發(fā)布時間：2023-09-27 16:15:04
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的人工智能教育的內(nèi)容樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
關(guān)鍵詞:人工智能;創(chuàng)新性教學(xué);精品課程;課程建設(shè);教學(xué)改革
人工智能課程是計算機(jī)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(qiáng)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(jī)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)了對人工智能的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)創(chuàng)新能力。
中南大學(xué)人工智能課程開設(shè)于20世紀(jì)80年代中期。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v教授合作研究人工智能。在傅京孫院士教授的指導(dǎo)下,蔡自興和徐光v教授執(zhí)筆編著《人工智能及其應(yīng)用》一書,并于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(jìn)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(jìn)步一等獎。經(jīng)過近20年建設(shè),該我校人工智能課程于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,受到普遍歡迎[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、創(chuàng)新性教學(xué)方法和教學(xué)模式上進(jìn)行不斷進(jìn)行改革與探索,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)。
1教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化
1.1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,使學(xué)生既能了解本領(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。本課程最初設(shè)定的教學(xué)內(nèi)容分基礎(chǔ)部分和擴(kuò)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、知識的表示以及推理,而擴(kuò)展應(yīng)用部分主要包括專家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器規(guī)劃、機(jī)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。
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(kuò)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、知識的表示以及推理,而擴(kuò)展應(yīng)用部分主要包括專家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器規(guī)劃、機(jī)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(jìn)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(yùn)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,它主要涉及神經(jīng)計算、模糊計算、進(jìn)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》第三第3版[3]和第四第4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(jìn)行了相應(yīng)的擴(kuò)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(dú)作為一章來進(jìn)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(qiáng)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)、計算機(jī)、自動化三3個專業(yè)中均開設(shè)了人工智能課程,根據(jù)相關(guān)專業(yè)課程教學(xué)對象,對學(xué)時和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。對于智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè),人工智能課程為必修課,共48個學(xué)時含實驗8個學(xué)時。表1表示為相關(guān)專業(yè)的人工智能課程教學(xué)內(nèi)容分配情況。對于計算機(jī)和自動化專業(yè),人工智能課程為選修課,共32個學(xué)時含實驗8個學(xué)時。許多兄弟院校的計算機(jī)專業(yè)都把人工智能定為必修課,課程學(xué)時也在50學(xué)時左右。因此,我們一再強(qiáng)烈建議我校的計算機(jī)專業(yè)把人工智能列為必修課,并適當(dāng)增加學(xué)時。由于智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)開設(shè)有專家系統(tǒng)和智能計算選修課程,因此在人工智能教學(xué)內(nèi)容中只將這兩部分做簡要闡述,而將重點放在知識表示和推理以及擴(kuò)展應(yīng)用上。對于計算機(jī)專業(yè)學(xué)生來說,除基本的知識表示和推理外,計算智能和Agent技術(shù)也是他們在軟件開發(fā)和通訊技術(shù)理論學(xué)習(xí)中需掌握的重要概念。同時,計算智能、專家系統(tǒng)對自動控制和電氣工程也十分重要,對自動化專業(yè)則應(yīng)掌握該方面的內(nèi)容。
1.2實驗實踐教學(xué)創(chuàng)新
國內(nèi)人工智能課程在開設(shè)之初大多沒有安排實驗內(nèi)容,僅為理論基礎(chǔ)和概念講授。由于理論比較抽象,很難理解,學(xué)習(xí)效果不理想,學(xué)生們對于其應(yīng)用實現(xiàn)也十分困惑。此后,各高校也逐步在該課程中分配了實驗學(xué)時,大多數(shù)采用prolog語言和專家系統(tǒng)作為實驗語言和對象[5]。為了改進(jìn)該課程的教學(xué),我們也從沒有實驗到將實驗學(xué)時從零調(diào)整為設(shè)置4個學(xué)時的實驗課時,然后到現(xiàn)在的8個學(xué)時的實驗課時。隨著課堂教學(xué)內(nèi)容的改革,實驗內(nèi)容也進(jìn)行了優(yōu)化和更新。
人工智能課程實驗的目的是幫助學(xué)生掌握基本理論,發(fā)揮主動性,研究探討人工智能算法和系統(tǒng)的運(yùn)行和實現(xiàn)過程,提出思路并驗證自己探索的思路,從而更好的地掌握知識,培養(yǎng)研究能力和創(chuàng)新能力。因此,在實驗教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計上,實驗項目應(yīng)具備研究性和綜合性。實驗項目目標(biāo)明確,要求學(xué)生帶著問題和任務(wù)進(jìn)行實驗,但實驗過程又要有一定的靈活性,學(xué)生可以根據(jù)自己的思考進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。再者,充分采用虛擬實驗方式進(jìn)行實驗,大大提高了學(xué)生的興趣,提供了分析和探討智能算法的很好平臺。同時,學(xué)生的實驗數(shù)據(jù)和實驗結(jié)果分析既有格式要求,又給學(xué)生報告自己的研究的過程和結(jié)果留有空間,并在評分時加以充分考慮。這些做法能夠鼓勵學(xué)生,特別是鼓勵優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立性研究,滿足他們學(xué)習(xí)的需求。
1) 人工智能課程的實驗環(huán)節(jié)不足和課時分配問題。
中南大學(xué)的人工智能課程的實驗環(huán)節(jié)經(jīng)歷了從精品課程建設(shè)前沒有到開設(shè),一直到其內(nèi)容和形式上的不斷改進(jìn)過程。但目前實驗還主要處于演示性和編程的實驗階段,而非設(shè)計和訓(xùn)練階段。此外,由于人工智能課程涵蓋范圍廣、內(nèi)容多,而課程所設(shè)置的學(xué)時有限。,如何分配好課堂教學(xué)與實驗課時也是一個需要在今后課程建設(shè)中不斷探索的問題。
對于某些專業(yè)的人工智能課程,可以考慮單獨(dú)開設(shè)人工智能實驗課程或人工智能程序設(shè)計與實驗課程。
2) 人工智能技術(shù)發(fā)展迅速情況下如何保持該精品課程持續(xù)發(fā)展的問題。
人工智能作為一門高度融合的交叉科學(xué),其發(fā)展速度迅速,不斷有新理論、新問題涌現(xiàn)出來。我們的
人工智能教學(xué)既要注重基礎(chǔ)理論知識,又要緊跟學(xué)科發(fā)展的步伐,勢必要求對課程內(nèi)容進(jìn)行不斷更新,這對我們的教學(xué)資源和教師素質(zhì)都提出了更高的要求。
4結(jié)語
本文介紹了中南大學(xué)的精品課程――人工智能課程教學(xué)內(nèi)容和創(chuàng)新性教學(xué)方法的一些探索,已在課堂教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化、實驗環(huán)節(jié)的改進(jìn)、教學(xué)方法的創(chuàng)新的實施上取得了很好的效果,充分激勵了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性,多方位培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。我們的想法和做法可供兄弟院校同行參考。不過,仍然存在一些不足之處。隨著智能科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展和更為廣泛的應(yīng)用,人工智能課程的重要地位必將更加突顯,我們也需要繼續(xù)努力,與時俱進(jìn),不斷完善人工智能精品課程的建設(shè)。
注:本文受教育部質(zhì)量工程國家級精品課程人工智能(2003)、全國雙語教學(xué)示范課程人工智能(2007)項目支持。
參考文獻(xiàn):
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[3] 蔡自興,徐光佑. 人工智能及其應(yīng)用[M]. 3版. 北京:清華大學(xué)出版社,2003.
[4] 蔡自興,徐光佑. 人工智能及其應(yīng)用[M]. 4版. 北京:清華大學(xué)出版社,2010.
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Exploration of Innovative Teaching Mode of Artificial Intelligence Elabrate Course
――Construction and Reformation in Elaborate Course of Artificial Intelligence
CHEN Bai-fan, CAI Zi-xing, LIU Li-jue
(Institute of Information Science and Engineering, Centnal South University, Changsha 410083, China)
關(guān)鍵詞 人工智能 網(wǎng)絡(luò) 專家系統(tǒng)
中圖分類號：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
0引言
20 世紀(jì)以來，計算機(jī)的發(fā)展日新月異，不斷更新?lián)Q代，以最早期的機(jī)械運(yùn)行方式為基礎(chǔ)，經(jīng)歷了電子管時代、晶體管時代直到集成電路，時至今日已涉及到人們生活、工作和學(xué)習(xí)的各個方面，伴隨著計算機(jī)的出現(xiàn)并逐步普及應(yīng)用，人們又開始力圖根據(jù)認(rèn)識水平和技術(shù)條件，試圖用機(jī)器來代替人的部分腦力勞動，以提高征服自然的能力。
1人工智能的概念
人工智能（Artificial Intelligence），英文縮寫為AI，也稱機(jī)器智能?！叭斯ぶ悄堋币辉~最初是在1956年的Dartmouth學(xué)會上提出的。它是計算機(jī)科學(xué)、控制論、信息論、神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)、語言學(xué)等多種學(xué)科互相滲透而發(fā)展起來的一門綜合性學(xué)科。主要探討如何運(yùn)用計算機(jī)模仿人腦所從事的推理、證明、識別、理解、設(shè)計、學(xué)習(xí)、思考、規(guī)劃以及問題求解等思維活動，并以此解決如咨詢、診斷、預(yù)測、規(guī)劃等需要人類專家才能處理的復(fù)雜問題。通俗的說，人工智能可以分為兩部分來理解，即“人工”和“智能”，顧名思義就是人造的智能。人工智能是研究如何制造智能機(jī)器或智能系統(tǒng)來模擬人類智能活動的能力，以延伸人們智能的科學(xué)。
2人工智能和教育的關(guān)系
（1）人工智能和教育的關(guān)系。人工智能以及人工智能科學(xué)從1956年誕生起，其研究和應(yīng)用領(lǐng)域就與教育緊密相關(guān)。人工智能就是研究讓計算機(jī)接受教育、提高智能的科學(xué)技術(shù)。AI的研究成果又反過來應(yīng)用到我們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€方面，并可以改進(jìn)我們的生活。比如應(yīng)用到教育過程中，促進(jìn)教育的工作效率（減少教師的數(shù)量和工作時間、甚至直接提高受教育者的智能）。還可以產(chǎn)生新的教學(xué)模式，如網(wǎng)上學(xué)習(xí)共同體、合作學(xué)習(xí)等。（2）人工智能在教育中的應(yīng)用。人工智能原理和技術(shù)從誕生起就應(yīng)用于教育，其產(chǎn)品通常稱作智能指導(dǎo)系統(tǒng)ITS或者智能計算機(jī)輔助教學(xué)ICAI。
ICAI系統(tǒng)可以采用多種形式。從根本上講，它是在保證學(xué)生和程序靈活性的方式下，應(yīng)用人工智能原理和技術(shù)，組織安排教學(xué)系統(tǒng)的各種成分。它并不是根據(jù)預(yù)先輸入的問題、預(yù)先想到的解答、預(yù)先指定的分支等進(jìn)行工作，而是根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)時積累的知識而工作。它的一般工作準(zhǔn)則和標(biāo)準(zhǔn)，是依賴本身的知識結(jié)構(gòu)和近期活動事件，如學(xué)生回答的歷史記錄。許多ICAI系統(tǒng)都具有這樣的重要特點，即能夠?qū)崿F(xiàn)與學(xué)生的自然語言對話。
3人工智能與網(wǎng)絡(luò)教育的融合
隨著人工智能的理論與技術(shù)發(fā)展，其在教育中的應(yīng)用日漸擴(kuò)大，例如Internet上的web站點，其網(wǎng)頁的組織形式，就包含智能的原理。目前人工智能在教育領(lǐng)域特別是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的應(yīng)用主要有以下幾個方面：
（1）ICAI。計算機(jī)輔助教學(xué)（CAI）是由程序教學(xué)發(fā)展而來。但是以程序教學(xué)為理論基礎(chǔ)開發(fā)的CAI課件，在推理機(jī)制和學(xué)生模型方面存在不足，因而不能根據(jù)不同學(xué)生的實際情況進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，缺乏靈活的應(yīng)變能力。
借鑒人工智能中的專家系統(tǒng)知識，由于專家系統(tǒng)中包含知識庫和推理機(jī)兩個基本模塊，在一般專家系統(tǒng)中再加入一個“學(xué)生模型”模塊，就構(gòu)成智能計算機(jī)輔助教學(xué)（ICAI）系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。其中推理機(jī)的作用相當(dāng)于現(xiàn)實教學(xué)中的教師，它可以根據(jù)知識庫中的內(nèi)容和學(xué)生模型推斷出每個學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、認(rèn)知特點和當(dāng)前知識水平，根據(jù)學(xué)生的不同特點選擇最適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法，并可對學(xué)生進(jìn)行有針對性的個別指導(dǎo)，提高教學(xué)效果。
（2）智能。在我們傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，最經(jīng)典的教學(xué)模式是以教師為主，教師講、學(xué)生聽，它是一種單向溝通模式。這種教學(xué)模式的優(yōu)點是有利于教師主導(dǎo)作用的發(fā)揮，便于教師組織、監(jiān)控整個教學(xué)活動進(jìn)程，便于師生之間的情感交流，因而有利于系統(tǒng)的科學(xué)知識的傳授，并能充分考慮情感因素在學(xué)習(xí)過程中的重要作用。
上世紀(jì)90年代以來，隨著多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論日益流行。這種理論強(qiáng)調(diào)在教師主導(dǎo)下以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)，即一種“主導(dǎo)――主體”教學(xué)結(jié)構(gòu)。在這種教學(xué)并重的結(jié)構(gòu)中，教師是教學(xué)過程的組織者、是良好情操的培養(yǎng)者；學(xué)生是信息加工與情感體驗的主體，是知識意義的主動建構(gòu)者；教學(xué)媒體既是輔助教師教的演示工具，又是促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的工具。
在網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)中，為實現(xiàn)上述教學(xué)模式，把人工智能中的智能體（Agent）技術(shù)應(yīng)用到網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)中，并逐漸成為在教學(xué)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)智能化的一種主流技術(shù)。
【關(guān)鍵詞】人工智能；診斷學(xué)教學(xué)；智能教學(xué)系統(tǒng)；智能組卷系統(tǒng)；智能閱卷系統(tǒng)；智能仿真教學(xué)系統(tǒng)
人工智能（artificialintelligence，AI）的概念最早是在1956年的Dartmouth學(xué)會上提出的，隨著計算機(jī)核心算法的突破、計算能力的迅速提高以及海量互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的支撐，目前已被廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域[1-2]。近年來，人工智能也給教育教學(xué)領(lǐng)域帶來了機(jī)遇，人工智能+教育正如火如荼地開展和推進(jìn)，改變著傳統(tǒng)的教育形式及生態(tài)[3-4]。2018年教育部《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》，各大高校在人工智能及其教育發(fā)展上有了綱領(lǐng)性的指導(dǎo)[5]。醫(yī)學(xué)教育作為教育教學(xué)諸多領(lǐng)域的一隅，乘著人工智能發(fā)展的東風(fēng)，各大高校在推進(jìn)醫(yī)學(xué)教學(xué)改革方面進(jìn)行了大量積極的探索與嘗試[6-8]。診斷學(xué)是由基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)過度到臨床醫(yī)學(xué)的橋梁課，其教學(xué)質(zhì)量的良莠直接影響到醫(yī)學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量，傳統(tǒng)的教學(xué)方法難以滿足現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教學(xué)的要求，如何發(fā)揮人工智能的應(yīng)用優(yōu)勢，讓其更好地應(yīng)用于診斷學(xué)的教學(xué)工作，也是診斷學(xué)課程教改的重要研究方向。
1傳統(tǒng)的診斷學(xué)教學(xué)方法存在的問題
診斷學(xué)是學(xué)習(xí)臨床基本技能最重要的一門課程，其內(nèi)容包括癥狀學(xué)、體檢檢查、實驗室檢查及輔助檢查等四大塊，分為理論課和見習(xí)課，目前大多數(shù)醫(yī)學(xué)院理論課采用的是以大班的形式在多媒體教室講授，而見習(xí)課則采取分小組的模式進(jìn)行，多年的教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)該教學(xué)模式取得的教學(xué)效果不盡人意，尤其是近年來隨著全國各大醫(yī)學(xué)院校的擴(kuò)招，出現(xiàn)了師資及教學(xué)資源配套的相對不足，上述教學(xué)模式的問題逐漸凸顯。理論知識以老師講授為主，采取的是“滿堂灌”的教學(xué)模式，然而該部分教學(xué)內(nèi)容知識點繁多，知識串聯(lián)度不高，課堂靈活度、生動度較為薄弱，學(xué)生聽完課以后對課程內(nèi)容印象不深，知識掌握度差，同時由于學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動性差異大，不能進(jìn)行課前充分預(yù)習(xí)的學(xué)生在課堂上更加難以跟上老師講授的節(jié)奏。見習(xí)課是對理論知識進(jìn)行實踐，培養(yǎng)學(xué)生的實踐操作能力，前期理論知識掌握度差又會影響見習(xí)的教學(xué)質(zhì)量，導(dǎo)致教學(xué)過程形成惡性循環(huán)[9]。見習(xí)課主要采取老師講授要領(lǐng)及演示操作流程，之后學(xué)生們互相練習(xí)的教學(xué)方法，該部分內(nèi)容需反復(fù)加強(qiáng)練習(xí)，同樣的動作要領(lǐng)反復(fù)錘煉才能熟練掌握，因課堂見習(xí)時間有限，而老師講授及演示需占用大部分時間，學(xué)生動手實踐機(jī)會不多，老師對學(xué)生的操作手法、操作內(nèi)容、操作順序等重要內(nèi)容進(jìn)行指導(dǎo)和勘誤的時間少，學(xué)生操作的規(guī)范性難以保證，在以后的臨床實踐中，往往存在實踐操作能力的缺陷。上述教學(xué)模式教師與學(xué)生們之間除了課堂時間，其余時間是脫節(jié)的，不能很好地溝通，學(xué)生們有疑問的知識點難以得到老師的及時解答，教學(xué)活動中沒有充分反饋，各個教學(xué)環(huán)節(jié)難以進(jìn)行教學(xué)反思，形成教學(xué)相長的良性循環(huán)。課后復(fù)習(xí)及階段性總結(jié)復(fù)習(xí)是課堂知識內(nèi)化及升華的重要方面，傳統(tǒng)的教學(xué)模式通常是給學(xué)生布置課后作業(yè)，學(xué)生完成后上交由老師批改留檔，這個環(huán)節(jié)學(xué)生與老師缺乏有效的溝通，且由于學(xué)生們學(xué)習(xí)主觀能動性差異，課后沒有老師的監(jiān)督及針對性地輔導(dǎo)，課后作業(yè)的質(zhì)量良莠不齊，教學(xué)質(zhì)量欠佳是顯而易見的。隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展及研究的開展，涌現(xiàn)了一大批新的診斷方法與手段，譬如關(guān)于腫瘤診斷的分子marker，評估預(yù)測疾病活動度及預(yù)后相關(guān)的指標(biāo)，在臨床上已經(jīng)常規(guī)應(yīng)用，但由于教材更新需要周期，很難跟新進(jìn)展同步介紹，另外由于課時有限，難以全面地就學(xué)科前沿及新進(jìn)展進(jìn)行講授[10]。
2人工智能應(yīng)用于診斷學(xué)教學(xué)的重要意義
2.1教師方面
將人工智能應(yīng)用于診斷學(xué)教學(xué)實踐，削弱了教師的知識權(quán)威而強(qiáng)化了教師的價值引導(dǎo)，對教師的個人能力提出了更高的要求，促使教師踏實踐行終身學(xué)習(xí)并持續(xù)更新自身知識結(jié)構(gòu)?；ヂ?lián)網(wǎng)高速發(fā)展的時代，知識呈幾何指數(shù)更新并出現(xiàn)大爆炸，基于各種互聯(lián)網(wǎng)即時通訊平臺及手機(jī)APP，診斷學(xué)體格檢查、理論知識講授相關(guān)的小視頻及研究進(jìn)展不勝枚舉，這就要求教師及時獲取、更新知識并進(jìn)行相應(yīng)的知識儲備。人工智能的應(yīng)用促使教師從單人施教發(fā)展為團(tuán)隊施教，為開發(fā)更具個性化的課程教學(xué)注入團(tuán)隊的力量?；诖髷?shù)據(jù)的人工智能可以減少診斷學(xué)教學(xué)過程中的機(jī)械性、重復(fù)性工作，如平時作業(yè)的批改、考勤統(tǒng)計等，減輕了教師的工作負(fù)擔(dān)，教師可以將更多的精力投入到醫(yī)德醫(yī)風(fēng)、醫(yī)患溝通能力以及體格檢查手法的規(guī)范化培養(yǎng)上，更多的心思放在豐富課程內(nèi)容及教學(xué)形式上。同時大數(shù)據(jù)可以及時反應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，教師可以根據(jù)學(xué)生的反饋及課程評價有針對性地對學(xué)生進(jìn)行相應(yīng)的輔導(dǎo)。
2.2學(xué)生方面
將人工智能應(yīng)用于診斷學(xué)教學(xué)實踐，可以實時動態(tài)記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)情況及暴露的問題，如是否按時完成課程任務(wù)、測試中哪些知識點容易出錯等，人工智能系統(tǒng)能夠?qū)@些數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析和深度挖掘，并且可視化呈現(xiàn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)，有利于教師及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、參與度以及學(xué)習(xí)效果，并根據(jù)具體的學(xué)情分析數(shù)據(jù)來調(diào)整輔導(dǎo)和教學(xué)方案。基于人工智能強(qiáng)大的算法和分析，可以為學(xué)生定制個性化的教學(xué)內(nèi)容及進(jìn)度，提供更有針對性的課堂內(nèi)容和隨堂測試，并對測試及平時作業(yè)進(jìn)行智能批改，真正做到查漏補(bǔ)缺。診斷學(xué)課程內(nèi)容相對枯燥，學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣有限，基于人工智能的教學(xué)方式可以寓教于樂，在課程中將一些比較零散的知識點可以設(shè)置成互動小游戲，營造出良好的課堂氛圍，提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)效率。
2.3教學(xué)過程
針對教學(xué)過程，人工智能亦發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。第一，診斷學(xué)作為橋梁課程，是一門必修課，包括臨床醫(yī)學(xué)五年制、八年制、法醫(yī)學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)等相應(yīng)專業(yè)的學(xué)生均需要學(xué)習(xí)，人工智能擁有超強(qiáng)的計算能力和強(qiáng)大的“記憶力”，面對眾多不同專業(yè)的學(xué)生，可以根據(jù)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，制定出適合不同專業(yè)學(xué)生的完備教學(xué)目標(biāo)。教學(xué)活動開展過程中，人工智能還可以根據(jù)學(xué)生的課堂及課后測試表現(xiàn)，依據(jù)分層教學(xué)的要求自動設(shè)置梯次教學(xué)目標(biāo)，幫助學(xué)生們逐步提升學(xué)習(xí)能力和知識掌握度。第二，人工智能可以憑借自身信息化的特點，對各種教學(xué)資源進(jìn)行分析，為教師和學(xué)生選擇更優(yōu)質(zhì)更合適的資源提供依據(jù)，促進(jìn)個性化的教與學(xué)。第三，傳統(tǒng)的教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容相對有限，人工智能基于大數(shù)據(jù)能夠啟發(fā)新的教學(xué)思路，創(chuàng)新教學(xué)方法，為診斷學(xué)教學(xué)提供更多的可能性。
3人工智能在診斷學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用
3.1智能教學(xué)系統(tǒng)
智能教學(xué)系統(tǒng)是教育技術(shù)學(xué)中重要的研究領(lǐng)域，其根本宗旨是使得學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境更加優(yōu)良和諧，智能教學(xué)系統(tǒng)能夠及時有效地調(diào)用最新最全的網(wǎng)絡(luò)資源并充分優(yōu)化后供學(xué)生學(xué)習(xí)，使得學(xué)生能夠更加全方位、多角度地學(xué)習(xí)專業(yè)知識，提高學(xué)習(xí)效果[11]。智能教學(xué)系統(tǒng)大致由領(lǐng)域知識部分、教師部分及學(xué)生部分3個部分構(gòu)成[12]，其中領(lǐng)域知識部分又稱為專家部分，這一部分既包含了需要講授的內(nèi)容及掌握的技能，又可以添加專家的學(xué)術(shù)成果，既能夠保證學(xué)生對于基本概念、基本理論及基本技能的掌握，又能夠拓寬知識面，增加知識的廣度。智能教學(xué)系統(tǒng)的教師及學(xué)生部分主要是為設(shè)計和制定教學(xué)方案及策略服務(wù)，基于大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，根據(jù)課程的特點、歷年教學(xué)情況、學(xué)生身心發(fā)展特點及學(xué)習(xí)實際情況，制定更加個性化、高效的教學(xué)方案，促成教師因材施教，取得更加理想的教學(xué)效果。
3.2智能網(wǎng)絡(luò)組卷閱卷系統(tǒng)
診斷學(xué)教學(xué)內(nèi)容包括理論和見習(xí)兩大塊，教學(xué)過程中教師的大量時間用于出題、閱卷、批改平時作業(yè)等與考核相關(guān)的工作，并且在出題過程中需要圍繞相對固定的重難點內(nèi)容不斷創(chuàng)新題型，消耗教師大量的精力。智能網(wǎng)絡(luò)組卷閱卷系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮其優(yōu)勢，將教師從繁冗的考核相關(guān)工作中解脫出來，使得教師的教學(xué)更高效，教師能夠把更多的時間。智能網(wǎng)絡(luò)組卷系統(tǒng)能夠有效收集和分析知名高校教學(xué)團(tuán)隊編寫的在線題庫，實現(xiàn)教學(xué)資源的共享，通過隨機(jī)抽題組卷、答案隨機(jī)排序、題型隨機(jī)排序以及設(shè)置避免與歷年考卷重復(fù)等，顯著提升試卷的質(zhì)量，亦能改善考試作弊的頑疾，客觀地考核學(xué)生對知識的掌握度。智能網(wǎng)絡(luò)閱卷系統(tǒng)有簡明的閱卷流程，能夠更有效地識別試卷及答案，能夠明顯降低傳統(tǒng)人工閱卷方式因疲勞帶來的出錯率，使得工作效率更高、考核結(jié)果更公正。
3.3智能仿真教學(xué)系統(tǒng)
診斷學(xué)教學(xué)的見習(xí)部分是學(xué)生提高技能的重要環(huán)節(jié)，常常采用分小組在病房完成的方式進(jìn)行，在課程的開展過程也凸顯出了各種各樣的問題，譬如因?qū)W生分組進(jìn)行詢問病史、體格檢查，重復(fù)次數(shù)多，患者難以多次配合；在教學(xué)時間段內(nèi)病房缺相應(yīng)的病種，無法對所學(xué)的癥狀進(jìn)行直觀的學(xué)習(xí)；傳染病流行期間出于對學(xué)生健康安全的保護(hù)，無法進(jìn)入病房見習(xí)等等，此時智能仿真教學(xué)系統(tǒng)能夠發(fā)揮重要的補(bǔ)充作用[13]。人工智能可以根據(jù)提供的海量真實臨床病例，由醫(yī)學(xué)專家整合其臨床特征，聯(lián)合計算機(jī)專家，根據(jù)相應(yīng)的教學(xué)要求，形成虛擬病人學(xué)習(xí)系統(tǒng)，學(xué)生在仿真診療環(huán)境中，進(jìn)行問診、體格檢查、診斷以及給出治療方案，同時系統(tǒng)能夠自動發(fā)現(xiàn)學(xué)生在問診及診斷過程中的錯誤，通過實踐、糾錯再實踐，提高學(xué)生采集病史、體格檢查的能力，同時能夠加強(qiáng)學(xué)生的臨床思維的訓(xùn)練，夯實臨床基本功[14-16]。
4總結(jié)及展望
【關(guān)鍵詞】 人工智能 農(nóng)村遠(yuǎn)程教育 高效
人工智能技術(shù)是在計算機(jī)科學(xué)日新月異發(fā)展的進(jìn)程中一大成果，由于其智能、高效、優(yōu)化的強(qiáng)大功能，為許多研究者所重視。部分教育領(lǐng)域的研究者，將人工智能技術(shù)引入教育行業(yè)，探討人工智能如何融入教育，促進(jìn)教育深度發(fā)展。研究者們將人工智能與職業(yè)教育、繼續(xù)教育、遠(yuǎn)程教育及教育技術(shù)結(jié)合，進(jìn)行探討，提出了一些很好的建議。農(nóng)村遠(yuǎn)程教育雖然也屬于遠(yuǎn)程教育范疇，但由于其自身具有許多特殊性，因此有必要單獨(dú)將其應(yīng)用于農(nóng)村遠(yuǎn)程教育進(jìn)行探討。
1 我國當(dāng)前農(nóng)村遠(yuǎn)程教育發(fā)展面臨的困境
我國農(nóng)村遠(yuǎn)程教育是伴隨著現(xiàn)代通訊技術(shù)的發(fā)展而在廣大農(nóng)村出現(xiàn)的一種新的教育模式。隨著上世紀(jì)70年代末，以廣播電視大學(xué)為代表的遠(yuǎn)程教育的興起，為我國教育的發(fā)展寫下了濃重的一筆，由于其不受時間、空間、學(xué)習(xí)者等要素的影響，充分體現(xiàn)了“時時能學(xué)、處處可學(xué)、人人皆學(xué)”的巨大優(yōu)勢。因此，本世紀(jì)初，國家將遠(yuǎn)程教育教學(xué)模式引入廣大農(nóng)村，于2003年推出了“農(nóng)村黨員干部現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育”、“農(nóng)村中小學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育工程”，于2004年依托廣播電視大學(xué)體統(tǒng)推出了“一村一名大學(xué)生”工程，這些遠(yuǎn)程教育工程對推進(jìn)農(nóng)村教育起到了舉足輕重的作用。但其發(fā)展也遇到了困難，具體說主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
1.1 師資力量短缺
由于受我國長期以來的城鄉(xiāng)二元制經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的影響，導(dǎo)致城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不均衡，直接造成了城鄉(xiāng)教育發(fā)展失衡。在農(nóng)村教育中，首先表現(xiàn)在教師配置上，由于農(nóng)村教育經(jīng)費(fèi)投、教師工資水平均低于城市，造成了長期以來農(nóng)村教育師資力量短缺，遠(yuǎn)程教育更是如此。據(jù)相關(guān)研究表明，現(xiàn)我國農(nóng)村遠(yuǎn)程教育由于缺少懂計算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的專業(yè)人才，往往用不相關(guān)專業(yè)的人才作為替代，且大都為兼職人員。這就造成了對遠(yuǎn)程教育設(shè)備的維護(hù)、遠(yuǎn)程教育資源的管理及遠(yuǎn)程教育教學(xué)輔導(dǎo)等方面出現(xiàn)問題。以廣播電視大學(xué)系統(tǒng)為例，自2004年廣播電視大學(xué)開始招收“一村一名大學(xué)生”學(xué)員，雖然學(xué)員增長速度很快，但其教學(xué)點僅延伸至縣城，招收的學(xué)員往往為縣城周邊農(nóng)村的農(nóng)民，而廣大較偏遠(yuǎn)地區(qū)正真渴望接受教育的農(nóng)民缺少受教育機(jī)會，之所以沒有延伸至鄉(xiāng)鎮(zhèn)及行政村，根本原因是缺少師資力量。
1.2 資源建設(shè)不足
由于農(nóng)村遠(yuǎn)程教育是本世紀(jì)初才在農(nóng)村興起的一種新的教育模式，屬于新生事物，因此缺少前期的積累，主要體現(xiàn)在教學(xué)資源的積累上。我們知道，是否擁有豐富優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源是關(guān)乎遠(yuǎn)程教育成敗的關(guān)鍵。而長期以來，我們主要注重城市遠(yuǎn)程教育的發(fā)展，現(xiàn)城市遠(yuǎn)程教育已相當(dāng)成熟，擁有一大批優(yōu)質(zhì)的教育資源，吸引了大批學(xué)習(xí)者。但由于農(nóng)村遠(yuǎn)程教育與城市遠(yuǎn)程教育相比有其特殊性，廣大農(nóng)村學(xué)員需要掌握的不僅僅是理論知識，他們最迫切學(xué)習(xí)的是農(nóng)業(yè)實用新技術(shù)及掌握能夠改變自己生活現(xiàn)狀的一技之長，而這些課程資源在城市遠(yuǎn)程教育中設(shè)計不多。因此我們沒有現(xiàn)成的教育資源可供使用，需要另起爐灶進(jìn)行建設(shè)。但由于投入農(nóng)村遠(yuǎn)程教育的經(jīng)費(fèi)有限，用于資源建設(shè)的經(jīng)費(fèi)也不足。造成了現(xiàn)階段農(nóng)村遠(yuǎn)程教育資源依然短缺的現(xiàn)實。這不利于農(nóng)村遠(yuǎn)程教育進(jìn)一步發(fā)展。
1.3 課程設(shè)置不合理
如上所述，廣大農(nóng)村學(xué)員渴望學(xué)習(xí)的是改善自身生活的實用農(nóng)業(yè)新技術(shù)及一技之長，同時廣大農(nóng)村也需要培養(yǎng)一批懂管理的鄉(xiāng)村干部。因此在專業(yè)和課程設(shè)置上，客觀上要求向這些方面靠攏。雖然現(xiàn)在農(nóng)村遠(yuǎn)程教育在專業(yè)設(shè)置上慢慢轉(zhuǎn)向適合農(nóng)村學(xué)員的涉農(nóng)專業(yè)，但在課程設(shè)置上還是不盡如人意，往往只根據(jù)自己師資情況及資源情況來設(shè)置課程，這樣往往造成農(nóng)民學(xué)員需要的課程沒有涉及，而農(nóng)民學(xué)員缺乏興趣的理論課程所占比重過大的問題。這樣會嚴(yán)重挫傷廣大農(nóng)村學(xué)員學(xué)習(xí)積極性，對農(nóng)村遠(yuǎn)程教育發(fā)展極為不利。
1.4 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺存在不足
我國現(xiàn)階段遠(yuǎn)程教育的網(wǎng)絡(luò)輔導(dǎo)教學(xué)平臺現(xiàn)階段的形勢往往通過QQ對話、Email郵件、BBS及一些音頻、視頻系統(tǒng)進(jìn)行。這些方式當(dāng)然是有效的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方式，但存在問題也是十分明顯的，最主要問題在于如果沒有提前聯(lián)系，教師就不會及時回復(fù)學(xué)生提出的問題，缺少師生互動。學(xué)生的學(xué)習(xí)效果會大打折扣。
2 人工智能應(yīng)用于遠(yuǎn)程教育的優(yōu)勢
2.1 人工智能的概念
人工智能是計算機(jī)學(xué)科的一個分支，是一門研究計算機(jī)模擬和延伸人腦功能的綜合性科學(xué)，部分研究者將其定義為：一個電腦系統(tǒng)具有人類的知識和行為，具有學(xué)習(xí)、推理判斷來解決問題、記憶知識和了解人類自然語言的能力。人工智能的產(chǎn)生過程：對于人類因問題和事物而引起的刺激和反應(yīng)，以及因此而引發(fā)的推理、解決問題及思考決策等過程，將這些過程分解成一些步驟，再通過程序設(shè)計，將這些人類解決問題的過程模擬化或公式化，使電腦能有一個系統(tǒng)的方法來設(shè)計或應(yīng)付更復(fù)雜的問題，這套能夠應(yīng)付問題的軟件系統(tǒng)，稱之為人工智能。
2.2 人工智能切合了遠(yuǎn)程教育的要求
有研究者指出：人工智能是研究如何構(gòu)造智能機(jī)器（智能計算機(jī)）或智能系統(tǒng)，使其模擬、延伸、擴(kuò)展人類智能的學(xué)科。人工智能在教學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的最直接結(jié)果就是誕生了智能教學(xué)系統(tǒng)。而所謂的智能教學(xué)系統(tǒng)是以計算機(jī)輔助教學(xué)為基礎(chǔ)而興起的，它是以學(xué)生為中心，以計算機(jī)為媒介，利用計算機(jī)模擬教學(xué)專家的思維過程而形成的開放式人機(jī)交流系統(tǒng)。由于它綜合了知識專家、教師、學(xué)生三者的活動，因此，與之相對應(yīng)，智能教學(xué)系統(tǒng)一般分為知識庫、教學(xué)策略和學(xué)生模型三個基本模塊，再加上自然語言智能接口。人工智能的這些功能和模塊剛好切合了遠(yuǎn)程教育的特點及要求。我們開展的遠(yuǎn)程教育一直以來就強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，以學(xué)生自學(xué)為主，教師輔導(dǎo)為輔，教師通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對學(xué)生進(jìn)行實時和非實時輔導(dǎo)，以此來完成學(xué)生的學(xué)習(xí)過程。因此人工智能適合應(yīng)用于遠(yuǎn)程教育教學(xué)過程。
2.3 人工智能能夠有效加強(qiáng)對學(xué)生的管理，提高學(xué)習(xí)效率
長期以來遠(yuǎn)程教育為社會詬病的是，由于缺少師生間直接交流的機(jī)會，造成教師對學(xué)生的組織和管理方面的困難。如果我們僅僅依據(jù)學(xué)生登錄次數(shù)、登錄時間等方面來評價學(xué)生學(xué)習(xí)情況，這樣往往造成對學(xué)生學(xué)習(xí)的錯誤評價，但對遠(yuǎn)程教育的教師來說也只能做到這些。但如果我們將人工智能引入遠(yuǎn)程教育，它可以依據(jù)自己強(qiáng)大的功能，通過對學(xué)生情況的數(shù)據(jù)分析，科學(xué)提供學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、認(rèn)知特點及當(dāng)前的知識水平。更為重要的是，通過對這些信息的分析，它能為每位學(xué)習(xí)者制定適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，為學(xué)生提供個性化的學(xué)習(xí)服務(wù)，切實提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，這是我們遠(yuǎn)程教育所倡導(dǎo)的最佳服務(wù)的效果。
2.4 人工智能可以從某方面解決農(nóng)村遠(yuǎn)程教育師資力量
如上所述，由于城鄉(xiāng)間經(jīng)濟(jì)差距，造成了長期以來城鄉(xiāng)教育發(fā)展失衡，廣大農(nóng)村地區(qū)師資力量較為薄弱，特別是遠(yuǎn)程教育方面。這一問題解決的根本途徑在于縮小城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)差距，但這并非一朝一夕就能解決的問題。因此農(nóng)村師資力量特別是遠(yuǎn)程教育師資力量的解決，需要一個過程。而人工智能技術(shù)利用了計算機(jī)模擬教學(xué)專家的思維過程而形成的開放式人機(jī)交流系統(tǒng)，它集知識專家和教師于一身。廣大學(xué)員可以通過自然語言系統(tǒng)，實現(xiàn)正真意義上的人機(jī)對話，完成適時的學(xué)習(xí)輔導(dǎo)過程，這從某種程度上解決了師資短缺的問題，為農(nóng)村遠(yuǎn)程教育的發(fā)展提供了一條新的發(fā)展思路。
2.5 人工智能能夠有效解決農(nóng)村遠(yuǎn)程教育資源建設(shè)問題
目前我國農(nóng)村遠(yuǎn)程教育在資源方面存在的問題除了數(shù)量較少，質(zhì)量也不高，許多網(wǎng)絡(luò)課程資源僅僅是課本的翻版，雖然資源制作者利用現(xiàn)代資源制作手段，以文字、視頻及圖片等手段來展現(xiàn)知識，但知識之間的邏輯聯(lián)系性方面存在不足。這給學(xué)習(xí)者有效學(xué)習(xí)帶來極大不便，影響了學(xué)習(xí)效果。而人工智能技術(shù)，能夠?qū)ΜF(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)課程資源進(jìn)行智能加工，對知識結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新構(gòu)建，對知識間的層次性、邏輯性進(jìn)行重新編排，為學(xué)習(xí)者展示學(xué)習(xí)重點、難點，切實提高學(xué)習(xí)效率。使資源更加優(yōu)質(zhì)高效。
2.6 人工智能能夠提供實時交流，解決網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的不足
由于人工智能集知識專家、教師與一身，可以通過自然語言系統(tǒng)，開展人機(jī)對話，通過討論解決學(xué)生遇到的問題。能改變傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺缺乏及時交互性的問題。能夠解決網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的不足。促進(jìn)農(nóng)村遠(yuǎn)程教育的發(fā)展。
3 結(jié)語
人工智能技術(shù)是計算機(jī)科學(xué)發(fā)展的成果之一，它具有智能、高效、優(yōu)化的強(qiáng)大功能，許多行業(yè)都利用人工智能技術(shù)提高效率。對我國農(nóng)村遠(yuǎn)程教育而言，如果能將人工智能引入，能從某種程度解決因為資金問題造成的師資力量缺乏問題；提高對遠(yuǎn)程教育學(xué)生的管理，為他們提供個性化的高效遠(yuǎn)程教育服務(wù)；能夠利用它強(qiáng)大的功能重新編輯網(wǎng)絡(luò)資源，讓它更有利于學(xué)生學(xué)習(xí)；同時人工智能還能提供自然語言接口，打破以往網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的弊端。相信通過引入人工智能技術(shù)，我國農(nóng)村遠(yuǎn)程教育會迎來新的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：人工智能；圖形編程；創(chuàng)新實踐
近年來，人工智能已成為一個高頻詞，各種與人工智能相關(guān)的智能家居、自動駕駛、智能語音、圖像識別等新技術(shù)，深刻影響著社會的方方面面，也逐步改變?nèi)藗兊墓ぷ骷吧罘绞?。許多國家已經(jīng)開始積極嘗試，大力推進(jìn)小學(xué)人工智能教學(xué)。2017年，國務(wù)院正式頒布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確提出了“在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育”；如今，計算思維培養(yǎng)又成為熱點。在這樣的一個時代背景下，學(xué)校和教師有責(zé)任和義務(wù)組織、引導(dǎo)學(xué)生去接觸、了解、學(xué)習(xí)、應(yīng)用人工智能技術(shù)，以適應(yīng)未來學(xué)習(xí)和工作環(huán)境的變化。人工智能涉及的學(xué)科內(nèi)容較為廣泛復(fù)雜，小學(xué)生相對年齡較小，儲備的相關(guān)知識較少，學(xué)校應(yīng)如何在小學(xué)階段有效開展人工智能教學(xué)，推進(jìn)人工智能教學(xué)真正落地？筆者結(jié)合自己的教學(xué)實踐，從“巧”借活動、“巧”設(shè)場景、“巧”編程序、“巧”創(chuàng)項目等方面，積極探索小學(xué)人工智能教學(xué)的推進(jìn)路徑。
一、“巧”設(shè)場景體驗人工智能
人工智能的知識結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的邏輯性和抽象性，與之前信息技術(shù)課上所教的內(nèi)容相比，難度及復(fù)雜性更高。在日常人工智能教學(xué)中，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的心理特點以及不同教學(xué)要求，改變教學(xué)方式，把體驗搬進(jìn)課堂，讓學(xué)生通過具體的體驗活動逐步理解人工智能的相關(guān)知識，把重難點從對概念、原理、技術(shù)的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換到了解相關(guān)概念、技術(shù)實現(xiàn)的過程、體驗人工智能技術(shù)的應(yīng)用上。豐富有趣的教育實踐活動可以讓學(xué)生在愉悅的教學(xué)情境中，從不同的思維角度、用不同的思維方式來認(rèn)識和理解與生活密切聯(lián)系的一些人工智能概念，如機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，體驗人工智能在實際生活中的應(yīng)用。例如在《人臉識別》一課教學(xué)中，需要讓學(xué)生了解人臉識別技術(shù)的應(yīng)用、影響、實現(xiàn)過程和原理，其中人臉識別的原理和過程較為復(fù)雜，如果教學(xué)中只進(jìn)行簡單說教，無法有效達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。本課設(shè)計了一個“人臉大比對”體驗活動，活動分兩個部分，第一部分就是通過百度AI開放平臺里的人臉檢測與屬性分析功能，體驗人臉檢測中具體檢測哪些屬性；第二部分就是通過人臉對比功能，完成教師提供的三組人像照片的對比分析。在第一部分的實例體驗中，學(xué)生通過自己上傳照片進(jìn)行檢測，主要是通過對人臉的面部、膚色、毛發(fā)、眼睛、嘴、鼻和輪廓等150個特征的精準(zhǔn)定位來準(zhǔn)確地識別和計算出一張人臉的特征和屬性信息，包括年齡、性別、顏值、情緒、是否戴眼鏡等。這樣的體驗讓學(xué)生非常感興趣，也能很好地理解特征提取的過程。第二部分的體驗是人臉對比，教師提供給學(xué)生三組照片，第一組是一對相似度很高的雙胞胎；第二組是同一個人戴口罩和不戴口罩的照片；第三組是同一個人的兩種表情。學(xué)生先自己觀察，記錄三組照片的結(jié)果，再上傳照片到百度AI體驗人臉對比過程，并查看對比結(jié)果。經(jīng)過體驗，學(xué)生認(rèn)識到在現(xiàn)有的技術(shù)下，人臉識別的準(zhǔn)確度還是非常高的，對人臉識別的過程也留下了非常深刻的印象。
二、“巧”編程序理解人工智能
從當(dāng)前人工智能技術(shù)應(yīng)用的實際情況分析來看，主要應(yīng)用領(lǐng)域為大數(shù)據(jù)及機(jī)器學(xué)習(xí)，這些功能的實現(xiàn)得益于算法的不斷完善?？梢姡惴▽W(xué)習(xí)是實現(xiàn)人工智能的關(guān)鍵，而對算法的學(xué)習(xí)又是計算機(jī)編程教學(xué)中的一大難點。推進(jìn)小學(xué)編程教學(xué)將有利于幫助學(xué)生理解人工智能的相關(guān)知識。小學(xué)生相對抽象思維偏弱，采用圖形化的編程教學(xué)，更加有利于他們接受，有助于提高學(xué)習(xí)的積極性。通過編程教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會分析問題、抽象與建模、設(shè)計算法、編寫程序腳本，在驗證過程中不斷改進(jìn)和完善，并最終實現(xiàn)問題的解決，能有效培養(yǎng)學(xué)生的計算思維，并過渡到對人工智能所需要的其他知識的學(xué)習(xí)上。例如在五年級的《創(chuàng)編游戲》教學(xué)中，情境任務(wù)是設(shè)計制作一個貓捉老鼠的小游戲，目標(biāo)是讓學(xué)生認(rèn)識“碰到顏色”“如果……那么……”等指令，能夠用它們的組合來編寫判斷角色是否碰到邊緣和老鼠的腳本。人工智能的概念主要體現(xiàn)在“碰到顏色”和“如果……那么……”語句的應(yīng)用上，“碰到顏色”是偵測識別，“如果……那么……”則是邏輯判斷的處理。在教學(xué)中，首先通過問題引導(dǎo)學(xué)生思考完成游戲需要考慮哪幾個要素，從問題和答案中幫助學(xué)生提煉出“舞臺”“角色”“動作”三個要素，進(jìn)而幫助學(xué)生厘清實現(xiàn)游戲功能的基本思路。在程序編寫中，讓學(xué)生具體體驗偵測模塊的編寫與判斷語句的應(yīng)用。簡單的編程實踐，能讓學(xué)生逐步了解人工智能的基本概念及其實現(xiàn)流程。
三、“巧”創(chuàng)項目實現(xiàn)人工智能
知識的學(xué)習(xí)必須與學(xué)生的生活實際結(jié)合起來，如果學(xué)生在掌握人工智能知識和技能后能將所學(xué)知識應(yīng)用于實踐，解決生活中的實際問題，那么這樣的學(xué)習(xí)就是真實有效的。學(xué)生通過設(shè)計創(chuàng)作具體作品，可以大大增強(qiáng)分析和處理問題、解決實際問題的意識和能力，培養(yǎng)邏輯思維和動手實踐能力，這也是人工智能教育的方向和目的。根據(jù)學(xué)生的實際生活經(jīng)驗，教師將人工智能的具體應(yīng)用案例巧妙引入課程中，引導(dǎo)他們科學(xué)地確定項目內(nèi)容；通過對項目的梳理分析，建立邏輯關(guān)系和模型；用編程語言描述邏輯關(guān)系；采用硬件設(shè)備實現(xiàn)人工智能的具體功能，這種基于真實任務(wù)的學(xué)習(xí)活動，能有效促進(jìn)學(xué)生的理解。例如四年級實踐小組的“智能垃圾桶”作品，便是以垃圾桶為課題進(jìn)行探究，先讓學(xué)生對現(xiàn)有垃圾桶的優(yōu)劣勢進(jìn)行分析，思考怎樣改造垃圾桶才能真正實現(xiàn)智能化。通過教師的引領(lǐng)和自身觀察，學(xué)生很快認(rèn)識到智能垃圾桶應(yīng)該具有的功能：一是能檢測什么時候有人投放垃圾；二是垃圾桶蓋能自動開啟和關(guān)閉。確定了目標(biāo)之后，就是思考達(dá)成上述目標(biāo)需要哪些條件。學(xué)生根據(jù)已有知識，確定可以用超聲波檢測是否需要打開垃圾桶蓋子，打開和關(guān)閉動作可以通過舵機(jī)和連桿來實現(xiàn)。通過探究后，學(xué)生根據(jù)設(shè)計的方案自主完成了智能垃圾桶的作品搭建，接下來就是通過編寫程序和不斷調(diào)試驗證來實現(xiàn)預(yù)期的功能。作品完成后，學(xué)生可以根據(jù)實際情況進(jìn)行功能的增加與修改，如增加桶內(nèi)垃圾超過一定高度時能自動提醒的裝置等，讓智能垃圾桶更加智能。本次作品的創(chuàng)作過程，不僅鍛煉了學(xué)生分析實際問題、解決實際問題的能力，又鍛煉了他們的編程思維和計算思維，更重要的是體驗了自己創(chuàng)作人工智能作品的樂趣和成就感。在人工智能應(yīng)用日益普及的今天，人工智能課程進(jìn)入小學(xué)課堂是大勢所趨。在小學(xué)階段開展人工智能課程教學(xué)，主要是為了讓學(xué)生掌握人工智能知識，體驗和運(yùn)用人工智能技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的信息技術(shù)核心素養(yǎng)、創(chuàng)新意識、實踐應(yīng)用能力，為學(xué)生適應(yīng)未來社會打下扎實的基礎(chǔ)。但人工智能教學(xué)具有其特殊性，如何有效推進(jìn)人工智能教學(xué)，還面臨著許多需要解決的問題。學(xué)校和教師應(yīng)盡最大努力創(chuàng)設(shè)更好的人工智能教學(xué)環(huán)境，探索更有效的教學(xué)策略，促進(jìn)學(xué)生對人工智能相關(guān)知識的學(xué)習(xí)。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：智能；智能科學(xué)與技術(shù)；語義分析；知識體系；課程體系
中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
1 引言
“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)教育意指將“智能科學(xué)與技術(shù)的知識體系”傳授給本科生或研究生。構(gòu)建智能科學(xué)與技術(shù)的知識體系通常有兩種途徑：(1)經(jīng)驗歸納法，從社會實踐和科學(xué)研究已經(jīng)獲得的知識集合中選擇出若干，認(rèn)為這些知識應(yīng)該歸屬于“智能科學(xué)與技術(shù)”，且將其結(jié)構(gòu)化與系統(tǒng)化。(2)概念演繹法。追問“智能科學(xué)與技術(shù)”的確切含義為何，由此聯(lián)想其涉及的主要方面，概念推演形成的軌跡即是知識體系。兩種方法的結(jié)論應(yīng)是一致的。就實際操作而言，前者的主要環(huán)節(jié)是“選擇知識”和“搭建體系”，而“選擇什么”和“搭建成何樣”就與研究者的偏好相關(guān)，常出現(xiàn)觀點相左的情形；后者的主要環(huán)節(jié)是“明確語義”和“語義延伸”，能被稱為概念的東西總是成熟的，即已有大量的先前研究，對此人們的分歧較少，而從概念出發(fā)的語義延伸又是遵循演繹邏輯的，由此而得的知識體系就易被公認(rèn)。
本文的研究采用概念演繹法，具體的討論依層次遞進(jìn)展開，首先明確“智能科學(xué)與技術(shù)”的中文語義，其次討論該語義涉及的關(guān)鍵概念之內(nèi)涵，進(jìn)而合成這些關(guān)鍵概念的具體內(nèi)容，繼之概括“智能科學(xué)與技術(shù)的知識體系”，最后設(shè)計“智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教育的課程體系”。
2 “智能科學(xué)與技術(shù)”的語義
盡管有邏輯上的先后，“科學(xué)”與“技術(shù)”通常被認(rèn)為是并列的兩種人類文化活動?！爸悄芸茖W(xué)與技術(shù)”就應(yīng)被分為“智能科學(xué)”與“智能技術(shù)”。
智能是某種行為主體所具有的能力和所表現(xiàn)的行為。這種具有智能的行為主體目前(也許永遠(yuǎn))只有兩類：生物(其中主要是人類)和機(jī)器。若以人類代表生物，智能就有兩種表現(xiàn)形態(tài)，人類智能(human intelligence)和人工智能(artificial intelligence)，后者是對前者的模仿與延展。
科學(xué)是為了獲得所考察對象的知識體系，技術(shù)則是依據(jù)某種原理設(shè)計制造各種人工系統(tǒng)。由此，“人類智能科學(xué)”、“人工智能科學(xué)”、“人工智能技術(shù)”是無歧義的，而“人類智能技術(shù)”就不成立(確切地說，是間接地通過“人工智能技術(shù)”的方式表現(xiàn)出來)。
基于上述分析，“智能科學(xué)與技術(shù)”的語義由三部分構(gòu)成，“關(guān)于人類智能的科學(xué)”、“關(guān)于人工智能的科學(xué)”和“應(yīng)用人工智能的技術(shù)”。根據(jù)慣常的教育與研究分工，前者是心理科學(xué)領(lǐng)域的重點所在，后二者則是信息科學(xué)領(lǐng)域的前沿方向。目前國內(nèi)所開辦的“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)教育大多屬于理工科本科，其側(cè)重所在自然是“人工智能”。
支撐著“智能科學(xué)與技術(shù)”及其三部分構(gòu)成的關(guān)鍵概念是“智能”、“科學(xué)”與“技術(shù)”，對其進(jìn)行深入剖析有助于推演出“智能科學(xué)與技術(shù)的知識體系”。
3 關(guān)鍵概念的剖析
3.1 “智”對應(yīng)于Intelligence
漢語中的“智”是“知”的后起字，而“知”是“出于口者疾如矢也”，意指認(rèn)識的事物可以脫口而出?！爸碧砑恿恕霸弧奔礊椤爸恰?，再清楚不過，“智，知而道出也”。智，就是人們?nèi)粘？谡Z中的“知道”。
英語中的Intelligence源于拉丁語的動詞intellegere，意思是to understand。而intellegere是inter(interl與legere(to choose)的合成詞，故它所表達(dá)的是“在推理基礎(chǔ)上的理解”。
可見，漢語的“智”關(guān)注知識(識，知也?！墩f文》)及其共享；英文的Intelligence則強(qiáng)調(diào)知識及其可靠來源。有所差異并不妨礙將不同文化系統(tǒng)中的這兩個概念對應(yīng)起來。
3.2 “智”的派生詞
盡管語義十分貼切，卻不可將Intelligence直接漢譯為“智”。在現(xiàn)代漢語中，單字形式的名詞一般不用于表達(dá)抽象概念，因為單音節(jié)的高頻率使用在言語交流中難以通暢順口。通常都是采用雙字形式的名詞?！爸恰毙枰偬砑右蛔?。處理的辦法無非兩類，同義重復(fù)或附加意義。前者生成的是“智慧”，后者得到的是“智能”和“智力”。
智慧之“慧”，一方面與“智”同義(知或謂之慧。《方言》)，另一方面又與佛教名詞“般若”(Praina)相連，在中國的文化傳統(tǒng)中，佛是高深至上的，這樣，智慧的真理性就毋庸置疑。作為漢語詞匯的“智慧”固定下來之后，除了與英文的Intelligence相對應(yīng)，還與英文的wisdom(wise“聰明的”+dom“性質(zhì)或狀態(tài)”)相一致。更重要的是，wisdom就是希臘語的sophy，由此構(gòu)成了philosophia(英文philosophy)?！爸腔邸边B接著中國的佛教(與中國哲學(xué)相通)和西方的哲學(xué)。智慧是哲學(xué)層面的。
“智能”和“智力”都是“智的能力”的簡稱。推敲其中的意味饒是有趣。作為物理學(xué)概念的“能”和“力”，二者是一種源流關(guān)系，因而在漢語的習(xí)慣中，“能”更本質(zhì)，“力”則外顯，暗含著有高下之分。這樣，智能有“智能人”、“智能機(jī)器”、“智能科學(xué)”等，智力則是“智力游戲”、“智力玩具”、“智力商數(shù)”等。層次的感覺是明顯的。智能和智力是科學(xué)層面的。
“智”的派生詞最常用的有三個：智慧、智能和智力，它們均可英譯為Intelligence，但在漢語中分別屬于三個層次，即哲學(xué)領(lǐng)域、科學(xué)領(lǐng)域(較高層次)和科學(xué)領(lǐng)域(較低層次)。
3.3 關(guān)鍵概念的文化比較
將與“智”相關(guān)的中文概念和與Intelligence相關(guān)的英文概念進(jìn)行對比，可看出中西方文化的相通與差異，有助于更深刻明晰地理解“智能”的語義。表1是基于英語概念的文化比較。從中可見，“智能”較高于“智力”在西方文化中表現(xiàn)為對現(xiàn)在分詞的偏愛。
表2是基于漢語概念的文化比較。英語的Intelligence可以籠統(tǒng)地表示漢語的“智、智慧、智能、智力”?，F(xiàn)限定“構(gòu)建智能科學(xué)與技術(shù)的知識體系”是一項科學(xué)研究(即不考慮“智慧”)，再用“智能”作為“智能”和“智力”的統(tǒng)稱，這樣，“智能”就成為將要繼續(xù)討論的唯一概念。
3.4 智能之“能”
前已闡明，智能就是“智的能力”。這種能力究竟為何，學(xué)者們曾有過大量的討論。其中一種通俗簡潔的表述 被包含于后者之中。在人工智能中將二者分開，緣于它們的對象不同，前者針對的是自然界，后者則面向人類已有的知識積累。“推理”是生命體存在的基本前提。所以，關(guān)于人工智能的科學(xué)只有兩個分支：機(jī)器感知／發(fā)現(xiàn)理論(派生于人的認(rèn)識論)和機(jī)器推理理論(基于人腦推理理論的討論)。
(4)應(yīng)用人工智能的技術(shù)。第3.6節(jié)說明，技術(shù)就是應(yīng)用手段、技能和方法設(shè)計與制造人工系統(tǒng)。圖4模型所示意要設(shè)計與制造的人工系統(tǒng)只有專家系統(tǒng)和機(jī)器人。所以，應(yīng)用人工智能的技術(shù)主要有兩個：專家系統(tǒng)技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)。
(5)基于現(xiàn)狀的人工智能科學(xué)與人工智能技術(shù)的內(nèi)容調(diào)整。前面將“機(jī)器感知”和“知識發(fā)現(xiàn)”歸于科學(xué)范疇，其根據(jù)就是因為它們均是客觀存在。然而，現(xiàn)在的“機(jī)器感知”還非常簡單，對于諸如表情、語氣等稍微復(fù)雜的客觀現(xiàn)象就無能為力：“知識發(fā)現(xiàn)”也主要依賴于基于語法的關(guān)鍵詞匹配，而對于如何有效地理解語義特別是語用還差得很遠(yuǎn)。鑒于如此現(xiàn)狀，將“機(jī)器感知”和“知識發(fā)現(xiàn)”歸于技術(shù)更合適一些。
(6)智能科學(xué)與技術(shù)的知識體系。集成上述的觀點可得圖5所示的知識體系。理論是概念、原理的體系(《辭?！?，本身就是知識體系。技術(shù)包括手段、技能和方法，也是知識或知識指導(dǎo)下的操作。所以，智能科學(xué)與技術(shù)的知識體系由兩個理論和四種技術(shù)構(gòu)成。
圖5的表示是粗線條的。正是因為它沒有將與“智能”有關(guān)的科學(xué)理論和技術(shù)方法全部羅列出來，才有了一個簡潔的框架，以便在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步細(xì)分和添加，最終形成一個系統(tǒng)的圖景。
6 “智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)教育的課程體系
“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)教育的使命就是將圖5所示的知識體系教授給本科生或研究生。學(xué)校教育總是以課程方式進(jìn)行的。智能科學(xué)與技術(shù)的知識體系必須轉(zhuǎn)化為課程體系?；趫D5所示模型、兼顧目前大學(xué)課程設(shè)置的現(xiàn)狀、特別是參照國內(nèi)學(xué)者的研究成果和國內(nèi)率先開辦智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的大學(xué)的探索性經(jīng)驗，提出“智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教育的課程體系”的一種方案，見表3。
如表3所示，“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的課程設(shè)置對應(yīng)于智能科學(xué)與技術(shù)知識體系的主要內(nèi)容(見圖5)，共六門主干課程：
(1)“腦與認(rèn)知科學(xué)”。包括“腦科學(xué)”與“認(rèn)知科學(xué)”。
(2)“機(jī)器學(xué)習(xí)”。推理是學(xué)習(xí)過程中所采用的主要方法，機(jī)器學(xué)習(xí)包含機(jī)器推理，在一般意義上可以認(rèn)為二者同義。目前講授機(jī)器學(xué)習(xí)的大學(xué)課程主要有：“機(jī)器學(xué)習(xí)”、“模式識別”(是實現(xiàn)機(jī)器學(xué)習(xí)的一種方法)、“計算智能”。后者包括“模糊計算”、“神經(jīng)計算”、“進(jìn)化計算”，講授一些具有前沿性的理論與方法。
(3)“機(jī)器感知”。包括“機(jī)器視覺”模仿人類的視覺、“計算機(jī)語音技術(shù)”模仿人類的聽覺、“自然語言理解”模仿人類對語言與文字的理解。
(4)“知識發(fā)現(xiàn)”。包括“信息檢索”和“數(shù)據(jù)挖掘”，前者在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行關(guān)鍵字匹配、在萬維網(wǎng)上進(jìn)行關(guān)鍵字匹配、在語義網(wǎng)上進(jìn)行語義匹配以獲取所需要的信息，后者將信息組織到數(shù)據(jù)倉庫中以便尋求信息之間的規(guī)律性關(guān)聯(lián)即獲得知識。
(5)“專家系統(tǒng)”。該課程所講授的內(nèi)容包括管理信息系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、多Agent系統(tǒng)。它們是人工智能為人類提供的實用型信息產(chǎn)品。
(6)“機(jī)器人”。利用機(jī)器來獲得身心的解放與擴(kuò)展是人類的夢想和永遠(yuǎn)的追求。擬人機(jī)器的設(shè)計與制造涉及諸多學(xué)科，在大學(xué)的專業(yè)教育中只能講授一些基礎(chǔ)概念。
可以將整個“智能科學(xué)與技術(shù)的知識體系”看作是一個對知識進(jìn)行“輸入一加工一輸出”的結(jié)構(gòu)。由表3可見，與知識輸入有關(guān)的是“機(jī)器感知技術(shù)”和“知識發(fā)現(xiàn)技術(shù)”；與知識加工有關(guān)的是“腦科學(xué)理論”和“機(jī)器推理理論”；與知識輸出有關(guān)的是“專家系統(tǒng)技術(shù)”和“機(jī)器人技術(shù)”。在智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科中，分工專門研究知識輸入、知識加工、知識輸出，就構(gòu)成了其三個主要的研究方向：知識處理、智能理論與方法、智能系統(tǒng)與應(yīng)用(如表3所示)。
7 結(jié)論
(1)智能科學(xué)與技術(shù)是人類智能科學(xué)、人工智能科學(xué)和人工智能技術(shù)的總稱。技術(shù)的標(biāo)志是用于設(shè)計與制造人工系統(tǒng)，因而“人類智能技術(shù)”并不直接存在。
(2)“智能”是“智的能力”的統(tǒng)稱。中文的“智”之本義是“知而道出”，與英文的Intelligence(本義“推理基礎(chǔ)上的理解”)盡管側(cè)重不同，仍被認(rèn)為語義相等?，F(xiàn)代漢語不習(xí)慣單字形式的概念，“智”便有了三個常用派生名詞“智慧”、“智能”和“智力”。前者屬于哲學(xué)概念：后二者屬于科學(xué)對象，是“智的能力”的兩種不同簡稱，亦有層次高下之分。在科學(xué)領(lǐng)域，“智能”通常涵蓋“智能”和“智力”。
(3)智能科學(xué)是指，認(rèn)知智能事實、歸納智能規(guī)律、總結(jié)智能理論。
(4)智能技術(shù)是指，設(shè)計與制造人工智能系統(tǒng)的手段、技能和方法。
(5)智能(intelligence)應(yīng)該是“能智”。即能知、能日、能推理、能理解、能應(yīng)用。
(6)智能是以知識為主線的三個環(huán)節(jié)的序貫過程。智能表現(xiàn)為知識在知識獲取、知識推理、知識應(yīng)用三類活動中的定向流動和逐級提升。
(7)智能首先遇到的問題是知識表示。人類智能的知識表示是在文化傳承中自然實現(xiàn)的，而人工智能的知識表示則依賴于專門的人為規(guī)定。這樣，智能的內(nèi)容就有四個部分：知識表示、知識獲取、知識推理、知識應(yīng)用。
(8)智能最簡明最本質(zhì)的定義是：知識+推理。人類智能的特征是，知識用自然語言表示、推理在人腦中進(jìn)行；人工智能的特征是，知識用機(jī)器語言表示、推理用機(jī)器實現(xiàn)。
(9)人類智能的內(nèi)容主要有五個：感官感知、信息檢索、人腦推理、實際問題解決方案、實際問題解決方案的執(zhí)行。
(10)人工智能是對人類智能的模仿與延伸，其主要內(nèi)容也相應(yīng)有五個：機(jī)器感知、知識發(fā)現(xiàn)、機(jī)器推理、專家系統(tǒng)、機(jī)器人。
(11)智能科學(xué)與技術(shù)的知識體系由兩個理論和四種技術(shù)構(gòu)成。智能科學(xué)與技術(shù)的知識體系涉及關(guān)于人類智能的科學(xué)、關(guān)于人工智能的科學(xué)、應(yīng)用人工智能的技術(shù)，具體有腦科學(xué)理論、機(jī)器推理理論、機(jī)器感知技術(shù)、知識發(fā)現(xiàn)技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)。
關(guān)鍵詞：信管專業(yè) 人工智能 案例教學(xué)法
1.引言
信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)是管理科學(xué)與工程學(xué)科的一個重要組成部分，是由信息技術(shù)、管理科學(xué)和系統(tǒng)科學(xué)交叉形成的前沿學(xué)科，它運(yùn)用管理學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)的知識和方法，通過以計算機(jī)為基礎(chǔ)的信息系統(tǒng)實現(xiàn)各種管理活動和信息處理業(yè)務(wù)。該專業(yè)培養(yǎng)的人才在信息化建設(shè)中主要承擔(dān)信息系統(tǒng)運(yùn)行管理和伴隨企業(yè)成長而不斷更新信息系統(tǒng)的使命，人才的就業(yè)崗位歸屬于各種組織（企業(yè)）的信息中心或管理行政部門。在信息系統(tǒng)中，人工智能知識和技術(shù)的應(yīng)用隨處可見：專家系統(tǒng)、智能監(jiān)控、智能信息檢索、組合優(yōu)化、分布式計算、智能管理和智能決策等。
人工智能課程是一門研究運(yùn)用計算機(jī)模擬并延伸人腦功能，綜合邏輯學(xué)和認(rèn)知科學(xué)的綜合性學(xué)科，其研究領(lǐng)域廣泛，如自然語言理解、模式識別、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、智能檢索、機(jī)器人技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等都走在了信息技術(shù)的前沿，有許多研究成果不僅在工業(yè)、商業(yè)和軍事上使用，而且不同程度地進(jìn)入了人們的生活、學(xué)習(xí)和工作中，并對人類的發(fā)展產(chǎn)生了重要影響。在信息管理專業(yè)中教授人工智能課程的過程，與計算機(jī)專業(yè)的研究型教學(xué)不同，根據(jù)課程專業(yè)特色更應(yīng)強(qiáng)調(diào)人工智能方法在實際信息管理系統(tǒng)中的應(yīng)用。由于課程內(nèi)容涉及大量抽象知識和復(fù)雜算法，信管專業(yè)學(xué)生往往在聽課過程中不能及時消化，甚至認(rèn)為難以理解而影響學(xué)習(xí)積極性，本文將在經(jīng)濟(jì)管理類課程中使用的案例教學(xué)法引入到人工智能課程教學(xué)中。
2.人工智能課程中的案例教學(xué)方法應(yīng)用
案例教學(xué)是20世紀(jì)初由哈佛大學(xué)創(chuàng)造的圍繞一定培訓(xùn)的目的把實際中真實的情景加以典型化處理，形成供學(xué)生思考分析和決斷的教學(xué)形式，通過獨(dú)立研究和相互討論的方式，提高學(xué)生的分析問題和解決問題能力的一種方法。案例教學(xué)方法具有明確的目的性、較強(qiáng)的綜合性、突出實踐性、學(xué)生主體性、過程動態(tài)性、結(jié)果多元化等特點。在人工智能課程中，結(jié)合案例教學(xué)方法，對學(xué)生學(xué)習(xí)理解抽象知識有很大作用。
2.1“智能”概念中的案例選擇
興趣是最好的老師，在學(xué)生剛剛進(jìn)入新課程學(xué)習(xí)時，能否有效激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，將直接關(guān)系到整個課程的教學(xué)過程順利與否，學(xué)生是否發(fā)揮學(xué)習(xí)主動性和對課程知識的掌握程度的高低。因此，在第一章中引出“人工智能”的基本概念時，我選擇每位同學(xué)在兒時的玩具――魔方，將魔方恢復(fù)過程轉(zhuǎn)化為在人工智能搜索原理平臺上的啟發(fā)式搜索模型，令學(xué)生從兒時簡單地?zé)o序轉(zhuǎn)動魔方的玩法中，體會到魔方模型在搜索運(yùn)算過程中應(yīng)該考慮到的問題：衍生出來的節(jié)點應(yīng)盡可能少，又要保持魔方各面在旋轉(zhuǎn)中顏色屬性的相應(yīng)變換。同時輔以視頻和實物的演示，使學(xué)生對人工智能課程有了初步認(rèn)識，并對問題建模和搜索策略產(chǎn)生濃厚的興趣。
2.2“知識表示”中案例選擇
知識表示是人工智能研究內(nèi)容的基礎(chǔ)部分，涉及狀態(tài)空間表示法、問題規(guī)約法、謂詞邏輯法、產(chǎn)生式法、語義網(wǎng)絡(luò)法和框架表示法，為了充分發(fā)揮學(xué)生的聯(lián)想能力，案例選擇語義網(wǎng)絡(luò)法的圖形表示案例。語義網(wǎng)絡(luò)是一種采用網(wǎng)絡(luò)形式表示人類知識的方法。在語義網(wǎng)絡(luò)知識表示中，結(jié)點一般劃分為實例結(jié)點和類結(jié)點兩種類型。結(jié)點之間帶有標(biāo)識的有向弧表示結(jié)點之間的語義聯(lián)系，是語義網(wǎng)絡(luò)組織知識的關(guān)鍵。在“連接詞在語義網(wǎng)絡(luò)的表示方法”內(nèi)容中，選擇帶有蘊(yùn)含關(guān)系的命題：“如果車庫起火，那么用CO2或沙來滅火?！钡陌咐?，首先構(gòu)造簡單的語義網(wǎng)絡(luò)，抽取出蘊(yùn)含連接詞前件“車庫起火”和結(jié)論“用CO2或沙來滅火”兩個命題。再抽取出前件命題事件結(jié)點“起火”和地點“車庫”；結(jié)論命題事件結(jié)點“滅火”和事件工具屬性“CO2”和“沙”，且兩工具間是“或”的關(guān)系。學(xué)生可以在課堂上及時地應(yīng)用剛學(xué)到的知識表示出此語義網(wǎng)絡(luò)，我在此基礎(chǔ)上擴(kuò)展，對具體事件進(jìn)行聯(lián)想，可以得到失火事件的實例聯(lián)系后的復(fù)雜語義網(wǎng)絡(luò)。再輔以其他負(fù)責(zé)命題的語義網(wǎng)絡(luò)表示練習(xí)題，讓學(xué)生體會理解并及時掌握語義網(wǎng)絡(luò)知識表示法。
2.3“專家系統(tǒng)”中案例選擇
專家系統(tǒng)是一類包含知識和推理的智能計算機(jī)程序，是可以根據(jù)人們在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的知識、經(jīng)驗和技術(shù)求解問題并做出決策的計算機(jī)軟件系統(tǒng)。專家系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療診斷、地質(zhì)勘探、石油化工、軍事、文化教育等各方面。在講授此部分內(nèi)容時，選擇“營養(yǎng)配餐系統(tǒng)”給學(xué)生演示，同時輔以講解，邀請學(xué)生參與系統(tǒng)操作，讓他們?yōu)樽约毫可碓O(shè)計一套科學(xué)營養(yǎng)的菜單，在完成任務(wù)的過程中，掌握專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理；了解專家系統(tǒng)正向、反向推理和不精確推理的基本原理；了解專家系統(tǒng)解釋機(jī)制的基本概念。在案例教學(xué)后，利用Visual Prolog工具，完成簡單的專家系統(tǒng)的設(shè)計。
3.結(jié)語
本文介紹了在信息管理專業(yè)中人工智能課程的教學(xué)內(nèi)容，運(yùn)用案例教學(xué)方法對課程中抽象內(nèi)容講解并激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，在案例教學(xué)過程中注意和學(xué)生的互動，將他們帶入到學(xué)習(xí)環(huán)境中，誘發(fā)他們的發(fā)散聯(lián)想思維，同時又參與到案例的應(yīng)用中。實踐證明，將案例式的教學(xué)方法引入到非計算機(jī)專業(yè)的人工智能課程中，能取得良好的教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞：人工智能；研究生教學(xué)；教學(xué)內(nèi)容；啟發(fā)式教學(xué)
作者簡介：于化龍（1982-），男，黑龍江哈爾濱人，江蘇科技大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，講師。（江蘇?鎮(zhèn)江?212003）
基金項目：本文系江蘇科技大學(xué)引進(jìn)人才科研啟動項目（35301002）的研究成果。
中圖分類號：G643.2?????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）28-0074-02
人工智能是研究理解和模擬人類智能及其規(guī)律的一門學(xué)科，中心任務(wù)是通過編程賦予計算機(jī)部分的“人類智能”，從而使其可替代人類完成某些煩瑣而危險的工作。自1956年人工智能學(xué)科誕生以來，其研究成果已廣泛應(yīng)用于政治、經(jīng)濟(jì)、文化、教育等諸多領(lǐng)域，并對社會發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響，[1]因而人工智能逐漸發(fā)展成了高等院校信息類專業(yè)廣泛開設(shè)的一門核心課程。作為一門課程，其具有如下一些特點：涉及知識面廣、研究領(lǐng)域廣泛、內(nèi)容抽象、實踐性強(qiáng)。[2]
目前，高?！叭斯ぶ悄堋闭n程普遍分本科和研究生兩個教學(xué)階段講授，前者注重學(xué)生對基本概念、基礎(chǔ)知識的掌握，并使其能應(yīng)用所學(xué)知識進(jìn)行簡單的開發(fā)實踐，而后者更加注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力以及科研能力的培養(yǎng)，因而二者的教學(xué)與培養(yǎng)目標(biāo)是不同的。[3]本文針對“人工智能”課程自身特點和研究生培養(yǎng)目標(biāo)，并結(jié)合筆者多年來的教學(xué)經(jīng)驗，分別從課程內(nèi)容設(shè)定、教材選擇、教學(xué)方法、考核方式等多個方面對該課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探索與研究。
一、“人工智能”課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計
“人工智能”課程的突出特點是研究領(lǐng)域過于廣泛，而學(xué)時數(shù)卻較短（據(jù)筆者了解，各高校相關(guān)研究生專業(yè)開設(shè)該課程的時數(shù)為32～48學(xué)時不等），因而在講授該課程時，追求授課內(nèi)容“大而全”是不切實際的，有必要精選教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生在有限的時間內(nèi)學(xué)到最有用的知識。
鑒于大部分學(xué)生在本科階段已簡單學(xué)習(xí)過該課程，因此可適當(dāng)減少基本概念和基礎(chǔ)知識的授課時數(shù)，如知識表示、知識推理及搜索技術(shù)等，這部分知識點只需安排共6～8學(xué)時即可。而對于一些相對陳舊的知識，如專家系統(tǒng)（該技術(shù)興起于20世紀(jì)八九十年代，目前相關(guān)研究已很少見），可在對其他知識進(jìn)行講授時，做簡單介紹，沒有必要占用獨(dú)立的授課時數(shù)。課程的重點應(yīng)放在新興且實用的人工智能技術(shù)上，如計算智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識別、數(shù)據(jù)挖掘、多Agent系統(tǒng)以及自然語言處理等方面。上述知識的特點在于內(nèi)容更新快且抽象，與實際應(yīng)用聯(lián)系緊密，極有可能成為學(xué)生在未來整個研究生階段的研究方向，因此有必要在這些知識點上投入更多的精力，有助于學(xué)生了解并掌握學(xué)術(shù)的主流發(fā)展趨勢，從而能夠更好地培養(yǎng)自身的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。
當(dāng)然，授課教師在實際授課過程中也應(yīng)根據(jù)學(xué)科的研究進(jìn)展，學(xué)生的基礎(chǔ)﹑研究方向與興趣等特點隨時對教學(xué)內(nèi)容作出調(diào)整，真正做到理論聯(lián)系實際、與時俱進(jìn)。
二、精選“人工智能”課程教材
在教材選擇上，筆者分析比較了目前已公開出版的數(shù)十本人工智能教材，并結(jié)合我校研究生的特點，選定了由清華大學(xué)出版社出版﹑蔡自興和徐光祐編著的《人工智能及其應(yīng)用》（第4版）作為教材，該教材在前一版的基礎(chǔ)上做出了較大的改進(jìn)與擴(kuò)展，增加了本體論、蟻群算法、粒子群算法、強(qiáng)化學(xué)習(xí)、詞法分析以及路徑規(guī)劃等很多新內(nèi)容，具有知識覆蓋面廣、講解深入淺出，實用性、可讀性強(qiáng)等諸多優(yōu)點。同時，該教材也是普通高校“十一五”國家級規(guī)劃教材，輔有國家級精品課程建設(shè)網(wǎng)站，是一部經(jīng)典的人工智能教材。
與此同時，筆者還為學(xué)生推薦了多本經(jīng)典的參考書，如清華大學(xué)出版社由拉塞爾等編著的《人工智能——?一種現(xiàn)代方法》（第3版）、科學(xué)出版社由史忠植編著的《高級人工智能》等，并圍繞各研究專題精心挑選了數(shù)篇經(jīng)典和最新的文獻(xiàn)，力求反映各相關(guān)領(lǐng)域的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀﹑發(fā)展趨勢以及存在的問題等，以供學(xué)生參考。
三﹑教學(xué)方法的改革
相比于本科生，研究生通常具有更強(qiáng)的理論基礎(chǔ)、接受能力和求知欲，因而在教學(xué)過程中應(yīng)避免傳統(tǒng)“填鴨式”的教學(xué)方法，要充分突出學(xué)生的主體地位，注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及自主學(xué)習(xí)的能力。為此，筆者結(jié)合該課程的特點，對教學(xué)方法進(jìn)行了如下探索。
1.多樣化的教學(xué)手段
“人工智能”課程的突出特點是涉及知識面廣、理論性與應(yīng)用性強(qiáng)、內(nèi)容抽象且學(xué)時數(shù)短，因此有必要充分發(fā)揮現(xiàn)代教學(xué)手段的作用，提高教學(xué)效率。為此，筆者精心設(shè)計了整套多媒體教學(xué)課件，將較難的知識點以動畫的形式呈現(xiàn)給學(xué)生，如基于問題歸約法的漢諾塔問題求解過程、基于蟻群算法的旅行商問題求解過程等，均可以這種形式呈現(xiàn)。課堂教學(xué)中以課件為主，輔以少量的板書，充分利用了多媒體信息量大、直觀性強(qiáng)的優(yōu)點，改善了教學(xué)效果。除此以外，筆者也搜集了大量的視頻資料，如行人檢測與計數(shù)視頻、機(jī)器人地震現(xiàn)場搜救視頻等，當(dāng)講解相關(guān)專題時，作為應(yīng)用實例為學(xué)生播放，充分吸引了學(xué)生的注意力，提升了他們的學(xué)習(xí)興趣。
2.啟發(fā)式的課堂教學(xué)
