時(shí)間：2023-10-10 15:58:51
導(dǎo)語(yǔ)：在人工智能與課堂的撰寫(xiě)旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞:教學(xué)改革;人工智能;游戲設(shè)計(jì);游戲編程
人工智能(Artificial Intelligence,AI)是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支,是研究、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門(mén)新的技術(shù)科學(xué)[1]。人工智能技術(shù)研究領(lǐng)域包括機(jī)器人、模式識(shí)別、自然語(yǔ)言處理、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專(zhuān)家系統(tǒng)等[2],其最為廣泛的應(yīng)用之一就是游戲設(shè)計(jì)[3]。游戲設(shè)計(jì)雖然涉及多門(mén)學(xué)科,但其作為應(yīng)用并沒(méi)有形成一門(mén)單獨(dú)的理論[4-5]。由于游戲存在較大的市場(chǎng)以及其作為人工智能的一個(gè)重要應(yīng)用,國(guó)外已有多所大學(xué)開(kāi)設(shè)了游戲設(shè)計(jì)課程。如卡內(nèi)基梅隆大學(xué)(Carnegie Mellon University)于1999年設(shè)立了娛樂(lè)科技碩士學(xué)位,并開(kāi)設(shè)了相關(guān)課程;南加州大學(xué)(The University of Southern California)設(shè)立了為期3年的互動(dòng)媒體藝術(shù)(fine arts in interactive media)碩士學(xué)位課程,并于大學(xué)部設(shè)立電子游戲設(shè)計(jì)(video-game design)副修課程。該校也為美國(guó)軍隊(duì)創(chuàng)作訓(xùn)練士兵的電子游戲,透過(guò)戰(zhàn)斗情境模擬來(lái)進(jìn)行沙盤(pán)演練。麻省理工學(xué)院(Massachusetts Institute of Technology)提供多種電子游戲設(shè)計(jì)相關(guān)課程,并研發(fā)將電玩游戲納入教室教學(xué)的方法。斯坦福大學(xué)(Stanford University)提供電子游戲設(shè)計(jì)史及包含最佳電子游戲競(jìng)賽獎(jiǎng)的計(jì)算機(jī)繪圖課程。華盛頓藝術(shù)學(xué)院(The Art Institute of Washington)為亞特蘭大藝術(shù)學(xué)院的分校,提供授予學(xué)士學(xué)位的視覺(jué)及游戲程序設(shè)計(jì)課程。在初期的藝術(shù)與設(shè)計(jì)重點(diǎn)培訓(xùn)后,學(xué)生將學(xué)習(xí)立體動(dòng)畫(huà)相關(guān)技術(shù)。國(guó)內(nèi)也有多所高校開(kāi)設(shè)了游戲設(shè)計(jì)的相關(guān)課程,如北京郵電大學(xué),首都師范大學(xué)等,為了適應(yīng)市場(chǎng)許多培訓(xùn)機(jī)構(gòu)也開(kāi)設(shè)了游戲設(shè)計(jì)課程,但培訓(xùn)機(jī)構(gòu)將課程的重點(diǎn)放在了實(shí)際的編輯代碼中而過(guò)少的關(guān)注理論。中南大學(xué)開(kāi)設(shè)人工智能課程已有20多年的歷史,在教學(xué)實(shí)踐中,中南大學(xué)智能系統(tǒng)與智能軟件研究所的教師們?cè)诮虒W(xué)科研方面取得了許多令人振奮的成果。在良好的環(huán)境中,人工智能與游戲編程課程應(yīng)運(yùn)而生[6-7]。
1教學(xué)目標(biāo)與要求
中南大學(xué)人工智能與游戲設(shè)計(jì)課程主要面向智能方向4年級(jí)學(xué)生,在4年級(jí)第一學(xué)期開(kāi)設(shè)。學(xué)習(xí)該門(mén)課程之前需要具備人工智能以及計(jì)算機(jī)編程方面的課程知識(shí),并且需要一定的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的相關(guān)知識(shí)基礎(chǔ)。
此門(mén)課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生了解游戲設(shè)計(jì)與虛擬現(xiàn)實(shí)的基本概念和術(shù)語(yǔ)及其基本設(shè)計(jì)方法,理解人工智能在游戲中的相關(guān)應(yīng)用,熟悉游戲設(shè)計(jì)中編程以及建模技術(shù),為學(xué)生將來(lái)利用人工智能技術(shù)以及游戲設(shè)計(jì)技術(shù)奠定必要的知識(shí)基礎(chǔ)。除此之外向?qū)W生介紹計(jì)算機(jī)游戲的基本原理和最新進(jìn)展,包括計(jì)算機(jī)游戲動(dòng)畫(huà)的最新概況、游戲程序設(shè)計(jì)概覽、2D游戲的基本編程技術(shù)、3D游戲動(dòng)畫(huà)的基本編程技術(shù)、3D游戲場(chǎng)景的組織與繪制、游戲中的高級(jí)圖形技術(shù)、游戲中的音頻編程、游戲中的人機(jī)界面技術(shù)、人工智能在游戲動(dòng)畫(huà)中的應(yīng)用,紋理貼圖、基于圖像的繪制和加速算法等。
基于該教學(xué)目標(biāo),本課程有兩個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容,其分別是人工智能技術(shù)如何在游戲設(shè)計(jì)中的應(yīng)用,以及游戲編程的相關(guān)技術(shù)。對(duì)于人工智能技術(shù)在游戲設(shè)計(jì)中的應(yīng)用這一內(nèi)容,主要采用理論結(jié)合實(shí)際的理念,將學(xué)生已具備的人工智能理論知識(shí)與游戲設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用聯(lián)系起來(lái),使學(xué)生一方面能體會(huì)人工智能的基礎(chǔ)理論,另一方面使學(xué)生能夠?qū)⑵渌鶎W(xué)用于實(shí)踐,避免理論與實(shí)踐脫節(jié)。游戲編程內(nèi)容主要從設(shè)計(jì)模式入手,然后依托多媒體平臺(tái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行講授設(shè)計(jì)以及編程方面的相關(guān)知識(shí)。
圍繞這個(gè)教學(xué)目標(biāo),我們安排了28個(gè)學(xué)時(shí)的課堂教學(xué),4個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn),總共32個(gè)學(xué)時(shí)的課程。接下來(lái)針對(duì)課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、考核方式這幾個(gè)方面分別展開(kāi)討論。
2課堂教學(xué)設(shè)計(jì)
本課程采用培訓(xùn)學(xué)校模式與大學(xué)理論教育折中的方式進(jìn)行講授,本節(jié)將著重對(duì)28個(gè)學(xué)時(shí)的課堂教學(xué)內(nèi)容分別介紹。
1) 游戲程序設(shè)計(jì)概論與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)。
該部分內(nèi)容可以分為以下兩部分。
(1) 計(jì)算機(jī)游戲簡(jiǎn)介與游戲設(shè)計(jì)概論(2課時(shí))。
(2) 計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)(2課時(shí))。
概論部分主要介紹計(jì)算機(jī)游戲的基本概念、特點(diǎn)以及目前國(guó)際上該領(lǐng)域的研究和應(yīng)用情況。圖形學(xué)部分主要是介紹計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的相關(guān)理論基礎(chǔ),目的是讓沒(méi)有學(xué)過(guò)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的學(xué)生有一定了解,由于考慮到智能專(zhuān)業(yè)也開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的相關(guān)選修課,因此,本部分內(nèi)容只是對(duì)之前學(xué)習(xí)的相關(guān)知識(shí)的復(fù)習(xí),目的是為后續(xù)的程序設(shè)計(jì)課程打好相應(yīng)的理論基礎(chǔ)。
本次課程是正門(mén)課程的開(kāi)篇之講,一方面,教師要開(kāi)宗明義,讓學(xué)生明確何為計(jì)算機(jī)游戲,并對(duì)計(jì)算機(jī)游戲有大致的了解,為后續(xù)課程學(xué)習(xí)起鋪墊作用;另一方面,為增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,必須介紹計(jì)算機(jī)游戲的類(lèi)型以及各種知識(shí)與其的關(guān)聯(lián)。
2) 游戲編程技術(shù)。
如上所述,游戲編程是本門(mén)課程的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容,游戲編程可以分為如下幾個(gè)部分。
(1)Windows編程基礎(chǔ)(2課時(shí))。
(2)DirectX編程基礎(chǔ)(2課時(shí))。
(3)2D游戲的基本編程(2課時(shí))。
(4)3D游戲場(chǎng)景的組織和繪制(2課時(shí))。
(5)3D動(dòng)畫(huà)的基本編程技術(shù)(2課時(shí))。
(6)游戲中的人機(jī)界面技術(shù)(2課時(shí))。
對(duì)于Windows編程基礎(chǔ),其主要內(nèi)容是Windows操作系統(tǒng)的發(fā)展史、Win32程序的基本結(jié)構(gòu)、消息循環(huán)與處理、Windows窗口、GDI接口、集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)。
DirectX編程[8]基礎(chǔ)的主要內(nèi)容是DirectX開(kāi)發(fā)包的歷史及其框架、介紹每一個(gè)組件的功能、DirectX開(kāi)發(fā)包的安裝以及與IDE連接的配置。
2D游戲基本編程的主要內(nèi)容是游戲的基本流程和體系結(jié)構(gòu)、游戲開(kāi)發(fā)的基本理念及方法、游戲引擎簡(jiǎn)介、游戲的調(diào)試與測(cè)試。
3D游戲場(chǎng)景的組織與繪制的主要內(nèi)容是3D場(chǎng)景的組織與管理、游戲場(chǎng)景的幾何優(yōu)化、3D場(chǎng)景的快速可見(jiàn)性判斷與消隱、地形場(chǎng)景的繪制與漫游、3D游戲場(chǎng)景中的碰撞檢測(cè)。
3D動(dòng)畫(huà)的基本編程技術(shù)的主要內(nèi)容是3D動(dòng)畫(huà)技術(shù)概述、Direct3D開(kāi)發(fā)包的使用、關(guān)鍵幀動(dòng)畫(huà)技術(shù)、基于動(dòng)作捕捉的動(dòng)畫(huà)技術(shù)、腳本驅(qū)動(dòng)的動(dòng)畫(huà)技術(shù)。
游戲中的人機(jī)界面技術(shù)主要內(nèi)容是游戲的可玩性與人機(jī)界面、用戶界面設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。
游戲程序設(shè)計(jì)部分內(nèi)容主要是讓學(xué)生了解和掌握面向Windows平臺(tái)的游戲編程的技能。現(xiàn)在絕大部分游戲和娛樂(lè)都是基于Windows平臺(tái),因此掌握Windows平臺(tái)的設(shè)計(jì)模式與編程方法是必須的。又因?yàn)镈irectX軟件開(kāi)發(fā)包是微軟公司面向Windows平臺(tái)開(kāi)發(fā)的一套專(zhuān)門(mén)應(yīng)用于游戲開(kāi)發(fā)的API,因此了解其原理以及掌握其技術(shù)能夠提高學(xué)生的游戲開(kāi)發(fā)能力。
3) 人工智能在游戲中的應(yīng)用。
如今的游戲應(yīng)用了大量的人工智能技術(shù),本門(mén)課程將從以下幾個(gè)方面介紹人工智能技術(shù)在游戲中的應(yīng)用。
(1)遺傳算法(6學(xué)時(shí))。
(2)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(6學(xué)時(shí))。
遺傳算法主要內(nèi)容是遺傳算法的概念及其相關(guān)研究、雜交操作、變異操作、適應(yīng)性函數(shù)選擇、遺傳算法優(yōu)化的算子、創(chuàng)建和處理矢量圖形。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要內(nèi)容是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概述、適應(yīng)性函數(shù)、環(huán)境探測(cè)、有監(jiān)督的學(xué)習(xí)、演化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)洹?/p>
該部分內(nèi)容主要是介紹如何將人工智能中的理論用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn),并介紹如何在游戲設(shè)計(jì)中應(yīng)用這些理論。這部分內(nèi)容是本門(mén)課程一個(gè)核心內(nèi)容,通過(guò)學(xué)習(xí)學(xué)生們能夠認(rèn)識(shí)到人工智能在游戲設(shè)計(jì)中的重要性,并提高應(yīng)用能力。
3實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與課程設(shè)計(jì)
由于該門(mén)課程為選修課,因此課時(shí)較少,除課堂課時(shí)之外只剩下4個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課時(shí)。我們針對(duì)這4個(gè)課時(shí)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了重點(diǎn)設(shè)計(jì),其主要內(nèi)容是引導(dǎo)學(xué)生熟悉Visual Studio .Net 2008集成開(kāi)發(fā)環(huán)境、安裝與配置DirectX 軟件開(kāi)發(fā)包、使用有限狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)狀態(tài)驅(qū)動(dòng)智能體,設(shè)計(jì)2D圖形驅(qū)動(dòng)引擎。
雖然課時(shí)很短,但學(xué)生能夠?qū)嶋H動(dòng)手操作,熟悉游戲編程的相關(guān)開(kāi)發(fā)工具與開(kāi)發(fā)包,另外,學(xué)生學(xué)習(xí)興趣提高了,學(xué)習(xí)內(nèi)容從枯燥的抽象概念、理論變成實(shí)際的事例。此外,學(xué)生還可以在課下完成任務(wù),繼續(xù)鉆研新的理論應(yīng)用。
我們針對(duì)本門(mén)課程實(shí)驗(yàn)課時(shí)少的缺點(diǎn),特別設(shè)定了一個(gè)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。課程設(shè)計(jì)并不占用實(shí)驗(yàn)課時(shí),而是要求學(xué)生利用課外的時(shí)間,自由組合,以團(tuán)隊(duì)的模式完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求。
課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是要求學(xué)生完成一個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì),該項(xiàng)目設(shè)計(jì)主要是要求學(xué)生使用相關(guān)的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境和開(kāi)發(fā)包,利用一個(gè)人工智能技術(shù)編寫(xiě)出一個(gè)小的游戲軟件,并給出設(shè)計(jì)報(bào)告。考慮到學(xué)生的實(shí)際能力,開(kāi)發(fā)與報(bào)告以小組的形式進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā),設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)由3～5人自由組合,具體分工必須在報(bào)告中體現(xiàn),報(bào)告要求不少于4000字,以軟件開(kāi)發(fā)文檔的形式提交,報(bào)告中不僅有游戲軟件的需求分析文檔、設(shè)計(jì)文檔和測(cè)試文檔,還必須包括游戲的內(nèi)容設(shè)計(jì),即游戲的情節(jié)創(chuàng)意或功能設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)題目以及游戲類(lèi)型由學(xué)生自選,圖形界面可以是3D也可以是2D,開(kāi)發(fā)包可以使用Direct3D也可是Windows自帶的GDI。
4考核方式及其安排
考核一個(gè)方面是檢測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)的狀況,另一個(gè)方面是為了通過(guò)考核方式,提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力?；谶@個(gè)原因,我們將整個(gè)考核分為3個(gè)模塊。
1) 期末考試(開(kāi)卷),占總成績(jī)的50%。
2) 項(xiàng)目設(shè)計(jì),占總成績(jī)的35%。
3) 實(shí)驗(yàn),占總成績(jī)的15%。
期末考試采用開(kāi)卷形式,主要目的在于檢測(cè)學(xué)生通過(guò)課程學(xué)習(xí),對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度,以及運(yùn)用知識(shí)點(diǎn)解決問(wèn)題的能力。其占總成績(jī)比例的一半。雖然期末考試為開(kāi)卷,但考核的知識(shí)點(diǎn)無(wú)法直接從教材中直接找到,需要學(xué)生實(shí)際運(yùn)用能力和解題手段才能完成答題。精心設(shè)計(jì)的開(kāi)卷試題,可以使學(xué)生對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)知識(shí)體系進(jìn)行一個(gè)系統(tǒng)的回顧,同時(shí),它也是對(duì)教學(xué)的補(bǔ)充。
課程設(shè)計(jì)需要學(xué)生有很強(qiáng)的自主性,認(rèn)真完成將使學(xué)生受益匪淺,敷衍了事不僅學(xué)生沒(méi)有得到鍛煉,教學(xué)目的也難以達(dá)成。課程設(shè)計(jì)以小組的形式有優(yōu)勢(shì)也有劣勢(shì),好處在于學(xué)生可以根據(jù)自身能力對(duì)應(yīng)團(tuán)隊(duì)中的角色,例如,某同學(xué)編程能力強(qiáng),他可以作為程序設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)人員;另一同學(xué)數(shù)學(xué)好,或理論方面出色,他就可以擔(dān)任算法設(shè)計(jì)的工作;某些同學(xué)有創(chuàng)意,他則可以擔(dān)任游戲情節(jié)設(shè)計(jì)的工作,等等。這樣做分工明確,每個(gè)人都能夠根據(jù)自己的實(shí)際需求和情況得到鍛煉。劣勢(shì)在于,如果團(tuán)隊(duì)同學(xué)能力重點(diǎn)都一樣,就會(huì)出現(xiàn)分工不清,而最大的問(wèn)題就是團(tuán)隊(duì)合作會(huì)導(dǎo)致某些同學(xué)出現(xiàn)依賴思想,最終導(dǎo)致整個(gè)團(tuán)隊(duì)只有一個(gè)人完成整個(gè)項(xiàng)目,甚至導(dǎo)致項(xiàng)目無(wú)法完成的情況。對(duì)此,我們應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)每一個(gè)學(xué)生都要積極主動(dòng)參與到課程設(shè)計(jì)中來(lái),發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性,協(xié)作完成項(xiàng)目。
5結(jié)語(yǔ)
本文探討了人工智能與游戲設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)與任務(wù)、課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、考核方式,希望能夠給其他相關(guān)教學(xué)工作者以參考和啟發(fā),共同促進(jìn)其完善與提高。
由于人工智能與游戲設(shè)計(jì)這門(mén)課程是中南大學(xué)新開(kāi)的一門(mén)課程,在許多方面存在考慮不周或欠缺的情況,需要向兄弟單位多學(xué)習(xí)并且多在教學(xué)實(shí)踐中摸索與提高。本門(mén)課程是以中南大學(xué)智能系統(tǒng)與智能軟件研究所為依托,它具有很好的研究基礎(chǔ)與良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并能夠?qū)⑦@門(mén)課程融會(huì)貫通,使學(xué)生理解人工智能與游戲開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的基本理念,并培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際應(yīng)用技能。
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Design in Artificial Intelligent and Game Programming Courses
LI Yi
(Institute of Information Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)
關(guān)鍵詞：人工智能；學(xué)習(xí)興趣；教學(xué)方法
1956年，在美國(guó)Dartmouth大學(xué)，由數(shù)學(xué)家J.McCarthy和他的三位朋友M.Minsky、N.Lochester和C.Shannon共同發(fā)起一個(gè)歷時(shí)兩個(gè)月的夏季學(xué)術(shù)討論班，他們?cè)诖擞懻摪嗌系谝淮握绞褂昧巳斯ぶ悄?Artificial Intelligence)這一術(shù)語(yǔ)。人工智能是一門(mén)多學(xué)科交叉的課程，涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、控制論、信息論、神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)及語(yǔ)言學(xué)等多個(gè)學(xué)科，是新理論和新技術(shù)不斷出現(xiàn)的綜合性學(xué)科。當(dāng)前，人工智能領(lǐng)域加強(qiáng)了從人類(lèi)智能與生命現(xiàn)象中汲取養(yǎng)分的趨勢(shì)，加快了向分布式系統(tǒng)與復(fù)雜系統(tǒng)靠攏的步伐，智能化的應(yīng)用更為深入，影響更為廣泛，其發(fā)展已對(duì)人類(lèi)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、文化等方面產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響[1]。
1人工智能導(dǎo)論課程特點(diǎn)
人工智能導(dǎo)論是人工智能領(lǐng)域的引導(dǎo)性課程，介紹人工智能的基本理論、方法和技術(shù)，目的是使學(xué)生了解和掌握人工智能的基本概念和方法，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科一門(mén)重要的基礎(chǔ)課程，需要相關(guān)課程作支撐。離散數(shù)學(xué)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)等課程是其數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、算法分析與設(shè)計(jì)等課程則為人工智能中知識(shí)表示、邏輯推理和問(wèn)題求解提供了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)手段。與其他軟件課程相比，人工智能課程有鮮明的特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在思想方法上強(qiáng)調(diào)啟發(fā)性、算法上強(qiáng)調(diào)不確定性。同時(shí)，由于人工智能是一個(gè)新思想和新技術(shù)層出不窮的開(kāi)拓性領(lǐng)域，因此其對(duì)學(xué)生的訓(xùn)練是鼓勵(lì)創(chuàng)新的，具有其他課程不可替代的作用。
人工智能導(dǎo)論是計(jì)算機(jī)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的必修課，在許多信息類(lèi)相關(guān)的本科教學(xué)中也有開(kāi)設(shè)，一般開(kāi)設(shè)在第六或者第七學(xué)期。我國(guó)目前本科教育的定位是專(zhuān)才教育，培養(yǎng)某方面的專(zhuān)業(yè)人才。完成公共基礎(chǔ)課程和部分專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)之后，本科高年級(jí)學(xué)生應(yīng)該了解本專(zhuān)業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展前景，因此在教學(xué)過(guò)程中要注意內(nèi)容的專(zhuān)業(yè)性和應(yīng)用性。由于本科階段學(xué)生缺乏科研意識(shí)，初步的科研訓(xùn)練設(shè)置在第八學(xué)期，即所有課程學(xué)習(xí)完畢之后的畢業(yè)設(shè)計(jì)，而人工智能課程強(qiáng)調(diào)科研性，因此教學(xué)難度較大，由此帶來(lái)的最直接后果就是學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。同時(shí)，對(duì)有志于讀研的學(xué)生而言，本科階段的學(xué)業(yè)也是研究生教育的起點(diǎn)，在教學(xué)過(guò)程中要適時(shí)的進(jìn)行科研引導(dǎo)，提升學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的興趣，為研究生階段打下基礎(chǔ)?？梢?jiàn)，圓滿完成人工智能導(dǎo)論課程這一教學(xué)任務(wù)是重要且極具挑戰(zhàn)性的。
2教學(xué)內(nèi)容安排
人工智能的研究和應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括問(wèn)題求解、機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語(yǔ)言理解、專(zhuān)家系統(tǒng)、模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、機(jī)器人學(xué)、搏弈、計(jì)算智能、人工生命自動(dòng)定理證明、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)、智能控制、智能檢索、智能調(diào)度與指揮、智能決策支持系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)發(fā)現(xiàn)等。人工智能導(dǎo)論旨在為這些具體領(lǐng)域的研究提供引導(dǎo)和基礎(chǔ)保障。
人工智能導(dǎo)論課程涵蓋內(nèi)容較多，因此需要明確“精講”和“泛講”的內(nèi)容，以使教師和學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中都有所側(cè)重。當(dāng)然，首先應(yīng)和學(xué)生說(shuō)明，泛講并不代表內(nèi)容不重要，只是由于課程性質(zhì)和課時(shí)的關(guān)系，暫時(shí)不作深入探討。日后如有需要，可在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步學(xué)習(xí)和研究。結(jié)合當(dāng)前人工智能學(xué)科的發(fā)展?fàn)顩r，根據(jù)教學(xué)大綱和作者的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)人工智能導(dǎo)論課程教學(xué)內(nèi)容的精講和泛講安排如表1所示。
3提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)方法
3.1穿插背景故事
為激發(fā)學(xué)習(xí)積極性，針對(duì)學(xué)生喜歡聽(tīng)奇聞?shì)W事、想象力豐富的心理特點(diǎn)，通過(guò)講述一些與教學(xué)內(nèi)容有關(guān)的故事或者趣事來(lái)吸引其注意力，輔助思維并豐富聯(lián)想，使學(xué)生在愉悅中完成學(xué)習(xí)[2]。下面列舉幾個(gè)我們?cè)谡n程教學(xué)中用到的背景故事，通過(guò)這些故事，不但傳授了知識(shí)，也活躍了課堂氣氛。
1) 人類(lèi)智能的計(jì)算機(jī)模擬與人機(jī)大戰(zhàn)。
講授人類(lèi)智能的計(jì)算機(jī)模擬時(shí)，可以給學(xué)生簡(jiǎn)述一下IBM公司的超級(jí)電腦和國(guó)際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫之間的人機(jī)大戰(zhàn)，以促進(jìn)學(xué)生對(duì)人類(lèi)智能和人工智能的進(jìn)一步思考。北京時(shí)間1997年5月12日凌晨4點(diǎn)50分，在美國(guó)紐約公平大廈，當(dāng)IBM公司的“深藍(lán)”超級(jí)電腦將棋盤(pán)上的一個(gè)兵走到C4的位置上時(shí)，國(guó)際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫?qū)Α吧钏{(lán)”的人機(jī)大戰(zhàn)落下帷幕，“深藍(lán)” 以3.5U2.5的總比分戰(zhàn)勝卡斯帕羅夫。2003年1月26日至2月7日，卡斯帕羅夫與深藍(lán)的升級(jí)版“小深”又進(jìn)行了一場(chǎng)人機(jī)大戰(zhàn)，先后進(jìn)行了6局比賽，最終卡斯帕羅夫以1勝1負(fù)4平的結(jié)果和“小深”握手言和。這也表明了人工智能和人類(lèi)智能之間的較量還將持續(xù)下去。
2) 問(wèn)題規(guī)約法與老和尚說(shuō)教。
問(wèn)題規(guī)約法是從要解決的問(wèn)題出發(fā)逆向推理，建立子問(wèn)題以及子問(wèn)題的子問(wèn)題，直到最后把初始問(wèn)題歸約為一個(gè)本原問(wèn)題集合。本原問(wèn)題指不能再分解或變換且直接可解的子問(wèn)題?？梢?jiàn)，問(wèn)題規(guī)約的本質(zhì)是遞歸的思想。此時(shí)，可以給學(xué)生簡(jiǎn)述我們小時(shí)候就聽(tīng)說(shuō)過(guò)的老和尚說(shuō)教的故事，即“從前有座山，山上有座廟，廟里有個(gè)老和尚，老和尚對(duì)小和尚說(shuō)，從前有座山……”。
3) 模糊理論與禿頭悖論。
模糊推理是一種重要的不確定性推理方式，是指基于模糊理論進(jìn)行的推理。講授模糊理論時(shí)，可以先講一下禿頭悖論讓學(xué)生討論。一個(gè)人有10萬(wàn)根頭發(fā)，肯定不能算禿頭，不是禿頭的人，掉了一頭發(fā)，仍然不是禿頭，按照這個(gè)道理，讓一個(gè)不是禿頭的人一根一根地減少頭發(fā)，就得出一條結(jié)論，即沒(méi)有一根頭發(fā)的光頭也不是禿頭！禿頭悖論的出現(xiàn)源于在嚴(yán)格的邏輯推理中使用了“禿頭”這一模糊概念，因此需要以模糊邏輯代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二值邏輯解決該問(wèn)題。
3.2課堂辯論和多媒體教學(xué)
人工智能從其誕生之日起就充滿爭(zhēng)議，各種學(xué)派的爭(zhēng)論使得人工智能的發(fā)展更趨完善，加快了其縱深發(fā)展。目前，人工智能的爭(zhēng)論主要有兩方面，即研究方法的爭(zhēng)論和技術(shù)路線的爭(zhēng)論。前者爭(zhēng)論的主要問(wèn)題有人工智能是否得模擬人的智能；對(duì)結(jié)構(gòu)模擬和行為模擬是否可以分離研究；對(duì)感知、思維和行為是否可分離研究；對(duì)認(rèn)知與學(xué)習(xí)以及邏輯思維和形象思維等問(wèn)題是否可以分離研究；是否有必要建立人工智能的統(tǒng)一理論體系。后者爭(zhēng)論的主要問(wèn)題是沿著什么樣的技術(shù)路線和策略來(lái)發(fā)展人工智能。
在課堂教學(xué)中，可以充分利用人工智能中存在的爭(zhēng)論較多這一特點(diǎn)，針對(duì)相關(guān)議題組織課堂辯論，如可用議題“機(jī)器的反叛――機(jī)器的智能會(huì)超越人類(lèi)嗎？”。讓學(xué)生在圖書(shū)館或者從網(wǎng)上查閱相關(guān)資料，明確自己的論點(diǎn)并準(zhǔn)備證據(jù)材料，并在課堂上進(jìn)行辯論。這類(lèi)辯論無(wú)所謂輸贏，旨在通過(guò)這種活動(dòng)，增進(jìn)學(xué)生思考[3]。教學(xué)中，還可以充分利用多媒體教學(xué)的特點(diǎn)，如讓學(xué)生觀摩電影《終結(jié)者》系列、《人工智能》、《黑客帝國(guó)》等，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)人工智能的直觀感受，提高課堂教學(xué)效果[4]。
3.3應(yīng)用實(shí)例分析
普遍而言，本科學(xué)生對(duì)單純的理論講解不太感興趣，因此在教學(xué)過(guò)程中，適當(dāng)增加一些實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)，提高學(xué)生分析問(wèn)題的能力和實(shí)際動(dòng)手能力。比如，講解知識(shí)的產(chǎn)生式表示法時(shí)，給出產(chǎn)生式的概念和基本表示形式之后，可以通過(guò)“野人與傳教士過(guò)河”問(wèn)題來(lái)說(shuō)明產(chǎn)生式表示法的具體應(yīng)用過(guò)程；講解計(jì)算智能的進(jìn)化計(jì)算部分時(shí)，給出進(jìn)化算法的幾種具體形式和算法流程之后，可以通過(guò)中國(guó)旅行商問(wèn)題(CTSP)來(lái)說(shuō)明算法求解問(wèn)題的過(guò)程。教師在教學(xué)過(guò)程中，可以根據(jù)需要，選擇一些合適的應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行分析。通過(guò)這些實(shí)例，既能加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，又能增加學(xué)習(xí)的興趣。下面給出兩個(gè)實(shí)例的簡(jiǎn)單描述。
1) 產(chǎn)生式表示法求解“野人與傳教士過(guò)河”問(wèn)題。
問(wèn)題：傳教士和野人各N人過(guò)河，現(xiàn)只有一條船，傳教士和野人都會(huì)劃船，船一次只能載k人，船上野人多于傳教士時(shí)野人就會(huì)吃掉傳教士，問(wèn)如何安全過(guò)河？(不失一般性，以N=3，k=2為例求解)。
求解簡(jiǎn)述：設(shè)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中狀態(tài)用三元組(m, c, b)表示，其中m、c、b分別表示傳教士、野人和船的數(shù)目，則有：
0≤m, c≤3, b ∈{0, 1}
以左岸為參照點(diǎn)，則初始狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)分別為(3，3，1)和(0，0，0)。據(jù)此，可以給出一條產(chǎn)生式規(guī)則如下：
IF (m, c, 1) THEN (m-1, c, 0)
以此類(lèi)推，把所有可行的規(guī)則都求出之后，就可按照規(guī)則集和控制策略得到問(wèn)題的解。
2) 遺傳算法求解31個(gè)城市的CTSP問(wèn)題[5]。
問(wèn)題：給定有限個(gè)城市的集合C={c1,c2, …,cm}及每?jī)蓚€(gè)城市之間的距離矩陣D＝[dij]m×m，其中m∈N，dij=d(ci, cj)∈Z+，ci、 cj∈C，1≤i、j≤m，求出滿足的城市序列cπ(1)、cπ(2)、…、cπ(m)，其中π(1)，π(2)，…，π(m)是1、2、…、m的一個(gè)全排列。我們以CTSP問(wèn)題為例，即求解中國(guó)31個(gè)城市之間最短巡回路線的問(wèn)題。
求解簡(jiǎn)述：路徑表示直接使用城市在路徑中的相對(duì)位置，如有編號(hào)分別為1、2、3、4、5的5個(gè)城市的一條路徑4－1－2－5－3，用路徑表示方法直接可寫(xiě)為(4 1 2 5 3)。適應(yīng)度函數(shù)值用路徑的實(shí)際長(zhǎng)度表示。交叉算子采用次序雜交，即選擇父體的兩雜交點(diǎn)，交換相應(yīng)的段，其它城市則保持在父體中的相應(yīng)次序。變異算子采用倒位算子，即隨機(jī)選擇兩個(gè)位置，然后將它們之間的城市反序。通過(guò)運(yùn)用遺傳算法求解，可得最優(yōu)解為15 404 km，對(duì)應(yīng)的巡回路線為“北京―呼和浩特―太原―石家莊―鄭州―西安―銀川―蘭州―西寧―烏魯木齊―拉薩―成都―昆明―貴陽(yáng)―南寧―海口―廣州―長(zhǎng)沙―武漢―南昌―福州―臺(tái)北―杭州―上海―南京―合肥―濟(jì)南―天津―沈陽(yáng)―長(zhǎng)春―哈爾濱―北京”。實(shí)例講解完成后，可要求學(xué)生采用相同或者不同的方案自己去實(shí)現(xiàn)一下問(wèn)題的求解過(guò)程。
4結(jié)語(yǔ)
人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)核心課程，同時(shí)也是一門(mén)交叉學(xué)科，涉及面廣，理論性強(qiáng)，教學(xué)難度較大，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣有待提高。本文作者根據(jù)自己在人工智能導(dǎo)論課程中的教學(xué)實(shí)踐和課程特點(diǎn)，明確了教學(xué)中的精講內(nèi)容和泛講內(nèi)容，總結(jié)了三種提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)方法，并給出相應(yīng)的實(shí)例說(shuō)明，旨在為本門(mén)課程的教師提供教學(xué)參考。
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Teaching Methods for Promoting Learning Interests in Introduction to Artificial Intelligence
YANG Liying
(School of Computer Science, Xidian University, Xi’An 710071, China)
Abstract: This paper presents three teaching methods for promoting learning interests based on the characteristics of Introduction to Artificial Intelligence and our teaching experience. These methods have been used in practice. The teaching practice shows that the methods proposed in this paper can promote learning interests effectively.
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)
近幾年，在云計(jì)算和大數(shù)據(jù)的支持下，深度學(xué)習(xí)的研究愈發(fā)深入，人工智能取得了跨越式的進(jìn)步。然而，作檣緇岬鬧魈澹人的身份的數(shù)字化是智能社會(huì)的前提，而人臉識(shí)別正是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)。不易偽造、可被動(dòng)采集的人臉識(shí)別技術(shù)能夠基于人臉這一非侵犯性的生物信息，進(jìn)行毫秒級(jí)大數(shù)據(jù)計(jì)算，使人臉成為智能社會(huì)的“接入口”，從而展開(kāi)人與系統(tǒng)間更加便捷、安全的信息交互?！八⒛槨睂閭鹘y(tǒng)的生活習(xí)慣、工作方式等帶來(lái)顛覆式的改變。
早在幾年前，漢柏科技即在自身發(fā)展的路途中前瞻性地發(fā)現(xiàn)了人工智能的產(chǎn)業(yè)機(jī)遇，開(kāi)始部署自己的人工智能藍(lán)圖。2012年8月，漢柏科技與天津大學(xué)成立“應(yīng)用數(shù)學(xué)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”，由中國(guó)科學(xué)院院士、著名數(shù)學(xué)家陳永川擔(dān)任主任，擁有9位數(shù)學(xué)領(lǐng)域的院士顧問(wèn)團(tuán)隊(duì)、18位博士、100多人的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，主攻人臉識(shí)別核心算法的研究。在強(qiáng)大的研發(fā)陣容和大量的研發(fā)經(jīng)費(fèi)投入下，漢柏科技基于深度學(xué)習(xí)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的優(yōu)勢(shì)，轉(zhuǎn)化成人臉識(shí)別相關(guān)產(chǎn)品的優(yōu)異性能，目前已擁有完全的人工智能產(chǎn)業(yè)化能力。
在人臉檢測(cè)技術(shù)上，漢柏科技利用多任務(wù)級(jí)聯(lián)深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了在視頻中實(shí)時(shí)人臉檢測(cè)的功能，并同時(shí)可以檢測(cè)出人臉性別、年齡、發(fā)型等多種屬性。漢柏科技還將大數(shù)據(jù)技術(shù)與深度學(xué)習(xí)結(jié)合，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)獲取海量人臉數(shù)據(jù)，利用深度學(xué)習(xí)算法自動(dòng)挖掘人臉圖片之間的相關(guān)性，建立具有強(qiáng)區(qū)分能力的深度學(xué)習(xí)模型，用于人臉識(shí)別，取得了較高的精度。同時(shí)，如何減少深度學(xué)習(xí)的計(jì)算量、資源需求，以適應(yīng)小型化設(shè)備的運(yùn)算能力是深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。漢柏科技通過(guò)軟硬件結(jié)合等多種手段，將現(xiàn)有的深度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行充分壓縮，可以更好地適用于嵌入式設(shè)備。
人臉識(shí)別的市場(chǎng)應(yīng)用范圍廣闊，覆蓋了智能城市的各個(gè)方面。漢柏科技為不同行業(yè)定制了集技術(shù)、產(chǎn)品和應(yīng)用為一體的整合解決方案，具備適用性和易用性。例如，在公共安全領(lǐng)域，人臉識(shí)別技術(shù)具有豐富的應(yīng)用場(chǎng)景。漢柏科技的人臉識(shí)別技術(shù)能夠打造警務(wù)大數(shù)據(jù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集和快速的身份核查對(duì)比，實(shí)現(xiàn)智能的治安巡查、出入境邊檢，并為刑偵、反恐及時(shí)提供可靠的信息，打造立體化社會(huì)治安防控網(wǎng)，有效保障公共安全。
關(guān)鍵詞：智能控制；教學(xué)策略；卓越工程師；模糊控制；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）23-0029-02
智能控制作為自動(dòng)化類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)課程，要求學(xué)生了解控制學(xué)科發(fā)展的方向和前沿，熟悉智能控制的主要理論分支、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)以及發(fā)展趨勢(shì)等，掌握基本智能控制方法的結(jié)構(gòu)和算法，為未來(lái)實(shí)際工程應(yīng)用奠定一定的基礎(chǔ)。當(dāng)前，在國(guó)內(nèi)外備受關(guān)注的CDIO模式即把“構(gòu)思（Conceive）―設(shè)計(jì)（Design）―執(zhí)行（Implement）―運(yùn)作（Operate）”作為工程教育的環(huán)境背景，按照產(chǎn)品生命周期構(gòu)建課程體系，以課堂和項(xiàng)目相結(jié)合的方式進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到預(yù)想的學(xué)習(xí)目標(biāo)。
考慮到安徽工程大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我?！保┳詣?dòng)化專(zhuān)業(yè)被確定為教育部“卓越計(jì)劃”試點(diǎn)專(zhuān)業(yè)，如何通過(guò)智能控制課程教學(xué)改革來(lái)提高教學(xué)質(zhì)量，充分借鑒CDIO先進(jìn)的教育理念，推行卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃，提高大學(xué)生的創(chuàng)新技能、實(shí)踐技能，協(xié)調(diào)課程體系對(duì)培養(yǎng)目標(biāo)支撐力不強(qiáng)以及與我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和結(jié)構(gòu)的調(diào)整不相適應(yīng)的矛盾，創(chuàng)建適應(yīng)新形式發(fā)展需要的課程教學(xué)體系，同時(shí)促進(jìn)我國(guó)智能控制學(xué)科發(fā)展，是我校授課老師所面臨和亟待解決的問(wèn)題。
一、智能控制課程分析
1.智能控制發(fā)展歷程
智能控制是一種新型自動(dòng)控制技術(shù)，代表了自動(dòng)控制的最新發(fā)展階段。[1]20世紀(jì)90年代中期之后，智能控制日益成熟，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、家用、軍事等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012年全球智能控制市場(chǎng)規(guī)模接近6800億美元，而我國(guó)智能控制行業(yè)規(guī)模也已經(jīng)達(dá)到4200億元。
智能控制思潮第一次出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代由Leonaes等人首次正式提出，[2]到了1987年，IEEE控制系統(tǒng)學(xué)會(huì)和計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)在美國(guó)費(fèi)城聯(lián)合召開(kāi)了智能控制國(guó)際學(xué)術(shù)討論會(huì)，智能控制正式作為一門(mén)新學(xué)科，登上歷史舞臺(tái)，而“智能控制”課程是在智能控制學(xué)科建立之后開(kāi)設(shè)的。
國(guó)內(nèi)首部“智能控制”教材，是在1990年由中南大學(xué)蔡自興教授編寫(xiě)電子工業(yè)出版社出版，蔡教授把遞階控制、專(zhuān)家控制、模糊控制、神經(jīng)控制、學(xué)習(xí)控制作為智能控制課程的初步框架和主要研究分支。[1]隨后，王耀南、李士勇、李人厚、孫增圻等專(zhuān)家也編寫(xiě)了智能控制相關(guān)教材。這些教材出版對(duì)我國(guó)智能控制課程教學(xué)發(fā)揮了積極的作用，為智能控制學(xué)科建設(shè)和人材培養(yǎng)做出突出貢獻(xiàn)。[3]
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)智能控制的研究十分活躍，舉行各種與智能控制有關(guān)的學(xué)術(shù)討論會(huì)，如全球智能控制與自動(dòng)化大會(huì)（World Congress on Intelligent Control and Automation，WCICA）、中國(guó)智能自動(dòng)化會(huì)議（Chinese Intelligent Automation Conference，CIAC）、中國(guó)控制會(huì)議（Chinese Control Conference，CCC）、中國(guó)控制與決策會(huì)議（Chinese Control and Decision Conference，CCDC）等，這標(biāo)志我國(guó)智能控制作為獨(dú)立學(xué)科已正形成。[2]
2.智能控制理論體系
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能控制理論和技術(shù)得到不斷的發(fā)展和完善，受到越來(lái)越多科研工作者的關(guān)注。常規(guī)的智能控制方法主要包括：模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、分級(jí)遞階控制、專(zhuān)家系統(tǒng)控制以及其他仿人智能控制等。[3，4]
（1）模糊控制：將人類(lèi)專(zhuān)家對(duì)特定對(duì)象的控制經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用模糊集理論進(jìn)行量化，轉(zhuǎn)化為可數(shù)學(xué)實(shí)現(xiàn)的控制器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的控制，其主要包括輸入模糊化、模糊規(guī)則庫(kù)、模糊推理以及輸出逆模糊化四個(gè)部分。
（2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制：是人工智能、認(rèn)知科學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、非線性動(dòng)力學(xué)等學(xué)科的交叉熱點(diǎn)，它利用大量的人工神經(jīng)元按一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)互連，構(gòu)建具有仿人控制的功能。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)雖然不善于顯式表達(dá)知識(shí)，但具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力和自適應(yīng)能力，能夠任意逼近復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，對(duì)高度非線性和嚴(yán)重不確定性系統(tǒng)的控制方面具有良好效果。
（3）分級(jí)遞階控制：是從工程控制論的角度總結(jié)人工智能與自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)和自組織的關(guān)系之后逐漸形成的，主要由組織級(jí)、協(xié)調(diào)級(jí)和執(zhí)行級(jí)構(gòu)成。其中組織級(jí)起主導(dǎo)作用，涉及知識(shí)的表示與處理，主要應(yīng)用人工智能；協(xié)調(diào)級(jí)在組織級(jí)和執(zhí)行級(jí)間起連接作用，涉及決策方式及其表示，采用人工智能及運(yùn)籌學(xué)實(shí)現(xiàn)控制；執(zhí)行級(jí)是底層，具有很高的控制精度，采用常規(guī)自動(dòng)控制。
（4）專(zhuān)家系統(tǒng)控制：是指具有模糊專(zhuān)家智能的功能，采用專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)與控制理論相結(jié)合的方法設(shè)計(jì)的控制策略，它是人工智能應(yīng)用領(lǐng)域最成功的分支之一，由知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)、解釋機(jī)制、知識(shí)獲取系統(tǒng)以及綜合數(shù)據(jù)庫(kù)五個(gè)部分組成。在工業(yè)過(guò)程控制中主要呈現(xiàn)直接專(zhuān)家控制和間接專(zhuān)家控制兩種形式。
二、智能控制課程教學(xué)改革
1.理論教學(xué)
UNESCO在2010年的工程學(xué)報(bào)告中指出，工程是人類(lèi)面臨的最大挑戰(zhàn)和機(jī)遇，為了滿足卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃要求，我校重新修訂課程教學(xué)大綱，調(diào)整了各知識(shí)點(diǎn)的學(xué)時(shí)分配，擴(kuò)大了知識(shí)面的覆蓋范圍，并提高了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容所占學(xué)時(shí)比例，注重實(shí)踐環(huán)節(jié)內(nèi)容設(shè)置。在課程建設(shè)考慮理論與實(shí)踐的均衡，避免理論與實(shí)踐用脫節(jié)，教材選用為王耀南主編、機(jī)械工業(yè)出版社出版的《智能控制理論及應(yīng)用》，[5]總共設(shè)計(jì)30個(gè)學(xué)時(shí)，具體如圖1所示。概述部分為2個(gè)學(xué)時(shí)，主要講解智能控制理論的歷史背景、研究現(xiàn)狀以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)；模糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是本課程主要講解部分，分別安排9個(gè)學(xué)時(shí)；分級(jí)遞階控制與專(zhuān)家系統(tǒng)控制部分要求學(xué)生以了解為主，因此分別安排4個(gè)學(xué)時(shí)；最后，剩余2個(gè)學(xué)時(shí)講解當(dāng)前最新的一些智能控制方法，目的為擴(kuò)展學(xué)生的視野。
考慮到“智能控制”課程涉及的知識(shí)面較為廣泛，因此，在教學(xué)過(guò)程中，教師主要擔(dān)負(fù)組織者、引導(dǎo)者的職責(zé)，課堂上注重采用啟發(fā)式的教學(xué)模式，并增加案例講解，讓學(xué)生明確課程教學(xué)服務(wù)于國(guó)家戰(zhàn)略需要和行業(yè)需要，如：液浮陀螺儀溫控系統(tǒng)的模糊控制策略設(shè)計(jì)、單級(jí)倒立擺系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器的設(shè)計(jì)、數(shù)控機(jī)床專(zhuān)家系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。鼓勵(lì)學(xué)生自由探討，實(shí)現(xiàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中的互動(dòng)，提高學(xué)生的認(rèn)知能力。
2.實(shí)踐教學(xué)
本課程專(zhuān)業(yè)性很強(qiáng)，學(xué)生缺少對(duì)智能控制方法的感性認(rèn)識(shí)，且受學(xué)時(shí)數(shù)的限制，因此鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，充分利用課余時(shí)間。[6]每次課后，有針對(duì)性地預(yù)留課外作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)、預(yù)習(xí)，這有利于老師教學(xué)內(nèi)容的精練講解，學(xué)生對(duì)智能控制的熟悉掌握，引導(dǎo)學(xué)生注重工程能力和自主學(xué)習(xí)能力的提高。
另外，在“智能控制”教學(xué)計(jì)劃中，安排6個(gè)學(xué)時(shí)作為實(shí)驗(yàn)課，讓學(xué)生獨(dú)自設(shè)計(jì)相關(guān)智能控制器，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，增加對(duì)模糊控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的熟練程度。實(shí)驗(yàn)采用先講解、后實(shí)驗(yàn)、再總結(jié)的方式進(jìn)行。為了保證實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，每20位學(xué)生安排1名指導(dǎo)教師。實(shí)驗(yàn)前，要求學(xué)生實(shí)驗(yàn)之前完成預(yù)習(xí)報(bào)告；實(shí)驗(yàn)中學(xué)生每人一臺(tái)機(jī)，獨(dú)立記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教師全程答疑輔導(dǎo)；實(shí)驗(yàn)后學(xué)生及時(shí)上交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，其內(nèi)容包括：實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)、內(nèi)容、方法、步驟、結(jié)果及個(gè)人心得、體會(huì)。
3.教學(xué)手段
為了適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，授課借助先進(jìn)的教學(xué)軟件。在相關(guān)理論知識(shí)點(diǎn)展開(kāi)前，可通過(guò)實(shí)例模擬讓學(xué)生初步了解相關(guān)方法，再切換到理論知識(shí)的講解，以幫助學(xué)生做到思維的自然過(guò)渡。
課堂還采用多媒體教學(xué)，以提高學(xué)生獲取信息的效率。多媒體課件制作過(guò)程中，力求圖文并茂，能吸引學(xué)生的注意力，這有利于實(shí)現(xiàn)情景式的教學(xué)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，變被動(dòng)教育為主動(dòng)教育，使學(xué)生加深對(duì)知識(shí)的理解。[7，8]
4.考核方式
本課程理論性較強(qiáng)，為避免“一張?jiān)嚲矶ㄇぁ睅?lái)的弊端，課程成績(jī)采用多元化考核制度，主要包括：平時(shí)成績(jī)（30%）、實(shí)驗(yàn)成績(jī)（30%）和期末考試成績(jī)（40%）。
三、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，我國(guó)的智能控制教育已取得了可喜成績(jī)，我校在研究專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和現(xiàn)有教學(xué)資源基礎(chǔ)上，借鑒國(guó)內(nèi)相關(guān)高校成功教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，并不斷完善智能控制學(xué)科教學(xué)的方法、手段、策略，研究制訂新的大綱，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)多媒體課件，與時(shí)俱進(jìn)，緊密?chē)@“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”的重點(diǎn)和目標(biāo)，為培養(yǎng)敢創(chuàng)新、會(huì)創(chuàng)造的高質(zhì)量人才不斷努力。
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關(guān)鍵詞：現(xiàn)代教育技術(shù)；虛擬現(xiàn)實(shí)；教學(xué)模式；教育應(yīng)用
引言
新一輪的信息革命將深刻地改變傳統(tǒng)行業(yè)，逐漸克服技術(shù)難題之后，5G通信技術(shù)、人工智能技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，研究者們開(kāi)始關(guān)注虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，它在現(xiàn)代教育領(lǐng)域的運(yùn)用成了矚目的焦點(diǎn)。
1現(xiàn)代教育技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)
現(xiàn)代教育技術(shù)是把現(xiàn)代教育理論應(yīng)用于教育、教學(xué)實(shí)踐的現(xiàn)代教育手段和方法的體系。它以實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程、教學(xué)資源、教學(xué)效果、教學(xué)效率的最優(yōu)化為目的[1]。它的現(xiàn)代化體現(xiàn)在教學(xué)設(shè)計(jì)現(xiàn)代化、教學(xué)手段現(xiàn)代化、教學(xué)媒體現(xiàn)代化。隨著現(xiàn)代教育科學(xué)和現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代教育技術(shù)和教育聯(lián)系緊密，它增加了信息傳遞的方式與方法，提升了教學(xué)效果與效率?，F(xiàn)代教育技術(shù)與普通教育技術(shù)沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，突出”現(xiàn)代”一詞的目的是要更多地關(guān)注現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的相關(guān)問(wèn)題，吸納新的科學(xué)技術(shù)成果和思維方式，凸顯教育技術(shù)的時(shí)代特色。目前，教育技術(shù)在教育中的應(yīng)用可以按照技術(shù)特點(diǎn)大致分為以下5類(lèi)：（1）基于傳統(tǒng)媒介（如書(shū)本、圖片、畫(huà)冊(cè)、黑板、模型、實(shí)物、小型展覽）的常規(guī)教學(xué)模式；（2）基于視聽(tīng)技術(shù)（計(jì)算機(jī)技術(shù)）的多媒體教學(xué)模式；（3）基于衛(wèi)星通信技術(shù)的遠(yuǎn)距離教學(xué)模式；（4）基于因特網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)直播教學(xué)模式；（5）基于三維仿真技術(shù)的“虛擬現(xiàn)實(shí)”的教學(xué)模式。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展，許多新技術(shù)被用到教育教學(xué)實(shí)踐中，豐富了現(xiàn)代教育技術(shù)的內(nèi)涵?，F(xiàn)代教育技術(shù)突破了傳統(tǒng)教育方式，正朝著多媒體化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、教育技術(shù)應(yīng)用模式多樣化和遠(yuǎn)程教育普及化的趨勢(shì)發(fā)展[2]。而“虛擬現(xiàn)實(shí)”的教學(xué)模式，具有多種教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)，試想一個(gè)場(chǎng)景——分散在世界各地學(xué)習(xí)者穿戴著虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備，匯集到一個(gè)共同的虛擬社區(qū)，在這里自由交流與學(xué)習(xí)——這種美好的愿景并不遙遠(yuǎn)。
2虛擬現(xiàn)實(shí)的概念及特征
虛擬現(xiàn)實(shí)是一項(xiàng)融合了計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、立體顯示技術(shù)、心理學(xué)及仿真技術(shù)等多種科學(xué)技術(shù)發(fā)展起來(lái)的計(jì)算機(jī)綜合技術(shù)[3]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有三大基本特征：沉浸感、交互性和想象力，它強(qiáng)調(diào)人在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的主導(dǎo)作用[4]。交互性是指用戶與虛擬空間中的虛擬物體的互動(dòng)能力；沉浸性是指用戶在計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境中，通過(guò)模擬視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等感官，給人以真實(shí)感覺(jué)；想象性是指用戶在虛擬環(huán)境中，根據(jù)環(huán)境傳遞的信息以及自身沉浸在系統(tǒng)的行為，通過(guò)自己的邏輯判斷、聯(lián)想等思維過(guò)程，想象虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中并未直接呈現(xiàn)的畫(huà)面和信息。近年來(lái)，科技不斷發(fā)展，信息量呈爆炸式增長(zhǎng)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能有效地提高信息傳播和教學(xué)效率。虛擬實(shí)現(xiàn)的特性符合現(xiàn)代教育技術(shù)對(duì)提高教學(xué)水平的要求。
3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中的運(yùn)用途徑
3.1自主學(xué)習(xí)
虛擬現(xiàn)實(shí)提供了一種嶄新的交互方式，學(xué)生可以通過(guò)眼睛、耳朵等多種感覺(jué)器官與它進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)。學(xué)生憑借自然語(yǔ)言交互，以觸覺(jué)、視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)作為媒介，和計(jì)算機(jī)進(jìn)行交流溝通。這種嶄新的人機(jī)交互方式，給與學(xué)習(xí)者全新的體驗(yàn)：在這個(gè)虛構(gòu)的學(xué)習(xí)場(chǎng)景中，真實(shí)與虛擬模糊了邊界，理論知識(shí)和實(shí)踐操作同時(shí)進(jìn)步。虛擬現(xiàn)實(shí)模擬的環(huán)境大體可以分為三個(gè)層次：（1）“顯示現(xiàn)實(shí)”，還原真實(shí)的環(huán)境，但是一般人不容易直接接觸，如火山口的場(chǎng)景、銀河中的場(chǎng)景、危險(xiǎn)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室等；（2）“模擬現(xiàn)實(shí)”，模擬現(xiàn)實(shí)中不存在的環(huán)境、特殊條件下才會(huì)產(chǎn)生的事物，如仿真訓(xùn)練、模擬訓(xùn)練等；（3）“創(chuàng)造現(xiàn)實(shí)”，突破現(xiàn)實(shí)的制約，想象力有多大，創(chuàng)造力就有多大，一切現(xiàn)實(shí)法則都可以在虛擬空間中被顛覆，給學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)造力的機(jī)會(huì)，把好的創(chuàng)想在虛擬空間中盡情展現(xiàn)。
3.2虛擬實(shí)驗(yàn)室
虛擬實(shí)驗(yàn)室是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一大創(chuàng)新，學(xué)生可以在其中自由實(shí)驗(yàn)，動(dòng)手操作，觀察各種實(shí)驗(yàn)反應(yīng)，擺脫常規(guī)實(shí)驗(yàn)室的局限。在虛擬物理實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生可以虛擬出各種物理現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)效果直觀可見(jiàn)；可以看見(jiàn)現(xiàn)實(shí)中看不到的磁場(chǎng)，理解磁場(chǎng)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(xué)原理。身處虛擬生物實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，可以仔細(xì)觀察人體組織的切片結(jié)構(gòu)，各種骨骼結(jié)構(gòu)也變得清晰透明。在虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生可以遠(yuǎn)離現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室的各種危險(xiǎn)，安全地操作天平、砝碼，觀察燃燒、爆炸等反應(yīng)現(xiàn)象；在虛擬地理實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生可以進(jìn)行地震和火山爆發(fā)等實(shí)驗(yàn)，瞬間遨游太空，瞬間又深潛入海底，盡情體驗(yàn)地理科學(xué)的魅力。想象力的邊界才是虛擬實(shí)驗(yàn)室的邊界，虛擬實(shí)驗(yàn)室將成為學(xué)生們最喜愛(ài)的場(chǎng)所。
3.3技能訓(xùn)練
虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸感和互動(dòng)性的特性，可以使學(xué)習(xí)者全身心進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，在安全的虛擬環(huán)境中反復(fù)練習(xí)，不斷試錯(cuò)，直到熟練掌握技能。例如，在虛擬射擊培養(yǎng)體系中，學(xué)生可以重復(fù)射擊，提高反應(yīng)能力，學(xué)習(xí)不同的掩體情況下的射擊方法，直到熟練掌握。運(yùn)用VR技術(shù)可以使醫(yī)務(wù)工作者反復(fù)操練，保障手術(shù)訓(xùn)練的實(shí)效。在教學(xué)技能訓(xùn)練方面，與傳統(tǒng)微格教室相比，在虛擬教室中，師范生可以自由選擇面對(duì)的學(xué)生人數(shù)，克服上臺(tái)教學(xué)的畏懼心理。但是值得注意的是，真實(shí)的情景也是技能訓(xùn)練不可或缺的內(nèi)容，需要合理安排虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)和真實(shí)情景練習(xí)，找到它們之間的平衡點(diǎn)，最大化利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。
4虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用的展望
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)正處于高速發(fā)展階段，它會(huì)給教育帶來(lái)巨大的變革，未來(lái)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)能夠與通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)等前沿科技緊密結(jié)合。在虛擬教育社區(qū)，每個(gè)學(xué)習(xí)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(dòng)交流，也能與人工智能的虛擬角色交流。人工智能虛擬學(xué)伴可以為學(xué)習(xí)者提供全程的學(xué)習(xí)規(guī)劃指導(dǎo)，制定個(gè)性化的培養(yǎng)方案；學(xué)習(xí)者的成長(zhǎng)軌跡全程被記錄在虛擬世界之中，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)制作的可穿戴設(shè)備，學(xué)習(xí)者的身體健康狀況也可以被詳實(shí)記錄。數(shù)字虛擬世界和真實(shí)世界共同培養(yǎng)人才，這正是未來(lái)智慧教育的圖景
關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)導(dǎo)論；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法
中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0？搖 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A？搖 文章編號(hào)：1674-9324（2013）47-0228-02
計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課通常被作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)本科生入學(xué)后的第一門(mén)專(zhuān)業(yè)課。大一新生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)參差不齊，如何組織教學(xué)內(nèi)容，并創(chuàng)新教學(xué)方法，使得學(xué)生既能全面了解計(jì)算機(jī)本科專(zhuān)業(yè)的知識(shí)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，又能激發(fā)對(duì)本專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論技能與學(xué)科前沿的學(xué)習(xí)興趣，是一個(gè)非常有意義的課題。本文將從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法改革入手，對(duì)能夠顯著提高計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程授課效果的措施進(jìn)行一些探討。
一、教學(xué)內(nèi)容取舍
首先開(kāi)展計(jì)算機(jī)操作與應(yīng)用基本技能實(shí)踐教學(xué)。以課堂實(shí)踐訓(xùn)練的方式，指導(dǎo)學(xué)生親自動(dòng)手進(jìn)行計(jì)算機(jī)拆裝機(jī)實(shí)驗(yàn)，獲取對(duì)CPU、內(nèi)存、晶振、主板等直觀認(rèn)知。要求學(xué)生上機(jī)實(shí)際操作Windows操作系統(tǒng)、常用字處理軟件（Word、Excel、PowerPoint等）及網(wǎng)絡(luò)配置（IP配置、Internet選項(xiàng)配置等）、收發(fā)Email等，使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)操作基本技能，初步調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)的積極性。然后開(kāi)展計(jì)算機(jī)本科專(zhuān)業(yè)核心課程教學(xué)[1，2]。教學(xué)內(nèi)容圍繞計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)核心課程，分為“軟”、“硬”兩個(gè)方面展開(kāi)?！败洝狈较蛘n程包括C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等?！坝病狈较蛘n程包括計(jì)算機(jī)組成原理、電路分析、模擬與數(shù)字電路、微機(jī)原理與接口等。最后開(kāi)展計(jì)算機(jī)學(xué)科專(zhuān)業(yè)興趣培養(yǎng)教學(xué)。開(kāi)展自主移動(dòng)機(jī)器人、數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人工智能、嵌入式系統(tǒng)等計(jì)算機(jī)學(xué)科前沿理論與熱點(diǎn)技術(shù)的教學(xué)，同時(shí)引入飛思卡爾智能車(chē)、電腦鼠走迷宮以及Robocup機(jī)器人足球等學(xué)科競(jìng)賽賽事的介紹[3]。目的是拓展學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)（自動(dòng)化、通信工程、微電子等）理論前沿、技術(shù)與應(yīng)用熱點(diǎn)的認(rèn)知，豐富知識(shí)結(jié)構(gòu)，開(kāi)拓學(xué)科視野，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣。
“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”課程共計(jì)36個(gè)課堂內(nèi)教學(xué)學(xué)時(shí)。三方面教學(xué)內(nèi)容各有側(cè)重，分別分配8、20與8個(gè)課堂內(nèi)學(xué)時(shí)。除課堂教學(xué)外，針對(duì)三方面教學(xué)內(nèi)容，布置足夠的課外實(shí)踐與科技文獻(xiàn)綜述等課外作業(yè)，達(dá)到補(bǔ)充課堂教學(xué)知識(shí)、同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生資料搜集歸納整理與創(chuàng)新思維能力。
二、教學(xué)方法設(shè)計(jì)
1.基本操作技能教學(xué)。計(jì)算機(jī)操作基本技能教學(xué)主要是為了照顧對(duì)計(jì)算機(jī)缺少直接接觸的學(xué)生。部分學(xué)生來(lái)自偏遠(yuǎn)地區(qū)，進(jìn)入大學(xué)之前很少甚至從來(lái)沒(méi)有直接使用過(guò)計(jì)算機(jī)。開(kāi)展基本操作技能與拆裝機(jī)實(shí)踐教學(xué)，使他們盡快熟悉計(jì)算機(jī)，了解計(jì)算機(jī)組成，掌握基本的操作技能。此部分教學(xué)實(shí)踐內(nèi)容在計(jì)算機(jī)中心機(jī)房開(kāi)展。拆裝機(jī)實(shí)驗(yàn)課堂內(nèi)教學(xué)安排4個(gè)學(xué)時(shí)，教師拆裝機(jī)為學(xué)生作演示講解；之后安排課外拆裝機(jī)實(shí)踐練習(xí)，要求每個(gè)學(xué)生完成拆裝機(jī)實(shí)踐報(bào)告，具體到包括CPU、晶振等核心芯片在內(nèi)的硬件詳細(xì)列表。另安排課堂內(nèi)4個(gè)學(xué)時(shí)，掌握Windows操作系統(tǒng)、常見(jiàn)字處理以及Internet設(shè)置等基本方法與工作過(guò)程。
2.核心課程知識(shí)點(diǎn)教學(xué)。第二部分核心課程的教學(xué)是核心，也是教學(xué)開(kāi)展的難點(diǎn)。之所以是“核心”，各課程知識(shí)點(diǎn)構(gòu)成計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)整個(gè)知識(shí)系統(tǒng)，均為主干課程。之所以是“難點(diǎn)”，難在核心課程內(nèi)容繁多分散，而課時(shí)有限，難在如何在有限的課時(shí)內(nèi)將這些內(nèi)容“串”起來(lái)，一方面使得各門(mén)核心課程重要知識(shí)點(diǎn)無(wú)遺漏，并且不失系統(tǒng)，另一方面又能活躍課堂教學(xué)氣氛，啟發(fā)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)本專(zhuān)業(yè)各核心課程的積極性。教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中，圍繞“存儲(chǔ)程序”主線，課程知識(shí)點(diǎn)抓大放小，重點(diǎn)闡述各課程開(kāi)設(shè)的必要性與必須掌握的核心內(nèi)容，注重培養(yǎng)激勵(lì)學(xué)習(xí)積極性。實(shí)踐中此部分教學(xué)內(nèi)容圍繞“存儲(chǔ)程序原理”這一主線展開(kāi)。存儲(chǔ)程序原理又稱(chēng)“馮·諾依曼原理”，至今仍然是計(jì)算機(jī)內(nèi)在的基本工作原理。從“計(jì)算機(jī)是計(jì)算的機(jī)器”出發(fā)，引出“算什么”“怎么算”這一直觀問(wèn)題。進(jìn)而引出數(shù)據(jù)的表示即編碼問(wèn)題，以及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的組織，以及數(shù)據(jù)的傳輸問(wèn)題，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生思考“存什么”、“存在哪里”、“如何存”、“如何取”以及“如何傳輸”等一系列問(wèn)題。例如，“存儲(chǔ)程序原理”決定了寫(xiě)程序與運(yùn)行程序是人們使用計(jì)算機(jī)的主要方式，“軟”方向課程C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)這一課程就是要解決如何寫(xiě)程序的問(wèn)題。講述該課程時(shí)，重點(diǎn)講述任意程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言共性的必需的詞法、語(yǔ)法等基本要素，以及必需的編譯過(guò)程。而算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這一課程中之所以出現(xiàn)眾多的表、樹(shù)、圖等概念以及搜索排序算法，就是要解決對(duì)數(shù)據(jù)如何高效組織這一問(wèn)題。在數(shù)據(jù)高效組織與管理的基礎(chǔ)上，才能談得上設(shè)計(jì)并研制高效的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)正是建立在多個(gè)任務(wù)管理塊、資源管理塊構(gòu)成的鏈表基礎(chǔ)上，操作系統(tǒng)任務(wù)生成消亡調(diào)入調(diào)出效率受搜索排序算法效率制約。
而對(duì)于“硬”方向課程核心內(nèi)容的組織講述，同樣圍繞“存儲(chǔ)程序原理”這一主線開(kāi)展。對(duì)于計(jì)算機(jī)組成原理這一課程，圍繞程序存儲(chǔ)與程序運(yùn)行需求，闡述存儲(chǔ)器、集成運(yùn)算器與控制器的中央處理器（CPU）、輸入輸出設(shè)備以及時(shí)鐘（晶振）等作為計(jì)算機(jī)基本構(gòu)成的必要性與工作原理。進(jìn)而針對(duì)“存儲(chǔ)位”“存取控制”與輸入/輸出，闡述數(shù)字電路中“鎖存器與觸發(fā)器”“時(shí)序邏輯電路”等，以及模擬電路中“運(yùn)算放大器”“RC振蕩電路”等的必要性與基本概念。
3.興趣培養(yǎng)教學(xué)。“軟”與“硬”兩方向核心課程知識(shí)點(diǎn)教學(xué)最后統(tǒng)一到興趣培養(yǎng)教學(xué)內(nèi)容上。結(jié)合動(dòng)畫(huà)、視頻等多媒體教學(xué)工具，課堂教學(xué)引入了自主移動(dòng)機(jī)器人、嵌入式系統(tǒng)等方面的內(nèi)容。以Robocup足球機(jī)器人與日本本田公司的阿西莫（ASIMO）機(jī)器人為例，通過(guò)圖片與視頻演示，啟發(fā)學(xué)生思考基于核心課程中要求的基本原理，以及程序設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)以及人工智能等基本方法，如何使得機(jī)器人能自主行走甚至奔跑、上下樓梯，能聽(tīng)會(huì)說(shuō)，能相互間競(jìng)爭(zhēng)與合作等。進(jìn)一步，結(jié)合任課教師部分科研成果，演示基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、基于自動(dòng)語(yǔ)音識(shí)別與圖像跟蹤的移動(dòng)小車(chē)系統(tǒng)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)本專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論與基本方法的重要性，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣的目的。
4.學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)教育。教學(xué)過(guò)程中，注重啟發(fā)式教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)，由生動(dòng)的圖片視頻演示回歸到核心課程基礎(chǔ)知識(shí)與基本技能的學(xué)習(xí)討論中。鼓勵(lì)學(xué)生勤于思考、勇于提出問(wèn)題，了解為什么必須學(xué)習(xí)各核心課程以及各課程的要點(diǎn)內(nèi)容，理解并掌握學(xué)習(xí)各核心課程要點(diǎn)的方法。在課堂教學(xué)中對(duì)能夠主動(dòng)提出問(wèn)題、主動(dòng)回答的學(xué)生，給予期末成績(jī)加分獎(jiǎng)勵(lì)。注重學(xué)生思維能力與主動(dòng)學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)，要求學(xué)生通過(guò)Google學(xué)術(shù)搜索、中國(guó)知網(wǎng)、IEEE/IET、Springer以及ACM等中英文學(xué)術(shù)期刊數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)課堂布置的計(jì)算機(jī)理論熱點(diǎn)與前沿技術(shù)關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索、歸納總結(jié)，提交文獻(xiàn)綜述報(bào)告，并作為期末成績(jī)的一個(gè)重要組成部分進(jìn)行考核。
三、教學(xué)效果
持續(xù)跟蹤接受該計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程授課的近兩屆學(xué)生，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)該課程及后續(xù)核心課程的課堂出勤率、期終考試成績(jī)及格率與優(yōu)秀良好率、以及報(bào)名參與各學(xué)科競(jìng)賽的學(xué)生比例均有明顯提高，表明該課程授課方式對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)積極性與主動(dòng)學(xué)習(xí)能力具有一定積極影響。
四、結(jié)語(yǔ)
作為計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)本科生的入門(mén)課程，計(jì)算機(jī)導(dǎo)論課程的地位與內(nèi)容具有特殊要求。兼顧計(jì)算機(jī)基本操作技能教學(xué)，突出核心課程關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)講授，并注重通過(guò)引入學(xué)科理論熱點(diǎn)與前沿技術(shù)的演示教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與主動(dòng)學(xué)習(xí)能力，跟蹤效果表明該教學(xué)內(nèi)容組織與教學(xué)方法對(duì)學(xué)生具有一定的積極影響，同學(xué)們?cè)诤罄m(xù)每門(mén)核心課程的學(xué)習(xí)中，不僅具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性，而且能夠迅速把握該課程的要點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)：
[1]張銘，李文新，陳徐宗，等.北京大學(xué)計(jì)算機(jī)系本科課程改革進(jìn)展[J].計(jì)算機(jī)教育，2009，（5）：7-11.
[2]楊俊.關(guān)于計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置的思考[J].哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2003，（2）：111-112.
[3]劉淼，張汛淶，湯茂斌.開(kāi)展計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)學(xué)生學(xué)術(shù)科技活動(dòng)的實(shí)踐與思考[J].計(jì)算機(jī)教育，2012，（4）：23-25.
關(guān)鍵詞：信息技術(shù) 學(xué)習(xí)能力 終身學(xué)習(xí)
作為一種創(chuàng)新教學(xué)的嘗試，我們?cè)诟叨?、高三部分班?jí)進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)實(shí)踐。
一、信息技術(shù)教學(xué)與常規(guī)的教學(xué)模式的區(qū)別
（1）教學(xué)環(huán)境的改變
運(yùn)用信息技術(shù)進(jìn)行教學(xué)一般是在電腦教室進(jìn)行的，整個(gè)教室基本做到了每位學(xué)生一臺(tái)電腦。因此，學(xué)生的學(xué)習(xí)工具除了普通的課本、筆、紙外，還有與因特網(wǎng)相聯(lián)的計(jì)算機(jī)，整個(gè)教學(xué)過(guò)程看起來(lái)是在教室進(jìn)行，但教學(xué)環(huán)境卻是真正的因特網(wǎng)環(huán)境。學(xué)生真實(shí)的接觸到了遠(yuǎn)程教育體系、終身學(xué)習(xí)和社會(huì)化學(xué)習(xí)這種看起遙遠(yuǎn)的事情。
（2）師生角色的轉(zhuǎn)變
作為一種創(chuàng)新教學(xué)的嘗試，教學(xué)中我們沒(méi)有采用傳統(tǒng)的以教師為中心的“講授式”教學(xué)方法，而是采用教師指導(dǎo)下的，以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)。教師在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中起組織者、指導(dǎo)者、幫助者和促進(jìn)者的作用，利用情境、協(xié)作、討論等學(xué)習(xí)環(huán)境充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、積極性，最大限度的培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。
（3）教學(xué)過(guò)程的轉(zhuǎn)變
上課時(shí)教師首先通過(guò)電腦把本節(jié)課的教學(xué)目的、內(nèi)容及學(xué)習(xí)提綱展示給學(xué)生，然后學(xué)生利用教師提供的網(wǎng)址進(jìn)入相關(guān)的網(wǎng)站進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。對(duì)于不懂的問(wèn)題學(xué)生可以相互討論。最后利用交互式的教學(xué)軟件進(jìn)行檢測(cè)學(xué)生的掌握情況，教師再有針對(duì)性的進(jìn)行指導(dǎo)教材中的難點(diǎn)和重點(diǎn)。
（4）教學(xué)方法的轉(zhuǎn)變
信息社會(huì)的特點(diǎn)是個(gè)性化、多樣化，關(guān)心人、尊重人、一切為了人成為信息社會(huì)的主旋律。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)充分考慮學(xué)生的個(gè)性特點(diǎn)，在教學(xué)目標(biāo)規(guī)定的最基本的方面都能達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，最大限度的發(fā)揮每個(gè)人的潛能與價(jià)值。在教學(xué)中努力滲透“科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)”教育思想。盡可能在教學(xué)中讓學(xué)生討論一些現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。如：在學(xué)習(xí)“遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)”時(shí)，結(jié)合信息技術(shù)可設(shè)計(jì)以下一些問(wèn)題：1、基因工程是怎么回事？它在生產(chǎn)中有哪些實(shí)際應(yīng)用？2、人類(lèi)基因組計(jì)劃有哪些國(guó)家參與？它研究的是什么問(wèn)題？對(duì)人類(lèi)有哪些好處？人們要警惕基因組計(jì)劃的哪些應(yīng)用？等。讓學(xué)生運(yùn)用各種知識(shí)，從社會(huì)利益、風(fēng)險(xiǎn)、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與安全等方面綜合考慮問(wèn)題，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)評(píng)價(jià)、科學(xué)決策能力。
二、結(jié)論與思考
（1）提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
信息技術(shù)運(yùn)用集文字、圖像、聲音于一體的多媒體教材替代抽象、枯燥的生物課本，虛擬技術(shù)使看不見(jiàn)、摸不著的微觀世界和復(fù)雜的生理過(guò)程生動(dòng)直觀地顯現(xiàn)在學(xué)生的眼前。加上與現(xiàn)實(shí)生活相聯(lián)系的一些問(wèn)題討論，使學(xué)生感到生物知識(shí)趣味無(wú)窮，大大激發(fā)了學(xué)生的求知欲望，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。
（2）提高了學(xué)生合作學(xué)習(xí)的能力
信息技術(shù)中的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)通過(guò)因特網(wǎng)的查詢，為學(xué)習(xí)者的雙向交流提供了廣闊空間，達(dá)到了“人―機(jī)―人”相互學(xué)習(xí)，即學(xué)習(xí)者通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與教師和其他學(xué)習(xí)者進(jìn)行相互交流，協(xié)作學(xué)習(xí)。
（3）學(xué)會(huì)信息資源的利用
運(yùn)用信息技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，使學(xué)生初步形成了信息社會(huì)所必須的信息獲取、信息分析和信息加工能力。
（4）增強(qiáng)了對(duì)現(xiàn)代教育的認(rèn)識(shí)
信息社會(huì)使知識(shí)的創(chuàng)造、存儲(chǔ)、學(xué)習(xí)和利用方式發(fā)生了革命性的變化，音像技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域廣泛應(yīng)用；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)完全改變了“以課堂為中心、以書(shū)本為中心、以教師為中心”的傳統(tǒng)教育教學(xué)模式。
三、信息技術(shù)教學(xué)與常規(guī)的教學(xué)模式的區(qū)別
（1）教學(xué)環(huán)境的改變
運(yùn)用信息技術(shù)進(jìn)行教學(xué)一般是在電腦教室進(jìn)行的，整個(gè)教室基本做到了每位學(xué)生一臺(tái)電腦。因此，學(xué)生的學(xué)習(xí)工具除了普通的課本、筆、紙外，還有與因特網(wǎng)相聯(lián)的計(jì)算機(jī)，整個(gè)教學(xué)過(guò)程看起來(lái)是在教室進(jìn)行，但教學(xué)環(huán)境卻是真正的因特網(wǎng)環(huán)境。學(xué)生真實(shí)的接觸到了遠(yuǎn)程教育體系、終身學(xué)習(xí)和社會(huì)化學(xué)習(xí)這種看起遙遠(yuǎn)的事情。
（2）師生角色的轉(zhuǎn)變
作為一種創(chuàng)新教學(xué)的嘗試，教學(xué)中我們沒(méi)有采用傳統(tǒng)的以教師為中心的“講授式”教學(xué)方法，而是采用教師指導(dǎo)下的，以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)。教師在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中起組織者、指導(dǎo)者、幫助者和促進(jìn)者的作用，利用情境、協(xié)作、討論等學(xué)習(xí)環(huán)境充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性、積極性，最大限度的培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。
（3）教學(xué)過(guò)程的轉(zhuǎn)變
上課時(shí)教師首先通過(guò)電腦把本節(jié)課的教學(xué)目的、內(nèi)容及學(xué)習(xí)提綱展示給學(xué)生，然后學(xué)生利用教師提供的網(wǎng)址進(jìn)入相關(guān)的網(wǎng)站進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。對(duì)于不懂的問(wèn)題學(xué)生可以相互討論。最后利用交互式的教學(xué)軟件進(jìn)行檢測(cè)學(xué)生的掌握情況，教師再有針對(duì)性的進(jìn)行指導(dǎo)教材中的難點(diǎn)和重點(diǎn)。
（4）教學(xué)方法的轉(zhuǎn)變
信息社會(huì)的特點(diǎn)是個(gè)性化、多樣化，關(guān)心人、尊重人、一切為了人成為信息社會(huì)的主旋律。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)充分考慮學(xué)生的個(gè)性特點(diǎn)，在教學(xué)目標(biāo)規(guī)定的最基本的方面都能達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，最大限度的發(fā)揮每個(gè)人的潛能與價(jià)值。在教學(xué)中努力滲透“科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)”教育思想。盡可能在教學(xué)中讓學(xué)生討論一些現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。
四、結(jié)論與思考
（1）提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
信息技術(shù)運(yùn)用集文字、圖像、聲音于一體的多媒體教材替代抽象、枯燥的生物課本，虛擬技術(shù)使看不見(jiàn)、摸不著的微觀世界和復(fù)雜的生理過(guò)程生動(dòng)直觀地顯現(xiàn)在學(xué)生的眼前。加上與現(xiàn)實(shí)生活相聯(lián)系的一些問(wèn)題討論，使學(xué)生感到生物知識(shí)趣味無(wú)窮，大大激發(fā)了學(xué)生的求知欲望，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。
（2）提高了學(xué)生合作學(xué)習(xí)的能力
信息技術(shù)中的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)通過(guò)因特網(wǎng)的查詢，為學(xué)習(xí)者的雙向交流提供了廣闊空間，達(dá)到了“人―機(jī)―人”相互學(xué)習(xí)，即學(xué)習(xí)者通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與教師和其他學(xué)習(xí)者進(jìn)行相互交流，協(xié)作學(xué)習(xí)。
（3）學(xué)會(huì)信息資源的利用運(yùn)用信息技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，使學(xué)生初步形成了信息社會(huì)所必須的信息獲取、信息分析和信息加工能力。
關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；德育教育；融合
信息技術(shù)已走進(jìn)每一名學(xué)校，每名老師，每一位學(xué)生，已成為學(xué)生、教師、學(xué)校、家長(zhǎng)極為有益的幫手，從課內(nèi)延伸到課外，從讀書(shū)到育人都離不開(kāi)信息技術(shù)的助力。我校從實(shí)際工作中進(jìn)行了一系列的嘗試，談?wù)勎业母惺堋?/p>
1搭建人人通網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)發(fā)展
人人通平臺(tái)為班級(jí)、老師、學(xué)生及家長(zhǎng)建立了個(gè)人空間。學(xué)生在空間里進(jìn)行實(shí)名注冊(cè)交流。通過(guò)班站的班級(jí)相冊(cè)、班級(jí)日記欄目可以彰顯學(xué)生的個(gè)性，記錄學(xué)生成長(zhǎng)歷程，老師和家長(zhǎng)通過(guò)此欄目了解孩子在班級(jí)的情況、心理變化等，與學(xué)生進(jìn)行零距離的溝通；通過(guò)班級(jí)成員、班級(jí)公告、班級(jí)作業(yè)、班級(jí)成績(jī)等欄目，教師和家長(zhǎng)之間的聯(lián)系更為方便快捷，保證家長(zhǎng)第一時(shí)間了解班級(jí)的動(dòng)態(tài)，并參與班級(jí)的建設(shè)和管理。師生個(gè)人空間的開(kāi)設(shè)，可以保證師生、親子之間時(shí)刻關(guān)注彼此的動(dòng)態(tài)，分享彼此的快樂(lè)與煩惱，暢談學(xué)習(xí)生活的感悟、體會(huì)，也是同學(xué)們知心話、小秘密的傾訴之地，消除師生間、生生間、親子間的誤解和不愉快，可以更好的增強(qiáng)班集體的凝聚力，共建和諧班級(jí)。班級(jí)網(wǎng)站和師生個(gè)人空間會(huì)拉近學(xué)校與家庭、教師與學(xué)生之間的距離，營(yíng)造良好的心理溝通環(huán)境和氛圍，實(shí)現(xiàn)四位一體教育新格局。使孩子們都驕傲的成為班級(jí)的主人，增強(qiáng)了主人翁責(zé)任感，自然形成了比學(xué)趕幫超的氛圍。
2利用網(wǎng)絡(luò)資源，豐富學(xué)生課余生活
網(wǎng)絡(luò)上有豐富的學(xué)習(xí)資源，包括我們常用的網(wǎng)脈資源網(wǎng)、農(nóng)遠(yuǎn)網(wǎng)等，上面有學(xué)生的第二課堂、視聽(tīng)樂(lè)園、聽(tīng)書(shū)聯(lián)盟、英語(yǔ)角等，既有有聲讀物，還有中外動(dòng)畫(huà)片等，并具有豐富的安全、法律、生活常識(shí)，百科生命知識(shí)，典故、格言、成語(yǔ)、詩(shī)詞等內(nèi)容，運(yùn)用有聲動(dòng)畫(huà)及圖文并茂的形式，可以抓住了學(xué)生的心理，更加的直觀形象，激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。為了讓學(xué)生在學(xué)習(xí)之余，有一個(gè)娛樂(lè)的小空間，網(wǎng)站上開(kāi)設(shè)了內(nèi)容新穎、趣味性強(qiáng)的小游戲700多種，實(shí)現(xiàn)了在游戲中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中娛樂(lè)的效果。幫助孩子們擺脫了對(duì)網(wǎng)吧的好奇和迷離，保證了他們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)時(shí)代的健康快樂(lè)成長(zhǎng)。
3開(kāi)展網(wǎng)上作業(yè)，激發(fā)學(xué)生寫(xiě)作業(yè)的興趣
目前，學(xué)生已開(kāi)始從紙質(zhì)作業(yè)走向電子作業(yè)。教師可以用電腦和手機(jī)一鍵布置多個(gè)班級(jí)的同步作業(yè)，輕松減負(fù)。系統(tǒng)自動(dòng)批改作業(yè)，智能生成作業(yè)報(bào)告、測(cè)驗(yàn)報(bào)告、錯(cuò)誤知識(shí)點(diǎn)、高頻錯(cuò)誤等，使作業(yè)批改更加輕松、高效，作業(yè)指導(dǎo)有的放矢，還能免費(fèi)使用來(lái)自全國(guó)重點(diǎn)名校的海量題庫(kù)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化組卷。智慧作業(yè)系統(tǒng)具備游戲化、趣味化的特點(diǎn)，極大地提高了學(xué)生寫(xiě)作業(yè)的熱情。
4開(kāi)辦主題式學(xué)習(xí)網(wǎng)站，為學(xué)生搭起溝通的橋梁
在教育網(wǎng)站上開(kāi)通了主題學(xué)習(xí)專(zhuān)欄，打破教材單元，將知識(shí)重組建構(gòu)，以新的方式完美呈現(xiàn)。如《農(nóng)歷的天空》專(zhuān)題網(wǎng)，以二十四節(jié)氣為線索，以詩(shī)歌學(xué)習(xí)為載體，在提升學(xué)生文學(xué)素養(yǎng)的同時(shí)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)搜索，積累素材，初識(shí)節(jié)氣；制作學(xué)件，觸摸詩(shī)詞，感受節(jié)氣；采集影音，走進(jìn)自然，體驗(yàn)節(jié)氣；網(wǎng)上交流，激感，品味節(jié)氣等環(huán)節(jié)，使學(xué)生掌握生產(chǎn)生活技能，對(duì)學(xué)生進(jìn)行情感熏陶。學(xué)生自建的主題網(wǎng)站有《金源文化》、《指尖上的藝術(shù)》、《北方名城哈爾濱》、《非物質(zhì)文化遺產(chǎn)》、《話題作文》、《動(dòng)漫世界》、《中華名小吃》、《春蕾》等百余個(gè)主題式學(xué)習(xí)網(wǎng)站。
5加強(qiáng)校園科技教育，強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)