時間：2023-09-06 16:53:55
序論：在您撰寫人工智能與現代教育時，參考他人的優秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
關鍵詞:職成院校;地位;育人功能
職成院校是職業技術院校和成人教育院校的合稱。職業技術院校和成人教育院校是我國教育體系中重要的組成部分。社會經濟的不斷發展，要求人們不斷的更新自己的知識和不斷的提高自己的技能，要求人們樹立終身學習的觀念。特別是在大數據的時代背景下，知識和技術更新速度特別快，這就更要求人們不斷接受職業技術教育。職成院校在現代教育中的作用會越來越突出。
一、職成院校在現代教育中的地位
職成院校從其功能來說是教育體系中不可或缺的部分，從社會需求角度來說職成院校是社會急需人才的培養基地。然則，職成院校在我國教育體系，國民心中的地位與職成院校本應該有的這些地位既不相符。我們從理論上的地位、實際中的地位，應該享有地位三個方面加以分析。
(一)職成院校在現代教育中理論上的地位
在理論上職成院校應該和本科院校是并列平行的，是構成國民高等教育的兩個要素。二者的區別在于對人才培養的側重點不同。本科院校側重培養學術型人才，注重學生的理論研究能力的培養。職成院校側重培養技能型人才，注重學生的實踐應用能力的培養。他們兩個雖然培養人才的側重點不同，但是同屬國民教育中的高等教育。因此，沒有上下之分，優劣之別。
(二)職成院校在現代教育中實際中的地位
在生活實際中職成院校往往被認為不如本科院校，主要表現在，(1)在高考志愿的填報中，考生往往更向往本科院校，在高校錄取中，考生以本科院校錄取為榮，他們選擇就讀職業院校是處于一種被迫無奈的選擇。(2)在畢業生就業中，本科院校的畢業生普遍比職業院校的畢業生就業率高，就業崗位也普遍比較優越。(3)用人單位更傾向于錄用學術型人才，他們在招聘不顧崗位需求，片面的認為學術型人更適合一切崗位。職業院校及其畢業生對自己的優勢沒有一個清晰的認識。學校在課程設置中不能突出自己的重點和特色，畢業生在就業時不能發揮自己的教育優勢。這些原因綜合起來使得職成院校在實際中和人們心目中地位比較低，遠遜于本科院校。
(三)職成院校在現代教育中應該有的地位
從社會經濟發展角度而言，職成教育更能為社會經濟發展提供更有效的動力。職成院校最大的特點是培養具有高技術的生產者。提高人的生產實踐能力，特別是對生產工具的使用能力，因此職成院校應該是推進科技創新的基地。技術型人才必將受到尊重，培養技術型人才的高職院校的地位應該是戰略性的。從人受教育的形式來說，學術教育是階段性的教育是沒有必要進行重復的教育，即人在接受了一個階段的學術教育，再沒有必要對同一專業同一階段的學術教育進行再接受教育，但是職業教育不同，即使一個人的專業技術很熟練，但是隨著社會經濟的發展，生產技術的更新，原先很熟練的技術也會變的不適時宜，這就需要再一次接受相關技術專業的教育，這種教育是反復性的，是終身的。職成院校為人提供了生存技能，職成院校是人類生存技能的訓練場。
二、職成院校在現代教育中的育人功能
(一)職成院校培養學生的生產技術，讓學生成為社會所需的技術人才
職成院校在現代教育中的育人功能，首先體現在為社會經濟發展提供技術型人才。學校的育人功能具有客觀性，即學校必須培養社會發展所需要的人才，只有這樣學校的育人功能才能實現。如果學校培養的人才不是社會所需要的，那么無論培養的人才多么優秀，它也不能實現育人功能。社會發展中需要的人才概括起來有兩類:科研人才和技術人才，職成院校就承擔著為社會發展培養技術人才的動能。以南通科技職業學院成教學院為例，近幾年共開設本、專科專業46個，其中有面向專科起點的應往屆畢業學生的本科專業，而專科主要面向的是初高中中專起點的學生、農民、產業工人或技術人員，受訓學習人數達到5200多人，其中鄉村干部的專業學習人數達到1200人。無論從人數而言，還是從技術的覆蓋面而言，都為社會提高了所需要的技術人才。
(二)職成院校培養受教育者的開創精神，助推社會創新的風氣
職成院校和本科院校相比，更注重生產技術，與社會生產實踐相比，它更加注重生產技術的改進和有關技術理論的科研。因此職成院校與本科院校相比較更接近實際，與實際相比更具有理論高度。在這種情況下，它能更好的把理論付諸于實際，更能把生產實際中的成功的有效的生產經驗，總結上升成理論，在更大的范圍內進行推廣。技術創新，需要理論的指導，也需要實踐的操作，二者缺一不可，并且更需要把理論和實踐結合起來，通過上述的論述，我們知道職成院校有獨特的把理論和實踐結合起來的優勢，因而，它相對于社會生產實踐和本科院校更具有創新的優勢。還有一些職業院校，通過開創性的辦學方式把這種開創精神融入到學校的各個環節，比如南通科技職業學院，在成人教育上發揮開創精神，開設特色專業，免試招收南通市歷年退伍士兵到大專各專業學習，配合南通市政府組織部“村干部學歷提升工程”，要求五年內每個村干部學歷達到大專水平。最主要是培養了大批農村干部、農業類的技術人才、農民企業家。通過這種方式把開創精神推向社會的生產實踐和管理實際中。
三、總結
職成院校是我國國民教育體系中不可或缺的組成部分，他與本科院校應該并肩齊驅，但是由于現實中各種原因導致職成院校的實際地位不如人意。職成院校的育人功能主要體現在三個方面，即:培養學生的生產技術，讓學生成為社會所需的技術人才;既培養了學生的技術素質而且也培養了學生的人文素質;培養受教育者的開創精神。
參考文獻:
［1］王書丹．高職院校國際化人才培養模式研究［D］．西安建筑科技大學，2015．
【關鍵詞】人文學科 大學教育 價值功能
一、現代大學教育中應強化人文精神
“以人為本”是當代社會被人們普遍認同的價值標準，當然也是教育，特別是高等教育的最根本的價值追求。“人是大學課程實踐的主體，‘人的尺度’是根本的，‘物的尺度’必須服從‘人的尺度’。大學課程實踐目標要以培養完整的人為價值取向，因為人類實踐的最終目的是每一個人的自由充分發展。”[1]“以人為本”的目標應貫穿于現代高等教育的全過程，因此，現代大學教育中需強化人文精神。高等教育中加強人文素質教育，就要對人文價值給予高度的重視，因為“教育是人與人精神相契合，文化得以傳遞的活動。而人與人的交往是雙方（我與你）的對話和敞亮……所謂教育，不過是人對人的主體間靈肉交流活動。”[2]
“以人為本”的價值觀要落實在高等教育人才培養目標的實施上。大學教育有兩大任務，一是教學，二是研究，這兩者最終的目的是關注大學生的成長，促進大學生從智能到人格的健全發展，因此，在高等教育中，要始終做到以人為教學實踐的主體，教學過程要始終以人為中心運作。大學教育的中心在于“立人”，這應該是大學教育中普遍遵循的教育理念，強化人文精神應該成為大學教育的主旋律。
社會是人的社會，而人又是一定社會中的人，良好發展的人和良好的社會是相輔相成，互為促進的，人的發展和完善是人類社會進步的基礎和保障。在大學教育中堅持“以人為本”，不斷強化人文精神，就是要使大學生在科學知識、文化素養、思想品質、操作技能以及創新能力等各方面，得到完善的和全面的發展。近代德國教育家洪堡提出了著名的大學教學理念：大學兼有雙重任務，一是對科學的探求，二是個性與道德的修養，是“由科學而達至修養”。顯然，科學性智能素質和人文性精神追求，這二者要在當代大學生的頭腦中和諧統一，大學生僅有科學理性的追求是不夠的，還要有健康向上的人文精神境界，大學生的自我完善與社會的進步也應該是和諧統一的。
在當今社會中，我們應該認識到“大學教育之目的，不僅在于科學研究和專門人才的培養，還在于文化傳統之保持，以及人格之鑄就和人性之完善。”[3]21世紀的中國高等教育，必須以培養全面發展的、高素質人才為己任，教人求真，教人求善、求美，追求科學與人文的和諧共生，完善知識，完善思想，完善個性，從而造就許許多多有靈魂、有頭腦、有專長的現代知識分子，使他們成為民族的脊梁，成為國家的棟梁。教育家潘光旦先生明確指出：“教育只有一個目的，就是每一個人的人格的培養”，“只有可以陶冶品格的教育才是完全的教育”[4]。因此，我國的高等教育絕不能僅僅著眼于知識的傳授，而要從人的全面發展和社會整體進步的高度，正確認識人文教育的重大意義，大學教育應該從全面塑造人出發，以創新教育為立足點，把知識的傳授與人文精神的熏陶結合起來，為國家的現代化建設造就大批富有創造性、素質全面的高標準人才。
二、高校人文學科肩負著完善大學人文教育的重任
高校人文學科具有雙重職能，作為社會科學，人文學科肩負著使高校學生獲得社會科學知識和智能的重任，此外，人文學科還有一項潛在的，某種程度上來說是獨特的職能，即從人文精神方面鑄造大學生愛美向善和求真的靈魂。人文學科對社會進步的促進作用不可忽視，它能夠在善與美方面正確引導自然科學服務于社會。高校人文學科的意義歸結于一點，即直接指向人的生命意義，以完善大學生的精神世界為教育的目標，從整體上提升大學生的生命狀態，使他們的生命價值趨于完善。
高校人文學科在引導大學生進行正確的人生價值的選擇，以及促使他們的精神境界和智能素養不斷完善方面，肩負著無可取代的重任。此外，人文精神還可從非智力因素方面激發大學生求知的興趣和潛能，使他們獲得更多對社會有益的科技知識。人文學科對人才培養的貢獻，以及人文科學研究的價值性，正如法國著名學者丹納在論述德國人為人類現代文明的進步作出巨大貢獻時所言：“在精神文明方面出的力，誰也比不上德國人：淵博的考據，哲理的探究，對最難懂的文字的鉆研，版本的校訂，字典的編纂，材料的收集與分類，實驗室中的研究，在一切學問的領域內，凡是艱苦沉悶，但屬于基礎性質而必不可少的勞動，都是他們的專長；他們以了不起的耐性與犧牲精神，替現代大廈把所有的石頭鑿好。”[5]
當前的大學教育中，人文精神的缺失依然是不容忽視的現象，當前的大學教育應強化人文精神，人文學科的改革和完善便可有效地促進大學生在德、智、體、美、情各方面健康成長。人文精神不僅是在美的和善的方面，而且也從真的方面改造及完善人們的精神世界，引導人們的知識生產和傳播，使人們在科學進步的同時，也完善了自身。“大學要實現自己的本真理想，就不僅要對學生進行‘何以為生’的知識技能教育，而且要對其進行‘為何而生’的人生理想教育，使之將‘為學’與‘為人’有機地融合起來。……正如先生所說：‘教育者，養成人格之事業也。使僅僅為灌輸知識、練習技能之用，而不貫之以理想，則是機械之教育，非所以施于人類也。’”[6]大學者，社會進步之發動機，大學生者，促使國家和民族興旺之棟梁人才。大學教育應在教育的各種領域、各個層面、各個階段，實現智能教育和人文教育的和諧統一，使大學生具備造福于社會的技能和人生追求。高校人文學科應根據社會發展現狀，積極調整和優化課程體系和課程內容，并在教學實踐中不斷改進教學方法，使得高校的人文學科能夠不斷優化大學生的精神素質，使其具備健康和優質的知識素養、心理素質、情感意向、價值追求和發展潛力。
三、大學的科學教育應與人文教育諧調發展
傳播知識和科學理念，為社會發展提供智力支持，無疑是大學的重要職責。但知識與科學無法解決自身存在的意義問題，只有在人文精神的規范和引導下，知識和科學才可能被賦予善的目的。[7] “科學探索如果脫離了人文精神的制約，就可能淪為唯科學主義的俘虜。唯科學主義將道德理想、終極關懷、文化價值、情感體驗和人生意義等人文因素排斥在大學教育的維度之外，從而助長了工具理性和技術功利的傾向。”[8]失去了人文教育，大學教育可能會淪落為唯科學主義和唯技術功利，大學教育便會退化為一種物化活動，結果只能導致科學精神的扭曲。因此，科學精神與人文精神應和諧發展，二者相互滲透，優勢互補。在大力發展科學教育的同時，應注意人文教育與科學教育的同步發展，要避免科學教育與人文教育之間的失衡狀態，在高校的課程體系中，則要注意自然學科與人文學科的協調發展，以及二者的互相促進。
我國高等教育長期沿襲的“重理輕文”“文理有別”的思想觀念，加深了學科之間的隔膜，其危害是，大學生所學知識圄于專業領域，不能夠眼界開闊和觸類旁通，這便造成了他們狹窄的知識面和保守的思維模式。為了順應當前社會的科技、學術、文化的快速發展，大學教育必須徹底消除科學教育與人文教育的隔膜，以培養大學生的綜合素質為目標，堅持科學教育和人文教育并重，而且要將二者有機融合。
為了在更深層次和更宏闊的領域加強科學教育與人文教育的諧調發展，大學的課程改革應走綜合化的道路，這有利于消除大學現行各門學科之間的隔膜狀態，使得大學生避免“專門化”的局限，做到“通專結合”，強化科學理性和人文精神和諧統一的綜合素質。所謂課程綜合化，一方面，要建設科學的、高水準的課程群，使得各門相關的課程結構為有機整體，這整體應體現出層次性、互補性、綜合性；另一方面，同一學科的各類別課程，如，專業基礎課程和專業選修課程，要也進行優化組合，此外，以學生的求知進取為中心，還應將各種知識因素、技能因素、研究因素、發展因素加以整合，使其轉化為學生的綜合素質和創造潛能。因此，實現了大學課程結構的優化，便可“有利于消除大學現行各門學科之間的隔膜狀態，以便進行自然科學、哲學與社會科學及其交叉學科的相互滲透、融通與整合，溝通課程之間的知識連帶關系，實現課與課之間的交互融匯與遞進提高，從而發揮知識的整體功能……”[9]大學教育通過綜合化的課程建設，能夠有效地培養大學生順應現代社會的綜合素質，并進一步強化其創新思維能力，例如，提高其思維能力、組織能力、交際能力、應變能力、學習能力、適應社會需要的科研能力等等，“課程綜合化”促使“人才培養綜合化”，如此，課程體系便與社會需求相關聯。在當前的高等教育課程體系中，理科與文科課程應進一步相互滲透，做到“貫通文理”，開闊視野，拓寬思路，“破專己守殘之陋習”，“立融會貫通之學風”。課程綜合化是科學教育與人文教育能夠諧調發展的有效途徑，它還能夠促使大學的課程結構實現現代性轉型。
【參考文獻】
[1]葉信治.大學課程的“實踐觀點”[J].南京：江蘇高教，2003（1）：33-36.
[2]雅斯貝爾斯著，鄒進譯.什么是教育[M].北京：三聯書店，1991：2-3.
[3]劉曉虹.大學與人文教育[J]. 上海：華東師范大學學報（哲社版），2003（5）.
[4]潘光旦.尋求中國人位育之道――潘光旦文選[M].北京：國際文化出版公司，1997.
[5]丹納.藝術哲學[M].北京：人民文學出版社，1963：153-154.
[6]高平叔.教育論著選[M].北京：人民教育出版社，1991.
一、跨界跨部門的利益協調功能
多年來，教育、勞動、產業等部門之間的條塊分割已成為制約職業教育深化產教融合的瓶頸，不同部門、單位在參與職業教育過程中，難免存在不同的利益需求，乃至利益沖突，需要一個介于職業院校、政府部門、行業企業等主體間的利益協調機構。職教集團的建設與集團化辦學的開展，使集團各主體在合作過程中，通過多方協商，形成多方參與合作辦學的更多利益結合點；政府部門可通過集團指導委員會、管理委員會等組織，協同指導與支持職業教育改革建設、技術技能人才培養和技術服務工作，有力推進行業區域產業發展。
二、職業教育資源的整合功能
職業教育集團化辦學為職業院校、行業企業及相關機構之間的合作和資源共享提供了一系列制度安排，按照集團章程及相關制度明確成員單位的權利義務，在不改變各成員單位原有的隸屬關系、資產歸屬、人事關系等前提下，采取合伙性質的共建共享或合資性質的共同投資等途徑與方式，在校舍、設備、實驗實訓條件、師資等方面，集聚各方資源推進教學建設，共同使用資源提升利用效率，不斷增強集團成員對合作結果的可預知性，減少合作的階段性與不確定性，調動各方參與的積極性，可有效突破阻礙我國職業教育資源整合與共享的體制屏障。
三、人才系統化培養的服務功能
職業教育集團化辦學通過強化教育、人社與產業部門之間的聯系，加快校企合作步伐，在推進學業證書與職業資格證書“雙證融通”的同時，加強在職人員技術培訓與技能鑒定工作，推進高技能人才職前培養和職后培訓一體化體系的構建：通過職教集團中高職成員院校之間的合作，暢通中高職之間的升學途徑與通道，推進中高職專業課程體系與教學內容的有機銜接，加快中高職一體化培養體系的構建，從而更好地為行業企業培養更多高素質勞動者和技術技能型人才服務；利用集團化辦學的校企資源共建共享平臺，進一步為企業員工的崗前培訓、在崗培訓發揮作用。
關鍵詞：人工智能；教育；應用；問題
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）03-0159-02
人工智能是研究如何構造智能機器（智能計算機）或智能系統，使其模擬、延伸、擴展人類智能的學科。隨著人工智能的理論與技術在社會各個領域的廣泛應用，其在教育領域內的應用也越來越受到重視，并取得了一定的研究成果。
一、人工智能教育應用的主要形式
人工智能在教育領域應用的最直接結果就是誕生了智能教學系統。智能教學系統是以計算機輔助教學為基礎而興起的，它是以學生為中心，以計算機為媒介，利用計算機模擬教學專家的思維過程而形成的開放式人機交互系統。目前，智能教學系統已成為人工智能在教育中應用的主要形式。智能教學系統主要是在知識表示、推理方法和自然語言理解等方面應用了人工智能原理。由于它綜合了知識專家、教師與學生三者的活動，因此，與之相對應的，智能教學系統一般分成知識庫、教學策略和學生模型三個基本模塊，再加上一個自然語言智能接口。智能教學系統的功能具體來說有以下幾條：了解每個學生的學習能力、認知特點和當前知識水平；能根據學生的不同特點選擇適當的教學內容和教學方法，并可對學生進行有針對性的個別指導；允許學生用自然語言與“計算機導師”進行人機對話。智能教學系統的設計不僅要有計算機科學的知識，還需要有教育科學的理論指導。
二、人工智能在教育中應用的局限性分析
1.阻礙人工智能發展的關鍵因素。在人工智能的發展中，一直存在著對“計算機是否能代替人腦甚至超過人腦”的問題的討論，實際上，以電子計算機為主要工具模擬人的某些思維活動而產生的人工智能是有局限的。①計算機處理問題的根本原理。要計算機解決某種問題，有三個基本的前提：必須把問題形式化；問題還必須是可計算的，即要有一定的算法；問題必須有合理的復雜度，即要避免指數爆炸。由于人的智能活動不能完全形式化，因此，機器就不能將人腦的智力活動全部復制出來。電子計算機最終只能把握0、1這兩個開關代碼，遇到不能形式化、不能找到算法或不能程序化的任務，計算機則難以執行。②人和機器之間的根本區別。智能模擬利用了人和機器的共性，即兩者都是一個信息轉換系統，但兩者之間存在著不容忽視的本質區別。智能模擬與天然智能屬于兩種不同的進化系統，人類的智能是人類社會實踐的產物，機器的智能是機械制造的結果。大腦和電腦的組織結構也不相同，兩者屬于兩種不同的運動過程，前者是復雜的生理--心理過程，后者是機械--物理過程。智能模擬可以在局部上超過天然智能，但是，模擬的根本方法是功能模擬法，兩個系統在結構和實際過程上是不一樣的。智能模擬不具有人的思維的社會性，不具有主觀世界。
2.人工智能在教育中應用的局限。就目前人工智能的發展水平以及人工智能本身的特點而言，它在教育中的應用也是有其局限性的。①與學生之間無法暢通交流。教育本質上是一種“交互”活動，而智能教學系統無法實現最充分、最真實的交互。目前自然語言理解的研究成果非常有限，遠不能達到人人交流的要求。此外，就態度、品德、情感等教育問題而言，機器只能通過學生輸入計算機的信息來判斷其掌握和內化程度，而無法像人類教師通過自然狀態的交流和觀察來判斷學生的真實情況，因此，“機器智能”很容易被蒙蔽“雙眼”，無法做到像人與人之間那樣自然暢通的交流。②決策和推理機制不完善。智能教學系統的關鍵智能所在是其決策和推理機制，即“教學策略”模塊根據不同學生的具體情況通過推理做出靈活決策，這種決策基于學生模塊提供的有關學生的知識水平、認知特點和學習風格，而這些不能完全被形式化。同時，隨著教育理念的不斷更新以及教學模式和教學方法的不斷改進，系統所應用的教學策略模塊用于評估和判斷學生學習過程的能力是有限的。③人工智能并非適合所有的學習領域。根據加涅的學習結果分類，學習分為言語信息、智慧技能、認知策略、動作技能和態度五類。言語信息分為符號學習、事實學習和有組織的知識學習，這些屬于可形式化內容，適用于智能教學系統；智慧技能分為辨別、具體概念、定義性概念、規則和高級規則，其中前四項屬于可形式化內容，適用于智能教學系統，而高級規則屬于復雜――形式化內容，部分內容不適用于智能教學系統；動作技能和態度領域的學習，在其認知成分中可以使用智能教學系統，但情感和行為成分等非形式化內容，則難以用智能教學系統來實現。因此，并不是所有的學習領域都適用于智能教學系統。智能教學系統在教育中應用的重點應放在認知領域中的符號學習、事實學習和有組織的知識學習、辨別、具體概念、定義性概念以及規則這些學習內容上。
三、人工智能教育應用的發展方向
近年來，隨著計算機技術、網絡技術、人工智能技術以及現代教育教學理論的發展，人工智能在教育中應用的發展呈現出以下幾個趨勢。
1.開始突破單一的個別化教學模式。長期以來，計算機輔助教學系統和智能教學系統都是強調個別化教學模式，這種模式在發揮學生的學習積極性、主動性和進行因人而異的指導等方面確實有許多優點。但是，隨著認知學習理論研究的進展，人們發現在計算機輔助教學系統和智能教學系統中只強調個別化是不夠的，在某些場合（例如問題求解）采用協作方式往往更能奏效。因此，近年來在智能教學系統中，協作型教學模式得到越來越多的重視和研究。
2.智能教學系統日益與超媒體技術相結合。超媒體系統具有良好的開發環境、靈活方便的用戶界面以及圖、文、聲并茂的特點，而且其信息的組織方式與人類認知的聯想記憶習慣相符，已成為目前一種最理想的信息載體和最有效的信息組織與信息管理技術，在許多領域尤其是教育領域有廣闊的應用前景。把超媒體技術引入智能教學系統，從而發展成為智能超媒體輔助教學系統，可以大大改善計算機輔助教學系統的教學環境，激發學生的學習積極性，從而顯著提高教學效果。
3.智能教學系統與網絡的關系日益密切。網絡的應用和普及為遠程教育和終身教育提供了一個良好的空間。當前，智能教學與多媒體網絡的結合成為人工智能在教育中應用的一個勢不可擋的發展趨勢。
4.傳統人工智能與神經網絡模糊決策機制相結合。傳統人工智能從宏觀角度開展認知模擬，可以部分地模擬人類的邏輯思維過程，而神經網絡模糊決策機制從微觀方面進行認知模擬，著力實現模仿人類右腦的模糊處理功能和整個大腦的并行化處理功能。今后將探索一種新的智能處理模型：把神經網絡的模糊決策機制和符號專家系統的推理能力結合起來，利用多重知識源、多種模型進行復合協同處理。如果上述技術能夠成熟運用，那將對人工智能的發展及其在教育中的應用起到決定性的作用。
參考文獻：
[1]王士同.人工智能教程[M].北京：電子工業出版社，2001.
[2]王永慶.人工智能原理與方法[M].西安：西安交通大學出版社，1998.
[3]何克抗.計算機輔助教育[M].北京：高等教育出版社，1997.
[4]徐鵬，王以寧.國內人工智能教育應用研究現狀與反思[J].現代遠距離教育，2009，（5）：3-5.
【關鍵字】人工智能；教育；進展
【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009―8097（2008）13―0018―03
人工智能是一門綜合的交叉學科，涉及計算機科學、生理學、哲學、心理學、哲學和語言學等多個領域。人工智能主要研究用人工的方法和技術，模仿、延伸和擴展人的智能，實現機器智能，其長期目標是實現人類水平的人工智能。[1]從腦神經生理學的角度來看，人類智能的本質可以說是通過后天的自適應訓練或學習而建立起來的種種錯綜復雜的條件反射神經網絡回路的活動。[2]人工智能專家們面臨的最大挑戰之一是如何構造一個可以模仿人腦行為的系統。這一研究一旦有突破，不僅給學習科學以技術支撐，而且能反過來促使人腦的學習規律研究更加清晰，從而提供更加切實有效的方法論。[3]人工智能技術的不斷發展，使人工智能不僅成為學校教育的內容之一，也為教育提供了豐富的教育資源，其研究成果已在教育領域得到應用，并取得了良好的效果，成為教育技術的重要研究內容。
人工智能的研究更多的是結合具體領域進行的，其主要研究領域有：專家系統、機器學習、模式識別、自然語言理解、自動定理證明、自動程序設計、機器人學、博弈、智能決策支持系統、人工神經網絡和分布式人工智能等。[4]目前，在教育中應用較為廣泛與活躍的研究領域主要有專家系統、機器人學、機器學習、自然語言理解、人工神經網絡和分布式人工智能，下面就這些領域進行闡述。
一 專家系統
專家系統是一個具有大量專門知識與經驗的程序系統，它使用人工智能技術，根據某個領域中一個或多個人類專家提供的知識和經驗進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，以解決那些需要專家決定的復雜問題。[5]專家系統主要組成部分為：知識庫，用于存儲某領域專家系統的專門知識；綜合數據庫，用于存儲領域或問題的初始數據和推理過程中得到的中間數據或信息；推理機，用于記憶所采用的規則和控制策略的程序，使整個專家系統能夠以邏輯方式協調地工作；解釋器，向用戶解釋專家系統的行為；接口，使用戶與專家系統進行對話。近幾十年來，專家系統迅速發展，是人工智能中最活躍、最有成效的一個研究領域，廣泛用于醫療診斷、地質勘探、軍事、石油化工、文化教育等領域。
目前，專家系統在教育中的應用最為廣泛與活躍。專家系統的特點通常表現為計劃系統或診斷系統。計劃系統往前走，從一個給定系統狀態指向最終狀態。如計劃系統中可以輸入有關的課堂目標和學科內容，它可以制定出一個課堂大綱，寫出一份教案，甚至有可能開發一堂樣板課，而診斷系統是往后走，從一個給定系統陳述查找原因或對其進行分析，例如，一個診斷系統可能以一堂CBI（基于計算機的教學，computer-based instruction）課為例，輸入學生課堂表現資料，分析為什么課堂的某一部分效果不佳。在開發專家計劃系統支持教學系統開發（ISD）程序的領域中最有名的是梅里爾（Merrill）的教學設計專家系統（ID Expert）。[6]
教學專家系統的任務是根據學生的特點（如知識水平、性格等），以最合適的教案和教學方法對學生進行教學和輔導。其特點為：同時具有診斷和調試等功能；具有良好的人機界面。已經開發和應用的教學專家系統有美國麻省理工學院的MACSYMA符號積分與定理證明系統，我國一些大學開發的計算機程序設計語言、物理智能計算機輔助教學系統以及聾啞人語言訓練專家系統等。[7]
目前，在教育中，專家系統的開發和應用更多的集中于遠程教育，為現代遠程教育的智能化提供了有力的技術支撐。基于專家系統構造的智能化遠程教育系統具有以下幾個方面的功能：具備某學科或領域的專門知識，能生成自己的提問和應答； 能夠分析學生的特征，評價和記錄學生的學習情況，診斷學生學習過程中的錯誤并進行補救教學；可以選擇不同的教學方法實現以學生為主體的個別化教學。[8]目前應用于遠程教育的專家系統有智能決策專家系統、智能答疑專家系統、網絡教學資源專家系統、智能導學系統和智能網絡組卷系統等。
二 機器人學
機器人學是人工智能研究是一個分支，其主要內容包括機器人基礎理論與方法、機器人設計理論與技術、機器人仿生學、機器人系統理論與技術、機器人操作和移動理論與技術、微機器人學。[9]機器人的發展經歷了三個階段：第一代機器人是以 “示教―再現”方式進行工作；第二代機器人具有一定的感覺裝置，表現出低級智能；第三代機器人是具有高度適應性的自治機器人，即智能機器人。目前開發和應用的機器人大多是智能機器人。機器人技術的發展對人類的生活和社會都產生了重要影響，其研究和應用逐漸由工業生產向教育、環境、社會服務、醫療等領域擴展。
機器人技術涉及多門科學，是一個國家科技發展水平和國民經濟現代化、信息化的重要標志，因此，機器人技術是世界強國重點發展的高技術，也是世界公認的核心競爭力之一，很多國家已經將機器人學教育列為學校的科技教育課程，在孩子中普及機器人學知識，從可持續和長遠發展的角度，為本國培養機器人研發人才。[10]在機器人競賽的推動下，機器人教育逐漸從大學延伸到中小學，世界發達國家例如美國、英國、法國、德國、日本等已把機器人教育納入中小學教育之中，我國許多有條件的中小學也開展了機器人教育。
機器人在作為教學內容的同時，也為教育提供了有力的技術支撐，成為培養學習者創新精神和實踐能力的新的載體與平臺，大大豐富了教學資源。多年來，我國中小學信息技術教育的主要載體是計算機和網絡，教學資源單一，缺乏前瞻性。教學機器人的引入，不僅激發了學生的學習興趣，還為教學提供了豐富的、先進的教學資源。隨著機器人技術的發展，教學機器人種類越來越多，目前在中小學較為常用的教學機器人有：能力風暴機器人、通用機器人、未來之星機器人、樂高機器人、納英特機器人、中鳴機器人等。
三 機器學習
機器學習是要使計算機能夠模仿人的學習行為，自動通過學習來獲取知識和技巧，[11]其研究綜合應用了心理學、生物學、神經生理學、邏輯學、模糊數學和計算機科學等多個學科。機器學習的方法與技術有機械學習、示教學習、類比學習、示例學習、解釋學習、歸納學習和基于神經網絡的學習等，近年來，知識發現和數據挖掘是發展最快的機器學習技術。機器學習（自動獲取新的事實及新的推理算法）是使計算機具有智能的根本途徑，對機器學習的研究有助于發現人類學習的機理和揭示人腦的奧秘。[12]
隨著計算機技術的進步和機器學習研究的深入，機器學習系統的性能大大提高，各種學習算法的應用范圍不斷擴大，例如將連接學習用于圖文識別，歸納學習、分析學習用于專家系統等，大大推動了在教育中的應用，例如在建構適應性教學系統中，用機器學習與樸素的貝葉斯分類器動態了解學生的學習偏好，有較高的準確率[13]。基于案例的推理（case-based reasoning，CBR）是一種新興的機器學習和推理方法，其核心思想是重用過去人們解決問題的經驗解決新問題，在計算機輔助教育方面，已經出現了基于CBR的圖形仿真教育系統，并且，針對個體特征的教育教學方法研究也有所突破。[14]另外，數據挖掘和知識發現在生物醫學、金融管理、商業銷售等領域的成功應用，不僅給機器學習注入新的生機，也為機器學習在教育中的應用提供了新的前景。
四 自然語言理解
自然語言理解就是研究如何讓計算機理解人類的自然語言，以實現用自然語言與計算機之間的交流。一個能夠理解自然語言信息的計算機系統看起來就像一個人一樣需要有上下文知識以及根據這些上下文知識和信息用信息發生器進行推理的過程。[15]自然語言理解包括口語理解和書面理解兩大任務，其功能為：回答問題，計算機能正確地回答用自然語言提出的問題；文摘生成，計算機能根據輸入的文本產生摘要；釋義，計算機能用不同的詞語和句型來復述輸入的自然語言信息；翻譯，計算機能把一種語言翻譯成另外一種語言。由于創造和使用自然語言是人類高度智能的表現，因此對自然語言處理的研究也有助于揭開人類高度智能的奧秘，深化對語言能力和思維本質的認識。[16]
自然語言理解最早的研究領域是機器翻譯，隨著應用研究的廣泛開展，也為機器人和專家系統的知識獲取提供了新的途徑，例如由MIT研制的指揮機器人的自然語言理解系統SHRDLU就可以接收自然語言，進行人機對話，回答關于桌面上積木世界中的各種問題。同時，對自然語言理解的研究也促進了計算機輔助語言教學和計算機語言設計等方面的發展，例如“希賽可”網絡智能英語學習系統，這個基于網絡的“人-機”語境的建立，突破了普通英語教師和傳統的單機的多媒體教學軟件所能具備能力限制，也比建立于網絡的“人-人”語境更具靈活性，可以為遠程學習者提供良好的英語學習支持，在國內第一次系統地將用自然語言進行的人機對話系統應用在計算機輔助外語教學上，在國際上也是一種創新。[17]
五 人工神經網絡
人工神經網絡就是在對大腦的生理研究的基礎上，用模擬生物神經元的某些基本功能的元件（即人工神經元），按各種不同的聯結方式組織起來的一個網絡，其目的在于模擬大腦的某些機理與機制，實現某個方面的功能，例如可以用于模仿視覺、模式識別、聲音信號處理、控制、故障診斷等領域，人工神經元是人工神經網絡的基本單元。[18]人工神經網絡有兩種基本結構：遞歸（反饋）網絡和多層（前饋）網絡，兩種主要學習算法：有指導式學習和非指導式學習。
人工神經網絡從模擬人類大腦神經網絡的結構和行為出發，具有大規模并行、分布式存儲和處理、自組織、自適應和自學習能力，特別適合于處理需要同時考慮許多因素和條件的、不精確和模糊的信息處理問題，[19]這使人工神經網絡具有更大的發展潛能，目前已經開發和應用的人工神經網絡模型有30多種。人工神經網絡在教育中的應用大多是與教學專家系統相結合，以此來改進教學專家系統的性能，提高智能性，使其在教學過程中對突發問題具有更好的應對能力。人工神經網絡在學校管理中也得到應用，例如采用誤差反傳算法（BP）的多層感知器已應用于高校管理之中。
六 分布式人工智能(Distributed Artificial Intelligence，DAI)
分布式人工智能是分布式計算與人工智能結合的結果，研究目標是要創建一種能夠描述自然系統和社會系統的精確概念模型，主要研究問題是各Agent之間的合作與對話，包括分布式問題求解和多Agent系統兩個領域。[20]分布式人工智能系統一般由多個Agent組成，每個Agent又是一個半自治系統，Agent之間及Agent與環境之間進行并發活動并進行交互來完成問題求解。[21]由于分布式人工智能系統具有并行、分布、開放、協作和容錯等優點，在資源、時空和功能上克服了單智能系統的局限性，因此獲得了廣泛的應用。
分布式人工智能中的Agent和多Agent技術在教學中的應用逐漸受到關注。在教學中引入Agent可以有效地提高教學系統的智能性，創造良好的學習情境，并能激發學習者的學習興趣，進行個性化教育。目前，Agent和多Agent技術多用于遠程智能教學系統，通過利用其分布性、自主性和社會性等特點，提高網絡教學系統的智能性，使教學資源得到充分利用，并可實現對學習者的學習行為進行動態跟蹤，為學習者的網絡學習創造合作性的學習環境。在網絡教學軟件中應用Agent技術的一個典型是美國南加利福尼亞大學（USC）開發的教學Adele（Agent for Distance Education - Light Edition） [22]。Agent技術在網絡教學軟件中取得的良好效果，促進了研究者對分布式人工智能在教育中的應用研究。
綜上所述，科學技術的發展將會推動人工智能技術在教育中應用的廣度和深度。從人工智能的應用趨勢來看，人工智能在教育中應用的擴展可以通過以下三個方面進行：一是人工智能與其他先進信息技術結合。人工智能已經與多媒體技術、網絡技術、數據庫技術等有效的融合，為提高學習效率和效度提供了有力的技術支持，而引起教育技術界廣泛關注。[23]例如人工智能技術通過與多媒體技術相結合，可以提高智能教學系統的教學效果；與網絡通訊技術相結合，可以提高和改進遠程教育的智能性。二是人工智能應用研究領域間的集成。人工智能應用研究領域之間并不是彼此獨立，而是相互促進，相互完善，它們可以通過集成擴展彼此的功能和應用能力。例如自然語言理解與專家系統、機器人的集成，為專家系統和機器人提供了新的知識獲取途徑。三是人工智能的研究和應用出現了許多新的領域，它們是傳統人工智能的延伸與擴展，這些新領域有分布式人工智能與Agent、計算智能與進化計算、數據挖掘與知識發現以及人工生命等[24]，這些發展與應用蘊藏著巨大潛能，必將對教育產生重要的影響。
技術發展不斷發揮著引導教育技術研究的作用，一種新興技術的出現總是會掀起相應的研究熱潮, 引發對技術在教育中應用的探討、評價以及與傳統技術的對比。[25] 人工智能作為一門交叉的前沿學科，雖然在基本理論和方法等方面存在著爭論，但從其研究成果與應用效果來看，有著廣闊的應用前景，值得進一步的開發和利用。
參考文獻
[1] 史忠植,王文杰.人工智能[M].北京:國防工業出版社,2007:1.
[2][11][18][19] 《計算機與信息科學十萬個為什么》叢書編輯委員會,計算機與信息科學十萬個為什么(8):人工智能[M].北京:清華大學出版社,1998:5,189,78-79,84.
[3] 任友群,胡航.論學習科學的本質及其學科基礎[J].中國電化教育,2007,(5):1-5.
[4][21] 蔡瑞英,李長河.人工智能[M].武漢:武漢理工大學出版社,2003:12-13.
[5][12][15][20][24] 蔡自興,徐光.人工智能及其應用(第三版)――研究生用書[M].北京:清華大學出版社,2007: 12-14,19-20.
[6] [荷]山尼•戴克斯特拉,[德]諾伯特•M. 西爾,[德]弗蘭茲•肖特,等.任友群,鄭太年主譯.教學設計的國際觀第2冊:解決教學設計問題[M].北京:教育科學出版社,2007:67.
[7] 任友群.技術支撐的教與學及其理論基礎[M].上海:上海教育出版社,2007:42-43.
[8] 路利娟.應用專家系統提升現代遠程教育的智能化[J].中國教育技術裝備,2007,(12):79-80.
[9] 陳懇,楊向東,劉莉等.機器人技術與應用[M].北京:清華大學出版社,2007:6.
[10] 關注機器人幼兒教育――訪鮑青山博士[DB/OL].
[13] 柏宏權,韓慶年.機器學習在適應性教學系統中的應用研究[J].南京師范大學學報(工程技術版),2007,7(4):76-79.
[14] 楊健,趙秦怡.基于案例的推理技術研究進展及應用[J].計算機工程與設計,2008,29(3):710-712.
[16] 自然語言理解[DB/OL].
[17] 賈積有.人工智能技術的遠程教育應用探索――“希賽可”智能型網上英語學習系統[J].現代教育技術,2006,16(2):26-29.
[22] Erin Shaw, W. Lewis Johnson, and Rajaram Ganeshan, Pedagogical Agents on the Web[DB/OL].
關鍵詞：現代教育技術；虛擬現實；教學模式；教育應用
引言
新一輪的信息革命將深刻地改變傳統行業，逐漸克服技術難題之后，5G通信技術、人工智能技術、虛擬現實技術都得到了長足的發展，研究者們開始關注虛擬現實技術的應用，它在現代教育領域的運用成了矚目的焦點。
1現代教育技術的特點和發展趨勢
現代教育技術是把現代教育理論應用于教育、教學實踐的現代教育手段和方法的體系。它以實現教學過程、教學資源、教學效果、教學效率的最優化為目的[1]。它的現代化體現在教學設計現代化、教學手段現代化、教學媒體現代化。隨著現代教育科學和現代信息技術的飛速發展，現代教育技術和教育聯系緊密，它增加了信息傳遞的方式與方法，提升了教學效果與效率。現代教育技術與普通教育技術沒有本質區別，突出”現代”一詞的目的是要更多地關注現代科學技術的相關問題，吸納新的科學技術成果和思維方式，凸顯教育技術的時代特色。目前，教育技術在教育中的應用可以按照技術特點大致分為以下5類：（1）基于傳統媒介（如書本、圖片、畫冊、黑板、模型、實物、小型展覽）的常規教學模式；（2）基于視聽技術（計算機技術）的多媒體教學模式；（3）基于衛星通信技術的遠距離教學模式；（4）基于因特網等網絡技術的網絡直播教學模式；（5）基于三維仿真技術的“虛擬現實”的教學模式。隨著現代信息技術的快速發展，許多新技術被用到教育教學實踐中，豐富了現代教育技術的內涵。現代教育技術突破了傳統教育方式，正朝著多媒體化、網絡化、信息化、教育技術應用模式多樣化和遠程教育普及化的趨勢發展[2]。而“虛擬現實”的教學模式，具有多種教學模式的優勢，試想一個場景——分散在世界各地學習者穿戴著虛擬現實設備，匯集到一個共同的虛擬社區，在這里自由交流與學習——這種美好的愿景并不遙遠。
2虛擬現實的概念及特征
虛擬現實是一項融合了計算機圖形技術、多媒體技術、傳感器技術、人機交互技術、網絡技術、立體顯示技術、心理學及仿真技術等多種科學技術發展起來的計算機綜合技術[3]。虛擬現實技術有三大基本特征：沉浸感、交互性和想象力，它強調人在虛擬現實技術中的主導作用[4]。交互性是指用戶與虛擬空間中的虛擬物體的互動能力；沉浸性是指用戶在計算機生成的虛擬環境中，通過模擬視覺、聽覺等感官，給人以真實感覺；想象性是指用戶在虛擬環境中，根據環境傳遞的信息以及自身沉浸在系統的行為，通過自己的邏輯判斷、聯想等思維過程，想象虛擬現實系統中并未直接呈現的畫面和信息。近年來，科技不斷發展，信息量呈爆炸式增長，虛擬現實技術能有效地提高信息傳播和教學效率。虛擬實現的特性符合現代教育技術對提高教學水平的要求。
3虛擬現實技術在教學中的運用途徑
3.1自主學習
虛擬現實提供了一種嶄新的交互方式，學生可以通過眼睛、耳朵等多種感覺器官與它進行實時互動。學生憑借自然語言交互，以觸覺、視覺、聽覺作為媒介，和計算機進行交流溝通。這種嶄新的人機交互方式，給與學習者全新的體驗：在這個虛構的學習場景中，真實與虛擬模糊了邊界，理論知識和實踐操作同時進步。虛擬現實模擬的環境大體可以分為三個層次：（1）“顯示現實”，還原真實的環境，但是一般人不容易直接接觸，如火山口的場景、銀河中的場景、危險的化學實驗室等；（2）“模擬現實”，模擬現實中不存在的環境、特殊條件下才會產生的事物，如仿真訓練、模擬訓練等；（3）“創造現實”，突破現實的制約，想象力有多大，創造力就有多大，一切現實法則都可以在虛擬空間中被顛覆，給學生發揮創造力的機會，把好的創想在虛擬空間中盡情展現。
3.2虛擬實驗室
虛擬實驗室是虛擬現實技術的一大創新，學生可以在其中自由實驗，動手操作，觀察各種實驗反應，擺脫常規實驗室的局限。在虛擬物理實驗室中，學生可以虛擬出各種物理現象，實驗效果直觀可見；可以看見現實中看不到的磁場，理解磁場變化的原理；可以感受橋梁大廈的建造與崩塌，分析其中的力學原理。身處虛擬生物實驗室內，可以仔細觀察人體組織的切片結構，各種骨骼結構也變得清晰透明。在虛擬化學實驗室中，學生可以遠離現實實驗室的各種危險，安全地操作天平、砝碼，觀察燃燒、爆炸等反應現象；在虛擬地理實驗室中，學生可以進行地震和火山爆發等實驗，瞬間遨游太空，瞬間又深潛入海底，盡情體驗地理科學的魅力。想象力的邊界才是虛擬實驗室的邊界，虛擬實驗室將成為學生們最喜愛的場所。
3.3技能訓練
虛擬現實沉浸感和互動性的特性，可以使學習者全身心進入學習狀態，在安全的虛擬環境中反復練習，不斷試錯，直到熟練掌握技能。例如，在虛擬射擊培養體系中，學生可以重復射擊，提高反應能力，學習不同的掩體情況下的射擊方法，直到熟練掌握。運用VR技術可以使醫務工作者反復操練，保障手術訓練的實效。在教學技能訓練方面，與傳統微格教室相比，在虛擬教室中，師范生可以自由選擇面對的學生人數，克服上臺教學的畏懼心理。但是值得注意的是，真實的情景也是技能訓練不可或缺的內容，需要合理安排虛擬現實學習和真實情景練習，找到它們之間的平衡點，最大化利用虛擬現實技術的優勢。
4虛擬現實教育應用的展望
虛擬現實技術正處于高速發展階段，它會給教育帶來巨大的變革，未來的虛擬現實系統能夠與通信技術、大數據技術、人工智能技術等前沿科技緊密結合。在虛擬教育社區，每個學習者都有自己唯一的虛擬身份，能夠在虛擬的空間中與他人的虛擬角色互動交流，也能與人工智能的虛擬角色交流。人工智能虛擬學伴可以為學習者提供全程的學習規劃指導，制定個性化的培養方案；學習者的成長軌跡全程被記錄在虛擬世界之中，通過物聯網技術制作的可穿戴設備，學習者的身體健康狀況也可以被詳實記錄。數字虛擬世界和真實世界共同培養人才，這正是未來智慧教育的圖景
關鍵詞:人工智能;創新性教學;精品課程;課程建設;教學改革
人工智能課程是計算機類專業的核心課程之一,也是智能科學與技術、自動化和電子信息等專業的重要課程,其知識點具有不可替代的重要作用。該課程內容廣泛,具有很強的綜合性、應用性、創新性和挑戰性[1],其開設能夠更好地培養學生的創新思維和技術創新能力,為學生提供了一種新的思維方法和問題求解手段。同時,本課程能夠培養學生對計算機前沿技術的前瞻性,提高他們的科技素質和學術水平。通過課程的學習,學生對人工智能的定義和發展、基本原理和應用有一定的了解和掌握,啟發了對人工智能的學習興趣,培養創新能力。
中南大學人工智能課程開設于20世紀80年代中期。1983年,蔡自興作為訪問學者赴美國普度大學研修人工智能,并與美國國家工程科學院院士傅京孫(K. S. Fu)教授及清華大學徐光v教授合作研究人工智能。在傅京孫院士教授的指導下,蔡自興和徐光v教授執筆編著《人工智能及其應用》一書,并于1987年5月在清華大學出版社問世,成為國內率先出版的具有自主知識產權的人工智能教材。本教材不僅為我校人工智能課程提供了一部好教材,而且促進了國內高校普遍開設人工智能課程。此后,又陸續編著出版了《人工智能及其應用》第二版、第三版“本科生用書”和“研究生用書”、第四版等,修讀該課程的學生也與日俱增。該書第二版還獲得國家教育部科技進步一等獎。經過近20年建設,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示范課程。這是至今國內唯一同時獲得國家級精品課程和雙語教學示范課程的人工智能課程。同時,我們還開發了人工智能網絡課程,具有網絡化、智能化和個性化等特色,被國家教育部評為優秀網絡課程,供兄弟院校人工智能教學參考使用,受到普遍歡迎[2]。
作為國內第一門人工智能精品課程,我們按照教育部精品課程標準建設《人工智能》課程,尤其是在教學內容、創新性教學方法和教學模式上進行不斷進行改革與探索,取得了很好的效果。本文即為我校人工智能精品課程建設與改革經驗的初步總結。
1教學內容優化
1.1課堂教學內容優化
教學內容的確定是課程的首要任務。如何選好教學內容,使學生既能了解本領域的概貌,又能適合學生的基礎,便于他們在有限的時間完成學習任務,是一件難事。教學內容除了包含基礎理論外,還應該反映人工智能領域的新發展和新動態,跟上學科發展的步伐。本課程最初設定的教學內容分基礎部分和擴展應用部分。基礎部分主要包括人工智能的定義和發展、知識的表示以及推理,而擴展應用部分主要包括專家系統、機器學習、機器規劃、機器視覺等。
近年來人工智能科學的快速發展,涌現出了大批新的方法和算法,研究熱點問題也從符號計算發展到智能計算和Agent等。
學內容,既能使學生了解本領域的概貌,又能適合學生的基礎,便于他們在有限的時間完成學習任務,是一件難事。教學內容除了包含基礎理論外,還應該反映人工智能領域的新發展和新動態,跟上學科發展的步伐。本人工智能課程最初設定的教學內容分基礎部分和擴展應用部分。基礎部分主要包括人工智能的定義和發展、知識的表示以及推理,而擴展應用部分主要包括專家系統、機器學習、機器規劃、機器視覺等。
近年來人工智能科學的快速發展,涌現出了大批新的方法和算法,研究熱點問題也從符號計算發展到智能計算和Agent等。
隨著科學技術的不斷進步,在科學研究和工程實踐中遇到的問題變得越來越復雜,傳統的計算方法無法在一定時間內獲得精確的解。為了在求解時間和求解精度上取得平衡,很多具有啟發式特征的智能計算算法應運而生。這些算法通過模擬大自然和人類的智慧來實現對問題的優化求解。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,它主要涉及神經計算、模糊計算、進化計算和人工生命等領域,在如模式識別、圖像處理、自動控制、通信網絡等很多領域都得到了成功應用。另一個近10年來人工智能的研究熱點是Agent和多Agent系統,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的發展而逐漸成為熱點。
以上兩個內容都是人工智能的重要分支。因此,我們在《人工智能及其應用》第三第3版[3]和第四第4版教材[4]中已經順應形勢加入了這方面的內容,并將教學內容也進行了相應的擴展,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用也越來越廣泛,我們也將此類非經典推理方法單獨作為一章來進行教學。另外,還增加了一些新的內容,如本體論和非經典推理、粒群優化和蟻群計算、決策樹學習和增強學習、詞法分析和語料庫語言學,以及路徑規劃和基于Web的專家系統等。圖1給出本課程的教學內容大綱。
人工智能的教學內容涉及面廣且內容較多,要在有限課時內完成教學計劃并讓學生掌握,具有一定難度。因此需要根據教學對象的需求有所取舍。中南大度。因此需要根據教學對象的需求有所取舍。中南大學在智能科學與技術、計算機、自動化三3個專業中均開設了人工智能課程,根據相關專業課程教學對象,對學時和教學內容進行適當調整。對于智能科學與技術專業,人工智能課程為必修課,共48個學時含實驗8個學時。表1表示為相關專業的人工智能課程教學內容分配情況。對于計算機和自動化專業,人工智能課程為選修課,共32個學時含實驗8個學時。許多兄弟院校的計算機專業都把人工智能定為必修課,課程學時也在50學時左右。因此,我們一再強烈建議我校的計算機專業把人工智能列為必修課,并適當增加學時。由于智能科學與技術專業開設有專家系統和智能計算選修課程,因此在人工智能教學內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展應用上。對于計算機專業學生來說,除基本的知識表示和推理外,計算智能和Agent技術也是他們在軟件開發和通訊技術理論學習中需掌握的重要概念。同時,計算智能、專家系統對自動控制和電氣工程也十分重要,對自動化專業則應掌握該方面的內容。
1.2實驗實踐教學創新
國內人工智能課程在開設之初大多沒有安排實驗內容,僅為理論基礎和概念講授。由于理論比較抽象,很難理解,學習效果不理想,學生們對于其應用實現也十分困惑。此后,各高校也逐步在該課程中分配了實驗學時,大多數采用prolog語言和專家系統作為實驗語言和對象[5]。為了改進該課程的教學,我們也從沒有實驗到將實驗學時從零調整為設置4個學時的實驗課時,然后到現在的8個學時的實驗課時。隨著課堂教學內容的改革,實驗內容也進行了優化和更新。
人工智能課程實驗的目的是幫助學生掌握基本理論,發揮主動性,研究探討人工智能算法和系統的運行和實現過程,提出思路并驗證自己探索的思路,從而更好的地掌握知識,培養研究能力和創新能力。因此,在實驗教學內容的設計上,實驗項目應具備研究性和綜合性。實驗項目目標明確,要求學生帶著問題和任務進行實驗,但實驗過程又要有一定的靈活性,學生可以根據自己的思考進行適當的調整。再者,充分采用虛擬實驗方式進行實驗,大大提高了學生的興趣,提供了分析和探討智能算法的很好平臺。同時,學生的實驗數據和實驗結果分析既有格式要求,又給學生報告自己的研究的過程和結果留有空間,并在評分時加以充分考慮。這些做法能夠鼓勵學生,特別是鼓勵優秀學生進行獨立性研究,滿足他們學習的需求。
1) 人工智能課程的實驗環節不足和課時分配問題。
中南大學的人工智能課程的實驗環節經歷了從精品課程建設前沒有到開設,一直到其內容和形式上的不斷改進過程。但目前實驗還主要處于演示性和編程的實驗階段,而非設計和訓練階段。此外,由于人工智能課程涵蓋范圍廣、內容多,而課程所設置的學時有限。,如何分配好課堂教學與實驗課時也是一個需要在今后課程建設中不斷探索的問題。
對于某些專業的人工智能課程,可以考慮單獨開設人工智能實驗課程或人工智能程序設計與實驗課程。
2) 人工智能技術發展迅速情況下如何保持該精品課程持續發展的問題。
人工智能作為一門高度融合的交叉科學,其發展速度迅速,不斷有新理論、新問題涌現出來。我們的
人工智能教學既要注重基礎理論知識,又要緊跟學科發展的步伐,勢必要求對課程內容進行不斷更新,這對我們的教學資源和教師素質都提出了更高的要求。
4結語
本文介紹了中南大學的精品課程――人工智能課程教學內容和創新性教學方法的一些探索,已在課堂教學內容的優化、實驗環節的改進、教學方法的創新的實施上取得了很好的效果,充分激勵了學生的學習積極性和主動性,多方位培養學生發現問題、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。隨著智能科學與技術的發展和更為廣泛的應用,人工智能課程的重要地位必將更加突顯,我們也需要繼續努力,與時俱進,不斷完善人工智能精品課程的建設。
注:本文受教育部質量工程國家級精品課程人工智能(2003)、全國雙語教學示范課程人工智能(2007)項目支持。
參考文獻:
[1] 薛瑩. 創新教育新途徑人工智能與機器人教育:哈爾濱市教育研究院張麗華院長訪談錄[J]. 中國信息技術教育,2010(1): 20-22.
[2] 蔡自興,肖曉明,蒙祖強,等. 樹立精品意識搞好人工智能課程建設[J]. 中國大學教學,2004(1):28-29.
[3] 蔡自興,徐光佑. 人工智能及其應用[M]. 3版. 北京:清華大學出版社,2003.
[4] 蔡自興,徐光佑. 人工智能及其應用[M]. 4版. 北京:清華大學出版社,2010.
[5] 韓潔瓊,閆大順. 人工智能實驗教學探討[J]. 計算機教育,2009,(11):135-138.
[6] 劉麗玨,陳白帆,王勇,等. 精益求精建設人工智能精品課程[J]. 計算機教育,2009,(17):69-71.
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)
