《人工智能及應(yīng)用》研究生重點(diǎn)課程建設(shè)與實(shí)踐

蔡艷寧　汪洪橋　范青剛　王忠（、火箭軍工程大學(xué) 理學(xué)院，陜西 西安 7005　、火箭軍工程大學(xué) 信息工程系，陜西 西安 7005）

《人工智能及應(yīng)用》研究生重點(diǎn)課程建設(shè)與實(shí)踐

蔡艷寧1汪洪橋2范青剛1王忠1
（1、火箭軍工程大學(xué) 理學(xué)院，陜西 西安 7100252、火箭軍工程大學(xué) 信息工程系，陜西 西安 710025）

結(jié)合人工智能及應(yīng)用課程的特點(diǎn)和我校研究生教學(xué)的實(shí)際需求，本文從教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化、教學(xué)資源與條件建設(shè)等方面介紹了該門重點(diǎn)課程的建設(shè)情況。提出包括研究型教學(xué)、科研課題融入教學(xué)、培養(yǎng)學(xué)生科研思維等一系列的教改措施。

人工智能；教學(xué)改革；課程建設(shè)；研究生教學(xué)

自1985年我校開(kāi)始招收計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)碩士生起，就開(kāi)設(shè)人工智能相關(guān)課程。1992年起，開(kāi)設(shè)“人工智能及應(yīng)用”至今，是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)碩士研究生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。通過(guò)本課程的教學(xué)，可使研究生掌握現(xiàn)代人工智能基本概念和原理、知識(shí)的表示與推理方法、專家系統(tǒng)以及最新的機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器視覺(jué)等領(lǐng)域的基本技術(shù)和方法［1，2］。對(duì)提高用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，以及從事計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用和研究具有重要作用。該課程在多年的教學(xué)實(shí)踐中效果良好，但也存在以下問(wèn)題：學(xué)生感到課程理論性太強(qiáng)，學(xué)習(xí)起來(lái)枯燥乏味；學(xué)習(xí)了理論之后不會(huì)解決實(shí)際問(wèn)題；實(shí)踐環(huán)節(jié)沒(méi)有滲透科研思維［3-5］。為了優(yōu)化該課程的教學(xué)效果，2015年學(xué)校將該課程確定為重點(diǎn)建設(shè)課程，經(jīng)過(guò)將近一年的建設(shè)取得了一定的效果，下面將從教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化、教學(xué)資源與條件建設(shè)等方面進(jìn)行介紹。

一、課程建設(shè)思路

《人工智能及應(yīng)用》是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)碩士研究生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。本門課的建設(shè)思路為：通過(guò)優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等途徑從根本上提高本門課的授課質(zhì)量；把科研課題融進(jìn)教學(xué)當(dāng)中，培養(yǎng)碩士生科學(xué)素養(yǎng)，使碩士生具備初步的科研能力，為碩士課題和論文的高質(zhì)量完成儲(chǔ)備知識(shí)和思維方法；將優(yōu)化后的授課內(nèi)容及形式以電子資源的方式進(jìn)行固化，方便推廣。

二、課程建設(shè)的主要內(nèi)容

（一）教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)

培養(yǎng)了多名主講教員，均具有獨(dú)立承擔(dān)該課程理論和實(shí)踐教學(xué)的能力；也培養(yǎng)了幾名青年教員，可完成教學(xué)輔導(dǎo)工作，協(xié)助研究生完成課程之外的微課題；形成主講教員、輔導(dǎo)教員兩個(gè)層次的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，團(tuán)結(jié)協(xié)作完成教學(xué)任務(wù)，已達(dá)到培養(yǎng)研究生用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

（二）優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)

通過(guò)該課程的建設(shè)和教學(xué)，使碩士生掌握人工智能理論知識(shí)的同時(shí)，能夠在思維能力、創(chuàng)新能力、利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力等方面得到鍛煉和提高。在教學(xué)上做到了形式科學(xué)、內(nèi)容先進(jìn)。教學(xué)中注重打牢理論基礎(chǔ)，強(qiáng)化人工智能理論知識(shí)、應(yīng)用技術(shù)等教學(xué)內(nèi)容，對(duì)基本概念、基本理論的分析必須科學(xué)、嚴(yán)密，培養(yǎng)碩士生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神。在學(xué)習(xí)人工智能基本理論的同時(shí)，關(guān)注了人工智能的最新發(fā)展，實(shí)時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容。在培養(yǎng)目標(biāo)上強(qiáng)調(diào)能力培養(yǎng)和個(gè)性發(fā)展。在人工智能的知識(shí)表示、搜索與推理、計(jì)算智能等課程設(shè)計(jì)中，突出實(shí)際動(dòng)手能力、知識(shí)綜合運(yùn)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。教學(xué)中體現(xiàn)以人為本，結(jié)合專題討論、課程設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)學(xué)有余力的碩士生進(jìn)行更深層次的專題研討。

（三）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和形式

該課程總學(xué)時(shí)為32學(xué)時(shí)，目前授課任務(wù)已完成，采取的主要方式為“理論講授+研討+驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)+綜合設(shè)計(jì)+自學(xué)”。在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)上，以知識(shí)工程為主線，將知識(shí)表示、推理與搜索、計(jì)算智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等內(nèi)容化成相對(duì)獨(dú)立的專題，突出了基本概念和基本原理，同時(shí)教學(xué)內(nèi)容中結(jié)合負(fù)責(zé)人自己的科研項(xiàng)目加入了教材中所沒(méi)有的新理論、新技術(shù)、新思想在目前的理論進(jìn)展與應(yīng)用。成績(jī)?cè)u(píng)定力爭(zhēng)全面、真實(shí)反映碩士生的學(xué)習(xí)情況，更要突出碩士生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，成績(jī)?cè)u(píng)定主要包含驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)算法、科技論文寫作、討論發(fā)言等四方面情況。在教學(xué)實(shí)施中，注重理論聯(lián)系實(shí)際，將人工智能技術(shù)與工程應(yīng)用實(shí)例結(jié)合。采用自修、討論、算法自主設(shè)計(jì)等多種教學(xué)形式，注重基本知識(shí)的掌握和能力培養(yǎng)。在現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容基礎(chǔ)上，適時(shí)加入當(dāng)前熱點(diǎn)研究?jī)?nèi)容，比如加入了最新一屆人工智能大會(huì)的相關(guān)成果，更新實(shí)驗(yàn)方案，以反映本專業(yè)領(lǐng)域的前沿及最新科技成果。

（四）優(yōu)化教學(xué)方法

1.教學(xué)中滲透科研思維

采取“理論講授+研討+驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)+綜合設(shè)計(jì)+自學(xué)”相結(jié)合的方法，組織教學(xué)，主要教學(xué)實(shí)施手段包括理論課講授、課堂討論、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、課程綜合設(shè)計(jì)等。主要以人工智能技術(shù)與工程應(yīng)用實(shí)例結(jié)合，注重碩士生基本知識(shí)的掌握和科研能力的培養(yǎng)。鼓勵(lì)碩士生在教員指導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)科學(xué)問(wèn)題，解決問(wèn)題，優(yōu)化和創(chuàng)新解決方法，力爭(zhēng)發(fā)表學(xué)術(shù)論文，初步掌握科技論文寫作和學(xué)術(shù)研究的基本方法。

2.把科研課題融進(jìn)教學(xué)當(dāng)中，培養(yǎng)碩士生科學(xué)素養(yǎng)

研究生的學(xué)習(xí)，重點(diǎn)在于培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的能力，為今后的工作打下良好基礎(chǔ)。參加科研實(shí)踐是學(xué)生學(xué)習(xí)的必經(jīng)之路。該課程在授課過(guò)程中會(huì)結(jié)合負(fù)責(zé)人的科研項(xiàng)目，將項(xiàng)目中的典型問(wèn)題及其相關(guān)解決方法以案例的形式融入到教學(xué)中。

三、課程建設(shè)成果的應(yīng)用

（一）在課堂和實(shí)踐授課中開(kāi)展了研究型教學(xué)

教材中對(duì)知識(shí)點(diǎn)的講解往往是直接理論，再給出一些簡(jiǎn)單的應(yīng)用實(shí)例。這使得研究生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的過(guò)程中往往與實(shí)踐脫節(jié)，學(xué)了理論不會(huì)解決實(shí)際問(wèn)題，無(wú)法將所學(xué)應(yīng)用于科研學(xué)術(shù)工作中。為此在課程建設(shè)的過(guò)程中，課題組深入研究了研究型教學(xué)法的本質(zhì)和在教學(xué)過(guò)程中的實(shí)施方法，并在課堂和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中進(jìn)行了開(kāi)展，效果受到研究生的一致好評(píng)。在課堂教學(xué)中，基礎(chǔ)理論的講解采用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)式，即先結(jié)合老師自己的科研工作給出一個(gè)具有實(shí)際意義的問(wèn)題背景，然后針對(duì)該背景建立數(shù)學(xué)模型，再進(jìn)行基本理論的推導(dǎo)，待理論部分解決，再用所學(xué)理論解決之前提出的實(shí)際問(wèn)題，形成一個(gè)閉環(huán)，強(qiáng)化研究生的科研思維。

在實(shí)踐教學(xué)中，層次性的設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：第一層次是基本算法的實(shí)現(xiàn)、第二層次是一個(gè)實(shí)例用不同方法實(shí)現(xiàn)、第三層次是一個(gè)實(shí)例用基本算法和自己改進(jìn)的算法實(shí)現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，布置一些微課題供研究生自選，并形成學(xué)術(shù)論文和進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，為研究生將來(lái)學(xué)位論文的高質(zhì)量完成打下基礎(chǔ)。

（二）培養(yǎng)了碩士研究生初步的科研能力

人工智能及應(yīng)用課程最后的成績(jī)根據(jù)微課題的完成質(zhì)量、學(xué)術(shù)論文的完成情況、學(xué)術(shù)交流的表現(xiàn)綜合評(píng)判。這一過(guò)程鍛煉了研究生以下幾種能力：發(fā)現(xiàn)科學(xué)問(wèn)題的能力；針對(duì)實(shí)際問(wèn)題建立模型并編程實(shí)現(xiàn)的能力；實(shí)際應(yīng)用驅(qū)動(dòng)下的理論創(chuàng)新能力；寫作能力和學(xué)術(shù)交流能力。研究生對(duì)該教學(xué)模式的滿意度100%，多名學(xué)生以微課題的學(xué)術(shù)論文為基礎(chǔ)，進(jìn)行修改后達(dá)到公開(kāi)發(fā)表水平。

四、結(jié)束語(yǔ)

研究生課程的重點(diǎn)建設(shè)是提高研究生教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)研究生科研能力的一項(xiàng)長(zhǎng)期建設(shè)工程。對(duì)于人工智能及應(yīng)用這樣的課程，在講授的內(nèi)容上既要把握經(jīng)典又要與時(shí)俱進(jìn)；在實(shí)踐內(nèi)容上既要注重研究生基本算法的實(shí)現(xiàn)能力培養(yǎng)，也要注重用所學(xué)理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力養(yǎng)成；在形式上既要抓住有限學(xué)時(shí)的課程教學(xué)也要引導(dǎo)研究生利用國(guó)內(nèi)外經(jīng)典的慕課和微課拓展知識(shí)的廣度和深度?；谝陨蠋c(diǎn)，課題組將繼續(xù)深入研究、不斷探索本門課程建設(shè)的新思路和新方法，使重點(diǎn)課程的建設(shè)得到進(jìn)一步完善、提高。

［1］丁世飛.人工智能（第二版）［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2015.

［2］史忠植.高級(jí)人工智能［M］.3版.北京：科學(xué)出版社，2011.

［3］譚月輝，王紅勝，齊劍鋒，等.研究生人工智能原理優(yōu)質(zhì)課建設(shè)與實(shí)踐［J］.計(jì)算機(jī)教育，2012（18）：35-37.

［4］謝榕，李霞.人工智能課程教學(xué)案例庫(kù)建設(shè)及案例教學(xué)實(shí)踐［J］.計(jì)算機(jī)教育，2014（10）：92-97.

［5］李瓊.人工智能課程教學(xué)創(chuàng)新實(shí)踐研究［J］.信息系統(tǒng)工程，2015 （12）：159.

According to the course characteristics of artificial intelligence and application and postgraduate teaching actual situation of our university，the construction of key courses are introduced from teaching resources and conditions construction，the teaching team construction and teaching content optimization.A series of teaching reform measures are put forward including research teaching，fusion of scientific research project and teaching，training of students'scientific research thinking and so on.

artificial intelligence；teaching reform；course reconstruction；graduate teaching

G643

A

2096-000X（2016）17-0員愿緣-0圓

蔡艷寧（1980，02-），女，講師，博士，從事人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別方向的研究。