序言：作為思想的載體和知識(shí)的探索者，寫作是一種獨(dú)特的藝術(shù)，我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備了不同風(fēng)格的5篇人工智能教學(xué)案例，期待它們能激發(fā)您的靈感。

篇1

1.1集先進(jìn)性、實(shí)用性和前沿性為一體的教學(xué)內(nèi)容改革對(duì)國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀的人工智能教材[2-6]的內(nèi)容進(jìn)行整合，建立人工智能的知識(shí)體系，并提取人工智能課程的知識(shí)要點(diǎn)，確定集先進(jìn)性、實(shí)用性和前沿性為一體的教學(xué)內(nèi)容。人工智能的核心思想是研究人類智能活動(dòng)規(guī)律和模擬人類智能行為的理論、方法和技術(shù)，因此人工智能應(yīng)圍繞“智能”這個(gè)中心。由于智能本身的復(fù)雜性，難以用單一的理論與方法來描述，因此可以通過建立人工智能的不同層次來刻畫智能這個(gè)主題。人工智能的主要內(nèi)容可按圖1所示劃分為最底層、抽象層、邏輯層和應(yīng)用層這4個(gè)不同層次。在最底層，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與演化計(jì)算輔助感知以及與物理世界的交互。抽象層反映知識(shí)在智能中的角色和創(chuàng)建，圍繞問題求解對(duì)知識(shí)進(jìn)行抽象、表示與理解。邏輯層提出學(xué)習(xí)、規(guī)劃、推理、挖掘的模型與方式。應(yīng)用層構(gòu)造智能化智能體以及具有一定智能的人工系統(tǒng)。將人工智能劃分為這4個(gè)層次可確定人工智能課程的教學(xué)內(nèi)容，并保證教學(xué)內(nèi)容的循序漸進(jìn)。

1.2基于人工智能知識(shí)體系的教學(xué)案例庫(kù)建設(shè)根據(jù)所確定的教學(xué)內(nèi)容、知識(shí)重點(diǎn)和知識(shí)難點(diǎn)，從國(guó)內(nèi)外經(jīng)典教材、科研項(xiàng)目、研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)建設(shè)以及國(guó)內(nèi)外人工智能網(wǎng)站等多種途徑，收集案例素材，加以整理，撰寫各知識(shí)要點(diǎn)的教學(xué)案例及其內(nèi)容。表1給出基于人工智能知識(shí)體系的教學(xué)案例示例。

2人工智能課程教學(xué)案例的詳細(xì)設(shè)計(jì)

在教學(xué)案例具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)包括章節(jié)、知識(shí)重點(diǎn)、知識(shí)難點(diǎn)、案例名稱、案例內(nèi)容、案例分析過程、案例教學(xué)手段、思考/討論內(nèi)容等案例規(guī)范，分別從以下單一案例、一題多解案例和綜合應(yīng)用案例3種情況進(jìn)行討論。

2.1單一案例設(shè)計(jì)以人工智能課程中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)內(nèi)容為例，介紹基于知識(shí)點(diǎn)的單一案例的設(shè)計(jì)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在模式識(shí)別、圖像處理、組合優(yōu)化、自動(dòng)控制、信息處理和機(jī)器人學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，是人工智能課程的主要內(nèi)容之一。教學(xué)內(nèi)容主要包括介紹人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的由來、特性、結(jié)構(gòu)、模型和算法，以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的表示和推理。這些內(nèi)容是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí)。其重點(diǎn)在于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、模型和算法。難點(diǎn)是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和算法。從教學(xué)要求上，通過對(duì)該章節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、模型和算法，了解人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的由來和特性，一般性地了解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的表示和推理方法。采用課件PPT和演示手段，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，在學(xué)生掌握人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理和方法之后，再講解反向傳播BP算法，然后運(yùn)用“手寫體如何識(shí)別”案例，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)理解人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的核心思想及其應(yīng)用方法。從國(guó)外教材中整理和設(shè)計(jì)該案例，同時(shí)應(yīng)包括以下規(guī)范內(nèi)容。章節(jié)：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。知識(shí)重點(diǎn)：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。知識(shí)難點(diǎn)：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、表示、學(xué)習(xí)算法和推理。案例名稱：手寫體如何識(shí)別。案例內(nèi)容：用訓(xùn)練樣本集訓(xùn)練一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)使其推廣到先前訓(xùn)練所得結(jié)果，正確分類先前未見過的數(shù)據(jù)。案例分析過程：①訓(xùn)練數(shù)字識(shí)別神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樣本位圖；②反向傳播BP算法；③神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的表示；④使用誤差反向傳播算法訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的泛化能力；⑤一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練完畢后，將網(wǎng)絡(luò)中的權(quán)值保存起來供實(shí)際應(yīng)用。案例教學(xué)手段：手寫體識(shí)別的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)演示。思考/討論內(nèi)容：①訓(xùn)練改進(jìn)與權(quán)值調(diào)整改進(jìn)；②過學(xué)習(xí)/過擬合現(xiàn)象，即在一個(gè)數(shù)據(jù)集上訓(xùn)練時(shí)間過長(zhǎng)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)過擬合于訓(xùn)練數(shù)據(jù)，對(duì)未出現(xiàn)過的新數(shù)據(jù)沒有推廣性。

2.2一題多解案例設(shè)計(jì)一題多解案例有助于學(xué)生把相關(guān)知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來，形成相互關(guān)聯(lián)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。以人工智能課程中知識(shí)及其表示教學(xué)內(nèi)容為例，介紹一題多解案例的設(shè)計(jì)。知識(shí)及其表示是人工智能課程三大內(nèi)容（知識(shí)表示、知識(shí)推理、知識(shí)應(yīng)用）之一。教學(xué)內(nèi)容主要包括知識(shí)表示的各種方法。其重點(diǎn)在于狀態(tài)空間、問題歸約、謂詞邏輯、語義網(wǎng)絡(luò)等知識(shí)表示方法。難點(diǎn)是知識(shí)表示方法的區(qū)別及其應(yīng)用。從教學(xué)要求上，通過對(duì)該章節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握利用狀態(tài)空間法、問題歸約法、謂詞演算法、語義網(wǎng)絡(luò)法來描述和解決應(yīng)用問題，重點(diǎn)掌握幾種主要知識(shí)表示方法之間的差別，并對(duì)如何選擇知識(shí)表示方法有一般性的了解。通過講解和討論“猴子和香蕉問題”案例，來表示抽象概念。該案例從國(guó)內(nèi)外教材中進(jìn)行整理和設(shè)計(jì)，同時(shí)包括以下規(guī)范內(nèi)容。章節(jié)：知識(shí)及其表示。知識(shí)重點(diǎn)：狀態(tài)空間法、問題歸約法、謂詞邏輯法、語義網(wǎng)絡(luò)法等。知識(shí)難點(diǎn)：知識(shí)表示方法的區(qū)別及其應(yīng)用。案例名稱：分別用狀態(tài)空間表示法與謂詞邏輯法表示猴子和香蕉問題。案例內(nèi)容：房間內(nèi)有一只機(jī)器猴、一個(gè)箱子和一束香蕉。香蕉掛在天花板下方，但猴子的高度不足以碰到它。猴子如何摘到香蕉？如何采用多種知識(shí)表示方法表示和求解該問題？案例分析過程：①狀態(tài)空間法的解題過程。用n元表列表示該問題的狀態(tài)；定義問題的操作算符；定義初始狀態(tài)變換為目標(biāo)狀態(tài)的操作序列；畫出該問題的狀態(tài)空間圖。②謂詞邏輯法的解題過程。定義問題的常量；定義問題的謂詞；根據(jù)問題描述用謂詞公式表示問題的初始狀態(tài)、中間狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)。案例教學(xué)手段：猴子和香蕉問題的演示。思考/討論內(nèi)容：①選擇知識(shí)表示方法時(shí)，應(yīng)考慮哪些主要因素？②如何綜合運(yùn)用多種知識(shí)表示方法獲得最有效的問題解決方案?

2.3綜合應(yīng)用案例設(shè)計(jì)與單一案例、一題多解案例相比，綜合應(yīng)用案例能更加有效地啟發(fā)學(xué)生全方位地思考和探索問題的解決方法。以機(jī)器人行動(dòng)規(guī)劃模擬為例，介紹人工智能綜合應(yīng)用案例的設(shè)計(jì)，該案例包括以下規(guī)范內(nèi)容。章節(jié)：人工智能綜合應(yīng)用。知識(shí)重點(diǎn)：人工智能的研究方向和應(yīng)用領(lǐng)域。知識(shí)難點(diǎn)：人工智能的技術(shù)集成。案例名稱：機(jī)器人行動(dòng)規(guī)劃模擬。案例內(nèi)容：綜合應(yīng)用行為規(guī)劃、知識(shí)表示方法、機(jī)器人學(xué)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人工智能語言等多種人工智能技術(shù)與方法，對(duì)機(jī)器人行動(dòng)規(guī)劃問題進(jìn)行描述和可視化。案例分析過程：①機(jī)器人行為規(guī)劃問題求解。采用狀態(tài)歸約法與分層規(guī)劃技術(shù)，將機(jī)器人須完成的總?cè)蝿?wù)分解為若干依序排列的子任務(wù)；依據(jù)任務(wù)進(jìn)程，確定若干關(guān)鍵性的中間狀態(tài)，將狀態(tài)對(duì)應(yīng)為進(jìn)程子規(guī)劃的目標(biāo)；確定規(guī)劃的執(zhí)行與操作控制，以及機(jī)器人過程控制與環(huán)境約束。②基于謂詞邏輯表示的機(jī)器人行為規(guī)劃設(shè)計(jì)。定義表達(dá)狀態(tài)的謂詞邏輯；用謂詞邏輯描述問題的初始狀態(tài)、問題的目標(biāo)狀態(tài)以及機(jī)器人行動(dòng)規(guī)劃過程的中間狀態(tài)；定義操作的約束條件和行為動(dòng)作。③機(jī)器人控制系統(tǒng)。定義機(jī)器人平臺(tái)的控制體系結(jié)構(gòu)，包括反應(yīng)式控制、包容結(jié)構(gòu)以及其他控制系統(tǒng)等。④基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模式識(shí)別。采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法以及BP算法對(duì)桌面茶壺、杯子等物體進(jìn)行識(shí)別，提取物體圖形特征。⑤機(jī)器人程序設(shè)計(jì)語言。運(yùn)用人工智能語言實(shí)現(xiàn)機(jī)器人行動(dòng)規(guī)劃行為的可視化。案例教學(xué)手段：機(jī)器人行動(dòng)規(guī)劃的模擬演示。思考/討論內(nèi)容：人工智能將會(huì)怎樣發(fā)展？應(yīng)該在哪些方面進(jìn)一步開展研究？

3案例教學(xué)環(huán)節(jié)和過程的具體實(shí)施細(xì)節(jié)

人工智能案例教學(xué)的實(shí)施面向筆者所在學(xué)院軟件工程專業(yè)三年級(jí)本科生展開。具體實(shí)施細(xì)節(jié)如下。（1）教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性、實(shí)用性和前沿性。引進(jìn)和整合國(guó)外著名人工智能教材內(nèi)容，保證課程內(nèi)容具有先進(jìn)性。同時(shí)將前沿人工智能的研究成果與技術(shù)有機(jī)地融入課程案例教學(xué)之中。（2）案例教學(xué)的創(chuàng)新教學(xué)模式。在教師的引導(dǎo)下，將案例中涉及的人工智能內(nèi)容推廣到對(duì)人工智能的一般性認(rèn)識(shí)。案例的教學(xué)過程，成為認(rèn)識(shí)人工智能、初步運(yùn)用人工智能的理論與方法分析和解決實(shí)際應(yīng)用問題的過程，使學(xué)生具備運(yùn)用人工智能知識(shí)解決實(shí)際問題的意識(shí)和初步能力。在課程教學(xué)中，打破國(guó)內(nèi)常規(guī)教學(xué)方式，建立和實(shí)施開放式案例教學(xué)模式。采用動(dòng)畫課件、錄像教學(xué)、實(shí)物演示、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等多種多媒體教學(xué)手段，以及集中講授與專題討論相結(jié)合的教學(xué)方式將理論、方法、技術(shù)、算法以及實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合，感性認(rèn)識(shí)與理性認(rèn)識(shí)相結(jié)合，理論與實(shí)際相結(jié)合，極大地激發(fā)學(xué)生自主和創(chuàng)新性學(xué)習(xí)的熱情。（3）“課堂教學(xué)—實(shí)踐活動(dòng)—現(xiàn)實(shí)應(yīng)用”的有機(jī)融合。在案例教學(xué)過程中，從傳統(tǒng)教學(xué)觀以學(xué)會(huì)為中心轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新應(yīng)用型教學(xué)觀以創(chuàng)新為中心，以及從傳統(tǒng)教學(xué)的以課堂教學(xué)為中心轉(zhuǎn)化為以課堂教學(xué)與實(shí)踐活動(dòng)并重為中心，構(gòu)造具體問題場(chǎng)景以及設(shè)計(jì)教學(xué)案例在情境中的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，加深學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解，同時(shí)提高學(xué)生的思考能力和實(shí)際綜合應(yīng)用能力。

4結(jié)語

篇2

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(chuàng)新；本科

Key words： artificial intelligence；innovation；undergraduate

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）22-0230-02

0 引言

人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，是當(dāng)前科學(xué)技術(shù)中正在迅速發(fā)展、新思想、新觀點(diǎn)、新理論、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)的一個(gè)學(xué)科，其屬于一門邊緣學(xué)科，同時(shí)也是多個(gè)學(xué)科交叉而成的一門學(xué)科，包括語言學(xué)、哲學(xué)、心理學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、系統(tǒng)論、信息論、控制論、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)等[1]。當(dāng)前人工智能已經(jīng)是很多高校計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的必修課程，它是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科類各專業(yè)重要的基礎(chǔ)課程，其教學(xué)內(nèi)容主要包括自然語言理解、計(jì)算智能技術(shù)、問題求解和搜索算法、知識(shí)表示和推理機(jī)制、專家系統(tǒng)和機(jī)器學(xué)習(xí)等，國(guó)內(nèi)外很多大學(xué)都意識(shí)到了其重要性，紛紛對(duì)其展開了教學(xué)和研究。人工智能課程包含多個(gè)學(xué)科，具有內(nèi)容抽象、理論性強(qiáng)、知識(shí)點(diǎn)多等特點(diǎn)，且算法復(fù)雜，但是多數(shù)高校采用的教學(xué)方式仍是傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式，即“教師講、學(xué)生聽”的教學(xué)模式，這種信息單向傳輸教學(xué)模式以教師為主體，學(xué)生只是在被動(dòng)的接收知識(shí)；存在過分重視理論教學(xué)，忽視實(shí)踐活動(dòng)教學(xué)的問題，導(dǎo)致教育內(nèi)容無法和社會(huì)接軌；人工智能教材理論性過強(qiáng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中常常感到枯燥乏味，進(jìn)而對(duì)學(xué)習(xí)該課程失去熱情[2]，久而久之，不僅人工智能課程的教學(xué)質(zhì)量和效果無法達(dá)到預(yù)期，甚至學(xué)生還會(huì)產(chǎn)生厭學(xué)心理。針對(duì)人工智能課程中現(xiàn)有的各項(xiàng)問題，本文作者結(jié)合自身豐富人工智能教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，參考人工智能課程特點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)，從多個(gè)方面探討和總結(jié)了人工智能，包括教學(xué)內(nèi)容、教材選擇、教學(xué)方法和考核形式等。

1 教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化與更新

人工智能是一門嶄新的學(xué)科。開設(shè)本課程首先是確定教學(xué)內(nèi)容。通常來講，人工智能學(xué)科的內(nèi)容包括兩個(gè)部分，具體：一是知識(shí)表示和推理；二是人工智能的應(yīng)用。前者是人工智能的重要基礎(chǔ)，后者主要介紹了幾種人工智能應(yīng)用系統(tǒng)，包括自動(dòng)規(guī)劃和機(jī)器視覺、機(jī)器學(xué)習(xí)、專家系統(tǒng)等。另外，課程內(nèi)容中還包括了一些人工智能應(yīng)用的實(shí)例，將實(shí)踐和理論緊密結(jié)合起來[3]。

隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人工智能學(xué)科也取得了較大發(fā)展。基于此，人工智能學(xué)科也應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)，更新人工智能教學(xué)大綱，進(jìn)一步完善其教學(xué)內(nèi)容。修訂后的人工智能教學(xué)大綱將人工智能分成兩個(gè)部分，即基礎(chǔ)部分和擴(kuò)展應(yīng)用部分。前者包括計(jì)算智能、搜索原理、知識(shí)表示等，后者包括智能機(jī)器人、智能控制、多智能體、自然語言理解、自動(dòng)規(guī)劃、機(jī)器學(xué)習(xí)、知識(shí)工程等。

教學(xué)內(nèi)容的選擇和確定應(yīng)綜合考慮多項(xiàng)因素，不僅要重視基礎(chǔ)知識(shí)，也應(yīng)注意推陳出新，隨著科技的進(jìn)步做到與時(shí)俱進(jìn)，同時(shí)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)符合現(xiàn)實(shí)的需求，能夠與社會(huì)接軌，將理論和實(shí)踐緊密結(jié)合起來，只有這樣人工智能課程的教學(xué)質(zhì)量和效果才能事半功倍。

2 教學(xué)策略及教學(xué)方法的改革創(chuàng)新

由于人工智能課程具有算法復(fù)雜、內(nèi)容抽象、理論性強(qiáng)、 知識(shí)點(diǎn)多的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)無法滿足人工智能課程的需求，教師應(yīng)探索更加有效的教學(xué)模式和方法，確保人工智能課程能夠取得良好的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。具體的改革和創(chuàng)新人工智能課程的手段和方法主要包括以下幾個(gè)方面：

2.1 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣 無論是經(jīng)驗(yàn)還是常識(shí)都在告訴我們每個(gè)人最好的老師就是興趣，學(xué)生只有對(duì)某門學(xué)科存在興趣，才會(huì)更加主動(dòng)積極的學(xué)習(xí)該門課程，從而獲得良好的教學(xué)效果。比如，作者在課程的一開始先播放了一段著名導(dǎo)演斯蒂文?斯皮爾伯格的《Artificial Intelligence》的相關(guān)片段，由這個(gè)電影學(xué)生知道了世上存在人工智能的機(jī)器人，學(xué)生們隨著電影情節(jié)的發(fā)展而深深感動(dòng)，與此同時(shí)教師讓學(xué)生思考和談?wù)撊斯ぶ悄苁鞘裁矗垦芯咳斯ぶ悄艿囊饬x在哪里？實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在課堂中加入電影因素，能夠大大提升學(xué)生們的注意力，讓學(xué)生更加專注在教學(xué)任務(wù)中，有效提高了學(xué)生探索人工智能的積極性和主動(dòng)性。此外，在教學(xué)中還可以用動(dòng)畫、視頻、圖片等手段將反映人工智能最新研究和應(yīng)用的成果展示出來，讓學(xué)生更直觀的感受人工智能的奧妙，從而投入更多熱情學(xué)習(xí)人工智能課程。

2.2 面向問題的案例教學(xué)法 案例教學(xué)法是一種以案例為基礎(chǔ)、以能力培養(yǎng)為核心的一種教學(xué)方法[11]。針對(duì)學(xué)校學(xué)生特點(diǎn)，我們采取了以下幾種教學(xué)形式實(shí)施案例教學(xué)。①講解式案例教學(xué)：這種案例通過教師的講解，幫助學(xué)生理解抽象的理論知識(shí)點(diǎn)。案例的呈現(xiàn)有兩種基本形式：一是“案例―理論”，即先給出教學(xué)案例，然后再講解理論知識(shí)；二是“理論―案例”，即教師先講解理論知識(shí)，再給出教學(xué)案例；通過情境體驗(yàn)與案例剖析激發(fā)學(xué)生認(rèn)知的興趣，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容產(chǎn)生注意，有利于教師導(dǎo)入新課。②討論式案例教學(xué)：在課程初期將學(xué)生分成若干學(xué)習(xí)小組，每小組3～4人；教師將提前設(shè)計(jì)好的一題多解的教學(xué)案例以及收集的相關(guān)資料分配給每個(gè)小組，要求學(xué)生在課余時(shí)間通過自學(xué)和組內(nèi)討論的方式給出問題的不同解決方案。③辯論式案例教學(xué)：在課程后期，采取專題辯論的方式對(duì)綜合應(yīng)用案例進(jìn)行討論，能有效地啟發(fā)學(xué)生全方位地思考和探索問題的解決方法，加深學(xué)生對(duì)人工智能的理解。

2.3 個(gè)性化學(xué)習(xí)與因材施教 在開展課程教育過程中應(yīng)注意對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化教學(xué)，結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)因材施教。比如，在日常教學(xué)中多觀察學(xué)生情況，鼓勵(lì)那些應(yīng)對(duì)教學(xué)任務(wù)后仍存在余力的W生深入探索較深層次的課程及相關(guān)知識(shí)，同時(shí)友善面對(duì)學(xué)習(xí)較差的學(xué)生，分析其學(xué)習(xí)過程中面對(duì)的困難，有的放矢地采取應(yīng)對(duì)措施，幫助其不斷進(jìn)步；在教學(xué)過程中讓學(xué)生以讀書報(bào)告的形式多多思考，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)散性思考問題，鼓勵(lì)優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)行深一步的探討，并且教師應(yīng)幫助具有新穎思想或論點(diǎn)的學(xué)生將其智慧以科技論文和發(fā)表文章的形式轉(zhuǎn)化為成果。

2.4 注重綜合能力培養(yǎng) 在研究型教學(xué)中任務(wù)驅(qū)動(dòng)是一種常用的教學(xué)方法，其中心導(dǎo)向是任務(wù)，學(xué)生在完成任務(wù)的同時(shí)也在吸收和掌握知識(shí)。通常來講，該教學(xué)方法的步驟是：教師提出任務(wù)師生共同分析以得出完成任務(wù)的方法和步驟適當(dāng)講解或自學(xué)、協(xié)作學(xué)習(xí)完成任務(wù)交流和總結(jié)。”[3]該教學(xué)模式不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識(shí)，還能夠培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，提高其綜合實(shí)力。不僅如此，由于該教學(xué)模式通常是以小組協(xié)作的方式進(jìn)行，教師給出研究范圍，學(xué)生自愿結(jié)組并選擇具體的題目，經(jīng)過分析和討論后以程序設(shè)計(jì)或者論文的形式協(xié)作完成研究。由此可知，學(xué)生是在以團(tuán)隊(duì)的力量解決問題，這十分考驗(yàn)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，對(duì)于學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神的培養(yǎng)至關(guān)重要，且在完成任務(wù)的過程中學(xué)生需要查閱大量的資料，久而久之學(xué)生收集資料和創(chuàng)新能力勢(shì)必會(huì)得到提升。

2.5 采用啟發(fā)式教學(xué) 人工智能的很多問題都較為抽象，對(duì)學(xué)生理解力的要求較高，因此，在實(shí)際的教學(xué)過程中教師應(yīng)有意識(shí)的就課程內(nèi)容提出相關(guān)問題，讓學(xué)生自己獨(dú)立思考，鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的想法和解決方案。然后回歸到課程上，對(duì)比分析教材上的解決方案和學(xué)生自己的解決方案，如此不僅培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立思考的能力，也增加了學(xué)生參與教學(xué)活動(dòng)的意識(shí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。比如，在講到較為抽象的“遺傳算法”時(shí)，先提出一個(gè)問題，即“遺傳算法如何用于優(yōu)化計(jì)算？”，然后從“達(dá)爾文的生物進(jìn)化論”入手，討論“遺傳”、“變異”和“選擇”作用，之后舉例分析，啟發(fā)學(xué)生思考“遺傳”、“變異”和“選擇”的實(shí)現(xiàn)，最后師生一起導(dǎo)出遺傳算法用于優(yōu)化計(jì)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(xué)生邏輯思維的能力，教學(xué)效果良好[4]。

3 作業(yè)和考核方式的改革創(chuàng)新

過去的課程作業(yè)都是單一書面習(xí)題作業(yè)，發(fā)展至今，課程作業(yè)形式已經(jīng)發(fā)生了變化，更加豐富多樣，包括必須交給教師評(píng)閱的書面家庭作業(yè)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(yè)等。其中通過網(wǎng)絡(luò)就可以完成上交作業(yè)，并且教師批閱作業(yè)后也可以通過網(wǎng)絡(luò)返回給學(xué)生，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化。課程的考核方式較之以前也發(fā)生了較大變化，加強(qiáng)了平時(shí)思維能力的考核，更加注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛣?dòng)手能力的培養(yǎng)，不再是絕對(duì)的一次考試定成績(jī)，而是在總評(píng)成績(jī)中加入30%的平時(shí)成績(jī)，如此不僅減輕了學(xué)生的期末負(fù)擔(dān)，也迫使學(xué)生更加重視平時(shí)的學(xué)習(xí)思考，有利于課程教學(xué)質(zhì)量的提升。

4 結(jié)束語

本文是以提高教學(xué)質(zhì)量為目標(biāo)，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，從教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等方面對(duì)本科人工智能課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探討，總結(jié)了該課程在教學(xué)和實(shí)踐方面的一些教改舉措。這些舉措符合二十一世紀(jì)高校教學(xué)的要求，可以支持教師提高教學(xué)手段現(xiàn)代化的水平，同時(shí)更貼合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。作為該課程的授課教師應(yīng)始終保持對(duì)教學(xué)內(nèi)容的不斷更新、教學(xué)方法的多樣化，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們的思維創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的能力，最終提高本課程的教學(xué)質(zhì)量。從學(xué)生的反饋來看，作者所總結(jié)的教學(xué)實(shí)踐具有明顯的教學(xué)效果。但仍有許多方面做得不夠，今后將繼續(xù)在教學(xué)過程中不斷總結(jié)成功的經(jīng)驗(yàn)，吸取失敗的教訓(xùn)。

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>> 多媒體網(wǎng)絡(luò)英語教學(xué)多元化創(chuàng)新教學(xué)模式的探究與實(shí)踐 中職數(shù)學(xué)多元化創(chuàng)新教學(xué)舉隅 淺談人工智能自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展 小學(xué)體育多元化模式教學(xué) 人工智能加速商業(yè)化 國(guó)際化視野下的企業(yè)多元化 高校多元化考核模式的創(chuàng)新與實(shí)踐 關(guān)于實(shí)踐教學(xué)中多元化創(chuàng)新模式的若干探討 面向?qū)嵺`與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的程序語言多元化教學(xué)模式探索 基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的多元化課堂教學(xué)模式研究 創(chuàng)設(shè)多元化教學(xué)模式激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí) 創(chuàng)新多元化高職入學(xué)教育模式 建設(shè)模式多元化 人工智能時(shí)代下營(yíng)銷活動(dòng)的智能化 高校油畫教學(xué)的多元化教學(xué)模式探討 鋼琴教學(xué)中多元化教學(xué)模式的應(yīng)用 天津大學(xué)：協(xié)同多元化教育資源培養(yǎng)能源動(dòng)力類國(guó)際化高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的熔煉模式 《商務(wù)談判》多元化教學(xué)模式的構(gòu)建 淺析中學(xué)體育教學(xué)模式的多元化發(fā)展 高中政治的多元化教學(xué)模式探討 常見問題解答 當(dāng)前所在位置：.

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篇4

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)在人才培養(yǎng)中發(fā)揮著越來越突出的作用。美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)周以真（Jeannette M. Wing）教授于2006年提出了計(jì)算思維概念[1]，她認(rèn)為，計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問題求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)。教育部高等學(xué)校大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)（以下簡(jiǎn)稱教指委）于2010年7月發(fā)表了聯(lián)合聲明[2]，正式提出：要旗幟鮮明地把計(jì)算思維能力的培養(yǎng)作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的核心任務(wù)，加強(qiáng)課程體系和教學(xué)內(nèi)容的研究，要讓學(xué)生像計(jì)算機(jī)科學(xué)家那樣去思維。 

計(jì)算思維為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)提出了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，有了計(jì)算思維的課程指導(dǎo)思想后，很多教育專家開始研究計(jì)算思維的落地問題[3-5]，專家們普遍認(rèn)為：計(jì)算思維的落地就是如何在計(jì)算機(jī)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法上提高學(xué)生用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題的能力，即問題的求解、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及人類行為理解等[6]。基于此，構(gòu)建適合引導(dǎo)和驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)教學(xué)的項(xiàng)目和尋找更能激發(fā)學(xué)生興趣、積極性的案例成為我們必須面對(duì)的問題。 

1 計(jì)算機(jī)博弈項(xiàng)目是計(jì)算思維培養(yǎng)的重要載體 

在2016世界人工智能科學(xué)誕生60周年之際，谷歌公司的AlphaGO圍棋軟件與世界圍棋冠軍李世石上演了“世紀(jì)人機(jī)大戰(zhàn)”。2017年伊始，Master圍棋網(wǎng)測(cè)又取得了60場(chǎng)全勝的戰(zhàn)績(jī)，隨后，卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的Libratus在德州撲克比賽中輪流擊敗了4名頂尖人類高手，人工智能再次引發(fā)了世界范圍內(nèi)的研究與開發(fā)熱潮。目前很多學(xué)者認(rèn)為：人類社會(huì)正在從“互聯(lián)網(wǎng)+”向更高階的“人工智能+”躍遷，智能科學(xué)與技術(shù)已經(jīng)成為促進(jìn)所有學(xué)科發(fā)展的重要因素，計(jì)算機(jī)博弈是人工智能領(lǐng)域的重要研究方向[7]。 

計(jì)算機(jī)博弈項(xiàng)目涉及的方法主要包括：博弈問題的提出、棋盤的數(shù)據(jù)描述、棋面的評(píng)估模型、搜索算法的選擇、算法的實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化、人機(jī)交互處理等方面，這些內(nèi)容剛好與計(jì)算思維的思想相一致，非常適合培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維能力。 

一段時(shí)間以來，學(xué)生網(wǎng)游上癮困惑著家長(zhǎng)和教育工作者，以何種方式引導(dǎo)青年學(xué)生遠(yuǎn)離網(wǎng)游以及網(wǎng)游的魅力一直是不解之謎。而多個(gè)高校的實(shí)踐證明，計(jì)算機(jī)博弈項(xiàng)目能迎合青年學(xué)生的愉悅、冒險(xiǎn)、好奇和高對(duì)抗需求，讓他們?cè)诳鞓分蟹治觥⒕幊獭⒍分牵乳L(zhǎng)知識(shí)，也長(zhǎng)能力，既培養(yǎng)了計(jì)算機(jī)實(shí)踐與創(chuàng)新能力，也培養(yǎng)了計(jì)算思維、科研思維和團(tuán)隊(duì)合作精神。 

學(xué)會(huì)將人的思維過程用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)，學(xué)會(huì)處理相關(guān)的問題，學(xué)會(huì)做好最優(yōu)決策，這對(duì)于所有學(xué)生來說都是有助益的。計(jì)算機(jī)博弈項(xiàng)目是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力的應(yīng)用型項(xiàng)目，更是培養(yǎng)大學(xué)生計(jì)算思維的重要載體。 

2 新課程體系與課程內(nèi)容改革 

現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程體系沒有充分考慮計(jì)算思維和創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)，也沒有突出寬、專、融的教學(xué)特點(diǎn)，并且課程內(nèi)容陳舊。2015年教指委推出了新版的《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》（以下簡(jiǎn)稱基本要求）[8]，指出了新的歷史時(shí)期計(jì)算思維能力的培養(yǎng)將成為大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的新常態(tài)，對(duì)課程體系、教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容進(jìn)行了全面闡述。 

依據(jù)基本要求和部分學(xué)校的改革實(shí)踐[9-10]，提出了適合沈陽航空航天大學(xué)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的寬、專、融相結(jié)合的大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程新體系（見表1）。新的課程體系以計(jì)算思維為主線，以培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維意識(shí)、計(jì)算思維方法和計(jì)算思維能力為目標(biāo)，分為3個(gè)層次，每個(gè)層次設(shè)置不同的課程。隨著課程體系的重新構(gòu)建，各類課程的教學(xué)內(nèi)容也重新進(jìn)行了調(diào)整，例如：在第1層次，減少了Office方面的內(nèi)容，增加了動(dòng)手實(shí)驗(yàn)和Python內(nèi)容；在第2層次，取消了VF內(nèi)容，增加了C#內(nèi)容；在第3層次增加了基于計(jì)算機(jī)博弈的科技創(chuàng)新平臺(tái)的內(nèi)容。 

2.1 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程內(nèi)容改革 

在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中，主要設(shè)置了4個(gè)模塊：①計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)與操作系統(tǒng)；②信息編碼與信息處理技術(shù)；③數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)；④計(jì)算思維、算法與程序設(shè)計(jì)初步。在第4部分中，加入了排序算法、黎曼積分、機(jī)器博弈、旅行商、哥尼斯堡七橋等常用問題的算法。還特別增加了Python語言部分[11]，通過求解三角形面積，引出了順序、選擇和循環(huán)結(jié)構(gòu)的基本用法；通過求解π的值，引出了蒙特卡羅方法和公式方法；通過蟒蛇的繪制，引出了Turtle庫(kù)的使用方法。通過以上內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以對(duì)程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)和利用計(jì)算思維解決問題的方法有一個(gè)初步的了解，初步培養(yǎng)學(xué)生程序設(shè)計(jì)的基本能力和計(jì)算思維意識(shí)。 

以全面開放的形式設(shè)置了3個(gè)專項(xiàng)實(shí)驗(yàn)：計(jì)算機(jī)拆裝、操作系統(tǒng)安裝和計(jì)算機(jī)組網(wǎng)，通過學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的認(rèn)知能力和計(jì)算機(jī)維護(hù)能力。 

2.2 計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程內(nèi)容改革 

在計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程中，本著為專業(yè)服務(wù)、與時(shí)俱進(jìn)的思想，將課程設(shè)置成3個(gè)模塊：C#語言主要面向航空類專業(yè)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)班學(xué)生；VB語言主要面向文管類和安全類專業(yè)學(xué)生；C語言主要面向電子、自動(dòng)化、材料、機(jī)械類專業(yè)學(xué)生。在開課過程中允許學(xué)生跨專業(yè)選課，學(xué)生可以選擇更適合自己的語言或多種語言同時(shí)學(xué)習(xí)。 

為了突出實(shí)踐能力的培養(yǎng)，課程內(nèi)容中增加了8個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，專門用于綜合性程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)由3～4人組成的小組共同完成。在期初的時(shí)候進(jìn)行動(dòng)員，在期中的時(shí)候布置實(shí)驗(yàn)題目，在期末的時(shí)候進(jìn)行答辯驗(yàn)收。通過綜合實(shí)驗(yàn)，學(xué)生初步具備了利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生計(jì)算思維方法和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

    　2.3 將計(jì)算機(jī)博弈案例與教學(xué)內(nèi)容深度融合 

為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，將學(xué)生喜歡的計(jì)算機(jī)博弈項(xiàng)目作為案例融入教學(xué)中[12-13]，使學(xué)生在興趣與主動(dòng)學(xué)習(xí)中領(lǐng)悟計(jì)算思維。 

在大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程中，講授了計(jì)算機(jī)博弈的發(fā)展與競(jìng)賽概況、計(jì)算機(jī)博弈的空間復(fù)雜度與搜索復(fù)雜度、蒙特卡羅方法等。 

在計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程中，以具體項(xiàng)目的形式為學(xué)生講授了計(jì)算機(jī)博弈的評(píng)估方法、搜索算法、棋盤的數(shù)據(jù)表示與可視化制作等內(nèi)容。 

在計(jì)算機(jī)綜合訓(xùn)練課程中，我們?cè)O(shè)計(jì)了與計(jì)算機(jī)博弈問題相關(guān)的課設(shè)題目，例如：愛恩斯坦棋的人人對(duì)弈平臺(tái)設(shè)計(jì)、幻影圍棋的開局設(shè)計(jì)、局面評(píng)估的建模方法等。通過博弈案例建模和典型算法設(shè)計(jì)，幫助學(xué)生掌握使用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決博弈問題的途徑和基本方法，為學(xué)生進(jìn)一步開展計(jì)算機(jī)博弈科技活動(dòng)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 

3 新形態(tài)化的教材建設(shè) 

團(tuán)隊(duì)人員以《VB程序設(shè)計(jì)教程》為切入點(diǎn)，進(jìn)行了新版教材的建設(shè)。教材的主要特點(diǎn)是新形態(tài)、立體化、數(shù)字化和案例式。除了紙質(zhì)版教材，還在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上了數(shù)字化教學(xué)資源，主要包括教學(xué)課件、案例素材、拓展案例、微視頻、實(shí)驗(yàn)素材、參考資料等，這些資源非常有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)和探究性學(xué)習(xí)。 

微視頻資源是針對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)建設(shè)的，每個(gè)微視頻大約3～5min，微視頻的二維碼印制在教材的相應(yīng)章節(jié)上，學(xué)生可以通過手機(jī)掃描訪問，實(shí)現(xiàn)了基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的學(xué)習(xí)方式。微視頻特別適合學(xué)生利用碎片化時(shí)間進(jìn)行輔助式學(xué)習(xí)。 

教材中的案例遵循5結(jié)合原則：①與數(shù)學(xué)知識(shí)相結(jié)合。例如：積分計(jì)算、矩陣運(yùn)算、函數(shù)曲線等，都是學(xué)生熟悉的問題。②與趣味性題目相結(jié)合。例如：抽獎(jiǎng)活動(dòng)、分糖果游戲、開心農(nóng)場(chǎng)等，都是學(xué)生喜歡的小項(xiàng)目。③與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。例如：高考錄取、學(xué)生績(jī)點(diǎn)計(jì)算、打氣筒模擬、課堂點(diǎn)名等，都是學(xué)生經(jīng)常面對(duì)的實(shí)際問題。④與專業(yè)知識(shí)相結(jié)合。例如：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，這是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生應(yīng)掌握的典型機(jī)構(gòu)。⑤與計(jì)算機(jī)博弈知識(shí)相結(jié)合。例如：博弈搜索算法、棋盤的可視化設(shè)計(jì)等。通過有興趣的教學(xué)案例引發(fā)學(xué)生深入學(xué)習(xí)與研究的積極性，也體現(xiàn)了寓教于樂的教學(xué)方式。 

4 開展計(jì)算機(jī)博弈科技活動(dòng) 

沈陽航空航天大學(xué)從2011年引入計(jì)算機(jī)博弈項(xiàng)目以來，團(tuán)隊(duì)人員依托博弈項(xiàng)目，深入開展了寓教于樂、寓教于研、以研促教、以賽促學(xué)的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式[14]。 

1）開展博弈科技研究和“大創(chuàng)項(xiàng)目”工作。 

基于計(jì)算機(jī)博弈項(xiàng)目，很多老師開展了科技研究，并將科研成果應(yīng)用于教學(xué)中。建立了博弈科研梯隊(duì)，教師既能對(duì)博弈活動(dòng)起到組織、指導(dǎo)和護(hù)航作用，又能在計(jì)算機(jī)博弈的科研中勇攀高峰，形成學(xué)科制高點(diǎn)，為科技攻關(guān)和實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)造條件。開展了計(jì)算機(jī)博弈科技社團(tuán)工作，社團(tuán)成員在老師的指導(dǎo)下，既可以參加科研課題，也可以組隊(duì)申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目（簡(jiǎn)稱大創(chuàng)項(xiàng)目）。學(xué)生與老師合作開展科技研究、撰寫論文，形成了良好的學(xué)習(xí)與科研氛圍。 

2）開展計(jì)算機(jī)博弈競(jìng)賽工作。 

計(jì)算機(jī)博弈項(xiàng)目具有喜聞樂見、挑戰(zhàn)無窮的特點(diǎn)，深受學(xué)生喜歡。學(xué)校鼓勵(lì)學(xué)生組成不斷吐故納新的代表隊(duì)，支持學(xué)生參加各類計(jì)算機(jī)博弈競(jìng)賽（校級(jí)、省級(jí)、國(guó)家級(jí)和國(guó)際級(jí)）。到目前為止，共組織了6屆校級(jí)計(jì)算機(jī)博弈比賽，平均每年參加人數(shù)達(dá)200余人。校賽選拔后組織集訓(xùn)，備戰(zhàn)全國(guó)比賽，共組織學(xué)生參加了6屆全國(guó)計(jì)算機(jī)博弈大賽和1次國(guó)際機(jī)器博弈大賽，營(yíng)建了良好的校園計(jì)算機(jī)創(chuàng)新文化氛圍。 

5 取得的成效 

1）學(xué)生課程成績(jī)提升。 

以計(jì)算思維為主線的教學(xué)改革方案使學(xué)生受益頗多，每年有4 000名學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)課程，學(xué)生課程成績(jī)提高較大，例如：計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)課程平均成績(jī)提高15%，大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程平均成績(jī)提高10%。在期末對(duì)學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查時(shí)，大部分學(xué)生表示學(xué)習(xí)收益較大，對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的理解和利用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決問題的能力都有較大提升。 

2）學(xué)生競(jìng)賽成績(jī)優(yōu)異。 

隨著研發(fā)能力的不斷增強(qiáng)，學(xué)生參加的計(jì)算機(jī)博弈競(jìng)賽項(xiàng)目也越來越多，現(xiàn)已達(dá)到12項(xiàng)，包括六子棋、點(diǎn)格棋、蘇拉卡爾塔棋、亞馬遜棋、幻影圍棋、不圍棋、愛恩斯坦棋、軍棋、國(guó)際跳棋、海克斯棋、斗地主、橋牌。近幾年累計(jì)獲省級(jí)以上獎(jiǎng)項(xiàng)100余項(xiàng)，累計(jì)獲冠亞季軍20項(xiàng)，其中幻影圍棋、亞馬遜棋、軍棋、六子棋項(xiàng)目都曾獲得過全國(guó)冠軍獎(jiǎng)項(xiàng)，總體競(jìng)賽成績(jī)位居全國(guó)前幾名，既提高了大學(xué)生的計(jì)算機(jī)創(chuàng)新能力，也促進(jìn)了我國(guó)計(jì)算機(jī)博弈事業(yè)的發(fā)展，在國(guó)內(nèi)高校中產(chǎn)生了較好影響。 

3）學(xué)生科技成績(jī)突出。 

基于計(jì)算機(jī)博弈項(xiàng)目，學(xué)生與老師合作在CCDC國(guó)際會(huì)議的機(jī)器博弈（Computer Game）專題上已25篇，表2是發(fā)表的部分學(xué)術(shù)論文。學(xué)生在老師的指導(dǎo)下申報(bào)了大創(chuàng)項(xiàng)目30多項(xiàng)，表3是部分大創(chuàng)項(xiàng)目。 

6 結(jié) 語 

計(jì)算思維的理論研究在我國(guó)已經(jīng)走過了6年多，現(xiàn)在應(yīng)該是全面落地的時(shí)候。我們本著與時(shí)俱進(jìn)、為專業(yè)服務(wù)的指導(dǎo)思想，調(diào)整了各門課程的教學(xué)內(nèi)容，引入了Python、C#等程序設(shè)計(jì)語言，將學(xué)生喜歡的計(jì)算機(jī)博弈項(xiàng)目作為教學(xué)案例與課程內(nèi)容深度融合，實(shí)現(xiàn)了競(jìng)賽與教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)新模式。計(jì)算機(jī)博弈項(xiàng)目具有喜聞樂見、挑戰(zhàn)無窮的特點(diǎn)，特別能引發(fā)青年學(xué)生的好奇心與研究熱情，廣泛開展基于計(jì)算機(jī)博弈項(xiàng)目的科技與競(jìng)賽活動(dòng)，較好地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和科研思維。計(jì)算機(jī)博弈項(xiàng)目是非常好的培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算思維的重要載體。筆者希望本文能對(duì)高校的計(jì)算機(jī)教學(xué)提供一種參考，更希望計(jì)算機(jī)博弈能在更多的高校生根、發(fā)芽、開花和結(jié)果。 

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篇5

關(guān)鍵詞：產(chǎn)生式系統(tǒng)；人工智能；教學(xué)實(shí)踐

中圖分類號(hào)：TP3-05 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2015.05.007

0 引言

產(chǎn)生式系統(tǒng)是人工智能中的一個(gè)經(jīng)典部分。產(chǎn)生式系統(tǒng)的教學(xué)在人工智能的教學(xué)具有承上啟下的作用。首先，學(xué)生需要理解知識(shí)表中的邏輯表示方法之后才能更容易地學(xué)習(xí)該部分，這里，產(chǎn)生式系統(tǒng)表現(xiàn)出承接作用；其次，理解了產(chǎn)生式系統(tǒng)，才能更容易地學(xué)習(xí)人工智能中其他相關(guān)知識(shí)。正是因?yàn)楫a(chǎn)生式系統(tǒng)具有承上啟下的作用，該部分的教學(xué)對(duì)于學(xué)生的融合貫通起著關(guān)鍵作用。此外，編寫產(chǎn)生式系統(tǒng)可以訓(xùn)練學(xué)生的邏輯能力，也可以作為計(jì)算機(jī)語言教學(xué)的良好實(shí)例。

對(duì)于產(chǎn)生式系統(tǒng)部分的教學(xué)，主要目的在于：讓學(xué)生理解產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本構(gòu)造，并能利用產(chǎn)生式系統(tǒng)求解問題。在我們的教學(xué)中，要求學(xué)生能夠使用產(chǎn)生式系統(tǒng)解決一些有趣的智力題，從而真正體現(xiàn)機(jī)器求解智力問題的能力。

為了達(dá)到該目的，我們?cè)谄邆€(gè)學(xué)期的課程上進(jìn)行了各種探索。本文通過總結(jié)這七個(gè)學(xué)期的經(jīng)驗(yàn)，提出產(chǎn)生式系統(tǒng)教學(xué)中需遵循的“興趣導(dǎo)向，實(shí)踐優(yōu)先，開發(fā)活潑”的教學(xué)思路。

1 教學(xué)實(shí)踐案例

在本教學(xué)實(shí)踐案例中，共選擇了2006―2007學(xué)年兩個(gè)學(xué)期、2007―2008學(xué)年第一個(gè)學(xué)期、2010―2011學(xué)年兩個(gè)學(xué)期，2011―2012學(xué)年兩個(gè)學(xué)期作為考察對(duì)象。在授課中，分為《人工智能A》和《人工智能B》兩種教學(xué)形式。選擇《人工智能B》的班級(jí)不進(jìn)行上機(jī)實(shí)驗(yàn)操作，而選擇《人工智能A》的班級(jí)需要在計(jì)算機(jī)上完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。

為了達(dá)到形象化教學(xué)的目標(biāo)，在產(chǎn)生式系統(tǒng)的教學(xué)中，選擇了一個(gè)智力題作為算法求解目標(biāo)。該題目常稱為量水問題，可簡(jiǎn)單描述如下：

有兩個(gè)無刻度標(biāo)志的空水壺，分別可裝4升和3升的水。設(shè)另有一個(gè)10升的水壺裝滿了水。各個(gè)水壺之間僅可以相互傾灌。問如何通過倒水或灌水操作，量出2升的水來。

該問題是一個(gè)典型的智力問題。對(duì)于大學(xué)生來講，該問題并不困難。但是，用計(jì)算機(jī)來求解確實(shí)一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問題，因?yàn)椋瑢W(xué)生們不僅僅是自己會(huì)求解該問題，還要讓機(jī)器也能做到。

1.1 教學(xué)情況說明

為了考察實(shí)踐編程環(huán)境的影響，對(duì)于《人工智能B》的班級(jí)，僅進(jìn)行理論教學(xué)。教學(xué)步驟為：1）簡(jiǎn)單介紹產(chǎn)生式系統(tǒng)的構(gòu)成：數(shù)據(jù)庫(kù)、規(guī)則庫(kù)、推理機(jī)；2）講授水壺之間傾倒的所有規(guī)則；3）給出程序，將程序中的各條語句與理論一一對(duì)應(yīng)說明。

對(duì)程序部分，則教授由教師所編寫的程序。具體教學(xué)內(nèi)容如下：

1）首先定義數(shù)據(jù)庫(kù)中的變量，即水壺中已存水的數(shù)量。定義了三個(gè)變量，并賦予初值。程序用C語言可以寫作如下語句：

1.2 教學(xué)效果說明

對(duì)于所有班級(jí)的學(xué)生，都組織書面考試。考試的題目就是默寫整個(gè)程序。由于選課學(xué)生的專業(yè)不同，因此，卷面成績(jī)的波動(dòng)較大。數(shù)學(xué)專業(yè)的學(xué)生選擇的是《人工智能B》，從卷面上看，小錯(cuò)漏較多，說明多數(shù)是靠背誦過關(guān)。自動(dòng)化專業(yè)和計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生選擇的是《人工智能A》，多數(shù)情形下表現(xiàn)略好。然而，在前五個(gè)學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐中，教師先行給出了程序，相反地，學(xué)生錯(cuò)漏的出現(xiàn)率較高，說明學(xué)生的依賴心理較重，靠背誦過關(guān)；在后兩個(gè)學(xué)期中，教師沒有先行給出程序，卷面成績(jī)反而上升，小錯(cuò)漏減少，說明學(xué)生理解的程度較高。這部分的結(jié)果表明：實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)教學(xué)效果的影響很大，加入實(shí)踐環(huán)節(jié)能顯著提高教學(xué)效果。

除開書面考試成績(jī)的比較，當(dāng)沒有先行給出程序時(shí)，學(xué)生們最主要的進(jìn)步是在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。由于沒有程序，學(xué)生們開動(dòng)腦筋，對(duì)于量水問題給出了很多其他的方案。在2010―2011學(xué)年，學(xué)生提出了用寬度優(yōu)先、深度優(yōu)先等搜索策略來改進(jìn)隨機(jī)推理機(jī)制，以獲得最簡(jiǎn)單的倒水方案，并給出了正確的源程序。在2011―2012學(xué)年第二個(gè)學(xué)期，學(xué)生們又提出了一個(gè)意想不到的新策略。

學(xué)生提出的策略是：每次將4升壺的水倒入3升壺，3升壺的水倒入10升壺，而10升壺的水倒?jié)M4升壺。由于從數(shù)學(xué)上看，數(shù)字4和3互質(zhì)，且相差僅僅為1，因此，這一個(gè)循環(huán)傾倒的策略總能獲得2升水。即使是換成要量出5升水等形式，也很容易地能得到。

學(xué)生所提出的策略從編程上看，更為簡(jiǎn)單，也能達(dá)到以前程序的效果，充分說明了大學(xué)生的創(chuàng)新能力。

從以上兩次學(xué)生提出的創(chuàng)新思路，尤其是后一次的思路來看，教學(xué)效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于以前的固定刻板的教學(xué)模式，說明在開放式情形下，學(xué)生的創(chuàng)造性能夠得到發(fā)揮。

因?yàn)閷?shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)教學(xué)效果非常重要，在后面兩個(gè)學(xué)期的教學(xué)中，我們著重強(qiáng)調(diào)了提升學(xué)生興趣的教學(xué)環(huán)節(jié)，增加了學(xué)生編寫程序的積極性。

2 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

從這個(gè)教學(xué)案例中，可以總結(jié)出這么幾方面的經(jīng)驗(yàn)：

1）在產(chǎn)生式系統(tǒng)的教學(xué)中，切忌只是從理論到理論。從理論到理論的方式會(huì)使得學(xué)生失去基本的興趣。當(dāng)失去基本的興趣以后，學(xué)生將不再配合學(xué)習(xí)，從而使得后續(xù)的教學(xué)更為艱難。

2）最好采用案例教學(xué)的方式。采用案例教學(xué)的方式會(huì)使得學(xué)生更容易理解，更容易接受。對(duì)于案例的選擇，可以選擇傳教士過河問題、量水問題、八皇后問題等學(xué)生喜聞樂見的智力題，要求學(xué)生用計(jì)算機(jī)程序的方式解決。在案例的選擇上，要堅(jiān)持簡(jiǎn)單原則，太復(fù)雜的程序?qū)W生會(huì)不太喜歡。從實(shí)踐上看，量水問題比傳教士過河問題要簡(jiǎn)單，因此，建議多選擇這樣的案例。

3）相信學(xué)生，從而給學(xué)生表現(xiàn)的機(jī)會(huì)。大學(xué)生處于創(chuàng)造力的高峰時(shí)期，如果能夠激發(fā)學(xué)生的興趣，則學(xué)生自然會(huì)在興趣的指引下發(fā)揮其創(chuàng)造力，給出更簡(jiǎn)單更有效的方案。

4）實(shí)踐優(yōu)先。由于長(zhǎng)期的應(yīng)試教育的熏陶，大學(xué)生普遍具有“等、靠、要”的思想。如果不給予實(shí)踐的機(jī)會(huì)，多數(shù)大學(xué)生們通常不會(huì)去嘗試求解難度較大的問題。在實(shí)踐中，要避免將學(xué)生看作機(jī)器，不能要求學(xué)生完全按照實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程進(jìn)行操作。這樣的標(biāo)準(zhǔn)化、刻板化的實(shí)踐的確從表面上看實(shí)驗(yàn)報(bào)告更漂亮，但實(shí)際上，學(xué)生多數(shù)情況下是知其然，不知其所以然。從教學(xué)的本質(zhì)上講，這樣做是違背教學(xué)規(guī)律的。

5）理論升華。在實(shí)踐完成以后，教師一定要抓住機(jī)會(huì)，將程序中的各個(gè)部分與理論中的各個(gè)部分對(duì)應(yīng)起來。這樣學(xué)生才能夠融會(huì)貫通，真正理解產(chǎn)生式系統(tǒng)。

總而言之，對(duì)于產(chǎn)生式系統(tǒng)這樣的知識(shí)點(diǎn)，在實(shí)踐中采用“興趣導(dǎo)向，實(shí)踐優(yōu)先，開放活潑”的教學(xué)思路是可行的。