時(shí)間：2023-03-13 11:07:23
導(dǎo)語：在人工智能課程總結(jié)的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
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2.2面向研究的情境創(chuàng)設(shè)
蘇霍姆林斯基認(rèn)為,研究型教學(xué)法應(yīng)該充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位,激勵(lì)、引導(dǎo)和幫助學(xué)生去主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在興趣和成就動(dòng)機(jī)[4]。人工智能課程中包含了大量的前沿問題,研究型課題比比皆是,如何平衡這些研究課題與興趣、實(shí)用的關(guān)系,是教學(xué)設(shè)計(jì)中重點(diǎn)考慮的內(nèi)容。
下面以“規(guī)劃”中的路徑規(guī)劃內(nèi)容為例,詳細(xì)分析以研究為導(dǎo)向的情境創(chuàng)設(shè)過程。表2給出了整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)。
綜合幾次研究課題完成情況,班級(jí)中有1/3的學(xué)生通過廣泛查閱資料和多次與教師討論,提交了質(zhì)量尚可的標(biāo)準(zhǔn)格式論文,并因此獲得了學(xué)院的科研學(xué)分。除此之外,教師還組織這部分具備一定科研潛力的學(xué)生參加科研項(xiàng)目,進(jìn)一步磨練科研技能,極大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和能力。
3DBR驅(qū)動(dòng)的教學(xué)過程
人工智能課程各單元內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立,難以形成統(tǒng)一的聯(lián)系,怎樣驗(yàn)證各單元的學(xué)習(xí)效果?從提出問題到任務(wù)解決,每個(gè)單元的學(xué)習(xí)通常要跨越幾節(jié)課甚至幾周,怎樣在此期間保持學(xué)生的興趣和關(guān)注?
DBR是情境設(shè)計(jì)、實(shí)施、評(píng)價(jià)、再設(shè)計(jì)、理論形成等環(huán)節(jié)多次迭代循環(huán)的過程,柯林斯稱之為“不斷進(jìn)步的修正”(Progressive Refinement),以檢測設(shè)計(jì)的價(jià)值。因此,評(píng)價(jià)是教學(xué)過程中非常重要的一環(huán)。本課程教學(xué)主要做好兩個(gè)環(huán)節(jié),以驅(qū)動(dòng)整個(gè)教學(xué)過程的推進(jìn)。
1) 實(shí)踐環(huán)節(jié)。
通常的實(shí)踐環(huán)節(jié)是課程結(jié)束后固定時(shí)間的實(shí)際任務(wù),而本課程的實(shí)踐卻貫穿整個(gè)教學(xué)過程,是單元教學(xué)、教師、學(xué)生之間的粘合劑。實(shí)踐包括應(yīng)用型實(shí)踐和研究型實(shí)踐,一般在每個(gè)單元教學(xué)開始,提出問題后,實(shí)踐任務(wù)就被布置下去,例如前面所述的“黑白棋”、“路徑規(guī)劃算法研究”等。學(xué)生接受任務(wù)后,帶著問題搜索解決途徑,在此期間需要教師提供方法指導(dǎo)及答疑(既可固定時(shí)間,也可通過E-mail等形式)。及時(shí)地交流,特別是針對(duì)實(shí)際問題的交流,不僅有效率,而且便于教師及時(shí)調(diào)整教學(xué)設(shè)計(jì)。
2) 教學(xué)評(píng)價(jià)。
除了課程考核以外,每個(gè)教學(xué)單元結(jié)束時(shí)都有反饋和評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)。評(píng)價(jià)方式包括單元測試、編寫軟件測試、研討會(huì)等。具體采用何種形式,要根據(jù)前一階段的反饋信息決定。這些來自學(xué)生反饋信息包括前一階段學(xué)習(xí)的接受情況、興趣點(diǎn)、其他課業(yè)繁忙情況等。在學(xué)期的不同時(shí)間點(diǎn)采用合適的評(píng)價(jià)方式,有助于加強(qiáng)學(xué)習(xí)刺激,總結(jié)和發(fā)現(xiàn)教學(xué)設(shè)計(jì)中的問題,及時(shí)調(diào)整。
通過上述兩個(gè)環(huán)節(jié)的推動(dòng),精心設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容得以順利實(shí)施并被學(xué)生欣然接受。2/3的學(xué)生在整個(gè)學(xué)期教學(xué)中都保持了積極的態(tài)度和充分的關(guān)注度,確實(shí)感受到人工智能的魅力,并能夠從技術(shù)角度看待人工智能,消除了未學(xué)或初學(xué)時(shí)的神秘感。
4教學(xué)實(shí)施效果分析
1) 正效果分析。
中原工學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院作為普通工科院校,以培養(yǎng)實(shí)用型人才為主,人工智能并非主干課程,學(xué)生重視程度不足。兩年來,經(jīng)過教師與學(xué)生的共同努力,教學(xué)改革成果逐步體現(xiàn)。人工智能類學(xué)生人數(shù)從過去的5%上升到15%,科研論文數(shù)量從1%上升到20%。有20%的學(xué)生接觸過或正在從事人工智能類項(xiàng)目的研究與開發(fā),考研選擇人工智能科目的學(xué)生比例從0上升到15%,考研成功人數(shù)占畢業(yè)生總?cè)藬?shù)的20%。
人工智能教學(xué)中采用的應(yīng)用型與研究型情境創(chuàng)設(shè),不僅促進(jìn)了學(xué)生理解接受知識(shí),而且鍛煉提高了學(xué)生獨(dú)立分析、解決問題及開發(fā)能力。學(xué)習(xí)也不再局限于課堂,而是拓展到圖書館、互聯(lián)網(wǎng)等更廣闊的空間。學(xué)生在學(xué)習(xí)期間保持了高度的關(guān)注,充分發(fā)揮了主動(dòng)性和主體意識(shí),為持續(xù)發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。
2) 不足分析。
DBR的方法論能夠促使教師在教學(xué)過程中不斷完善教學(xué)設(shè)計(jì),融合先進(jìn)的教學(xué)理論及工具,逐步加深學(xué)習(xí)的理解和設(shè)計(jì)的提升,切實(shí)提高教學(xué)效果。然而,仍然存在一些DBR無法解決或完善的問題。具體表現(xiàn)在:
(1) 缺乏合適的教材。目前大多數(shù)教材的示例以解答式或推證式為主,設(shè)計(jì)型或?qū)嶋H項(xiàng)目案例較少。
(2) 投入時(shí)間限制。盡管上述教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)過程都經(jīng)過精心準(zhǔn)備與實(shí)施,但是要取得好的成效,還需要教師和學(xué)生都投入大量時(shí)間交流、研究或開發(fā)。而學(xué)生課業(yè)繁忙造成了實(shí)施的瓶頸。
這些不足制約了上述教學(xué)方法的實(shí)際實(shí)施效果,需要今后不斷改進(jìn)。
5小結(jié)
本文針對(duì)普通工科院校學(xué)生特點(diǎn),將DBR研究成果應(yīng)用于人工智能課程。教學(xué)效果表明,精心設(shè)計(jì)的應(yīng)用型與研究型情境有助于維持學(xué)生長時(shí)間的關(guān)注度、主動(dòng)性和興趣;強(qiáng)調(diào)基于評(píng)價(jià)的修正使教學(xué)過程可調(diào)節(jié),學(xué)生的學(xué)習(xí)效果更可靠。希望本文研究能夠?qū)θ斯ぶ悄芙虒W(xué)及學(xué)生培養(yǎng)起到一定的參考作用,下一階段的主要工作是進(jìn)行適合的教材建設(shè)。
參考文獻(xiàn):
[1] 楊南昌. 基于設(shè)計(jì)的研究:正在興起的學(xué)習(xí)研究新范式[J]. 中國電化教育,2007(5):6-10.
[2] 曾安,余永權(quán),曾碧. 人工智能課程教學(xué)模式的探討[J]. 江西教育學(xué)院學(xué)報(bào):綜合版,2006,27(6):40-43.
[3] 李鳴華. 案例教學(xué)法在高中人工智能課程中的運(yùn)用研究[J]. 中國電化教育,2008(2):99-102.
[4] 楊種學(xué). 研究型教學(xué)法在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程中的應(yīng)用研究[J]. 計(jì)算機(jī)教育,2007(1):55-56.
DBR Utilized Teaching Method for Artificial Intelligence
WANG Lu, LU Xiao-xia
(School of Computer, Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou 450007, China)
關(guān)鍵詞：人工智能；教學(xué)改革；學(xué)習(xí)心理；考核方式
中圖分類號(hào)：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2012）06-0152-02
雖然人工智能的發(fā)展歷史只有五十余年，但它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于專家系統(tǒng)、機(jī)器翻譯、圖像處理和機(jī)器人技術(shù)等領(lǐng)域。隨著人工智能技術(shù)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響不斷增大，人工智能課程不再是計(jì)算機(jī)專業(yè)獨(dú)有的專業(yè)課程，國內(nèi)外很多高校在自動(dòng)化、智能交通等專業(yè)都開設(shè)了選修課，甚至在高中的信息技術(shù)課程中也在推廣設(shè)置。吉林大學(xué)碩士專業(yè)“模式識(shí)別”將《人工智能》設(shè)為專業(yè)學(xué)位課程，同時(shí)也將其設(shè)為汽車、機(jī)械等其他學(xué)科的選修課程。由于研究生相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)水平參差不齊，課程內(nèi)容又比較抽象、生澀，為了提高教學(xué)質(zhì)量，在本次教學(xué)改革過程中充分考慮學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的心理演變過程，認(rèn)真研究教學(xué)內(nèi)容、教材、教學(xué)方法等諸多方面，力求在教授基本原理的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)智能系統(tǒng)進(jìn)行理論分析、設(shè)計(jì)并編程實(shí)現(xiàn)的能力，為后期的論文研究階段打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本次教學(xué)改革受到了吉林大學(xué)研究生課程體系建設(shè)和核心課程建設(shè)項(xiàng)目的資助。
一、教學(xué)內(nèi)容
教學(xué)改革的關(guān)鍵是教學(xué)內(nèi)容。人工智能與統(tǒng)計(jì)學(xué)、心理學(xué)、語言學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、生物學(xué)、控制論等都有交叉關(guān)系，學(xué)科涉及的內(nèi)容十分龐大。人工智能學(xué)科知識(shí)的繁多與授課學(xué)時(shí)有限之間的矛盾比較突出。作為國內(nèi)模式識(shí)別專業(yè)的領(lǐng)軍院校，如中科院智能所、清華大學(xué)、上海交通大學(xué)和南京理工大學(xué)等，他們所開設(shè)的《人工智能》課程學(xué)時(shí)和內(nèi)容也不盡相同。我們參考了上述院校的授課內(nèi)容，同時(shí)考慮到本校本學(xué)科的學(xué)術(shù)研究方向，精心歸納、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，力爭做到教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)、精煉和實(shí)用。目前，我們講授的教學(xué)內(nèi)容主要包括：智能化智能體系統(tǒng)、盲目搜索方法、啟發(fā)式搜索方法、局部搜索方法、約束滿足問題、博弈樹搜索方法、知識(shí)表示方法、不確定知識(shí)與推理、規(guī)劃與機(jī)器學(xué)習(xí)等，共40學(xué)時(shí)。
另外，人工智能領(lǐng)域中新問題、新理論交錯(cuò)涌現(xiàn)，這就要求教學(xué)大綱要定期修訂，教學(xué)內(nèi)容要及時(shí)更新，同時(shí)教師也需要不斷提高自身的學(xué)術(shù)水平，以便提高碩士課程的研究性內(nèi)涵。
二、教材選用
要搞好課程建設(shè)，教材是一個(gè)很關(guān)鍵的問題。我們廣泛閱讀和研究了國內(nèi)外的經(jīng)典教材，經(jīng)過一番斟酌之后，我們選用了Stuart Russell和Peter Norvig所著的《人工智能-一種現(xiàn)代方法（第二版）》。首先，選用國外教材能夠更快地追蹤最新研究成果。同時(shí)該教材已經(jīng)被世界上900多所大學(xué)采用，符合促進(jìn)高校的教學(xué)內(nèi)容向國際水準(zhǔn)靠攏、與國際接軌的理念。另外，人民郵電出版社在2002年曾經(jīng)出版該書的英文版的第一版，雙語學(xué)習(xí)能有助于提高學(xué)生的英語水平，為學(xué)生后續(xù)的查閱英文文獻(xiàn)，甚至發(fā)表英文文章奠定基礎(chǔ)。
三、教學(xué)方法
在國內(nèi)，比較有影響的是中南大學(xué)以蔡自興教授為首的教學(xué)團(tuán)隊(duì)為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)開設(shè)的人工智能課程，該課程在2003年被評(píng)為全國高等學(xué)校首批精品課程[1]。2007年該課程又開始進(jìn)行全國雙語教學(xué)示范課程建設(shè)，成績斐然[2]。多年來，我們不斷汲取同行的成功教學(xué)經(jīng)驗(yàn)[3]，結(jié)合本學(xué)科的碩士專業(yè)特點(diǎn)、考慮學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和實(shí)踐能力，不斷改革和嘗試，總結(jié)了一套行之有效的教學(xué)方法。我們一切以學(xué)生為主體，在教學(xué)過程中充分考慮學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的心理演變過程，采用靈活多變的教學(xué)手段。讓學(xué)生從感興趣，保持興趣，到收獲用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的成功喜悅，并進(jìn)一步增強(qiáng)投身于科研論文研究的熱情。
課程伊始，通過多媒體演示人工智能技術(shù)已取得的杰出成就，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。然后布置學(xué)生查閱資料，列舉人工智能發(fā)展史上的重要事件和最新研究的熱點(diǎn)問題，課上再組織學(xué)生做報(bào)告。通過上述活動(dòng)，一方面拓展了學(xué)生的專業(yè)視野，另一方面鍛煉了學(xué)生的表達(dá)能力。
隨著課程內(nèi)容的深入，讓學(xué)生組成興趣小組，任意選擇問題實(shí)例，利用每節(jié)課學(xué)習(xí)的理論、算法不斷地更新該實(shí)例的解決方案，評(píng)價(jià)性能優(yōu)劣。學(xué)習(xí)小組可以培養(yǎng)學(xué)生科研協(xié)作的精神。另外，課堂上每組輪流做報(bào)告闡述各自的研究進(jìn)展，演示編程效果。其他同學(xué)或給出修改意見，或提出個(gè)人觀點(diǎn)。最后老師及時(shí)總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生提高分析問題的深入性和廣泛性。充分的課堂討論能夠提高學(xué)生多角度思維的能力，培養(yǎng)學(xué)生善于鉆研和勇于創(chuàng)新的精神。同學(xué)間的這種學(xué)術(shù)交流也可以讓學(xué)生有機(jī)會(huì)了解彼此的學(xué)習(xí)狀況與能力，促進(jìn)學(xué)生展開良性的學(xué)習(xí)競賽，也為學(xué)生接受和理解老師最后給出的課程成績做了心理鋪墊。老師總結(jié)時(shí)要對(duì)學(xué)生的努力多肯定，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情和潛能，讓他們感到學(xué)習(xí)知識(shí)的快樂。
四、考核方式
實(shí)踐表明筆試測驗(yàn)的方式不能全面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，所以本課程嘗試采取自選實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題目，根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告、上機(jī)演示結(jié)果和口試等方式綜合評(píng)定成績。其中，實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)題目詳細(xì)介紹設(shè)計(jì)思路，闡述編程方法，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果?？谠囀抢蠋煯?dāng)場就報(bào)告中的問題提問，并對(duì)學(xué)生的回答進(jìn)行講評(píng)。課程成績中，實(shí)驗(yàn)報(bào)告設(shè)計(jì)分析占60%，上機(jī)成果演示占30%，口試占10%。
通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的考核方式，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性得到了很大的調(diào)動(dòng)，充分發(fā)揮了學(xué)生的自主創(chuàng)新能力，鍛煉了學(xué)生知識(shí)綜合應(yīng)用技能。但美中不足的是該方式不像筆試那么客觀，學(xué)生的成績?nèi)菀资芙處煹闹饔^性影響。另外，人工智能作為一門學(xué)位課，其成績往往直接影響學(xué)生的獎(jiǎng)學(xué)金評(píng)定，學(xué)生和相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)成績的評(píng)定原則十分關(guān)心和重視。為了減少人為因素對(duì)學(xué)生成績的干擾，避免師生因課程成績產(chǎn)生分歧，我們規(guī)定了完善的考核細(xì)則?？己思?xì)則發(fā)給同學(xué)，作為實(shí)驗(yàn)報(bào)告的首頁，方便記錄每一個(gè)環(huán)節(jié)上學(xué)生的得分情況，做到成績評(píng)定有據(jù)可查。
非筆試的成績評(píng)定方式對(duì)任課教師的要求也提高了，我們教師團(tuán)隊(duì)還規(guī)定了詳細(xì)的教師工作守則。首先要求教師認(rèn)真細(xì)致地閱讀學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，給出報(bào)告得分，并準(zhǔn)備口試時(shí)提問的問題，得分和問題都要在實(shí)驗(yàn)報(bào)告的首頁做好記錄。詢問每個(gè)同學(xué)的問題都不能重復(fù)，上機(jī)演示和口試環(huán)節(jié)都是公開的。問題可以是設(shè)計(jì)不合理的思路，或是闡述不清的步驟等，教師要注意掌握問題的數(shù)量，盡量做到均衡。上機(jī)演示時(shí)，學(xué)生經(jīng)常因?yàn)榫o張而漏掉部分功能的演示，因此，教師要跟學(xué)生加強(qiáng)溝通?？谠嚂r(shí)，根據(jù)學(xué)生的狀態(tài)，可以給予適當(dāng)啟發(fā)，但要在成績評(píng)定上做出相應(yīng)調(diào)整。經(jīng)過多年的摸索，我們將上機(jī)演示按照實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績的倒序方式進(jìn)行，這樣有利于在口試過程中由淺入深，逐漸加深問題的難度，有效避免重復(fù)。教師評(píng)價(jià)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格縝密，讓學(xué)生正確認(rèn)識(shí)自己的設(shè)計(jì)水平，對(duì)課程成績的認(rèn)定跟老師達(dá)成一致。
經(jīng)過教學(xué)團(tuán)隊(duì)的不懈努力，“模式識(shí)別”專業(yè)的“人工智能”課程建設(shè)在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教材選用、考核方式等方面的研究都取得了一些成績，教學(xué)實(shí)踐表明教改措施已見成效，教學(xué)質(zhì)量有了明顯提高。
參考文獻(xiàn)：
[1]劉麗玨，陳白帆，王勇，余伶俐，蔡自興.精益求精建設(shè)人工智能精品課程[J].計(jì)算機(jī)教育，2009，（17）：69-71.
基于4MAT系統(tǒng)模式案例設(shè)計(jì)
4MAT系統(tǒng)模式又稱為自然學(xué)習(xí)模式，它是由美國“學(xué)習(xí)公司”總裁麥卡錫博士在1979年創(chuàng)立的一個(gè)新型有效的學(xué)習(xí)框架。該模式將學(xué)習(xí)風(fēng)格與腦科學(xué)研究結(jié)合起來，并根據(jù)人們感知和處理信息的方式，形成一種獨(dú)特的、順應(yīng)個(gè)性學(xué)習(xí)需求的教學(xué)模式。圖1為學(xué)習(xí)者以4MAT學(xué)習(xí)的一個(gè)簡單實(shí)例。
第一階段，Johnny看到他的哥哥們是騎自行車去學(xué)校。他注意看他們是怎樣騎自行車的，騎自行車看上去很容易；第二階段，他請他的哥哥們（騎自行車的專家）展示他是怎樣騎自行車的；第三階段，Johnny騎上自行車，并嘗試騎行，他發(fā)現(xiàn)騎自行車并不像看上去那么容易；第四階段，他調(diào)整了自己，回過來再次嘗試騎自行車。在上述學(xué)習(xí)過程中，學(xué)習(xí)者的大腦經(jīng)歷觀察反映、抽象假設(shè)、行動(dòng)試驗(yàn)、形成具體經(jīng)驗(yàn)四個(gè)階段，即4MAT模式的四個(gè)象限，整個(gè)學(xué)習(xí)過程組成一個(gè)循環(huán)圓圈。
4MAT模式以關(guān)注學(xué)習(xí)者為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合左右腦的不同特點(diǎn)，將教學(xué)分解為八個(gè)環(huán)節(jié)（如圖2所示），可較好地為學(xué)習(xí)者提供有意義的學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生有足夠的練習(xí)機(jī)會(huì)，且可“靈活調(diào)整”學(xué)習(xí)內(nèi)容，并在這一過程中發(fā)掘所學(xué)在生活中的應(yīng)用價(jià)值。高中信息技術(shù)課程內(nèi)容大致可分為“動(dòng)手做、如何做、為何做及做了何”四個(gè)方面，與4MAT模式四個(gè)象限的特點(diǎn)較切合。現(xiàn)以高中信息技術(shù)必修模塊中“信息的加工與表達(dá)――用智能工具處理信息”為主題，進(jìn)行4MAT模式教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)。
1.本課時(shí)教學(xué)目標(biāo)。人工智能研究處于信息技術(shù)發(fā)展的前沿，它的研究、應(yīng)用和發(fā)展在一定程度上決定著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向。高中人工智能課程目標(biāo)的基本點(diǎn)定位在了解和體驗(yàn)上，讓學(xué)生了解信息技術(shù)發(fā)展的前沿，體驗(yàn)若干典型人工智能技術(shù)的應(yīng)用，感受人工智能對(duì)學(xué)習(xí)和生活的影響，激發(fā)對(duì)信息技術(shù)未來的追求。
2.本課時(shí)教學(xué)任務(wù)?！缎畔⒓庸づc表達(dá)》課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)要求：通過部分智能信息處理工具軟件的使用，體驗(yàn)其基本工作過程，了解其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。通過課堂討論、觀看媒體資料、網(wǎng)絡(luò)搜索、操作實(shí)踐、學(xué)習(xí)教材等手段，學(xué)生能夠：①了解人工智能技術(shù)的含義及智能工具的應(yīng)用范圍；②列舉人工智能技術(shù)在社會(huì)、生活中的應(yīng)用實(shí)例；③按功能對(duì)常見的智能應(yīng)用進(jìn)行分類；④在操作實(shí)踐活動(dòng)中，了解智能工具的基本工作原理及其應(yīng)用價(jià)值；⑤樹立辯證思想，客觀看待人工智能技術(shù)對(duì)社會(huì)的影響，培養(yǎng)正確的信息技術(shù)運(yùn)用觀。
3.本課時(shí)教學(xué)內(nèi)容：①人工智能、模式識(shí)別、自然語言理解、機(jī)器翻譯；②智能工具的應(yīng)用范圍；③常見智能工具的操作（“小靈鼠”軟件、OCR軟件、在線翻譯軟件、機(jī)器人小I等）；④人工智能對(duì)人類生活、社會(huì)的影響及存在問題。
4.本課時(shí)教學(xué)安排見圖3。
①聯(lián)系，即讓學(xué)習(xí)者將學(xué)習(xí)內(nèi)容與相關(guān)生活經(jīng)驗(yàn)建立聯(lián)系。設(shè)計(jì)活動(dòng)來表明人工智能就在我們身邊以及它與信息技術(shù)學(xué)科前沿研究的聯(lián)系?；顒?dòng)內(nèi)容：以小組為單位研討我們身邊的人工智能應(yīng)用例子。通過討論，說明人工智能對(duì)人類生活、社會(huì)的影響。這個(gè)討論有助于讓學(xué)生將身邊的經(jīng)驗(yàn)與學(xué)習(xí)內(nèi)容聯(lián)系起來。教師提供自主學(xué)習(xí)資源網(wǎng)站，引導(dǎo)并幫助學(xué)生聯(lián)系各人的經(jīng)歷了解人工智能的應(yīng)用范圍；通過讓學(xué)生觀看相關(guān)應(yīng)用視頻，讓他們獲得直觀的感性認(rèn)識(shí)。
②注意，即讓學(xué)生注意個(gè)人體驗(yàn)以及與其他同學(xué)的經(jīng)驗(yàn)分享。分析經(jīng)驗(yàn)，小組討論并將經(jīng)驗(yàn)繪制成圖表。分小組分享經(jīng)驗(yàn)并用概念圖示描述人工智能的含義。
③想象，即在向?qū)W生傳授呈現(xiàn)概念時(shí)，讓學(xué)生先將自己的理解描述出來。整合經(jīng)驗(yàn)：在學(xué)習(xí)日記中描述人工智能對(duì)你及社會(huì)生活環(huán)境的影響。每個(gè)學(xué)生要在自己的日志中說明某一人工智能應(yīng)用如何對(duì)個(gè)人生活和環(huán)境造成影響。
④告知，即由教師告知內(nèi)行知識(shí)，學(xué)生接受內(nèi)容并進(jìn)行研究。學(xué)習(xí)內(nèi)容：教師通過演示文稿介紹圖靈測試及人工智能小故事，幫助學(xué)生了解人工智能含義。教師帶領(lǐng)全班學(xué)生利用前面活動(dòng)中獲得的信息，創(chuàng)建人工智能思維導(dǎo)圖，其中要包括人工智能含義、應(yīng)用領(lǐng)域及它對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生的正面及負(fù)面影響。學(xué)生通過看視頻、聽講、課堂討論及小組研究等學(xué)習(xí)形式學(xué)習(xí)新知識(shí)。思維導(dǎo)圖會(huì)逐漸發(fā)展為一個(gè)動(dòng)態(tài)的圖示。學(xué)生可隨時(shí)添加其他信息和實(shí)例。比如，隨著對(duì)人工智能技術(shù)的深入了解，其他內(nèi)容也可以被添加到思維導(dǎo)圖中，在不斷形成的過程中，學(xué)生將學(xué)會(huì)如何有條理地收集信息。
⑤練習(xí)，即讓學(xué)生通過練習(xí)來學(xué)習(xí)，以達(dá)到對(duì)知識(shí)、技能的熟練掌握。實(shí)踐拼接活動(dòng)：以“它”怎樣看、“它”如何懂兩組活動(dòng)，制作設(shè)計(jì)新的思維導(dǎo)圖。歸納智能工具的工作原理和存在的不足。各小組通過實(shí)踐操作智能工具，分享有關(guān)知識(shí)和體驗(yàn)，以思維導(dǎo)圖的形式描述模式識(shí)別及自然語言理解的工作原理并提出技術(shù)改進(jìn)建議。教師在整個(gè)過程中對(duì)學(xué)生的表現(xiàn)給予反饋和建議。
⑥延伸，即是學(xué)生創(chuàng)新的開始，學(xué)生對(duì)所學(xué)的靈活調(diào)整，遷移運(yùn)用。設(shè)計(jì)“人工智能會(huì)取代人類嗎”游戲中要用的問題。在課堂內(nèi)外以學(xué)習(xí)小組的形式開展活動(dòng)收集更多信息。每個(gè)小組根據(jù)他們了解的情況設(shè)計(jì)10個(gè)問題，在“人工智能會(huì)取代人類嗎”游戲中使用。比如，未來你心中的人工智能是什么樣、機(jī)器人具有真正的智能嗎、未來的智能工具將具備怎樣的功能，等等。
⑦提煉，即學(xué)生進(jìn)行自我適應(yīng)、調(diào)整、修改和評(píng)價(jià)其學(xué)習(xí)是否適當(dāng)。學(xué)生復(fù)習(xí)課堂記錄、個(gè)人日志、實(shí)踐體驗(yàn)、互聯(lián)網(wǎng)上學(xué)習(xí)到的內(nèi)容等，小組完成研究報(bào)告，為最后階段做準(zhǔn)備。
⑧展現(xiàn)，即讓學(xué)生表現(xiàn)自己。幫助學(xué)生將所學(xué)與更廣泛的知識(shí)聯(lián)系起來。設(shè)計(jì)一個(gè)總結(jié)主要觀點(diǎn)的演示文稿（用例子和視覺畫面對(duì)人工智能應(yīng)用作出說明）。為學(xué)校設(shè)計(jì)一個(gè)普及人工智能知識(shí)的網(wǎng)站。撰寫一份“智能工具應(yīng)用啟示”的研究的可行性報(bào)告，并設(shè)計(jì)完成一個(gè)未來智能工具或提出一個(gè)智能應(yīng)用的想法。
基于Feden-Vogel教學(xué)模式的案例設(shè)計(jì)
普萊斯頓?D?費(fèi)德恩，羅伯特?M?沃格爾結(jié)合信息加工論，在4MAT系統(tǒng)及教師實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了Feden-Vogel教學(xué)設(shè)計(jì)模式。該模式包含三個(gè)不同的工具：計(jì)劃組織圖、教學(xué)計(jì)劃模板、教案格式。其教學(xué)分五個(gè)步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)：步驟一，引起學(xué)生注意并激活先前知識(shí)；步驟二，教授陳述性知識(shí)，不僅包含課時(shí)內(nèi)容，還應(yīng)涉及一些核心概念等；步驟三，給學(xué)生提供足夠的時(shí)間和實(shí)踐機(jī)會(huì)，形成程序性知識(shí)；步驟四，讓學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決不同問題，幫助他們以新的或不同的方式運(yùn)用所學(xué)；步驟五，結(jié)束當(dāng)前教學(xué)并啟發(fā)學(xué)生關(guān)注知識(shí)和連續(xù)性，過渡到下一教學(xué)主題。在Feden-Vogel模式中，是從步驟二開始教學(xué)設(shè)計(jì)（即在課程目標(biāo)與學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)中讓學(xué)生學(xué)習(xí)的陳述性知識(shí)），教學(xué)實(shí)施從步驟一開始?，F(xiàn)仍以高中信息技術(shù)必修模塊中“信息加工與表達(dá)”為主題，進(jìn)行Feden-Vogel模式教學(xué)設(shè)計(jì)，課時(shí)教學(xué)目標(biāo)與上例同。
1.《用智能工具處理信息》Feden-Vogel計(jì)劃組織圖（見圖4）。
2.《用智能工具處理信息》Feden-Vogel教學(xué)五步驟設(shè)計(jì)。
步驟一，呈現(xiàn)先行組織圖，讓學(xué)生回顧先前的知識(shí)，提問前面幾類信息加工與表達(dá)的特征及應(yīng)用價(jià)值。這個(gè)練習(xí)可以讓學(xué)生準(zhǔn)備好學(xué)習(xí)下一個(gè)主題，即用智能工具處理信息。讓學(xué)生聯(lián)系和此問題相關(guān)的現(xiàn)實(shí)生活情境：如果你在寫一份研究報(bào)告時(shí)，需要一本資料書上的三頁內(nèi)容，或者你想通過錄音將你說的話轉(zhuǎn)化成文字時(shí)，你將采用什么辦法來完成？向?qū)W生提出這個(gè)問題，讓他們設(shè)想解決的方案。通過這個(gè)問題可以將情境與新主題聯(lián)系在一起。為了幫助學(xué)生解決此問題，可展示觸屏手機(jī)手寫輸入信息的過程，讓學(xué)生上網(wǎng)搜索相關(guān)資料。同時(shí)為學(xué)生提供多種體驗(yàn)工具軟件（“小靈鼠”軟件、OCR軟件，語音識(shí)別軟件等）。
步驟二，播放有關(guān)我們身邊人工智能應(yīng)用的視頻，讓學(xué)生上網(wǎng)查找人工智能應(yīng)用領(lǐng)域及實(shí)例。介紹圖靈測試，向?qū)W生提問，人工智能的含義是什么？學(xué)生建立人工智能概念圖，并添加智能應(yīng)用領(lǐng)域及實(shí)例。
步驟三，將學(xué)生異質(zhì)分組，提出小組體驗(yàn)計(jì)劃。當(dāng)學(xué)生制定好計(jì)劃后，就可以開始試著用智能處理工具（模式識(shí)別）進(jìn)行操作實(shí)踐。等他們完成體驗(yàn)后提問學(xué)生：識(shí)別的準(zhǔn)確率高嗎？影響識(shí)別率高低的主客觀因素有哪些？接下來，引導(dǎo)學(xué)生思考分析模式識(shí)別工具處理信息的工作原理，引導(dǎo)他們針對(duì)體驗(yàn)中存在的問題提出改進(jìn)建議。在建立模式識(shí)別思維導(dǎo)圖過程中，通過提問學(xué)生生活中或未來還有哪些信息可以通過模式識(shí)別來處理，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)相關(guān)內(nèi)容的了解。
步驟四，讓全班一起討論在進(jìn)行模式識(shí)別智能工具體驗(yàn)中的感受。教師使用提問策略來幫助他們進(jìn)入下一人工智能應(yīng)用領(lǐng)域：自然語言理解。比如，可以問學(xué)生是否能通過工具將一段中文詩詞翻譯成其他語言，或者和機(jī)器人聊天時(shí)應(yīng)該怎樣設(shè)計(jì)智能處理工具。學(xué)生討論，形成小組設(shè)計(jì)報(bào)告，并通過上網(wǎng)查找出相關(guān)工具軟件名稱。學(xué)生選擇教師提供的工具軟件進(jìn)行體驗(yàn)操作，總結(jié)出其工作原理及存在的問題。
關(guān)鍵詞：人工智能；全英文教學(xué)；教學(xué)內(nèi)容改革；教學(xué)模式改革
1 實(shí)施全英文教學(xué)的必要性
隨著國際學(xué)術(shù)交流的日益活躍以及國際化辦學(xué)的趨勢發(fā)展，借鑒國外著名大學(xué)的辦學(xué)理念和管理模式，利用世界優(yōu)質(zhì)教育資源，提升教育教學(xué)水平，造就具有國際競爭能力的復(fù)合型創(chuàng)新人才，正成為我國教育改革與發(fā)展的新方向。
智能化是人類社會(huì)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程體系中的核心課程之一，人工智能的地位正隨著該學(xué)科的不斷發(fā)展和其技術(shù)的廣泛應(yīng)用迅速提高，而且在非計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，具有不同專業(yè)背景的學(xué)者也通過這個(gè)年輕的領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)新思想和新方法。由于人工智能課程內(nèi)容涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)以及邊緣學(xué)科的新理論、新方法與新技術(shù)，因此在該課程中開展全英文教學(xué)不僅可以讓學(xué)生充分了解人工智能日新月異的發(fā)展，還可以促進(jìn)本科教學(xué)與國際接軌，在培養(yǎng)國際化創(chuàng)新人才方面具有十分積極的現(xiàn)實(shí)意義。
2 當(dāng)前國內(nèi)全英文教學(xué)存在的主要問題
筆者對(duì)當(dāng)前國內(nèi)高校人工智能課程全英文教學(xué)的現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查分析，調(diào)查對(duì)象為軟件工程專業(yè)本科三年級(jí)學(xué)生，調(diào)研問卷共58份。調(diào)查項(xiàng)目、內(nèi)容及結(jié)果見表1。
從項(xiàng)目1和2的調(diào)查結(jié)果看，大部分學(xué)生認(rèn)為開展全英文教學(xué)有必要，其在提高英語應(yīng)用能力、增強(qiáng)自己的就業(yè)競爭力以及了解國際前沿等方面有很大幫助。然而，由于全英語教學(xué)在我國尚處于起步階段，進(jìn)行全英語教學(xué)的效果并不十分理想，其教學(xué)試點(diǎn)與實(shí)踐尚存在一些亟待解決的問題，主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面。
（1）對(duì)全英文教學(xué)的理解存在偏差。從項(xiàng)目3～5的調(diào)查結(jié)果看，教師不能正確處理好全英文教學(xué)與專業(yè)英語課教學(xué)的關(guān)系，使全英文教學(xué)變?yōu)榧冇⒄Z課教學(xué)或?qū)I(yè)英語課的翻版。大部分學(xué)生還是希望教學(xué)授課語言以雙語為主或以中文為主、英文為輔，多媒體課件形式為中英文相結(jié)合。
（2）全英文教學(xué)達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。從項(xiàng)目6和7的調(diào)查結(jié)果看，雖然一些大學(xué)花了很大代價(jià)邀請國外一流教授專家講授課程，但由于人工智能課程理論性強(qiáng)、難度大，學(xué)生很難適應(yīng)全英文課程教學(xué)。
（3）缺乏內(nèi)容全面和難度適中的教材。從項(xiàng)目8和9的調(diào)查結(jié)果看，一些大學(xué)在實(shí)施人工智能課程全英語教學(xué)時(shí)直接引進(jìn)原版英文教材，但這對(duì)本科生來說，原版英文教材內(nèi)容偏多、難度較大，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)不免有諸多畏難情緒。
（4）師資匱乏。從項(xiàng)目10的調(diào)查結(jié)果看，學(xué)生對(duì)承擔(dān)全英文教學(xué)教師的滿意程度普遍不高。實(shí)際上，全英文教學(xué)對(duì)承擔(dān)課程教學(xué)的教師要求很高，他們不僅需要具備專業(yè)知識(shí)，而且還要掌握英語應(yīng)用技能，而現(xiàn)階段國內(nèi)高校中能承擔(dān)全英語教學(xué)的師資仍然十分匱乏。
綜上所述，如何改革全英文教學(xué)模式，講授哪些教學(xué)內(nèi)容，采用何種科學(xué)的教學(xué)方法與手段，是值得我們思考和關(guān)注的教學(xué)改革重點(diǎn)和難點(diǎn)。
針對(duì)以上這些問題，我們深入研究人工智能課程的特點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)有教學(xué)模式、內(nèi)容及方法進(jìn)行全方位探索和改革，制訂全英文教學(xué)計(jì)劃，對(duì)促進(jìn)教學(xué)工作、提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)國際創(chuàng)新型人才起重要作用，其重要意義具體體現(xiàn)在以下3個(gè)方面。
（1）探索如何將理論知識(shí)傳授、綜合能力培養(yǎng)與英語交流運(yùn)用三者有機(jī)結(jié)合，建立全英文教學(xué)的新型模式，這將對(duì)更新教學(xué)理念和探索適合于計(jì)算機(jī)軟件人才培養(yǎng)的教學(xué)方法產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
（2）全英文課程教學(xué)能夠讓學(xué)生掌握最先進(jìn)的人工智能國際前沿技術(shù)，開闊國際視野，有利于培養(yǎng)復(fù)合型、實(shí)用型、具有國際競爭力的高層次創(chuàng)新人才。
（3）全英文教學(xué)改革的探索與實(shí)踐能夠促進(jìn)國內(nèi)教育向國際教育邁進(jìn)。
3 全英文教學(xué)內(nèi)容改革
建立完善的全英語教學(xué)體系，需要有系統(tǒng)而完整的教學(xué)內(nèi)容。我國計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)人工智能課程課時(shí)一般只有36學(xué)時(shí)，因此我們需要考慮從什么角度組織教學(xué)內(nèi)容，才能讓學(xué)生比較容易地理解、熟悉和掌握人工智能的原理、方法與技術(shù)，從而顯著提高教學(xué)效果。
與國內(nèi)教學(xué)內(nèi)容相比，國外教學(xué)更注重分析問題的思維方法和解決問題的應(yīng)用能力，對(duì)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力十分有益，但是原版內(nèi)容過多，且大多以國外政治、經(jīng)濟(jì)、文化、社會(huì)和生活為背景，對(duì)于我國學(xué)生來說，理解某些內(nèi)容和背景比較困難。因此直接套用原版教學(xué)內(nèi)容往往存在一定問題，我們需要在引進(jìn)、消化和吸收國外經(jīng)典教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上，有選擇性地挑選合適內(nèi)容。國外經(jīng)典教材編寫思路不盡相同，一些經(jīng)典人工智能教材及主要內(nèi)容見表2。
人工智能的基本思想和主要內(nèi)容是研究人類智能活動(dòng)規(guī)律和用于模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術(shù)。從表2中可以看出它們的共同點(diǎn)，即人工智能應(yīng)圍繞“智能”這個(gè)核心，但由于智能本身非常復(fù)雜，難以用單一的理論與方法描述，需要從不同的抽象層次刻畫智能這個(gè)主題。我們認(rèn)為，人工智能的主要內(nèi)容可按圖1所示劃分為不同層次并確定講授順序。
在最底層，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與演化計(jì)算（適應(yīng)性原理與仿生機(jī)制等）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)建以及圍繞問題求解的知識(shí)的抽象、表示和理解；更高層則提出學(xué)習(xí)、規(guī)劃、推理的模型和方式；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)，讓計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)以往需要人的智力才能完成的工作。除了將人工智能課程的教學(xué)內(nèi)容劃分為這4個(gè)層次，為保證教學(xué)內(nèi)容的循序漸進(jìn)性，還可按照抽象層更高層最底層應(yīng)用層順序安排教學(xué)內(nèi)容。
4 全英文教學(xué)模式改革的實(shí)施關(guān)鍵
針對(duì)以上國內(nèi)全英文教學(xué)中存在的主要問題，我們提出人工智能課程全英文教學(xué)模式改革的實(shí)施關(guān)鍵，包括全英文課堂教學(xué)模式的重定位，“二三二”模式教學(xué)方法的改革，集先進(jìn)性、前沿性和實(shí)用性為一體的教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新以及全專業(yè)英語教學(xué)團(tuán)隊(duì)的打造。
4.1 全英文課堂教學(xué)模式的重定位
人工智能課程教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、培養(yǎng)實(shí)踐動(dòng)手與應(yīng)用能力以及提高英語交流水平三者相結(jié)合為主要目標(biāo)，分兩個(gè)階段進(jìn)行，國內(nèi)教師與國外教師共同授課。首先，國內(nèi)主講教師講授人工智能課程的基礎(chǔ)原理、模型和方法，可采用集中授課、案例教學(xué)和課堂實(shí)踐等教學(xué)方式，使學(xué)生掌握人工智能的一般基礎(chǔ)知識(shí)；在此基礎(chǔ)上，再邀請國際知名外籍教師為學(xué)生講授人工智能國際前沿技術(shù)，包括集中授課和專題研討。經(jīng)過基礎(chǔ)學(xué)習(xí)，學(xué)生一般已掌握人工智能基礎(chǔ)知識(shí)，因此對(duì)于外籍教師所講授的學(xué)科前沿等內(nèi)容能夠準(zhǔn)確理解和把握。與單純采用全英文教學(xué)或單純邀請外籍教師授課相比，該模式能收到較好的預(yù)期效果?！?+1”全英文雙課堂教學(xué)模式如圖2所示。
4.2 “二三二”模式教學(xué)方法的改革
實(shí)行全英語教學(xué)后，由于使用英文教材及中外教育背景存在差異等因素，我們在教學(xué)過程中對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行一定程度的調(diào)整和改進(jìn)，包括全英文授課形式、案例教學(xué)、教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)手段等方面；配合“1+1”全英文雙課堂教學(xué)模式，提出圖3所示的“二三二”模式教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生成為具有綜合能力、創(chuàng)新能力、國際視野和英語技能的復(fù)合型人才。
該教學(xué)方法模式包括：（1）過渡式全英文與沉浸式全英語兩大英語教學(xué)方式；（2）激勵(lì)自主式、啟發(fā)互動(dòng)式、體驗(yàn)學(xué)習(xí)式三大學(xué)習(xí)法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生牢固掌握人工智能基礎(chǔ)理論與方法；（3）參與學(xué)習(xí)式和自我展示式兩大學(xué)習(xí)法，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力和創(chuàng)新能力。
在全英文課堂授課過程中，我們需要注重把握英語與專業(yè)的比例。首先，不能一味地追求全英文授課的形式而忽視教學(xué)效果；其次，還需要為學(xué)生提供一個(gè)良好的語言學(xué)習(xí)環(huán)境，在實(shí)際教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生良好的英語思維習(xí)慣，從根本上提高學(xué)生的英語水平。
人工智能課程包含大量概念，內(nèi)容抽象，算法復(fù)雜，學(xué)生往往難以理解與掌握。將案例教學(xué)方法引入課程教學(xué)能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，獲得較好的預(yù)期教學(xué)效果，但要達(dá)到理想的教學(xué)目標(biāo)，僅僅靠課堂教學(xué)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要拓展第二課堂。有計(jì)劃地邀請國外人工智能專家和教授到大學(xué)進(jìn)行專題講座，鼓勵(lì)學(xué)生參加相關(guān)的課外科研/科技活動(dòng)，使得學(xué)生能夠體驗(yàn)式地、自主地學(xué)習(xí)，更好地了解人工智能新技術(shù)，從而進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。構(gòu)建案例教學(xué)和課堂實(shí)踐的雙課堂教學(xué)模式，不僅能夠豐富教學(xué)內(nèi)涵，而且可以充實(shí)學(xué)科前沿知識(shí)并拓寬學(xué)生的國際視野。
4.3 集先進(jìn)性、前沿性和實(shí)用性為一體的教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新
除了引進(jìn)、消化和吸收國外經(jīng)典教材內(nèi)容以外，我們還需要逐步建立起具有自身特色的教學(xué)內(nèi)容，以保證教學(xué)內(nèi)容集先進(jìn)性、前沿性和實(shí)用性為一體。
（1）先進(jìn)性。我們提出教學(xué)與科研相結(jié)合，以科研帶動(dòng)教學(xué)發(fā)展的新思路。教師可結(jié)合自己的人工智能及其相關(guān)領(lǐng)域的科研項(xiàng)目，將科研最新研究成果以及學(xué)科前沿知識(shí)進(jìn)行梳理與優(yōu)化并有機(jī)融入課程教學(xué)中，確保教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性，有效提高教學(xué)改革的質(zhì)量。
（2）前沿性。對(duì)人工智能發(fā)展較快的領(lǐng)域，如智能計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘等，還需更新和補(bǔ)充全英文教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)可以邀請國際知名大學(xué)教授共同研究與探討教學(xué)內(nèi)容，保證課程內(nèi)容具有一定的前沿性，通過實(shí)現(xiàn)全英語教學(xué)保證課程與國際接軌。
（3）實(shí)用性。在講授基礎(chǔ)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，還應(yīng)注重實(shí)踐的應(yīng)用，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力，以符合素質(zhì)教育必須注重實(shí)踐的要求。教師可結(jié)合教學(xué)中的基本理論知識(shí)，適當(dāng)補(bǔ)充案例與實(shí)例，使得教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際相聯(lián)系，豐富課程內(nèi)涵并提高教學(xué)效果。
4.4 全專業(yè)英語教學(xué)團(tuán)隊(duì)的打造
師資力量直接影響教學(xué)效果。師資的匱乏是現(xiàn)階段全英語教學(xué)面臨的主要問題之一。雖然一些教師具有較扎實(shí)的人工智能學(xué)科功底，但不能熟練地運(yùn)用英語進(jìn)行授課，而有些教師則知識(shí)結(jié)構(gòu)單一，缺少人工智能及其相關(guān)學(xué)科間的交叉與融合，因此我們需要多渠道、多層次地打造既具備專業(yè)知識(shí)，又具有學(xué)科交叉與融合能力，同時(shí)掌握英語技能的全英語教師隊(duì)伍。將科研與教學(xué)相結(jié)合，利用與國外人工智能及相關(guān)領(lǐng)域?qū)W術(shù)帶頭人建立的合作關(guān)系優(yōu)勢加強(qiáng)交流與合作，爭取申請國際合作科研項(xiàng)目，利用科研提高教師的教學(xué)質(zhì)量、專業(yè)水平和英語技能。
5 全英文教學(xué)的具體實(shí)施
我們在軟件工程專業(yè)本科三年級(jí)學(xué)生的人工智能課堂上實(shí)施全英文教學(xué)，具體實(shí)施過程如下。
（1）國際軟件學(xué)院成立教學(xué)主管部門領(lǐng)導(dǎo)小組、從事教學(xué)研究的骨干教師組成的全英文教學(xué)工作小組以及由教學(xué)督導(dǎo)組成的監(jiān)管小組，三者之間相互配合并共同促進(jìn)，保障全英文教學(xué)工作的順利推進(jìn)與落實(shí)。領(lǐng)導(dǎo)小組對(duì)全英文教學(xué)的師資培訓(xùn)、人才引進(jìn)、多媒體網(wǎng)絡(luò)資源開發(fā)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、教材編寫等予以政策支持；教學(xué)工作小組制訂全英文教學(xué)工作規(guī)劃和年度計(jì)劃；監(jiān)管小組定期對(duì)工作小組的教學(xué)完成情況進(jìn)行評(píng)估。
（2）在課程教學(xué)中，打破國內(nèi)常規(guī)教學(xué)方式，建立開放式全英文教學(xué)模式，教學(xué)形式多種多樣。教學(xué)方式以“1+1”雙課堂教學(xué)模式為核心，以講授與專題討論相結(jié)合的方式，圍繞基本原理、方法與技術(shù)展開教學(xué)，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新學(xué)習(xí)的熱情。
（3）國際軟件學(xué)院在人工智能相關(guān)領(lǐng)域承擔(dān)并完成了一批國家與省部級(jí)科研課題，而且取得了一些有影響的研究成果，形成了自己的學(xué)科特色和優(yōu)勢。2006年，國際軟件學(xué)院聘請被譽(yù)為世界“人工大腦”領(lǐng)域先驅(qū)的美國猶他州州立大學(xué)計(jì)算機(jī)系Hugo de Gaffs教授擔(dān)任武漢大學(xué)全職教授和學(xué)院國際人工智能研究室主任。
（4）聘請與國際軟件學(xué)院有合作協(xié)議的國立首爾大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院Bob McKay教授專職來校為本科生講授人工智能技術(shù)前沿。同時(shí)，利用國外學(xué)者來武漢大學(xué)順訪的機(jī)會(huì)，請其為學(xué)生作學(xué)術(shù)報(bào)告，使學(xué)生了解國際最新人工智能技術(shù)，如邀請?jiān)?jīng)在麻省理工學(xué)院從事過7年博士后研究的宋森研究員進(jìn)行“理解大腦與仿制大腦”的講座等。
（5）國際軟件學(xué)院在遴選教師到與學(xué)院有教學(xué)和科研合作的國外大學(xué)進(jìn)修時(shí)，優(yōu)先考慮給本科生授課的全英文教師，并將全英文教學(xué)能力作為選拔條件，以教師的學(xué)術(shù)進(jìn)修帶動(dòng)全英文教學(xué)建設(shè)，使學(xué)科和專業(yè)建設(shè)與全英語教學(xué)隊(duì)伍打造相結(jié)合，全面推進(jìn)全英語教學(xué)工作的開展。
6 結(jié)語
人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的重要課程，目前正面臨著知識(shí)更新和教學(xué)改革的緊迫任務(wù)。筆者以實(shí)施全英文教學(xué)為契機(jī)，針對(duì)目前國內(nèi)全英文教學(xué)中存在的亟待解決的主要問題，提出人工智能全英文教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式改革的新思路。
（1）以智能為核心，從不同抽象層次刻畫智能主題，構(gòu)造人工智能最底層、抽象層、更高層以及應(yīng)用層4大模塊內(nèi)容。
（2）突破傳統(tǒng)教學(xué)模式，對(duì)全英文教學(xué)模式進(jìn)行重定位，提出“1+1”全英文雙課堂教學(xué)模式。
（3）提出“二三二”模式教學(xué)方法的改革方案，培養(yǎng)具有綜合能力、創(chuàng)新能力、國際視野、英語技能的復(fù)合型人才。
（4）提出教學(xué)與科研相結(jié)合，以科研帶動(dòng)教學(xué)發(fā)展的新思路，進(jìn)行集先進(jìn)性、前沿性和實(shí)用性為一體的教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新。
關(guān)鍵詞：人工智能；會(huì)計(jì)軟件開發(fā)技術(shù)；翻轉(zhuǎn)課堂；知識(shí)庫；會(huì)計(jì)信息化
一、引言
近年來，隨著云計(jì)算、人工智能、大數(shù)據(jù)和移動(dòng)計(jì)算等新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，知識(shí)管理理念的日趨成熟，新興技術(shù)對(duì)高等學(xué)校教育教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新帶來了良好的機(jī)遇。2012年3月13日，教育部印發(fā)的《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》，旨在推進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，實(shí)現(xiàn)教育思想、理念、方法和手段全方位創(chuàng)新。2016年6月7日，教育部頒布實(shí)施的《教育信息化“十三五”規(guī)劃》，以期加快推動(dòng)信息技術(shù)與教學(xué)教育的融合發(fā)展。這些政策的出臺(tái)為高校翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的發(fā)展提供了明確的實(shí)施導(dǎo)向和政策支持，也為重慶理工大學(xué)會(huì)計(jì)信息化國家級(jí)精品課程之《會(huì)計(jì)軟件開發(fā)技術(shù)》（AccountingSoftwareDevelopmentTechnology，以下簡稱為ASDT）課程實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式改革與創(chuàng)新帶來了良好的契機(jī)。知識(shí)庫采用知識(shí)表示方式來存儲(chǔ)、組織、管理和使用互相聯(lián)系的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)知識(shí)、學(xué)習(xí)過程沉淀的知識(shí)和學(xué)生自我搭建的知識(shí)?；谌斯ぶ悄芗夹g(shù)的翻轉(zhuǎn)課堂知識(shí)庫構(gòu)建與應(yīng)用，不但可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，讓課程教學(xué)延伸到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，還能夠在很大程度上提高課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。大數(shù)據(jù)、人工智能、知識(shí)庫等技術(shù)的發(fā)展為翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的有效開展提供了良好的技術(shù)支撐，引起了教育界的廣泛關(guān)注。周宇等人（2016）提出了一種面向關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的機(jī)構(gòu)知識(shí)庫構(gòu)建方法，該方法能夠覆蓋機(jī)構(gòu)知識(shí)庫構(gòu)建的整個(gè)過程，并支持機(jī)構(gòu)知識(shí)的資源整合、語義檢索、知識(shí)推理和關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。鐘曉流等人（2013）信息化環(huán)境中基于翻轉(zhuǎn)課堂理念的有效教學(xué)設(shè)計(jì)模型，對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂產(chǎn)生的背景與緣起、含義與特征、當(dāng)前的研究進(jìn)展與實(shí)踐案例、相關(guān)的技術(shù)工具等進(jìn)行了系統(tǒng)分析。曾明星等人（2014）闡述了翻轉(zhuǎn)課堂的內(nèi)涵、應(yīng)用與研究現(xiàn)狀，分析了軟件開發(fā)類課程實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂的可行性，探討了軟件開發(fā)類課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模型及其構(gòu)成要素。劉清堂等人（2016）分析了機(jī)器教學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)、智能導(dǎo)師系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)理念、關(guān)鍵技術(shù)以及代表性系統(tǒng)，提出以學(xué)習(xí)分析為核心的智能技術(shù)整合、融合人工智能和人類智能的自適應(yīng)學(xué)習(xí)。綜觀上述文獻(xiàn)，現(xiàn)有研究主要從翻轉(zhuǎn)課堂的可行性和模型等方面去思考翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式改革問題，而利用人工智能、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)去改革與創(chuàng)新翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的研究文獻(xiàn)還相對(duì)比較匱乏。基于人工智能技術(shù)的翻轉(zhuǎn)課堂知識(shí)庫構(gòu)建與應(yīng)用，通過全程記錄課上和課下的教學(xué)互動(dòng)過程，可以改善翻轉(zhuǎn)課堂在教學(xué)方式、學(xué)生學(xué)習(xí)方式、評(píng)價(jià)體系等諸多方面的不足。鑒于此，本文基于大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，探索改進(jìn)與提升翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式改革與創(chuàng)新的新技術(shù)與新方法。
二、基于人工智能的春秋戰(zhàn)國翻轉(zhuǎn)課堂知識(shí)的表達(dá)
人工智能（ArtificialIntelligence）是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)，主要包括機(jī)器人、語言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語言處理、智能監(jiān)控、智能搜索等核心技術(shù)。ASDT課程將語音識(shí)別、語義識(shí)別、圖像識(shí)別和智能搜索等人工智能技術(shù)融入翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改革的同時(shí)，導(dǎo)入春秋戰(zhàn)國時(shí)期的七國爭霸作為教學(xué)情景，將班上所有學(xué)生平均分成七個(gè)小組，分別對(duì)應(yīng)齊、楚、燕、趙、韓、魏、秦等七個(gè)國家，每個(gè)小組的學(xué)生進(jìn)行角色扮演，實(shí)施“春秋爭霸”翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。在ASDT教學(xué)過程中，在講授會(huì)計(jì)軟件開發(fā)技術(shù)和會(huì)計(jì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)處理流程的同時(shí)，讓學(xué)生充分參與課程教學(xué)活動(dòng)，強(qiáng)化互動(dòng)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、溝通能力、PPT制作與演講能力、知識(shí)消化吸收及應(yīng)用等能力?；谌斯ぶ悄芊D(zhuǎn)課堂知識(shí)庫構(gòu)建的基礎(chǔ)是將ASDT課堂的課堂教學(xué)活動(dòng)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)活動(dòng)過程中形成的知識(shí)符號(hào)化的一個(gè)過程，通過對(duì)知識(shí)的映射轉(zhuǎn)化為可供描述的事實(shí)和推理事實(shí)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在構(gòu)建知識(shí)庫的過程中，知識(shí)的表達(dá)方式是構(gòu)建知識(shí)庫的關(guān)鍵。知識(shí)表達(dá)方式主要包括描述性、直接性、過程性等表達(dá)方式。其中，描述性的知識(shí)表達(dá)方式是客觀和完整地反映相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的理論知識(shí)，具有準(zhǔn)確性和邏輯性的特點(diǎn)。直接性的表達(dá)方式是以專業(yè)理論知識(shí)為基礎(chǔ)，以圖片、視頻、音頻和圖形等方式直接表達(dá)知識(shí)的本質(zhì)。過程性的知識(shí)表達(dá)方式是在教學(xué)過程中的積累和總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)。以下具體闡述在課堂教學(xué)活動(dòng)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)活動(dòng)中知識(shí)的表達(dá)方式。
（一）課堂教學(xué)活動(dòng)課堂教學(xué)活動(dòng)由教師圍繞各小組在完成作業(yè)的過程中遇到的實(shí)際問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行小組作品展示和組織小組間互動(dòng)討論。在課堂教學(xué)活動(dòng)中，各小組通過PPT演示講解本組作品中所涉及的知識(shí)點(diǎn)，運(yùn)行程序進(jìn)行作品展示。其他小組針對(duì)展示的作品輪流提問，小組回答問題以后，教師對(duì)作品進(jìn)行綜合性點(diǎn)評(píng)并打分。最后，教師根據(jù)知識(shí)庫中的記錄的學(xué)生自主學(xué)習(xí)活動(dòng)中遇到的問題引導(dǎo)學(xué)生互動(dòng)討論，解決問題，針對(duì)學(xué)生不能解決的問題，進(jìn)行重點(diǎn)講解。在整個(gè)課堂教學(xué)活動(dòng)中，教師對(duì)知識(shí)點(diǎn)的講解、評(píng)價(jià)表現(xiàn)為描述性的知識(shí)，而教師和學(xué)生的角色高頻切換，教師和學(xué)生評(píng)價(jià)、引導(dǎo)和提問不停迭代的探究式教學(xué)過程，表現(xiàn)為過程性的知識(shí)。通過語音識(shí)別、語義識(shí)別等人工智能技術(shù)的運(yùn)用，自動(dòng)識(shí)別和理解學(xué)生作品展示、各小組提問、教師綜合點(diǎn)評(píng)等教學(xué)活動(dòng)中的語言，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的文本，按照知識(shí)的表達(dá)方式自動(dòng)分類，并實(shí)時(shí)傳送到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，更新知識(shí)庫。
（二）學(xué)生自主學(xué)習(xí)活動(dòng)將ASDT課程的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容按主題進(jìn)行任務(wù)分解，根據(jù)教學(xué)計(jì)劃逐步推進(jìn)，學(xué)生根據(jù)小組任務(wù)在重慶理工大學(xué)精品課程網(wǎng)上觀看教學(xué)視頻進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，小組成員合作完成小組任務(wù)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的疑問，可以借助智能搜索技術(shù)檢索知識(shí)庫，知識(shí)庫推送相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，幫助學(xué)生解決問題。在學(xué)生的自主學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生在網(wǎng)頁中通過簡單檢索、組配檢索、限制檢索等手段，進(jìn)行交互式的訪問，最終獲得所需的知識(shí)信息，表現(xiàn)為過程性的知識(shí)。學(xué)生觀看教學(xué)視頻對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)表現(xiàn)為直接性的知識(shí)。
三、基于人工智能的翻轉(zhuǎn)課堂知識(shí)庫的構(gòu)建
在知識(shí)的直接性表達(dá)、描述性表達(dá)和過程性表達(dá)等多種方式下，多角度獲取教學(xué)活動(dòng)中的各種知識(shí)以構(gòu)建知識(shí)庫。基于人工智能的翻轉(zhuǎn)課堂知識(shí)庫包括教師編輯維護(hù)的知識(shí)庫、學(xué)生自我搭建的知識(shí)庫以及課堂學(xué)習(xí)過程中沉淀積累形成的知識(shí)庫三部分，在教學(xué)活動(dòng)中不停地進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新，形成一個(gè)翻轉(zhuǎn)課堂知識(shí)庫的生態(tài)循環(huán)。其中，老師編輯維護(hù)的知識(shí)庫是根據(jù)教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)任務(wù)按規(guī)則生成課題所需的知識(shí)點(diǎn)；學(xué)生自我搭建的知識(shí)庫是根據(jù)學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上提出的問題，生成的答案和解釋；課堂學(xué)習(xí)過程中沉淀積累形成的知識(shí)庫是自動(dòng)記錄和存儲(chǔ)學(xué)生在課堂上的各種學(xué)習(xí)行為?；谌斯ぶ悄艿姆D(zhuǎn)課堂知識(shí)庫，
（一）教師建立維護(hù)學(xué)生基礎(chǔ)學(xué)習(xí)知識(shí)庫教師首先根據(jù)教學(xué)總?cè)蝿?wù)和總目標(biāo)規(guī)劃具體小組任務(wù)，按照教學(xué)大綱小組任務(wù)，同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上編輯學(xué)生完成小組任務(wù)所需的基礎(chǔ)知識(shí)和教學(xué)視頻。此環(huán)節(jié)對(duì)課程的翻轉(zhuǎn)和構(gòu)建基礎(chǔ)學(xué)習(xí)知識(shí)庫具有重要的指導(dǎo)意義。建立基礎(chǔ)學(xué)習(xí)知識(shí)庫要和小組任務(wù)相匹配，并且具備合理性、科學(xué)性和可操作性，盡量涵蓋完成小組任務(wù)所涉及的知識(shí)點(diǎn)。否則學(xué)生將無法完成小組任務(wù)，也無法有效建立基礎(chǔ)學(xué)習(xí)知識(shí)庫。學(xué)生根據(jù)小組任務(wù)和本小組實(shí)際情況，觀看教學(xué)視頻和學(xué)習(xí)資料，滿足基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備，完成小組作品。教師根據(jù)學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過程中提出的問題不斷更新維護(hù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)知識(shí)庫。
（二）學(xué)生自主學(xué)習(xí)形成知識(shí)庫學(xué)生根據(jù)教師在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)上的任務(wù)，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，完成小組的學(xué)習(xí)任務(wù)。當(dāng)學(xué)生提出疑問時(shí)，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)會(huì)自動(dòng)檢索知識(shí)庫，找到相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)和教學(xué)視頻對(duì)學(xué)生進(jìn)行智能推送，學(xué)生解答問題。并且在人工智能技術(shù)的應(yīng)用下，會(huì)自動(dòng)記錄學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)上的問題，形成并更新知識(shí)庫，把學(xué)生的學(xué)習(xí)記錄反饋給教師，幫助教師及時(shí)調(diào)整教學(xué)計(jì)劃。
（三）課堂教學(xué)活動(dòng)中形成知識(shí)庫在學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)中，小組成員進(jìn)行PPT講解和作品展示，在語音識(shí)別、語義識(shí)別和自動(dòng)計(jì)分等人工智能技術(shù)下，自動(dòng)記錄和分析小組的作品展示情況、個(gè)人發(fā)言情況和積分情況。并且自動(dòng)記錄老師的總結(jié)點(diǎn)評(píng)和答疑，通過圖像分析技術(shù)，自動(dòng)歸集學(xué)生個(gè)人的學(xué)習(xí)資料。同時(shí)，把課堂過程中的學(xué)生提問、教師答疑所涉及的知識(shí)，自動(dòng)對(duì)接到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，更新知識(shí)庫。
四、知識(shí)庫在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)活動(dòng)中的具體應(yīng)用
基于人工智能的知識(shí)庫在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)活動(dòng)中的具體應(yīng)用主要包括自主學(xué)習(xí)、課堂教學(xué)和效果評(píng)價(jià)等三個(gè)方面。自主學(xué)習(xí)是指學(xué)生在翻轉(zhuǎn)課堂的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)上進(jìn)行課前的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)和基礎(chǔ)知識(shí)自測，并且借助知識(shí)庫解決疑問；課堂教學(xué)是利用基于人工智能技術(shù)構(gòu)建的知識(shí)庫，幫助教師和學(xué)生解決教學(xué)過程中的問題；效果評(píng)價(jià)是在翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式下，建立的適合現(xiàn)行教學(xué)模式下的學(xué)生評(píng)價(jià)體系，教師根據(jù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)情況，在線統(tǒng)計(jì)問題，制定教學(xué)計(jì)劃。下面將詳細(xì)闡述人工智能的知識(shí)庫在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)活動(dòng)各中的具體應(yīng)用，如圖2所示。
（一）自主學(xué)習(xí)在自主學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生首先了解教師的小組任務(wù)，在人工智能技術(shù)的應(yīng)用下，根據(jù)老師的學(xué)習(xí)任務(wù)，智能化地制定學(xué)習(xí)目標(biāo)。學(xué)生根據(jù)細(xì)化的學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，明確自主學(xué)習(xí)的課程內(nèi)容，并根據(jù)課程內(nèi)容和自身情況選擇合適的學(xué)習(xí)內(nèi)容。學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)觀看教師提供的教學(xué)視頻或其他形式的學(xué)習(xí)材料開展學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)習(xí)收獲進(jìn)行記錄，最后在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上進(jìn)行知識(shí)檢測。同時(shí)，應(yīng)用智能監(jiān)控技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)上的學(xué)習(xí)情況和發(fā)言情況。學(xué)生可以根據(jù)自己的預(yù)習(xí)情況，在線提出問題，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)會(huì)根據(jù)學(xué)生提出的問題自動(dòng)檢測知識(shí)庫，知識(shí)庫推送相關(guān)知識(shí)點(diǎn)和學(xué)習(xí)資源，幫助學(xué)生分析和解決問題。利用智能監(jiān)控技術(shù)，可以收集學(xué)生頻繁在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上搜索的所有問題。同時(shí)，學(xué)生也可以將問題進(jìn)行拍照或者錄制成視頻發(fā)送給教師，利用圖像分析技術(shù)可以自動(dòng)識(shí)別圖片或者視頻中的問題并且推送給教師，根據(jù)問題調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)計(jì)劃。
（二）課堂教學(xué)教師根據(jù)知識(shí)庫中記錄的學(xué)生自主學(xué)習(xí)情況，全面系統(tǒng)地了解學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)情況。知識(shí)庫匯總學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上的發(fā)言和提問情況，教師根據(jù)匯總的問題在課堂上進(jìn)行重點(diǎn)講解，使課堂學(xué)習(xí)更加高效。在學(xué)生作品展示、小組互動(dòng)提問、教師綜合點(diǎn)評(píng)等教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生和教師可以借助知識(shí)庫智能推送相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，幫助解決教學(xué)活動(dòng)中的問題。同時(shí)可以智能推理出合適的教學(xué)計(jì)劃給教師進(jìn)行選擇。在學(xué)生提出問題和解答問題的過程中，智能收集問題和答案，形成知識(shí)，更新知識(shí)庫。
（三）效果評(píng)價(jià)效果評(píng)價(jià)包含教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)和學(xué)生評(píng)價(jià)兩個(gè)環(huán)節(jié)。其中，教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)是全面、系統(tǒng)的了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和知識(shí)儲(chǔ)備情況下，合理、客觀地評(píng)估教師的教學(xué)質(zhì)量。學(xué)生評(píng)價(jià)是考核學(xué)生的知識(shí)掌握情況、交流與溝通能力、演講能力、協(xié)作能力、PPT制作能力、課堂參與程度和小組展示情況等。在基于人工智能的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下，學(xué)生評(píng)價(jià)包括課堂教學(xué)活動(dòng)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)活動(dòng)兩個(gè)部分。通過語音識(shí)別和語義分析技術(shù)等人工智能技術(shù)，詳細(xì)記錄每一位學(xué)生在課堂上的發(fā)言情況、小組展示情況和教師對(duì)作品的點(diǎn)評(píng)情況。通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以全面地了解學(xué)生在課外觀看教學(xué)視頻的情況和自測情況。因此，這種學(xué)生評(píng)價(jià)方式更加具有合理性和精準(zhǔn)性。
五、結(jié)論
與傳統(tǒng)的ASDT課堂相比，基于人工智能下的翻轉(zhuǎn)課堂知識(shí)庫的構(gòu)建促使教學(xué)逐步從靜態(tài)走向了動(dòng)態(tài)，實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為主題，教師為主導(dǎo)的課堂教學(xué)理念，是適應(yīng)新時(shí)期ASDT課程教學(xué)改革的必然。在基于人工智能的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模型下，一定程度上改進(jìn)了翻轉(zhuǎn)課堂中的課堂教學(xué)、學(xué)生自主學(xué)習(xí)和效果評(píng)價(jià)等模塊，有效督促學(xué)生自主學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生在線答疑，同時(shí)更加綜合地對(duì)學(xué)生進(jìn)行考評(píng)，讓老師教學(xué)更加高效。人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用對(duì)于解決翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)當(dāng)前所面臨問題的是較為理想的方案，它有助于提升翻轉(zhuǎn)課堂整體的教學(xué)水平，促進(jìn)翻轉(zhuǎn)課堂的快速發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
［1］周宇、歐石燕：《面向關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的高校機(jī)構(gòu)知識(shí)庫構(gòu)建方法研究》，《圖書情報(bào)工作》2016年第1期。
［2］劉清堂、毛剛、楊琳等：《智能教學(xué)技術(shù)的發(fā)展與展望》，《中國電化教育》2016年第6期。
［3］曾明星、周清平、蔡國民等：《軟件開發(fā)類課程翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式研究》，《實(shí)驗(yàn)室研究與探索》2014年第2期。
［4］鐘曉流、宋述強(qiáng)、焦麗珍：《信息化環(huán)境中基于翻轉(zhuǎn)課堂理念的教學(xué)設(shè)計(jì)研究》，《開放教育研究》2013年第1期。
［5］胡立如、張寶輝：《翻轉(zhuǎn)課堂與翻轉(zhuǎn)學(xué)習(xí):剖析“翻轉(zhuǎn)”的有效性》，《遠(yuǎn)程教育雜志》2016年第4期。
［6］王紅、趙蔚、孫立會(huì)等：《翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模型設(shè)計(jì)》，《現(xiàn)代教育技術(shù)》2013年第8期。
［7］余燕芳：《基于移動(dòng)學(xué)習(xí)的O2O翻轉(zhuǎn)課堂與應(yīng)用研究》，《中國電化教育》2015年第10期。
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，我們在七個(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)?，學(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）簡單介紹產(chǎn)生式系統(tǒng)的構(gòu)成：數(shù)據(jù)庫、規(guī)則庫、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?？荚嚨念}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，給出更簡單更有效的方案。
4）實(shí)踐優(yōu)先。由于長期的應(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。
關(guān)鍵詞：智能控制；教學(xué)策略；卓越工程師；模糊控制；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）23-0029-02
智能控制作為自動(dòng)化類專業(yè)的一門專業(yè)課程，要求學(xué)生了解控制學(xué)科發(fā)展的方向和前沿，熟悉智能控制的主要理論分支、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)以及發(fā)展趨勢等，掌握基本智能控制方法的結(jié)構(gòu)和算法，為未來實(shí)際工程應(yīng)用奠定一定的基礎(chǔ)。當(dāng)前，在國內(nèi)外備受關(guān)注的CDIO模式即把“構(gòu)思（Conceive）―設(shè)計(jì)（Design）―執(zhí)行（Implement）―運(yùn)作（Operate）”作為工程教育的環(huán)境背景，按照產(chǎn)品生命周期構(gòu)建課程體系，以課堂和項(xiàng)目相結(jié)合的方式進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到預(yù)想的學(xué)習(xí)目標(biāo)。
考慮到安徽工程大學(xué)（以下簡稱“我校”）自動(dòng)化專業(yè)被確定為教育部“卓越計(jì)劃”試點(diǎn)專業(yè)，如何通過智能控制課程教學(xué)改革來提高教學(xué)質(zhì)量，充分借鑒CDIO先進(jìn)的教育理念，推行卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃，提高大學(xué)生的創(chuàng)新技能、實(shí)踐技能，協(xié)調(diào)課程體系對(duì)培養(yǎng)目標(biāo)支撐力不強(qiáng)以及與我國產(chǎn)業(yè)發(fā)展和結(jié)構(gòu)的調(diào)整不相適應(yīng)的矛盾，創(chuàng)建適應(yīng)新形式發(fā)展需要的課程教學(xué)體系，同時(shí)促進(jìn)我國智能控制學(xué)科發(fā)展，是我校授課老師所面臨和亟待解決的問題。
一、智能控制課程分析
1.智能控制發(fā)展歷程
智能控制是一種新型自動(dòng)控制技術(shù)，代表了自動(dòng)控制的最新發(fā)展階段。[1]20世紀(jì)90年代中期之后，智能控制日益成熟，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、家用、軍事等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012年全球智能控制市場規(guī)模接近6800億美元，而我國智能控制行業(yè)規(guī)模也已經(jīng)達(dá)到4200億元。
智能控制思潮第一次出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代由Leonaes等人首次正式提出，[2]到了1987年，IEEE控制系統(tǒng)學(xué)會(huì)和計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)在美國費(fèi)城聯(lián)合召開了智能控制國際學(xué)術(shù)討論會(huì)，智能控制正式作為一門新學(xué)科，登上歷史舞臺(tái)，而“智能控制”課程是在智能控制學(xué)科建立之后開設(shè)的。
國內(nèi)首部“智能控制”教材，是在1990年由中南大學(xué)蔡自興教授編寫電子工業(yè)出版社出版，蔡教授把遞階控制、專家控制、模糊控制、神經(jīng)控制、學(xué)習(xí)控制作為智能控制課程的初步框架和主要研究分支。[1]隨后，王耀南、李士勇、李人厚、孫增圻等專家也編寫了智能控制相關(guān)教材。這些教材出版對(duì)我國智能控制課程教學(xué)發(fā)揮了積極的作用，為智能控制學(xué)科建設(shè)和人材培養(yǎng)做出突出貢獻(xiàn)。[3]
近年來，國內(nèi)學(xué)者對(duì)智能控制的研究十分活躍，舉行各種與智能控制有關(guān)的學(xué)術(shù)討論會(huì)，如全球智能控制與自動(dòng)化大會(huì)（World Congress on Intelligent Control and Automation，WCICA）、中國智能自動(dòng)化會(huì)議（Chinese Intelligent Automation Conference，CIAC）、中國控制會(huì)議（Chinese Control Conference，CCC）、中國控制與決策會(huì)議（Chinese Control and Decision Conference，CCDC）等，這標(biāo)志我國智能控制作為獨(dú)立學(xué)科已正形成。[2]
2.智能控制理論體系
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能控制理論和技術(shù)得到不斷的發(fā)展和完善，受到越來越多科研工作者的關(guān)注。常規(guī)的智能控制方法主要包括：模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、分級(jí)遞階控制、專家系統(tǒng)控制以及其他仿人智能控制等。[3，4]
（1）模糊控制：將人類專家對(duì)特定對(duì)象的控制經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用模糊集理論進(jìn)行量化，轉(zhuǎn)化為可數(shù)學(xué)實(shí)現(xiàn)的控制器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的控制，其主要包括輸入模糊化、模糊規(guī)則庫、模糊推理以及輸出逆模糊化四個(gè)部分。
（2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制：是人工智能、認(rèn)知科學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、非線性動(dòng)力學(xué)等學(xué)科的交叉熱點(diǎn)，它利用大量的人工神經(jīng)元按一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)互連，構(gòu)建具有仿人控制的功能。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)雖然不善于顯式表達(dá)知識(shí)，但具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力和自適應(yīng)能力，能夠任意逼近復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，對(duì)高度非線性和嚴(yán)重不確定性系統(tǒng)的控制方面具有良好效果。
（3）分級(jí)遞階控制：是從工程控制論的角度總結(jié)人工智能與自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)和自組織的關(guān)系之后逐漸形成的，主要由組織級(jí)、協(xié)調(diào)級(jí)和執(zhí)行級(jí)構(gòu)成。其中組織級(jí)起主導(dǎo)作用，涉及知識(shí)的表示與處理，主要應(yīng)用人工智能；協(xié)調(diào)級(jí)在組織級(jí)和執(zhí)行級(jí)間起連接作用，涉及決策方式及其表示，采用人工智能及運(yùn)籌學(xué)實(shí)現(xiàn)控制；執(zhí)行級(jí)是底層，具有很高的控制精度，采用常規(guī)自動(dòng)控制。
（4）專家系統(tǒng)控制：是指具有模糊專家智能的功能，采用專家系統(tǒng)技術(shù)與控制理論相結(jié)合的方法設(shè)計(jì)的控制策略，它是人工智能應(yīng)用領(lǐng)域最成功的分支之一，由知識(shí)庫、推理機(jī)、解釋機(jī)制、知識(shí)獲取系統(tǒng)以及綜合數(shù)據(jù)庫五個(gè)部分組成。在工業(yè)過程控制中主要呈現(xiàn)直接專家控制和間接專家控制兩種形式。
二、智能控制課程教學(xué)改革
1.理論教學(xué)
UNESCO在2010年的工程學(xué)報(bào)告中指出，工程是人類面臨的最大挑戰(zhàn)和機(jī)遇，為了滿足卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃要求，我校重新修訂課程教學(xué)大綱，調(diào)整了各知識(shí)點(diǎn)的學(xué)時(shí)分配，擴(kuò)大了知識(shí)面的覆蓋范圍，并提高了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容所占學(xué)時(shí)比例，注重實(shí)踐環(huán)節(jié)內(nèi)容設(shè)置。在課程建設(shè)考慮理論與實(shí)踐的均衡，避免理論與實(shí)踐用脫節(jié)，教材選用為王耀南主編、機(jī)械工業(yè)出版社出版的《智能控制理論及應(yīng)用》，[5]總共設(shè)計(jì)30個(gè)學(xué)時(shí)，具體如圖1所示。概述部分為2個(gè)學(xué)時(shí)，主要講解智能控制理論的歷史背景、研究現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展趨勢；模糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是本課程主要講解部分，分別安排9個(gè)學(xué)時(shí)；分級(jí)遞階控制與專家系統(tǒng)控制部分要求學(xué)生以了解為主，因此分別安排4個(gè)學(xué)時(shí)；最后，剩余2個(gè)學(xué)時(shí)講解當(dāng)前最新的一些智能控制方法，目的為擴(kuò)展學(xué)生的視野。
考慮到“智能控制”課程涉及的知識(shí)面較為廣泛，因此，在教學(xué)過程中，教師主要擔(dān)負(fù)組織者、引導(dǎo)者的職責(zé)，課堂上注重采用啟發(fā)式的教學(xué)模式，并增加案例講解，讓學(xué)生明確課程教學(xué)服務(wù)于國家戰(zhàn)略需要和行業(yè)需要，如：液浮陀螺儀溫控系統(tǒng)的模糊控制策略設(shè)計(jì)、單級(jí)倒立擺系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器的設(shè)計(jì)、數(shù)控機(jī)床專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。鼓勵(lì)學(xué)生自由探討，實(shí)現(xiàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中的互動(dòng)，提高學(xué)生的認(rèn)知能力。
2.實(shí)踐教學(xué)
本課程專業(yè)性很強(qiáng)，學(xué)生缺少對(duì)智能控制方法的感性認(rèn)識(shí)，且受學(xué)時(shí)數(shù)的限制，因此鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，充分利用課余時(shí)間。[6]每次課后，有針對(duì)性地預(yù)留課外作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)、預(yù)習(xí)，這有利于老師教學(xué)內(nèi)容的精練講解，學(xué)生對(duì)智能控制的熟悉掌握，引導(dǎo)學(xué)生注重工程能力和自主學(xué)習(xí)能力的提高。
另外，在“智能控制”教學(xué)計(jì)劃中，安排6個(gè)學(xué)時(shí)作為實(shí)驗(yàn)課，讓學(xué)生獨(dú)自設(shè)計(jì)相關(guān)智能控制器，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，增加對(duì)模糊控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的熟練程度。實(shí)驗(yàn)采用先講解、后實(shí)驗(yàn)、再總結(jié)的方式進(jìn)行。為了保證實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，每20位學(xué)生安排1名指導(dǎo)教師。實(shí)驗(yàn)前，要求學(xué)生實(shí)驗(yàn)之前完成預(yù)習(xí)報(bào)告；實(shí)驗(yàn)中學(xué)生每人一臺(tái)機(jī)，獨(dú)立記錄實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教師全程答疑輔導(dǎo)；實(shí)驗(yàn)后學(xué)生及時(shí)上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，其內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)名稱、內(nèi)容、方法、步驟、結(jié)果及個(gè)人心得、體會(huì)。
3.教學(xué)手段
為了適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，授課借助先進(jìn)的教學(xué)軟件。在相關(guān)理論知識(shí)點(diǎn)展開前，可通過實(shí)例模擬讓學(xué)生初步了解相關(guān)方法，再切換到理論知識(shí)的講解，以幫助學(xué)生做到思維的自然過渡。
課堂還采用多媒體教學(xué)，以提高學(xué)生獲取信息的效率。多媒體課件制作過程中，力求圖文并茂，能吸引學(xué)生的注意力，這有利于實(shí)現(xiàn)情景式的教學(xué)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，變被動(dòng)教育為主動(dòng)教育，使學(xué)生加深對(duì)知識(shí)的理解。[7，8]
4.考核方式
本課程理論性較強(qiáng)，為避免“一張?jiān)嚲矶ㄇぁ睅淼谋锥?，課程成績采用多元化考核制度，主要包括：平時(shí)成績（30%）、實(shí)驗(yàn)成績（30%）和期末考試成績（40%）。
三、結(jié)束語
綜上所述，我國的智能控制教育已取得了可喜成績，我校在研究專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和現(xiàn)有教學(xué)資源基礎(chǔ)上，借鑒國內(nèi)相關(guān)高校成功教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，并不斷完善智能控制學(xué)科教學(xué)的方法、手段、策略，研究制訂新的大綱，開發(fā)設(shè)計(jì)多媒體課件，與時(shí)俱進(jìn)，緊密圍繞“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”的重點(diǎn)和目標(biāo)，為培養(yǎng)敢創(chuàng)新、會(huì)創(chuàng)造的高質(zhì)量人才不斷努力。
參考文獻(xiàn)：
[1]蔡自興，張鐘俊.智能控制的理論與實(shí)踐[J].中南礦冶學(xué)院學(xué)報(bào)，1989，（6）：644-650.
[2]陳愛斌，肖曉明，魏世勇，等.智能控制的學(xué)科發(fā)展與學(xué)科教育[J].現(xiàn)代大學(xué)教育，2006，（3）：102-105.
[3]涂象初.關(guān)于智能控制的幾個(gè)問題[J].科學(xué)通報(bào)，1991，（7）：481-485.
[4]張德江.智能控制技術(shù)現(xiàn)狀與展望[J].長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，
（S1）：58-61.
[5]王耀南，孫煒.智能控制理論及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.
[6]朱建紅，張蔚，顧菊平，等.基于卓越工程師目標(biāo)的教學(xué)策略改進(jìn)研究[J].中國電力教育，2013，（5）：90-91.
[7]林健.卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃專業(yè)培養(yǎng)方案研究[J].清華大學(xué)教育研究，2011，32（2）：47-55.
關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘；數(shù)據(jù)預(yù)處理；挖掘算法；Web挖掘；個(gè)性化推薦
中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：1672-5913(2007)14-0027-03
1引言
數(shù)據(jù)挖掘是一門綜合性的交叉學(xué)科，它融合了概率統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)據(jù)倉庫、人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、信息檢索、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、高性能計(jì)算、數(shù)據(jù)可視化以及面向?qū)ο蠹夹g(shù)等，在保險(xiǎn)業(yè)、電信業(yè)、交通業(yè)、零售業(yè)、銀行業(yè)正在被越來越廣泛深入地使用，同時(shí)在生物學(xué)、天文學(xué)、地理學(xué)等領(lǐng)域也逐漸顯現(xiàn)出技術(shù)優(yōu)勢，特別是在客戶關(guān)系管理系統(tǒng)、個(gè)性化網(wǎng)站設(shè)計(jì)、電子商務(wù)系統(tǒng)、搜索引擎等方面數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)顯示出了獨(dú)特的魅力。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)正在以一種全新的概念改變著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的方式。
從最近計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及學(xué)生就業(yè)方面來看，對(duì)本校的應(yīng)用性本科生開設(shè)“數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)”課程迫在眉睫。但數(shù)據(jù)挖掘給人的感覺就是“高深莫測”，當(dāng)前數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域主要是博士生、碩士生研究的領(lǐng)域，數(shù)據(jù)挖掘課程也只在一些重點(diǎn)大學(xué)的研究生或高年級(jí)的本科生中開設(shè)，應(yīng)用型本科院校以及一些高職高專幾乎都沒有開設(shè)此類課程。這限定了數(shù)據(jù)挖掘作為一門既有理論又有實(shí)踐價(jià)值學(xué)科的應(yīng)用和推廣，筆者認(rèn)為很可惜。從計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)以及就業(yè)角度分析，相當(dāng)多的同學(xué)以后會(huì)從事電子商務(wù)類軟件的開發(fā)，而這類應(yīng)用目前都漸漸基于Web作為應(yīng)用平臺(tái)，面對(duì)的是海量的數(shù)據(jù)信息，因此讓學(xué)生掌握數(shù)據(jù)挖掘的思想和方法對(duì)提高計(jì)算機(jī)素養(yǎng)很有必要。即使將來從事控制、通信、游戲、圖像處理等軟件開發(fā)，數(shù)據(jù)挖掘的思想和方法也很容易找到用武之地。
2數(shù)據(jù)挖掘課程開設(shè)的可行性分析
從計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展以及學(xué)生就業(yè)反饋的信息，筆者覺得數(shù)據(jù)挖掘的思想、方法以及算法對(duì)應(yīng)用型本科生是很重要的，并且讓學(xué)生掌握好這門課程也是完全可能的。我校從1998年以來一直在高年級(jí)本科生中開設(shè)了“人工智能”課程，但從教學(xué)效果上來看，很不理想?！皵?shù)據(jù)挖掘技術(shù)”這門課程在不少地方很像“人工智能”，“數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)”課程中的一些思想就是從“人工智能”中發(fā)展過來的，但是“數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)”課程與“人工智能”課程有一個(gè)本質(zhì)的區(qū)別，就是數(shù)據(jù)挖掘從誕生的一開始就是面向大量的、實(shí)際的數(shù)據(jù)庫信息，因此，具有極強(qiáng)的應(yīng)用性，如果將“數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)”課程看做是“數(shù)據(jù)庫技術(shù)”課程的自然延伸，同時(shí)充分利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、人工智能、面向?qū)ο蠹夹g(shù)與方法、Web技術(shù)、概率統(tǒng)計(jì)等課程的基礎(chǔ)，就能夠?qū)ⅰ皵?shù)據(jù)挖掘技術(shù)”課程開設(shè)好。于是兩年前，筆者在應(yīng)用型本科生中做了嘗試，就是取消原來的“人工智能”課程，取而代之的是“數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)”課程，從兩年的教學(xué)實(shí)踐以及教學(xué)效果上看，行之有效。并且在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，雖然數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)要用到人工智能的一些思想和方法，但沒有“人工智能”課程作為前導(dǎo)課程，沒有任何影響，因?yàn)?，?shù)據(jù)挖掘中的一些人工智能思想在“數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)”課程的教學(xué)中是自成體系的，并且是以比“人工智能”中的方法更加簡單、更加直接、更加面向應(yīng)用的方式。開設(shè)“數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)”課程必須以下列的課程作為基礎(chǔ)(前導(dǎo)課程)，當(dāng)然這些課程都是一些常規(guī)課程。
1) 必須深入學(xué)習(xí)一門程序設(shè)計(jì)語言，通過這門語言的學(xué)習(xí)可以掌握程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)，并且掌握面向?qū)ο笏枷腴_發(fā)的精髓，能夠進(jìn)行可視化程序設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)絕不是記住程序設(shè)計(jì)語言的語法就行了，而要努力做到將應(yīng)用中的思想變?yōu)槌绦?。這一點(diǎn)是計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的基本素養(yǎng)。這一環(huán)節(jié)沒有做好，其余的計(jì)算機(jī)專業(yè)的專業(yè)課程，如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫原理、編譯原理、軟件工程等就無法學(xué)習(xí)，即使學(xué)了，也不能真正掌握。筆者從計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用角度，推薦學(xué)習(xí)C/C++和Java，要求對(duì)C++的模板以及STL或Java的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類(在Java的util包中)能夠較好掌握。
2) 掌握“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程，特別是“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中的樹的特點(diǎn)和應(yīng)用。在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程中，樹主要以二叉樹為主，對(duì)于一般的樹，在當(dāng)前的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程的教學(xué)中都是將一般的樹轉(zhuǎn)化為二叉樹來進(jìn)行處理的，但是在數(shù)據(jù)挖掘中這樣不太方便。數(shù)據(jù)挖掘中的很多算法都涉及到樹的應(yīng)用，并且大多都是不太規(guī)則的樹，在數(shù)據(jù)挖掘中，采用樹的思想與Java中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類或C++中的STL相結(jié)合的方法，能夠得到很好的效果。
3) 掌握“數(shù)據(jù)庫技術(shù)”課程中數(shù)據(jù)庫操作的特點(diǎn)和應(yīng)用。數(shù)據(jù)挖掘的對(duì)象主要是數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，但作為數(shù)據(jù)挖掘?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)信息量往往很大，因此，為了提高挖掘的效率，需要建立數(shù)據(jù)倉庫，或者需要在算法上加工，盡量減少掃描數(shù)據(jù)庫的次數(shù)。
4) 掌握“Web技術(shù)”。這是因?yàn)镮nternet已經(jīng)廣泛應(yīng)用并且深入人心，未來的軟件相當(dāng)多的都是基于Web平臺(tái)之上，因此，對(duì)于Web挖掘不僅重要，而且具有直接的應(yīng)用價(jià)值。當(dāng)前Internet上的軟件如一些知名網(wǎng)站、搜索引擎以及一些電子商務(wù)系統(tǒng)，采用了數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，得到了很多有價(jià)值的信息或提高了個(gè)性化能力，大大增強(qiáng)了企業(yè)的競爭力。因此，掌握“Web技術(shù)”課程對(duì)Web挖掘很有裨益。
5) 熟悉“概率統(tǒng)計(jì)”課程中的思維方式，對(duì)各種分布以及條件概率能夠熟練掌握，在數(shù)據(jù)挖掘中的分類、關(guān)聯(lián)規(guī)則等領(lǐng)域很多挖掘方法都靈活運(yùn)用了概率統(tǒng)計(jì)中的思想和方法。
從“數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)”課程的教學(xué)實(shí)踐中明顯看出，主要需要以上幾門課程，并且教學(xué)結(jié)束后發(fā)現(xiàn)，學(xué)生不僅能夠掌握數(shù)據(jù)挖掘的思想、方法以及算法，通過對(duì)一些主要的挖掘算法的實(shí)現(xiàn)，對(duì)“數(shù)據(jù)庫技術(shù)”、“程序設(shè)計(jì)語言”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”、“Web技術(shù)”以及“概率統(tǒng)計(jì)”掌握得更加深刻，將“數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)”作為“數(shù)據(jù)庫技術(shù)”的自然延伸，是“程序設(shè)計(jì)語言”、“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”、“Web技術(shù)”以及“概率統(tǒng)計(jì)”的綜合運(yùn)用得到良好效果。
3 “數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)”課程的設(shè)置
一門課程的設(shè)置，不僅要根據(jù)當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)也要根據(jù)當(dāng)前學(xué)生的就業(yè)需求，充分考慮到應(yīng)用型本科學(xué)生的特點(diǎn)。兩年前，經(jīng)過多方面的考慮以及參考了各種國內(nèi)國外數(shù)據(jù)挖掘的教材以及論文后決定，“數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)”課程教學(xué)學(xué)時(shí)定為32課時(shí)，講課22學(xué)時(shí)，上機(jī)實(shí)驗(yàn)10學(xué)時(shí)。在這個(gè)總的學(xué)時(shí)定下來之后，就是對(duì)“數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)”課程的內(nèi)容設(shè)計(jì)，這是最重要的環(huán)節(jié)。精選出的內(nèi)容不僅要反映數(shù)據(jù)挖掘的特點(diǎn)以及最新發(fā)展，還要結(jié)合應(yīng)用型本科生的特點(diǎn)，要具有很強(qiáng)的針對(duì)性，重點(diǎn)要突出，要能夠“學(xué)以致用”。最后“數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)”課程的教學(xué)內(nèi)容如下：
1) 數(shù)據(jù)挖掘綜述2學(xué)時(shí)。本講側(cè)重于從兩、三個(gè)具體應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行分析得出采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的重要性與必要性，可以選取客戶關(guān)系管理、體育競技、信息安全和商業(yè)欺詐等作為案例，然后給出完整的數(shù)據(jù)挖掘定義和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的分類，以及數(shù)據(jù)挖掘需要的一些前導(dǎo)課程的知識(shí)要點(diǎn)。
2) 數(shù)據(jù)挖掘過程及當(dāng)前數(shù)據(jù)挖掘的軟件工具2學(xué)時(shí)。數(shù)據(jù)挖掘的過程是數(shù)據(jù)抽取與集成、數(shù)據(jù)清洗與預(yù)處理、數(shù)據(jù)的選擇與整理、數(shù)據(jù)挖掘以及結(jié)論評(píng)估。本講重點(diǎn)講解挖掘的過程，強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)預(yù)處理對(duì)挖掘的重要意義，對(duì)于缺省的值、殘缺的值等的處理方法。讓學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)挖掘的整體過程有清楚的理解。然后介紹一下當(dāng)前流行的商品化數(shù)據(jù)挖掘軟件如IBM的IntelligentMiner和加拿大Simon Fraser 大學(xué)的DBMiner。
3) 關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘與序列模式挖掘6學(xué)時(shí)。在介紹關(guān)聯(lián)規(guī)則原理的基礎(chǔ)上，主要介紹著名算法Apriori及其改進(jìn)、FP_Tree算法、用于序列模式挖掘的AprioriSome算法。每個(gè)算法需要2學(xué)時(shí)，對(duì)每個(gè)算法要進(jìn)行徹底分析，不僅能夠理解算法的原理、思想以及過程，還要分析算法提出人為什么會(huì)提出這種算法，在日常生活中的含義是什么，算法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)是什么，以及如何用Java或C++來編程實(shí)現(xiàn)該算法。最后，對(duì)多層次關(guān)聯(lián)以及數(shù)量關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘做個(gè)簡單介紹即可。
4) 分類技術(shù)4學(xué)時(shí)。介紹分類的原理，主要講解ID3和C4.5、樸素貝葉斯分類，簡單介紹一下BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分類。對(duì)于C4.5要求能夠從原理上把握整個(gè)算法，能夠進(jìn)行連續(xù)值的離散化處理，理解C4.5比ID3的優(yōu)勢所在；對(duì)于樸素貝葉斯分類，要深刻理解該分類的原理以及貝葉斯信念網(wǎng)絡(luò)的工作原理。特別的，對(duì)于FP_TREE以及C4.5算法的實(shí)現(xiàn)，需要用到不規(guī)則樹，提出用C++或Java解決這種不規(guī)則樹的方法。
5) 聚類技術(shù)4學(xué)時(shí)。在介紹聚類的重要性和分類的基礎(chǔ)上主要介紹劃分聚類PAM算法思想以及基于密度聚類DBSCAN，對(duì)于當(dāng)前重要的聚類STING和CLIQUE做個(gè)簡單介紹。最后，比較聚類和分類的不同之處。
6) Web挖掘與個(gè)性化推薦技術(shù)4學(xué)時(shí)。對(duì)于Web挖掘從內(nèi)容挖掘、訪問行為挖掘和結(jié)構(gòu)挖掘三個(gè)方面進(jìn)行講解，重點(diǎn)講解個(gè)性化技術(shù)。對(duì)基于最小關(guān)聯(lián)規(guī)則集的個(gè)性化推薦以及基于協(xié)作篩的個(gè)性化推薦作深入剖析，并指出在當(dāng)今網(wǎng)站設(shè)計(jì)中的重要意義。
7) 上機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。精選五個(gè)上機(jī)實(shí)驗(yàn)。第一個(gè)實(shí)驗(yàn)是關(guān)聯(lián)規(guī)則的Apriori算法或FP_Tree算法的實(shí)現(xiàn)，兩個(gè)任選一個(gè)，如果選擇Apriori的話，需要采取一些效率改進(jìn)措施；第二個(gè)實(shí)驗(yàn)是序列模式挖掘中的AprioriSome算法；第三個(gè)實(shí)驗(yàn)是分類技術(shù)中的ID3或C4.5算法，這兩個(gè)算法的主體相同，任做一個(gè)即可；第四個(gè)實(shí)驗(yàn)是聚類中的PAM或DBSCAN算法，兩個(gè)任選一個(gè)；第五個(gè)實(shí)驗(yàn)是利用協(xié)作篩進(jìn)行個(gè)性化網(wǎng)站的智能推薦。以上五個(gè)實(shí)驗(yàn)每個(gè)實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)，建議編程語言采用Java或C++，最后挖掘結(jié)果具有可理解性。
當(dāng)然，以上的課程內(nèi)容設(shè)計(jì)會(huì)隨著數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的發(fā)展，不斷進(jìn)行微調(diào)，以適應(yīng)不斷變化的計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展與社會(huì)需求。
4 “數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)”教學(xué)實(shí)踐總結(jié)
兩年前，雖然已對(duì)“數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)”課程作了充分準(zhǔn)備，但在剛開設(shè)這門課程的時(shí)候，很擔(dān)心這門“高深莫測”的課程的教學(xué)效果。但經(jīng)過兩年的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，這門課程的教學(xué)效果比預(yù)想的還要好。通過對(duì)該門課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅基本掌握了數(shù)據(jù)挖掘的基本原理和算法，同時(shí)對(duì)以前的一些主干課程如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的理解和運(yùn)用有了非常深刻的認(rèn)識(shí)。更為重要的是，本課程的五個(gè)實(shí)驗(yàn)都是數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域中最經(jīng)典、最重要的算法，通過對(duì)這些算法的編程實(shí)現(xiàn)，不僅理解了數(shù)據(jù)挖掘關(guān)鍵算法的精髓，同時(shí)，這些數(shù)據(jù)挖掘算法實(shí)現(xiàn)的程序經(jīng)過不斷改進(jìn)、加工，性能不斷提高，由于都是源代碼，可以將這些算法應(yīng)用到一些實(shí)用的軟件系統(tǒng)如客戶關(guān)系管理系統(tǒng)、個(gè)性化網(wǎng)站中去，收到良好效果。此外，在網(wǎng)上的一些數(shù)據(jù)挖掘論壇中，經(jīng)?？吹揭恍┏鯇W(xué)數(shù)據(jù)挖掘的研究生或技術(shù)人員很想看一看數(shù)據(jù)挖掘經(jīng)典算法的具體程序?qū)崿F(xiàn)，我們也將這兩年不斷改進(jìn)的程序源代碼作為免費(fèi)資源贈(zèng)送給了不少同行，也為數(shù)據(jù)挖掘的推廣應(yīng)用貢獻(xiàn)了微薄之力。
5結(jié)束語
“數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)”課程的教學(xué)嘗試目前主要針對(duì)的是本校應(yīng)用型計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生，雖然收到了良好的效果，但“數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)”絕不僅僅是計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生才需要掌握的課程，對(duì)于我校通信系、電力系、自動(dòng)化系等工科專業(yè)，經(jīng)濟(jì)系、管理系甚至一些文科類的學(xué)生也很有價(jià)值，因此，怎樣在非計(jì)算機(jī)專業(yè)的應(yīng)用型本科生中開設(shè)好這門新興課程，甚至在高職高專學(xué)生中也開設(shè)好這門課程，則是需要作進(jìn)一步的探索和嘗試。
參考文獻(xiàn)：
[1] 毛國君. 數(shù)據(jù)挖掘原理與算法[M]. 北京：清華大學(xué)出版社,2005.
[2] 陳文偉. 數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)[M]. 北京工業(yè)大學(xué)出版社,2002.
[3] 余力. 電子商務(wù)個(gè)性化[M]. 北京：清華大學(xué)出版社,2007.
A Test to Applied College Students on Teaching Data Mining
XU Jin-bao
(Dept. of Computer Engineering, Nanjing Institute of Technology,
Nanjing 211100,China)
Abstract:Data mining becomes more and more important in nowadays. To applied college students, mastering the basics and methods of data mining technology demands immediate attention. This article gives some suggestions on how to teach these students well. The content of data mining technology course and experiments are selected elaborately. Mining technologies such as association rule , data classification, clustering , web mining and personalized recommendation are emphasized.
關(guān)鍵詞 課堂教學(xué) 微博“話題” 微博作業(yè)
中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-7661（2016）01-0001-03
一、引言
教學(xué)是一個(gè)由外部的實(shí)在世界、內(nèi)部的心理世界以及行為世界三個(gè)層面所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。有效的教學(xué)是通過教師在一段時(shí)間的教學(xué)后，學(xué)生所獲得的具體的進(jìn)步或發(fā)展。研究表明，每個(gè)學(xué)生都參與教學(xué)活動(dòng)是實(shí)施有效教學(xué)的前提條件。而現(xiàn)如今，大學(xué)課堂成了教師唱“獨(dú)角戲”的場所，即使教師想方設(shè)法設(shè)疑、啟發(fā)，學(xué)生大多時(shí)候都是無動(dòng)于衷地看著你，無法取得想要的效果。如何利用微博來改善課堂教學(xué)的有效性已經(jīng)成教學(xué)研究的一個(gè)重要途經(jīng)。
微博，即微型博客（MicroBlog）的簡稱，是一種通過關(guān)注機(jī)制分享不超過140個(gè)文字的簡短實(shí)時(shí)信息的廣播式的社交網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，其信息傳播速度非常迅速。最早的微博平臺(tái)是美國的twitter，而國內(nèi)最主要的兩大微博平臺(tái)是新浪微博和騰訊微博，在這兩個(gè)微博平臺(tái)上的用戶已經(jīng)超過10億用戶，涉及各個(gè)層次的人，特別是年輕用戶最為活躍。
二、基于微博的課堂教學(xué)過程
基于微博的課堂教學(xué)過程，筆者是按照圖1所示來構(gòu)建實(shí)施的，具體的過程框架為：
圖1 基于微博的課堂教學(xué)過程框架圖
（一）可行性分析調(diào)查
為了更加有效的進(jìn)行實(shí)踐實(shí)踐研究，筆者首先對(duì)基于微博的課堂教學(xué)實(shí)驗(yàn)的可行性進(jìn)行以下幾個(gè)方面的基礎(chǔ)調(diào)查，了解實(shí)踐的基礎(chǔ)條件。主要調(diào)查參與同學(xué)手機(jī)、電腦擁有及上網(wǎng)情況，擁有新浪微博和騰訊微博情況。調(diào)查看是否具備了開展本研究的基本條件，并為后續(xù)安排提供依據(jù)。2013年開展第一次微博實(shí)踐調(diào)查發(fā)現(xiàn)，本次參與的同學(xué)100%擁有手機(jī)，并能通過wifi上網(wǎng)，且絕大多數(shù)同學(xué)會(huì)用手機(jī)流量上網(wǎng)；所有同學(xué)都有個(gè)人電腦，且大部分為筆記本電腦；參與的同學(xué)基本上都能很熟練的使用網(wǎng)絡(luò)資源；只有60%不到的同學(xué)有新浪微博賬號(hào)，有超過60%的同學(xué)有騰訊微博賬號(hào)，但都了解微博的存在，并進(jìn)行過關(guān)注，尚沒有同學(xué)體驗(yàn)過，都非常有興趣參與這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)；同時(shí)，100%的同學(xué)擁有QQ號(hào)，這就為我們選擇騰訊微博作為實(shí)踐平臺(tái)提供了條件。2014年進(jìn)行的第二次調(diào)查情況和2013年的用戶情況基本一致，但是兩個(gè)平臺(tái)的微博用戶的活躍用戶較兩年前要更少，而且使用頻率也更小，且基本上通過手操作。
（二）建立師生微博實(shí)踐體
通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，選擇騰訊微博為實(shí)踐平臺(tái)較為合適，有微博賬號(hào)的利用已有賬號(hào)關(guān)注老師的帳號(hào)，沒有賬號(hào)的同學(xué)通過QQ很方便的開通微博進(jìn)行關(guān)注，同學(xué)之間也可以很方便的進(jìn)行互相關(guān)注，形成微博實(shí)踐體，師生的信息互相可見，建立本門課程“話題”。不改變原有的社交圈，只是微博更新內(nèi)容多了一項(xiàng)課堂教學(xué)相關(guān)內(nèi)容的和參與課程的相關(guān)“話題”討論，以私信@方式進(jìn)行作業(yè)提交，通過學(xué)生的社交圈子隱性監(jiān)督學(xué)生學(xué)習(xí)行為。建立的師生實(shí)踐體――微博“話題”如圖2所示，由教師、學(xué)生和學(xué)生的粉絲為共同體參與微博“話題”預(yù)熱課堂教學(xué)內(nèi)容。
圖2 師生微博實(shí)踐體――微博“話題”
建立的師生實(shí)踐體――微博作業(yè)如圖3所示，以學(xué)生所交微博作業(yè)為中心，通過教師指導(dǎo)、評(píng)論，學(xué)生粉絲的潛在監(jiān)督即環(huán)境影響和課堂反饋形成一個(gè)良性監(jiān)督學(xué)習(xí)過程。
圖3 師生微博實(shí)踐體――微博作業(yè)
（三）基于微博的課堂教學(xué)實(shí)施過程
微博在課堂教學(xué)中的具體實(shí)施過程主要從以下三個(gè)模塊進(jìn)行：課前模塊：教師通過課程“話題”課堂教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的講義內(nèi)容，促使學(xué)生預(yù)習(xí)，學(xué)生可以根據(jù)內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，并提出預(yù)習(xí)中碰到的問題，教師根據(jù)問題情況更加有目的備課。課中模塊：根據(jù)“話題”討論中存在的常見問題進(jìn)行詳細(xì)講解，對(duì)前一次課的作業(yè)特別是微博作業(yè)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，以及微博作業(yè)中提到的較為集中的問題進(jìn)行復(fù)習(xí)。并布置常規(guī)作業(yè)，對(duì)每次課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)課堂教學(xué)情況進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，私信給老師。課后模塊：學(xué)生完成常規(guī)作業(yè)和微博作業(yè)，微博作業(yè)內(nèi)容為，對(duì)每次課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)課堂教學(xué)情況進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，私信給老師；老師對(duì)學(xué)生發(fā)的微博進(jìn)行評(píng)論、回復(fù)，轉(zhuǎn)播，最后一次微博進(jìn)行學(xué)習(xí)情況展示。此過程中的師生微博行為和師生課堂行為的緊密結(jié)合非常重要，而且此過程的形成性評(píng)價(jià)非常重要。
三、基于微博的課堂教學(xué)有效性分析
（一）實(shí)施過程中有關(guān)情況說明
筆者利用《人工智能》和《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》兩門課，通過二個(gè)專業(yè)的三個(gè)班級(jí)進(jìn)行了基于微博的課堂教學(xué)的實(shí)踐。選擇這兩門課的原因是，《人工智能》課程的目標(biāo)是跟蹤人工智能發(fā)展前沿，了解人工智能相關(guān)技術(shù)，選取感興趣方向深入探討，是屬于知識(shí)引導(dǎo)型課程?！稊?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課程目標(biāo)是牢固掌握數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識(shí)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想，并通過實(shí)踐進(jìn)行驗(yàn)證。是屬于重要理認(rèn)學(xué)習(xí)實(shí)踐型課程。并且選擇了計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)和數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)班級(jí)作為實(shí)踐班。以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類型課程和不同專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐分析。
學(xué)生微博用戶分為兩類進(jìn)行觀察，一類是“活躍微博用戶”，指的是平時(shí)微博經(jīng)常更新，有一定數(shù)量微博粉絲的用戶；反之，另一類是“非活躍微博用戶”，指的是因本次實(shí)驗(yàn)才開通的微博用戶和不經(jīng)常更新微博內(nèi)容且微博粉絲數(shù)較少的用戶。
（二）基于微博的課堂教學(xué)幾個(gè)環(huán)節(jié)的統(tǒng)計(jì)分析
實(shí)施過程主要從“話題”討論參與度、微博作業(yè)完成質(zhì)量情況及學(xué)生評(píng)教情況等幾個(gè)方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析：
1.“話題”討論參與度分析
通過對(duì)幾年“話題”討論的統(tǒng)計(jì)情況，得到師生參加課程“話題”討論的參與度情況。2013年在本校計(jì)算機(jī)121的《人工智能》課堂和2014年在計(jì)算機(jī)131的《人工智能》課堂中，共進(jìn)行了11次微博“話題”討論，其中最多的一次有300多人次參與了討論，最少的一次只有10人次參與；這主要是因?yàn)殚_始的時(shí)候，微博活躍用戶學(xué)生表現(xiàn)得非常謹(jǐn)慎，反而非活躍用戶表現(xiàn)得更為積極和活躍。調(diào)查原因發(fā)現(xiàn)，活躍用戶參與課程“話題”討論的內(nèi)容與平時(shí)所發(fā)內(nèi)容大不一樣，表現(xiàn)出更多的顧慮。而非活躍用戶則是對(duì)新鮮事物的興趣。隨著實(shí)踐的進(jìn)行，用戶的活躍度趨于平穩(wěn)，基本上同學(xué)都能參與到“話題”討論當(dāng)中來。結(jié)合課堂教學(xué)發(fā)現(xiàn)，參與人次越多的課程“話題”討論的內(nèi)容在隨后的課堂教學(xué)中表現(xiàn)的效果越好。所以，同學(xué)參與到課程“話題”討論對(duì)課堂教學(xué)是非常積極的影響，對(duì)提高課堂教學(xué)效果打好了基礎(chǔ)。而在2014年在數(shù)學(xué)121班的《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》課堂教學(xué)中，其中最多的一次有200多人次參與了討論，最少的一次只有5人次參與；這表明專業(yè)和課程的不同，參與討論的人次數(shù)和熱度也有所不同，達(dá)到的效果也不同。
2.微博作業(yè)完成質(zhì)量
由各次作業(yè)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，所有同學(xué)都能完成微博作業(yè)，能較好的總結(jié)課堂教學(xué)內(nèi)容，但對(duì)課堂教學(xué)的點(diǎn)評(píng)較少，而且點(diǎn)評(píng)內(nèi)容單一，多為本次課某某地主沒聽太董，或是本次課非常有意思，這樣籠統(tǒng)的評(píng)價(jià)，對(duì)教師改進(jìn)課堂教學(xué)的意義不大。但是，學(xué)生對(duì)待微博作業(yè)的態(tài)度要更為認(rèn)真，特別是活躍用戶表現(xiàn)特別突出，原因是，有其微博粉絲的隱性監(jiān)督，并且會(huì)有部分粉絲進(jìn)行評(píng)論和轉(zhuǎn)發(fā)。老師的評(píng)論和轉(zhuǎn)發(fā)和課堂反饋能得到很好的引導(dǎo)效果，能很好的提高作業(yè)質(zhì)量。
3.學(xué)生評(píng)教的反饋
從學(xué)生的評(píng)教反饋情況分析來看，三門課的教學(xué)都得到了學(xué)生的積極評(píng)價(jià)，教師得分平均在95分以上。學(xué)生評(píng)價(jià)概括為，老師教學(xué)方法新穎，教學(xué)活動(dòng)豐富，特別是微博的引入為我們帶來全新的體驗(yàn)。
四、結(jié)束語
通過對(duì)基于微博的課堂教學(xué)較長時(shí)間的實(shí)踐表明，微博應(yīng)用于課堂教學(xué)中能對(duì)教學(xué)的有效性起到一定的作用，但微博作為一項(xiàng)新興技術(shù)應(yīng)用到課堂教學(xué)當(dāng)中還需要進(jìn)行長期的實(shí)踐，筆者認(rèn)為基于微博的課堂教學(xué)有以下幾點(diǎn)顯著的影：1.利用微博的“話題”討論功能及微博的評(píng)論、轉(zhuǎn)播互動(dòng)功能，在增進(jìn)師生交流方面有顯著效果；2.微博可支持片段式學(xué)習(xí)，開展知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)、布置作業(yè)等教學(xué)活動(dòng)；3.借助微博可提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)效果，有利于提升課堂教學(xué)質(zhì)量。
微博不但對(duì)課堂教學(xué)有影響，它同樣在影響人們的學(xué)習(xí)和生活行為，如，微博使人們越越來習(xí)慣于淺閱讀和碎片化閱讀；同樣也改變了人們的思考方式。如何有效的利用微博對(duì)們的影響提升教學(xué)的有效性，提高高校的教學(xué)質(zhì)量，將是一長期的研究過程。
參考文獻(xiàn)：
[1]彭文輝. 網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)行為分析及建模[D]. 武漢： 華中師范大學(xué)， 2012.
[2]張斯琦. 微博文化研究[D]. 吉林： 吉林大學(xué)， 2012.