人工智能课程“多层次循序渐进式多维度” 教学改革研究

雷玉霞 赵景秀

【摘要】将人工智能的理论教学与实践创新高度融合，提出螺旋式、多维度的综合改革方案，以提升学生的综合能力。采用多层次螺旋式教学策略；采用“第一课堂”+“第二课堂”的教学方式；采用全过程多维度发展式的质量评价体系。

【关键词】人工智能 教学改革

【基金项目】本文受曲阜师范大学教学改革项目（jg16050）和精品实验项目（jp201714）资助。

【中图分类号】G420 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）48-0247-01

1.前言

应用型高校在培养创新能力人才方面具有得天独厚的优势。而人工智能是一门以知识为基石进行智能化研究的综合性学科，代表着当今智能化的发展方向，已成为满足知识、能力和素质协调发展的重要课程。近年来，许多老师在教学内容、教学方法、教学手段等方面进行了一些有益的研究。例如，王甲海教授等开展了研究型教学、研究型学习，提高大学生的学习能力、实践能力和创新能力的研究与实践[1]；蔡自兴教授等从教材内容、教学手段和队伍建设等方面阐述了树立精品意识，建设了“人工智能”国家级的精品课程[2]。

目前，人工智能课程的教学存在如下五个问题：第一，在第一课堂，注重讲授理论知识，实验课时不足，这不利于培养学生的实践创新；第二，教师的教育观念和教育思想滞后于社会经济与技术快速发展；第三，人工智能是交叉学科，内容繁杂，造成学生学习时抓不住重点；第四，人工智能是一门发展迅速的前沿学科，但只被视为一门专业课，课程讲授没有把传授课本知识和引导启发创新结合起来；第五，没有有效开展学生的“第二课堂”实践活动，还没有将学生的“第二课堂”实践活动纳入本科教学人才培养方案中。

如何从应用型本科人才的培养目标出发，协调好“人工智能”与各交叉学科课程之间的相互联系，整合、优化教学内容，改进教学方法和教学手段，构建完善的理论和实践教学体系，结合学生的特点，利用有限的教学课时，让学生接触到最新的理论、技术和方法，积极有效地开展“第二课堂”，培养学生的应用能力、动手能力与自主创新能力，培养具有优秀的应用创新型人才，这是目前“人工智能”课程教学改革的重要内容与亟待解决的问题。

2.全过程综合改革策略

2.1改革方案总体设计

充分利用现代通讯和网络技术，建设智能信息课程教学网站，努力实现“课前—课堂—课后”的空间一体化沟通交流平台，实现“学生带问题进课堂，在课堂得到解答，在实验课实现学以致用的实践锻炼”的三步走的多维教学模式；在创新教学观指导下，教师综合使用目标驱动法、任务驱動法、启发式教学法、情景教学法、案例教学法和探究式教学法等，充分利用现代多媒体技术，提供给学生大量丰富的信息，创建多维教学环境。

2.2教学内容的精选和优化，理论教学与实验教学的体系建设

在选择和确定教学内容时，应兼顾基础知识和新兴技术，注意与相关课程（如网络技术、和数据结构） 的链接，密切理论与实际的关系，通过课堂讲授和课外训练， 注意学生能力培养， 提高他们的学习效果和整体素质。主要原则是围绕如下两方面进行：（1）以搜索技术为主线，围绕知识表示和推理两项根本任务，按照学科知识的体系结构重点讲解所涉及的基本概念、原理、方法和重要算法；（2）针对学科的新发展、新热点，结合自己科研工作的研究和体会，在教学内容中增加群智能计算、Web 智能等自己熟悉的热点专题，将一些新理论、新方法及时融入到课程教学中，这样既可丰富课程的教学内容，又能拓宽学生的学习视野。

2.3借助现代新的教学理念，融合多种教学方法，探索多维教学模式

树立以学生为本的教学理念，在课堂教学中发挥教师的主导作用，努力实现学生的中心和主体地位。因此，人工智能的教学方法必须采取多元化教学模式，即要将启发式、参与式、讨论式、问题式、案例式等多种教学方法融合在课程教学活动中。提出多视角下的多维教学模式。需要考虑如下因素：学生的综合能力是影响教学质量的重要因素，构建学生模型；影响教学实施的几个核心要素——教学互助、资源共享问题、语言运用问题以及教学课程与其他课程的知识衔接问题；调控课程教与学的导向——质量评价问题。

2.4借助现代教学技术的发展，进行多样化教学手段的探索和研究

人工智能教学需要通过智能化、情景化、形象化等多种教学手段的研究和合理应用，才能更好地调动学生学习的主动性和积极性，保证课堂教学效果，提高课程教学质量。

2.5研究理论教学与实验教学的关系，进行实践设计和创新模式的探索

独立开展人工智能实验课程，开发一批新型、富有创意的实验案例库，搭建一个创新实验和虚拟学习社区平台。例如，模拟退火算法（SA）实验不仅涉及到参数确定、温度的下降方法、算法终止准则和收敛性问题，而且还涉及到程序设计、算法分析、概率统计以及偏导数等跨学科的知识，因此知识面跨度大。由于涉及到的知识比较多，注重了基础性与前沿性相结合，理论和应用相结合，因此综合性强。该实验项目是人工智能教学团队研究性教学思想的重要体现，也是培养学生自主学习能力、实践能力和创新能力的重要途径。

2.6鼓励学生积极开展“第二课堂”，建立全过程多维度评价体系

鼓励学生积极参加人工智能相关的学科竞赛、参与人工智能相关的科研课题、考取人工智能相关的各种证书、申报人工智能相关的创业实践课题等。在评价时，给予相应的分值。

3.总结

本文探讨了人工智能课程“教—学—用—评”全过程的螺旋式教学改革策略，体现在课堂的理论教学，实验的实践教学，专业能力拓展的“第二课堂”以及教学评价等方面。借鉴国内外先进的教学理念，立足于教学实践， 提出了“多层次循序渐进式多维教学模式”；开展了多项资源库建设工作，如开发“电子词典”和“教学虚拟社区”等；改变传统的终结式质量评价方式，形成全过程多维度发展式质量评价体系。

参考文献：

[1]王甲海，印鉴，凌应标.创新型人工智能教学改革与实践，计算机教育，第15期， 136-138，148，2010年

[2]陈爱斌，蔡自兴，李建军.林业院校人工智能课程教学的思考，计算机教育，第10期，80-82，2016年