《人工智能》課程的創(chuàng)新性教學(xué)探索

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1、《人工智能》課程的創(chuàng)新性教學(xué)探索《人工智能》課程的創(chuàng)新性教學(xué)探索摘要：針對人工智能課程自身特點和中南大學(xué)人工智能課程的建設(shè)歷程，本文總結(jié)了我校人工智能精品課程的建設(shè)與改革經(jīng)驗和體會。首先介紹優(yōu)化課堂教學(xué)和實踐教學(xué)內(nèi)容方面的改革,然后探討教學(xué)模式與教學(xué)方法的創(chuàng)新，包括采用現(xiàn)代教育技術(shù)構(gòu)筑人工智能課程的現(xiàn)代教學(xué)模式、以興趣引導(dǎo)的互動式教學(xué)、舉行課堂討論會營造自由探索氣氛等。最后分析了人工智能課程尚需改進的兩個問題。本文可供兄弟院校人工智能精品課程建設(shè)和其他.L.課程建設(shè)借鑒。　　關(guān)鍵詞：人工智能；創(chuàng)新性教學(xué)；

2、精品課程；課程建設(shè)　　　　人工智能課程是計算機類專業(yè)的核心課程之一，也是智能科學(xué)與技術(shù)、自動化和電子信息等專業(yè)的重要課程，其知識點具有不可替代的重要作用。該課程內(nèi)容廣泛，具有很強的綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性，［1］其開設(shè)能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和技術(shù)創(chuàng)新能力，為學(xué)生提供了一種新的思維方法和問題求解手段。同時，本課程能夠培養(yǎng)學(xué)生對計算機前沿技術(shù)的前瞻性，提高他們的科技素質(zhì)和學(xué)術(shù)水平。通過課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生對人工智能的定義和發(fā)展、基本原理和應(yīng)用有一定的了解和掌握，啟發(fā)對人工智能的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新能力

3、。　　中南大學(xué)人工智能課程開設(shè)于20世紀(jì)80年中期。1983年，蔡自興作為訪問學(xué)者赴美國普度大學(xué)研修人工智能，并與美國國家工程科學(xué)院院士傅京孫（KSFu）教授及清華大學(xué)徐光祐教授合作研究人工智能。在傅京孫院士的指導(dǎo)下，蔡自興和徐光祐教授執(zhí)筆編著《人工智能及其應(yīng)用》一書于1987年5月在清華大學(xué)出版社問世，成為國內(nèi)率先出版的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的人工智能教材。本教材不僅為我校人工智能課程提供了一部好教材，而且促進了國內(nèi)高校普遍開設(shè)人工智能課程。此后，又陸續(xù)編著出版了《人工智能及其應(yīng)用》第二版、第三版本科生用

4、書和研究生用書、第四版等，修讀該課程的學(xué)生也與日俱增。該書第二版還獲得國家教育部科技進步一等獎。經(jīng)過近20年建設(shè)，該課程于2003年評為國家精品課程，并在2008年評為國家雙語教學(xué)示范課程。這是至今國內(nèi)唯一同時獲得國家級精品課程和雙語教學(xué)示范課程的人工智能課程。同時，我們還開發(fā)了人工智能網(wǎng)絡(luò)課程，具有網(wǎng)絡(luò)化、智能化和個性化等特色，被國家教育部評為優(yōu)秀網(wǎng)絡(luò)課程，供兄弟院校人工智能教學(xué)參考使用，受到歡迎。［2］　　作為國內(nèi)第一門人工智能精品課程，我們按照教育部精品課程標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)《人工智能》課程，尤其是在教學(xué)內(nèi)容

5、、創(chuàng)新性教學(xué)方法和教學(xué)模式上進行不斷改革與探索，取得了很好的效果。本文即為我校人工智能精品課程建設(shè)與改革經(jīng)驗的初步總結(jié)。　　一、教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化　　(一)課堂教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化　　教學(xué)內(nèi)容的確定是課程的首要任務(wù)。如何選好教學(xué)內(nèi)容，既能使學(xué)生了解本領(lǐng)域的概貌，又能適合學(xué)生的基礎(chǔ)，便于他們在有限的時間完成學(xué)習(xí)任務(wù)，是一件難事。教學(xué)內(nèi)容除了包含基礎(chǔ)理論外，還應(yīng)該反映人工智能領(lǐng)域的新發(fā)展和新動態(tài)，跟上學(xué)科發(fā)展的步伐。本人工智能課程最初設(shè)定的教學(xué)內(nèi)容分基礎(chǔ)部分和擴展應(yīng)用部分?；A(chǔ)部分主要包括人工智能的定義和發(fā)展、知識的表

6、示以及推理，而擴展應(yīng)用部分主要包括專家系統(tǒng)、機器學(xué)習(xí)、機器規(guī)劃、機器視覺等。　　近年來人工智能科學(xué)的快速發(fā)展，涌現(xiàn)出了大批新的方法和算法，研究熱點問題也從符號計算發(fā)展到智能計算和Agent等。　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，在科學(xué)研究和工程實踐中遇到的問題變得越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的計算方法無法在一定時間內(nèi)獲得精確的解。為了在求解時間和求解精度上取得平衡，很多具有啟發(fā)式特征的智能計算算法應(yīng)運而生。這些算法通過模擬大自然和人類的智慧來實現(xiàn)對問題的優(yōu)化求解。計算智能作為人工智能的一個新的分支是目前的研究熱點，它主要涉

7、及神經(jīng)計算、模糊計算、進化計算和人工生命等領(lǐng)域，在如模式識別、圖像處理、自動控制、通信網(wǎng)絡(luò)等很多領(lǐng)域都得到了成功應(yīng)用。另一個近10年來人工智能的研究熱點是Agent和多Agent系統(tǒng)，其理論最早來自分布式人工智能，并隨著并行計算和分布式處理等技術(shù)的發(fā)展而逐漸成為熱點。　　以上兩個內(nèi)容都是人工智能的重要分支。因此，我們在《人工智能及其應(yīng)用》第三版［3］和第四版教材［4］中已經(jīng)順應(yīng)形勢加入了這方面的內(nèi)容，并將教學(xué)內(nèi)容也進行了相應(yīng)的擴展，加入了計算智能、分布式人工智能與Agent。由于不確定性推理和基于概率的推

8、理方法應(yīng)用也越來越廣泛，我們也將此類非經(jīng)典推理方法單獨作為一章來進行教學(xué)。另外，還增加了一些新的內(nèi)容，如本體論和非經(jīng)典推理、粒群優(yōu)化和蟻群計算、決策樹學(xué)習(xí)和增強學(xué)習(xí)、詞法分析和語料庫語言學(xué)，以及路徑規(guī)劃和基于Web的專家系統(tǒng)等。圖1給出本課程的教學(xué)內(nèi)容大綱。　　人工智能的教學(xué)內(nèi)容涉及面廣且內(nèi)容較多，要在有限課時內(nèi)完成教學(xué)計劃并讓學(xué)生掌握，具有一定難度。因此需要根據(jù)教學(xué)對象的需求有所取舍。中南大學(xué)在智能科學(xué)與技術(shù)