人工智能教学理论篇1
关键词:人工智能;教学;教材
人工智能的发展经历了漫长的历程。特别是20世纪30年代和40年代,智能界发现了数理逻辑和关于计算的新思想。1956年夏季,人类历史上第一次人工智能研讨会在美国的达特茅斯(Dartmouth)大学举行,标志着人工智能学科的诞生。多年来,机器学习、计算智能、人工神经网络等和行为主义的研究深入开展,形成高潮。同时,不同人工智能学派间的争论也非常热烈,这些都推动人工智能研究的进一步发展[1]。人工智能技术已经可以担当信息化和信息社会建设所赋予的重任。我国已有数以万计的科技人员和大学师生从事不同层次的人工智能的研究与学习,人工智能已成为一个受到广泛重视并有着广阔应用潜能的庞大交叉的前沿学科[2]。
人工智能与计算机领域的其他方向有一个比较显著的特点,即以符号处理为主,而其他方向是以数值计算为主。从理论上说,人工智能领域担负着一个极富挑战的任务――揭示智能的本质,从应用上说,人工智能的目标是开发更有用的计算机程序[3]。人工智能课程是智能科学与技术专业的重要基础课程,介绍人工智能的基本理论、方法和技术,为以后高级课程的学习、在人工智能领域的进一步研究和开发工作,奠定良好的基础。
本文以首都师范大学开设的人工智能原理精品课程的教学实践为基础,介绍我们针对不同专业、不同层次学生所开设的相关系列课程。
1课程知识点
人工智能是由脑科学、认知科学、逻辑学、信息科学技术等多学交叉所形成的一个新兴边缘学科。目前,国内外对人工智能的研究存在着狭义和广义两种观点。狭义人工智能通常是指以符号智能为主体的传统人工智能概念。广义人工智能通常是指包含自然智能、符号智能、计算智能、集成智能和分布智能等在内的智能科学技术概念。本课程主要基于广义人工智能的概念,从原理、方法、技术、系统和应用等不同方面,对人工智能进行科学的探讨。人工智能的主要特点是注重知识和推理,强调启发式和不确定性,提倡多学派融合和多技术综合。同时,它又是一个开拓性领域,其新思想和新技术层出不穷,因此,应鼓励学生的创新和实践。这门课程的主要内容包括:人工智能基础、知识表示、确定性推理和搜索、计算智能和不确定性人工智能、机器学习与自然语言理解、分布智能和专家系统等。其主要知识点有:
1)了解人工智能发展简史、研究目标;了解人工智能的研究方向;理解人工智能的定义、人工智能成功的标志。重点是掌握物理符号系统假设、图灵测试和启发式等概念。
2)知识表示和推理。要求了解和掌握时间和空间的表示、事件和行动的表示技术;了解和掌握概率推理、Bayes定理方法;了解和掌握谓词演算和归结定理证明。
3)搜索和优化方法。这部分内容主要介绍启发式搜索策略(a,a*算法)、局部搜索策略(盲人爬山,模拟退火,遗传搜索);了解和掌握博弈方法(min-max搜索,―剪枝)。
4)机器学习。主要讨论机器学习的基本该概念和一些非连接主义的机器学习方法。
5)神经网络。主要讨论基于神经网络的连接学习机制。
6)专家系统。专家系统是人工智能应用研究的一个重要领域。它实现了人工智能从理论研究走向实际应用,从一般思维方法探讨转入专门知识运用的重大突破。这部分内容主要是让学生了解专家系统的构成、分类和相关开发工具。
2系列课程设置
2.1两个系列五门课程
为了适应人工智能技术日益广泛的需要,国内外高校普遍开设了人工智能方面的课程。本科阶段开设人工智能课程,主要是为了让学生对人工智能的发展、原理和应用领域有初步了解,启发学生对智能学科的兴趣;而研究生阶段的学习则是要求学生能够掌握人工智能的基本技术和前沿研究内容。为此,针对不同层次、不同专业的教学对象,我校分别开设了两个层次的五门相关课程。从2003年开始为第一届智能科学与技术专业本科生开设了人工智能原理课程。该课程由54学时的课堂讲授和18学时的实验教学组成,是智能科学与技术专业的必修课程和核心课程之一。
从2009年开始,我们又将人工智能课程中的实验教学部分独立出来,安排36个机时,单独作为一门1个学分的人工智能实验课。该实验课也是智能科学与技术专业的必修课程和核心课程之一,目前已完整地开设了两届,受到了学生的欢迎与好评。
同时,我院软件工程专业、信息工程专业、电子信息工程专业及计算机科学与技术专业等信息类专业开设了人工智能概论选修课程,进行36学时的课堂教学,也已经成为这些专业本科生的一门重要的技术基础课程。
2010年我们又面向包括人文社科等全校所有专业开设了人工智能导论这一校公选课(36学时),其目的是使学生了解人工智能的基本概念、原理以及智能技术在不同领域的成功应用,具有一定的科普意义。
在研究生教育中,我们又针对研究生的特点,开设了高级人工智能课程,对研究生进行更深层的理论讲授和前沿研究课题的介绍。
由于人工智能是交叉学科,涉及面广、内容抽象、不易理解,学生往往有曲高和寡、望而生畏的感觉,加之不同专业、不同层次的学生对智能技术的要求有所差别,因此,为了更好地实现差别化教学的目标,提高该课程的教学质量,我们根据已有人工智能课程在教学与实践方面的经验,针对不同教学对象,提供不同的教学深度、教学内容、教学方法和考核方式,力争使智能科学惠及更多的学生。
2.2优选教材与教学内容
在教材选用方面,我们主要采用了首都师范大学王万森教授主编的教材《人工智能原理及其应用》。该教材同时为普通高等教育“十一五”部级规划教材和北京市精品教材,反映了人工智能研究和学科的最新发展,是王万森教授多年的教学与科研经验的结晶。由于广受好评,2007年出版了第2版,该书前后两版目前已印刷了16次,印量5.6万册,已成为国内多所大学的人工智能课程教材和教学参考书。此外,我们还为学生提供n.J.nilsson的《artificialintelligence:anewSynthesis》、蔡自兴教授的《人工智能及其应用》、李德毅教授的《不确定性人工智能》及马少平教授的《人工智能》等教学参考书。
作为课程建设一个重要组成部分,我们十分重视教材建设。除上述王万森教授主编的《人工智能原理》教材外,另一本侧重基础与应用的《人工智能基础及应用》教材正在人民邮电出版社的编辑出版中;还有一本在人工智能实验课基础上,包括教学指导、习题解析和实验指导等内容的北京市精品教材立项,《人工智能习题解析、学习与实践指导》也即将交稿,由电子工业出版社出版。
在人工智能课程教学过程中,针对智能科学与技术专业的学生,我们不仅进行理论讲授,同时还利用人工智能实验课,开展了36个机时的相关实验教学,学生在学习人工智能理论的同时,还能够得到智能软件开发方面的实验训练。该实验课设立了5个基本实验和3个综合实验。其中,5个基本实验分别是:实验1,基于规则的简单动物识别系统;实验2,基于极大极小算法的一字棋游戏;实验3,简单的遗传优化;实验4,简单的可信度推理;实验5,简单的单层感知器学习。对每个基本实验,在给定实验程序框架的前提下,安排了5个实验机时。3个综合实验分别是:实验1,双机对弈五子棋游戏;实验2,基于Bp网络的预测与评价系统;实验3,基于web的不确性推理专家系统。对综合实验,要求每个学生选作其中的一个,安排10个实验机时。人工智能实验课程的设立,强化了学生的知识,激发了学生的学习兴趣,促进了学生对学习内容的理解,提高了学生对智能技术的简单应用能力。为后续课程如智能机器人、智能游戏及智能管理等课程奠定了坚实的基础。
对于非智能科学与技术专业的学生,我们则开展更为灵活多样的教学形式,如展开师生间的讨论,让学生看到问题从提出、分析到解决的全过程。让学生自己去查阅资料,发现智能技术与他们所学专业的关系或在其中的应用。让学生进行课程讲演与展示,如“地理学”专业的学生就讲解了智能技术在地理信息系统中的应用,“戏剧文学”专业的学生讲解了智能动画技术在影视作品中的作用,“法语”专业的学生发现原来机器翻译是这样有趣。采取这样的教学方法,学生普遍反映课堂学习令人印象深刻,整个过程让人回味无穷。
3课程教改
在教学内容改革方面,能适应智能科学技术发展和应用普及的需要,在保持人工智能基本理论和方法的核心地位的前提下,我们不断增加人工智能的新技术。例如,计算智能、分布智能、先进专家系统、新的机器学习方法等。
在教学方法改革方面,积极采用启发与互动、讨论与研究的教学方法。其中,对理论性知识我们多采取启发与互动的教学方法,这种方法有助于对学生理解能力和学习能力的培养。对技能性知识更多的是要求实践,而在课堂上则可采用讨论与研究的教学方法,这种方法有助于培养学生的思维能力和创新能力。
在教学实训方面,我们十分注重实验、实践和训练对人工智能教学和学生能力培养的重要性,积极探索把人工智能实验作为人工智能教学一个重要环节的理论和方法。在国内公开出版发行的所有人工智能教材中,首次把人工智能实验作为一个独立部分写进教材(本课程负责人独著出版的“普通高等教育‘十一五’部级规划教材”《人工智能原理及其应用》第2版)之后,又在国内高校中首次把人工智能实验作为一门独立课程开设,走出了我国人工智能实验的开创性的一步。
在课件建设方面,人工智能多媒体课件,获北京市高校首届多媒体教育软件大赛二等奖。相关课程智能科学技术导论多媒体课件,又获北京市高校第二届多媒体教育软件大赛优秀奖。
4结语
本文是以我校精品课程人工智能原理建设为基础,对系列相关课程在教学内容、教材、教学方法、教学手段、考核方式等方面进行的探讨,总结了该课程在教学和实践方面的一些教改举措。这些举措使得人工智能教学更贴合学生的学习需求。通过认真落实这些举措,使各个层面上的学生都能更好地掌握人工智能的基本概念、基本理论和基本技术,提高实践动手能力,达到本课程预期的教学效果。
参考文献:
[1]王万森.人工智能原理及其应用[m].北京:电子工业出版社,2007.
[2]蔡自兴,肖晓明,蒙祖强,等.树立精品意识搞好人工智能课程建设[J].中国大学教学,2004(1):28-29.
[3]蔡自兴,徐光佑.人工智能及其应用[m].北京:清华大学出版社,2010.
BuildingtheCurriculumSystemofartificialintelligence
penGYan,wanGwan-sen,XieDa
(Collegeofinformationengineering,CapitalnormalUniversity,Beijing100048,China)
人工智能教学理论篇2
一、教育观念的更新和转变
1.改变对学生的认知
多元智能理论认为几乎每个人都是聪明的，但聪明的范畴和性质呈现出差异。我们要改变以往对学生的认知，用赏识和发现的目光去看待每一个学生，特别是技校的学生，经历了中考和高考的失败，是别人眼中的差生。我们要改变以往用同一个标准去衡量学生的观念，要重新认识到每位学生都有不同的智能优势。只要我们正确的引导和挖掘，每个学生都能在某个方面成才，正所谓360行，行行出状元。
2.重新定位教学观
在教学方法上，多元智能理论强调应根据每个学生的智能优势和智能弱势选择最适合学生个体的方法。作为一名教育工作者，我们要关注学生的个体差异，发现每个学生的闪光点，因材施教。在教学中，教师要运用多样化的教学模式，促进学生潜能的开发，鼓励学生参加多种社团活动，丰富自己的校园生活，引导他们形成正确的学习方法。特别是技工教育，课堂教学和车间实训兼而有之，怎样做好理论和实践的对接，需要我们老师认真分析，认真总结，既不是单纯的理论传授，也不是单纯的车间实训，而是将理论和实践尽可能地糅合起来，就是我们说的一体化教学，或者是以项目为载体，开展项目教学，让每一名同学都参与到教学的过程中来，让他们体验成功的乐趣，重新拾回对学习的信心。
3.重新定位评价观
多元智能理论对传统的标准化智力测验和学生成绩考察提出了严厉的批评。传统的智力测验过分强调语言和数理逻辑方面的能力，只采用纸笔测试的方式，过分强调死记硬背知识，缺乏对学生理解能力、动手能力、应用能力和创造能力的客观考核，因此，是片面的、有局限的。多元智能理论认为，人的智力不是单一的能力，而是由多种能力构成的，因此，学校的评价指标、评价方式也应多元化，并使学校教育从纸笔测试中解放出来，注重对不同人的不同智能的培养。技工教育在这方面有自身的优势，不仅要评价学生对知识的理解和掌握情况，更重要的要考核学生对技能的掌握程度，技能过硬知识理解欠缺的学生同样是好学生，毕竟技工教育应该以技能为主，而不是以纸笔测试为主。
二、教育目标的重新定位
1.教育目标的定位
普通教育是以升学为根本任务，注重培养的是学生学习知识的能力以及自学能力。技工教育是以就业为根本任务，注重培养的是学生学习技能的能力以及动手的能力。根本任务的不同，决定了技工教育的本质是培养一流的技工，总书记在视察珠海市高级技工学校时指出：“没有一流的技工，就没有一流的产品。”。因此，一流的技工是一流产品的前提和保证，技工教育承担着培养技工的任务，在教育目标的定位上要敢于创新，不重知识重技能，不重升学重就业。
2.教育目标的转变
过去，很长一段时间，我们都是以学生的学习成绩来量化和考核一个学生的全部。显然，这种评价方式越来越难以适应当今社会的发展。在教育目标上，多元智能并不主张将所有人都培养成全才，而是认为应该根据学生的不同情况来确定每个学生最适合的发展道路。笔者所在的学校就提出了“双核型”人才培养目标，即不仅要具有核心职业技能，还要有核心职业素养。在教育的具体实施过程中，要根据每个学生的不同特点，突出他们的优点，因材施教，不以成绩论英雄，最大程度地释放每个学生的闪光点。在注重全面发展学生的智能结构各种功能的基础上，应更加注重不同个性的发展，我们应该充分尊重任何一种智能，尽量按照每个学生所具有的不同智能结构提供发展、成长的条件和机会。教学就是要尽可能创设适应学生优势智能结构发展的条件，使每个学生都能成才。
当前，技工教育面临了很多难题：一是招生难，家长的观念没有改变，“技工教育不就是到工厂当工人吗”，很多家长对此不屑一顾，“我的孩子将来要上大学，坐办公室，怎么能去当工人呢？”二是管理难，技工学校的“差”生多，打架事件时有发生，给技工教育带来了负面影响。值得庆幸的是，技工教育逐渐得到了社会的认可，技工学校毕业的学生供不应求，大学生就业越来越困难，大学生毕业后到技校回炉学一技之长的也时有发生。
人工智能教学理论篇3
人工智能技术及其应用的发展历史虽然只有短短的50余年，但是它作为信息技术的前沿领域，对社会经济和发展的影响却越来越大。在基础教育课程改革的大潮中，许多国家意识到基础教育领域开展人工智能教育的必要性，努力把人工智能列入技术类教育的教学内容中。作为师范类院校，教授人工智能课是有必要的。?
（1）为部分优秀的学生将来做更深入的研究打坚实的基础。在面向知识经济的今天，研究获取、表示和使用知识的人工智能学科越来越受到人们的重视。目前人工智能研究被列为中国高技术领域的重点之一。以专家系统为代表的智能化系统在信息技术中也占有重要地位。因此在高等教育中开展人工智能教育和智能化系统的研发，不仅是计算机科学的应用，也是促进各学科服务于国民经济发展的必然趋势。为使人工智能的理论、方法和技术的研究与应用普及和深入，教育重心必须要下移，即从研究生教育向本科教育普及。开展本科层次人工智能普及教育的有效途径之一是在本科高年级开设相关选修课。开展人工智能教育，不仅能够更好地发挥高等院校的育人和科学研究功能，而且能为学生拓宽专业路径，扩大自主学习空间和发展个性创造条件，同时也为营造一个使学生不仅有宽厚、扎实的理论基础，且具综合分析和解决问题能力的环境。?
（2）为将来从教的学生积聚大量的知识。英国早在1999年，人工智能课程已经作为选修课出现在中学的信息与通讯技术（iCt）课程中。许多中小学还通过机器人竞赛活动来激发中小学生学习人工智能的兴趣，使学生不仅提高了用信息技术解决问题的能力，而且培养了多种思维方式，获得了更多的创新空间。美国现行的中学信息技术课程设置中，将人工智能的内容作为“媒体与技术”层面对12年级学生的要求。澳大利亚的部分中学开设的信息处理与技术课程，人工智能、信息系统、算法和程序设计、社会和伦理道德、计算机系统分别作为5个主题共同构成了该课程的教学内容。在该课程的大纲中规定，人工智能部分的教学内容在高中第3学期为12年级的学生开设，教学时间为10周。?
在我国，多年以来中学奥林匹克信息学竞赛中一直包含有人工智能相关的题目，涉及启发式搜索、博弈、智能程序设计等问题。2003年4月，我国教育部正式颁布《普通高中技术课程标准（实验）》，首次在信息技术科目中设立了“人工智能初步”选修模块，标志着我国高中人工智能课程的正式起步。?
我国的新课程标准颁布后，教育部评审并通过了分别由教育科学出版社、广东高教出版社、地图出版社、上海科技教育出版社和浙江教育出版社出版的5套高中《人工智能初步》教材，并开发了相应的教辅材料，包括教师用书和配套光盘等。为了配合中学人工智能课程的实施，国内也推出了一些适合中学生学习与体验的人工智能软件和网络资源。另一方面，一些高校的本科生、研究生也逐步关注中学人工智能教育的开展并将其作为毕业论文的研究选题。一些师范院校适应形势要求，已为师范生开设了与此相关的选修课程。?
2人工智能的教育及教学条件现状?
通过对本人多年的教学过程进行总结，我校的《人工智能》课程教育现状可总结为如下几点：?
（1)理论知识充裕。但与实践相脱节，特别是在智能科学技术的教育教学方面。尽管知识面相当广泛，而人工智能理论的普及教育以及智能技术的开发与应用仍然十分滞后。?
(2)同其它普通高等院校一样，在本校，人工智能技术的研究与应用尚未普及，甚至比不上其它院校。这不利于培养学生的科研兴趣及创造精神。?
（3）缺乏配套实验教材，实验教学内容缺乏，无法培养学生的研究能力和创新能力。只有开设实验项目，才能使人工智能的相关知识具有研究性和综合性。?
（4）对中小学智能教育的深度及教学方式、教学特点缺乏研究。做为师范类院校，我认为在对学生进行基础知识教育的基础上，要紧抓中小学智能教育的特点对师范类学生进行相关的教育与培训。?
相对于教育现状，我校的《人工智能》课程教学条件现状要稍好一些，其状态如下：?
（1）教材使用部级规划教材，此教材非常系统地介绍了人工智能的基本原理、方法和应用技术，适合本科及研究生使用。在我们的授课过程中，也会适当为学生提供相关的国内其他先进教材，如中南大学蔡自兴教授的《人工智能及其应用》等。?
（2）为了促进学生自主学习，我们准备了多种类型的扩充性学习资料，加强学生主动学习的意识，包括：课程相关杂志和书籍目录，以及部分重要的参考文献，与人工智能相关的网络资源如优秀BBS、新闻组、网址等。它们包括了大量的文献资料、本领域研究的前沿动态等。使用表明，学生非常乐于查阅这些资源。使学生能通过使用这些资源进行一些人工智能程序设计，探讨一些问题，在课堂讨论中展示他们的收获。?
(3）校园网的普及与不断优化使本课程有优良的实践性教学环境，能充分满足教学需要。我们拥有较充足的多媒体教室和网络教室，为实现本课程教学提供了物质保障。在网络资源建设方面，全校办公室、教室、学生宿舍和教师宿舍都以宽带网相连，这些硬件设备对本课程教学发挥了重要作用，使本课程教学质量得以明显提高。?
3人工智能教学方法及手段的改革?
针对我们现在所采取的教学方法，我认为存在许多不足，如教学方式比较单一，教学内容偏重理论讲解等，为此，提出以下教学方法的改革：?
（1）通过多种途径激发学生的学习兴趣。课程的学习效果，直接受到学生兴趣和参与意识的影响。一般来讲，《人工智能》作为一门前沿课程，开始学生学习兴趣很大，当开始接触到抽象理论知识及部分算法时，学生往往感到不易接受。我们通过各种途径和方法，激发和培养学生的学习兴趣，包括鼓励学生参与某部分知识的扩充性资料查找,预留一定时间请学生负责对此内容进行讲解，布置学生对某个基本成型的实验进行纠错及验证，降低问题解决的难度。学生因此产生兴趣从而做更深度研究。?
(2）进行启发式教学。我们可以尝试在教学过程中不断提出问题请学生思考，启发学生求解这些问题，鼓励学生提出自己的猜想和解决方案，然后摆出教材中的解决方案，并与同学所提出的观点进行分析和比较，这足以加强学生学习的主动意识和参与意识，提高学生学习的积极性。?
(3）课堂辩论与交互式教学。组织课堂辩论，讨论的议题可定位为譬如人工智能是否能超过人类智能等有争议的问题。学生通过对这些问题展开激烈争论，激发了学习潜能，明确了学习目标。当然师生间的交流方式还有很多，如邮件互发、QQ留言等，也可在课程网站中的互动平台进行交流。?
(4）分层次因材施教。在授课过程中，通过对每个具体学生的学习进度、课堂作业情况进行及时评估，对学生提出进一步的学习建议和指导，实现个性化的教学。对优秀学生探讨，可以在教学设计和实验设计中要求其选作部分探索性、创新性的功课和实验，以发挥学生个性优势。对于有意于将来从事中小学教育的学生可以在机器人及人工智能技术发展现状等知识层面对其做问题讲解。而那些看似缺乏兴趣的学生，我们可以用多媒体手段如播放人工智能相关电影及科学小片引起其兴趣，实行逐步引导的教学过程。?
另外，我们可以尝试双语教学。采用中文教材和讲授的同时，注重在课程中的关键词同时用英文表示，并适当指定英文参考短文和英文参考书。使学生能够接触国外文献资料，加深对学习内容的理解，获得更宽广的知识。我们也可以在教学内容安排上，注重理论联系实际，将一些人工智能网络上的虚拟实验给学生进行课外上网练习，从而使学生了解算法的具体运行过程，通过参与达到知识的理解，掌握基本方法和技术。?
根据现有的条件，我们在教学中可以采用多媒体教学和网络课程教学相结合的方法，充分利用多媒体的丰富表现形式，利用网络课程的交互性、情景化等特点，构筑以学生为主体的《人工智能》课程现代教学模式。对于抽象知识，可通过动画和视频演示，通过声音和图像展示人工智能的历史、人物和前景，做到学生直接而深刻地看到知识的内涵外延。网络课程能较好地实现交互并使学习过程情景化，通过网络课程的课堂练习和章节练习，教师可以评价学生的学习情况，并给学生提出学习建议，从而提高学生的研究力和创新力。我们也可以给学生播放中学《人工智能》课程课堂教学录像，以使学生看到初高中学生的知识范围及深度；同时给学生播放现有的《人工智能》科学成果，让学生看到理论背后的实践；也可以播放科幻片，激发学生想象的翅膀从而有兴趣把人工智能作为将来深造的方向。《人工智能》是一门较新的课程，改进教学方法和手段不仅要靠教师，也应增加硬件设备的投入。如果人工智能能采用智能辅助教学系统或机器人辅助教学过程逼真、形象，一目了然，这样可大大提高学生的学习效率，尤其是提高学生的观察判断能力、发现问题和解决问题的能力。?
4人工智能实践教学设计的探讨?
我们可以在教学过程中，适量开设一些实验和设计，提高学生的动手能力，并加深他们对理论知识的理解，降低理论的抽象度，提升理论的实用性。在近两年的教学过程中，我们会适量加入一些人工智能语言的教学过程。例如，在讲解了“野人与传教士过河”等问题后，我们可以让学生使用Visualprolog或者C?++?对算法进行实现；在讲解tSp问题的遗传算法解决案例后，指出编码方案、初始种群大小、进化代数、交叉率变异率等因素对求解结果的影响，并要求学生通过实验的方式来分析、理解这些问题，并提出“寻找更有利的解决方案”等问题。把学生的兴趣激发后，为解决这些问题，学生会在课外主动查阅相关文献、相互讨论以实现他们所设计的方案，这样既培养了学生善于钻研和勇于创新的精神又提高了学生的实践与创新能力。?
参考文献：?
［1］熊德兰,李梅莲,鄢靖丰.人工智能中实践教学的探讨［J］.宿州学院学报,2008(1).?
［2］何元烈,汪玲.“VisualC?++?”在“人工智能”教学中的应用与探讨［J］.广东工业大学学报:社会科学版,2008(8).?
人工智能教学理论篇4
关键词:人工智能;创新性教学;精品课程;课程建设;教学改革
人工智能课程是计算机类专业的核心课程之一,也是智能科学与技术、自动化和电子信息等专业的重要课程,其知识点具有不可替代的重要作用。该课程内容广泛,具有很强的综合性、应用性、创新性和挑战性[1],其开设能够更好地培养学生的创新思维和技术创新能力,为学生提供了一种新的思维方法和问题求解手段。同时,本课程能够培养学生对计算机前沿技术的前瞻性,提高他们的科技素质和学术水平。通过课程的学习,学生对人工智能的定义和发展、基本原理和应用有一定的了解和掌握,启发了对人工智能的学习兴趣,培养创新能力。
中南大学人工智能课程开设于20世纪80年代中期。1983年,蔡自兴作为访问学者赴美国普度大学研修人工智能,并与美国国家工程科学院院士傅京孙(K.S.Fu)教授及清华大学徐光v教授合作研究人工智能。在傅京孙院士教授的指导下,蔡自兴和徐光v教授执笔编著《人工智能及其应用》一书,并于1987年5月在清华大学出版社问世,成为国内率先出版的具有自主知识产权的人工智能教材。本教材不仅为我校人工智能课程提供了一部好教材,而且促进了国内高校普遍开设人工智能课程。此后,又陆续编著出版了《人工智能及其应用》第二版、第三版“本科生用书”和“研究生用书”、第四版等,修读该课程的学生也与日俱增。该书第二版还获得国家教育部科技进步一等奖。经过近20年建设,该我校人工智能课程于2003年评为国家精品课程,并在2008年评为国家双语教学示范课程。这是至今国内唯一同时获得部级精品课程和双语教学示范课程的人工智能课程。同时,我们还开发了人工智能网络课程,具有网络化、智能化和个性化等特色,被国家教育部评为优秀网络课程,供兄弟院校人工智能教学参考使用,受到普遍欢迎[2]。
作为国内第一门人工智能精品课程,我们按照教育部精品课程标准建设《人工智能》课程,尤其是在教学内容、创新性教学方法和教学模式上进行不断进行改革与探索,取得了很好的效果。本文即为我校人工智能精品课程建设与改革经验的初步总结。
1教学内容优化
1.1课堂教学内容优化
教学内容的确定是课程的首要任务。如何选好教学内容,使学生既能了解本领域的概貌,又能适合学生的基础,便于他们在有限的时间完成学习任务,是一件难事。教学内容除了包含基础理论外,还应该反映人工智能领域的新发展和新动态,跟上学科发展的步伐。本课程最初设定的教学内容分基础部分和扩展应用部分。基础部分主要包括人工智能的定义和发展、知识的表示以及推理,而扩展应用部分主要包括专家系统、机器学习、机器规划、机器视觉等。
近年来人工智能科学的快速发展,涌现出了大批新的方法和算法,研究热点问题也从符号计算发展到智能计算和agent等。
学内容,既能使学生了解本领域的概貌,又能适合学生的基础,便于他们在有限的时间完成学习任务,是一件难事。教学内容除了包含基础理论外,还应该反映人工智能领域的新发展和新动态,跟上学科发展的步伐。本人工智能课程最初设定的教学内容分基础部分和扩展应用部分。基础部分主要包括人工智能的定义和发展、知识的表示以及推理,而扩展应用部分主要包括专家系统、机器学习、机器规划、机器视觉等。
近年来人工智能科学的快速发展,涌现出了大批新的方法和算法,研究热点问题也从符号计算发展到智能计算和agent等。
随着科学技术的不断进步,在科学研究和工程实践中遇到的问题变得越来越复杂,传统的计算方法无法在一定时间内获得精确的解。为了在求解时间和求解精度上取得平衡,很多具有启发式特征的智能计算算法应运而生。这些算法通过模拟大自然和人类的智慧来实现对问题的优化求解。计算智能作为人工智能的一个新的分支是目前的研究热点,它主要涉及神经计算、模糊计算、进化计算和人工生命等领域,在如模式识别、图像处理、自动控制、通信网络等很多领域都得到了成功应用。另一个近10年来人工智能的研究热点是agent和多agent系统,其理论最早来自分布式人工智能,并随着并行计算和分布式处理等技术的发展而逐渐成为热点。
以上两个内容都是人工智能的重要分支。因此,我们在《人工智能及其应用》第三第3版[3]和第四第4版教材[4]中已经顺应形势加入了这方面的内容,并将教学内容也进行了相应的扩展,加入了计算智能、分布式人工智能与agent。由于不确定性推理和基于概率的推理方法应用也越来越广泛,我们也将此类非经典推理方法单独作为一章来进行教学。另外,还增加了一些新的内容,如本体论和非经典推理、粒群优化和蚁群计算、决策树学习和增强学习、词法分析和语料库语言学,以及路径规划和基于web的专家系统等。图1给出本课程的教学内容大纲。
人工智能的教学内容涉及面广且内容较多,要在有限课时内完成教学计划并让学生掌握,具有一定难度。因此需要根据教学对象的需求有所取舍。中南大度。因此需要根据教学对象的需求有所取舍。中南大学在智能科学与技术、计算机、自动化三3个专业中均开设了人工智能课程,根据相关专业课程教学对象,对学时和教学内容进行适当调整。对于智能科学与技术专业,人工智能课程为必修课,共48个学时含实验8个学时。表1表示为相关专业的人工智能课程教学内容分配情况。对于计算机和自动化专业,人工智能课程为选修课,共32个学时含实验8个学时。许多兄弟院校的计算机专业都把人工智能定为必修课,课程学时也在50学时左右。因此,我们一再强烈建议我校的计算机专业把人工智能列为必修课,并适当增加学时。由于智能科学与技术专业开设有专家系统和智能计算选修课程,因此在人工智能教学内容中只将这两部分做简要阐述,而将重点放在知识表示和推理以及扩展应用上。对于计算机专业学生来说,除基本的知识表示和推理外,计算智能和agent技术也是他们在软件开发和通讯技术理论学习中需掌握的重要概念。同时,计算智能、专家系统对自动控制和电气工程也十分重要,对自动化专业则应掌握该方面的内容。
1.2实验实践教学创新
国内人工智能课程在开设之初大多没有安排实验内容,仅为理论基础和概念讲授。由于理论比较抽象,很难理解,学习效果不理想,学生们对于其应用实现也十分困惑。此后,各高校也逐步在该课程中分配了实验学时,大多数采用prolog语言和专家系统作为实验语言和对象[5]。为了改进该课程的教学,我们也从没有实验到将实验学时从零调整为设置4个学时的实验课时,然后到现在的8个学时的实验课时。随着课堂教学内容的改革,实验内容也进行了优化和更新。
人工智能课程实验的目的是帮助学生掌握基本理论,发挥主动性,研究探讨人工智能算法和系统的运行和实现过程,提出思路并验证自己探索的思路,从而更好的地掌握知识,培养研究能力和创新能力。因此,在实验教学内容的设计上,实验项目应具备研究性和综合性。实验项目目标明确,要求学生带着问题和任务进行实验,但实验过程又要有一定的灵活性,学生可以根据自己的思考进行适当的调整。再者,充分采用虚拟实验方式进行实验,大大提高了学生的兴趣,提供了分析和探讨智能算法的很好平台。同时,学生的实验数据和实验结果分析既有格式要求,又给学生报告自己的研究的过程和结果留有空间,并在评分时加以充分考虑。这些做法能够鼓励学生,特别是鼓励优秀学生进行独立性研究,满足他们学习的需求。
1)人工智能课程的实验环节不足和课时分配问题。
中南大学的人工智能课程的实验环节经历了从精品课程建设前没有到开设,一直到其内容和形式上的不断改进过程。但目前实验还主要处于演示性和编程的实验阶段,而非设计和训练阶段。此外,由于人工智能课程涵盖范围广、内容多,而课程所设置的学时有限。,如何分配好课堂教学与实验课时也是一个需要在今后课程建设中不断探索的问题。
对于某些专业的人工智能课程,可以考虑单独开设人工智能实验课程或人工智能程序设计与实验课程。
2)人工智能技术发展迅速情况下如何保持该精品课程持续发展的问题。
人工智能作为一门高度融合的交叉科学,其发展速度迅速,不断有新理论、新问题涌现出来。我们的
人工智能教学既要注重基础理论知识,又要紧跟学科发展的步伐,势必要求对课程内容进行不断更新,这对我们的教学资源和教师素质都提出了更高的要求。
4结语
本文介绍了中南大学的精品课程――人工智能课程教学内容和创新性教学方法的一些探索,已在课堂教学内容的优化、实验环节的改进、教学方法的创新的实施上取得了很好的效果,充分激励了学生的学习积极性和主动性,多方位培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。我们的想法和做法可供兄弟院校同行参考。不过,仍然存在一些不足之处。随着智能科学与技术的发展和更为广泛的应用,人工智能课程的重要地位必将更加突显,我们也需要继续努力,与时俱进,不断完善人工智能精品课程的建设。
注:本文受教育部质量工程部级精品课程人工智能(2003)、全国双语教学示范课程人工智能(2007)项目支持。
参考文献:
[1]薛莹.创新教育新途径人工智能与机器人教育:哈尔滨市教育研究院张丽华院长访谈录[J].中国信息技术教育,2010(1):20-22.
[2]蔡自兴,肖晓明,蒙祖强,等.树立精品意识搞好人工智能课程建设[J].中国大学教学,2004(1):28-29.
[3]蔡自兴,徐光佑.人工智能及其应用[m].3版.北京:清华大学出版社,2003.
[4]蔡自兴,徐光佑.人工智能及其应用[m].4版.北京:清华大学出版社,2010.
[5]韩洁琼,闫大顺.人工智能实验教学探讨[J].计算机教育,2009,(11):135-138.
[6]刘丽珏,陈白帆,王勇,等.精益求精建设人工智能精品课程[J].计算机教育,2009,(17):69-71.
explorationofinnovativeteachingmodeofartificialintelligenceelabrateCourse
――ConstructionandReformationinelaborateCourseofartificialintelligence
CHenBai-fan,CaiZi-xing,LiULi-jue
(instituteofinformationScienceandengineering,CentnalSouthUniversity,Changsha410083,China)
人工智能教学理论篇5
关键词：人工智能；智能科学与技术；机器智能；机制主义
0引言
随着时代的发展和进步，以智慧地球、智能城市等为信息化社会智能标志的智能化进程稳步推进。智能产业的迅速发展，使我国对智能科学与技术人才的需求不断增长，以北京大学为首的多所院校相继设立了智能科学与技术本科专业。专业的不断发展和课程的日益规范，使学科教材建设成为专业教育者日益关注的焦点。
1国外经典教材回顾
历数人工智能领域的经典教材，不得不提StuartJ.Russell和peternorvig于1995年出版、2003年再版、2009年3版的《artificialintelligence：amodemapproach》，其中第3版的修订版如图1所示。该书的核心思想是以智能agent为载体，将不同学派的研究成果包含到一个框架中，以具体实例将复杂问题简单化，因此获得了世界范围内的好评，100多个国家的1200多所大专院校都将其作为学习人工智能的首选教材或参考书。另一本优秀教材是nilsJ.nilsson于1997年出版的《artificialintelligence：anewSynthesis》，如图2所示。该书强调一种新的综合方法，其实与Russell和norvig提出的“一种现代的方法”有异曲同工之妙，也是以agent为载体，力图将传统人工智能、神经网络、感知一动作系统等不同方法的结果汇聚在一起，避免片面性和非此即彼的争论局面。
2国内经典教材回顾
纵览国内的经典教材，历史悠久、影响广泛的当属蔡自兴教授于1987年出版、1996年再版、2003年3版、2010年4版、2016年5版的《人工智能及其应用》一书。该书第1版内容介绍人工智能的基本技术和主要问题以及人工智能的各种应用和程序设计方法。1996年出版了第2版。进入21世纪后，随着学科发展和课程建设需要，又于2003年编写了第3版，反映了人工智能各个学派的观点和最新进展。2010年第4版出版，如图3所示，重点介绍人工智能不同学派的认知观和研究领域以及人工智能的主要应用领域。2016年，蔡教授在第4版的基础上增加了新时期最新的研究成果，如专家系统的开发工具、设计方法和深度学习等，出版了第5版，如图4所示。该书被百所院校用做教材或参考书，极大地推动了人工智能课程在国内高校的开设。
另一本经典教材是王万森教授于2005年出版、2007年再版、2012年3版的《人工智能原理及其应用》，其中2版嘲和3版如图5和图6所示。该书系统阐述了人工智能的基本原理、方法和技术，全面反映国内外最新研究成果和重要应用技术。第3版更注重现代智能方法与技术的介绍，并科学优化了教材的知识结构和教学内容，为踏入人工智能大门的学习者开启了一条深入浅出的道路。该书累计重印20余次，为普及智能科学与技术学科起到了积极的促进作用。
3经典教材的特色分析
综合分析人工智能国内外经典教材，具有以下共同特色。第一，均仔细介绍了传统人工智能的基本概念、原理和应用领域；第二，均详细阐述了本领域的三大主流学派，将长期共存并各自有深入的研究；第三，均强调理论与应用的研究必须紧密结合，并多以具体实例解释复杂理论；第四，均十分注重与时俱进，不断更新教学内容，调整教材结构，体现教材的时代性；第五，在内容架构上，均以人工智能研究的三大学派和应用领域为纲，以有突出成果、分散的内容呈现为主，将公认和成熟的成果展现出来，以使读者更深刻地了解该学科。
4《机器智能》的出版和特色
历史来到新的十字路口。随着中国经济的快速发展，以创新创业、互联网+为代表的新经济形态为传统产业注入新的活力，智能科学与技术在信息技术之后登上历史舞台，加速实现弯道超车。2016年初，alphaGo以4：1战胜了李世石的人机大战，更将人们对智能科学的关注度提升到前所未有的高度。在智能科学迅速发展的形势下，清华大学出版社适时规划出版了高等学校智能科学技术与专业规划教材。本套教材由信息科学专家钟义信教授担任编委会主任，智能控制、机器人学专家蔡自兴教授，清华大学出版社卢先和编审和北京大学智能科学系邓志鸿副教授担任编委会副主任，人工智能专家王万森教授担任秘书长，汇集了国内智能科学领域的骨干教师和优秀专家，具有体系结构完整、内容开放先进、紧跟科技发展、教学资源丰富的特点。
《机器智能》是本套教材中的一本核心教材，如图7所示。该书在详细阐述人工智能基本原理与应用的基础上，创新性地构建了机制主义研究方法，通过对机器智能基本概念和机制模拟方法的研究，把智能研究领域多年来相对独立发展的结构模拟、功能模拟、行为模拟三大主要学派融为一体；同时，通过对各个主要学派的研究思路、特色和研究内容的讨论，继承与发展了各大学派的先进特征和优秀成果，展示机器智能领域清晰而完整的脉络。本书还探讨了机器情感、智能信息网络、智能机器人和智能研究中的未决问题和创新空间，为后续研究开启新的思路。
本书作者在三年的写作时间中，全面考察了人工智能领域三大学派的成就与不足，以智能生成机制作为智能系统的实质特征，在内容组织和结构编排上和谐地融合统一了三种不同方法，并在每部分详细阐述各自的研究成果和最新进展，以破解人工智能的理论危机。这是中国学者采用系统论和宏观整体思维辩证地开展人工智能原理与方法的整体研究，将“三足鼎立，各居一隅”的三大主流学派融合在统一的理论框架之下，是结束人工智能领域“三分天下，各据一隅”现状的有益尝试，也是首次将机器情感作为新的热点纳入到人工智能教材中。
人工智能教学理论篇6
关键词:智能科学与技术;实验体系;实验平台;特色;创新
中图分类号:G642文献标识码:B
1引言
被认为是信息科学技术前沿和核心的“智能科学与技术”,自2004年由北京大学自主设立该本科专业以来,不但得到人们的普遍认同,而且得到了较大的发展,全国至今已有15所大学开办该本科专业,其中包含教育部直属高校7所和地方性高校7所,“211”高校就有10所。尽管“智能科学与技术”本科专业在全国已初具规模,但作为本科教育,乃处于起步和探索阶段,一级学科和二级学科还没有完全建立,培养方案的理论体系和实验体系还有待进一步探索和完善。本文主要结合我校在专业实验建设过程中的一些实际和体会,就“智能科学与技术”专业实验平台建设谈一些做法和设想。
2明确实验平台建设的目标和思路
专业的实验平台建设是为专业的培养目标服务的。我校“智能科学与技术”专业的培养目标是:学生要具备坚实的数学、电子技术、计算机和智能信息处理、机器学习和控制、计算机集成、智能理论与技术等较宽领域的工程技术基础知识和专业基础知识,能在科研、教育、企事业等部门从事智能理论研究、智能信息处理、智能技术应用等方面的教学、科研和开发应用等工作,成为能掌握智能理论与技术及专业技能的研究与应用的高级工程技术人才。培养要求是:了解信息系统及智能科学与技术领域的学科前沿、最新进展和发展动态;系统地掌握本专业领域宽广的技术基础理论知识,以适应智能信息处理与技术应
用等方面需求;掌握信息获取、处理的基本理论和智能处理的一般方法,具有设计、集成、应用智能系统的基本能力;具有较强的自学能力、文献检索、资料查询动手能力、创新意识和较高的综合素质等。
实验课不但是对相关理论知识的深入理解和综合运用,而且更是对动手动脑能力的综合培养和锻炼。因此,实验平台建设目标和思路是将基础实验、设计性与综合性实验与课程设计、毕业设计等相结合,理论课程的实验教学与智能科学技术相结合,增加学生创新性的实验与实践,培养学生扎实的理论基础和实践与创新的基本技能。
根据最近中国人工智能学会教育工作委员会制定的“智能科学与技术”作为一级学科,“智能理论与方法”、“知识处理技术”、“智能系统与应用”为一级学科下设的三个二级学科的思路,如图1。因此,实验平台建设的思路应是:(1)能具备研究和探讨自然智能系统的机理和机器智能的模拟方法的实验系统。它主要包括:脑科学基础、认知科学理论、智能的模拟理论与方法、面向智能的信息理论、知识理论、逻辑理论、复杂系统的自组织理论、决策理论、问题求解方法、机器学习、群体智能、人工情感、人工意识等。(2)能进行知识处理技术多的实验设施或软件系统、智能工具。通过这些设施或软件,执行由信息到知识和知识到策略的思维性加工技术、智能检索、以及多媒体信息处理与机器感知、机器学习等。(3)具备智能系统与应用的各种对象,如智能机器人、智能装置、智能信息网络等。总之,实验的设备和环境既可使学生完成某门课程的验证性实验、综合性实验和设计性实验,也可完成多门课的交叉性实验或课程设计。
图1学科结构图
作者简介:陈以(1963-),男,广西玉林人,研究生,副教授,学院副院长,主要研究方向为智能控制、计算机应用技术。
3实验平台建设的主要内容
大学的实验教学不仅涵盖了理论课的内容,而且比理论课更为复杂。通过实验,既能丰富活跃学生的科学思维,又能使学生加深对课堂上学到的理论知识的理解、巩固和提高,并最终达到培养学生对客观世界的观察能力、分析能力和解决能力。为达到这样一个实验培养目的,实验平台建设的内容应从以下几方面入手。
3.1实验体系建设
“智能科学与技术”作为一个新办的专业,其实验教学体系尚处于探索和完善阶段。基于学校和学院现有的实验室基础,特别是学校创新实践教育特色和我院现有学科的实验室基础,我们在“智能科学与技术”专业的实验教学体系上重点考虑以下几方面的建设:
(1)建立层次化的实验教学体系
层次化的实验就是让学生从验证性的实验开始,逐步到设计性、综合性和带创新性实验或工程项目开发实践等的实验环节,学生最后阶段的毕业设计环节属于综合性或创新性实践实验。实验层次安排主要体现实验教学的层次由简单到复杂、由单一到综合、由学习到创新的科学过程,形成由“验证性实验设计性实验综合性实验课程设计创新实践”的实验层次设置方法。
(2)实验教学要与生产实际相结合
为增强学生学习的兴趣,培养学生的工程素质、动手能力和综合创新能力,也为提升就业率,我们注重依托CSip(国家软件与集成电路公共服务平台)广西分中心(该中心设在我校)、学院申报的广西省级自动化实验教学示范中心等,促进服务市场应用与交流,采取请进来、走出去等多种途径实验教学方法将某些专业课实验和生产实习相结合。根据实验教学规划需要,进行仪器设备购置,使实验教学满足社会需求,形成以验证性实验为先导,综合性实验为巩固,设计性或工程性项目实践为提高,以社会需求为导向的实践教学培养体系。
(3)实验教学与科研有机结合
实验是科研的基础,实验可以带动科研;科研反过来促进教学,并通过成果带动实践教学的改革和发展。参与老师的科研,学生不但能了解学科发展的规律和技术前沿,加深对课程内容的理解,提高学生的实践能力和创新能力,而且能升华学生对实验的内涵的解读,增强对实验学习的兴趣,明确做人、做事的道理,为未来走向社会打下坚实的基础。
(4)特色建设与创新
特色是一所学校、甚至一个学科或专业赖以生存和发展的基础。我校是以工为主,电子信息类学科优势突出、创新实践教育特色鲜明的多科性大学。学校的前身是1960年成立的桂林机械专科学校,1980年,学校更名为桂林电子工业学院,全面开始本科教育。在原学校计算站的基础上,正式成立计算机系,成为广西最早开办计算机专业本科教育的高校,1995年开始进行研究生教育。2006年,桂林电子工业学院更名为桂林电子科技大学,原计算机系经重新组合,更名为计算机与控制学院。计算机与控制学院目前拥有计算机科学与技术、控制科学与工程两大学科,主要开设有计算机科学与技术、软件工程、信息安全、网络工程和自动化等本科专业,以及两大学科基本有的二级学科硕士点。我校的“智能科学与技术”专业就设在计算机与控制学院,这正是中国人工智能学会当初设立专业的初衷和建设发展的基础条件。
我校经过近50年的发展,目前已具有2个部级实验教学建设示范中心,2个部级特色专业建设点,1个部级教学团队,3个广西省级实验教学示范中心或建设中心,1个部级的大学生创新型实施单位及1个团中央大学生创新实践基地,以及具备创新型的机器人中心、飞思卡尔智能车中心、电子设计训练基地等多个省级或校级中心和基地。我院还有1个信息产业部部级重点实验室,1个aSea培训中心,6个与华晟、研华、华为3Com、金蝶等知名企业共建的实验室或研究中心。对大学生电子设计大赛,我校自1997年派队参赛以来,每次在广西区和全国都有出色的表现,2001年还获得最高奖“索尼杯”;对飞思卡尔智能车比赛,我院代表队(代表学校)近年还连续获得华南赛区和全国赛一等奖等。学校还特设有创新学分,学生课外创新活动取得成果可以给予适当的学分来代替选修课学分。
我校的“电子信息类学科优势突出、创新实践教育鲜明”的特色在广西和华南地区具有较大的影响力,甚至在全国也有一定知名度。因此,我们在“智能科学与技术”专业实验体系建设中,紧紧结合现有的资源和条件,在智能机器人(车)、智能信息处理和智能技术与应用等方向,立足和发挥这一传统的优势和特色。在“夯实基础,独立实践,创新提高”的实验教学理念下,培养基础扎实、知识面宽、具有创新精神和工程实践能力的高素质的综合型人才。
3.2实验管理平台建设
实验管理平台建设主要是针对实验老师与学生建立一个集网络化、开放式于一体的实验教学与管理体系。
网络化、开放式的实验教学体系是实验教学平台建设成熟的重要标志。学生通过这样一个完善和规范的实验教学与管理体系,可以自主预约想做的实验,自主选择实验内容、实验时间,并通过网络与实验教师的互动与交流。这种全开放的网络化实验教学体系,不但能充分调动学生的积极性、主动性,而且还能充分利用有效的资源,提高利用率,如图2所示。
我校实验选课系统充分考虑了“以学生为主”的实验教学模式和开放式教学的特点,学生可以根据各自的学习计划灵活选择实验项目以及开设的时间。实验教师、实验管理员可以方便地通过留言与学生交流,学生的问题也可以通过“一对一”的形式即时解决。教师则通过实验选课系统查阅学生选课情况、登录学生实验成绩、回答学生提问。通过近年的建设,我院的网络化的开放式实验教学体系已初具规模,再铺之于学校完善的网络实验选课系统,从而为学生提供了个性化学习的实验环境,提高他们独立自主的实践与创新能力。
3.3实验师资队伍建设
实验教学队伍的稳定和提高是实验教学发展、提高与创新的保证。我校有一系列相关的政策和措施稳定实验教
师队伍,鼓励青年实验人员在职攻读学位、外出进修、培训等,激励实验人员在搞好实验教学的同时,积极参加科研实践。总之,稳定和提高现有教师实验教学技能,积极引进高素质人才,是推动、加强和提高实验教学质量的需要。
我院目前实验队伍(含研究人员)共20人,其中正高职称人员6名,副高职称人员9名,中级职称人员5名,具有博士学位人员5名,取得硕士学位的有16人,拥有一支以中青年为主体,以博士为骨干的较高层次的教学科研队伍。实验队伍具有较优良的素质,年龄、知识及职称结构比较合理,他们相对稳定、富有活力,是我们具备高质量、高水平实验教学体系的保证。
4结束语
实验不仅是理论的基础和源泉,而且实验环节作为整个教学体系的主要环节之一,在培养学生的实际动手能力和创新能力中起着无法替代的重要作用。因此,实验平台建设除了要帮助学生巩固和加深理解所学的理论知识,树立严谨科学的研究方法,掌握基本的科学实验技能外,还要充分调动他们的主观能动性,进行动手动脑与创新的实践,形成特色。
本文只是结合我校与我院自身的实际,就已有的专业实验体系和“智能科学与技术”新专业实验建设情况进行了探讨,还有待实践中继续完善与提高。
参考文献:
[1]钟义信.设置“智能科学与技术”博士学位一级学科:必要性、可行性、紧迫性[J].计算机教育,2009(11):5-9.
[2]王万森,钟义信,韩力群,等.我国智能科学技术教育的现状与思考[J].计算机教育,2009(11):10-14.
人工智能教学理论篇7
关键词:智能;决策系统;教学方法
随着信息技术的应用和普及,“智能化”成为信息化后续发展的重要内容之一。在决策领域,20世纪80年代,一种以计算机为工具、应用决策科学及有关学科的理论与方法、以人机交互方式辅助决策者决策的决策支持系统(DSS)应运而生。但是,DSS只能辅助和支持决策者决策,其贡献局限于对可选方案的评价,只能对有量化特性的问题使用数据模型和数值计算方法来辅助决策,不具有表示复杂决策过程的能力,因此,促使人们提出将DSS与专家系统(eS)相结合,以分别发挥DSS的数值分析和eS的符号处理优势,从而将定性分析和定量分析有机结合起来,以既能进行知识处理,又能有效地解决半结构化和非结构化问题,这就是智能决策支持系统(iDSS)的产生背景。
随着人工智能和智能技术的发展,iDSS在广泛的工程技术、经济、管理、医疗和农业科学等诸多领域,得到广泛应用。了解、掌握智能决策的基本知识和技术是计算机科学、智能科学类专业大学生的基本要求,因此,智能决策类课程应运而生,并逐渐发展成为计算机、自动化、管理科学与工程和智能科学技术等专业的专业课之一[1-4]。
在我校,智能决策系统课程作为计算机科学与技术、软件工程、网络工程和其他电子信息类专业的专业限选或选修课程。目前,该课程的教学内容存在如下问题:一是教学内容繁,二是技术更新快,三是涉及的专业知识深,对学生的理论基础知识(特别是数学知识、计算机技术)要求极高,教学难度大。因此,学生在学习过程中不得要领,抓不住课程的核心,只见树木、不见森林,从而影响学生们的学习效果。本文就是在这样背景下,提出并开展教学研究的。
1教学内容改革
智能决策系统是一门计算机科学、管理科学、人工智能和应用数学交叉的新兴专业课程,其学分通常为2～2.5学分,即32～40学时,其中包括0.5学分的实验课程(8学时)。因此,如何在有限学时中容纳下本课程教学内容,完成本课程的教学目标,就成为首要问题。
通过实践和教学改革,我校本课程的理论教学内容主要包括下列6个知识单元。
1)决策理论概述。主要内容有决策的概念、类型、基础、流程和目标。理论课时数4学时。
2)决策系统。主要内容有决策支持系统的概念、结构、功能、主要部件与设计要点。理论课时数控制在6学时。
3)决策模型。主要内容有数据仓库、知识管理、数据挖掘、智能算法和数据处理。理论课时数控制在6学时。
4)智能决策系统。主要内容有计算智能基础、专家系统的概念和结构、智能决策系统的概念和结构、智能决策系统的设计要点。理论课时数控制在8学时。
5)群体决策系统。主要内容有协同计算概述,群体决策系统的概念、结构、功能、群体决策过程与建模和实现方法。理论课时数控制在6学时。
6)智能决策系统的发展。主要包括基于网络的决策系统技术和应用,网络技术与基于agent的决策系统,智慧地球与智能化企业。理论课时数控制在2学时。
实践教学内容包括4个实验,学时总数为8学时,其教学内容设置见本文§3。
2教学方法改革
教学方法是为完成一定的教学目的、教学任务所采取的教学途径或教学程序,是以解决教学任务为目的、师生共同进行认识和实践的方法体系。其方法体系主要包含多个基本要素,比如教、学、信息传输载体(包含文字、图形、图像、肢体语言、表情、感知等)和教学辅助设备等。教学过程就是要充分利用具有信息优势、知识优势的教师,将信息、知识、技能、技巧,系统集成地传输给暂时处于低信息状态的学生。决定这个传输过程顺利进行的至关重要因素有:教师的积极性与责任心和学生的求知欲与基础知识及其结构。从教育学和心理学角度看,课程教学方法改革就是围绕这两个因素展开[5],限于篇幅,本文的讨论仅从如何调动学生的求知欲着手。
2.1探索式教学方法
经过多年教学实践,本文实践了“探索式教学法”,此法强调因材施教,在教学全过程创设教学环境、培养学生创新精神。所谓探索式教学方法是指在教学过程中,在教师的启发、诱导下,学生自主学习和合作讨论,以学习课程知识和科学问题为探索目标,以学生熟悉和能接触到生活原型为研究对象,为学生提供自由表达、质疑、探索、讨论问题的环境,学生通过个体、小组、团队等多种形式完成解难、释疑、尝试学习活动,将学生自己所学知识应用于解决实际问题的一种教学程序。探索式教学方法重视发展学生的创造性思维,培养自学能力,力图通过自我探索引导学生学会学习和初步掌握科学研究方法[6],培养学生的文献获取与加工能力、信息分析与加工利用能力、团队协作与沟通能力、语言表达与写作能力,和创新精神。为其终身学习和工作奠定良好基础。
尽管探索式教学法能够给教师的教学提供思想、理念指导,但是,针对不同教学对象和不同课程内容,其实际应用方法也会存在差异,这就是所谓的教无定法之说。本文以智能决策系统课程第1知识单元课外作业为例,尝试说明该法的具体应用方法,为保证该方法的实施效果,本文拟定了如下的教师操作流程:
1)制定论文目标:培养学生综合利用参考文献和学会表达的能力。首先,要求学生学会获取、理解、过滤和分析信息;其次,要求学生掌握撰写科技论文的基本技巧;最后,要求学生在观众面前表达自己观点,学习说服听众、推销自己观点的技巧。
2)论文基本要求:①围绕“关于信息技术对决策影响”的主题,学生自拟题目;②2周时间内,学生完成1000字左右(2页a4幅面)的论文,其中内容需要包括摘要,关键词,问题或观点概述,目前发展状况,结论或结语;③制作演示幻灯片。
3)提供信息查阅途径:通过网络教师自己已经掌握的文献资源和网络地址资源,指出查询方法和基本技巧。
4)抽查式演讲:①使用幻灯片;②介绍主要内容;③结论;④点评、提问与回答。
5)评价标准:①文档编制能力;②问题发现与分析能力;③表达与陈述能力。
在实施中,要防止出现如下情况:①题目太难或太容易,以免挫伤学生积极性;②提前告示和监督,防止学生偷懒或拷贝;③灵活掌握考评手段,鼓励创新,保护学生学习积极性。
2.2案例教学方法
案例教学法是在教师指导下,根据教学目标的要求,创设学生身临案例场境的教学氛围,使用案例来组织学生的学习、研究、实践等活动的教学方法。本课程利用该方法,加强了理论与实际的结合,为学生学习提供模仿案例,提高了学生对理论知识的理解和实践能力,培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力。案例教学法需要掌握好2个重要环节:
1)案例选编。必须选择学生容易理解、常见的例子,案例选编必须围绕课程某个具体的教学目标,要适当加工,剔除与课程内容关联性小的内容和技术,降低难度,方便学生理解。同时,案例必须来自于实际,并且问题明确。
2)案例讲解与分析。案例本身只是对实例的某些情况描述,表面上平铺直叙,但是,其中必须隐藏着多个问题,要引导学生积极思考、深入分析,以发现其中隐藏的问题,并找出问题产生的原因,提出解决方案。在思考和分析过程中,既要培养和开发学生智力,又要培养学生综合运用所学理论知识的能力。案例分析不能苛求解决问题的结果如何,而应该重点强调分析过程是否正确、方法是否恰当,案例讲解和分析的主要任务是培养学生发现问题、分析问题和逻辑思维等能力,通常解决问题的能力正是课程后续需要实施的教学目标。
本文在第4知识单元中,以6子棋计算机博弈系统为例,通过对6子棋计算机博弈平台的仿真实验,选择不同的博弈策略,比如不同的估值函数、不同的搜索策略等,获得不同的实验结果,实现人-机对战、机-机对战,让学生切实体会到机器智能的魔力及其智能系统的构造方法,有力地促进了学生对理论知识的理解,并激发了学生的学习兴趣。
3实验教学内容
3.1实验教学内容的设置
实验课是智能决策系统课程的重要环节,由于总课时有限,实验课时也就不多。但是,本校在专业课程中,仍然坚持设置了0.5学分的实验,以使学生能将理论知识与实践联系起来,使抽象的理论不再是深奥,提高学生灵活运用知识的能力。本课程实验学时为8学时,主要设置了表1中的3个实验。
3.2实验课的操作
为提高学生对课程理论知识的理解和应用设计能力,针对课程实验教学课时少和实验复杂特点,需要注意以下几点。
1)简化平台、降低实验难度。实验教学过程重在是一个训练学生动手、动眼和动脑的过程,旨在培养学生好奇心和操作技能,以及观察问题、分析问题和解决问题能力。因此,在实验中,要尽量将实验平台简化,以将学生注意力集中于实验内容,保证实验效果。比如实验2,提供给学生智能交通灯控仿真平台,它实际上是一个软件模拟平台,能实现固定交管模式的全部功能,学生能通过标准接口建立自己设计的智能交通管理模式;又如实验3,以FiRa机器人足球5vs5比赛项目的仿真平台为实验平台,利用平台已设置的运球、传球、前进、后退、转动等命令,学生能通过这些命令建立足球机器人的路径规划和避障策略。
2)科学分组、培养协作能力。由于实验3工作量比较大,需要多人协作完成,发挥集体智慧作用,因此,在实验3中,按照3～5人/组,实行组长负责制。组长监督、管理、协调本组实验过程,每个组员都有明确的任务,并对组长负责,组长对教师负责。实验3的课内实验设置4学时/2次,学时主要在课外完成实验3,历时1个月。
3)设计算法、培养智能意识。引导学生,模仿人类智能,设计智能算法,实现简单的智能决策。由于课时有限,必须注意控制算法的简洁、实效,以使学生能在短时间内模拟实现简单的智能行为,着重引导学生分析业务行为,发现系统流程,构造智能算法,以此培养学生开发信息系统的智能意识。
4结语
智能决策系统是人工智能、计算机科学、自动控制科学交叉结合的一门新兴专业课程,对推动信息化向智能化方向发展具有重要意义。该课程作为在校主要面对电子信息、计算机专业学生,通过该课程学习,学生反映加深了对智能的理解,提高了对计算机技术应用的认识深度,培养了学生的智能化设计意识,激发了学生的求知欲望。本文的研究成果是源于智能决策系统课程,但是,对其他信息技术课程,也具有积极的借鉴意义。
参考文献:
[1]钟义信.智能科学技术导论[m].北京:北京邮电大学出版社,2006:1-38.
[2]张彦铎,王海晖,刘昌辉.地方工科院校智能科学建设的若干思考[J].计算机教育,2009(11):39-42.
[3]韩力群.智能科学与技术专业培养规范[R].北京:第二届全国智能科学与技术教育学术研讨会.2004.
[4]王万森,钟义信,韩力群,等.我国智能科学技术教育的现状与思考[J].计算机教育,2009(11):10-14.
[5]杨德广,谢安邦.高等教育学[m].北京:高等教育出版社,2009.6:1-50.
[6]张伟峰.本科高年级人工智能教学的几点思考[J].计算机教育,2009(11):139-141.
ResearchonteachingReformofintelligentDecisionSystemCourses
ZHanGXiao-chuan,CHenFeng
(SchoolofComputerScience,ChongqingUniversityoftechnology,Chongqing400054,China)
人工智能教学理论篇8
关键词：多元智能理论高职语文教学
随这教学改革的不断深化，教师们为了能让学生们掌握更多的高职语文知识，教师不断的进行教学模式更新。然而高职语文知识需要学生具有新的逻辑思维以及灵活思维，更需要新的学习技巧。这些也需要教师传递给学生良好的学习模式。在新一轮的教学改革下，教师们在多中思维模式指导下找到了一种新的教学理念，该模式就是多元智能理论。阔谈该理论模式让人茫然过度，什么才是多元化智能模式，该理论模式应用与高职语文教学过程中有什么作用？教师是如何应用该理论模式的？接下来我们走进在多元智能理论指导下的高职语文教学课堂。
一、高职语文教学中的多元化智能模式
将多元化智能理论应用于高职语文教学中，就要熟知多元化智能理论。多元化智能理论于1983年随着《智力的结构》的诞生，多元智能理论由加德纳所倡导而成，该理论模式在教育领域受到极大的肯定。该理论模式尚没有完整的学术型定义。但是当前我国越来越多的教育工作者开始关注这一理论，有关这一理论的研究也日益深化，它让教育工作者重视学生的主动参与和探索发现的学习，对学生的评价也不再局限于传统的单一手段。加德纳的多元化教学模式提出人类的智能既是独立的，又是相互联系的，且会因为外界的激发而有不同程度的提高。这种独立性表现在当一个人某项智能丧失时，他的其他智能依然能发挥作用，不受干扰。相互联系主要指当个人要完成某项任务时，并非某一智能单独起作用，而是所有智能的通力合作，协助完成。然而同一人的各项智能必然有高低强弱之分，智能组合也因此而与众不同。学校在教育过程中需要发现不同学生的不同智能强项，通过良好的引导帮助他们认识到自身的强项，最大限度地发掘他们的所有智能。这样将有助于学生的自我认识，自我激励，借助强项来发展自己的弱项，优化智能组合。当前高职院校的专业性比较强，这要求学生们要全面发展专业性知识，而加德纳的多元智能理论比较适用于高职语文教学模式。
二、多元化智能理论模式的教学形式
高职语文教学除了要满足学生基本语文知识的积累外，还肩负着培养学生语
文学习的兴趣，提高学生的语文应用能力和人文素养的任务。教师在教学过程中应用了多元化理论模式，提高了高职语文的学习。那么对于高职语文教学过程中，教师是如何进行教学呢。经过针对高职教学过程进行了调查，我们看到了其主要形式有几方面、
（一）了解教学对象，激发学习兴趣
在课堂教学工作开展前，教师必须对所教学生有充分的了解。首先是对学生的背景知识有足够的了解，例如在语文方面学生的学习态度如何，是喜欢语文的，还是反感语文的；各自又有什么特点和喜好，是擅长阅读还是以写作为乐？再如学生在经过了初中三年的语文学习后，目前语文能力的掌握情况如何？当讲到元曲《长亭送别》，教师要明确学生以前有没有接触过古代戏曲，掌握有关戏曲的哪些内容，了解哪些戏曲作家，偏好哪些题材的戏曲内容。
（二）增强语文能力以及人文素养
采用多元智能理论可以促进综合实践活动，利用综合实践活动能最大程度地满足学生的学习需求，增强语文能力和人文素养，实现全面发展的学习目标。传统的教学模式单一、乏味。现在高职语文要求要以提高学生的语文应用能力和人文素养为宗旨。而这正是多元化智能所提倡的。可见，加德纳的多元化智能非常重要也非常实用。
（三）因地制宜，因材施教
多元智能理论指出：每个人的智能并不是单一的，那些智能组合也不会相互重复。这也就意味着人和人之间肯定是存在着各式各样的智能差异的高职学生对于知识的理解以及掌握程度有很大的异端，所以教师要善于结合学生的智力进行教学，教师在课堂采用单一的教学手段，不去关心学生的反应，学生在学校被塑造成一个个形状相同，盛装知识相同的“容器”。多元智能理论让众多教师放弃了一元化智能观的教学，开始考虑尊重学生个性，采用因材施教的教学模式，并借助一定的手段挖掘每一个学生的优势智能。语文教材的解读本身就是多元的，教师应该允许学生对文本的不同意见，也要能够接受学生解读文本的方式教师要通过不断的引导，帮助学生正确认识文本，采用合理的方式去理解和学习。
（四）借助多元智能理论把握语文教育的特点
多元智能理论认为语言智能是多种智能中的核心智能，语言智能直接决定了其他各项智能的发展。而语文学科的工具性特点指出：语文将为其他课程的学习奠定语言基础，语文水平的高低决定了学生在专业领域的发展高度与深度。所以，语言智能是语文课教师要开发的首要智能，以此来推动其他各项智能的发展，为其他各科的学习做好准备。
三、高职语文教学中的多元化智能理论模式的作用
在高职教学过程中，教师要采用加德纳的多元化智力理论，就要全面的进行学习与指导。同时教师看到了多元化智力教学模式打破了传统的教学模式，让学生更好的掌握了高职语文知识。高职语文课的作用是通过语文学习，提高学生的语文素养，充分发挥语文课的育人功能。教育不是空洞的说教，课堂形式如若一味采用“老师讲，学生听”，这样的课堂对于好动的高职学生来说必然乏味。而多元智能理论的引入，不仅为教学实践提供理论导向的支撑，而且将从形式上为学生创设一个活泼的学习空间。
总而言之，加德纳的多元化智能理论是教学与教育过程中一个全新的里程碑，。该模式一经推广便受到广大教育学者的大力欢迎。在很多高职院校中，教师采用了多元化智能理论以后，学生们取得了良好的成绩。教师也进一步的提高了教学质量，可见加德纳的多元化智能理论的优势所在。
注释：
何婷.陶行知的生活教育思想对高职语文教学的启示[D].上海师范大学2012
是新宇.五年制高职语文课程资源开发与利用研究[D].上海师范大学2011
人工智能教学理论篇9
关键词：多元智能理论电子商务专业教学自我评价
一、中职电子商务专业学生特点
中等职业学校的学生，由于学习成绩差，是在初中的教育过程当中就已经被分离出来的群体，而且这一群体具有显著的自身特点：基础偏差、自卑心理、意志薄弱、注意力集中时间较短、学习习惯差等。面对中职学生的认知水平，学校的整体教学大纲、教学内容以及教材普遍都超出了中职学生的认知水平。总结上面的这些问题，中职学生似乎全身都是缺点，难道就没有任何优点可言了么？其实上面这些对于中职学生的认识都是带有偏见的，作为一名教育工作者，我们应该深信一句话：“没有教育不了的学生，只有不会教的教师！”电子商务专业以男生居多，大多数学生胆子较大，对机器没有畏惧心理。部分学生比较好动，可以适应一般强度的体力劳动，而且有较强的动手能力。这些都是学好电子商务专业的优良品质。因此，我们完全有理由相信：中职学生完全能够学好一门适合自己的技术。
二、中职学校心理健康课开展现状
随着应试教育向素质教育的转变，心理健康教育在学校教育中的独立地位已愈来愈被教育行政部门和广大教育工作者所认识。健康的四个方面是相互联系的，身体健康是基础，心理健康是核心，行为健康是心理健康的外部体现，社会适应能力是一个人身体素质、心理素质的综合表现。在竞争与风险相伴而行的商战中，如何做好中职学生的心理健康引导工作，克服自身自卑的心理，重新树立起自强不息、奋斗不止的良好就业心态，为将来走进职场打下坚实的基础，便成为职业学校素质教育的一个不容忽视的课题。缙云县职业中专作为丽水地区职教的代表，对职业学校学生的心理健康教育经过多年的尝试与实践，也积累了比较成熟的实施经验。学校开展了一系列的心理调查以及心理咨询机制，在学生的心理干预方面有一定的影响力。但是从中小学心理健康教育开展情况来看，实际情况其实并没有想象的那么好。虽然大部分学校已经建立起了心理健康工作的体制框架，而且也普遍配备了心理健康教育工作方面的专兼职教师，虽然从表面上看，各个学校都已经开始高度重视心理健康教育工作，但是仔细分析就会发现，大部分学校都普遍存在下列问题：心理健康教育的详细规章制度制定不到位。心理健康教育师资严重不足，存在着用兼职教师替代专职教师的现象。这些原因导致了心理健康教育在中小学中无法顺利开展以及活动质量受到影响。据有关方面调查，开展心理测试和建立学生心理健康成长档案的学校还不到25%，虽然大部分学校班级都有心理联络员或心理互助小组，但是发挥的作用极其有限，不能满足学生日常心理健康教育工作的需要。
三、如何让中职学生树立学习信心
竞争激烈的社会环境决定了作为一名中职学生，在文化知识处于劣势的情况下，如果没有强大的内心，将很难在社会上占据一席之地。在掌握过硬的技术本领的同时，还需要有强大的自信心，以及良好的意志品质，只有这样才能可持续发展。因此，如何在做好就业技术教育的同时，开展好中职学生的心理健康教育工作，就成为摆在中职学校面前的一项具有挑战性的新课题。因此，如何运用心理学来解决中职学生的心理问题就成为中职教师必须面对的一项重要课题。在日常教学当中引入多元智能理论就显得迫在眉睫。
四、如何将多元智能理论应用于日常教学当中
1.加德纳多元智能理论简介在传统智力理论当中，认为智力是语言和逻辑数理两种能力结合起来的一种能力，智力的核心往往围绕着语言能力和逻辑—数理能力展开。针对这种仅徘徊在操作层面，而未揭示智力全貌和本质传统的有关智力的狭隘定义，智力理论研究从20世纪70年代开始，就试图从不同的方面对智力的构成进行重新分析，其中最著名的就是耶鲁大学的心理学家罗伯特斯滕伯格（RobertStenberg）提出的三元智力理论，即：分析性智力、创造性智力、实践性智力。从20世纪80年代开始，多元智能理论被哈佛大学认知心理学家加德纳提出之后，将智能表述为：人在特定情景中解决问题并有所创造的能力。加德纳认为人类有八种主要智能：内省智能、人际交往智能、语言智能、运动智能、逻辑—数理智能、空间智能、音乐智能、自然观察智能。他还提出了“智能本位评价”理念，他主张的“情景化”评估，对学生的能力评估进行了拓展，对传统的教育教学能力评估方法进行了纠正，他提出的多元智能理论对传统的智能理论发起了强有力的挑战。
2.多元智能理论运用到电子商务专业教学中的方法
（1）职校教师要改变以往的学生观。“天生我材必有用”。这样的观点在职业教育当中应当特别被强调，正如开篇所说：中等职业学校的学生，是在初中毕业时就被分流出来的群体，而分流的依据往往只是中考的成绩。众所周知，中考的分数两个重头便是语文与数学。而在加德纳的多能智力理论中，语文与数学相对应的只是八种主要智能当中的两种，语言智能与逻辑—数理智能。在实行素质教育多年的我国，仅仅依据这两种能力来区分学生的优秀与否显然是不够科学的。作为职业院校的教师，我们必须对以往唯分数论英雄的错误的学生观进行彻底的改变。（2）职校教师要改变以往的教学方式。以往电子商务专业课教师在备课、上课以及对学生的评价还是停留在完成教学大纲规定的基本要求上，没有重视学生的特长以及兴趣等潜能的开发，没有重视学生的全面发展，还是以分数为基本评价标准，使中职学生又回到了普通应试教育的怪圈，对中职学生的能力发展产生了不利的影响。那么如何才能在日常教学当中运用“多元智能”的教学模式来实现学生个性化发展的目标，只能从改进教学环节和教学形式上入手，培养学生的多种智能。例如：运用电商美工、摄影课程来培养学生的自然探索智能；运用客户服务、演讲与口才课程来培养学生的人际交往智能；运用电子商务创业课程来培养学生的语言智能；运用财务管理课程来培养学生的逻辑—数理智能；运用电子商务pS课程来培养学生的空间智能；同时在教学环节上多采用小组合作学习和分小组讨论的形式，培养学生的人际交往智能。在教学环节上设置教学反思环节，培养学生的自我反省智能。
人工智能教学理论篇10
人工智能（artificialintelligenee，简称al）是在计算机科学、控制论、信息论、神经生理学、心理学、哲学、语言学等多种学科相互渗透的基础上发展起来的一门新兴边缘学科。他主要研究如何用机器（计算机）来模仿和实现人类的智能行为。人工智能理论研究如何用人工的方法模拟、延伸和扩展智能，主要是理工学研究者所从事的工作，以自然智能理论为基础，如果能弄清各种自然智能的工作机制及其各个功能部件的结构关系，就可以通过已经高度发达的电子的、光学的和生物的器件构筑类似的结构对其进行模拟、延伸和扩展，从而实现人工智能。通过几十年的发展，已经形成了较为系统的理论体系，包含了极为丰富的内容，并在实际中得到了广泛的应用，发挥了显著的作用。
2人工智能的发展概述
50年代，人工智能的概念首先提出后，相继出现了一批显著的成果，如机器定理证明、跳棋程序、求解程序、USp表处理语言等，在这一阶段，人工智能专家重视问题求解的方法，忽视了知识的重要性，导致在机器翻译等方面出现了失败，使人工智能走入了低谷。从60年代末到70年代，专家系统的出现，使人工智能研究出现了新高潮。随着第五代计算机的研制，人工智能得到了很大的发展，这一时期人工智能的主要方向就是制造智能机器人。80年代末，神经网络理论和技术得到飞速发展。到90年代，由于网络技术特别是国际互联网技术的发展，人工智能开始由单个智能主体研究转向基于网络环境下的分布式人工智能体的研究，另一方面因为计算机速度的不断提高、存储容量的不断扩大，计算机的硬件有了突飞猛进的发展，许多原来无法完成的工作都能实现，因此，人工智能出现新的高潮。其中有些技术已经实用化，人工智能深入到社会上生活的各个领域。
3英语教学系统设计分析
随着大学英语教学水平及大学新生英语水平的不断提高，教育部对大学教学大纲有了新的规定，对大学英语教学有了新的要求，对非英语专业学生有了更高的要求，在这种情况下，有多媒体技术和网络技术支持的计算机辅助的大学英语教学迅速发展，这种教学方式旨在将传统课堂教学与现代信息技术结合起来，实行网络课程和传统课堂的优势互补，但是，目前的英语计算机辅助教学存在着种种问题，主要表现一下几个方面：
（1）师资不足问题。学生增多及英语小班化教学引起了师资短缺，英语教师精力不足，要从根本上解决这个问题就是要在有限师资下，提高教学质量，有针对性教学。
（2）学生基础知识不牢固问题。在大学教学改革下，英语教学的重点己经有了转移，教师没有多余的时间和精力给学生巩固基础知识，比如词汇、语法，基础知识在一定程度上阻碍了学生英语水平的提高，因此，要高效率帮学生巩固基础知识，进一步提高教学质量。
（3）学生自主学习意识不足问题。自主学习包含自我监控、自我指导、自我强化三个过程，要采取有计划的或已经熟练达到自动化程度学习的方法，督促学生定时有效的安排学习时间，使学生通过自我监控、反馈和调节实现学习目标。
4英语教学系统功能结构分析
本系统采用B/S模式（浏览器/服务器）的体系结构，构建基于internet的网上教学辅助系统。系统包括两个两个模块：大学英语教学辅助专家系统、学生自主学习系统。整个系统包括四种用户：领域专家、英语教师、学生、系统管理员。用户登录时，根据不同的身份拥有不同的模块操作权限。
系统管理员：主要是指系统拥有者指定的对系统进行日常维护的人员，主要权限包括用户管理（对教师用户、学生用户、领域专家用户进行查询、增加、删除、修改）、题库管理（添加、查询、修改、删除）、修改密码等。
领域专家：指具有多年教学经验的资深英语教师，能够透彻分析英语试题中所涉及到的知识点、程度、确定度，能给出训练神经网络时所需要的既定格式的样本。主要权限包括知识库维护（对静态知识库和动态知识库进行添加、查询、修改、删除）、神经网络样本维护（添加、查询、修改、删除）、密码修改等。
教师：指普通英语教师，每个英语教师都有指定的班级和学生，主要权限有组织考试、上传考试结果、分析指定学生群体的知识点掌握情况等。
学生：指能够通过系统管理员给定的用户名密码登录系统的普通学生。主要权限有参加练习、自我诊断、历史练习诊断、知识点强化练习（系统根据历史练习诊断结果，结合记忆学原理进行练习）、修改密码等。