基于微課和雨課堂混合式的人工智能原理教學(xué)改革

李鵬華 胡向東 趙芬

【摘要】針對手機造成課堂教學(xué)“低頭族”隨處可見的問題，本文采用微課和雨課堂的教學(xué)模式對《人工智能原理》課程教學(xué)進行改革。通過關(guān)注雨課堂公眾號，創(chuàng)建班級并邀請學(xué)生加入，發(fā)送微課視頻二維碼和課件等方式，調(diào)動學(xué)生完成預(yù)習(xí)，將手機轉(zhuǎn)變?yōu)閹椭鷮W(xué)生學(xué)習(xí)的工具。

【關(guān)鍵詞】人工智能 ?教學(xué)改革 ?微課 ?雨課堂

【基金項目】受重慶市高等教育教學(xué)改革研究重點課題（項目號：162022）、教育部高等學(xué)校儀器類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會新工科建設(shè)項目（項目號180068）資助。

【中圖分類號】G64 ?【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）27-0229-02

人工智能原理是自動化相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，課程內(nèi)容廣、理論性和系統(tǒng)性都較強。課程要求學(xué)生能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，針對網(wǎng)絡(luò)化控制、嵌入式控制、智能儀器儀表等領(lǐng)域的實際復(fù)雜工程問題，通過查閱文獻資料，進行識別、表達和研究分析，以獲得有效結(jié)論。該課程主要講述遞階控制系統(tǒng)、專家控制系統(tǒng)、模糊控制系統(tǒng)、神經(jīng)控制系統(tǒng)、學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)、進化控制系統(tǒng)、免疫控制系的控制機理、類型結(jié)構(gòu)、設(shè)計方法和應(yīng)用示例。該課程同時要求學(xué)生掌握MATLAB模糊控制工具箱，MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制工具箱。

作為一個多學(xué)科相互交叉滲透發(fā)展起來的學(xué)科，人工智能原理課程的突出特點是知識點多、理論性強、內(nèi)容抽象、不易理解，對學(xué)員的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和邏輯思維能力要求較高。如何把握課程特點，達到較好的教學(xué)效果，是包括研究生、本科生等各層次人工智能原理課程教學(xué)研究的熱點。

隨著“互聯(lián)網(wǎng) +”的發(fā)展，將互聯(lián)網(wǎng)與教學(xué)深度融合是未來高校教學(xué)改革的方向。在該背景下，各種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式逐漸走進教學(xué)課堂。如何將教學(xué)模式有效融合到教學(xué)中，提高老師的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，成為各大高校面臨的主要問題。本研究探討微課和雨課堂混合式教學(xué)模式在人工智能課程教學(xué)中應(yīng)用的有效性及可能存在的問題[1][2]。

1.微課和雨課堂混合式教學(xué)可行性分析

1.1 微課和雨課堂功能上相互融合的可行性分析

微型視頻網(wǎng)絡(luò)課程簡稱為微課，針對教學(xué)中某個知識點或某個教學(xué)環(huán)節(jié)而設(shè)計開發(fā)的一種情景化、支持多種學(xué)習(xí)方式的在線學(xué)習(xí)方式[3]。微課與完整的在尤其是對教學(xué)課程中存在的重難點和考點。微課能用于課前，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注和思考教學(xué)重難點，還能支持課后重復(fù)觀看，直到學(xué)生完全理解并掌握該知識點。微課作為課堂教學(xué)的補充，是至關(guān)重要的一環(huán)。由學(xué)堂在線和清華大學(xué)在線教育辦公室一起研究開發(fā)的智慧教學(xué)工具雨課堂。老師可以選擇搭配各種的功能，使課前—課上—課后有機聯(lián)系在一起。與其他網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式相比，雨課堂能夠進行實時的信息推送和師生之間的互動，拉近了師生之間的距離，并能夠?qū)ν暾虒W(xué)過程進行實時監(jiān)測和評估。我們將微課融入雨課堂的課前和課后推送環(huán)節(jié)，學(xué)生可以在預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)時觀看，從而合理利用和分配學(xué)習(xí)時間。因此，我們認(rèn)為將微課融入雨課堂中，進行混合式教學(xué)模式，具備理論上的可行性。

1.2 教師使用微課和雨課堂教學(xué)能力分析

大學(xué)老師是一個高學(xué)歷的群體，接受新事物的能力較強，而微課和雨課堂的使用方法簡單，依托于微信和 Office 辦公軟件。因此，對于具備較強信息技術(shù)應(yīng)用能力的大學(xué)老師來說，使用微課和雨課堂授課并不會太難，能夠熟練應(yīng)用。

1.3 學(xué)生接受微課和雨課堂授課的能力分析

不同于中小學(xué)生，大學(xué)生具有較強的自主學(xué)習(xí)能力。微課和雨課堂混合式教學(xué)模式與傳統(tǒng)教學(xué)方法的區(qū)別在于課前預(yù)習(xí)及課下學(xué)習(xí)模式的不同，要求學(xué)生具備較強的自主學(xué)習(xí)的能力，而大學(xué)生正符合該學(xué)習(xí)模式的特點。因此，大學(xué)生接受微課、雨課堂授課的能力也為微課和雨課堂的實施提供了理論基礎(chǔ)。

2.微課和雨課堂混合式教學(xué)模型設(shè)計

基于微課和雨課堂優(yōu)勢互補的特點，本研究設(shè)計了微課和雨課堂混合式教學(xué)模型，具體見圖1。老師關(guān)注雨課堂公眾號并創(chuàng)建雨課堂班級，要求班級所有同學(xué)加入雨課堂班級，課前老師通過雨課堂發(fā)送微課視頻二維碼和手機課件，同學(xué)觀看后，按照要求完成預(yù)習(xí)任務(wù)，老師課前檢查同學(xué)的預(yù)習(xí)任務(wù)完成情況。課上老師根據(jù)學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，有針對性地進行授課，并進行課堂師生互動，完成課堂習(xí)題，對一些重難點和開放性問題進行講授。這種授課模式能夠激發(fā)學(xué)生參與到學(xué)習(xí)中的積極性，教師則可根據(jù)學(xué)生對課程內(nèi)容的理解情況，實時調(diào)整授課內(nèi)容的側(cè)重點，以便學(xué)生在課堂上掌握更多知識，提高課堂學(xué)習(xí)效率。課后教師根據(jù)課堂授課情況，發(fā)送針對性的課后習(xí)題和微課視頻，學(xué)生獨立自主完成課后習(xí)題，觀看微課視頻，掌握課程要求的內(nèi)容，教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況采集數(shù)據(jù)并進行分析。

通過微課和雨課堂的混合式教學(xué)，教師可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，及時調(diào)整授課進度和側(cè)重點，提高學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)效率。

然而，微課和雨課堂的混合式教學(xué)并不是所有的授課內(nèi)容都適用，它只是對傳統(tǒng)教學(xué)方式的彌補，而非取代。而且，在人數(shù)眾多的課堂教學(xué)中應(yīng)用微課和雨課堂的混合式教學(xué)存在著一定的困難，如何解決好這種困難，并在有限的教學(xué)時間里，使所有的同學(xué)共同參與到教學(xué)過程非常重要。其次，部分學(xué)生自覺性差，容易被手機上的其他視頻及游戲吸引，教師雖然播放著雨課堂，但實際上學(xué)生卻做其他事。針對這一現(xiàn)象，教師還需要進一步與學(xué)生多交流，提高學(xué)生的自覺性。

3.考試與成績評定改革

傳統(tǒng)的教學(xué)模式中的考核，一般偏重于期末的考試成績，平時成績也只考慮學(xué)生的出勤和作業(yè)，有了微課和雨課堂的參與，考核要加入并偏重于學(xué)習(xí)過程的考核，特別是對教師提供的學(xué)習(xí)材料的完成情況進行評價，只有這樣，才能將微課和雨課堂真正的利用起來，才能真正的解決《人工智能原理》教學(xué)中待以解決的各種問題，提升教學(xué)質(zhì)量。這樣做不但考核了學(xué)生對人工智能課程基本理論的掌握情況，也反映了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的學(xué)術(shù)研究能力和工程實踐能力。同時，考核結(jié)合實際教學(xué)進程，改變了單一課程總結(jié)性考核的弊端。

4.結(jié)語

雨課堂作為一種全新的技術(shù)手段與微課配合使用，使教師更好的了解學(xué)生，了解自己的授課情況，而且也充分利用了學(xué)生的碎片化時間，讓學(xué)校教育從靜態(tài)知識傳授轉(zhuǎn)為智能教育，適應(yīng)了現(xiàn)代學(xué)生對知識的按需選擇性和靈活應(yīng)用樣性。運用雨課堂及微課的混合式教學(xué)比傳統(tǒng)教學(xué)需要教師付出更多的精力，而且教學(xué)的效果并不是立竿見影的，很大程度上需要教師的耐心與堅持，因此在提高教師的自身綜合素質(zhì)與積極性上還需要學(xué)校相關(guān)制度的支持，必要時教研室的其他老師可以在微課的制作或試題庫的選擇上進行分工合作，保證教師以熱情的工作狀態(tài)投入到教學(xué)工作中去。

參考文獻：

[1]任靜.“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下微課資源建設(shè)研究[J].西部素質(zhì)教育，2017（11）：165-166.

[2]盧行偉，田茂毅，李慶.基于微課和雨課堂的大學(xué)計算機 混合實驗教學(xué)模式[J].實驗技術(shù)與管理，2018（6）.

[3]李翠蘭，張晉京.高校微課建設(shè)的現(xiàn)狀分析與發(fā)展對策研究[J].現(xiàn)代交際，2016（16）：180-181.

作者簡介：

李鵬華（1984-），男，博士，副教授，碩導(dǎo)。入選重慶市創(chuàng)新青年科技人才培養(yǎng)計劃，主要從事神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論及其在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中的應(yīng)用研究。曾分別擔(dān)任第27 屆、第30屆中國控制與決策會議神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專題分會主席，現(xiàn)為中國自動化學(xué)會會員、亞太地區(qū)信號與信息處理學(xué)會終身會員。近年來，以第一作者發(fā)表發(fā)表SCI/EI論文20余篇，申請國家發(fā)明專利15項，3項授權(quán)。主持國家課題2項，主持省部級課題5項。獲得重慶市科技進步獎一等獎1項。

胡向東（1971-），男，博士，教授，博導(dǎo)，教育部高等學(xué)校儀器類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會委員，主要研究方向為智能感知、網(wǎng)絡(luò)化測量與工業(yè)控制信息安全，物聯(lián)網(wǎng)安全智能理論與技術(shù)，復(fù)雜系統(tǒng)建模、仿真與優(yōu)化等方向的研究工作。

趙芬（1991-）女，博士研究生，主要從事神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論及其在智能網(wǎng)聯(lián)汽車中的應(yīng)用研究。