Seminar方法在《人工智能概论》教学中的实践探究

张友强　孙进　刘家希　戴彬

关键词： Seminar 教学法；人工智能概论；能力培养

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）36-0172-03

1 引言

人工智能已成为当前信息技术发展的一个重要方向，它在各行各业有着广泛应用[1]。人工智能技术促进了生产力的发展，加速了第四次工业革命。人工智能技术的快速发展，也为高等教育带来了新的挑战[2]。首先，人工智能涉及的知识范畴比较宽泛，它是一种多学科融合的综合技术。其次，随着理论的发展和计算机硬件的升级，人工智能相关技术更新较快。最后，人工智能产业发展的需求越来越多、任务要求越来越高，这倒逼人工智能技术进一步发展。人工智能技术的发展和应用离不开专业人才，为了培养人工智能方面的专业人才，教育部在2018年度普通高等学校本科专业设置和调整工作中增加了人工智能本科专业。随后，国内许多高校增设了人工智能本科专业，开始专注于人工智能方向的本科专业人才培养。

除了专门的人工智能本科专业之外，各大高校在电子信息类专业开设了人工智能方面的通识课或专业选修课。以笔者所在的网络工程专业开设的《人工智能概论》课程为例，该课程涵盖知识点较多，内容比较宽泛。这就出现了一个问题，课程讲授容易抓不住重点，学生积极性不高。因此，对于《人工智能概论》课程，授课老师需要及时调整授课模式或授课方法、发展新的教学理论与方法。

Seminar作为一种问题研讨式教学模式，已在各学科教学中得到一定推广[3-5]。与传统的课堂教学表现出的单向信息传播特点不同，Seminar教学模式具有信息双向传播的特点。一方面，老师将问题布置给学生，学生通过线下分组的形式进行准备，然后在课堂上将解决方法和结果汇报给大家；另一方面，老师对各组的解答进行点评和总结。此外，Seminar教学方法加强了学生之间的交流互动，提高了学生解决问题的团体协作能力。为此，课程小组将Seminar教学方法引入《人工智能概论》教学，以此提升教学效果。

2《人工智能概论》课程教学问题分析

《人工智能概论》课程涉及的知识点较多，需要学生有一定的基础知识；该课程多为选修课，上课人数较多，师生互动次数较少；学生自律能力较弱，缺乏主动学习的精神。具体来说，存在以下几方面的问题。

（1）课程内容宽泛

《人工智能概论》涉及的知识点比较多，以中国科学技术出版社出版的《人工智能导论》[6]為例，该教材共有十五章，章与章之间内容相对独立。对学生来说，每一章都是新的内容，需要学生课前阅读一些相关资料进行准备。另一方面，课程涉及的知识点较多，授课老师无法详尽地在有限的学时内讲授所有内容的细枝末节，这就需要授课老师进行针对性的讲解。

（2）先导课程相对薄弱

虽然《人工智能概论》课是一门通识课，但它也需要一些先导课程作为支撑。例如，机器学习章节中的支持向量机算法原理简单，推导过程却有一些难度，因为该算法的推导需要用到高等数学的基础知识。决策树方法也是机器学习中的重要算法，该算法需要用到信息论知识，如果学生缺乏相关知识，将很难理解该算法的核心思想。由于各种原因，学生的先导课程知识储备往往不够充分，影响了该门课程的学习效果。

（3）教学模式相对单一

当前的《人工智能概论》课程多数还是以课堂讲授为主，学生参与较少。课堂讲授的本质就是单向性的知识传播过程，学生对这种授课方式没有多余的选择，只能选择接受或者逃避，学生往往处于被动学习的状态。此外，授课教师在讲授的过程中需要考虑全体学生的平均接受能力，使得多数学生能够理解授课内容。

（4）线上教学自律较弱

受疫情的影响，原来的线下教学经常会转为线上教学。在线学习的方式打破了时间与空间的限制，让学生可以在不同的地方上课学习，减少了疫情防控对教学的影响。但是，线上教学需要学生高度的自律，这是完成线上教学目标的一个重要保障。实际情况却很难让人满意，学生受疫情影响，浮躁的心态难于专注课堂；线上教学缺乏监督，学生可能只是账号在线而人不在课堂。

（5）缺乏开创性思维

人工智能课程具有与时俱进的特点，学习该课程时需要紧跟当前人工智能发展的方向。在讨论各种应用时，需要用开创性的思维去思考问题，而不是用固化的思维来思考和解决问题。面对同一个问题，可能有不同的解决办法，也就需要从不同的视角来研究该问题。以流水车间调度问题为例，可以用遗传算法、粒子群算法、神经网络等不同的算法来求解，此时就需要发散思维，从多方面进行审视。

3 Seminar 教学模式及其特点

3.1 Seminar 教学过程

Seminar教学法起源于德国柏林大学，是一种在老师的指导下，学生以小组形式讨论某一特定问题的教学模式[7]。学生主动提前学习老师布置的课程内容、找到问题的答案，并在课堂上与其他同学分享知识和观点。这种教学方法注重学生与教师在课堂上的互动，能充分调动学生的主观能动性，培养学生的发散思维和创新思维[8]。该方法已应用于许多学科，并可能导致知识的增长[3， 4， 9]。

Seminar教学法的主要步骤如下：

（1）布置Seminar课题。授课教师根据授课内容和进度安排选择一个合适的内容作为Seminar主题，学生组队并选定代表作为主讲人。教师向学生介绍该主题的基本情况，不需要进行深入的讲解和评价，避免影响学生的自主学习方向和范围。授课教师可以根据需要给学生适当准备一些阅读资料，包括但不限于较新的文献、技术资料等。

（2）学生自主学习。学生根据主题和教师分发的资料进行学习，学生还需要动手从图书馆或互联网查询所需的资料。学生之间进行交流讨论，形成对该主题的理解，撰写讲稿和多媒体演示文稿。

（3）课堂报告交流。小组主讲人根据自主学习形成的报告进行讲解。授课教师和其他学生代表根据主讲人的报告进行自由交流，主讲人对提问者的问题给予回答，小组其他成员对回答做出补充和解释。

（4）总结与评价。对Seminar进行总结评价，点评内容可以以多样化的形式展开。首先，可以对每Sem⁃inar的各个部分进行评价，如报告资料准备情况、报告情况、讨论问答情况等。其次，可以对不同小组进行对比性评价，这样对同一个Seminar来说，学生可以获得不同视角下的理解。

3.2 Seminar教学法特点

与单向信息传播的传统教学方法不同，Seminar 教学方法具有如下特点：

（1）互动性。传统的课堂教学具有单向性和机械性的特点，对比之下，Seminar教学法采用双向交流的方式进行，学生对一个Seminar主题开展调查研究形成自己的理解，而后在课堂上就自己的理解进行报告，发表自己的见解和看法，教师和其他同学也可以根据主讲人的发言进行提问交流。双向互动交流增强了学生在学习过程中的主动性，避免了传统填鸭式教学带来的弊端。

（2）研究性。Seminar教学方式是一种主动开展问题探索研究的活动，其活动具有一定的学术性，它体现在两方面。一方面授课教师需要对教学内容进行研究，从而找到合适的Seminar主题供学生研究。另一方面学生需要按照Seminar主题开展研究，其研究过程需要搜索并总结一些学术资料。

（3）民主性。Seminar教学法具有很强的民主性。

首先，在对主题进行研究时，学生可以根据自己的需要查找各种资料而不拘泥于课本；其次，在课堂报告交流时，学生和老师之间可以畅所欲地提问和交流；最后，在整个Seminar教学实施过程中，学生享有宽松、独立、平等的学习氛围。

（4）激励性。Seminar教学法的激励性体现在两方面。一方面，学生对Seminar课题开展研究，可以激发激励学生主动探索知识，进一步培养学生的创造性思维，从而更加深刻地理解有关知识点。另一方面，学生与老师、学生与学生之间的双向交流，可以培养学生的发散性思维，从而升华所学知识。

4 Seminar教学法在教学中的应用

4.1《人工智能概论》课程Seminar选题要点

《人工智能概论》课程内容宽泛、知识点跨度大、理论性较强的特点，而且该课程还需要其他课程如高等数学、线性代数、优化理论、图论等作为支撑。此外，该课程还与实际应用联系比较紧密。因此，在引入Seminar教学法时，需要综合考虑所选择的主题与教学内容的关联度以及主题的难易程度，因为主题内容直接影响了相关知识点的学习效果。针对《人工智能概论》课程的特点，结合前人经验和教学实践，提出以下Seminar选题要点。

（1）确保Seminar 主题与学生的能力基本匹配。所选的Seminar主题既不能过于简单也不能太难，因为过于简单不利于调动学生的兴趣，而过于困难则会挫败学生学习的积极性。因此，难度适中的Seminar 主题是达成课程目标的基础。

（2）选题内容应贴近实际应用。对于概论课来说，不适宜选择理论太强的主题，否则会占用学生较多课余时间。另一方面，贴近实际应用的主题可以增加学生的兴趣，提高学生参与Seminar的积极性。

（3）选题与课程思政相结合。《人工智能概论》课涉及较多的伦理问题，在选题时，要考虑对学生世界观、人生观、价值观的塑造[10]。另一方面，人工智能应用与大众生活、工业化建设、国防现代化建设都有密切的关系，在选题时要考虑培养学生健全的人格。

4.2 Seminar教学法实施

课程教学使用中国科学技术出版社的《人工智能导论》教材[6]。根据前一小节选题要点和课程教学大纲安排，课程的Seminar主题设计如表1所示。

下面以“群智能算法”这一节的教学过程说明Seminar教学法在网络工程专业限选课《人工智能概论》课程教學中的应用。

（1）Seminar课题布置。课前要求学生对群智能算法这一章进行预习，课堂上，授课教师选定主讲人对粒子群算法、蚁群算法、蜂群算法的主要思想进行讲解。教师布置Seminar课题：选定某一种群智能算法，编程求解流水车间调度问题，同时教师分发文献资料供学生参考。

（2）学生自主学习。学生对课题进行分组学习，学习过程中自由交流讨论，也可以查阅各种资源和材料；学生自主选择程序设计语言，编程求解流水车间调度问题，对结果进行分析；讨论形成总结，撰写学习报告和课堂演示文稿。

（3）课堂讨论交流。学生完成学习任务后，在课堂对学习报告进行交流。主讲人在报告时需要指出所选方法的优劣，算法设计的思路，所选择的程序设计语言和开发平台，给出可视化的实验结果。授课教师和其他同学对报告内容自由提问，主讲人进行回答，其他同学进行补充。讨论交流以自由提问的形式增加学生认知的多样性，促进了学生创造性思维的锻炼。

（4）总结评价。针对群智能算法求解流水车间调度问题给出评价，分析各小组的报告内容。对群智能算法的关键（群体中的个体、群体）进行讲解，比较不同群智能算法的特点，指出它们各自的优劣。分析各主讲人的讲解是否正确、完整，评估实验结果是否合理有效，点评主讲人的表达沟通能力、文档写作能力。

4.3 教学评价

为了评估Seminar教学法在《人工智能概论》课程教学中的效果，课程组进行了问卷调查，调查结果如表2所示。

通过问卷调查发现，Seminar教学法更受学生的欢迎，而且Seminar教学法在培养学生综合能力方面更加突出，特别是它可以培养学生自主学习、协作学习、交流表达、探索研究、写作、组织、动手、辩论等各方面的能力。经历Seminar课程学习后，部分原来不敢发言的学生敢于表达自己的想法和思想，原来被动学习的学生变得积极主动，原来喜欢死记硬背的学生开始研究探索，原来写作不规范的学生开始逐步走向规范化写作。总的来说，相比传统教学模式，Seminar 教学模式对《人工智能概论》教学改革是有积极意义的，对学生的能力培养是全面的。

5 结语

Seminar作为一种现代化的教学方法已在许多课程进行了实践应用，课程组将Seminar教学法引网络工程专业选修课——《人工智能概论》。通过教学实践发现，与传统的课堂教学相比，Seminar教学法在培养学生自主学习、协作学习、交流表达、探索研究、写作、组织、动手、辩论等各方面的能力更加凸显。Sem⁃inar教学法拓宽了原有的教学模式，使得传统的单向知识传播变为双向互动传播，不仅锻炼了学生各方面的能力，还增进了教师对课程的理解。因此，将Semi⁃nar教学法引入《人工智能概论》课程教学是有积极意义的。