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序論:在您撰寫人工智能辯論時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
1.1一般資料
兩組80例平均年齡(49.83±6.28)歲;病程最短者2個月,最長者7年,平均病程(3±1.68)年。兩組患者年齡、性別、病程等資料經統計學處理,無顯著性差異(P>0.05),具有可比性。
1.2西醫診斷標準參照1992-06安徽太平《中華內科雜志》編委會腎臟病專業組制定的診斷和分期標準[2]。80ml/min>內生肌酐清除率(Ccr)>10ml/min;133μmol/L<血肌酐(Scr)<707μmol/L。有慢性腎臟病史,或累及腎臟的系統性疾病病史者。
1.3中醫辨證分型及療效標準參考1993年的《中藥新藥臨床研究指導原則》[3]中CRF臨床分型。本虛證:脾腎氣虛型、氣陰兩虛型、脾腎陽虛型、肝腎陰虛型、陰陽兩虛型。標實證:濕熱型、濕濁型、血淤型、濕熱挾淤型、其他型。療效標準也參考該文獻。
1.4辨象標準辨象標準參照《中國醫學百科全書》朝醫學[4]卷中辨象標準,均屬“肺小肝大”者。
2方法
2.1實驗室指標及方法①血常規及離子:紅細胞(RBC)、血紅蛋白(Hb)。②腎功能:Scr,BUN,Ccr。
2.2統計學方法數據均以±s表示,SPSS11.0軟件統計,采用單因素方差分析組間比較。
2.3治療方法治療組48例太陰人組用太陰化濁湯加減:薏苡仁20g,干栗15g,黃芩15g,桔梗10g,萊菔子20g,生大黃10g,石菖蒲10g,杏仁15g,白頭翁15g,澤蘭20g,地龍15g;如浮腫甚加蠐螬15g,浮萍15g;若尿濁(蛋白尿)加鹿角霜15g,佩蘭10g;血壓高加天麻15g,15g。對照組32例,用由廣州康臣藥業生產的尿毒清顆粒,5g/袋,1袋/次,服用4次/d,服用1個月。對照組與治療組48例患者進行相關比較,各以1個月為1個療程,觀察1個療程。
3結果
3.1有效率與癥狀出現規律經觀察太陰人在四象人CRF患者中,所占人數為47.52%,比例最多,治療組總有效率78.2%,明顯優于對照組的47.8%,而85%的太陰人患者多以繼發性發病為多。在糖尿病、高血壓病、高脂血癥等疾病引起腎臟負荷過重而引起該病,其發病證型以中醫證型的氣陰兩虛型、肝腎陰虛型、濕濁型、濕熱挾淤型者為多。
3.2兩組療效比較結果見表1。經觀察治療組能有效改善貧血等癥狀,且有顯著控制腎功衰的療效。結果見表2。表1兩組治療前后血常規、離子比較(略)表2兩組治療前后腎功能比較(略)
4討論
CRF病情危重,臨床表現極為復雜,屬中醫的“關格”“癃閉”“腎風”“水毒證”“腎勞”等范疇,其病機錯綜復雜,有正虛邪實、寒熱錯雜、虛實互見等。腎小球硬化的病機目前有虛、淤、濕、濁、毒、痰等看法[5]。體質辨治CRF也追隨以上理論。朝醫體質理論發端于《靈樞·通天》七十二篇中的五太人論,但舍棄了陰陽和平體質之人,僅保留了其余四種體質。認為太、少陰陽體質不同其體內的氣血運行亦不同,引起本病也有相應的規律。太陰人“過偏于陰之人”“肺小肝大”。肺主呼吸、主氣、主肅降、通調水道,肺小則肺氣推動血液、津液運行不暢,又肅降不利,治節失度,故生淤釀痰,痰淤互結生濁氣,痰濁壅遏于里。肝藏血,主疏泄喜條達,肝大則其功能相對亢進,表現為肝實病變,故肝失疏泄、肝絡瘀阻,最終致“血濁氣澀”。血濁與氣澀互為因果,二者相參惡化臟局,促使濁邪壅遏于內、充斥三焦。三焦決瀆失司,痰濁阻滯腎絡,氣化不利故成本病。故其病初起多以高血壓病、高脂血癥、冠心病、糖尿病等以肝實、邪濁的病變為早期原發病,并以實證為主。到代償期、失代償期時多伴有神疲乏力、浮腫、嘔吐等臨床表現,所以此時也常被確認該病。
本方是太陰人清肺瀉肝湯化裁,顧名思義清瀉肝實,降利肺氣;生大黃、薏苡仁、白頭翁、黃芩以通腹瀉濁,桔梗、杏仁、萊菔子、石菖蒲降氣化痰,澤蘭、地龍活腎絡的功效。完全針對太陰人體質以及CRF病機而設,與中醫理論的專注于病位在腎的治法有所出入,其辨體質的治療特點亦在此。此外太陰人“肺小肝大”,故平時注重調補肺臟,謹防感冒的發生;積極治療太陰人易感之疾高血壓、高血脂、高血糖、高胰島素血癥等疾病,防止該病引起對腎單位的損傷。通過以上對太陰人CRF的治療,可看出濁毒淤阻是首要病機,而且與其“血濁氣澀”體質的病理特點有緊密相關。所以在治療上我們既要辨其病、又要辨證、更要辨體質,這樣才可做到“審機論治”“辨質論治”和“辨病論治”3者有機地結合起來,并能獲得最佳療效。
【參考文獻】
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關鍵詞:人工智能 優選教材 考核方式內容 手段 實踐
人工智能(Aritificial Intelligence,英文縮寫為AI)是一門綜合了應用數學、自動控制、模式識別、系統工程、計算機科學和心理學等多種學科交叉融合而發展起來的的一門新型學科,是21世紀三大尖端技術(基因工程、納米科學、人工智能)之一。它是研究智能機器所執行的通常與人類智能有關的職能行為,如推理、證明、感知、規劃和問題求解等思維活動,來解決人類處理的復雜問題。人工智能緊跟世界社會進步和科技發展的步伐,與時俱進,有關人工智能的許多研究成果已經廣泛應用到國防建設、工業生產、國民生活中的各個領域。在信息網絡和知識經濟時代,人工智能現已成為一個廣受重視且有著廣闊應用潛能的前沿學科,必將為推動科學技術的進步和產業的發展發揮更大的作用。因此在我國的大中專院校中開展人工智能這門課的教學與科研工作顯得十分緊迫。迄今為止,全國絕大多數工科院校中的自動控制、計算機/軟件工程、電氣工程、機械工程、應用數學等相關專業都開設了人工智能這門課程。南京郵電大學自動化學院自2005年成立至今,一直將“人工智能”列為自動化專業本科生的選修課程,到目前為止已經有八年的歷史了。由于南京郵電大學是一所以郵電、通信、電子、計算機、自動化為特色的工科院校,因此,學校所開設的許多專業都迫切需要用人工智能理論和方法解決科研中的實際問題。在問題需求的推動下,南郵人經過多年的努力工作,在人工智能科研方面取得了豐碩的成果,如物聯網學院所開發的現代智能物流系統、自動化學院所開發的城市交通流量控制與決策系統,為本課程的開設提供了典型的教學案例。我們結合近幾年的實際教學經驗,從優選教材、考核方式、教學內容調整、教學手段的改進和實踐教學等方面對人工智能課程教學方法進行了總結歸納。
一、優選教材
目前,國內有關人工智能課程的中英版教材種類非常多,遵循實用、簡單、夠用的原則,再經過授課老師和學生們的共同調研,我們選用由中南大學蔡自興教授主編的《人工智能及其應用》第三版作為南郵本課程的授課教材。本書覆蓋的人工智能知識體系比較全面,包含知識表示、搜索推理、模糊計算、專家系統等。本書主要針對計算機、自動化、電氣工程等本科專業的學生所編寫,內容基礎,難度適中。蔡教授所編寫的這本教材全面地介紹了人工智能的研究內容與應用領域,做到了內容新穎、簡單易懂、兼顧基礎和應用,受到了全國廣大師生們的一致好評,多年的教學實踐證明我們所選擇的教材是恰當的、正確的。
二、考核方式
在全國大部分高等院校,“人工智能”這門課大都選擇開卷考試的方式來進行考核。為了強化學生對人工智能這門課基礎知識的掌握,南京郵電大學自動化學院選用閉卷考試的方式來進行考核。為了打消部分學生想在期末閉卷考試中通過作弊手段來完成人工智能這門課考核的僥幸心理,我們加強了對學生平時考勤成績、課下作業成績和實驗成績的考核,從而杜絕了“一紙定成績”的現象。我們對人工智能這門課的最后期末成績是按如下權重來劃分的:平時考勤成績占10%、課下作業成績占10%、實驗成績占20%、最后的期末考試卷面成績只占60%。為了克服國家現行教育體制的弊端,避免學生“機械式”地的應對教學和考試,我們對考試題型進行了調整,不再是以往的填空、選擇、簡答等題型,而是改為以解決實際問題為導向的應用題型為主,這樣學生只需要在理解授課內容的基礎上利用自己的思維來解題就可以了,這也體現了國家目前正在提倡的應用型教學導向。
三、教學內容調整
對于本科生而言,人工智能這門課程所需要講授的內容實在太多,由于課時所限,我們必須精簡教學內容,讓學生在掌握基礎知識的同時,也能夠了解它的具體應用。因此,我們將人工智能這門課程的教學內容分為兩個部分:第一部分是基本理論和方法,包括人工智能的概述、知識表示方法、確定性推理方法等;第二部分為人工智能研究成果的具體應用,包括神經元網絡計算、模糊智能計算、專家知識庫系統、機器語言學習等。通過對教材內容的合理調整和安排,使得授課計劃能夠比較全面地覆蓋了人工智能這門課程的基本知識點,從而滿足了學生們的求知需求。
四、教學手段的改進
(一) 激發學生的學習興趣
經過長時間的教學我們發現,在選修“人工智能”這門課程時,每個學生的心中所想各有不同,這些學生在剛開始學習時興趣還比較強烈,但隨著教學內容變得越來越抽象,學生逐漸對這本課的學習失去了信心,甚至上課時間不去聽課,使授課教師對教學也漸漸失去了信心,導致惡性循環,嚴重影響了教學質量。針對這種現象,我們認為,在開課前充分激發學生的學習興趣是很有必要的。我們要結合學校的實驗條件,開課前給學生演示“機器人醫療服務”實驗,通過該實驗的演示,讓學生們看到機器人能夠給病人提供多項人性化的服務,理解人工智能技術在開發醫療服務機器人多項關鍵技術中的應用,讓學生在開課前能夠對本課程的學習產生極大的興趣,實踐證明這種方法是有效的。
(二) 借助多媒體教學
多媒體教學是現代教學過程中一種非常重要的形式,它往往根據教學目的和學生們的特點,通過合理的設計、選擇教材內容,應用公式、圖形、文字、視頻等多種媒體信息進行有機組合并通過電腦和投影機顯示出來,與傳統教學手段相結合,形成合理的教學過程結構,達到最優化的教學效果。人工智能這門課具有針對性強、內容抽象、公式繁瑣等特點,學生學習起來比較困難,為了讓學生生動、形象地學習該課程,我們在教學過程中充分利用了多媒體技術來組織教學。例如在課堂教學過程中播放南郵自動化學院梁志偉博士帶領學生所開發的“智能足球機器人”比賽片段;讓學生在線觀看北京大學工學院謝廣明博士帶領學生所開發的“自主視覺機器魚”錄像片段等。在講解某些重要的求解算法時,借助Matlab軟件和投影機,直接展現該算法的求解過程,從而改善了課程教學的形式,提高了教學質量。
(三)提倡課堂辯論
我們在教學過程中打破了傳統的“老師講課學生聽課”的教學模式,多次組織課堂辯論,辯論的主題包括人工智能研究過程中出現的技術困惑、人工智能研究成果轉化中的市場前景等。如組織了“電腦PK人腦”“電腦是否讓電視消失”“電腦的未來發展方向在哪里”等一系列辯論會。經過激烈的辯論,無論正方還是反方都感覺自己收獲很大,增長了知識,開闊了眼界。在教學過程中通過將學生由“被動聽課”角色變換為“主動參與”角色,大大地調動了學生的學習積極性,從而提高了課堂教學質量。
五、實踐教學
實踐教學是課堂教學不可缺少的重要組成部分,通過讓學生親自動手實驗來對理論知識進行檢驗和應用是目前國內外各個大學提高學生綜合素質、增強學生市場競爭力的重要手段。人工智能實驗教學的目的是讓學生通過親自動手體會授課中的各種智能控制算法,從而使學生能夠更加形象地掌握課本知識。人工智能教學計劃安排了4學時實驗課,設置了“傳教士和野人過河”“機器人路徑規劃”這兩個人工智能問題,要求學生獨立完成這2個實驗題目的編程,并書寫實驗報告。通過實驗,學生動手實踐了課堂上所掌握的理論知識,加深了對智能算法的理解。
人工智能是一門實用性較強的課程,我們總結了近幾年來的教學經驗,從優選教材、考核方式、教學內容調整、教學手段的改進和實踐教學五個方面對人工智能課程教學進行了總結。從學生的反饋來看,我們所總結的教學經驗對于指導新教師講授“人工智能”這門課程具有積極的作用,需要指出的是,我們仍有很多不足之處,需要在以后的教學過程中不斷努力完善,提高自己的教學能力,爭取更好的教學效果。
參考文獻
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關鍵詞:人工智能;學習興趣;教學方法
1956年,在美國Dartmouth大學,由數學家J.McCarthy和他的三位朋友M.Minsky、N.Lochester和C.Shannon共同發起一個歷時兩個月的夏季學術討論班,他們在此討論班上第一次正式使用了人工智能(Artificial Intelligence)這一術語。人工智能是一門多學科交叉的課程,涉及計算機科學、數學、控制論、信息論、神經生理學、心理學、哲學及語言學等多個學科,是新理論和新技術不斷出現的綜合性學科。當前,人工智能領域加強了從人類智能與生命現象中汲取養分的趨勢,加快了向分布式系統與復雜系統靠攏的步伐,智能化的應用更為深入,影響更為廣泛,其發展已對人類的經濟、社會、文化等方面產生了深遠影響[1]。
1人工智能導論課程特點
人工智能導論是人工智能領域的引導性課程,介紹人工智能的基本理論、方法和技術,目的是使學生了解和掌握人工智能的基本概念和方法,為進一步學習奠定基礎。人工智能是計算機科學與技術學科一門重要的基礎課程,需要相關課程作支撐。離散數學、概率論與數理統計等課程是其數學基礎,數據結構、程序設計基礎、算法分析與設計等課程則為人工智能中知識表示、邏輯推理和問題求解提供了設計與實現手段。與其他軟件課程相比,人工智能課程有鮮明的特點,主要表現在思想方法上強調啟發性、算法上強調不確定性。同時,由于人工智能是一個新思想和新技術層出不窮的開拓性領域,因此其對學生的訓練是鼓勵創新的,具有其他課程不可替代的作用。
人工智能導論是計算機相關專業的必修課,在許多信息類相關的本科教學中也有開設,一般開設在第六或者第七學期。我國目前本科教育的定位是專才教育,培養某方面的專業人才。完成公共基礎課程和部分專業基礎課程的學習之后,本科高年級學生應該了解本專業的應用領域和發展前景,因此在教學過程中要注意內容的專業性和應用性。由于本科階段學生缺乏科研意識,初步的科研訓練設置在第八學期,即所有課程學習完畢之后的畢業設計,而人工智能課程強調科研性,因此教學難度較大,由此帶來的最直接后果就是學生學習興趣不高。同時,對有志于讀研的學生而言,本科階段的學業也是研究生教育的起點,在教學過程中要適時的進行科研引導,提升學生對科學研究的興趣,為研究生階段打下基礎。可見,圓滿完成人工智能導論課程這一教學任務是重要且極具挑戰性的。
2教學內容安排
人工智能的研究和應用領域非常廣泛,包括問題求解、機器學習、自然語言理解、專家系統、模式識別、計算機視覺、機器人學、搏弈、計算智能、人工生命自動定理證明、自動程序設計、智能控制、智能檢索、智能調度與指揮、智能決策支持系統、人工神經網絡、數據挖掘和知識發現等。人工智能導論旨在為這些具體領域的研究提供引導和基礎保障。
人工智能導論課程涵蓋內容較多,因此需要明確“精講”和“泛講”的內容,以使教師和學生在教學活動中都有所側重。當然,首先應和學生說明,泛講并不代表內容不重要,只是由于課程性質和課時的關系,暫時不作深入探討。日后如有需要,可在此基礎上進一步學習和研究。結合當前人工智能學科的發展狀況,根據教學大綱和作者的教學經驗,對人工智能導論課程教學內容的精講和泛講安排如表1所示。
3提升學生學習興趣的教學方法
3.1穿插背景故事
為激發學習積極性,針對學生喜歡聽奇聞軼事、想象力豐富的心理特點,通過講述一些與教學內容有關的故事或者趣事來吸引其注意力,輔助思維并豐富聯想,使學生在愉悅中完成學習[2]。下面列舉幾個我們在課程教學中用到的背景故事,通過這些故事,不但傳授了知識,也活躍了課堂氣氛。
1) 人類智能的計算機模擬與人機大戰。
講授人類智能的計算機模擬時,可以給學生簡述一下IBM公司的超級電腦和國際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫之間的人機大戰,以促進學生對人類智能和人工智能的進一步思考。北京時間1997年5月12日凌晨4點50分,在美國紐約公平大廈,當IBM公司的“深藍”超級電腦將棋盤上的一個兵走到C4的位置上時,國際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫對“深藍”的人機大戰落下帷幕,“深藍” 以3.5U2.5的總比分戰勝卡斯帕羅夫。2003年1月26日至2月7日,卡斯帕羅夫與深藍的升級版“小深”又進行了一場人機大戰,先后進行了6局比賽,最終卡斯帕羅夫以1勝1負4平的結果和“小深”握手言和。這也表明了人工智能和人類智能之間的較量還將持續下去。
2) 問題規約法與老和尚說教。
問題規約法是從要解決的問題出發逆向推理,建立子問題以及子問題的子問題,直到最后把初始問題歸約為一個本原問題集合。本原問題指不能再分解或變換且直接可解的子問題。可見,問題規約的本質是遞歸的思想。此時,可以給學生簡述我們小時候就聽說過的老和尚說教的故事,即“從前有座山,山上有座廟,廟里有個老和尚,老和尚對小和尚說,從前有座山……”。
3) 模糊理論與禿頭悖論。
模糊推理是一種重要的不確定性推理方式,是指基于模糊理論進行的推理。講授模糊理論時,可以先講一下禿頭悖論讓學生討論。一個人有10萬根頭發,肯定不能算禿頭,不是禿頭的人,掉了一頭發,仍然不是禿頭,按照這個道理,讓一個不是禿頭的人一根一根地減少頭發,就得出一條結論,即沒有一根頭發的光頭也不是禿頭!禿頭悖論的出現源于在嚴格的邏輯推理中使用了“禿頭”這一模糊概念,因此需要以模糊邏輯代替傳統的二值邏輯解決該問題。
3.2課堂辯論和多媒體教學
人工智能從其誕生之日起就充滿爭議,各種學派的爭論使得人工智能的發展更趨完善,加快了其縱深發展。目前,人工智能的爭論主要有兩方面,即研究方法的爭論和技術路線的爭論。前者爭論的主要問題有人工智能是否得模擬人的智能;對結構模擬和行為模擬是否可以分離研究;對感知、思維和行為是否可分離研究;對認知與學習以及邏輯思維和形象思維等問題是否可以分離研究;是否有必要建立人工智能的統一理論體系。后者爭論的主要問題是沿著什么樣的技術路線和策略來發展人工智能。
在課堂教學中,可以充分利用人工智能中存在的爭論較多這一特點,針對相關議題組織課堂辯論,如可用議題“機器的反叛――機器的智能會超越人類嗎?”。讓學生在圖書館或者從網上查閱相關資料,明確自己的論點并準備證據材料,并在課堂上進行辯論。這類辯論無所謂輸贏,旨在通過這種活動,增進學生思考[3]。教學中,還可以充分利用多媒體教學的特點,如讓學生觀摩電影《終結者》系列、《人工智能》、《黑客帝國》等,增強學生對人工智能的直觀感受,提高課堂教學效果[4]。
3.3應用實例分析
普遍而言,本科學生對單純的理論講解不太感興趣,因此在教學過程中,適當增加一些實驗和設計,提高學生分析問題的能力和實際動手能力。比如,講解知識的產生式表示法時,給出產生式的概念和基本表示形式之后,可以通過“野人與傳教士過河”問題來說明產生式表示法的具體應用過程;講解計算智能的進化計算部分時,給出進化算法的幾種具體形式和算法流程之后,可以通過中國旅行商問題(CTSP)來說明算法求解問題的過程。教師在教學過程中,可以根據需要,選擇一些合適的應用實例進行分析。通過這些實例,既能加深學生對知識的理解,又能增加學習的興趣。下面給出兩個實例的簡單描述。
1) 產生式表示法求解“野人與傳教士過河”問題。
問題:傳教士和野人各N人過河,現只有一條船,傳教士和野人都會劃船,船一次只能載k人,船上野人多于傳教士時野人就會吃掉傳教士,問如何安全過河?(不失一般性,以N=3,k=2為例求解)。
求解簡述:設綜合數據庫中狀態用三元組(m, c, b)表示,其中m、c、b分別表示傳教士、野人和船的數目,則有:
0≤m, c≤3, b ∈{0, 1}
以左岸為參照點,則初始狀態和目標狀態分別為(3,3,1)和(0,0,0)。據此,可以給出一條產生式規則如下:
IF (m, c, 1) THEN (m-1, c, 0)
以此類推,把所有可行的規則都求出之后,就可按照規則集和控制策略得到問題的解。
2) 遺傳算法求解31個城市的CTSP問題[5]。
問題:給定有限個城市的集合C={c1,c2, …,cm}及每兩個城市之間的距離矩陣D=[dij]m×m,其中m∈N,dij=d(ci, cj)∈Z+,ci、 cj∈C,1≤i、j≤m,求出滿足的城市序列cπ(1)、cπ(2)、…、cπ(m),其中π(1),π(2),…,π(m)是1、2、…、m的一個全排列。我們以CTSP問題為例,即求解中國31個城市之間最短巡回路線的問題。
求解簡述:路徑表示直接使用城市在路徑中的相對位置,如有編號分別為1、2、3、4、5的5個城市的一條路徑4-1-2-5-3,用路徑表示方法直接可寫為(4 1 2 5 3)。適應度函數值用路徑的實際長度表示。交叉算子采用次序雜交,即選擇父體的兩雜交點,交換相應的段,其它城市則保持在父體中的相應次序。變異算子采用倒位算子,即隨機選擇兩個位置,然后將它們之間的城市反序。通過運用遺傳算法求解,可得最優解為15 404 km,對應的巡回路線為“北京―呼和浩特―太原―石家莊―鄭州―西安―銀川―蘭州―西寧―烏魯木齊―拉薩―成都―昆明―貴陽―南寧―海口―廣州―長沙―武漢―南昌―福州―臺北―杭州―上海―南京―合肥―濟南―天津―沈陽―長春―哈爾濱―北京”。實例講解完成后,可要求學生采用相同或者不同的方案自己去實現一下問題的求解過程。
4結語
人工智能是計算機科學與技術專業的一門核心課程,同時也是一門交叉學科,涉及面廣,理論性強,教學難度較大,學生的學習興趣有待提高。本文作者根據自己在人工智能導論課程中的教學實踐和課程特點,明確了教學中的精講內容和泛講內容,總結了三種提高學生學習興趣的教學方法,并給出相應的實例說明,旨在為本門課程的教師提供教學參考。
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Teaching Methods for Promoting Learning Interests in Introduction to Artificial Intelligence
YANG Liying
(School of Computer Science, Xidian University, Xi’An 710071, China)
Abstract: This paper presents three teaching methods for promoting learning interests based on the characteristics of Introduction to Artificial Intelligence and our teaching experience. These methods have been used in practice. The teaching practice shows that the methods proposed in this paper can promote learning interests effectively.
關鍵詞:人工智能;教學內容;教學方法
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A
1 引言
人工智能(AI)是二十世紀五十年代后期興起的利用計算機模擬人類智能活動去求解問題的學科,與空間技術、原子能技術一起被譽為二十世紀三大科學技術成就,目前廣泛應用于專家系統、機器翻譯、語音識別、文字識別、計算機視覺、機器人、電子游戲等方面,已經成為計算機技術發展以及許多高新技術產品中的核心技術。
為了適應人工智能技術日益廣泛的需要,國內外高校普遍開設了“人工智能”方面的課程,特別是作為計算機方面專業的核心課程之一。我校自從1993年開始為自動化專業本科生開設“智能控制”選修課,1996年為自動化、計算機、機械等專業本科生開設“人工智能導論”、“人工智能及其應用”課程。目前,我校軟件學院、信息學院、機電學院都開設了“人工智能導論”課程,已經成為計算機科學與技術、軟件工程、數字媒體技術、自動化、機械制造與自動化等許多專業本科生的一門重要的技術基礎課程,也是面向包括人文社科等全校所有專業的公選課之一,其目的是使學生了解人工智能的基本概念和基本原理,初步學習和掌握人工智能的基本技術和前沿內容,拓寬知識面,啟發思路,為學生提供最基本的人工智能技術和有關問題的入門性知識,提高學生應用開發軟件的能力和水平,為今后在相關領域的研究和應用奠定更為堅實的基礎。因此,建設好“人工智能導論”課程具有重要意義和很廣的受益面。
由于人工智能是交叉學科,涉及面廣、內容抽象、不易理解,學生往往有望而生畏的感覺,在教學過程中,老師教、學生學都比較吃力。為了更好地實現上述教學目標,提高本課程的教學質量,協調好教與學的雙邊關系,使學生由望而生畏的感覺,變為有用有趣的感覺,根據已有人工智能課程在教學與實踐方面的經驗和方法,結合“人工智能導論”課程的近幾年教學實踐,對課程的教學體系、教學內容、教學方法、教學手段、考核方式等方面進行了探索總結。
2 調整與優化教學體系和教學內容
“人工智能導論”是計算機科學與技術、軟件工程、數字媒體技術、自動化、機械制造與自動化等許多專業本科生的一門重要的技術基礎課程,也是面向包括人文社科等全校所有專業的公選課之一,其研究領域及內容十分豐富,涉及的基礎面廣。因此如何選好教學內容,既能使學生了解本領域的概貌,又能適合學生的基礎,便于他們在有限的時間完成學習任務,是一件重要而又困難的事情。
進入21世紀以來,人工智能學科又有了新的發展。為了及時反映人工智能研究和學科的最新進展,我們修訂了“人工智能導論”的教學大綱,對教學內容進一步優化和更新,極大充實了各個系統的內容。我們確定的教學內容主要分為三部分:第1部分為概論,介紹人工智能的基本概念、基本內容、主要研究領域及發展過程;第2部分是知識表示,推理和搜索技術,討論幾種常用的知識表示方法、推理技術(包括確定性推理方法和不確定推理方法)和搜索求解策略;第3部分是人工智能應用研究領域,包括專家系統、自然語言理解、機器學習、人工神經網絡、遺傳算法等的基本概念和方法等。其中第2部分是基礎理論,是人工智能的重要基礎,應該循序學習。第3部分是人工智能的應用,由于每個研究內容都相對獨立、自成體系且有其專門的學術著作研究、熱點,因此針對高等院校的本專科生來說,不必循序學習,而且結合專業特點可以選擇其中幾個研究領域。例如對自動化專業的學生來說,可以選擇專家系統、人工神經網絡、遺傳算法等,同時可增加在自動控制領域的應用,包括專家控制、神經網絡控制和進化控制等熱點:而對計算機科學與技術專業來說,可以選擇專家系統、自然語言理解、機器學習等,并輔以動物識別系統、語音識別系統、智能機器人等實例。總之就是要把握課程性質和教學目的,調整本課程教學體系,優化教學內容,讓學生以有限的時間學到人工智能的基礎知識和基本方法。
另外,在選擇和確定教學內容時必須兼顧基礎知識和新興技術,注意與相關課程(如離散數學、數據結構、概率論、自動控制原理、Matlab系統仿真、面向對象的編程技術等)的鏈接,密切理論與實際的關系,通過課堂講授和課外訓練,注意學生能力培養,提高他們的學習效果和整體素質。
3 加強課程立體化建設和系列教材研究
在課程的立體化建設中,教材充當了地基的角色,所有的課程內容安排,無不體現出以教材為基本,以教材為模板。所以本著基礎、實用的原則,我們先后編著出版了《人工智能及其應用》課程教材導論部分概括性強,引人入勝;基礎部分系統全面,敘述深入淺出,循序漸進;應用部分密切理論與實際關系,典型形象。其中第二版在第一版的基礎上,增加了證據理論、模糊推理、神經網絡等理論的一些典型應用,使學生能夠更深入地理解和應用這些理論;另一方面,又新增了自然語言理解及其應用內容,以適應目前計算機翻譯、人機自然語言交互等技術日益廣泛應用的需要。系列教材適應了人工智能導論新課程開設的需要,反映了人工智能學科的發展,為人工智能課程確立了基本框架,發揮了重要作用。系列教材的問世不僅解決了本校“人工智能導論”課程教學用書的問題,而且也被各兄弟院校普遍采用,促進了該課程的普遍開設,推動人工智能學科的發展。
為了配合教材第二版的教學和自學,在已有教學經驗和教學成果積累的基礎上,制作了高質量的教學課件和完整的教學視頻錄像,并刻錄成光盤隨書供讀者使用;同時又研究與開發了網絡課程(http://),以更好地調動學生的學習興趣和主動性,促進本課程的教學改革。
包括主教材、電子教案、教學視頻錄像、網絡課程及教學資料庫等在內的課程立體化建設符合二十一世紀高校教學的要求,支持教師提高教學手段現代化的水平,更貼合學生的學習需求。
4 改革與創新教學模式和教學方法
在“人工智能導論”課程教學的過程中,我們積極探索教學新路,經過數年辛勤試驗,結合蔡自興教授等對人工智能課程的建設經驗,對課程的教學模式和教學方法進行了如下一些的改革與創新。
(1)通過多種途徑激發學生的學習興趣
“興趣是最好的老師”,“人工智能導論”課程的學習效果,直接受到學生興趣和參與意識的影響。由于這是一門導論性前沿課程,一般來說,學生開始學習興趣很大。但是,當一些學生開始接觸到抽象概念和算法時,往往感到不易接受。我們通過各種途徑和方法,激發和培養學生的學習興趣。例如,鼓勵學生參與課堂討 論、布置讀書報告和課外實驗、以問題為導向的啟發式教學、專題討論/辯論等形式。特別,我們精心組織和準備了模糊控制技術及其應用、智能機器人技術與應用、智能交通、BCI(腦機交互接口)等專題,以及智能調度軟件、語音識別系統、動物識別系統、足球機器人比賽、機器人軌跡跟蹤、倒立擺的智能控制等課內演示,使學生擴大了眼界,增加了感性知識,達到提高學生學習興趣的目的與效果。
(2)面向問題的啟發式教學
人工智能中的許多問題,有的似是而非,有的引人入勝。在教學中,有意識的提出相關問題,提請學生思考,鼓勵學生提出自己的猜想和解決方案。然后逐步進入教材中的解決方案,啟發學生求解這些問題,并進行分析和比較,從而強化了學生學習的主動意識和參與意識,提高了學生的學習積極性。例如,在講到比較抽象的“遺傳算法”時,提出“遺傳算法如何用于優化計算?”這一問題。針對該問題,先從“達爾文的生物進化論”入手,討論“遺傳”、“變異”和“選擇”作用;然后通過一個簡單的例子,從特殊到一般地啟發學生思考“遺傳”、“變異”和“選擇”的實現,最終讓學生與教師一起導出遺傳算法用于優化計算的基本步驟。這樣,學生不但從中學習了遺傳算法,而且得到一次邏輯思維的訓練,取得很好的教學效果。
(3)課堂辯論與交互式教學
組織課堂辯論,討論的議題包括人工智能的應用前景和其他比較等有爭議的問題。學生對這些問題展開了激烈的爭論,激發了學習潛能,明確了學習目標。例如,為了加深學生對智能機器人內涵的理解,我們組織了“機器智能能否超過人類智能”的辯論會。會前正反雙方結合本課程內容及其相關知識,認真進行準備;辯論會上正反雙方唇槍舌戰,激烈爭辯,氣氛熱烈。辯論后,學生余意未盡,討論熱情不減。無論是哪一方獲勝,都達到了預期的效果。教學中我們還注意采用了多種交互式策略,如課堂上教師提問可鼓勵或指定學生提問,也可由學生自由地就某個知識點進行主題發言后老師點評等。
(4)個性化學習與因材施教
在本課程教學過程中注意對學生因材施教和個性化教學。例如,通過組織學生進行讀書報告的形式,鼓勵學生從多方面、多角度考慮問題,多提新穎思想,有意識地鼓勵優秀學生探討比較深層的內容,并輔導優秀學生將其成果以科技論文和發表文章的形式轉化為成果。又如,在教學設計和實驗設計中,注意要求學習有余力和興趣的學生選作部分探索性、創新性的功課和實驗(選學內容,如模糊控制器的設計、進化控制等),從而引導學生發揮個性優勢,達到因材施教的目的。同時注意分析學習較差的學生的具體困難,進行有針對性的指導。
(5)多媒體與網絡教學的使用
本課程在PPT演示文稿和網絡課程上,采用了大量的多媒體表現形式,如視頻、動畫、聲音和圖像等。目的在于使得人工智能抽象的知識形象化,便于學生理解。例如,課內讓學生在線觀看涂曉媛博士的計算機動畫“人工魚”的錄像片段、人工生命Floy中生命智能體在環境中不斷的適應進化構成演示等,有助于加深學生對所學知識的理解,促進教學水平的提高,激發了學生對課程的興趣,使學生創新意識得到增強。此外,隨教材附贈的教學光盤和開發的網絡課程(http://)提供了學生課外自學用的高質量的電子課件、完整的教學視頻錄像、豐富的實驗和案例資料等,以更好地調動學生的學習興趣和主動性。
(7)理論與實踐結合
在教學內容安排上,注意理論聯系實際,適時布置一些人工智能實驗給學生進行課外練習。設計的課外實驗包括產生式系統實驗,歸結反演實驗,主觀Bayes推理網絡實驗,A搜索實驗,以及基于Maltab工具箱的模糊控制位置跟蹤系統、兩車追趕模糊控制系統、神經網絡模式識別仿真、遺傳算法優化計算等實驗。通過實踐和參與,保持學習興趣,有助于學生對人工智能基本概念和難點的理解,掌握基本方法和技術,為從事智能系統應用開發打下基礎,從而達到教學目的。例如,我們組織學生參觀我們的研究生綜合自動化實驗室,觀看機器人臂取物、倒立擺控制、語音識別軟件、指紋識別軟件、智能調度軟件等演示,密切理論與實際的關系。
我們在教學改革實踐中探索的這些教學方法,有利于充分激勵學生的學習積極性和主動性,有利于鼓勵學生發揮獨立思考和創新思維,有利于多方位培養學生學習發現問題、分析問題和解決問題的能力。
5 運用多樣化的教學手段和考核方式
5.1 多樣化的教學手段
采用現代信息技術進行教學,構筑“人工智能導論”課程的現代教學模式,是本課程的主要特點之一。教學過程中采用了多媒體教學課件和網絡課程相結合的方法,充分利用多媒體的豐富表現形式,利用網絡課程的交互性、情景化等,進行教學。采用的方法包括:
(1)抽象知識內容的多媒體表示
通過動畫和視頻來演示抽象的概念、算法和過程,包括機器人軌跡跟蹤、機器人臂取物、足球機器人比賽、倒立擺控制、“人工魚”等錄像片段,以及智能調度軟件、語音識別系統、指紋識別系統、動物識別系統等軟件演示。
(2)通過PPT撰寫教案
精心編制PPT,組織好課件內容,做到圖文并茂,提綱挈領,便于學生理解,便于教師講授。
(3)開發與應用網絡課程
“人工智能導論”網絡課程較好的實現了交互性、在一定程度上實現了學習過程的情景化。在交互性方面,通過網絡課程的課堂練習和章節練習,評價學生的學習情況,并給學生提出學習建議。在情景化方面,采用了在線答疑形式,使得學習過程豐富有趣。
(4)先進實驗系統的觀摩與演示
利用我們的研究成果等有利條件,有針對性地對學生進行成果演示(包括智能調度軟件、語音識別系統、指紋識別系統、動物識別系統等軟件),使學生知道學了有用,而且很有用,很有趣,很有意義,從而進一步誘導學生的學習興趣,鞏固了課堂所學知識,提高了教學質量。
教學效果通過上述先進的現代信息技術的應用,不僅極大地提高了學生的學習興趣和主動性,而且也取得很好的實際教學效果,提高教學質量。
5.2 作業、考試等教改舉措
(1)改革作業方式與方法
改變過去那種單純的書面習題作業,發展成為必須交給教師評閱的書面家庭作業、不必交給教師的課外思考題目、口頭布置的思考題或閱讀材料以及大型作業等。其中上交作業通過網絡進行,教師批閱后的作業也通過網絡返回給學生,實現了作業呈交和返回的網絡化。
(2)改革考試方式與方法
如何對本課程的考試方式進行改革一直是我們探索的問題。我們綜合考慮課堂出勤情況(10%)、平時正式作業成績(20%)和期末課程考試(70%),進行綜合評分。期末考試有時采用綜合試題考試,出幾個大題目讓學生選擇其中幾個進行開卷筆試,當面交卷后評分;有時采用課外開卷論文結合或口試面試。最近,我們還對部分學生結合實驗或實際問題提問等進行考核。我們正進一步改革、試驗和探索,使考試成為衡量與培養創新能力,促進學生學習主動性和提高課程教學質量的重要環節。
Abstract: In view of the characteristics of artificial intelligence curriculum, including abstract content and complex algorithm, and the actual needs of undergraduate teaching, combined with teaching practice, this paper discusses and sums up the teaching reform and innovation of undergraduate artificial intelligence curriculum from the teaching system, teaching content, teaching methods and assessment methods.
P鍵詞: 人工智能;創新;本科
Key words: artificial intelligence;innovation;undergraduate
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2017)22-0230-02
0 引言
人工智能是計算機科學的一個分支,是當前科學技術中正在迅速發展、新思想、新觀點、新理論、新技術不斷涌現的一個學科,其屬于一門邊緣學科,同時也是多個學科交叉而成的一門學科,包括語言學、哲學、心理學、神經生理學、系統論、信息論、控制論、計算機科學、數學等[1]。當前人工智能已經是很多高校計算機相關專業的必修課程,它是計算機科學與技術學科類各專業重要的基礎課程,其教學內容主要包括自然語言理解、計算智能技術、問題求解和搜索算法、知識表示和推理機制、專家系統和機器學習等,國內外很多大學都意識到了其重要性,紛紛對其展開了教學和研究。人工智能課程包含多個學科,具有內容抽象、理論性強、知識點多等特點,且算法復雜,但是多數高校采用的教學方式仍是傳統的課堂教學方式,即“教師講、學生聽”的教學模式,這種信息單向傳輸教學模式以教師為主體,學生只是在被動的接收知識;存在過分重視理論教學,忽視實踐活動教學的問題,導致教育內容無法和社會接軌;人工智能教材理論性過強,學生在學習過程中常常感到枯燥乏味,進而對學習該課程失去熱情[2],久而久之,不僅人工智能課程的教學質量和效果無法達到預期,甚至學生還會產生厭學心理。針對人工智能課程中現有的各項問題,本文作者結合自身豐富人工智能教學實踐經驗,參考人工智能課程特點和教學目標,從多個方面探討和總結了人工智能,包括教學內容、教材選擇、教學方法和考核形式等。
1 教學內容優化與更新
人工智能是一門嶄新的學科。開設本課程首先是確定教學內容。通常來講,人工智能學科的內容包括兩個部分,具體:一是知識表示和推理;二是人工智能的應用。前者是人工智能的重要基礎,后者主要介紹了幾種人工智能應用系統,包括自動規劃和機器視覺、機器學習、專家系統等。另外,課程內容中還包括了一些人工智能應用的實例,將實踐和理論緊密結合起來[3]。
隨著時代的發展和科技的進步,人工智能學科也取得了較大發展。基于此,人工智能學科也應該與時俱進,更新人工智能教學大綱,進一步完善其教學內容。修訂后的人工智能教學大綱將人工智能分成兩個部分,即基礎部分和擴展應用部分。前者包括計算智能、搜索原理、知識表示等,后者包括智能機器人、智能控制、多智能體、自然語言理解、自動規劃、機器學習、知識工程等。
教學內容的選擇和確定應綜合考慮多項因素,不僅要重視基礎知識,也應注意推陳出新,隨著科技的進步做到與時俱進,同時教學內容應符合現實的需求,能夠與社會接軌,將理論和實踐緊密結合起來,只有這樣人工智能課程的教學質量和效果才能事半功倍。
2 教學策略及教學方法的改革創新
由于人工智能課程具有算法復雜、內容抽象、理論性強、 知識點多的特點,傳統的教學模式已經無法滿足人工智能課程的需求,教師應探索更加有效的教學模式和方法,確保人工智能課程能夠取得良好的教學質量和教學效果。具體的改革和創新人工智能課程的手段和方法主要包括以下幾個方面:
2.1 激發學生的學習興趣 無論是經驗還是常識都在告訴我們每個人最好的老師就是興趣,學生只有對某門學科存在興趣,才會更加主動積極的學習該門課程,從而獲得良好的教學效果。比如,作者在課程的一開始先播放了一段著名導演斯蒂文?斯皮爾伯格的《Artificial Intelligence》的相關片段,由這個電影學生知道了世上存在人工智能的機器人,學生們隨著電影情節的發展而深深感動,與此同時教師讓學生思考和談論人工智能是什么?研究人工智能的意義在哪里?實踐發現,在課堂中加入電影因素,能夠大大提升學生們的注意力,讓學生更加專注在教學任務中,有效提高了學生探索人工智能的積極性和主動性。此外,在教學中還可以用動畫、視頻、圖片等手段將反映人工智能最新研究和應用的成果展示出來,讓學生更直觀的感受人工智能的奧妙,從而投入更多熱情學習人工智能課程。
2.2 面向問題的案例教學法 案例教學法是一種以案例為基礎、以能力培養為核心的一種教學方法[11]。針對學校學生特點,我們采取了以下幾種教學形式實施案例教學。①講解式案例教學:這種案例通過教師的講解,幫助學生理解抽象的理論知識點。案例的呈現有兩種基本形式:一是“案例―理論”,即先給出教學案例,然后再講解理論知識;二是“理論―案例”,即教師先講解理論知識,再給出教學案例;通過情境體驗與案例剖析激發學生認知的興趣,引導學生對將要學習的內容產生注意,有利于教師導入新課。②討論式案例教學:在課程初期將學生分成若干學習小組,每小組3~4人;教師將提前設計好的一題多解的教學案例以及收集的相關資料分配給每個小組,要求學生在課余時間通過自學和組內討論的方式給出問題的不同解決方案。③辯論式案例教學:在課程后期,采取專題辯論的方式對綜合應用案例進行討論,能有效地啟發學生全方位地思考和探索問題的解決方法,加深學生對人工智能的理解。
2.3 個性化學習與因材施教 在開展課程教育過程中應注意對學生進行個性化教學,結合學生特點因材施教。比如,在日常教學中多觀察學生情況,鼓勵那些應對教學任務后仍存在余力的W生深入探索較深層次的課程及相關知識,同時友善面對學習較差的學生,分析其學習過程中面對的困難,有的放矢地采取應對措施,幫助其不斷進步;在教學過程中讓學生以讀書報告的形式多多思考,鼓勵學生發散性思考問題,鼓勵優秀學生進行深一步的探討,并且教師應幫助具有新穎思想或論點的學生將其智慧以科技論文和發表文章的形式轉化為成果。
2.4 注重綜合能力培養 在研究型教學中任務驅動是一種常用的教學方法,其中心導向是任務,學生在完成任務的同時也在吸收和掌握知識。通常來講,該教學方法的步驟是:教師提出任務師生共同分析以得出完成任務的方法和步驟適當講解或自學、協作學習完成任務交流和總結。”[3]該教學模式不僅有利于培養學生的創新能力和創新意識,還能夠培養學生解決實際問題的能力,提高其綜合實力。不僅如此,由于該教學模式通常是以小組協作的方式進行,教師給出研究范圍,學生自愿結組并選擇具體的題目,經過分析和討論后以程序設計或者論文的形式協作完成研究。由此可知,學生是在以團隊的力量解決問題,這十分考驗學生的團隊協作能力,對于學生團隊合作精神的培養至關重要,且在完成任務的過程中學生需要查閱大量的資料,久而久之學生收集資料和創新能力勢必會得到提升。
2.5 采用啟發式教學 人工智能的很多問題都較為抽象,對學生理解力的要求較高,因此,在實際的教學過程中教師應有意識的就課程內容提出相關問題,讓學生自己獨立思考,鼓勵學生提出自己的想法和解決方案。然后回歸到課程上,對比分析教材上的解決方案和學生自己的解決方案,如此不僅培養了學生獨立思考的能力,也增加了學生參與教學活動的意識,提高了學生的學習熱情。比如,在講到較為抽象的“遺傳算法”時,先提出一個問題,即“遺傳算法如何用于優化計算?”,然后從“達爾文的生物進化論”入手,討論“遺傳”、“變異”和“選擇”作用,之后舉例分析,啟發學生思考“遺傳”、“變異”和“選擇”的實現,最后師生一起導出遺傳算法用于優化計算的基本步驟。如此既完成了教授遺傳算法的目的,也鍛煉了學生邏輯思維的能力,教學效果良好[4]。
3 作業和考核方式的改革創新
過去的課程作業都是單一書面習題作業,發展至今,課程作業形式已經發生了變化,更加豐富多樣,包括必須交給教師評閱的書面家庭作業和不必交給教師的課外思考題目、口頭布置的思考題或閱讀材料以及大型作業等。其中通過網絡就可以完成上交作業,并且教師批閱作業后也可以通過網絡返回給學生,實現了網絡化。課程的考核方式較之以前也發生了較大變化,加強了平時思維能力的考核,更加注重學生實驗能力和動手能力的培養,不再是絕對的一次考試定成績,而是在總評成績中加入30%的平時成績,如此不僅減輕了學生的期末負擔,也迫使學生更加重視平時的學習思考,有利于課程教學質量的提升。
4 結束語
本文是以提高教學質量為目標,結合教學實踐,從教學體系、教學內容、教學方法、考核方式等方面對本科人工智能課程的教學改革進行了探討,總結了該課程在教學和實踐方面的一些教改舉措。這些舉措符合二十一世紀高校教學的要求,可以支持教師提高教學手段現代化的水平,同時更貼合學生的學習需求。作為該課程的授課教師應始終保持對教學內容的不斷更新、教學方法的多樣化,才能激發學生的學習興趣,培養他們的思維創新和技術創新的能力,最終提高本課程的教學質量。從學生的反饋來看,作者所總結的教學實踐具有明顯的教學效果。但仍有許多方面做得不夠,今后將繼續在教學過程中不斷總結成功的經驗,吸取失敗的教訓。
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[2]謝榕,李霞.人工智能課程教學案例庫建設及案例教學實踐[J].計算機教育,2014(19):92-97.
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關鍵詞:人工智能;案例教學;應用
1引言
作為計算機科學技術的全新領域即人工智能,其正在迅速成長與成熟、新方法、新理念、新技術并且不斷壯大,同樣也包含著計算機網絡、數學、信息論各類學科的交叉和邊緣學科。人工智能包含的主要內容有知識表示和推理機制、問題求解和搜索算法,自然語言理解、專家系統和機器學習等;也作為計算機科學各專業重要的基礎課程,國內外各高校都非常重視,都將人工智能作為計算機專業的必修課程。人工智能包含的學科多,知識點雜、理論性強、內容抽象,算法難度高復雜,在此情況下各高校采用傳統的“教師講、學生聽”單一教學模式,學生處于被動學習地位;課堂教學與實際操作、理論與現實應用相脫節;加上理論知識強,案例缺乏,容易使學生感覺空洞;學生易產生厭學情緒,也達不到鍛煉其分析問題、解決問題的思維能力和實踐動手能力。如何讓學生高效的學習一直是教師研究的課題,在大數據和網絡信息時代的大背景下,“互聯網+”已經廣泛應用和存在于生活、工作各個方面,其在教育教學中表現出的創新性、互動性尤為突出,并極具優勢。
2基于案例的教學研究
此方法開始于上世紀20年代左右,最早是由美國哈佛商學院所提倡的,基于當時特殊的商業管理真是背景和特殊事件,能夠有效的發展和培養學生主動性、積極性和應用能力,開展案例教學后,學生實際解決問題能力有了很大的提高。但此教學研究方法知道到上世紀80年代后期,才引起教師的重視。1986年由美國研究小組提出《準備就緒的國家:二十一世紀的教師》書中,強烈推薦此方法在實際教學的重要性,并說明今后在教學過程中將其作為一種重要的教學方法應用于各類課程中去。
3基于人工智能的案例教學研究及應用
3.1案例精選
此方法第一步是案例選取,案例的好壞是決定案例教學效果關鍵因素。案例的選取需要滿足以下要求:(1)符合現在的教學目標,明確學生需要掌握的知識點、重難點等,能夠運用所學的理論知識應用到實際中,以此提高學生分析、解決問題的能力;(2)案例要有代表性、趣味性,由于人工智能課程內容多、抽象,需要將枯燥乏味的知識點轉化為趣味生動的案例,有利于吸引學生注意力,激發學習興趣和主動性;例如,講到“知識表示”這部分內容中引入“機器人搬積木”、“野人修道士渡河”案例;(3)采用互動的形式,此為人工智能的案例教學研究重要特征,同時也是教學目標得以充分展現的必要條件。能夠調動大家的積極性,學生和學生之間、學生與教師之間的互動,調動學生的主觀能動性。
3.2案例的執行
(1)講授法。基于教學內容具體知識點設計案例;通過教師講解,幫助學生理解抽象的理論知識。案例的呈現有兩種基本形式:一是“案例—理論”,即先給出教學案例,后講解理論知識;二是“理論—案例”,即教師先講解知識,再給出教學案例;案例的呈現方式不同,會直接影響案例的功能,也會影響到學生的學習情緒、學習效果。為了使案例能更好地為教學服務,教師講解案例之前應從創設案例情境開始,通過情境體驗與案例剖析激發學生認知的興趣,引導學生對將要學習的內容產生注意,有利于教師導入新課。(2)互相討論法。大學生課余時間充沛,鑒于此,將班級學生分為若干小組,教師將事先準備好的案例分配給各組,學生采用組內互動討論的形式,設計出此案例的各種解決方法。課堂上,將本小組的解決方法用課件展現給其他小組。講解完成后,學生開始互相討論,對比各自的方法,然后由老師進行分析、對比和總結。以此來增強學生對學科知識點、應用能力的掌握。(3)相互辯證法。課后,采用相互辯證的方法,組織大家相互辯論。選擇一些綜合應用比較強的案例。與簡單的案例相比,綜合應用案例能更加高效地啟發學生全方位地思考和探索問題的解決方法。相互辯證法是一種探索新型的教學形式,學生的自主性強,能夠在辯論中充分表達自己的觀點,充分運用所學的理論知識來維護自己的觀點,還可以促使學生查閱大量資料,拓展知識面。
4結語
通過以上論述,人工智能技術開始應用于教學,與教學現代化有著密切的聯系。其發展必將對現代教育起巨大推動作用。在教學,可以基于人工智能技術建立人類推理模型學習工具等諸多的運用,展示出越來越好的實用性。
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其實我對辯論本身沒什么興趣,也不是要“曬勤奮”,更是對懶人生活充滿了無限向往,提到懶惰和人類之光,只是想說說人工智能世界里的智慧和能力。
對于大多數人而言,人工智能其實是個很老的、很寬泛的同時又很虛幻的概念。之所以有這樣的印象,恰恰是因為人們接觸到的大部分人工智能系統的應用范圍非常狹窄,按照預設程序,執行特定任務,場景學習能力弱小,更談不上交互和情感層面的高級需求。
即便像“微軟小冰”那樣一個在誕生之初就做好了“情感計算框架”的聊天機器人,除了陪聊之外,也很難讓人覺得“實在”、“有用”;即便現在的超級計算機、各種芯片處理器的運算速度和處理能力已經提升到了一個令人恐怖的程度,但也仍然在創造性的維度上舉步維艱。
所以,當前的人工智能,能力有余,智慧不足。
云和大數據時代的到來,正在將人工智能領域推向一個全新的世界。一些人想到了利用基于互聯網的云平臺和相關智能技術來跨界整合,賦予“機器人人”更大的知識庫和更強的學習能力(比如“健康大白”);一些人則借力諸多商業化的大數據分析平臺(比如英特爾的TAP,IBM的Watson等)以及超級計算機來獲取一直有著較高門檻的機器學習、深度學習領域的準入資格;
而另一些人甚至把目光聚焦在了人工智能的底層算法上。“阿爾法狗”的幕后操盤手,被谷歌收購的英國人工智能公司DeepMind就在這么干。該公司創始人Demis Hassabis希望構建一套能像生物系統一樣學習的、靈活的、自適應的算法,這被稱為通用人工智能(AGI,即Artificial General Intelligence),能自動將非結構化信息轉換為可使用知識。
“氣候建模,復雜疾病分析――開始想象下一步可能解決什么,這讓人非常興奮。”Demis Hassabis認為,未來超級智能機器將與人類專家合作解決一切問題。