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智能科学技术课程教学

来源:UC论文网2016-06-13 10:04

摘要:

对智能科学技术课程及其教学问题进行比较全面的探讨:首先回顾智能科学技术,特别是人工智能 等课程发展过程中一些鲜为人知的历史;接着讨论智能科学技术课程群在人才培养和学

  1.背景
  
  经过半年的筹备,在6个主办单位和广大同行的大力支持下,2010年全国智能科学技术课程教学研讨会终于即将在中南大学召开了。这是全国同类课程的首次教学研讨会,它的召开是十分必要和及时的。会议将围绕与智能科学技术相关的课程建设、专业建设、教学改革等问题进行深入的交流研讨,总结经验、取长补短,以促进智能科学技术学科发展,引导推动各高校智能科学技术课程的建设和教学水平的提高。会议的举办是我国智能科学技术课程教学和专业建设上的一件盛事,必将为推动学科发展作出贡献。
  
  什么是智能科学技术课程,至今没有统一的定义。笔者认为,以人工智能和认知科学为基础而建立和发展起来的学科就是智能科学技术学科,该学科的基础课程、专业基础课程和专业课程都属于智能科学技术课程。这是一个不小的前沿学科课程群。该课程群已开设的课程有智能科学技术导论、人工智能、人工情感、智能控制、机器人学、认知科学基础、专家系统、智能决策系统、智能计算、知识管理、智能法设计、模式识别、智能网络、智能游戏等基础课程、实验课程和专业基础课程以及各具特色的智能科学技术专业课程。
  
  2.历史回顾
  
  任何科学及新生事物的成长发展之路都是不平坦的。
  
  国际上人工智能研究作为一门前沿的交叉学科,伴随着世界社会进步和科技发展步伐与时俱进,在过去半个多世纪已取得长足进展。在国内,人工智能现在已得到迅速发展与传播,并促进了其他学科的发展。然而,30年前我国人工智能的艰难处境却鲜为人知。请看下面的事实:
  
  • 1980年中国人工智能学会在长沙艰难成立,成立后长期得不到国内科技界的认同,只能挂靠在中国社会科学院哲学研究所;直到2004年,中国人工智能学会才得以“返祖归宗”,挂靠到中国科学技术协会,成为中国科协的一员。
  
  • 1985年前,人工智能在西方国家得到重视和发展,而在苏联却受到批判;我国人工智能也与“特异功能”一起受到质疑,人工智能学科群专著不能公开出版。
  
  • 1986年清华大学校务委员会经过多次讨论后,决定同意在清华大学出版社出版人工智能著作,为人工智能学科群著作出版开了绿灯。一本普通著作的产生,从一个侧面反映出当时我国人工智能的艰难处境,但同时也让我们看到了希望的曙光。
  
  在这个“阴转晴”的大气候下,我们编著的我国首部人工智能、机器人学和智能控制著作分别于1987年、1988年和1990年在清华大学出版社、中南工业大学出版社和电子工业出版社出版。这些著作的问世,不仅为我国智能类课程提供了一批新颖教材,而且促进了人工智能等课程在国内高校的普遍开设与建设。1988年,时任国务委员兼国家科委主任的宋健指出:“人工智能著作的编著和出版使这一前沿学科最精彩的成就迅速与中国读者见面,这对人工智能在中国的传播和发展必定会起到重大的推动作用。”改革开放若干年后,我们终于迎来了我国智能科学“破土而出”的明媚春光。
  
  阳光普照万物长,雨露滋润禾苗壮。据不完全统计,现在全国已编著出版了50多部人工智能、40多部智能控制和近50部机器人学的教材、专著。此外,试办的智能科学与技术专业也组织编著和出版了一批新教材,如《智能科学技术导论》等。如今,我们正耕耘在一个智能科学百花盛开的春天里!我们有幸生活在一个研究和解答智能问题的时代。在这个时代,一方面,有关智能科技的资料数据有了丰富的积累,整个科技水平能够为相关研究提供空前有效的支持和服务;另一方面,社会各界能够允许对智能科学问题展开深入的自由讨论,不会倒退到备受质疑的年代。
  
  进入新世纪来,“人工智能属于计算机科学的一个分支”的提法因科技发展而出现异议。一些学者认为:以人工智能和认知科学为代表的学科应当成为一支称为“智能科学”的新学科。宋健在1988年就髙瞻远瞩地预测:“我深信,以人工智能和模式识别为带头的这门新学科,将为人类迈进智能自动化时期做出奠基性贡献。”我国众多高等学校的教授专家学者提出了创办智能科学与技术专业的建议,并身体力行,付诸实施。自2003年北京大学申报的智能科学与技术专业获得国家教育部批准至今,全国己有17所大学申报的智能科学与技术专业获得教育部批准试办。
  
  从上述分析可以看出,智能科学技术学科离―燎原”之势虽然尚有一定距离,但也已“闪亮登场”,稳步发展,初具规模,前景看好。智能科学技术学科迎来了前所未有的大好发展环境,该是我们全力以赴施展才干的时候了!
  
  3.智能科学技术在人才培养与学科建设中的作用
  
  智能科学与技术是一门新诞生的学科和专业,反映了信息科学及其交叉学科的最新进展和国家对新专业人才培养的需求,而课程教学是培养相关人才的必由之路。智能科学技术专业和课程在人才培养和学科建设中具有重要的地位和不可替代的作用。
  
  1) 培养新型人才的需要。
  
  智能科学技术以人工智能与认知科学理论和方法为核心,用计算机和自动机去模拟、延伸、创造以及扩展人类、生物的智能,设计和建造具有拟人智能水平的智能系统,并把这类系统应用到科学技术、国民经济、社会和人民生活的各个领域。这门新学科涉及认知科学、人工智能、计算机科学、控制论、生物信息学、数学、人工生命、脑科学、心理学、生理学和哲学等学科,是一门新的交叉边缘学科。智能产品开发所需要的完整知识结构和专门教育仅靠现有的学科体系是远远不够的,从事智能科技工作的人员需要共同的学科背景和系统的专业教育。通过智能科学技术相关课程的学习和训练,能够使学生成为具备专业素质的智能型科技人才。
  
  2) 信息科学和认知学科发展的迫切需要。
  
  智能科学与技术专业体现了相关学科和前沿学科的交叉融合,反映了学科发展方向和国家需求。通过智能科学技术课程群的教学,培养学生大跨度、多层次、多学科的交叉研究能力,为科学技术的发展提供新的现代智能信息处理手段,并促进其他学科的进一步发展。信息科学和认知科学的发展需要有新的增长点和发展后劲,而智能科学与技术课程教学就能为这种增长点和发展后劲提供知识和能力的保证。
  
  3)国民经济建设和社会发展的需要。
  
  一些新兴的信息处理技术领域,对传统信息学科提出了新的问题。现有的电子、自动化和计算机等专业本身也在向纵深发展,它们与智能技术虽有交叉和结合,但每个专业都不能独立地覆盖智能科学技术的整体范畴,更不可能丢弃原有的专业核心将重心转移到智能科学技术领域。在今后相当长的时期内,社会对智能科学与技术专业人才会有较大的需求。为适应信息学科往纵深发展,需要优化专业结构,深化智能科学与技术的研究,满足社会。
  
  4.课程教学现状
  
  在2009年第十届全国智能科学与技术教育研讨会上,王万森、刘建华、刘丽珍等老师在“我国智能科学技术教育的现状与思考”、“智能科学与技术专业教学平台探讨”和“智能科学与技术本科专业教学改革及课程建设”等文中,已对智能科学与技术专业的课程设置作了比较详细的介绍。由于全国目前只有17所大学试办智能科学与技术专业,其课程开设时间也只有几年;而更多的数百上千的高校计算机、自动化、机电工程和电子信息等专业都开设有更为广义的智能科学技术课程,其开设时间已有20多年。有鉴于此,有必要更全面地分析智能科学技术课程的现状。
  
  一些智能科学技术课程已成为相关本科专业的必修课程。例如计算机专业的人工智能、自动化专业的智能控制、机电工程专业的机器人学、系统工程和管理工程专业的智能决策系统等。修学智能科学技术课程的学生包括各个层次,涉及本科生、硕士研究生、博士研究生以及高职高专学生。修学智能科学技术课程的学生众多,估计累计总数在100万以上。
  
  智能科学技术课程在我国从无到有,从少到多,从弱到强,已颇具规模、富有特色。据不完全统计,至2010年,教育部已评选出国家级精品课程4000多门(含本科课程2763门),全国双语教学示范课程503门,国家级教学团队705个。其中,属于智能科学技术类的国家级精品课程4门,全国双语教学示范课程4门,国家级教学团队2个。
  
  智能科学技术类课程已有10门进入教育部质量工程,已占有一席之地,但其比例仅为质量工程立项项目的0.2%,这也说明,无论是广义的智能科学技术相关专业或是试办的智能科学与技术新专业,其课程建设、学科建设和专业建设都需要继续做大做强,以适应国家人才需求和国民经济建设需要。
  
  5.课程建设的发展思路
  
  无论是智能科学与技术试办专业课程还是广义的智能科学技术课程,都需要进一步建设,更上一层楼。下面试就这些智能科学技术课程群建设问题,谈谈我们的基本观点,供进一步讨论参考。
  
  1) 深化改革,提高认识。
  
  如同其他课程一样,智能科学技术课程群建设也要在改革中进行,以改革促建设,以改革促发展。《国家中长期教育改革和发展规划纲要》为教育改革指明了方向。我们应当结合课程建设实际,认真学习,提高认识,不断深化教育改革,加大课程教学改革力度,以实际行动贯彻执行规划纲要的精神。
  
  2) 修订大纲,完善计划。
  
  现有智能科学技术课程群的大多数课程,要么没有统一制定的教学大纲,要么已有教学大纲已经老化,不能适应新的教学要求。因此,有必要全面修订各课程的教学大纲。相关专业教学指导委员会和学会专业(工作)委员会可以组织有关专家教授,在总结国内经验和借鉴国外做法的基础上,讨论、修订或制定各门课程的新教学大纲,供各校使用。在修订大纲的基础上,进一步完善相关的课程教学计划等。
  
  3) 保持共性,发展特色。
  
  没有统一的教学大纲是不行的,但是,如果各校对每门课程都是千篇一律,那么课程教学就难以有所发现,有所创新。在执行大纲的实践过程中,应当允许各校和每位教师在保持大纲基本要求的前提下,求真务实,创新和发展自己的课程教学特色,为智能科学技术课程改革作出实实在在的贡献。这里强调“求真务实”和“实实在在”的贡献,就是要防止和坚决反对在课程改革和学科建设中的种种急功近利、弄虚作假和粗制滥造的思想行为。
  
  4) 教材建设,力求精品。
  
  如前所说,现在广义意义上的智能科学技术课程已拥有上百部教材,然而这些教材中,属于精品者为数不多,一般是第一次印刷后,就不再版。无论是己评上各级“精品课程”的教材,或者还不是“精品课程”的新编教材,都应当按精品课程的要求编著和出版一部教材是否为精品教材,不仅要通过教育部门组织的专家评审,更要经受教学实践的检验和广大师生的认同,即接受市场、群众和历史的检验。
  
  5) 课程内容,不断更新。
  
  为了及时反映各专业和学科研究的最新进展,在修订教学大纲的基础上,需要把握课程性质和教学目的,对教学内容进一步优化和更新,让学生以有限的时间学到各课程的基础知识和基本方法。我们编著的教材一般平均7〜8年修订一次[9]<)]。现在看来,由于学科迅速发展,某些课程的更新时间应当缩短为5年左右更宜。在选择和确定教学内容时,要兼顾基础知识和新兴技术,注意与相关课程的链接,密切理论与实际的关系,有利于学生能力培养,提高他们的学习效果和整体素质。
  
  6) 改进方法,启发互动。
  
  要进行课程教学改革,就要经常开展教学模式和教学方法的研究与改革,学习国内外先进教学经验和方法。在教学过程中,教师和学生一样都是教学过程的主体。新教学模式和教学方法,都要充分激励学生的学习积极性和主动性,发挥独立思考和创新思维,多方位培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。在课程教学中,还要采用面向问题的启发式教学、课堂辩论与交互式教学等方法。
  
  7) 网络资源,不可或缺。
  
  几年前,应用多媒体电子课件进行教学可能被认为是很先进了。近年来,随着教学科技的巨大进步,网络课程己得到普遍开发和广泛应用。如果条件许可,最好是自主开发网络课程,以期更好地满足课程教学要求,体现出自主创新特色。网络课程的使用,必定能够促进课程教学改革,更好地调动学生的学习兴趣和主动性,培养他们独立思考的能力和深入研究的好作风。
  
  8) 实验平台,着力建设。
  
  现代理工科课程教学,必须理论密切联系实际。为智能科学技术课程建立实验平台的主要目的是使学生通过实验,研究探讨课程讲授的基本原理和实现过程,提出思路并加以积极验证,从而更好地掌握知识,加深理解,培养学生理论联系实际的能力和创新能力。各课程都要创造条件,争取必要的财政支持,开发能够适应教学要求的实验平台。
  
  9) 双语教学,势在必行。
  
  我们并不要求在所有课程中开展双语教学,然而要求创造条件尽可能进行双语教学。双语教学是教学现代化的需要,是建设一流课程和一流教学队伍的需要,是建立高水平学科和高水平大学的需要。要采用多种方式坚持汉英双语教学,并不断积累经验。在双语教学中,汉语和英语(或其他语种)讲授的比例要视学生的外语水平和接受程度与学习效果而定。双语教学不仅有助于学生的专业英语学习,提高了学生的学习兴趣,并能够引导学生学习英文参考文献,为查阅英文专业文献资料打下良好基础。此外,双语教学对教师,特别是其外语水平及其口语表达能力,提出了更高的要求,促进了师资整体水平的提高。
  
  10) 师资队伍,锻炼成长。
  
  无论课程教学内容的优化和更新,或是教材建设、教学环境建设、教学管理等,都离不开教师的作用。建立一支爱岗敬业、富有战斗力的教学队伍是出色完成教学任务和提高课程教学质量的根本保证。教学人才资源是教学的第一资源,要组成一支知识结构和年龄比较合理的教师队伍。主讲教授应具有较高的
  
  学术造诣和丰富的教学经验,其他教师也有较好的教学功底和较强的教学能力,教学队伍所有成员都要热爱教学工作,团结协作,认真负责地做好每一环节的教学工作。
  
  11) 增进交流,加强合作。
  
  粗略估计,包括广义的智能科学技术课程群和试办智能科学与技术新专业课程群在内,全国从事这些智能类课程教学的教师达数千人,学生(含毕业生)不下数万人。这些教师,实为同行,有共同的事业,共同的追求,共同的体验。有必要增进彼此交流,加强校际合作,让各自的经验成为大家的共同财富。交流的方式多种多样,可以主办研讨会、客座讲座或发表教改论文,也可以交流精品课程、双语教学示范课程和教学团队的建设经验体会等。合作的渠道也是灵活多变的,可为合作开展课程教学改革研究,接受在职博士生培养和进修教师培训,也可以共同开发教学改革平台等。
  
  6.结语
  
  以上是我们在智能科学技术课程教学中的做法、感受和体会。我国人工智能的发展经受了不少困难和考验,终于迎来了学科发展的大好环境。智能科学与技术新专业的建立与建设,适应了国家高水平人才培养的需求。为此,我们需要深化改革,修订大纲,下大力气编好教材,不断更新课程内容和改进教学方法,建设好并充分利用网络资源和实验平台,探索双语教学新路,进一步搞好师资队伍建设,加强交流和合作等。我们的认识和做法可能存在片面和不足,欢迎批评指正,期盼我们的努力能为进一步搞好智能科学技术课程教学,发展智能科学与技术专业作出应有的贡献。※注:本研究获得教育部国家级精品课程人工智能(2003年)和智能控制(2006年)、全国双语教学示范课程人工智能(2007年)、国家级智能科学基础系列课程教学团队(2008年)等项目支持。
  
  蔡自兴 (中南大学信息科学与工程学院智能科学研究中心,湖南长沙410083)

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