导出基础理论并让学生消化、吸收，就成为一线教师面临的重要问题。

从1997年国际象棋大师卡斯帕罗夫和电脑“深蓝”第一次人机大战开始，智能科学与技术迅速跻身科技前沿热点，且经久不衰。2016年3月，Alpha Go再次燃起人工智能之火，经过媒体的推波助澜，成为社会关注的焦点，大大增强了智能科学与技术的关注度。而青年学生作为最容易追赶潮流的群体，自然对此类热点趋之若鹜。

作为智能科学与技术学科的一线教师，应把握和利用社会舆论的潮流以及学生心理的律动，及时以此热点为突破口，吸引学生的兴趣，引起共鸣，进而进行反向推导相关基础理论并加以详解。

例如，教师以Alpha Go为课堂开篇讨论，引导学生思考，并说明Alpha Go的核心原理是深度学习。在这个实例中，Alpha Go模拟人类下棋的推理与思考过程，其中推理过程通过搜索树来搜索可能的棋局，思考过程通过两个深度神经网络确定可能的搜索方向和评估棋局，这两个神经网络包括：

（1）落子选择器（policy network），这是一种深度卷积神经网络，主要通过当前棋盘布局预测下一步走棋位置的概率。

（2）棋局评估器（value network），与落子选择器具有相似的结构，主要在给定棋子位置的情况下，输出双方棋手获胜的可能性，从而对棋局进行评估。

如此，教师可以带领学生了解搜索树及搜索算法，也可以从深度卷积神经网络到普通神经网络，讲解神经网络的基础知识，分析神经网络到深度学习的发展过程。这样就可以将学生对Alpha Go本身的兴趣，巧妙地引导到对神经网络等基础概念和原理方面，以此强化学生对基础知识的掌握。

同时，开放式的考核方式也是促进学生创新、使教学方法适应新时代的一种有效途径。对于本学科感兴趣的话题，教师应鼓励学生多谈自己的思路和想法；对于开放式课题，应给学生提供展示的舞台，鼓励学生分享自己在查找资料、解决难点、编程过程中的心得体会，充分调动学生的积极性和主动性；将这些考核成绩按比例计入学生课业总成绩中，充分肯定学生的创新能力。

4结语

教学成效是设计和构建教学方式的基本出发点，教师应该结合学生需求从学习成效、教学技巧、教学内容上总体把握教学方式阁，采用不同于传统讲授方式的逆向教学（如图1所示），使其满足和顺应新一代青年学生的心理认同需求和学习需求，将新理论、新应用不断融入基础教学中，达到更好的教学效果。

教师首先要以教学理念的改变为基础，能够在教学之外深入学生群体，真正了解学生对本学科的兴趣所在，以便有的放矢；其次，改变先讲授基础、再推导应用的讲授方式，在教学素材中加入新兴成果和科技前沿热点，以此吸引学生关注，反推出新成果或热点需具备的基础知识，并展开讨论和讲解。这两点相结合，可以真正做到吸引学生兴趣、关注热点技术、投入基础学习的教学过程，可以实现符合学生期望的兴趣导向型教学模式。

作为一门前沿学科，智能科学与技术的教学方式要与时俱进、不断完善，教师要注重培养自己在教学过程中的引导能力，充分挖掘吸引学生的教学素材，鼓励学生开拓创新，不断加强动手能力，为不断提高智能科学与技术学科的人才培养质量打下坚实的基础。

（编辑：孙怡铭）