時(shí)間：2023-03-21 17:03:31
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關(guān)鍵詞:智能科學(xué)基礎(chǔ);系列課程;國(guó)家級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì);改革;建設(shè)
在國(guó)家教育部質(zhì)量工程的支持下,中南大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院對(duì)國(guó)家級(jí)精品課程人工智能[1-2]和智能控制[3]、全國(guó)雙語(yǔ)教學(xué)示范課程人工智能和國(guó)家級(jí)智能科學(xué)基礎(chǔ)系列課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)[4]等進(jìn)行持之以恒的改革與建設(shè),取得一些成果。
“智能科學(xué)基礎(chǔ)系列課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)”的教學(xué)隊(duì)伍是一支由國(guó)家級(jí)教學(xué)名師領(lǐng)銜[5],知識(shí)結(jié)構(gòu)、梯隊(duì)結(jié)構(gòu)和年齡結(jié)構(gòu)比較合理,具有明顯的學(xué)科優(yōu)勢(shì)、課程優(yōu)勢(shì)、人才優(yōu)勢(shì)和教學(xué)科研優(yōu)勢(shì)的頗具特色與影響力的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。該團(tuán)隊(duì)以中南大學(xué)智能科學(xué)研究中心為核心,主要承擔(dān)人工智能基礎(chǔ)、智能控制導(dǎo)論、機(jī)器人學(xué)、專(zhuān)家系統(tǒng)等本科基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程,碩士學(xué)位課程人工智能、智能控制和機(jī)器人控制技術(shù)以及留學(xué)生碩士學(xué)位課程Artificial Intelligence和博士生學(xué)位課程智能系統(tǒng)原理與應(yīng)用的教學(xué)。
教學(xué)團(tuán)隊(duì)在建設(shè)過(guò)程中,注重教學(xué)改革,加大課程建設(shè)和教材建設(shè)力度,不斷改進(jìn)教學(xué)方法,在課程改革、教材建設(shè)、教學(xué)手段、隊(duì)伍建設(shè)以及交流合作等方面取得一些進(jìn)展。本文擬就教學(xué)團(tuán)隊(duì)的改革與建設(shè)的相關(guān)理念與實(shí)踐問(wèn)題加以總結(jié),談?wù)勎覀兊囊?jiàn)解。
1創(chuàng)新教學(xué)方法
教學(xué)是教師的本職和核心工作。本教學(xué)團(tuán)隊(duì)一直致力于教學(xué)方法與教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新,虛心學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和方法,積極探索教學(xué)新路,形成了“以趣導(dǎo)課、以疑啟思、以法解惑、以律求知”的教學(xué)模式和教學(xué)方法[6-7]。充分激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性,發(fā)揮獨(dú)立思考和創(chuàng)新思維,多方位培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中應(yīng)用了課堂演示、課堂互動(dòng)、課堂辯論、課后網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)等一系列現(xiàn)代化全方位的教學(xué)新模式。此外,為提高學(xué)生的動(dòng)手能力和理論水平,讓學(xué)生直接參與部分教師課題,理論聯(lián)系實(shí)際,為畢業(yè)后的工作學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。具體措施如下:
1) 舉行課堂討論會(huì),營(yíng)造自由探索氛圍。
為調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,我們?cè)谑谡n過(guò)程中多次開(kāi)展課堂討論會(huì)和辯論會(huì)等活動(dòng),讓學(xué)生自己查閱資料,分析整理,提出自己的觀點(diǎn),使學(xué)生全方位地接觸所學(xué)課程,培養(yǎng)學(xué)生的研究能力,真正實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng),并鼓勵(lì)學(xué)生用英語(yǔ)討論。學(xué)生對(duì)有些問(wèn)題展開(kāi)了激烈的爭(zhēng)論,激發(fā)了學(xué)習(xí)潛能,明確了學(xué)習(xí)目標(biāo)。課程中還經(jīng)常請(qǐng)來(lái)在科研工作中擔(dān)任主要任務(wù)的教授和博士生來(lái)給學(xué)生介紹最前沿的科學(xué)動(dòng)態(tài),激發(fā)學(xué)生們對(duì)所學(xué)知識(shí)和科學(xué)研究的興趣。在研究生教學(xué)方面,我們更進(jìn)一步通過(guò)舉辦課程課堂學(xué)術(shù)研討會(huì),讓學(xué)生在一年級(jí)就開(kāi)始接觸學(xué)科前沿,自己查閱資料和動(dòng)手寫(xiě)科技論文,并在研討會(huì)上宣讀討論,培養(yǎng)獨(dú)立工作能力和從事學(xué)科前沿研究的能力,為將來(lái)的高層次研究打下基礎(chǔ)。
2) 倡導(dǎo)啟發(fā)式教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力。
注意采用面向問(wèn)題的啟發(fā)式方法進(jìn)行教學(xué),啟發(fā)學(xué)生求解問(wèn)題能力,強(qiáng)化學(xué)生的參與意識(shí),提高他們的學(xué)習(xí)積極性。教學(xué)中還注意采用了多種交互式策略,如課堂教師提問(wèn)、鼓勵(lì)或指定學(xué)生用英語(yǔ)提問(wèn)、學(xué)生就某個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行主題發(fā)言后老師點(diǎn)評(píng)等。此外,師生通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行交互,方式包括Email、BBS和QQ談和交換文件等。
根據(jù)學(xué)生的興趣和創(chuàng)新潛力,對(duì)有專(zhuān)業(yè)特長(zhǎng)的本科生,在自愿情況下,挑選2～3名參與國(guó)家級(jí)項(xiàng)目研究工作,進(jìn)行中長(zhǎng)期培養(yǎng)試點(diǎn),實(shí)現(xiàn)本科培養(yǎng)過(guò)程與碩士、博士研究生培養(yǎng)過(guò)程的銜接。
3) 增強(qiáng)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié),籌建智能專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室。
智能科學(xué)基礎(chǔ)課程的概念性較強(qiáng),初學(xué)者感到比較抽象,而實(shí)驗(yàn)教學(xué)又是薄弱環(huán)節(jié)。因此,結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況,我們對(duì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)十分重視,設(shè)計(jì)了一些新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,探索新穎的實(shí)驗(yàn)方法。新開(kāi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括人工智能實(shí)驗(yàn)、智能控制實(shí)驗(yàn)、專(zhuān)家系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、機(jī)器人學(xué)實(shí)驗(yàn)、人工智能課程設(shè)計(jì)等。對(duì)相關(guān)課程的原有實(shí)驗(yàn),我們也進(jìn)行了一些改革,增設(shè)了個(gè)性化的實(shí)驗(yàn),使得學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析既有格式要求,又給學(xué)生報(bào)告自己研究的過(guò)程和結(jié)果留有空間。這些做法能夠鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立性研究,滿足他們學(xué)習(xí)的需求。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué),學(xué)生能夠理論聯(lián)系實(shí)際,驗(yàn)證所學(xué)理論知識(shí)和概念,加深理解,充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,培養(yǎng)了他們的創(chuàng)造能力。
除課堂實(shí)驗(yàn)外,我們還充分發(fā)揮虛擬實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn),設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生在課外上網(wǎng)練習(xí)。通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn),學(xué)生可以了解算法的具體運(yùn)行過(guò)程,調(diào)整參數(shù)和過(guò)程,并進(jìn)行驗(yàn)證以加深對(duì)知識(shí)的理解,提高學(xué)習(xí)興趣,從而達(dá)到教學(xué)目的。
結(jié)合科研,購(gòu)進(jìn)和自制部分新設(shè)備、新系統(tǒng),計(jì)劃建設(shè)智能專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室,為教學(xué)提供更多的優(yōu)良實(shí)驗(yàn)設(shè)備。例如,已研制“中南移動(dòng)一號(hào)”和“中南移動(dòng)二號(hào)”自主移動(dòng)機(jī)器人共7臺(tái),已購(gòu)進(jìn)RCB-1型教學(xué)機(jī)器人20套等。
教學(xué)團(tuán)隊(duì)教師還指導(dǎo)學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生“飛思卡爾”杯智能汽車(chē)競(jìng)賽活動(dòng)、大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃及創(chuàng)新教育計(jì)劃項(xiàng)目等,取得優(yōu)秀成果。
2推進(jìn)課程改革
教學(xué)改革是課程建設(shè)和學(xué)科發(fā)展的生命線。我們把國(guó)家級(jí)精品課程和全國(guó)雙語(yǔ)教學(xué)示范課程放在優(yōu)先建設(shè)的位置,并以它們帶動(dòng)其他課程建設(shè),完善系列課程建設(shè),同時(shí)新辦了智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)。
2.1搞好精品課程建設(shè),改進(jìn)雙語(yǔ)示范課程教學(xué),穩(wěn)步推進(jìn)系列課程建設(shè)
本團(tuán)隊(duì)著力搞好已有的2門(mén)國(guó)家級(jí)精品課程、1門(mén)全國(guó)雙語(yǔ)教學(xué)示范課程,更新精品課程網(wǎng)站,豐富課程內(nèi)容。為了及時(shí)反映上述課程中相關(guān)科學(xué)技術(shù)的最新進(jìn)展,我們調(diào)整了教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容,修訂了教學(xué)大綱,并對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步優(yōu)化和更新,極大充實(shí)了各課程教學(xué)內(nèi)容。同時(shí),通過(guò)校際教學(xué)活動(dòng)和網(wǎng)上資源共享對(duì)精品課程、雙語(yǔ)教學(xué)示范課程進(jìn)行交流和推廣,起到較好的輻射作用[8-9]。
為加強(qiáng)精品課程建設(shè),完善和拓展課程體系,在總結(jié)現(xiàn)有精品課程的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,又建成省級(jí)精品課程1門(mén),校級(jí)精品課程1門(mén)。
為提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)水平和學(xué)習(xí)興趣,使得學(xué)生能夠開(kāi)拓眼界,追蹤國(guó)際前沿科學(xué)研究,本團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期對(duì)雙語(yǔ)教學(xué)進(jìn)行研究和實(shí)踐。除改進(jìn)人工智能雙語(yǔ)教學(xué)示范課程外,團(tuán)隊(duì)承擔(dān)的其他課程,如智能控制、機(jī)器人學(xué)、專(zhuān)家系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等也實(shí)行了雙語(yǔ)教學(xué),并為該課程引進(jìn)英文輔助教材。例如,對(duì)人工智能課程,我們先后采用Nilsson和Russell等編著的國(guó)外影響較大的英文原版教材作為主要教學(xué)參考書(shū)[10-11],供學(xué)生學(xué)習(xí)參考。在雙語(yǔ)教學(xué)中,一般以漢語(yǔ)講授為主,英語(yǔ)為輔,并對(duì)一些關(guān)鍵詞同時(shí)用漢語(yǔ)和英語(yǔ)表示。對(duì)部分章節(jié)或某個(gè)專(zhuān)題,采用純英語(yǔ)教學(xué)或以英語(yǔ)為主漢語(yǔ)為輔的教學(xué)。對(duì)PPT課件的編寫(xiě)分為純漢語(yǔ)、純英語(yǔ)和英漢混合幾種方式。英語(yǔ)教學(xué)比例要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生英語(yǔ)水平而定,其檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是學(xué)生的接受程度與學(xué)習(xí)效果,根據(jù)這一點(diǎn)來(lái)適時(shí)調(diào)整雙語(yǔ)教學(xué)中英語(yǔ)對(duì)漢語(yǔ)的比例。
通過(guò)教改實(shí)踐,我們承擔(dān)的智能科學(xué)基礎(chǔ)課程逐步形成為具有明顯特色的課程體系。我們講授的課程從智能科學(xué)的基礎(chǔ)課程到專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程,再到專(zhuān)業(yè)實(shí)踐課程,形成了配置合理、特色鮮明、循序漸進(jìn)、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、協(xié)調(diào)發(fā)展的智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科從基礎(chǔ)到應(yīng)用的系列課程體系。
2.2新辦智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)
智能科學(xué)與技術(shù)是當(dāng)代科技發(fā)展的前沿學(xué)科和重要組成部分,其人才需求日益增加,超出了目前高校的培養(yǎng)能力[12]。我校的智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科方向經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展,已形成了具有自身優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)的學(xué)科,在國(guó)內(nèi)具有一定的知名度和優(yōu)勢(shì)。為了促進(jìn)智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的發(fā)展,經(jīng)過(guò)多年積極準(zhǔn)備,我們于2009年申報(bào)了智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)并獲得教育部批準(zhǔn)。通過(guò)向兄弟學(xué)校學(xué)習(xí)調(diào)研,了解該專(zhuān)業(yè)人才需求、專(zhuān)業(yè)建設(shè)規(guī)劃,設(shè)定適應(yīng)培養(yǎng)目標(biāo)的教學(xué)計(jì)劃與課程設(shè)置方案。雖然我們開(kāi)辦“智能科學(xué)與技術(shù)”專(zhuān)業(yè)較晚,但我們從2002年開(kāi)始,就一直關(guān)注和積極參與國(guó)內(nèi)智能科學(xué)的學(xué)科的討論與新專(zhuān)業(yè)籌備工作[13]。
我校于2009年申報(bào)獲準(zhǔn),在自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)增設(shè)了智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)方向,目前已招收2屆學(xué)生共84人。我們?yōu)檫x讀智能科學(xué)與技術(shù)本科專(zhuān)業(yè)方向的每個(gè)學(xué)生選定指導(dǎo)老師。每個(gè)學(xué)生都可以參加指導(dǎo)老師的課題,指導(dǎo)老師也可以利用自己的學(xué)識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和責(zé)任心來(lái)更好地管理呵護(hù)學(xué)生。這一做法取得明顯效果,不僅受到同學(xué)們的普遍歡迎,也得到了學(xué)校的肯定。我們還多次召開(kāi)師生見(jiàn)面會(huì)并通過(guò)指導(dǎo)老師走訪宿舍,了解每個(gè)人的情況。為了消除代溝,努力融入同學(xué)當(dāng)中,學(xué)習(xí)熟悉他們的語(yǔ)境和思維想法。我們的目標(biāo)就是不讓一個(gè)學(xué)生掉隊(duì)。
創(chuàng)建與建設(shè)智能科學(xué)與技術(shù)新專(zhuān)業(yè),將為智能科學(xué)基礎(chǔ)系列課程教學(xué)建設(shè)提供一個(gè)更加寬廣的平臺(tái),并對(duì)計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化和電子信息等學(xué)科的專(zhuān)業(yè)建設(shè)和課程建設(shè)提供一個(gè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。我們將以智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)建設(shè)為契機(jī),虛心學(xué)習(xí)兄弟學(xué)校的專(zhuān)業(yè)建設(shè)的做法和經(jīng)驗(yàn),進(jìn)一步規(guī)范智能科學(xué)與技術(shù)的基礎(chǔ)課程教學(xué),讓智能科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)建設(shè)登上一個(gè)新的臺(tái)階。
3加強(qiáng)教材建設(shè)
教材是教學(xué)的重要工具和資源,其水平直接影響教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。在教學(xué)過(guò)程中,我們與時(shí)俱進(jìn),對(duì)教學(xué)內(nèi)容不斷優(yōu)化與更新,精益求精地編寫(xiě)反映學(xué)科發(fā)展的教材[14]。
我們對(duì)原有編寫(xiě)出版的教材進(jìn)行修訂,反映新世紀(jì)學(xué)科發(fā)展水平和發(fā)展趨向,以適應(yīng)教改需要。把這些最新內(nèi)容用于教學(xué),使學(xué)生了解到國(guó)際前沿動(dòng)態(tài)和本學(xué)科的最新成果。
以相關(guān)系列課程為平臺(tái),注重教材配套,服務(wù)因材施教,著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)教材建設(shè)。僅2007年以來(lái)我們已出版的相關(guān)教材及專(zhuān)著如下:
《智能控制原理與應(yīng)用》,國(guó)家級(jí)精品課程配套教材,2007;《智能控制導(dǎo)論》,國(guó)家級(jí)精品課程配套教材,2007;《未知環(huán)境中移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航控制理論與方法》,2008;《機(jī)器人學(xué)》,第二版,國(guó)家級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)配套教材,2009;《機(jī)器人學(xué)基礎(chǔ)》,國(guó)家級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)配套教材,2009;《人工智能及其應(yīng)用》,第四版,國(guó)家級(jí)“十一五”規(guī)劃教材,國(guó)家精品課程配套教材,2010;《人工智能基礎(chǔ)》,第二版,國(guó)家級(jí)“十一五”規(guī)劃教材,國(guó)家精品課程配套教材,2010;《移動(dòng)機(jī)器人協(xié)同理論與技術(shù)》,2010。
4優(yōu)化隊(duì)伍結(jié)構(gòu)
師資隊(duì)伍建設(shè)是團(tuán)隊(duì)建設(shè)的源頭,沒(méi)有一流的教師隊(duì)伍就沒(méi)有一流的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。在師資隊(duì)伍建設(shè)上,我們一直采取引進(jìn)優(yōu)秀人才和在職培養(yǎng)相結(jié)合的做法。對(duì)于人才的引進(jìn)主要通過(guò)辦專(zhuān)業(yè)和辦學(xué)科點(diǎn)等方式吸引人才,還通過(guò)創(chuàng)造教學(xué)和科研條件,穩(wěn)定教師隊(duì)伍,解決個(gè)人的發(fā)展問(wèn)題。
采取有效措施,提高主講教師的學(xué)術(shù)積累和教學(xué)水平。一是教研組教師,特別是中青年教師積極參加重要科研項(xiàng)目,提高學(xué)術(shù)水平。二是派中青年教師赴國(guó)外研修訪問(wèn),了解和學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國(guó)家同類(lèi)課程的先進(jìn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、相關(guān)課程設(shè)置情況與發(fā)展趨勢(shì),將國(guó)外教學(xué)思想引入課程教學(xué)。
教學(xué)始終是教師的第一要?jiǎng)?wù),為了提高青年教師的教學(xué)素質(zhì),我們實(shí)施并完善了一系列管理措施和制度。
1) 設(shè)立名師工作室,實(shí)現(xiàn)名師資源共享形成多元化的帶教制度,安排高年資的教師對(duì)年輕教師進(jìn)行傳、幫、帶,可以有業(yè)務(wù)方面的指導(dǎo),也可以有認(rèn)識(shí)方面的交流。通過(guò)老教師對(duì)年輕教師全方位的指導(dǎo),使老教師的教學(xué)理念和經(jīng)驗(yàn)得以繼承,加快了年輕教師的成長(zhǎng)。
2) 有計(jì)劃地安排年輕教師虛心旁聽(tīng)有經(jīng)驗(yàn)教師的講課。通過(guò)聽(tīng)課,不僅使年輕教師進(jìn)一步掌握課程的內(nèi)容,更重要的是使年輕教師學(xué)到了老教師的教學(xué)方法和經(jīng)驗(yàn),對(duì)其今后從事教學(xué)工作起到了積極的指導(dǎo)作用。
3) 對(duì)于第一次上課和第一次上某門(mén)新課程的年輕教師,團(tuán)隊(duì)都要在課前組織他們?cè)囍v。試講前,安排老教師進(jìn)行指導(dǎo),傳授教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。試講時(shí),由團(tuán)隊(duì)的教師參加聽(tīng)課并對(duì)其進(jìn)行講評(píng),肯定其優(yōu)點(diǎn),指出其不足,幫助青年教師盡快掌握課程的重點(diǎn),找到更合適的講授方法。此外,我們還備課,統(tǒng)一基本教案,幫助年輕教師成長(zhǎng)。
近兩年來(lái)本教學(xué)團(tuán)隊(duì)獲得的主要教學(xué)獎(jiǎng)勵(lì)就有徐特立教育獎(jiǎng)、茅以升教學(xué)專(zhuān)項(xiàng)獎(jiǎng)等。
5擴(kuò)大交流合作
我們?cè)谧龊米陨韴F(tuán)隊(duì)建設(shè)的同時(shí),增進(jìn)與全國(guó)相關(guān)高校和教學(xué)團(tuán)隊(duì)的交流,學(xué)習(xí)兄弟團(tuán)隊(duì)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn),在課程示范、教材推廣、網(wǎng)絡(luò)資源輻射等方面發(fā)揮積極作用。我們還開(kāi)展校內(nèi)合作,聯(lián)合不同院系進(jìn)行教學(xué)和精品課程的申報(bào)與建設(shè),在校內(nèi)推廣改革成果;發(fā)表了一系列教改論文;發(fā)起籌備《全國(guó)智能科學(xué)技術(shù)課程教學(xué)研討會(huì)》;邀請(qǐng)企業(yè)界科技精英做本科生就業(yè)指導(dǎo)相關(guān)報(bào)告。
1) 增進(jìn)校際交流,發(fā)揮輻射作用。
我們經(jīng)常以講座報(bào)告形式在許多兄弟院校進(jìn)行教學(xué)與教改交流。例如,最近一年來(lái)就應(yīng)邀先后到上海交通大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、東華大學(xué)、東南大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、北京科技大學(xué)、清華大學(xué)等校就智能科學(xué)技術(shù)課程的教學(xué)、教改和建設(shè)問(wèn)題作專(zhuān)題報(bào)告,在兄弟院校師生中引起熱烈反響。已有數(shù)以百計(jì)的高等院校采用我們編著的教材和網(wǎng)絡(luò)課程進(jìn)行教學(xué),國(guó)內(nèi)已有眾多的從事人工智能課程和智能控制課程教學(xué)的教師,來(lái)信來(lái)函索取我們開(kāi)發(fā)的課程教案、課程演示和網(wǎng)絡(luò)課程相關(guān)資料等,我們一直盡力地搞好推廣和服務(wù)工作。
2) 撰寫(xiě)課程改革論文,進(jìn)行國(guó)內(nèi)外交流。
本團(tuán)隊(duì)成員僅近一年多來(lái),就在中國(guó)教育開(kāi)放資源網(wǎng)、中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)13屆年會(huì)、計(jì)算機(jī)教育、高等理科教育、計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化等會(huì)議及刊物上發(fā)表10篇教改論文,在國(guó)內(nèi)外進(jìn)行交流,起到介紹情況,交流信息和經(jīng)驗(yàn)的積極作用。
3) 籌備全國(guó)相關(guān)課程教學(xué)研討會(huì)。
為了更好地交流經(jīng)驗(yàn),擴(kuò)大影響和輻射作用,我們發(fā)起并聯(lián)合中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)教育工作委員會(huì)、中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)人工智能與模式識(shí)別專(zhuān)業(yè)委員會(huì)、中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)智能機(jī)器人專(zhuān)業(yè)委員會(huì)、中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)智能自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)委員會(huì)、中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)人工智能基礎(chǔ)專(zhuān)業(yè)委員會(huì),籌備召開(kāi)了首屆《全國(guó)智能科學(xué)技術(shù)課程教學(xué)研討會(huì)》[15]。圍繞各個(gè)學(xué)校在智能科學(xué)與技術(shù)本科專(zhuān)業(yè)的課程改革與建設(shè)、課程和專(zhuān)業(yè)教學(xué)計(jì)劃制定和未來(lái)發(fā)展設(shè)想等方面進(jìn)行交流研討。通過(guò)交流研討,認(rèn)真學(xué)習(xí)兄弟學(xué)校的經(jīng)驗(yàn),并盡可能匯報(bào)我們的經(jīng)驗(yàn)。我們相信,在與會(huì)全體代表的共同努力下,本次課程教學(xué)研討會(huì)一定能夠取得積極的成果。
注:本研究獲得教育部國(guó)家級(jí)精品課程人工智能(2003年)和智能控制(2006年)、全國(guó)雙語(yǔ)教學(xué)示范課程人工智能(2007年)、國(guó)家級(jí)智能科學(xué)基礎(chǔ)系列課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)(2008年)等項(xiàng)目支持。
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Construction of State Teaching Group of Series Course for Intelligence Science Basis in CSU
CAI Zi-xing, CHEN Bai-fan, LIU Li-jue
(Institute of Information Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)
關(guān)鍵詞：智能科學(xué)與技術(shù)；科學(xué)研究；專(zhuān)業(yè)建設(shè)
中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
1 引言
智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科以計(jì)算機(jī)科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合了認(rèn)知科學(xué)、信息學(xué)、控制科學(xué)、生命科學(xué)、語(yǔ)言學(xué)等學(xué)科的相關(guān)理論和研究方法，是一門(mén)新興的交叉學(xué)科，將成為21世紀(jì)信息科學(xué)研究的制高點(diǎn)和信息產(chǎn)業(yè)價(jià)值的主要提升點(diǎn)。
在國(guó)外，許多著名高校都設(shè)立了“人工智能”專(zhuān)業(yè)并授予智能科學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)位：世界多數(shù)知名的理工類(lèi)院校都設(shè)立有人工智能研究所或?qū)嶒?yàn)室，進(jìn)行智能科學(xué)專(zhuān)業(yè)的研究生培養(yǎng)及科研工作。在國(guó)內(nèi)，智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)起步則較晚：2003年12月5日，教育部正式批準(zhǔn)北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院設(shè)立“智能科學(xué)與技術(shù)”本科專(zhuān)業(yè)，這標(biāo)志著我國(guó)“智能科學(xué)與技術(shù)”專(zhuān)業(yè)的誕生。
廈門(mén)大學(xué)在智能科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)有多年的研究積累和師資儲(chǔ)備。2006年12月，教育部正式批準(zhǔn)廈門(mén)大學(xué)設(shè)立“智能科學(xué)與技術(shù)”本科專(zhuān)業(yè)，2007年6月6日，廈門(mén)大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)系經(jīng)學(xué)校批準(zhǔn)成立，并于2007年9月迎來(lái)了第一屆本科生。本文將簡(jiǎn)要介紹近幾年來(lái)廈門(mén)大學(xué)“智能科學(xué)與技術(shù)”專(zhuān)業(yè)的建設(shè)情況。
2 廈門(mén)大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)研究進(jìn)展
廈門(mén)大學(xué)在智能科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的研究已開(kāi)展了多年。早在1988年，學(xué)校就成立了校級(jí)科研機(jī)構(gòu)――“廈門(mén)大學(xué)人工智能與計(jì)算機(jī)研究所”，目前，經(jīng)廈門(mén)大學(xué)批準(zhǔn)，正式更名為“廈門(mén)大學(xué)人工智能研究所”。它是一個(gè)以實(shí)用智能技術(shù)研究為主、集基礎(chǔ)研究與應(yīng)用開(kāi)發(fā)于一體的研究機(jī)構(gòu)，是廈門(mén)大學(xué)組建智能科學(xué)與技術(shù)系的主要基礎(chǔ)。
廈門(mén)大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)系面向國(guó)際學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)和國(guó)家發(fā)展的重大需求，利用人工智能研究的方法和手段，不斷開(kāi)辟新的研究領(lǐng)域，逐漸確立了語(yǔ)言信息處理、認(rèn)知計(jì)算、智能信息檢索、中醫(yī)信息處理、視頻圖像處理、智能機(jī)器人等主要研究方向。在語(yǔ)言信息處理方面，現(xiàn)設(shè)手寫(xiě)漢字識(shí)別、自然語(yǔ)言理解、機(jī)器翻譯、語(yǔ)料庫(kù)技術(shù)等研究領(lǐng)域；在認(rèn)知計(jì)算方面，現(xiàn)設(shè)覺(jué)知計(jì)算、腦機(jī)接口、機(jī)器感覺(jué)、隱喻邏輯等研究領(lǐng)域；在智能信息檢索方面，現(xiàn)設(shè)文本信息過(guò)濾、信息檢索、信息提取、智能數(shù)據(jù)挖掘、Web挖掘等研究領(lǐng)域；在中醫(yī)信息處理方面，現(xiàn)主要研究開(kāi)發(fā)多媒體中草藥智能查詢系統(tǒng)、基于舌象中醫(yī)智能體檢系統(tǒng)；在視頻圖像處理方面，現(xiàn)設(shè)圖像數(shù)據(jù)庫(kù)、生物特征識(shí)別、遙感圖像、地理信息系統(tǒng)等研究領(lǐng)域。2008年，系里引進(jìn)了被稱為“人工大腦之父”的著名學(xué)者Hugo de Garis教授，并以他為首組建了人工大腦研究室，該研究室的目標(biāo)是，經(jīng)過(guò)三年左右的時(shí)間，建設(shè)中國(guó)首個(gè)人工大腦。
經(jīng)過(guò)十幾年的不懈努力，我們?cè)谏鲜鲅芯款I(lǐng)域均取得了一批有影響的重要研究成果，在我國(guó)學(xué)術(shù)界具有一定的學(xué)術(shù)地位，獲得數(shù)十項(xiàng)國(guó)家和省部級(jí)項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)的支持。目前在研的項(xiàng)目有國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目3項(xiàng)、國(guó)家863項(xiàng)目2項(xiàng)、國(guó)家863子項(xiàng)目2項(xiàng)、福建省自然科學(xué)基金項(xiàng)目1項(xiàng)、福建省科技計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目2項(xiàng)。在漢字識(shí)別、詞語(yǔ)切分標(biāo)注、語(yǔ)法分析、詞義消歧、指代消解、語(yǔ)言神經(jīng)基礎(chǔ)、漢語(yǔ)理解策略、網(wǎng)上信息的選擇翻譯、統(tǒng)計(jì)機(jī)器翻譯、語(yǔ)音識(shí)別與合成、計(jì)算機(jī)音樂(lè)、計(jì)琴學(xué)等諸多方面進(jìn)行了有特色的研究，形成了具體的算法，并且還提出了一種系統(tǒng)性的協(xié)動(dòng)計(jì)算理論，出版專(zhuān)著5部，數(shù)百篇，其中近三年被EI、SCI等檢索的論文達(dá)200余篇。
在基礎(chǔ)理論研究的基礎(chǔ)上，智能科學(xué)與技術(shù)系還十分注重產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，先后與北京德威特電力系統(tǒng)自動(dòng)化有限公司和深圳名人電腦等公司進(jìn)行合作研發(fā)，廣泛開(kāi)展應(yīng)用系統(tǒng)的研制開(kāi)發(fā)，主要包括：手寫(xiě)漢字機(jī)器識(shí)別系統(tǒng)、漢語(yǔ)分詞和詞性標(biāo)注系統(tǒng)、機(jī)器翻譯系統(tǒng)以及網(wǎng)上漢語(yǔ)文本分類(lèi)和信息過(guò)濾系統(tǒng)。其中，手寫(xiě)漢字機(jī)器識(shí)別系統(tǒng)獲浙江省教育廳科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎(jiǎng)：機(jī)器輔助漢英互翻系統(tǒng)獲福建省科技廳科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)；漢語(yǔ)分詞和詞性標(biāo)注系統(tǒng)獲得2003年863中文信息處理評(píng)測(cè)第二名：機(jī)器翻譯系統(tǒng)(包括XMMT漢英機(jī)器翻譯系統(tǒng)、Matrix英漢機(jī)器翻譯系統(tǒng)、Light英漢機(jī)器翻譯系統(tǒng)和Neon英漢雙向機(jī)器翻譯系統(tǒng))在863智能接口評(píng)測(cè)中多次名列前茅，形成多項(xiàng)產(chǎn)品，技術(shù)授權(quán)國(guó)內(nèi)多家單位使用。
在科研平臺(tái)建設(shè)方面，智能科學(xué)與技術(shù)系發(fā)揮廈門(mén)大學(xué)多學(xué)科交叉的優(yōu)勢(shì)，聯(lián)合人文學(xué)院、外文學(xué)院和海外教育學(xué)院華文系的學(xué)術(shù)力量，于2003年成立了“廈門(mén)大學(xué)語(yǔ)言技術(shù)中心”，其中，漢外多語(yǔ)言機(jī)器翻譯為主攻方向之一。2006年獲批了“智能信息技術(shù)福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”；目前，以人工大腦相關(guān)內(nèi)容為研究核心的“福建省仿腦智能系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”也已獲批。
3 廈門(mén)大學(xué)“智能科學(xué)與技術(shù)”專(zhuān)業(yè)建設(shè)情況
廈門(mén)大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)系現(xiàn)有一個(gè)本科專(zhuān)業(yè)(智能科學(xué)與技術(shù))，三個(gè)學(xué)術(shù)型碩士學(xué)位授予專(zhuān)業(yè)(人工智能基礎(chǔ)、模式識(shí)別與智能系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù))，一個(gè)“計(jì)算機(jī)技術(shù)”工程碩士培養(yǎng)方向(智能工程及網(wǎng)絡(luò)安全方向)，一個(gè)博士學(xué)位授予專(zhuān)業(yè)(人工智能基礎(chǔ))。現(xiàn)有在校本科生近90人，碩士研究生80多人，博士研究生25人，博士后2人。本系教職工近30人，其中：教授5人，副教授5人，80％具有博士學(xué)位或者博士在讀，40歲以下的年輕教師占2／3。
3.1 本科生專(zhuān)業(yè)建設(shè)
在本科生培養(yǎng)方面，廈門(mén)大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)系的目標(biāo)是要求學(xué)生能夠有效和系統(tǒng)地掌握本學(xué)科的理論基礎(chǔ)，比較深入地理解智能科學(xué)與技術(shù)理論；培養(yǎng)具有一定的分析、綜合和創(chuàng)新能力，能夠承當(dāng)智能信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教學(xué)任務(wù)的，德、智、體全面發(fā)展的科學(xué)技術(shù)工作者：畢業(yè)生適宜到科研機(jī)構(gòu)、學(xué)校、技術(shù)或行政管理部門(mén)、公司、廠礦等企事業(yè)單位從事科技研究、應(yīng)用開(kāi)發(fā)、信息管理和教學(xué)工作，也可以進(jìn)一步攻讀該專(zhuān)業(yè)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的碩士學(xué)位。
為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，我們遵循“寬口徑、厚基礎(chǔ)、抓關(guān)鍵、重實(shí)踐”四項(xiàng)基本原則，制定了較合理的教學(xué)計(jì)劃，在本科一、二年級(jí)安排公共基本課程、校通識(shí)教育課程、院系通修課程；從二年級(jí)下學(xué)期開(kāi)始結(jié)束院系通修課程，轉(zhuǎn)而推出部分學(xué)科通修課程，向?qū)I(yè)化過(guò)渡，三年級(jí)開(kāi)始加入方向性選修課程。其中，公共基本課程621學(xué)時(shí)、33學(xué)分；校通識(shí)教育課程262學(xué)、15學(xué)分；學(xué)科通修課程1544學(xué)時(shí)、90學(xué)分；方向性課程120學(xué)時(shí)、分；學(xué)科跨方向性課程108學(xué)時(shí)、6學(xué)分。這樣的安排能真正使學(xué)生在獲得扎實(shí)而寬厚的理論基礎(chǔ)、合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)的同時(shí)，培養(yǎng)較強(qiáng)的獲取新知識(shí)的能力和創(chuàng)新精神。
為了能切實(shí)提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，我們?cè)谵k學(xué)過(guò)程中十分重視和強(qiáng)調(diào)實(shí)踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練并倡導(dǎo)理論與實(shí)際 相結(jié)合，已經(jīng)規(guī)劃建設(shè)一個(gè)特色實(shí)驗(yàn)室――“仿腦認(rèn)知與智能機(jī)器人”實(shí)驗(yàn)室，可支撐仿腦認(rèn)知與智能機(jī)器人兩個(gè)方向相關(guān)課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，總經(jīng)費(fèi)預(yù)算100萬(wàn)元。依托該實(shí)驗(yàn)室，結(jié)合相關(guān)課程，高年級(jí)本科生可以進(jìn)行“心理物理測(cè)試實(shí)驗(yàn)”、“眼動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)”、“面部表情與腦電對(duì)照實(shí)驗(yàn)”、“行為學(xué)與智能關(guān)系測(cè)試實(shí)驗(yàn)”、“機(jī)器人避障行走路徑規(guī)劃”、“機(jī)器人目標(biāo)識(shí)別與跟蹤”、“機(jī)器人聲控實(shí)驗(yàn)”、“機(jī)器人智能語(yǔ)言翻譯”、“機(jī)器人足球比賽”等眾多特色實(shí)驗(yàn)。
3.2 研究生專(zhuān)業(yè)建設(shè)
廈門(mén)大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)系的研究生培養(yǎng)以加強(qiáng)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)為核心，以加強(qiáng)基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)課，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)、論文創(chuàng)新寫(xiě)作、促進(jìn)理論與實(shí)踐相結(jié)合為重點(diǎn)，包含碩士研究生和博士研究生兩個(gè)培養(yǎng)層次。其中，碩士研究生層次又分為學(xué)術(shù)型研究生和工程碩士?jī)煞N類(lèi)型，分別進(jìn)行培養(yǎng)。
在學(xué)術(shù)型碩士研究生培養(yǎng)方面，我們的目標(biāo)是培養(yǎng)適應(yīng)智能科學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，適應(yīng)國(guó)家社會(huì)發(fā)展與進(jìn)步事業(yè)需要的，德、智、體、美全面發(fā)展，系統(tǒng)地掌握本學(xué)科基本概念、基本原理、基本方法、基本技能的，具有創(chuàng)新能力、理論聯(lián)系實(shí)際的高級(jí)專(zhuān)門(mén)人才和能適應(yīng)未來(lái)從事基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)研究和工程應(yīng)用研究之人才。畢業(yè)生適宜到科研部門(mén)、學(xué)校從事科學(xué)研究和教學(xué)工作；適宜到計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)相關(guān)的企事業(yè)單位從事智能科學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究、應(yīng)用與管理等工作；可以繼續(xù)攻讀智能科學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)及其相關(guān)學(xué)科的博士學(xué)位。目前包含“人工智能基礎(chǔ)”、“模式識(shí)別與智能系統(tǒng)”和“計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)”三個(gè)專(zhuān)業(yè)。其中，“人工智能基礎(chǔ)”專(zhuān)業(yè)包含如下培養(yǎng)方向：認(rèn)知科學(xué)理論、認(rèn)知邏輯學(xué)、計(jì)算語(yǔ)言學(xué)、智能計(jì)算方法、藝術(shù)認(rèn)知與計(jì)算、腦高級(jí)功能成像等；“模式識(shí)別與智能系統(tǒng)”專(zhuān)業(yè)包含如下培養(yǎng)方向：計(jì)算機(jī)視覺(jué)、機(jī)器翻譯系統(tǒng)、智能中醫(yī)診斷系統(tǒng)、機(jī)器音樂(lè)、模式識(shí)別、音頻信息處理等：“計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)”專(zhuān)業(yè)包含如下培養(yǎng)方向：人工智能應(yīng)用技術(shù)、自然語(yǔ)言處理技術(shù)、智能信息檢索技術(shù)、多媒體綜合應(yīng)用技術(shù)、圖像與視頻處理技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等。
在工程碩士培養(yǎng)方面，目前智能系招收“計(jì)算機(jī)技術(shù)”工程碩士――B方向(智能工程及網(wǎng)絡(luò)安全)的工程碩士研究生，目標(biāo)是培養(yǎng)具有扎實(shí)的計(jì)算機(jī)學(xué)科專(zhuān)業(yè)知識(shí)和工程技術(shù)能力，掌握現(xiàn)代智能與網(wǎng)絡(luò)科學(xué)前沿知識(shí)，在智能工程與網(wǎng)絡(luò)安全方向具有一定研究深度和項(xiàng)目研發(fā)能力的高層次應(yīng)用型人才。培養(yǎng)方向包括：嵌入式智能家居、視頻圖像處理、網(wǎng)絡(luò)視覺(jué)監(jiān)控、模式識(shí)別與智能系統(tǒng)、智能機(jī)器人、網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容監(jiān)管、黑客與網(wǎng)絡(luò)攻防技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息安全、信息檢索與信息過(guò)濾、自然語(yǔ)言處理、機(jī)器翻譯、語(yǔ)音識(shí)別與合成、智能中醫(yī)信息處理、人工大腦、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等。
在博士研究生培養(yǎng)方面，設(shè)有“人工智能基礎(chǔ)”博士學(xué)位授予專(zhuān)業(yè)，目標(biāo)是培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí)，具有創(chuàng)新意識(shí)，對(duì)某一領(lǐng)域有全面深入了解或?qū)δ骋粦?yīng)用領(lǐng)域有獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力，能夠解決前人未能解決的科學(xué)問(wèn)題或社會(huì)發(fā)展中亟待解決的技術(shù)問(wèn)題的高級(jí)專(zhuān)業(yè)人才：其研究工作對(duì)科學(xué)技術(shù)或社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有明顯貢獻(xiàn)，為人工智能技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用提供新的基礎(chǔ)或新技術(shù)、新方法。培養(yǎng)方向包括：人工智能以及應(yīng)用技術(shù)、藝術(shù)認(rèn)知與計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)、軟計(jì)算方法及其應(yīng)用、智能多媒體信息處理、腦功能成像技術(shù)等。
4 總結(jié)與展望
關(guān)鍵詞：智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論；導(dǎo)向作用；教學(xué)策略
智能科學(xué)與技術(shù)是形成于生命科學(xué)、控制科學(xué)、信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及通信技術(shù)等學(xué)科與技術(shù)交叉基礎(chǔ)上的新興專(zhuān)業(yè)與研究方向[1]，旨在培養(yǎng)具有腦與認(rèn)知科學(xué)、智能科學(xué)、信息科學(xué)、現(xiàn)代科學(xué)方法學(xué)的基本理論知識(shí)，掌握計(jì)算機(jī)、智能系統(tǒng)、信息網(wǎng)絡(luò)、信息處理的基本技能，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)與技能去分析和解決實(shí)際問(wèn)題，具有較強(qiáng)的自學(xué)能力和創(chuàng)新能力的高級(jí)復(fù)合型人才[2]。智能科學(xué)與技術(shù)本科專(zhuān)業(yè)從2004年設(shè)立至今，全國(guó)只有17所大學(xué)開(kāi)辦該本科專(zhuān)業(yè)，目前一級(jí)學(xué)科和二級(jí)學(xué)科還沒(méi)有完全建立，培養(yǎng)方案的理論體系和實(shí)驗(yàn)體系還有待進(jìn)一步探索和完善[3-4]。在該專(zhuān)業(yè)的課程體系中，智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論作為一門(mén)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)課程，針對(duì)的是學(xué)生實(shí)際需要，科學(xué)、系統(tǒng)地解答了學(xué)生各種專(zhuān)業(yè)問(wèn)題[2]，可以幫助學(xué)生對(duì)本專(zhuān)業(yè)有一個(gè)整體認(rèn)識(shí)，對(duì)智能科學(xué)領(lǐng)域有初步的了解，以發(fā)揮其對(duì)專(zhuān)業(yè)及專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)的良好導(dǎo)向作用。研究和探討如何講授該門(mén)課程具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論教學(xué)現(xiàn)狀
1.1具體表現(xiàn)
對(duì)專(zhuān)業(yè)認(rèn)識(shí)較少是不少新生入學(xué)時(shí)找不到學(xué)習(xí)方向和目標(biāo)的一個(gè)重要原因。在進(jìn)入高等學(xué)校學(xué)習(xí)之前，絕大部分學(xué)生并不知道“智能科學(xué)與技術(shù)”指的是什么，涉及哪些知識(shí)，應(yīng)用在哪些領(lǐng)域，影響有多大，他們只是憑專(zhuān)業(yè)名稱、簡(jiǎn)單的介紹對(duì)該專(zhuān)業(yè)有個(gè)初步、直觀的了解，而在進(jìn)校后一般都是學(xué)習(xí)基礎(chǔ)課程(如英語(yǔ)、線性代數(shù)、電路理論等)，到大二甚至大三才開(kāi)始進(jìn)行專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)。學(xué)生在此之前由于不了解專(zhuān)業(yè)方向的學(xué)習(xí)和研究?jī)?nèi)容，很難想象他們?cè)趯?zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)上會(huì)有濃厚的興趣，更不談學(xué)習(xí)主動(dòng)性的提升。智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論在低年級(jí)開(kāi)設(shè)，目的是讓學(xué)生逐步認(rèn)識(shí)、了解該專(zhuān)業(yè)的概況，達(dá)到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課程、參與科學(xué)研究的興趣，幫助他們對(duì)大學(xué)學(xué)習(xí)和生活進(jìn)行規(guī)劃和定位。然而，這一門(mén)課程并沒(méi)有起到其應(yīng)有的作用，具體表現(xiàn)如下。
1) 導(dǎo)論學(xué)習(xí)與專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)存在斷層。智能科學(xué)與技術(shù)的專(zhuān)業(yè)課程一般安排在大三、大四，而導(dǎo)論一般安排在大一學(xué)期，此時(shí)，由于知識(shí)結(jié)構(gòu)和認(rèn)知能力的缺失，新生難以將過(guò)深的學(xué)科形態(tài)、專(zhuān)業(yè)教學(xué)抽象成整體概念，對(duì)導(dǎo)論所涉及知識(shí)的掌握程度有限，在開(kāi)始接觸大量專(zhuān)業(yè)課時(shí)，他們已基本忘記了這一門(mén)入學(xué)時(shí)開(kāi)設(shè)的從整體上介紹本專(zhuān)業(yè)的課程。
2) 學(xué)生專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)的積極性不高。筆者在對(duì)高年級(jí)學(xué)生講授專(zhuān)業(yè)課的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生對(duì)本應(yīng)在大一就具備的專(zhuān)業(yè)思想、所涉及的智能科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的宏觀知識(shí)、正確的學(xué)習(xí)方法等缺乏足夠的認(rèn)識(shí)，甚至是處于完全陌生的狀態(tài)，因此對(duì)相關(guān)專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)毫無(wú)興趣，一味地認(rèn)為進(jìn)入該專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)是自己的不幸，轉(zhuǎn)而要求換專(zhuān)業(yè)甚至退學(xué)。
3) 繼續(xù)從事本專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的研究或工作的興趣低。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，很多本專(zhuān)業(yè)的學(xué)生對(duì)畢業(yè)去向不持樂(lè)觀態(tài)度，部分打算繼續(xù)深造的學(xué)生考慮的是其他專(zhuān)業(yè)，而要進(jìn)入社會(huì)的畢業(yè)生則表示找到專(zhuān)業(yè)對(duì)口的工作很難，他們大部分認(rèn)為這是從一開(kāi)始就沒(méi)有對(duì)大學(xué)學(xué)習(xí)和生活做好規(guī)劃和定位所導(dǎo)致。
1.2相關(guān)因素
通過(guò)與其他教師的交流以及與學(xué)生的座談，筆者發(fā)現(xiàn)智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論這門(mén)課程沒(méi)有起到其應(yīng)有作用的原因主要在于以下幾個(gè)方面。
1) 教學(xué)內(nèi)容缺乏針對(duì)性。智能科學(xué)與技術(shù)匯集多種邊緣學(xué)科與技術(shù)，諸如信號(hào)與信息處理、信息論與信息通信、模式識(shí)別、圖像處理、柔性決策與系統(tǒng)科學(xué)等內(nèi)容，因此，課程所涉及的研究領(lǐng)域及內(nèi)容十分豐富、教學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)較為龐大，涵蓋范圍廣，課堂內(nèi)容龐雜，熱點(diǎn)分支多，知識(shí)點(diǎn)相對(duì)獨(dú)立，聯(lián)系不夠緊密。正因?yàn)槿绱耍诙潭痰恼n時(shí)教學(xué)中，教師的課堂講述往往寬泛化，缺乏針對(duì)性。
2) 授課對(duì)象缺乏相關(guān)知識(shí)。在實(shí)際教學(xué)活動(dòng)中，由于智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論課程一般開(kāi)設(shè)在入學(xué)之初，學(xué)生不僅缺乏相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，而且處于高中到大學(xué)的過(guò)渡期，他們的學(xué)習(xí)認(rèn)知行為、學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)要求和學(xué)習(xí)內(nèi)容的組織形式難以適應(yīng)教師所授內(nèi)容。如果課程內(nèi)容涉及的專(zhuān)業(yè)知識(shí)過(guò)多，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)就費(fèi)勁；如果偏重理論，教學(xué)會(huì)顯得過(guò)于枯燥；如果過(guò)于注重工藝的講解，又會(huì)給學(xué)生造成輕視專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的傾向[5]。如此種種，導(dǎo)致教師在講課過(guò)程中處于兩難境地，而學(xué)生則難以建立系統(tǒng)、完整的知識(shí)體系，在有限的時(shí)間里所能掌握、吸收并內(nèi)化的智能科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)很少，從而不利于今后專(zhuān)業(yè)課的深入學(xué)習(xí)。
3) 教學(xué)方式落后。目前，講授智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論這一課程采取的教學(xué)方式更多是傳統(tǒng)的教學(xué)方式――課堂教學(xué)，而其課程特點(diǎn)是知識(shí)面廣而不深。因此，傳統(tǒng)教學(xué)方式的缺陷更為凸顯出來(lái)，學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的延伸無(wú)法完成，對(duì)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課教學(xué)產(chǎn)生不利影響。
2教學(xué)策略的提出
2.1課程的全程化
作為一門(mén)基礎(chǔ)專(zhuān)業(yè)課，智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論應(yīng)以學(xué)生在專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展為主線，貫穿本科四年的學(xué)習(xí)中，根據(jù)不同年級(jí)學(xué)生的特點(diǎn)，有針對(duì)性地開(kāi)課或開(kāi)設(shè)學(xué)習(xí)指導(dǎo)性講座，如大一階段應(yīng)以初步認(rèn)識(shí)、了解專(zhuān)業(yè)本身，建立對(duì)本專(zhuān)業(yè)的信心，激發(fā)對(duì)專(zhuān)業(yè)的興趣為目的而設(shè)置課程內(nèi)容；大二階段則為提高對(duì)專(zhuān)業(yè)的認(rèn)識(shí)、鞏固專(zhuān)業(yè)信心、學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)方法、制定專(zhuān)業(yè)目標(biāo)的階段；大三階段則是深入掌握專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)方法、系統(tǒng)學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的階段；大四階段則是走向職場(chǎng)、實(shí)踐運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)的階段。通過(guò)這4個(gè)階段的遞進(jìn)關(guān)系，最終促進(jìn)學(xué)生螺旋化地構(gòu)建專(zhuān)業(yè)知識(shí)。
2.2教學(xué)方式的革新
把科學(xué)研究引入教學(xué)過(guò)程，使教學(xué)活動(dòng)具有科研性，這是大學(xué)教學(xué)過(guò)程突出的特點(diǎn)[6]，因此，授課內(nèi)容不應(yīng)完全局限于教材，而應(yīng)融入教師的科研、工程項(xiàng)目、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及學(xué)科知識(shí)。開(kāi)設(shè)智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論課程的目的是讓學(xué)生初步從整體上接觸專(zhuān)業(yè)基本知識(shí)，通過(guò)列舉專(zhuān)業(yè)知識(shí)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用以及專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)在今后學(xué)習(xí)、科研工作中的重要性，為專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)提供一個(gè)良好的導(dǎo)向。為此，除了傳統(tǒng)的課堂教學(xué)外，還可考慮采取講座方式提供相關(guān)信息、講授相關(guān)知識(shí)。如選擇智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)不同研究方向的老師，就其所研究領(lǐng)域的知識(shí)、學(xué)科發(fā)展最新概況、智能科學(xué)前沿技術(shù)及最新科技成果、專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)方法、實(shí)驗(yàn)室在研項(xiàng)目等進(jìn)行系列專(zhuān)題講座，這樣的講座一方面更加具有針對(duì)性，另一方面能夠充分發(fā)揮不同研究方向老師的優(yōu)勢(shì)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行講解和討論，學(xué)生可以從不同來(lái)源、不同角度了解該專(zhuān)業(yè)的內(nèi)容、研究方法、前沿技術(shù)及發(fā)展方向，從而引導(dǎo)他們?cè)谥悄芸茖W(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)這條道路上穩(wěn)步前行。
2.3調(diào)整與優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
作為一門(mén)“入門(mén)”課程，智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論的講授切忌涉及太多的理論，這會(huì)使學(xué)生失去學(xué)習(xí)的信心；同時(shí)，也不允許對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行重復(fù)性的講授，這會(huì)使學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣。鑒于此，在教學(xué)內(nèi)容的組織上要做到內(nèi)容難度適中，選擇適合學(xué)生接受能力且對(duì)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)有幫助的內(nèi)容來(lái)授課。此外，智能科學(xué)是一個(gè)不斷發(fā)展的學(xué)科，其技術(shù)成果、研究動(dòng)向更新快，教師應(yīng)及時(shí)介紹智能科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的最新科技成果，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注本專(zhuān)業(yè)的知識(shí)應(yīng)用，拉近學(xué)生與智能科學(xué)技術(shù)之間的距離，使他們及時(shí)掌握本學(xué)科領(lǐng)域發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)，擴(kuò)大知識(shí)面，為今后專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)以及就業(yè)做鋪墊。
2.4運(yùn)用靈活的考核方式
一般專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)效果比較顯著，只要努力，課程結(jié)束后，學(xué)生一般也就掌握并內(nèi)化了相關(guān)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。和這些一般的專(zhuān)業(yè)課程不同，智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論課程的學(xué)習(xí)效果只能在后續(xù)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)中逐步體現(xiàn)，也正是由于該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目的和教學(xué)要求等方面所具有的特殊性，其學(xué)習(xí)效果僅僅通過(guò)傳統(tǒng)的測(cè)試很難檢驗(yàn)出來(lái)，同時(shí)也容易束縛學(xué)生的思維，不利于其應(yīng)有作用的發(fā)揮，因此，可考慮多樣化的考核方式，如提交通過(guò)思考和查閱資料等手段完成的小論文、根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的實(shí)驗(yàn)步驟寫(xiě)實(shí)驗(yàn)體會(huì)、要求學(xué)生推薦他認(rèn)為本專(zhuān)業(yè)最新科技成果或參考書(shū)等。
2.5積極開(kāi)展實(shí)驗(yàn)課
智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論是一門(mén)從宏觀上介紹智能科學(xué)領(lǐng)域相關(guān)內(nèi)容的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，其重要任務(wù)是介紹專(zhuān)業(yè)教學(xué)安排和專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)方法，并沒(méi)有深入具體地介紹某一知識(shí)點(diǎn)。由于導(dǎo)論課程的特殊性，實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)可以參觀性、演示性、模擬性為主，如組織新生參觀學(xué)校組織的電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的作品，在參觀過(guò)程中，從專(zhuān)業(yè)的角度為新生講解各參賽作品的設(shè)計(jì)意義和原理。
此外，智能科學(xué)與技術(shù)覆蓋面很廣，工程性與實(shí)踐性很強(qiáng)，現(xiàn)有市場(chǎng)上已存在涉及很大一部分相關(guān)知識(shí)的技術(shù)成果，因此，可進(jìn)行反求工程式的實(shí)驗(yàn)課。如本院實(shí)驗(yàn)室擁有的機(jī)器人涉及到機(jī)械、計(jì)算機(jī)軟硬件、人工智能、智能系統(tǒng)集成等眾多先進(jìn)技術(shù)，學(xué)生從中可逐漸認(rèn)識(shí)、理解、學(xué)習(xí)掌握智能科學(xué)知識(shí)，這種反求工程式的實(shí)驗(yàn)課不僅可以提高學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)本專(zhuān)業(yè)知識(shí)的興趣，也為后續(xù)專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。
2.6培養(yǎng)高素質(zhì)的師資隊(duì)伍
智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論作為智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的入門(mén)課程，對(duì)授課教師提出了很高的素質(zhì)、能力要求。授課教師應(yīng)具有深厚的基礎(chǔ)理論知識(shí)、寬廣的專(zhuān)業(yè)知識(shí)、豐富的科研與工程實(shí)踐經(jīng)歷、高水平的教學(xué)能力以及大學(xué)生思想教育的經(jīng)驗(yàn)[7]。
3結(jié)語(yǔ)
智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論這一課程對(duì)穩(wěn)定學(xué)生初期迷茫的專(zhuān)業(yè)思想動(dòng)態(tài)、激發(fā)學(xué)生濃厚的參與意識(shí)和興趣、提高學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的熱情和解決實(shí)際問(wèn)題的能力等有重大影響。在沒(méi)有現(xiàn)成經(jīng)驗(yàn)可借鑒的情況下，只有不斷地實(shí)踐總結(jié)，才能發(fā)揮其作為智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)“敲門(mén)磚”的作用。
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Discussion on Teaching Strategy of Introduction to Intelligence Science and Technology
LIU Zhenbing, DANG Xuanju
(School of Electronic Engineering and Automation, Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004, China)
關(guān)鍵詞：本科生導(dǎo)師制；智能科學(xué)與技術(shù)；復(fù)合型人才；角色定位；質(zhì)量監(jiān)控
文章編號(hào)：1672-5913（2013）07-0038-04
中圖分類(lèi)號(hào)：G642
本科生導(dǎo)師制為本科生配備學(xué)業(yè)導(dǎo)師，從而進(jìn)行因人施教、教與育結(jié)合的人才培養(yǎng)，是一項(xiàng)創(chuàng)新型的本科生培養(yǎng)模式。作為一種高效的、個(gè)性化的人才培養(yǎng)制度，其執(zhí)行效果不如想象中的那么好，特別是在我國(guó)實(shí)現(xiàn)高等教育大眾化的進(jìn)程中，大學(xué)生在校人數(shù)逐年增多，而大學(xué)教師相對(duì)較少，使得眾多的本科生得不到教師的直接指導(dǎo)和幫助，從而使本科生導(dǎo)師制的積極意義不能被完全發(fā)揮。因此，我們有必要研究一種切實(shí)可行的本科生導(dǎo)師制模式，以適應(yīng)新形勢(shì)下高等教育對(duì)培養(yǎng)優(yōu)秀人才的需要。
1 本科生導(dǎo)師制與復(fù)合型人才培養(yǎng)的內(nèi)涵
1.1本科生導(dǎo)師制及其發(fā)展現(xiàn)狀
本科生導(dǎo)師制（Tutorial System）是在師生雙向選擇的前提下，由愛(ài)崗敬業(yè)、品德高尚、知識(shí)淵博的教師擔(dān)任本科生的指導(dǎo)教師，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)、生活、心理等方面進(jìn)行個(gè)別指導(dǎo)的教學(xué)制度。
本科生導(dǎo)師制最早在15世紀(jì)由牛津大學(xué)發(fā)明并實(shí)行。美國(guó)的普林斯頓大學(xué)于1902年引進(jìn)了導(dǎo)師制。1998年，美國(guó)研究型大學(xué)本科教育委員會(huì)在“重建本科生教育：美國(guó)研究型大學(xué)發(fā)展藍(lán)圖”報(bào)告中建議每個(gè)本科學(xué)生都要有一名導(dǎo)師，這種形式應(yīng)該在所有研究型大學(xué)中推廣開(kāi)來(lái)。
就我國(guó)目前的大學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀來(lái)看，導(dǎo)師制在傳統(tǒng)上只用于碩士和博士研究生層次。而在本科生層次上，只有少數(shù)院校的培優(yōu)班采用了導(dǎo)師制。例如，北京大學(xué)的元培計(jì)劃實(shí)驗(yàn)班、北京郵電大學(xué)的葉培大學(xué)院等，在低年級(jí)實(shí)行基礎(chǔ)課程教育，構(gòu)建合理的學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)；在高年級(jí)由學(xué)業(yè)導(dǎo)師因人施教，進(jìn)行個(gè)性化的專(zhuān)業(yè)教育及素質(zhì)教育。由于傳統(tǒng)教學(xué)管理方式及師生資源分配模式的影響，導(dǎo)師制未能充分發(fā)揮其積極意義，實(shí)施效果不是十分理想。
事實(shí)上，從中學(xué)進(jìn)入大學(xué)是一個(gè)跨越。在這個(gè)跨越中，中學(xué)的學(xué)習(xí)方法、生活環(huán)境等都與大學(xué)中的不同。同時(shí)，4年的大學(xué)正是大學(xué)生思維方法、學(xué)習(xí)能力、身心素質(zhì)等方面趨于成熟及穩(wěn)定的階段。由此可見(jiàn)，在大學(xué)生本科層次施行導(dǎo)師制，對(duì)于豐富學(xué)生的素質(zhì)教育、促使教書(shū)與育人有機(jī)結(jié)合、做到因材施教，顯得十分重要。
1.2智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)特色及復(fù)合型人才培養(yǎng)
智能科學(xué)與技術(shù)是一門(mén)涉及數(shù)學(xué)、生命科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、信息科學(xué)、控制科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、哲學(xué)等學(xué)科的交叉和邊緣學(xué)科，是信息科學(xué)技術(shù)的核心、前沿和制高點(diǎn)。我國(guó)新型經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要大量的高層次智能科技人才，而智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科為復(fù)合型人才的培養(yǎng)提供了天然的良好環(huán)境。具體說(shuō)來(lái)，智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)復(fù)合型人才的內(nèi)涵包含以下幾點(diǎn)。
1）基礎(chǔ)扎實(shí)，知識(shí)運(yùn)用能力強(qiáng)。學(xué)生能通過(guò)深入學(xué)習(xí)，掌握智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)理論與技術(shù)，同時(shí)具備領(lǐng)域相關(guān)的多學(xué)科知識(shí)，包括計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、信息、通信等，學(xué)會(huì)交叉融合，貫通多學(xué)科綜合知識(shí)，從而使本專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生有能力在未來(lái)知識(shí)激增的信息社會(huì)中適應(yīng)知識(shí)更新和淘汰的多種挑戰(zhàn)。
2）學(xué)習(xí)能力及創(chuàng)新能力強(qiáng)。學(xué)生通過(guò)參與專(zhuān)題討論、課程或?qū)W術(shù)報(bào)告、參加學(xué)科競(jìng)賽等活動(dòng)來(lái)調(diào)整、優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)，提高采用智能科學(xué)技術(shù)與理論解決問(wèn)題的能力，增強(qiáng)自我學(xué)習(xí)的意識(shí)和創(chuàng)新能力，能夠面對(duì)新的快速發(fā)展的智能科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域，能夠適應(yīng)層出不窮的新環(huán)境、新問(wèn)題，不斷更新知識(shí)體系。
3）綜合素質(zhì)高。學(xué)生應(yīng)當(dāng)具備很強(qiáng)的社會(huì)及集體責(zé)任感，崇尚“真、善、美”，敢于堅(jiān)持真理，具有理想與抱負(fù)，具備自信、樂(lè)觀、積極向上的心理狀態(tài)以及良好的面對(duì)困難與挫折的心理素質(zhì)。
基于此，我們將智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)復(fù)合型人才的培養(yǎng)目標(biāo)設(shè)定為：培養(yǎng)具有科學(xué)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力、通曉世界知識(shí)、具有踏實(shí)的工作作風(fēng)和良好的語(yǔ)言文化交流能力的高質(zhì)量人才。學(xué)生僅掌握簡(jiǎn)單的課本知識(shí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法達(dá)到智能科學(xué)與技術(shù)人才的要求，因此亟需探索一種能夠增強(qiáng)師生在培養(yǎng)過(guò)程中的深度互動(dòng)與溝通的模式。本科生導(dǎo)師制為學(xué)生提供包括學(xué)業(yè)、思想、生活等在內(nèi)的全面指導(dǎo)，順應(yīng)了這種變化和要求。
北京郵電大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)于2006年開(kāi)始正式招生，至今已完成了近6年的教學(xué)實(shí)踐，積累了很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。如何將自身經(jīng)驗(yàn)與學(xué)科發(fā)展的趨勢(shì)和方向相結(jié)合，深入地研究復(fù)合型人才培養(yǎng)模式，有助于高層次人才的建設(shè)，對(duì)人才培養(yǎng)活動(dòng)具有調(diào)控、規(guī)范和導(dǎo)向作用。
2 智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)本科生導(dǎo)師制模式探索
我們以北京郵電大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)為試點(diǎn)，探索一種高效、可行的本科生導(dǎo)師制實(shí)施方案，為培養(yǎng)高素質(zhì)、復(fù)合型人才提供真實(shí)可信的參考依據(jù)，從而有助于在未來(lái)形成適用范圍更廣、更具指導(dǎo)意義的本科生導(dǎo)師制可操作規(guī)范和導(dǎo)向。
2.1實(shí)施對(duì)象
該模式實(shí)施對(duì)象為智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)2年級(jí)到4年級(jí)的全部學(xué)生，共約90人。這與此前國(guó)內(nèi)高校注重本科學(xué)生精英的選擇與培養(yǎng)模式不同，而是全面覆蓋所有學(xué)生，挖掘所有學(xué)生可能的興趣和潛力，其培養(yǎng)過(guò)程更加大眾化、更具有公平性。本科生導(dǎo)師目前限定為負(fù)責(zé)本專(zhuān)業(yè)教學(xué)的智能科學(xué)與技術(shù)中心（以下簡(jiǎn)稱中心）的教師，包括在職13人（其中教授2人、副教授6人、講師5人）及兼職教授6人。除專(zhuān)業(yè)導(dǎo)師外，為便于觀察和搜集導(dǎo)師制實(shí)施過(guò)程中的問(wèn)題，還應(yīng)配備1名觀察員，隨時(shí)了解觀察實(shí)施情況并給予建議。
2.2實(shí)施辦法
本模式采用學(xué)生和教師雙向選擇的原則，結(jié)合成導(dǎo)師與學(xué)生組合。導(dǎo)師每人每年級(jí)指導(dǎo)2～4名學(xué)生。根據(jù)教師的具體情況，也可以實(shí)行以一位教師為主、多位教師為輔的指導(dǎo)模式。學(xué)生可以隨時(shí)根據(jù)自己的情況，在不影響初始組合的情況下，自愿申請(qǐng)得到多位教師的指導(dǎo)。導(dǎo)師組定期通過(guò)講座、專(zhuān)題報(bào)告、談心交流等形式與學(xué)生交流，豐富學(xué)生的第二課堂。考慮到本科生相對(duì)于研究生知識(shí)視野和思維模式尚不是十分成熟，還不能一次性成功選擇到自己最滿意的導(dǎo)師或方向，本次試點(diǎn)研究首次提出導(dǎo)師輪換機(jī)制以及多教師輔助的模式，充分利用了各位導(dǎo)師的多樣性，采取每年輪換的方法，讓每位本科學(xué)生在校期間至少可以得到3位不同導(dǎo)師的指導(dǎo)，從而能夠幫助學(xué)生拓寬視野，更好地找到自己的興趣和創(chuàng)新意愿。
2.3本科導(dǎo)師角色定位
本科導(dǎo)師的角色應(yīng)該與學(xué)院和班級(jí)輔導(dǎo)員相輔相成，完全可以涵蓋某些專(zhuān)業(yè)課教師對(duì)部分學(xué)生所起到的課程和學(xué)業(yè)引導(dǎo)作用，而且較之更加全面和完善。導(dǎo)師不僅是學(xué)生學(xué)習(xí)上的導(dǎo)師，還是學(xué)生的伙伴和引路人。導(dǎo)師通過(guò)觀察、交流，了解學(xué)生在學(xué)習(xí)及生活中的表現(xiàn)，主要在以下方面發(fā)揮積極的幫助與激勵(lì)作用。
1）課程教育：重點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)，在低年級(jí)側(cè)重實(shí)行通識(shí)教育和大學(xué)基礎(chǔ)教育，幫助學(xué)生制訂學(xué)習(xí)計(jì)劃，了解專(zhuān)業(yè)方向及其應(yīng)用領(lǐng)域；在高年級(jí)針對(duì)個(gè)體在興趣、特長(zhǎng)等方面的不同，實(shí)施個(gè)性化的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)教育，幫助學(xué)生構(gòu)建合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)。
2）學(xué)術(shù)能力培養(yǎng)：重點(diǎn)在于激發(fā)學(xué)生興趣，幫助學(xué)生挖掘他們的學(xué)術(shù)潛力和獨(dú)立從事研究工作的能力；指導(dǎo)學(xué)生參加學(xué)科競(jìng)賽、從事合適的科研活動(dòng)、撰寫(xiě)學(xué)術(shù)論文和畢業(yè)論文等；注重學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)、提高創(chuàng)新能力和創(chuàng)新素質(zhì)。
3）發(fā)展規(guī)劃指導(dǎo)：針對(duì)學(xué)生個(gè)體給予具體指導(dǎo)，幫助學(xué)生認(rèn)清自我、完善自我，協(xié)助學(xué)生初步制訂個(gè)人中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃并督促落實(shí)，盡可能為學(xué)生提供就業(yè)及考研信息。
同時(shí)，還要通過(guò)導(dǎo)師的言傳身教，幫助學(xué)生樹(shù)立崇高的人生理想，提升學(xué)生正確處理社會(huì)關(guān)系的能力，使其在學(xué)業(yè)和為人方面變得更加成熟。
上述內(nèi)容充分體現(xiàn)了本次導(dǎo)師制試點(diǎn)研究工作與實(shí)施過(guò)程的精細(xì)與全面，進(jìn)一步發(fā)展了已有的類(lèi)似培養(yǎng)計(jì)劃的主要特點(diǎn)，同時(shí)將各方面的工作重點(diǎn)刻畫(huà)得更加清晰，對(duì)本科生導(dǎo)師的工作具有更具體的指導(dǎo)作用。
2.4學(xué)生與導(dǎo)師的溝通機(jī)制
本科生導(dǎo)師制的實(shí)施范圍包括課程學(xué)習(xí)和學(xué)術(shù)指導(dǎo)，以及將學(xué)生的思想、素質(zhì)與知識(shí)整合，幫助學(xué)生全面健康發(fā)展，使之更好地適應(yīng)社會(huì)工作和生活的需要。實(shí)施方式包括導(dǎo)師和學(xué)生個(gè)別溝通，以及電話、電子郵件、走訪等多種形式。
導(dǎo)師必須了解學(xué)生的學(xué)業(yè)進(jìn)程、心理動(dòng)態(tài)，并對(duì)每位學(xué)生至少每學(xué)期做一次書(shū)面評(píng)價(jià)。根據(jù)課程性質(zhì)、不同學(xué)習(xí)階段、學(xué)生的獨(dú)立性等情況，決定見(jiàn)面討論的頻率，但不少于每月一次。
導(dǎo)師以嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的方式對(duì)待學(xué)生呈交的研究成果，并為其進(jìn)步與繼續(xù)發(fā)展給予建議與幫助，提供富有啟發(fā)性的反饋意見(jiàn)，使學(xué)生知道他們?cè)谧鍪裁?。更為重要的是可以使學(xué)生根據(jù)其理想與現(xiàn)狀，明確需要在哪些方面加以改進(jìn)。
此外，本次試點(diǎn)研究工作首次引入了“主題班會(huì)”形式的學(xué)生與導(dǎo)師集體溝通的機(jī)制，這也是本文工作的創(chuàng)新點(diǎn)之一。針對(duì)學(xué)生共同關(guān)心的一些主題，導(dǎo)師與學(xué)生一起展開(kāi)廣泛的討論，聽(tīng)取各種不同的觀點(diǎn)和聲音，有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)、創(chuàng)新、生活等多方面的熱情，這從會(huì)后學(xué)生的反饋意見(jiàn)中得到充分的印證。同時(shí)，導(dǎo)師們也很認(rèn)同這樣的形式，普遍認(rèn)為有助于解決個(gè)人指導(dǎo)學(xué)生過(guò)程中所遇到的一些難題。
2.5導(dǎo)師制的監(jiān)督和評(píng)估機(jī)制
在人才培養(yǎng)過(guò)程中，智能科學(xué)與技術(shù)中心定期通過(guò)教師例會(huì)和觀察員對(duì)本科導(dǎo)師的工作情況進(jìn)行經(jīng)常性的檢查，特別是關(guān)于培養(yǎng)計(jì)劃的落實(shí)情況、教師日常的指導(dǎo)情況、學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況（包括學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)等）及生活狀況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。
我們通過(guò)組織學(xué)生座談會(huì)，了解學(xué)生對(duì)于導(dǎo)師制的意見(jiàn)和建議，改進(jìn)導(dǎo)師制的實(shí)施辦法；同時(shí)，也了解班主任或輔導(dǎo)員、學(xué)院學(xué)生黨委等對(duì)于導(dǎo)師制的意見(jiàn)。在我們收集的意見(jiàn)中，班主任或輔導(dǎo)員、學(xué)院學(xué)生黨委等都對(duì)我們的工作給予了高度的贊揚(yáng)和充分的肯定；而學(xué)生們可能對(duì)各種細(xì)節(jié)提出自己的觀點(diǎn)或問(wèn)題，但有一點(diǎn)是高度統(tǒng)一的，就是所有學(xué)生都很支持本科生導(dǎo)師制的實(shí)施，認(rèn)為與同屆的其他專(zhuān)業(yè)學(xué)生相比，自己能接受這樣的培養(yǎng)方式是極其自豪的。
畢業(yè)生就業(yè)后，我們分別對(duì)他們和用人單位進(jìn)行調(diào)查，收集各種反饋意見(jiàn)，并做出相應(yīng)的評(píng)估、調(diào)整或改進(jìn)。目前實(shí)施時(shí)間較短，上述計(jì)劃尚未得到實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)。
3 智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)本科生導(dǎo)師制的實(shí)施與思考
自2011年9月啟動(dòng)智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)本科生導(dǎo)師制以來(lái)，導(dǎo)師與學(xué)生之間保持至少每月一次的溝通頻率。除此之外，導(dǎo)師組還針對(duì)學(xué)生反映的普遍問(wèn)題，例如課程與課外活動(dòng)的時(shí)間平衡、學(xué)業(yè)與未來(lái)規(guī)劃、學(xué)風(fēng)與考風(fēng)等，召開(kāi)集體班會(huì)，進(jìn)行更廣泛和深入的交流。在堅(jiān)持導(dǎo)師與學(xué)生日常溝通的同時(shí)，我們也十分注意加強(qiáng)導(dǎo)師與導(dǎo)師之間的日常交流，充分利用每周一次的教師例會(huì)時(shí)間，每次都辟出一段時(shí)間溝通討論近期導(dǎo)師指導(dǎo)學(xué)生的心得或問(wèn)題，尤其是觀察員充分發(fā)揮了“旁觀者清”的作用，經(jīng)常對(duì)各種細(xì)節(jié)提出直率而寶貴的意見(jiàn)和建議，對(duì)于各位導(dǎo)師統(tǒng)一思想認(rèn)識(shí)和提高工作方法起到了積極有效的作用。
通過(guò)導(dǎo)師對(duì)學(xué)生的全程指導(dǎo)，我們發(fā)現(xiàn)有很好的效果。首先，導(dǎo)師能動(dòng)態(tài)地掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)、興趣、心理等方面的變動(dòng)情況，并及時(shí)對(duì)學(xué)生加以引導(dǎo)，從而更有效地促進(jìn)學(xué)生成長(zhǎng)和發(fā)展；其次，學(xué)生在學(xué)習(xí)或生活中遇到困惑時(shí)，能直接得到導(dǎo)師的引導(dǎo)或幫助，使個(gè)性培養(yǎng)與專(zhuān)業(yè)教育的內(nèi)容和形式更加豐富，有利于提高學(xué)生的積極性，增進(jìn)學(xué)生的自我認(rèn)識(shí)。
但是，在導(dǎo)師制的實(shí)施過(guò)程中我們也看到了一些問(wèn)題，還需要進(jìn)行深入研究并解決。
1）導(dǎo)師的職責(zé)難以明確。
本科生階段的導(dǎo)師制側(cè)重由導(dǎo)師引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自我發(fā)現(xiàn)與成長(zhǎng)，使學(xué)生樹(shù)立正確的“三觀”與高尚的道德情操，并培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力。而導(dǎo)師在指導(dǎo)學(xué)生時(shí)，容易出現(xiàn)2個(gè)片面的方式：一是傳統(tǒng)的以課本為基礎(chǔ)的“傳授式”，指導(dǎo)本科生的課程學(xué)習(xí)；二是以科研項(xiàng)目為中心的“任務(wù)式”，管理本科生的科研工作。前者忽略了培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自覺(jué)性，后者則忽略了本科生與碩士生、博士生在知識(shí)結(jié)構(gòu)、獨(dú)立科研能力、培養(yǎng)目的等方面的差異。在這個(gè)過(guò)程中如果缺少合理的引導(dǎo)和幫助，學(xué)生很容易產(chǎn)生消極的挫敗感。
2）教與育的尺度難以調(diào)節(jié)。
導(dǎo)師制所遵循的教育理念應(yīng)是培養(yǎng)智慧與理性全面發(fā)展的人才，提高學(xué)生探究知識(shí)和獨(dú)立思考的能力。同時(shí)，本科生導(dǎo)師制也強(qiáng)調(diào)人文關(guān)懷，不僅傳授知識(shí)和技能，在面對(duì)學(xué)生的各種問(wèn)題時(shí)，包括考風(fēng)問(wèn)題、個(gè)人感情問(wèn)題、與人處事問(wèn)題等，導(dǎo)師還要以自己良好的師德和品格影響學(xué)生，做到既教書(shū)又育人。
關(guān)鍵詞:智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè);課程體系;教材建設(shè)
繼2004年北京大學(xué)率先在國(guó)內(nèi)建立“智能科學(xué)與技術(shù)”本科專(zhuān)業(yè)之后,2005年,北京郵電大學(xué)、南開(kāi)大學(xué)和西安電子科技大學(xué);2006年,首都師范大學(xué)、北京信息科技大學(xué)、武漢工程大學(xué)和西安郵電學(xué)院;2007年,北京科技大學(xué)、廈門(mén)大學(xué)和湖南大學(xué);2008年,河北工業(yè)大學(xué)和桂林電子科技大學(xué);2009年,重慶郵電大學(xué)和大連海事大學(xué);2010年,中南大學(xué)和上海理工大學(xué)先后經(jīng)教育部批準(zhǔn)先后設(shè)立了“智能科學(xué)與技術(shù)”本科專(zhuān)業(yè)[1-2]。在中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)教育工作委員會(huì)的指導(dǎo)下,自2002年起,各相關(guān)專(zhuān)業(yè)教師定期召開(kāi)智能科學(xué)與技術(shù)教育學(xué)術(shù)研討會(huì),并出版教育論文專(zhuān)輯,大力推進(jìn)了我國(guó)智能科學(xué)與技術(shù)教育的健康、快速發(fā)展,并對(duì)我國(guó)智能科學(xué)技術(shù)的人才培養(yǎng)和學(xué)科建設(shè)起到了極大的帶動(dòng)作用。
作為一個(gè)發(fā)展中的新興專(zhuān)業(yè),目前各高校仍主要結(jié)合自身基礎(chǔ)和特點(diǎn)建設(shè)該專(zhuān)業(yè)。如南開(kāi)大學(xué)以智能技術(shù)與智能工程為核心專(zhuān)業(yè)課程[3];北京科技大學(xué)從社會(huì)需求角度出發(fā),以提高學(xué)生軟件實(shí)踐能力為切入點(diǎn)[4];河北工業(yè)大學(xué)根據(jù)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的就業(yè)現(xiàn)狀,以提高學(xué)生硬件實(shí)踐能力為著力點(diǎn)[5]。為了解決南開(kāi)大學(xué)、北京科技大學(xué)和河北工業(yè)大學(xué)3所高校共同面臨的課程體系和教材建設(shè)等問(wèn)題,三校教師分別于2010年6月16日和8月2日在南開(kāi)大學(xué)、河北工業(yè)大學(xué)進(jìn)行了兩次研討,現(xiàn)將研討成果匯總于此。
1研討背景
“智能科學(xué)與技術(shù)”專(zhuān)業(yè)自開(kāi)辦以來(lái),不可避免地要回答如下3個(gè)方面的問(wèn)題:
1) 來(lái)自用人單位的問(wèn)題:“智能科學(xué)與技術(shù)”專(zhuān)業(yè)是做什么的?與其他專(zhuān)業(yè)相比優(yōu)勢(shì)何在?
2) 來(lái)自學(xué)生及家長(zhǎng)的問(wèn)題:“智能科學(xué)與技術(shù)”專(zhuān)業(yè)是學(xué)什么的?與其他專(zhuān)業(yè)相比優(yōu)勢(shì)何在?
3) 來(lái)自教師自身的問(wèn)題:“智能科學(xué)與技術(shù)”專(zhuān)業(yè)應(yīng)該教什么?與其他專(zhuān)業(yè)相比優(yōu)勢(shì)何在?
無(wú)論是做什么、學(xué)什么還是教什么,歸根到底是課程體系和教材內(nèi)容。無(wú)論是研究生課程下移(帶來(lái)學(xué)生接受知識(shí)的困難),還是在其他專(zhuān)業(yè)教學(xué)體系基礎(chǔ)上做簡(jiǎn)單的增、刪、改(帶來(lái)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的凌亂),都是不行的,長(zhǎng)此以往的后果將是沒(méi)有優(yōu)勢(shì),只有劣勢(shì)。
南開(kāi)大學(xué)、北京科技大學(xué)和河北工業(yè)大學(xué)3所高校的“智能科學(xué)與技術(shù)”專(zhuān)業(yè)建設(shè)都源于自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ),而且都具有典型的工科特色;同時(shí)3所高校分別是教育部直屬“985”高校、教育部直屬國(guó)家“優(yōu)勢(shì)學(xué)科創(chuàng)新平臺(tái)”建設(shè)項(xiàng)目試點(diǎn)高校和河北省屬“211”高校,3所高校的“智能科學(xué)與技術(shù)”專(zhuān)業(yè)分別于2006、2007和2008年招生。3所高校在“智能科學(xué)與技術(shù)”專(zhuān)業(yè)建設(shè)上的異同特點(diǎn)以及地域便利的條件,為優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、交流融合提供了機(jī)遇。
2課程體系
根據(jù)研究任務(wù)的不同,智能科學(xué)技術(shù)涵蓋的內(nèi)容可以劃分為智能科學(xué)、智能技術(shù)、智能工程三個(gè)層次[6]。
1) 智能科學(xué):主要任務(wù)是研究人的智慧,建立人機(jī)結(jié)合系統(tǒng)理論,并用其模擬人的智慧。
2) 智能技術(shù):在智能科學(xué)的框架內(nèi)創(chuàng)建人機(jī)結(jié)合智能系統(tǒng)所需要的方法、工具和技術(shù)。
3) 智能工程:利用智能科學(xué)的理念和思想,充分運(yùn)用智能技術(shù)工具創(chuàng)建各種應(yīng)用系統(tǒng)。它是當(dāng)前新技術(shù)、新產(chǎn)品、新產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向、開(kāi)發(fā)策略和顯著標(biāo)志。
根據(jù)上述智能科學(xué)技術(shù)的劃分,智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的課程體系同樣劃分為理論、技術(shù)與工程應(yīng)用3個(gè)層次,具體框架如圖1所示。
需要說(shuō)明的是,由于課時(shí)、學(xué)時(shí)等因素的限制,有些課程需要包含未列入課程的部分內(nèi)容。如智能科學(xué)與技術(shù)概論課程內(nèi)含系統(tǒng)論的簡(jiǎn)要介紹;智能控制系統(tǒng)包含可編程序控制器、智能傳感器、智能執(zhí)行器等內(nèi)容;智能工程包含若干典型智能系統(tǒng)實(shí)例。
3教材建設(shè)
經(jīng)南開(kāi)大學(xué)、北京科技大學(xué)和河北工業(yè)大學(xué)3所高校的討論,一致認(rèn)為工科專(zhuān)業(yè)應(yīng)以技術(shù)和工程應(yīng)用兩個(gè)層次為核心,并將人工智能導(dǎo)論和智能信息處理兩門(mén)課程的教材合并為智能技術(shù)。同時(shí),根據(jù)南開(kāi)大學(xué)側(cè)重理論、北京科技大學(xué)側(cè)重軟件、河北工業(yè)大學(xué)側(cè)重硬件的原則進(jìn)行分工,編寫(xiě)對(duì)應(yīng)課程的教學(xué)大綱和教材內(nèi)容。
3.1智能技術(shù)
本課程包括智能計(jì)算和計(jì)算機(jī)視覺(jué)兩部分,分別介紹以對(duì)人腦的物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬為主要特征的聯(lián)接主義智能技術(shù)和以模擬人類(lèi)視覺(jué)處理為主要特征的計(jì)算機(jī)視覺(jué)兩部分。它是智能技術(shù)的主干內(nèi)容;也是實(shí)現(xiàn)智能技術(shù)、組成智能系統(tǒng)的重要工具,屬于本專(zhuān)業(yè)本科生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。通過(guò)智能技術(shù)的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)能夠掌握智能技術(shù)的基本原理和方法。通過(guò)課堂講解、,并配合一定的作業(yè)練習(xí)、上機(jī)實(shí)驗(yàn)等環(huán)節(jié),學(xué)生應(yīng)初步具備運(yùn)用智能技術(shù)和方法分析和解決問(wèn)題的能力。本課程擬定90學(xué)時(shí),其中授課54學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)36學(xué)時(shí)。
教材內(nèi)容包括智能計(jì)算和計(jì)算機(jī)視覺(jué)兩部分,智能計(jì)算部分包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊理論和遺傳算法/蟻群算法,計(jì)算機(jī)視覺(jué)包括計(jì)算機(jī)視覺(jué)導(dǎo)論、計(jì)算機(jī)視覺(jué)理論基礎(chǔ)、圖像預(yù)處理、圖像分割、物體識(shí)別、圖像理解、雙目立體視覺(jué)、三維視覺(jué)技術(shù)、主動(dòng)視覺(jué)。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)講授單個(gè)神經(jīng)元(感知器)的動(dòng)作原理,與實(shí)際生物神經(jīng)元的對(duì)應(yīng)關(guān)系;講授BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的組成,網(wǎng)絡(luò)的特性和對(duì)非線性函數(shù)的模擬功能;介紹BP算法的優(yōu)、缺點(diǎn);講授H網(wǎng)絡(luò)的組成結(jié)構(gòu),H網(wǎng)絡(luò)在解決優(yōu)化問(wèn)題的優(yōu)越性。模糊理論講授模糊集合的概念,建立隸屬度函數(shù)的概念;介紹模糊規(guī)則的建立原則,模糊規(guī)則與模糊系統(tǒng)收入輸出量之間的關(guān)系;介紹模糊化以及模糊量精確化的幾種常用方法。遺傳算法和蟻群算法只作簡(jiǎn)要介紹,重點(diǎn)介紹這兩種算法的特點(diǎn)和成功的應(yīng)用實(shí)例,使學(xué)習(xí)者有一個(gè)感性認(rèn)識(shí),明確這種類(lèi)型算法的“迭代”特點(diǎn)以及總體最優(yōu)目標(biāo)與個(gè)體行為之間的聯(lián)系。
計(jì)算機(jī)視覺(jué)理論基礎(chǔ)主要介紹Marr的視覺(jué)計(jì)算理論、圖像的相關(guān)知識(shí)、傅立葉變換基礎(chǔ);圖像預(yù)處理主要介紹像素亮度變換、幾何變換、直方圖修正、局部預(yù)處理、圖像復(fù)原;圖像分割主要介紹閾值處理方法、基于邊界的分割方法、基于區(qū)域的分割方法;形狀表示與描述主要介紹鏈碼、使用片斷序列描述邊界、尺度空間方法、基于區(qū)域的形狀表示與描述;物體識(shí)別主要介紹知識(shí)的表示、統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、模擬退火、模糊系統(tǒng);圖像理解主要介紹并行和串行處理控制、分層控制、非分層控制;雙目立體視覺(jué)主要介紹雙目立體視覺(jué)原理、精度分析、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、立體成像、立體匹配、系統(tǒng)標(biāo)定;三維視覺(jué)技術(shù)主要介紹結(jié)構(gòu)光三維視覺(jué)原理、光模式投射系統(tǒng)、標(biāo)定方法、光度立體視覺(jué)、由紋理恢復(fù)形狀、激光測(cè)距法;主動(dòng)視覺(jué)主要介紹從陰影恢復(fù)形狀、從運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)、主動(dòng)跟蹤。
3.2智能控制理論與技術(shù)
本課程是“智能科學(xué)與技術(shù)”專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)課程,目的是使學(xué)生了解智能科學(xué)與控制理論結(jié)合所產(chǎn)生之智能控制理論的基本概念和應(yīng)用價(jià)值;使學(xué)生熟知當(dāng)前主流智能控制技術(shù)的種類(lèi),并掌握模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以及進(jìn)化計(jì)算、群體智能的基礎(chǔ)知識(shí),了解智能技術(shù)與傳統(tǒng)控制方法的結(jié)合點(diǎn);加強(qiáng)MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練,以使學(xué)生更好地理解基礎(chǔ)知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生使用高級(jí)智能控制方法解決實(shí)際控制問(wèn)題的能力。本課程的學(xué)習(xí)將使學(xué)生加深對(duì)控制理論的理解,明晰智能技術(shù)在控制中的應(yīng)用技巧,也為本科生繼續(xù)深造打下基礎(chǔ)。本課程擬定64學(xué)時(shí),其中授課54學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)10學(xué)時(shí)。
教材內(nèi)容包括智能控制概論,介紹智能控制的發(fā)展歷程和應(yīng)用領(lǐng)域,簡(jiǎn)介幾種重要的智能控制方法;專(zhuān)家控制,簡(jiǎn)介專(zhuān)家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),講授專(zhuān)家PID控制器的原理與設(shè)計(jì)方法;模糊控制,講授模糊數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、傳統(tǒng)的模糊控制原理和控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法、模糊PID控制的兩種形式,特別是PID控制參數(shù)的模糊整定技術(shù);神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制,講授前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中幾種典型的網(wǎng)絡(luò)模型以及學(xué)習(xí)算法、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的線性系統(tǒng)辨識(shí)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆?？刂频?進(jìn)化計(jì)算與控制,講授進(jìn)化計(jì)算的概念、遺傳算法的原理及其與其他智能方法的結(jié)合,介紹遺傳機(jī)器人學(xué);群體智能與控制,講授蟻群算法的基本原理及其在控制問(wèn)題中的應(yīng)用,介紹群體機(jī)器人學(xué)。
3.3單片機(jī)原理與應(yīng)用
本課程是“智能科學(xué)與技術(shù)”專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)課程,目的是使學(xué)生了解單片機(jī)的組成原理及常用控制算法的實(shí)現(xiàn);掌握51系列單片機(jī)指令系統(tǒng)和一般匯編程序設(shè)計(jì)編寫(xiě)方法;熟悉常用的單片機(jī)硬件擴(kuò)展技術(shù);在此基礎(chǔ)上,熟練掌握控制算法的單片機(jī)程序編寫(xiě)與調(diào)試。本課程擬定54學(xué)時(shí),其中授課38學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)。
教材內(nèi)容包括單片機(jī)系統(tǒng)概述,介紹單片機(jī)定義、單片機(jī)發(fā)展過(guò)程及單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu);單片機(jī)指令系統(tǒng)及程序設(shè)計(jì),介紹指令系統(tǒng)和匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì);硬件資源及接口技術(shù),介紹硬件資源和接口技術(shù);單片機(jī)使用技術(shù),介紹抗干擾技術(shù)、C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì);依次介紹PID控制器、狀態(tài)反饋控制器、模糊控制器、系統(tǒng)辨識(shí)、卡爾曼濾波、滑?？刂破?、最優(yōu)控制器、魯棒控制器、自適應(yīng)控制器、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的歷史沿革、基本原理、常用形式和單片機(jī)具體實(shí)現(xiàn)方法。
3.4嵌入式系統(tǒng)
本課程以當(dāng)前主流的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)為背景,以嵌入式系統(tǒng)原理為基礎(chǔ),以嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)體系為骨架,以嵌入式控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)為目標(biāo),較為全面地介紹嵌入式系統(tǒng)的基本概念、軟硬件的基本體系結(jié)構(gòu)、軟硬件開(kāi)發(fā)方法、相關(guān)開(kāi)發(fā)工具、應(yīng)用領(lǐng)域、熱門(mén)領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)實(shí)例以及當(dāng)前的一些前沿動(dòng)態(tài),為學(xué)生展示較為完整的嵌入式控制系統(tǒng)領(lǐng)域概況。本課程擬定64學(xué)時(shí),其中授課48學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)。
教材依據(jù)嵌入式控制系統(tǒng)的特征,將控制算法、嵌入式系統(tǒng)硬件、操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序設(shè)計(jì)及組態(tài)軟件作為統(tǒng)一的技術(shù)平臺(tái)介紹,突出嵌入式技術(shù)在控制系統(tǒng)中應(yīng)用的特點(diǎn),重點(diǎn)介紹嵌入式控制系統(tǒng)軟硬件、電路、操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)性、可靠性等特性,從軟件體系結(jié)構(gòu)及開(kāi)發(fā)的角度出發(fā),強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)調(diào)度、Bootloader、BSP、嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、交叉開(kāi)發(fā)與仿真開(kāi)發(fā)等關(guān)鍵技術(shù),并特別引入了工業(yè)控制中需要的電磁兼容性設(shè)計(jì)和大量的典型嵌入式控制系統(tǒng)實(shí)例設(shè)計(jì)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生不但可以學(xué)會(huì)使用工具開(kāi)發(fā)嵌入式軟硬件,而且可以從總體角度選擇適當(dāng)?shù)募夹g(shù)和方法,全面規(guī)劃和設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)。
3.5智能工程
本課程是“智能科學(xué)與技術(shù)”專(zhuān)業(yè)的一門(mén)核心專(zhuān)業(yè)課程。面向智能技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用,著眼于解決工程應(yīng)用中的技術(shù)問(wèn)題,從典型系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例分析出發(fā),通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。本課程擬定36學(xué)時(shí),全部為授課學(xué)時(shí)。
教材內(nèi)容包括智能工程概論,介紹智能工程現(xiàn)狀、工程設(shè)計(jì)原則和工程實(shí)際流程;常用傳感器原理,介紹傳感器一般特性、光電式傳感器和視覺(jué)傳感器;典型智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例,包括智能移動(dòng)機(jī)器人、智能電梯群控電梯等系統(tǒng)。
3.6智能機(jī)器人
課程通過(guò)對(duì)一個(gè)具有代表性的仿人機(jī)器人的拆解,將知識(shí)點(diǎn)拆解成6個(gè)主要教學(xué)模塊:1)機(jī)器人控制模塊,介紹各類(lèi)控制模塊的原理與組成;2)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)系統(tǒng),介紹電機(jī)與舵機(jī)的原理與控制方法;3)機(jī)器人動(dòng)作系統(tǒng),介紹機(jī)器人各部件的協(xié)調(diào)控制;4)機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng),介紹典型的超聲波、影像傳感器的原理與識(shí)別算法;5)機(jī)器人表現(xiàn)系統(tǒng)原理,介紹人與機(jī)器人的交互原理;6)機(jī)器人通信系統(tǒng)原理,介紹機(jī)器人之間的數(shù)據(jù)與信息傳遞方法。學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí),能夠與基礎(chǔ)知識(shí)相聯(lián)系,并能掌握機(jī)器人這門(mén)技術(shù),為從事機(jī)器人產(chǎn)品研發(fā)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本課程擬定54學(xué)時(shí),其中授課44學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)10學(xué)時(shí)。
教材面向“智能科學(xué)與技術(shù)”專(zhuān)業(yè),同時(shí)兼顧信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生編寫(xiě),根據(jù)這類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)組織內(nèi)容。從具體的機(jī)器人控制需求出發(fā),將自動(dòng)控制的基本理論和機(jī)器人控制特點(diǎn)相結(jié)合,講授機(jī)器人控制系統(tǒng)的組成、規(guī)律、特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法。理論上反映當(dāng)前的最新進(jìn)展,內(nèi)容上考慮初學(xué)者的需求,側(cè)重普及性、實(shí)用性和新穎性,結(jié)構(gòu)體系符合信息類(lèi)和控制類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的特點(diǎn),力求簡(jiǎn)潔、清楚,對(duì)技術(shù)的敘述遵循目標(biāo)、問(wèn)題、理論依據(jù)、實(shí)現(xiàn)方法、實(shí)際情況、發(fā)展方向的方式。做到重點(diǎn)突出,符合實(shí)際,滿足需要,指導(dǎo)性強(qiáng)。
3.7智能控制系統(tǒng)
本課程是“智能科學(xué)與技術(shù)”專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)課程,使學(xué)生了解智能控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí);掌握智能控制系統(tǒng)中最新的智能傳感技術(shù)、智能控制器、智能執(zhí)行能執(zhí)行器及智能網(wǎng)絡(luò)與接口技術(shù);掌握智能控制系統(tǒng)中多個(gè)關(guān)鍵硬件裝置的識(shí)別及其使用。通過(guò)學(xué)習(xí)多個(gè)智能控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)實(shí)例,學(xué)生應(yīng)掌握智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法與技術(shù),堅(jiān)實(shí)地掌握最新智能控制系統(tǒng)知識(shí),提高理論聯(lián)系實(shí)際的能力,并為學(xué)習(xí)其他課程的打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本課程擬定64學(xué)時(shí),其中授課48學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)16學(xué)時(shí)。
教材內(nèi)容包括概述,介紹智能控制系統(tǒng)的基本概念、基本內(nèi)容和機(jī)構(gòu)及其發(fā)展趨勢(shì);智能傳感系統(tǒng),講授智能數(shù)據(jù)采集技術(shù)、傳感器智能化的數(shù)據(jù)處理方法、多傳感器信息融合的方法、智能傳感器實(shí)現(xiàn)方法與典型實(shí)例;智能控制器設(shè)計(jì),講授基于單片機(jī)的智能控制器設(shè)計(jì)及其應(yīng)用、基于高性能嵌入式ARM的智能控制器設(shè)計(jì)及其應(yīng)用、基于PLC的智能控制器設(shè)計(jì)及其應(yīng)用;智能電動(dòng)執(zhí)行器,講授智能電動(dòng)執(zhí)行器的硬件實(shí)現(xiàn)技術(shù),軟件設(shè)計(jì)技術(shù)以及典型的智能電動(dòng)執(zhí)行器實(shí)例及其應(yīng)用;智能網(wǎng)絡(luò)與接口技術(shù),講授無(wú)線傳感器智能網(wǎng)絡(luò),工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)以及智能傳感器、智能控制器和智能執(zhí)行器的網(wǎng)絡(luò)接口實(shí)現(xiàn)技術(shù);智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例,綜合利用前面的知識(shí)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)化智能壓力傳感器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、基于聲音定位的智能機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)、基于微機(jī)電慣性傳感器的汽車(chē)多路況智能防撞系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、大型設(shè)備的PLC智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
4結(jié)語(yǔ)
通過(guò)南開(kāi)大學(xué)、北京科技大學(xué)和河北工業(yè)大學(xué)3所高校的研討,我們凝練出較完整的“智能科學(xué)與技術(shù)”專(zhuān)業(yè)課程體系,體現(xiàn)出本專(zhuān)業(yè)的特色;提出可供3所高校共同使用的教學(xué)大綱和教材內(nèi)容,體現(xiàn)出學(xué)生培養(yǎng)的工程實(shí)踐導(dǎo)向。這些研究成果可以為開(kāi)辦“智能科學(xué)與技術(shù)”專(zhuān)業(yè)的兄弟院校進(jìn)一步研討提供藍(lán)本,也可以為籌建該專(zhuān)業(yè)的高校所參考。
注:本文受到北京科技大學(xué)教學(xué)研究會(huì)第六批教學(xué)研究課題、北京科技大學(xué)教育教學(xué)研究基金青年教師教育教學(xué)研究立項(xiàng)項(xiàng)目、河北工業(yè)大學(xué)教改項(xiàng)目(2010-12)支持。
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A Study on the Course System and Textbook Construction for the Discipline of
Intelligence Science and Technology
YANG Peng1, ZHANG Jian-xun2, LIU Ji-wei3, ZHANG Lei1
(1. Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China; 2.Nankai University, Tianjin 300071, China;
3. University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)
關(guān)鍵詞:人工智能;理論傳授;實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練;科研訓(xùn)練
人工智能(Artificial Intelligence,AI)是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)課程,是一門(mén)研究運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬和延伸人腦功能的綜合性學(xué)科。它研究如何用計(jì)算機(jī)模仿人腦所從事的推理、證明、識(shí)別、理解、設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)、思考、規(guī)劃以及問(wèn)題求解等思維活動(dòng),并以此解決需要人類(lèi)專(zhuān)家才能處理的復(fù)雜問(wèn)題,例如咨詢、診斷、預(yù)測(cè)、規(guī)劃等決策性問(wèn)題[1]。人工智能是一門(mén)涉及數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、控制論、信息學(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)等學(xué)科的交叉和綜合學(xué)科。目前,人工智能很多研究領(lǐng)域,如自然語(yǔ)言處理、模式識(shí)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)、智能計(jì)算等都走在了信息技術(shù)的前沿,有許多研究成果已經(jīng)進(jìn)入并影響了人們的生活。
2003年12月5日,國(guó)內(nèi)第一個(gè)“智能科學(xué)與技術(shù)”本科專(zhuān)業(yè)在北京大學(xué)誕生[2],它標(biāo)志著我國(guó)智能科學(xué)與技術(shù)本科教育的開(kāi)始,對(duì)我國(guó)智能科學(xué)技術(shù)人才培養(yǎng)和智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科建設(shè)起到極大的帶動(dòng)作用。目前,人工智能課程的教學(xué)存在幾個(gè)問(wèn)題:首先,注重講授理論知識(shí),實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)滯后,這不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力,更談不上實(shí)踐創(chuàng)新。其次,人工智能是交叉學(xué)科,內(nèi)容比較繁雜,各種教材的內(nèi)容不一樣,授課沒(méi)有統(tǒng)一的體系,學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)抓不住重點(diǎn),不能理解人工智能的根本方法和思想。一般說(shuō)來(lái),計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的其他課程,如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、算法分析與設(shè)計(jì)等,都是求解結(jié)構(gòu)化問(wèn)題的基本技術(shù),而人工智能技術(shù)則是解決非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問(wèn)題的有效技術(shù)。最后,人工智能科學(xué)與技術(shù)飛速發(fā)展,但目前人工智能只被視為一門(mén)專(zhuān)業(yè)課,課程講授和人工智能沒(méi)有作為一個(gè)研究方向結(jié)合起來(lái),也沒(méi)有把傳授課本知識(shí)和引導(dǎo)啟發(fā)創(chuàng)新結(jié)合起來(lái)。
適應(yīng)知識(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高等教育,要把培養(yǎng)創(chuàng)造精神和創(chuàng)新能力擺在突出的位置。創(chuàng)新是基礎(chǔ)研究的生命,而高等學(xué)校的教學(xué)只有與科研緊密結(jié)合,才能在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神方面有所作為。為此,針對(duì)人工智能的課程特點(diǎn),我們積極開(kāi)展研究型教學(xué)、研究型學(xué)習(xí),提高大學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的研究與實(shí)踐。在教材上,我們選用了清華大學(xué)出版社出版、馬少平等編寫(xiě)的《人工智能》。我們的教學(xué)研究與實(shí)踐的主要內(nèi)容包括三個(gè)方面:啟發(fā)式傳授人工智能解決問(wèn)題的非結(jié)構(gòu)化的思想;成體系的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練;以及與畢業(yè)論文,學(xué)校大學(xué)生科研項(xiàng)目資助計(jì)劃,國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃相對(duì)接的科研訓(xùn)練。這三個(gè)主要方面,層層遞進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣,是體系完整的創(chuàng)新型人工智能教學(xué)實(shí)踐。下面,我們就這三個(gè)方面內(nèi)容展開(kāi)探討。
1啟發(fā)式傳授人工智能解決問(wèn)題的非結(jié)構(gòu)化思想
現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題可以按照結(jié)構(gòu)化程度劃分成三個(gè)層次[1]:1)結(jié)構(gòu)化問(wèn)題,能用形式化(或稱公式化)方法描述和求解的一類(lèi)問(wèn)題;2)非結(jié)構(gòu)化問(wèn)題,難以用確定的形式來(lái)描述,主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)求解;3)半結(jié)構(gòu)化問(wèn)題,介于上述兩者之間。一般說(shuō)來(lái),計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的其他課程如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、算法分析與設(shè)計(jì)等,都是求解結(jié)構(gòu)化問(wèn)題的基本技術(shù)。而人工智能技術(shù)則是解決非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問(wèn)題的有效技術(shù)。人工智能的教學(xué)可以讓學(xué)生在體驗(yàn)、認(rèn)識(shí)人工智能知識(shí)與技術(shù)的過(guò)程中獲得對(duì)非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問(wèn)題的解決過(guò)程的了解,從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生多角度思維的目的。
我們使用的教材主要內(nèi)容包括搜索和高級(jí)搜素、謂詞邏輯和歸結(jié)原理、知識(shí)表示、不確定性推理方法、機(jī)器學(xué)習(xí)等。這些主要內(nèi)容也可以相應(yīng)地歸結(jié)為若干個(gè)典型算法,如啟發(fā)式A*搜索算法、 剪枝算法、元啟發(fā)式算法(模擬退火,遺傳算法)、謂詞邏輯歸結(jié)算法、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、決策樹(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(BP算法、自組織網(wǎng)絡(luò)和Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法)。元啟發(fā)式算法是一種啟發(fā)式的隨機(jī)算法,是用來(lái)解決非結(jié)構(gòu)化問(wèn)題的典型算法,其思想和傳統(tǒng)的決定性算法如動(dòng)態(tài)規(guī)劃、分支限界完全不一樣。學(xué)生在剛一接觸到這些元啟發(fā)式算法一時(shí)難以接受和理解其機(jī)理,對(duì)算法的有效性往往半信半疑。根據(jù)非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問(wèn)題的特點(diǎn),講解和演示算法在解決此類(lèi)問(wèn)題的具體步驟和詳細(xì)過(guò)程,從而讓學(xué)生掌握人工智能算法的基本思想。在講解不同的元啟發(fā)式算法的時(shí)候,學(xué)生會(huì)問(wèn),是模擬退火算法強(qiáng),還是遺傳算法強(qiáng);在講到機(jī)器學(xué)習(xí)算法的時(shí)候,學(xué)生會(huì)問(wèn)到底哪個(gè)分類(lèi)算法最好,這時(shí)候我們可以把搜索(優(yōu)化)領(lǐng)域和機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的“沒(méi)有免費(fèi)午餐”定理進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹v解和解釋,從而把具體算法實(shí)現(xiàn)層面之上的一些人工智能的哲學(xué)思想進(jìn)行傳授。
在人工智能的具體教學(xué)中,采用問(wèn)題教學(xué)法和參與式教學(xué)法。在問(wèn)題教學(xué)法中,圍繞人工智能的知識(shí)模塊,在引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)各種各樣問(wèn)題的前提下,傳授知識(shí)。教學(xué)活動(dòng)中,嘗試使人工智能知識(shí)圍繞實(shí)際問(wèn)題而展現(xiàn),使問(wèn)題不僅成為激發(fā)學(xué)生求知欲的前提,也成為學(xué)生期盼、理解和吸收知識(shí)的前提,以此激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造動(dòng)機(jī)和創(chuàng)造性思維。在參與式教學(xué)中,打破人工智能算法的枯燥、沉悶的傳統(tǒng)教學(xué)法,嘗試開(kāi)放式教學(xué)內(nèi)容;提問(wèn)式講課;無(wú)標(biāo)準(zhǔn)答案的課程設(shè)計(jì);查找文獻(xiàn),分組動(dòng)手實(shí)現(xiàn)人工智能算法等參與式教學(xué)方法,培養(yǎng)和發(fā)揚(yáng)學(xué)生的參與意識(shí),通過(guò)參與式教學(xué)提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和效率,培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。
2成體系的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練
獨(dú)立開(kāi)展人工智能實(shí)驗(yàn)課程,開(kāi)發(fā)一批新型、富有創(chuàng)意的實(shí)驗(yàn)案例庫(kù),搭建一個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)平臺(tái)。人工智能實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)是應(yīng)用各種人工智能方法,根據(jù)問(wèn)題的約束、結(jié)構(gòu)、信息進(jìn)行表示建模和計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn),是與人工智能原理同步的實(shí)驗(yàn)課程。學(xué)生必須掌握的人工智能的基本原理和計(jì)算機(jī)操作技能,它對(duì)于學(xué)生的知識(shí)、能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)與提高起著至關(guān)重要的作用,在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中占有非常重要的地位,是計(jì)算機(jī)軟件、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、軟件工程等專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的必修專(zhuān)業(yè)課程。通過(guò)實(shí)驗(yàn),學(xué)生得到嚴(yán)格的訓(xùn)練,能規(guī)范地掌握人工智能的基本理論和主要方法、基本問(wèn)題求解技術(shù),熟悉各種計(jì)算環(huán)境的基本使用。
在培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的基本操作、基本技能和基本知識(shí)的同時(shí),努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新能力。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),在課程內(nèi)容安排上采用適量基本原理與方法的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為基本內(nèi)容,增加一系列綜合性實(shí)驗(yàn)和開(kāi)放性創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)問(wèn)題,在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方面更注重研究性實(shí)驗(yàn)中的創(chuàng)新問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方面分為三個(gè)層次:基本原理的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn)。在后兩個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)中,部分引入人工智能課程小組團(tuán)隊(duì)的最新科研成果,目的在于通過(guò)完成這些研究性實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力,以提升學(xué)生的科研素質(zhì)與創(chuàng)新意識(shí)。我們將這些設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)稱為新型實(shí)驗(yàn)案例庫(kù),它被放在人工智能課程小組網(wǎng)站上,以此搭建一個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)平臺(tái)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練,學(xué)生應(yīng)達(dá)到下列要求。
1) 掌握人工智能方法的優(yōu)點(diǎn)及其在實(shí)際中的應(yīng)用。
2) 學(xué)會(huì)對(duì)人工智能問(wèn)題進(jìn)行分析建模和應(yīng)用各種計(jì)算工具實(shí)現(xiàn)問(wèn)題求解,熟悉對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和記錄,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取與設(shè)計(jì),最佳實(shí)驗(yàn)條件的判斷和選擇,實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和討論等一套嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)方法。
3) 鞏固并加深對(duì)人工智能原理課程的基本原理和概念的理解,培養(yǎng)學(xué)生勤奮學(xué)習(xí),求真求實(shí)的科學(xué)品德,培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、觀察能力、查閱文獻(xiàn)能力、思維能力、想象能力、表達(dá)能力。
4) 通過(guò)完成綜合研究性實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力,提高學(xué)生的科研素質(zhì)與創(chuàng)新意識(shí)。
在培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的基本操作、基本技能和基本知識(shí)的同時(shí),進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力,為學(xué)生今后從事科研、教學(xué)或企事業(yè)單位的分析檢驗(yàn)以及新技術(shù)的研發(fā)工作打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。
在實(shí)驗(yàn)組織方面,根據(jù)各實(shí)驗(yàn)的目的和要求,學(xué)生分為5人1組,指定一個(gè)組長(zhǎng),每組選擇1套實(shí)驗(yàn)題目。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)題目要求達(dá)到27學(xué)時(shí)、綜合性實(shí)驗(yàn)題目選擇1題和研究性實(shí)驗(yàn)題目選擇1題,基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)題目要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi),小組獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)測(cè)定、數(shù)據(jù)處理,并撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中, 要求學(xué)生勤于動(dòng)手, 敏銳觀察, 細(xì)心操作, 開(kāi)動(dòng)腦筋, 分析鉆研問(wèn)題, 準(zhǔn)確記錄原始數(shù)據(jù), 經(jīng)教師檢查,實(shí)驗(yàn)及其原始數(shù)據(jù)記錄才有效。同時(shí),團(tuán)隊(duì)作業(yè),需要多人分工合作、相互幫助,這樣可以提高人際交往和溝通能力,學(xué)會(huì)與他人合作,培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新能力。
3課程學(xué)習(xí)與畢業(yè)論文,科研訓(xùn)練相結(jié)合
人工智能技術(shù)在一定程度上代表著信息技術(shù)的前沿和未來(lái),通過(guò)學(xué)習(xí)和體驗(yàn)人工智能的知識(shí)和技術(shù),學(xué)生能夠在一定程度上了解信息技術(shù)發(fā)展的前沿知識(shí),這有助學(xué)生開(kāi)闊視野、培養(yǎng)興趣,為今后繼續(xù)深造或走向社會(huì)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[3-4]。
人工智能的理論和方法廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、圖像處理中,這些內(nèi)容既是高年級(jí)的后續(xù)課程,又是現(xiàn)在熱門(mén)的研究方向。學(xué)習(xí)和深刻理解人工智能的理論、方法和應(yīng)用,對(duì)后續(xù)課程學(xué)習(xí)以及今后的研究具有重要的意義。
我院規(guī)定大學(xué)三年級(jí)的學(xué)生開(kāi)始聯(lián)系畢業(yè)論文指導(dǎo)導(dǎo)師,同時(shí)確定畢業(yè)論文的研究方向,提前進(jìn)行科研實(shí)踐,以培養(yǎng)實(shí)踐能力和研究素質(zhì)。人工智能課程正好是大三高年級(jí)開(kāi)設(shè)的專(zhuān)業(yè)課,因此,我們把課程實(shí)驗(yàn)及設(shè)計(jì)與同學(xué)的興趣相結(jié)合,引導(dǎo)學(xué)生,并提煉和形成學(xué)生的畢業(yè)選題和課外的科研方向,它是提高本科生研究創(chuàng)新能力的有效手段。
基于新的教學(xué)實(shí)踐,很多學(xué)生的選題都與上述歸納的人工智能若干算法相關(guān),如算法本身的研究和改進(jìn),或是算法在各領(lǐng)域,如數(shù)據(jù)挖掘、圖像處理等的應(yīng)用。在我們的科研能力訓(xùn)練計(jì)劃中,一批項(xiàng)目和課題,如混合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究與應(yīng)用、差分演化算法研究與應(yīng)用、基于協(xié)同訓(xùn)練的推薦系統(tǒng)等,分別受到國(guó)家和學(xué)校本科生科研項(xiàng)目立項(xiàng)資助。一批三四年級(jí)的本科生以第一作者身份在國(guó)內(nèi)核心期刊、國(guó)際會(huì)議和期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文,這激發(fā)了學(xué)生的科研興趣,使學(xué)生體會(huì)到了創(chuàng)新的樂(lè)趣。
總之,課程學(xué)習(xí)與畢業(yè)論文、學(xué)校大學(xué)生科研項(xiàng)目資助計(jì)劃、國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃相對(duì)接的科研訓(xùn)練,極大地提升了學(xué)生的創(chuàng)新能力和科研基本素質(zhì)。
4結(jié)語(yǔ)
針對(duì)人工智能的課程特點(diǎn),我們積極開(kāi)展研究型教學(xué)、研究型學(xué)習(xí),提高大學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的研究與實(shí)踐。我們的教學(xué)研究與實(shí)踐主要內(nèi)容包括三個(gè)方面:啟發(fā)式傳授人工智能解決問(wèn)題的非結(jié)構(gòu)化的思想;成體系的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練;以及與畢業(yè)論文、學(xué)校大學(xué)生科研項(xiàng)目資助計(jì)劃、國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃相對(duì)接的科研訓(xùn)練。這三個(gè)主要方面,層層遞進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣,是體系完整的創(chuàng)新型人工智能教學(xué)實(shí)踐,新的改革和實(shí)踐在教學(xué)中取得了令人滿意效果。
參考文獻(xiàn):
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Reform and Practice of Innovative Teaching in Artificial Intelligence
WANG Jia-hai, YIN Jian, LING Ying-biao
(Department of Computer Science, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510006, China)
鐘老師，您已經(jīng)研究了幾十年的信息科學(xué)?！缎畔⒖茖W(xué)原理》一書(shū)已經(jīng)重印到第五版。您能否給讀者們講一講，信息科學(xué)是什么？有什么特點(diǎn)？
鐘義信：簡(jiǎn)要地說(shuō)，信息科學(xué)就是研究信息及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。具體地說(shuō)，信息科學(xué)是“以信息為研究對(duì)象、以信息運(yùn)動(dòng)規(guī)律為研究?jī)?nèi)容、以信息科學(xué)方法為研究指南、以擴(kuò)展人的智力能力（它是信息能力的有機(jī)整體）為研究目標(biāo)”的一門(mén)新興橫斷科學(xué)。
武健：從概念、定義來(lái)看，信息科學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)并不完全一樣。因?yàn)樾畔⒖茖W(xué)是以信息運(yùn)動(dòng)規(guī)律為研究?jī)?nèi)容的，研究?jī)?nèi)容既不專(zhuān)指計(jì)算，也不是專(zhuān)指計(jì)算機(jī)。從這個(gè)角度思考，信息科技課程與計(jì)算機(jī)課程的內(nèi)容將有很大的區(qū)別。這對(duì)于一線信息技術(shù)教師來(lái)說(shuō)，了解信息科學(xué)就更加重要了。您能否給我們講一講信息科學(xué)的核心內(nèi)容是什么？它對(duì)于整個(gè)社會(huì)能發(fā)揮什么作用？
鐘義信：信息科學(xué)的概念（定義）也可以通過(guò)它的基本模型來(lái)表現(xiàn)（見(jiàn)下頁(yè)圖1）。
這個(gè)模型也可以簡(jiǎn)化為以下更直觀一些的模型（見(jiàn)下頁(yè)圖2）。
考察信息科學(xué)的定義和它的基本模型（以及簡(jiǎn)化模型）可以知道：
信息科學(xué)最大的特點(diǎn)是研究“信息”（而不是物質(zhì)和能量）。
它的核心內(nèi)容就是研究“信息運(yùn)動(dòng)規(guī)律，即信息-知識(shí)-智能轉(zhuǎn)換的規(guī)律”。
世間一切物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生信息。人類(lèi)正是通過(guò)研究信息，才能認(rèn)識(shí)世界（包括自然和社會(huì)）。因此，信息科學(xué)的研究目標(biāo)，就是“擴(kuò)展人類(lèi)的智力能力，也就是擴(kuò)展人類(lèi)認(rèn)識(shí)世界和改造世界的能力”。這就是信息科學(xué)對(duì)于整個(gè)社會(huì)的作用所在。
武?。何矣浀媚?jīng)講過(guò)信息分成主客體關(guān)系，那么我們理解基本模型與簡(jiǎn)化模型也是一步步地發(fā)展出來(lái)的。從簡(jiǎn)到繁是否可以這樣理解？（如下頁(yè)圖3）
從信息定義的基本模型中，還可以看到信息科學(xué)在特別關(guān)注著策略，尤其是人的策略。從這個(gè)角度來(lái)看，信息科技課程中會(huì)有著一批以前沒(méi)有的教學(xué)內(nèi)容。技術(shù)課中的學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)操作的教學(xué)目標(biāo)是學(xué)會(huì)操作。而信息科技框架下的課程則需要以應(yīng)用技術(shù)，挖掘其中的問(wèn)題解決策略，了解信息科學(xué)概念與原理為主要目標(biāo)了。
每個(gè)學(xué)科都會(huì)有一批本學(xué)科的科學(xué)家，像牛頓對(duì)于物理，哈勃對(duì)于天文，歐姆對(duì)于電學(xué)……信息科學(xué)是一門(mén)新興的橫斷科學(xué)，那么您認(rèn)為這門(mén)學(xué)科中有代表性的信息科學(xué)家有哪些人？
鐘義信：橫斷科學(xué)，是在概括和綜合多門(mén)學(xué)科的基礎(chǔ)上形成的一類(lèi)學(xué)科。它不是以客觀世界的某種物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)形式為研究對(duì)象，而是從許多物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)形式中抽出某一特定的共同方面作為研究對(duì)象，其研究對(duì)象橫貫多個(gè)領(lǐng)域甚至一切領(lǐng)域。所以，信息科學(xué)家、信息技術(shù)專(zhuān)家會(huì)有自己的領(lǐng)域，但會(huì)在共同的信息方向有突出貢獻(xiàn)。
如香農(nóng)（Shannon）在1948年發(fā)表了論文“通信的數(shù)學(xué)理論”，奠定了“通信信息論”;維納（Wiener）在1948年出版了著作《控制論》，奠定了隨機(jī)控制理論，貝塔朗菲（Bertalanffy）在20世紀(jì)60年代出版了《一般系統(tǒng)論》，建立了系統(tǒng)論。西蒙（Simon）對(duì)功能模擬的人工智能理論做出了奠基性的貢獻(xiàn)，費(fèi)根鮑姆（Feigenbaum）是人工智能專(zhuān)家系統(tǒng)的開(kāi)拓者，閔斯基（Minsky）對(duì)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和認(rèn)知理論有突出的貢獻(xiàn)，查德（Zadeh）創(chuàng)建了支持信息科學(xué)研究的模糊集合和模糊邏輯， 柯?tīng)柲曷宸颍↘olmogorov）對(duì)信息理論和控制理論都有杰出貢獻(xiàn)，等等。這些人都在信息科學(xué)領(lǐng)域有過(guò)不同方面的重要建樹(shù)，都可以稱之為信息科學(xué)家。
由于我國(guó)只有各種信息技術(shù)的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)而沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的信息科學(xué)的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，很少純粹信息科學(xué)方面的交流機(jī)會(huì)，因此很難確定誰(shuí)是信息科學(xué)家。不過(guò)，由于我國(guó)信息化建設(shè)的迅猛發(fā)展，確實(shí)出現(xiàn)了不少在信息科學(xué)技術(shù)方面做出重要貢獻(xiàn)的人員。
武?。盒畔⒖茖W(xué)是一門(mén)新興的學(xué)科。既然是“新興”，那么它一定在發(fā)展，甚至是快速發(fā)展。您認(rèn)為信息科學(xué)主要研究的方向與進(jìn)展如何？現(xiàn)階段出現(xiàn)了什么樣的困難？
鐘義信：相對(duì)而言，信息科學(xué)是一門(mén)非常年輕的學(xué)科。因此，它的主要研究方向應(yīng)當(dāng)是信息科學(xué)的基礎(chǔ)理論，研究信息的基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律。其中包括信息理論、知識(shí)理論、智能理論，特別是信息、知識(shí)、智能之間的轉(zhuǎn)換理論（一體化理論）。
經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的研究和探索，我們?cè)谶@些基礎(chǔ)研究方面取得了可喜的進(jìn)展，具體表現(xiàn)在：建立了超越與拓展傳統(tǒng)信息論的“全信息理論”，發(fā)現(xiàn)了“知識(shí)的生態(tài)學(xué)規(guī)律”，創(chuàng)建了“機(jī)制模擬的人工智能理論”，實(shí)現(xiàn)了“結(jié)構(gòu)主義、功能主義、行為主義人工智能理論”的統(tǒng)一，還創(chuàng)建了“基礎(chǔ)意識(shí)―情感―理智三位一體的高等人工智能”，特別值得提到的是，發(fā)現(xiàn)了意義重大的“信息轉(zhuǎn)換與智能創(chuàng)生定律”。
在取得這些進(jìn)展的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)物質(zhì)科學(xué)（代表性科學(xué)是物理科學(xué)）的科學(xué)觀（還原論）和方法論（分而治之）不適用于信息科學(xué)（和智能科學(xué)）研究，總結(jié)并提出了適用于信息科學(xué)研究的新的科學(xué)觀和方法論。
面臨的主要困難是：由于信息科學(xué)和智能理論的研究對(duì)象多數(shù)是非常復(fù)雜的問(wèn)題，因此現(xiàn)有的數(shù)學(xué)工具不敷應(yīng)用，特別是其中的邏輯理論還相當(dāng)單薄，不足以支持這些復(fù)雜問(wèn)題的創(chuàng)新研究。這是當(dāng)前信息科學(xué)發(fā)展中的“瓶頸”。
武?。盒畔⒖茖W(xué)關(guān)系到的方法論可以分成信息科學(xué)研究的方法論和信息技術(shù)應(yīng)用的方法論。根據(jù)這樣的觀點(diǎn)，在信息科技課程中，需要以完整的信息綜合活動(dòng)展開(kāi)教學(xué)，而不適合片面地學(xué)習(xí)信息獲取、信息處理某一個(gè)片段。因?yàn)樾畔⒖茖W(xué)方法論更強(qiáng)調(diào)從整體到局部，不建議從信息運(yùn)動(dòng)中的某一細(xì)節(jié)去理解典型的信息過(guò)程。
信息科技的方法論分成理論研究層級(jí)和技術(shù)應(yīng)用層級(jí)。您認(rèn)為在信息科學(xué)研究中，常用的方法與手段有哪些？
鐘義信：與物理科學(xué)研究方法最大的不同，是不再采用“分而治之，各個(gè)擊破”這種流行了數(shù)百年之久而且一直行之有效的傳統(tǒng)科學(xué)研究方法論，而是改為運(yùn)用全新的“信息轉(zhuǎn)換與智能創(chuàng)生”方法論。
原因是：“分而治之”方法論在把系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)的時(shí)候，必定會(huì)丟失各個(gè)子系統(tǒng)之間相互聯(lián)系相互作用的信息，而這些信息正是復(fù)雜信息系統(tǒng)的生命線。就像研究人腦思維奧秘的時(shí)候，如果采用“分而治之”的方法把人腦分解為若干部分進(jìn)行研究，即使把每個(gè)部分都研究好了，也無(wú)法揭示人腦思維的奧秘，因?yàn)榉纸庵蟮倪@些人腦部分根本無(wú)法復(fù)原為活的人腦。
“信息轉(zhuǎn)換與智能創(chuàng)生”方法認(rèn)為，信息系統(tǒng)是一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)：由信息生成知識(shí)進(jìn)而生成智能（策略），從而按照策略解決問(wèn)題。它強(qiáng)調(diào)信息、知識(shí)、智能（策略）之間的相互聯(lián)系和相互作用，強(qiáng)調(diào)信息、知識(shí)、智能（策略）之間的生態(tài)聯(lián)系，根據(jù)外部世界客體的信息和認(rèn)識(shí)主體的目的，可以通過(guò)學(xué)習(xí)創(chuàng)生解決問(wèn)題的智能策略。
至于具體的研究工具，基本也是硬件試驗(yàn)和軟件仿真（包括虛擬現(xiàn)實(shí)）。
武健：在信息科學(xué)體系中，您認(rèn)為這個(gè)領(lǐng)域中最基本的概念和原理是什么？
鐘義信：信息科學(xué)最基本的概念包括信息、知識(shí)、智能。人們往往把信息科學(xué)技術(shù)僅僅局限在“信息”范疇，這其實(shí)是對(duì)信息科學(xué)技術(shù)嚴(yán)重的。經(jīng)過(guò)這樣的信息科學(xué)技術(shù)的作用，就大大被削弱了。
信息科學(xué)最基本的原理則是：信息―知識(shí)―智能轉(zhuǎn)換原理。正確運(yùn)用這個(gè)基本原理，人們就可以在具體的環(huán)境中求出解決問(wèn)題、而且保證實(shí)現(xiàn)“主客雙贏”的智能策略，從而滿意地解決問(wèn)題。
武?。阂话闳硕贾?，現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù)有著不可分割的密切關(guān)系。一方面，很多人還不知道什么是信息科學(xué)，另一方面，還不能想象信息科學(xué)與信息技術(shù)之間有什么關(guān)系。您認(rèn)為兩者有什么樣的區(qū)別與聯(lián)系？
鐘義信：信息科學(xué)與信息技術(shù)是一對(duì)孿生的概念，信息科學(xué)是信息技術(shù)的理論基礎(chǔ)，信息技術(shù)是信息科學(xué)理論的具體實(shí)現(xiàn)。兩者相互聯(lián)系，相互促進(jìn)。
武健：很多人認(rèn)為信息技術(shù)就是計(jì)算機(jī)技術(shù)加上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，信息技術(shù)就是能夠用計(jì)算機(jī)上網(wǎng)。這部分人覺(jué)得，信息技術(shù)就是信息技術(shù)，不是什么“關(guān)于信息的技術(shù)”。關(guān)于這些觀點(diǎn)您是怎么看的？從信息科學(xué)的角度來(lái)看信息技術(shù)應(yīng)當(dāng)包含什么內(nèi)容？
鐘義信：只要對(duì)照信息科學(xué)的簡(jiǎn)化模型，就可以很明確地回答：信息技術(shù)不等于計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，因?yàn)檫@個(gè)說(shuō)法很不全面，忽略了傳感技術(shù)，忽略了控制技術(shù)，特別是忽略了人工智能技術(shù)。
實(shí)際上，在以往，關(guān)于“信息技術(shù)”的概念，確實(shí)曾經(jīng)流行過(guò)很多各不相同的說(shuō)法。其中比較出名的包括：
1C說(shuō)――認(rèn)為“信息技術(shù)就是Communication技術(shù)”，理由是：信息論就是通信論;也有一些人認(rèn)為“信息技術(shù)就是Computer技術(shù)”，理由是：計(jì)算機(jī)就是用來(lái)處理信息的技術(shù)。
2C說(shuō)――認(rèn)為“信息技術(shù)就是Computer+ Communication技術(shù)”。
3C說(shuō)――認(rèn)為“信息技術(shù)就是Computer+ Communication + Control技術(shù)”。
但是，對(duì)照信息科學(xué)的簡(jiǎn)化模型就可以明白，這些說(shuō)法都屬于“以偏概全”的認(rèn)識(shí)，都是不全面的認(rèn)識(shí)。
從信息科學(xué)的簡(jiǎn)化模型可以非常清晰地了解到具體的信息技術(shù)內(nèi)容，包括實(shí)現(xiàn)信息獲取功能的“傳感技術(shù)”，實(shí)現(xiàn)信息傳遞和策略傳遞功能的“通信技術(shù)”，實(shí)現(xiàn)信息預(yù)處理功能的“計(jì)算機(jī)技術(shù)和存儲(chǔ)技術(shù)”，實(shí)現(xiàn)信息認(rèn)知功能和智能決策功能的“人工智能技術(shù)”，實(shí)現(xiàn)策略執(zhí)行功能的“控制技術(shù)”，以及實(shí)現(xiàn)反饋學(xué)習(xí)和策略優(yōu)化的“信息系統(tǒng)自組織技術(shù)”等。
武?。耗J(rèn)為未來(lái)20～30年，信息科技最有意思的發(fā)展可能是什么？
鐘義信：根據(jù)“科學(xué)技術(shù)擬人律”，未來(lái)20～30年，信息科學(xué)技術(shù)最有意義的發(fā)展將是人工智能技術(shù)。
對(duì)照信息科學(xué)簡(jiǎn)化模型就知道，擴(kuò)展感覺(jué)器官功能的傳感技術(shù)、擴(kuò)展傳導(dǎo)神經(jīng)系統(tǒng)的通信技術(shù)、擴(kuò)展思維器官預(yù)處理功能的計(jì)算機(jī)技術(shù)以及擴(kuò)展效應(yīng)器官功能的控制技術(shù)都是相對(duì)而言的技術(shù)，擴(kuò)展思維器官認(rèn)知功能和決策功能的人工智能技術(shù)才是核心技術(shù)。目前信息技術(shù)已經(jīng)得到長(zhǎng)足的發(fā)展（未來(lái)當(dāng)然還會(huì)繼續(xù)發(fā)展），這就為核心信息技術(shù)的發(fā)展打好了基礎(chǔ)，也產(chǎn)生了需求。因此，未來(lái)20～30年間，人工智能科學(xué)技術(shù)必然成為發(fā)展的主導(dǎo)潮流。
武健：您認(rèn)為學(xué)習(xí)信息科技的知識(shí)對(duì)于中小學(xué)生來(lái)說(shuō)有何意義？有沒(méi)有哪一部分內(nèi)容需要在現(xiàn)階段特別強(qiáng)調(diào)的？
鐘義信：中小學(xué)生絕對(duì)應(yīng)當(dāng)學(xué)習(xí)基本的信息科學(xué)知識(shí)，掌握信息技術(shù)的基本能力。當(dāng)今的時(shí)代是信息時(shí)代，不學(xué)習(xí)信息科學(xué)技術(shù)，就會(huì)成為落伍的一代，被淘汰的一代。這是非常危險(xiǎn)的。
當(dāng)然，中小學(xué)生學(xué)習(xí)信息科學(xué)技術(shù)應(yīng)當(dāng)遵循“循序漸進(jìn)”的認(rèn)知規(guī)律和“興趣引導(dǎo)”的教學(xué)方法。事實(shí)上，信息科學(xué)技術(shù)本身的發(fā)展就是循序漸進(jìn)的，如圖4所示。
武?。耗鷮?duì)中小學(xué)的信息科學(xué)與技術(shù)課程（不等同于計(jì)算機(jī)課程）有何期望與要求？
鐘義信：根據(jù)“信息科學(xué)技術(shù)”的定義，“計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)”只是“信息科學(xué)技術(shù)”的一個(gè)組成部分。部分不等于全體，部分不能代替全體。所以，不能用“計(jì)算機(jī)”課程代替“信息科學(xué)技術(shù)”課程。
中小學(xué)的信息科學(xué)技術(shù)教育是一個(gè)極其重要的問(wèn)題，又是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題。我們不能就事論事孤立地討論中小學(xué)的信息科學(xué)技術(shù)課程，而應(yīng)當(dāng)把它作為“國(guó)家信息科學(xué)技術(shù)教育系統(tǒng)工程”來(lái)統(tǒng)籌考慮：小學(xué)階段學(xué)什么？中學(xué)階段學(xué)什么？大學(xué)階段學(xué)什么？碩士研究生階段學(xué)什么？博士研究生階段學(xué)什么？等等。
按照“信息科學(xué)技術(shù)教育系統(tǒng)工程”的思路，中小學(xué)生應(yīng)當(dāng)通過(guò)“學(xué)習(xí)最為基礎(chǔ)的信息科學(xué)概念”和“掌握最為基本的信息技術(shù)能力”形成“最淺層（然而又是準(zhǔn)確的）的信息科學(xué)技術(shù)觀念和濃厚的興趣”。其中，“觀念和興趣”是最重要的，而“概念和能力”則是支撐這種“觀念和興趣”的支柱。
武?。虹娎蠋?，感謝您的指導(dǎo)。您認(rèn)為2010年后，學(xué)科基本研究才逐步成熟起來(lái)。一門(mén)學(xué)科從成熟到走進(jìn)基礎(chǔ)教育往往需要十多年的工作，而信息科技課程的發(fā)展將是長(zhǎng)期的。希望您以后能夠經(jīng)常關(guān)注基礎(chǔ)教育中的信息科技課程發(fā)展，給我們更多指導(dǎo)。
附錄：
（河北工業(yè)大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)院，天津300130）
摘要：課外科技活動(dòng)能有效促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和實(shí)踐能力的提高，在創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系中得到廣泛的認(rèn)可與重視。文章分析課外創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)組織形式與實(shí)踐效果評(píng)價(jià)等關(guān)鍵問(wèn)題，通過(guò)對(duì)組織體系理論的研究和具體實(shí)踐，提出基于群體動(dòng)力的組織構(gòu)建形式以及有效的評(píng)價(jià)機(jī)制。
關(guān)鍵詞 ：群體動(dòng)力；創(chuàng)新實(shí)踐；組織形式；實(shí)效評(píng)價(jià)
基金項(xiàng)目：河北工業(yè)大學(xué)教學(xué)改革立項(xiàng)（校政字[2013]168號(hào)）。
第一作者簡(jiǎn)介：宣伯凱，男，實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)橹悄芸祻?fù)輔具，xuanbokai@126．com。
0 引 言
在知識(shí)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的時(shí)代，綜合國(guó)力的競(jìng)爭(zhēng)最終歸結(jié)為科技創(chuàng)新人才的競(jìng)爭(zhēng)。大學(xué)是培養(yǎng)科技創(chuàng)新人才的基地，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)的質(zhì)量還不能滿足國(guó)家發(fā)展建設(shè)的需要。在總結(jié)、借鑒國(guó)內(nèi)外人才培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，建立并完善創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系是當(dāng)前急待解決的問(wèn)題。
智能科學(xué)與技術(shù)是面向前沿高新技術(shù)的基礎(chǔ)型本科專(zhuān)業(yè)，是集電子、信息處理、計(jì)算機(jī)和控制技術(shù)等多學(xué)科為一體的交叉綜合性學(xué)科。智能科學(xué)是一個(gè)不斷發(fā)展的學(xué)科，技術(shù)成果和研究動(dòng)向更新得很快。智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)必須更加重視學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，通過(guò)實(shí)踐環(huán)節(jié)提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和科學(xué)研究能力。
1 創(chuàng)新實(shí)踐教育現(xiàn)狀分析
世界各國(guó)的高等教育都非常注重創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，發(fā)達(dá)國(guó)家在人才培養(yǎng)模式上各具特色?，F(xiàn)代大學(xué)起源于歐洲，英國(guó)幾所著名的大學(xué)在創(chuàng)新能力教育方面取得了顯著的成效。牛津和劍橋都采用精英化的教育方式并且是最早實(shí)施本科生導(dǎo)師制的大學(xué)；在創(chuàng)新人才培養(yǎng)上，注重提高學(xué)生的獨(dú)立思考能力和開(kāi)放性思維能力，強(qiáng)調(diào)教育的實(shí)踐目的。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，美國(guó)的大學(xué)不斷進(jìn)行教育創(chuàng)新，在研究型大學(xué)建立創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系。通才教育是美國(guó)大學(xué)教育最突出的特征，通過(guò)跨學(xué)科專(zhuān)業(yè)和課程培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代高端技術(shù)領(lǐng)域的復(fù)合型創(chuàng)新人才。在本科階段，小團(tuán)體的實(shí)驗(yàn)室和研討會(huì)是重要的教學(xué)模式。亞洲地區(qū)，日本的高等教育水平較高，注重教育資源整合與人才培養(yǎng)；高校和企業(yè)建立聯(lián)合研究、合作研究等多種形式的橫向聯(lián)合。國(guó)外高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)的體系中，靈活的教學(xué)方式和實(shí)踐性的科研模式是創(chuàng)新人才培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在教學(xué)中，教師應(yīng)注重發(fā)揮學(xué)生的自主意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)，讓學(xué)生參與科研活動(dòng)，重視實(shí)踐性教學(xué)對(duì)學(xué)生科研能力和創(chuàng)造力的提高。
由于歷史文化傳統(tǒng)不同和教育體制的差異，國(guó)內(nèi)大學(xué)在創(chuàng)新人才培養(yǎng)的理念、模式方面與國(guó)外存在較大差距。在創(chuàng)新人才培養(yǎng)中存在觀念陳舊、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段缺乏創(chuàng)新、評(píng)價(jià)體系不科學(xué)等問(wèn)題。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的高校開(kāi)始進(jìn)行教學(xué)改革，探索多樣化人才培養(yǎng)模式。清華大學(xué)把加速建立研究型大學(xué)的人才培養(yǎng)體系定為改革目標(biāo)，提出全面落實(shí)通識(shí)教育基礎(chǔ)上的寬口徑專(zhuān)業(yè)教育，讓更多本科生參加大學(xué)生研究訓(xùn)練，令拔尖人才不斷涌現(xiàn)。北京大學(xué)實(shí)行元培計(jì)劃，提出復(fù)合型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。復(fù)旦大學(xué)、浙江大學(xué)、南京大學(xué)等院校也提出了各自的人才培養(yǎng)模式。綜觀上述高校的改革方案，主要的特點(diǎn)是注重拓寬學(xué)生的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，設(shè)立大學(xué)生研究計(jì)劃，使本科生及早接受科研訓(xùn)練，激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力。
2 課外創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的目標(biāo)
探索加強(qiáng)高校學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的方法和途徑不僅是高校教學(xué)改革和發(fā)展的需要，也是時(shí)展的迫切要求。課外科技創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的組織及實(shí)踐可以促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提高，致力形成系統(tǒng)的、高效的課外實(shí)踐教學(xué)體系，全方位培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。
(1)通過(guò)課外科技創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)了解。大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)具有理論聯(lián)系實(shí)際的功能，通過(guò)實(shí)踐明確目標(biāo)，將興趣愛(ài)好發(fā)展為專(zhuān)業(yè)努力方向，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造激情，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)。
(2)課外科技創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)融會(huì)專(zhuān)業(yè)課程內(nèi)容，促進(jìn)第一課堂的學(xué)習(xí)。學(xué)生不再是課堂內(nèi)被動(dòng)吸收知識(shí)的服從者，而成為創(chuàng)新活動(dòng)的參與者。實(shí)踐活動(dòng)能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，形成課內(nèi)外相互促進(jìn)的良性機(jī)制。
(3)通過(guò)課外科技創(chuàng)新活動(dòng)增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新應(yīng)用能力，有助于學(xué)生適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求。在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新形勢(shì)下，知識(shí)和技術(shù)更新日趨加快，市場(chǎng)對(duì)專(zhuān)業(yè)人才素質(zhì)的基本要求是具有較高的知識(shí)遷移、解決問(wèn)題、動(dòng)手實(shí)踐和創(chuàng)新思維能力?？萍紝?shí)踐活動(dòng)能為學(xué)生提供更廣闊的平臺(tái)，使學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)會(huì)運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，使知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力，進(jìn)而應(yīng)用于實(shí)踐。
(4)課外科技活動(dòng)對(duì)學(xué)生的科學(xué)研究能力培養(yǎng)具有推動(dòng)作用。創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)能夠讓學(xué)生在實(shí)踐中了解學(xué)科最新技術(shù)成果，培養(yǎng)大學(xué)生從事科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度與科學(xué)方法，積累科研經(jīng)歷和體驗(yàn)。對(duì)創(chuàng)新素質(zhì)、探索精神、科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶岣呔哂胁豢商娲淖饔?，為培養(yǎng)和造就高尖端科技人才奠定基礎(chǔ)。
3 課外創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的組織形式
3.1 構(gòu)建學(xué)生團(tuán)隊(duì)，激發(fā)群體學(xué)習(xí)動(dòng)力
20世紀(jì)30年代末，美籍德國(guó)人庫(kù)爾特·盧因提出“群體動(dòng)力理論”。根據(jù)群體動(dòng)力理論，積極的群體行為會(huì)對(duì)個(gè)體產(chǎn)生良性影響。群體開(kāi)展實(shí)踐學(xué)習(xí)比個(gè)體獨(dú)自學(xué)習(xí)的效率更高、凝聚力更強(qiáng)、吸引力更大。創(chuàng)新實(shí)踐教育必須建立在個(gè)體內(nèi)在需求與環(huán)境外力推動(dòng)的共同作用下，以群體動(dòng)力理論為指導(dǎo)，構(gòu)建以團(tuán)隊(duì)為基礎(chǔ)的創(chuàng)新實(shí)踐教育模式。
基于群體動(dòng)力的團(tuán)隊(duì)運(yùn)作模式在認(rèn)知能力、信息加工決策、目標(biāo)執(zhí)行過(guò)程等方面存在優(yōu)勢(shì)。教師應(yīng)積極組織鼓勵(lì)學(xué)生全體參與，在群體模式下組建活動(dòng)基本單元——學(xué)生課題組，并在課外創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的組織過(guò)程中，將課題組制與導(dǎo)師制相結(jié)合，合理調(diào)配智力資源，提升學(xué)與教的效果；充分發(fā)揮團(tuán)隊(duì)運(yùn)作模式的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合導(dǎo)師在理論深度和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)方面的優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)對(duì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)；在創(chuàng)新培養(yǎng)體系中以學(xué)生為中心，注重激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，培養(yǎng)創(chuàng)新進(jìn)取精神與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。
3.2 課外創(chuàng)新實(shí)踐的組織建設(shè)
1)學(xué)生課題組的形成。
教師在學(xué)生的培養(yǎng)過(guò)程中可以學(xué)生為主體、以團(tuán)隊(duì)合作的形式促進(jìn)學(xué)習(xí)的深入。團(tuán)隊(duì)成員之間知識(shí)結(jié)構(gòu)的互補(bǔ)、及時(shí)有效的互動(dòng)交流都會(huì)增強(qiáng)合作學(xué)習(xí)的效果。Vaneijl和Pilot( 2005)在研究中指出小組規(guī)模很重要，因?yàn)閷W(xué)生在學(xué)習(xí)步驟、興趣、學(xué)習(xí)習(xí)慣等方面有明顯差異，實(shí)踐表明3～4人比更大的組有效。選定4人制小組為學(xué)生團(tuán)隊(duì)的基本單元，既有利于充分發(fā)揮學(xué)生個(gè)人能力，又能實(shí)現(xiàn)一定程度的互動(dòng)協(xié)作并且具有應(yīng)對(duì)成員變化的彈性。在我們對(duì)智能專(zhuān)業(yè)學(xué)生的問(wèn)卷調(diào)查中也印證了這一結(jié)論，在最初形成的課題組中，因關(guān)系親近而形成團(tuán)隊(duì)的占63%，因指派、學(xué)號(hào)、位置等因素隨機(jī)組成的占24%，考慮到成員知識(shí)能力互補(bǔ)等因素的占13%。在確定課題組成員時(shí)，應(yīng)遵循有利于溝通交流和情感培養(yǎng)的原則，以能力全面、綜合素質(zhì)高為目標(biāo)，提高團(tuán)隊(duì)的績(jī)效。
2)學(xué)生課題組的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)與任務(wù)完成效果有直接關(guān)系。筆者以智能專(zhuān)業(yè)學(xué)生為研究對(duì)象，組成的課題小組屬于平行結(jié)構(gòu)。在沒(méi)有其他專(zhuān)業(yè)知識(shí)背景成員的情況下，教師應(yīng)該對(duì)課題組成員的知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整；在全面提高學(xué)生個(gè)人能力的基礎(chǔ)上，將課題組結(jié)構(gòu)優(yōu)化與個(gè)性化發(fā)展培養(yǎng)相結(jié)合；在學(xué)習(xí)和完成任務(wù)的過(guò)程中明確學(xué)生個(gè)人的能力和特點(diǎn)，制訂適合的個(gè)性化培養(yǎng)計(jì)劃，使每個(gè)成員各有專(zhuān)長(zhǎng)，都具有獨(dú)立解決某方面專(zhuān)業(yè)問(wèn)題的能力。
3)課題組的重組與大團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)。
任務(wù)的內(nèi)容和規(guī)模與團(tuán)隊(duì)的規(guī)模、結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)，應(yīng)對(duì)不同規(guī)模、性質(zhì)的任務(wù)時(shí)，教師需要對(duì)已有的課題組進(jìn)行調(diào)整或重組。課題組的重組不是盲目將成員從一個(gè)課題組轉(zhuǎn)到另一組，而是在原課題小組的活動(dòng)中積累一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)個(gè)人的專(zhuān)長(zhǎng)和能力有更明確的認(rèn)識(shí)，能夠在新團(tuán)隊(duì)中進(jìn)行協(xié)作。教師在進(jìn)行課題組小團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)的同時(shí)，可將有共同目標(biāo)（參加同一比賽）的課題組組織成大團(tuán)隊(duì)，進(jìn)行針對(duì)性的培訓(xùn)，搭建更大的交流合作平臺(tái)；在大團(tuán)隊(duì)氛圍下，逐步形成良性競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系，激發(fā)學(xué)生最大的潛力。
4)課題組導(dǎo)師的系統(tǒng)化指導(dǎo)。
課題組導(dǎo)師在學(xué)生知識(shí)體系構(gòu)建和解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)上起著主導(dǎo)作用，承擔(dān)對(duì)學(xué)生課題組研究?jī)?nèi)容連續(xù)性和繼承性的管理。對(duì)人才的培養(yǎng)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的、持續(xù)性的工作。以某項(xiàng)競(jìng)賽活動(dòng)臨時(shí)組成的課題小組對(duì)研究沒(méi)有長(zhǎng)期的目標(biāo)和規(guī)劃，無(wú)后續(xù)活動(dòng)或者研究?jī)?nèi)容空洞缺少鍛煉價(jià)值，而通過(guò)課題組導(dǎo)師的引導(dǎo)，可以確定長(zhǎng)期穩(wěn)定的學(xué)習(xí)、研究?jī)?nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生的興趣，幫助學(xué)生進(jìn)行深入的研究。成熟的科技競(jìng)賽項(xiàng)目具有完善的賽事規(guī)定且面向群體，學(xué)生參與的過(guò)程也有較強(qiáng)的連續(xù)性，可以在不同年級(jí)之間形成繼承關(guān)系，避免走彎路，提高作品質(zhì)量；發(fā)揮高年級(jí)學(xué)生榜樣帶動(dòng)作用，指導(dǎo)低年級(jí)學(xué)生汲取更多經(jīng)驗(yàn)，構(gòu)建階梯隊(duì)伍，營(yíng)造良好的活動(dòng)氛圍。
4 課外創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的實(shí)效評(píng)價(jià)
指導(dǎo)大學(xué)生參加創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)是培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新能力的有效途徑。由于學(xué)生課題組制的活動(dòng)具有很大的靈活性，因此需要建立一套與傳統(tǒng)課堂教學(xué)考試不同的實(shí)效評(píng)價(jià)體系。通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，參與創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的學(xué)生都希望通過(guò)活動(dòng)提高自身素質(zhì)，其中近50%的學(xué)生明確表明在意是否獲得獎(jiǎng)勵(lì)激勵(lì)。創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)管理和運(yùn)行機(jī)制應(yīng)與學(xué)分設(shè)置、學(xué)生評(píng)價(jià)制度、物質(zhì)精神獎(jiǎng)勵(lì)等因素密切結(jié)合，通過(guò)導(dǎo)師評(píng)價(jià)、競(jìng)賽成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)和成果評(píng)價(jià)對(duì)參與活動(dòng)的學(xué)生給予綜合評(píng)價(jià)和適當(dāng)激勵(lì)，并跟蹤學(xué)生的長(zhǎng)期發(fā)展?fàn)顩r，評(píng)估活動(dòng)的整體影響。
通過(guò)調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的科學(xué)評(píng)價(jià)是對(duì)創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)理論研究?jī)?nèi)容的完善，能夠促進(jìn)組織模式的改進(jìn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生、老師、學(xué)校更大的積極性，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。
(1)導(dǎo)師評(píng)價(jià)。導(dǎo)師評(píng)價(jià)與學(xué)生科技創(chuàng)新學(xué)分關(guān)聯(lián)。課題組導(dǎo)師是學(xué)生科研活動(dòng)的管理者，了解和掌握學(xué)生在科研、競(jìng)賽中的表現(xiàn)。導(dǎo)師可根據(jù)創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的特點(diǎn)制訂相關(guān)的考核標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)實(shí)際情況參照標(biāo)準(zhǔn)要求，決定學(xué)生是否獲得相應(yīng)學(xué)分。
(2)競(jìng)賽成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)?？萍几?jìng)賽不僅能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)理解和應(yīng)用的能力，同時(shí)也提供了積極競(jìng)爭(zhēng)的平臺(tái)，具有完整的評(píng)價(jià)體系。學(xué)生參與科技競(jìng)賽的級(jí)別和獲得成績(jī)的級(jí)別能客觀反映學(xué)生的創(chuàng)新能力和執(zhí)行能力，尤其競(jìng)賽的宣傳展示和現(xiàn)場(chǎng)答辯環(huán)節(jié)是對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)的一項(xiàng)考察。依據(jù)學(xué)生在競(jìng)賽體系中的成績(jī)給予獎(jiǎng)勵(lì)，也是對(duì)學(xué)生參與創(chuàng)新實(shí)踐的一種激勵(lì)。
(3)成果評(píng)價(jià)。創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的評(píng)價(jià)可以借鑒科研項(xiàng)目的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以學(xué)生參與發(fā)表的論文、專(zhuān)利、參與的實(shí)際項(xiàng)目等指標(biāo)作為評(píng)價(jià)依據(jù)。除了這些評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)外，教師可對(duì)學(xué)生的長(zhǎng)期發(fā)展進(jìn)行跟蹤，調(diào)查實(shí)踐活動(dòng)對(duì)學(xué)生考取研究生、就業(yè)情況等的影響，對(duì)創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的成果作綜合性評(píng)估。
通過(guò)調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，對(duì)創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的科學(xué)評(píng)價(jià)是對(duì)創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)理論研究?jī)?nèi)容的完善，可以促進(jìn)活動(dòng)組織模式的改進(jìn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生、老師、學(xué)校更大的積極性，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。
5 結(jié)語(yǔ)
創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)對(duì)學(xué)生能力素質(zhì)的全方位培養(yǎng)起著重要的作用，要采取科學(xué)合理的方式調(diào)動(dòng)大學(xué)生群體參與科技創(chuàng)新活動(dòng)的積極性，既要注意科技創(chuàng)新教育的普遍性，又要注意發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)一批優(yōu)秀學(xué)生，充分發(fā)揮其帶頭示范作用。實(shí)踐表明，基于群體理論的課外創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的組織形式與科學(xué)的實(shí)踐效果評(píng)價(jià)具有良好的可操作性，指導(dǎo)本科智能專(zhuān)業(yè)學(xué)生在多項(xiàng)科技活動(dòng)和競(jìng)賽中獲得了優(yōu)異成績(jī)，人均獲獎(jiǎng)一次以上，達(dá)到了創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)的目標(biāo)。
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