智能科學(xué)與技術(shù)課程群建設(shè)的探索

陳白帆　劉麗玨　蔡自興　唐琎

摘 要：為了改變以往課程之間各自為政、缺乏交叉融合的現(xiàn)象，探討智能科學(xué)與技術(shù)的課程群構(gòu)建及其教學(xué)模式，提出一種閉環(huán)控制的教學(xué)質(zhì)量評價體系DIACES，以期達(dá)到培養(yǎng)全面知識結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)和綜合素養(yǎng)，切實提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的目的。

關(guān)鍵詞：智能科學(xué)與技術(shù)；課程群；閉環(huán)控制

0 引 言

智能科學(xué)技術(shù)是以人工智能和認(rèn)知科學(xué)為基礎(chǔ)而建立和發(fā)展起來的學(xué)科[1]。智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是信息科學(xué)的新興領(lǐng)域，主要培養(yǎng)能綜合運用計算機、自動化交叉學(xué)科知識進(jìn)行智能系統(tǒng)研究和設(shè)計的復(fù)合型科技人才。該專業(yè)的課程包含基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程，其專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程可按研究和應(yīng)用方向分為多個課程群。中南大學(xué)國家級智能科學(xué)課程教學(xué)團(tuán)隊在智能科學(xué)精品課程群的長期建設(shè)中，已取得突出成果[2]。重慶郵電大學(xué)、首都師范大學(xué)、中南大學(xué)等均對智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的課程群進(jìn)行了相關(guān)思考[3-5]。

1 智能科學(xué)技術(shù)課程群的構(gòu)建

智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程具有交叉性和多方向性的特點。每個學(xué)校依據(jù)自身特點，開設(shè)了該專業(yè)某個或多個應(yīng)用方向的專業(yè)課程?？紤]到學(xué)生個體差異和學(xué)生對象的個性化特征，利用人工智能的多元智能理論以及本體論，組織專業(yè)課程的知識點，從而設(shè)計具有模塊化特征的課程體系，構(gòu)建智能科學(xué)技術(shù)的課程群，開發(fā)課程群配套的實踐環(huán)節(jié)；充分考慮課程之間的內(nèi)在關(guān)系，建立全方面覆蓋通識教育、專業(yè)基礎(chǔ)教育、專業(yè)教育、專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)以及特色課程的課程體系，并在此基礎(chǔ)上有意識地針對每類課程加強建設(shè)，構(gòu)建從專業(yè)通識課到專業(yè)課的課程群，見圖1。

學(xué)校改變原各類課程以其自身系統(tǒng)性存在的獨立式課程體系和教學(xué)內(nèi)容，圍繞培養(yǎng)解決問題的能力這一核心整合課程體系和教學(xué)內(nèi)容，對課程理念進(jìn)行重構(gòu)，實現(xiàn)以學(xué)生為本的課程綜合化、實踐化和多元化；開發(fā)并利用智能化多維免疫網(wǎng)絡(luò)課程，為學(xué)生提供網(wǎng)絡(luò)教材，突破地域和時域限制，實現(xiàn)向?qū)?、情景式、個性化學(xué)習(xí)，營造創(chuàng)造探索性和因材施教的學(xué)習(xí)環(huán)境。例如，在建設(shè)課程群的人工智能、智能控制和機器人學(xué)的過程中，就在課程內(nèi)容的選擇上注重形成整合式課程體系。在人工智能中講到的基本原理如何體現(xiàn)在智能控制技術(shù)，如何反映到機器人的控制上，并通過智能系統(tǒng)綜合實訓(xùn)環(huán)節(jié)使學(xué)生能夠?qū)W以致用，用理論指導(dǎo)實踐，用實踐驗證理論，達(dá)到具有多元化知識結(jié)構(gòu)，能綜合運用知識的人才培養(yǎng)目標(biāo)值得思考。中南大學(xué)自1986年以來逐一開設(shè)了包括人工智能、智能決策系統(tǒng)、智能控制導(dǎo)論、智能控制、機器人學(xué)、運籌學(xué)、智能系統(tǒng)原理與應(yīng)用、專家系統(tǒng)、大學(xué)計算機基礎(chǔ)、離散數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等在內(nèi)的各類不同層次的智能科學(xué)相關(guān)課程。上述課程以智能科學(xué)課程群為中心，涵蓋其先修課程、后繼課程以及特色課程和深化課程。

2 教學(xué)模式

教學(xué)過程既是教與學(xué)的過程，也是師生之間平等互動的過程。在教學(xué)方法上，不光要進(jìn)行精心的教學(xué)設(shè)計，同時要不斷調(diào)整教學(xué)活動，以激發(fā)、強化、優(yōu)化學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能動性。在教學(xué)內(nèi)容上，既要遵循大綱內(nèi)容要求，也要根據(jù)學(xué)生的需要和興趣，使內(nèi)容具有動態(tài)性、開放性與靈活性，即教學(xué)預(yù)設(shè)與生成并重。特別要注重不斷捕捉、判斷、重組課堂教學(xué)和實踐教學(xué)中從學(xué)生那里涌現(xiàn)出來的各種各樣的信息。

圍繞課程群建設(shè)，形成做中學(xué)、趣導(dǎo)思的學(xué)生培養(yǎng)教學(xué)模式。應(yīng)充分調(diào)動師生兩方面的主觀能動性，以學(xué)生為中心，以教師為主導(dǎo)，讓學(xué)生積極主動地參與各種教學(xué)活動。教師課堂重點講授基礎(chǔ)知識和難點問題，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生思考并參與課堂討論。通過各種方式的互動改變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，學(xué)生通過自己的興趣和創(chuàng)新在教師的指導(dǎo)下實踐所學(xué)課程知識。

對于智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的教學(xué)，創(chuàng)新實踐是非常重要的一環(huán)。

（1）完善智能科學(xué)課程群的實驗和實踐環(huán)節(jié)，注重課程群課程之間的知識點關(guān)聯(lián)以及知識點之間的層次關(guān)系，設(shè)計好從課堂實驗到課程設(shè)計、再到工程實訓(xùn)的層次遞進(jìn)的實驗體系，設(shè)計好演示性、驗證性和綜合性實驗。

（2）將學(xué)科競賽和科技創(chuàng)新項目的典型實踐案例應(yīng)用到課程群的課堂教學(xué)和實踐中，達(dá)到既具備專業(yè)知識又擁有專業(yè)技能的人才培養(yǎng)目標(biāo)。

（3）通過項目驅(qū)動教學(xué)和建立本科生導(dǎo)師制，結(jié)合各種創(chuàng)新項目及學(xué)科競賽，鼓勵學(xué)生動手，以研促教、以研促學(xué)，讓學(xué)生在實際動手“做”的過程中主動感覺到“學(xué)”的重要性。

（4）樹立良好的學(xué)習(xí)風(fēng)氣和學(xué)習(xí)氛圍，形成教師與學(xué)生，學(xué)長與學(xué)弟、學(xué)妹間的良性互動；在學(xué)生中建立科研梯隊，有計劃地引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生參與科研和比賽。

3 閉環(huán)控制的教學(xué)質(zhì)量評價體系DIACES

教學(xué)質(zhì)量是課程教學(xué)的生命線，提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)高素質(zhì)人才一直都是筆者的努力方向。衡量教學(xué)質(zhì)量的高低，不能光看學(xué)生的考試成績，在重視綜合能力的復(fù)合型人才培養(yǎng)中，對教學(xué)過程的嚴(yán)格控制才是科學(xué)的育人模式。在這個教學(xué)過程中，必須及時獲得學(xué)生、同行、專家等對教學(xué)過程的反饋信息，并對教學(xué)過程進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。為此，應(yīng)將控制論中的閉環(huán)控制信息反饋和故障診斷理念引入教學(xué)質(zhì)量評估過程，建立教學(xué)質(zhì)量的診斷、分析與校正評價系統(tǒng)DIACES （DIagnosis，Analysis and Correction Evaluation System），見圖2。

學(xué)校應(yīng)建立閉環(huán)控制的教學(xué)質(zhì)量評價系統(tǒng)DIACES，監(jiān)控課程教學(xué)全過程，及時發(fā)現(xiàn)問題與總結(jié)經(jīng)驗，促進(jìn)任課教師成長，保證課程群教學(xué)和人才培養(yǎng)質(zhì)量。建立一系列的教學(xué)質(zhì)量管理措施來監(jiān)督和評價教學(xué)過程，分析問題并進(jìn)行改進(jìn)，將這個過程常態(tài)化，形成閉環(huán)控制，以促進(jìn)教師授課技能和教學(xué)質(zhì)量的提高。

在教學(xué)質(zhì)量管理上建立的機制建議包括：

（1）建立一套學(xué)生網(wǎng)上評教系統(tǒng)，綜合授課內(nèi)容、授課方式等多方面因素，對每門課程進(jìn)行打分，其分?jǐn)?shù)直接影響教學(xué)質(zhì)量的優(yōu)秀程度。

（2）建立一套教師網(wǎng)上評教系統(tǒng)，從學(xué)生的到課率、主動性、作業(yè)情況等多方面對教師自己上的每門課進(jìn)行評價，并及時反映教學(xué)過程中的困難。

（3）建立教師循環(huán)聽課制度，定期進(jìn)行輪流聽課，并反饋聽課評價表。

（4）建立專家聽課制度，委派督導(dǎo)專家進(jìn)行聽課，并參與教學(xué)質(zhì)量評優(yōu)。

（5）建立試講制度，對新課、新教師實行試講，要求至少7位教師參與評分，同時反饋聽課意見。

（6）建立師生座談制度，定期召集學(xué)生代表就教學(xué)過程中的問題進(jìn)行平等對話，聽取意見。

（7）建立“系”“所”并重制度，“系”的主要功能是教學(xué)，“所”的主要功能是科研；強調(diào)“系”里每位教師都必須加入“所”，以求在科研中拓寬視野、增長見識，從而更好地服務(wù)教學(xué)。

（8）建立定期交流討論制度，教研室每位教師都必須參加，交流討論上述過程收集到的反饋信息，分析原因，提出糾正措施，實行閉環(huán)控制。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔡自興. 智能科學(xué)技術(shù)課程教學(xué)縱橫談[J]. 計算機教育， 2010（19）： 2-6.

[2] 蔡自興， 劉麗玨， 陳白帆， 等. 智能科學(xué)精品課程群建設(shè)與體會[J]. 中國大學(xué)教學(xué)， 2013（9）： 43-44.

[3] 于洪， 王國胤， 夏英. 智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程體系及課程群建設(shè)的思考[J]. 計算機教育， 2012（18）： 44-48.

[4] 劉麗珍， 王函石， 王旭仁. 智能信息處理精品課程群建設(shè)思考[J]. 計算機教育， 2012（18）： 49-52.

[5] 高琰， 唐琎， 劉麗玨. 智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程群建設(shè)與實踐[J]. 計算機教育， 2015（18）： 44-45.

（編輯：孫怡銘）endprint