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浅谈本科生《人工智能原理》课程教学

2019-11-11刘杰

教育教学论坛 2019年41期

刘杰

摘要:人工智能技术的发展受到国家的高度重视。没有人才就没有技术的发展,高校作为高技术人才的培养基地,理应担起人工智能人才培养的重任。《人工智能原理》课程作为智能化人才培养的基础课,已经在多家高校开设。文章介绍了首都师范大学开设该课程的情况和课程内容,并交流了教学经验。

关键词:人工智能课程;人工智能原理;人工智能教学

中图分类号:G642.1     文献标志码:A     文章编号:1674-9324(2019)41-0221-02

一、人工智能现状

自2016年起人工智能进入国家战略地位,相关政策进入爆发期。2016年3月,国务院颁布《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要(草案)》,人工智能概念进入“十三五”重大工程。2017年3月,在十二届全国人大五次会议的政府工作报告中,“人工智能”首次被写入政府工作报告。2017年10月,党的十九大报告中提到,将推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合。2017年12月,《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划(2018—2020年)》发布,作为同年7月发布的《新一代人工智能发展规划》的补充,详细规划了人工智能在未来三年的重点发展方向和目标。习近平总书记在中共中央政治局第九次集体学习时强调,推动我国新一代人工智能健康发展。从以上国家政策和领导人发言可以得知,国家从顶层设计方面,已经越来越重视人工智能技术,认为人工智能技术可渗透至各行各业,助力传统行业实现跨越式升级,并逐步成为实现社会科技跨越式发展的新引擎。大学作为未来社会科技人才的培养基地,理应响应国家号召,开设人工智能类相关课程。

二、国内的人工智能人才培养现状

2017年11月,高盛发布的《全球人工智能产业分布》报告指出,中国人工智能项目的数量已超美国,但人才储备方面却远远落后[1]。文章[2]认为人工智能人才的社会需求分为三类:基础研究人才、技术研发人才和应用实践人才,并给出了中国人工智能人才培养体系的行动建议框架。文献[3]指出人工智能对于新工科人才培养的影响更为显著和直接,将全方位影响新工科学科专业设置和未来发展。人工智能将促进学科内部具体研究方向的重大转变,也将促进大量新学科新专业诞生,还可能促进部分学科、专业消失或消亡。由此可见人工智能的发展对大学学科带来的冲击。文献[4]论述了中外大学人工智能人才培养的现状和差异,提出高校作为人才培养基地,在人工智能发展的关键期应迅速把握时机,科学建設人工智能一级学科。根据教育部网站信息[5],截至2017年12月,全国共有71所高校围绕人工智能领域设置86个二级学科或交叉学科,2018年全国高校首批612个“新工科”研究与实践项目中,已布局建设57个人工智能类项目。

三、《人工智能原理》教学内容

事实上,自从2003年提出并设立智能科学与技术专业,多家高校已经开设了《人工智能原理》课程。近几年,高校纷纷设立人工智能相关专业和学院,多家大学开设《人工智能原理》课程并把它作为本科生的智能基础课,一些高校教师还撰文介绍和交流了该课程的教学方法。例如,文献[6]认为案例教学法是一种启发式教学方法,应该构建人工智能课程的教学案例库,并给出了具体的建议并举了实际的案例。

首师大信息工程学院规划的《人工智能原理》课程是32学时,共16次课,以我校王万森老师编著的《人工智能原理及其应用》为主要教材,以讲解人工智能基本原理为主。教学内容规划如下:①人工智能概述和成果介绍,1次课;②确定性知识表示和推理,3次课;③搜索策略,3次课;④进化计算和遗传算法,1次课;⑤不确定性推理(可信度推理),1次课;⑥联结学习、深度学习、符号学习、分布智能、自然语言处理,各1次课;⑦3次小测验和实验讲解,1次课;⑧复习和总结,1次课。课堂学习过的所有知识都可以作为实验内容,实验作业课下完成,每人1—2次实验作业。

四、教学特点

(一)讲解人工智能最新成果,提高学生学习兴趣

人工智能的发展日新月异,成果层出不穷。深度学习和生成对抗网络等算法在图像识别和生成、机器翻译等方面的应用成果,AlphaGo大战人类职业围棋选手等,使学生对人工智能充满好奇,激发他们浓厚的兴趣。教师时刻关注人工智能的成果发展,及时地把这些成果介绍给学生,可调节课堂气氛,并使学生保持学习兴趣。

(二)讲解知识的使用现状,使学习不再迷茫

教师课前在期刊网查找相关知识点的论文,课上给学生简单介绍其使用现状,使学生知道有些知识即使出现时间很长了,但是仍然在各行各业发挥作用,例如“框架表示法”、“遗传算法”、“BP神经网络”等,这样可使学生了解到知识的前因后果,学习时不感到迷茫。

(三)灵活设置实验内容,培养学生动手能力

让学生自己选择实验内容,充分发挥他们的主观能动性。例如,在“确定性知识的表示和推理”的实验中,对讲解过的内容“谓词逻辑表示法”、“产生式表示法”、“语义网络表示法”和“框架表示法”,学生可以根据自己的兴趣选择实验内容,鉴于大部分学生仅学过C++编程语言,鼓励使用其他编程语言如Java、Python等进行编程,并根据所使用的编程语言、程序的可交互程度和完整程度综合评判实验成绩。这样可增加学生实验的灵活程度,提高学生动手的积极性。

(四)设置差异性实验,体现差异性教学

鉴于学生的动手能力和学习程度不同,教师应该在实验教学环节采用差异性教学,根据内容划分难度,包括“确定性知识的表示和推理”、“A*算法”、“可信度推理”、“遗传算法”、“BP神经网络”、“专家系统”等,学生根据自己的能力选择实验内容并跟老师沟通完成。

(五)鼓励学生创新,培养实用型人才

鼓励学生参加全国大学生计算机比赛中人工智能方面的竞赛,包括中国大学生计算机设计大赛和中国大学生智能设计竞赛等,给他们讲解人工智能方面的获奖项目,使他们了解人工智能算法的应用。鼓励学生参与老师的人工智能项目,参与创新,并把创新贯穿到学生的校级大学生项目和毕业设计中去,对某一个领域的算法进行深层次的实践,为社会培养实用性人才。

(六)多元化考核机制,合理评定学生成绩

全面考核平时作业、小测验、实验大作业,认真组织期末考试,平时成绩和实践的创新程度相结合,综合评判学生的最终成绩。

五、结束语

人工智能技术发展迅猛,社会急需人工智能方面的人才,《人工智能原理》课程是本科生进行人工智能技术学习的基础和入门课程,本文介绍了我校该课程的开设情况和教学内容,并交流了教学经验,为同行之间的教学交流抛砖引玉。

参考文献:

[1]缺口500万!人工智能人才如何“高校造”[EB/OL].2018-06-20.http://www.stdaily.com/rgzn/duihua/2018-04/08/content_656029.shtml.

[2]王婷婷,任友群.人工智能时代的人才战略——《高等学校人工智能创新行动计划》解决之三[J].远程教育杂志,2018,36(05):52-59.

[3]陈劲,吕文晶.人工智能与新工科人才培养:重大转向[J].高等工程教育研究,2017,(06):18-23.

[4]张茂聪,张圳.我国人工智能人才现状及其培养途径[J].现代教育技术,2018,28(08):19-25.

[5]http://www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/xw_zt/moe_357/jyzt_2018n/2018_zt11/zt1811_zj/zt181104_mtgz/201806/t20180611_339060.html.

[6]谢榕,李霞.人工智能课程教学案例库建设及案例教学实践[J].计算机教育,2014,(19):92-97.