时间：2023-01-04 01:34:12
第一，有利于补充和丰富知识。领导干部肩负领导责任，知识水平如何直接影响工作水平、领导水平和思想政治水平。对于领导干部来说，学习不只是个人的问题，也不是一般性的问题，而是关系到党和国家工作的推进、社会主义现代化事业的发展和党的执政地位的巩固问题。当今时代，知识增长、更新很快，新知识新事物层出不穷。面对这种情况，领导干部如果不加强学习，不加强知识武装，就可能跟不上形势的发展而落伍。古人云：“温故而知新。”现在既要“温故知新”，又要“学新知新”，这样我们的本领才能不断增强，我们的思想才能保持活力与时俱进，才能更好地胜任所肩负的领导工作。领导干部工作任务繁重，平常主要靠中心组学习和自学，很难有整段时间系统学习，如果不安排系统学习补充和丰富知识，就可能“透支”原来的知识储备，对工作带来影响。大家能够集中一段时间到党校进行系统学习，是补充和丰富知识的一种很好的机会与方式。
第二，有利于总结和提高。善于对思想和工作情况进行总结，对一个领导干部的进步和提高很重要。大家平时工作忙，难得静下心来深入总结，到党校学习有助于解决这个问题。好多事情通过认真总结会有豁然开朗的感觉。我们常说“吃一堑，长一智”，“一智”是怎么长的？通过总结，认识到“一堑”为何，从中吸取了教训、引为鉴戒，这样才会长“一智”。由“堑”到“智”的转化，是通过总结实现的，总结是这种转化的认识之桥，没有这座桥，“堑”就无法转化为“智”。工作中的经验是财富，工作中的教训也是财富，关键在于是否善于总结。安排领导干部到党校学习，就是为大家在工作“热运行”中提供一个“冷思考”的宝贵时机，创造一个能静下心来“踱方步”的宝贵时机，使大家有时间来回顾和总结自己以往的工作与生活，从中汲取经验与教训，坚持真理、修正错误，使自己的认识和工作立于新的起点，以利实现新的提高。希望大家利用好这个难得时机，结合工作经历和通过读书学习冷静思考和深谋远虑，这对于增加我们领导工作中的战略智慧和主动权是很有益处的。
第三，有利于相互交流和学习。党校学员来自不同地方、不同部门和不同工作领域，来自四面八方、五湖四海，大家的知识积累、经验积累和个人经历、政治阅历也都不同。这种学员构成，给大家提供了一个相互交流、相互学习的良好环境。孔子说：“三人行必有我师焉，择其善者而从之，择其不善者而改之”；“见贤思齐焉，见不贤而内自省也。”《礼记》中说：“独学而无友，则孤陋而寡闻。”诸葛亮说：“集众思，广忠益。”这些古语说明了什么呢？一是说明人与人之间要进行交流思想、交流学识、交流经验的学习活动；二是对交流出来的东西要进行分析、比较和辨别，凡是好的就学习遵从，不好的就自省自戒，这样就可以达到相互学习、取长补短、共同提高的目的。古人这种交流学习的经验，值得借鉴和应用。大家在党校学习过程中，交流工作经验、畅谈心得体会、切磋研究成果，肯定能够取得集思广益的效果。
——《在中央党校2012年秋季学期开学典礼上的讲话》
关键词：人工智能 优选教材 考核方式内容 手段 实践
人工智能（Aritificial Intelligence，英文缩写为AI）是一门综合了应用数学、自动控制、模式识别、系统工程、计算机科学和心理学等多种学科交叉融合而发展起来的的一门新型学科，是21世纪三大尖端技术（基因工程、纳米科学、人工智能）之一。它是研究智能机器所执行的通常与人类智能有关的职能行为，如推理、证明、感知、规划和问题求解等思维活动，来解决人类处理的复杂问题。人工智能紧跟世界社会进步和科技发展的步伐，与时俱进，有关人工智能的许多研究成果已经广泛应用到国防建设、工业生产、国民生活中的各个领域。在信息网络和知识经济时代，人工智能现已成为一个广受重视且有着广阔应用潜能的前沿学科，必将为推动科学技术的进步和产业的发展发挥更大的作用。因此在我国的大中专院校中开展人工智能这门课的教学与科研工作显得十分紧迫。迄今为止，全国绝大多数工科院校中的自动控制、计算机/软件工程、电气工程、机械工程、应用数学等相关专业都开设了人工智能这门课程。南京邮电大学自动化学院自2005年成立至今，一直将“人工智能”列为自动化专业本科生的选修课程，到目前为止已经有八年的历史了。由于南京邮电大学是一所以邮电、通信、电子、计算机、自动化为特色的工科院校，因此，学校所开设的许多专业都迫切需要用人工智能理论和方法解决科研中的实际问题。在问题需求的推动下，南邮人经过多年的努力工作，在人工智能科研方面取得了丰硕的成果，如物联网学院所开发的现代智能物流系统、自动化学院所开发的城市交通流量控制与决策系统，为本课程的开设提供了典型的教学案例。我们结合近几年的实际教学经验，从优选教材、考核方式、教学内容调整、教学手段的改进和实践教学等方面对人工智能课程教学方法进行了总结归纳。
一、优选教材
目前，国内有关人工智能课程的中英版教材种类非常多，遵循实用、简单、够用的原则，再经过授课老师和学生们的共同调研，我们选用由中南大学蔡自兴教授主编的《人工智能及其应用》第三版作为南邮本课程的授课教材。本书覆盖的人工智能知识体系比较全面，包含知识表示、搜索推理、模糊计算、专家系统等。本书主要针对计算机、自动化、电气工程等本科专业的学生所编写，内容基础，难度适中。蔡教授所编写的这本教材全面地介绍了人工智能的研究内容与应用领域，做到了内容新颖、简单易懂、兼顾基础和应用，受到了全国广大师生们的一致好评，多年的教学实践证明我们所选择的教材是恰当的、正确的。
二、考核方式
在全国大部分高等院校，“人工智能”这门课大都选择开卷考试的方式来进行考核。为了强化学生对人工智能这门课基础知识的掌握，南京邮电大学自动化学院选用闭卷考试的方式来进行考核。为了打消部分学生想在期末闭卷考试中通过作弊手段来完成人工智能这门课考核的侥幸心理，我们加强了对学生平时考勤成绩、课下作业成绩和实验成绩的考核，从而杜绝了“一纸定成绩”的现象。我们对人工智能这门课的最后期末成绩是按如下权重来划分的：平时考勤成绩占10%、课下作业成绩占10%、实验成绩占20%、最后的期末考试卷面成绩只占60%。为了克服国家现行教育体制的弊端，避免学生“机械式”地的应对教学和考试，我们对考试题型进行了调整，不再是以往的填空、选择、简答等题型，而是改为以解决实际问题为导向的应用题型为主，这样学生只需要在理解授课内容的基础上利用自己的思维来解题就可以了，这也体现了国家目前正在提倡的应用型教学导向。
三、教学内容调整
对于本科生而言，人工智能这门课程所需要讲授的内容实在太多，由于课时所限，我们必须精简教学内容，让学生在掌握基础知识的同时，也能够了解它的具体应用。因此，我们将人工智能这门课程的教学内容分为两个部分：第一部分是基本理论和方法，包括人工智能的概述、知识表示方法、确定性推理方法等；第二部分为人工智能研究成果的具体应用，包括神经元网络计算、模糊智能计算、专家知识库系统、机器语言学习等。通过对教材内容的合理调整和安排，使得授课计划能够比较全面地覆盖了人工智能这门课程的基本知识点，从而满足了学生们的求知需求。
四、教学手段的改进
（一） 激发学生的学习兴趣
经过长时间的教学我们发现，在选修“人工智能”这门课程时，每个学生的心中所想各有不同，这些学生在刚开始学习时兴趣还比较强烈，但随着教学内容变得越来越抽象，学生逐渐对这本课的学习失去了信心，甚至上课时间不去听课，使授课教师对教学也渐渐失去了信心，导致恶性循环，严重影响了教学质量。针对这种现象，我们认为，在开课前充分激发学生的学习兴趣是很有必要的。我们要结合学校的实验条件，开课前给学生演示“机器人医疗服务”实验，通过该实验的演示，让学生们看到机器人能够给病人提供多项人性化的服务，理解人工智能技术在开发医疗服务机器人多项关键技术中的应用，让学生在开课前能够对本课程的学习产生极大的兴趣，实践证明这种方法是有效的。
（二） 借助多媒体教学
多媒体教学是现代教学过程中一种非常重要的形式，它往往根据教学目的和学生们的特点，通过合理的设计、选择教材内容，应用公式、图形、文字、视频等多种媒体信息进行有机组合并通过电脑和投影机显示出来，与传统教学手段相结合，形成合理的教学过程结构，达到最优化的教学效果。人工智能这门课具有针对性强、内容抽象、公式繁琐等特点，学生学习起来比较困难，为了让学生生动、形象地学习该课程，我们在教学过程中充分利用了多媒体技术来组织教学。例如在课堂教学过程中播放南邮自动化学院梁志伟博士带领学生所开发的“智能足球机器人”比赛片段；让学生在线观看北京大学工学院谢广明博士带领学生所开发的“自主视觉机器鱼”录像片段等。在讲解某些重要的求解算法时，借助Matlab软件和投影机，直接展现该算法的求解过程，从而改善了课程教学的形式，提高了教学质量。
（三）提倡课堂辩论
我们在教学过程中打破了传统的“老师讲课学生听课”的教学模式，多次组织课堂辩论，辩论的主题包括人工智能研究过程中出现的技术困惑、人工智能研究成果转化中的市场前景等。如组织了“电脑PK人脑”“电脑是否让电视消失”“电脑的未来发展方向在哪里”等一系列辩论会。经过激烈的辩论，无论正方还是反方都感觉自己收获很大，增长了知识，开阔了眼界。在教学过程中通过将学生由“被动听课”角色变换为“主动参与”角色，大大地调动了学生的学习积极性，从而提高了课堂教学质量。
五、实践教学
实践教学是课堂教学不可缺少的重要组成部分，通过让学生亲自动手实验来对理论知识进行检验和应用是目前国内外各个大学提高学生综合素质、增强学生市场竞争力的重要手段。人工智能实验教学的目的是让学生通过亲自动手体会授课中的各种智能控制算法，从而使学生能够更加形象地掌握课本知识。人工智能教学计划安排了4学时实验课，设置了“传教士和野人过河”“机器人路径规划”这两个人工智能问题，要求学生独立完成这2个实验题目的编程，并书写实验报告。通过实验，学生动手实践了课堂上所掌握的理论知识，加深了对智能算法的理解。
人工智能是一门实用性较强的课程，我们总结了近几年来的教学经验，从优选教材、考核方式、教学内容调整、教学手段的改进和实践教学五个方面对人工智能课程教学进行了总结。从学生的反馈来看，我们所总结的教学经验对于指导新教师讲授“人工智能”这门课程具有积极的作用，需要指出的是，我们仍有很多不足之处，需要在以后的教学过程中不断努力完善，提高自己的教学能力，争取更好的教学效果。
参考文献
[1]蔡自兴，徐光佑.人工智能及其应用[M].北京：清华大学出版社，2003.
[2]路小英，周桂红，赵艳等.高等农业院校《人工智能》课程的教学研究与实践[J].河北农业大学学报：农林教育版，2007，9（4）：66-68.
[3]马建斌，李阅历，高媛. 人工智能课程教学的探索与实践[J].河北农业大学学报：农林教育版，2011，13（3）：330-332.
[4]赵海波.人工智能课程教学方法的探讨[J].科技信息，2011，（7）：541.
关键词:人工智能;研究型实验教学;民族关系
人工智能是计算机科学的一个分支,是一门研究运用计算机模拟和延伸人脑功能的综合性学科,对它的研究涉及控制论、信息论、系统论、语言学、神经生理学、数学、哲学等诸多的学科及领域,是一门综合性的交叉学科[1]。
人工智能的研究、应用和发展,在一定程度上代表着信息技术的发展方向,同时信息技术的广泛应用也对人工智能技术的发展提出了迫切的需求。今天,人工智能的不少研究领域如自然语言理解、模式识别、机器学习、数据挖掘、智能检索、机器人技术、人工神经网络等都走在了信息技术的前沿,有许多研究成果已经进入人们的生活、学习和工作中,并对人类的发展产生了重要影响[2]。
实践教学环节在大学教育中是一个非常重要的教学环节,是提高人才素质与能力的重要途径。人工智能课程除了具有较强的专业性之外,还具有突出的实践性,为了能深入理解和掌握所学内容,必须把讲授和实践结合起来。本文结合该课程实验教学,将研究型教学的理念引入到实验教学,并对教学过程中的经验和问题加以初步的总结。
1研究型教学模式背景
研究型教学是相对于以单向性知识传授为主的传统教学提出的,是指教师以课程内容和学生的学识积累为基础,引导学生创造性地运用知识和能力,自主地发现问题、研究问题和解决问题,在研究中积累知识、培养能力和锻炼思维的新型教学模式。研究性教学是对现有的大学课堂教学模式的突破。有利于开发大学生的创造潜能,提高学生适应社会需要的创造性和创新能力,充分展现现代大学培养人才、发展科学、服务社会的三大基本职能[3]。
19世纪初,德国著名教育家洪堡最早提出了教学与科研相统一的原则,为研究型教学模式的发展奠定了基础。20世纪50、60年代,美国著名教育心理学家布鲁纳提出了著名的“发现教学模式”[4],成为后来探究性学习和研究型教学的先导。20世纪70年代,美国研究教学专家萨奇曼正式提出了研究训练教学模式。他认为学生会本能地对周围新奇事物发生兴趣,并想方设法弄清这些新奇事物背后究竟发生了什么,这是一种进行科学研究的可贵的动力。
自此,研究型教学理念开始广泛使用。现在,哈佛大学、牛津大学、剑桥大学等世界著名大学,都非常注重学生能力的培养,普遍采取了研究型教学模式。以美国高校为例,虽然美国高校83%的教师在课堂教学中主要采用讲授法进行教学,但在整个教学过程中都渗透着研究型教学的方法,如积极引导学生参与教学过程,开设研究性课程,引导学生积极主动地参与科研活动等。我国自20世纪90年代初推出211工程建设以来,清华大学、北京大学、人民大学、复旦大学、浙江大学等一些重点大学都提出了建设世界一流的综合性研究型大学的目标。这些高校在实现从单向知识传授的传统型教学向关注创新性教育的研究型教学转变方面进行了许多有益的尝试。
2研究型实验教学
本科教学不仅要培养学生的应用能力,还要培养学生具备基本的科研素质。大学是培养未来一线创新人才的主要基地,必须从本科教学人手,深入探索研究型教学的手段和方法,才能满足未来经济增长和社会发展的需要,才能符合建设研究型大学的需要。特别是近几年来我国对科研的投入不断增加,研究生招生规模逐年增大,本科高年级学生打算继续读研的也不在少数。而人工智能是计算机相关学科非常活跃的研究课题,其涵盖的分支非常广泛,如模式识别、机器学习、数据挖掘、计算智能、统计学习理论等,都是目前国际和国内热门的研究方向。
人工智能课程在计算机专业人才培养方案中占据着重要的位置。在专业理论方面,它承续了离散数学中的逻辑知识;在专业方法方面,是数据结构、算法分析与设计的继续;在专业工具方面,是面向对象程序设计的生动实例。并且人工智能的每一部分内容都可以作为一个深入的研究课题,课堂上讲解的内容不可能面面俱到,学生们也不可能对人工智能的每一领域都做很深入的学习。并且人工智能涉及很多的数理逻辑知识,有些显得难以理解,并且往往让学生感到比较枯燥,学生的学习兴趣就渐渐淡薄,学生往往被动“听讲”,难以获得预期的教学效果。
针对这一特点,在人工智能教学中,如何引导学生系统学习人工智能的知识、激发学生的研究兴趣,树立目标意识找准研究方向,为未来的科研工作打下基础,研究型实验教学就成为了人工智能课程教学的一个重要环节和必然选择。
2.1实验教学中加强学生的研究导向
在实验教学中,如果照搬一些教材中的例子或习题教学,一方面学生们会缺乏兴趣,另一方面学生对这个领域的知识缺乏全面的了解。应不断提出一些学生们感兴趣的开放性课题,比如基于支持向量机的人脸识别、基于肤色的人脸检测,基于内容的图像检索等,培养学生们的学习兴趣,让学生们逐渐深入的学习某一领域的知识。比如BP神经网络,在模式识别、经济数据分析、生物信息学、数据挖掘等众多领域都取得过成功应用,是一种具有强大的非线性学习能力的计算智能技术。然而BP神经网络算法自身也存在着一些缺点,如会有局部最小解、解受初值影响较大、理论解释不完善等,而支持向量机在这些方面具有显著优点。我们可以设计一个人脸识别的实验,用神经网络和支持向量机分别实现,并作以比较。让学生们在了解人工智能新技术的同时,也培养学生们如何分析问题、解决问题的科研能力。
2.2人工智能课程实验
该课程是一门对实验技术有较高要求的课程,对于基本原理和方法的实现,要求学生进行严格的计算机专业技能训练和培养良好的科研工作作风。因此对课程中的技能及技术性内容,除单独进行必要的基础训练外,还融入到综合和研究型试验中,通过多次反复实验练习,达到牢固掌握人工智能原理和人工智能的问题求解技术的目的。
该课程的实践环节主要是实践项目,由具备较强工程实践能力的任课教师和助教负责,学生可在全天候开放的专用机房完成。在实践环节的设计上,我们尝试把验证性实验和开发性实验相结合,结合实验教学进度,安排相应的开放实验,开放性实验以科学研究实验为主。并在课程的教学过程中,不断深化和扩展教学内容,结合人工智能学科的发展趋势和本院老师的最新研究成果,对实验内容进行更新。
课程主要设置三种层次的实验:1)基本原理和算法编程,测试例设计及程序测试实验;2)分析综合实验;3)研究型设计实验。整个实验包括课前讨论、实验操作、实验报告、结果讨论、总结提高等六个环节。对于综合性和研究型实验,把学生分成5个人一小组,每小组选做其中的一个。学生从指导老师处了解到实验课题后,即着手查资料,研读文献,钻研有关理论。在此基础上,学生先提出实验方案,经与老师讨论后,即可开始实验研究。
3实验平台的构建
民族关系问题对被访对象,特别对少数民族被访对象是非常敏感的问题,对民族关系的评价又存在个体层面、群体层面、不同阶层人群之间的差异,因此,仅仅以传统的文献分析、问卷统计和现场观察等民族学方法来进行调查,得到的数据会存在较多误差。
因此结合本校的民族特色和民族学领域独特的研究优势,将信息认知技术引入民族关系研究,运用图像、心电和脑电数据进行分析,将分析的结果和心理场景测试及民族学调查结果进行相互印证和参数修正,从而获得尽可能客观的数据,这些数据将有助于建立一个客观、完备、科学的民族关系监测体系,并真实全面地评估民族关系,从而使决策机构及时做出正确的决策。基于多信息融合的民族关系监测预警系统总体框图如图1所示。
目前该平台已经搭建,由北京市公共安全信息监测平台建设、北京市公共安全信息监测平台建设关键技术研究、基于多源信息融合的民族信任研究等多个重大项目支撑。在这个平台的下面,涉及到人脸识别、表情识别,视频监控、认识等领域,小波分析、神经网络、支持向量机、模糊数学、信息融合等人工智能知识得到了具体的应用。学生可以根据自己的兴趣爱好,自愿参加到该平台下的某一项目,切实对自己所学知识有一个深刻的理解和掌握。
4结语
研究型实验教学激发了学生的学习兴趣,不但使学生更好地掌握了人工智能的基本概念、基本理论和基本技术,也切实提高了学生的实际动手能力和编程能力。研究型实验教学在实践过程中还有以下问题需要改进:
1) 研究型实验教学的理念很难普及。很多教师对研究型教学模式的内涵未能准确把握,把研究型教学模式等同于学生实习或者写论文。
2) 研究型实验教学的辅导老师素养需要提高。研究型实验教学作为体现创新教育要求的现代教学模式,需要的不是知识传授型的教师,而是高素质的研究型教师。教师不仅是单一的教者,更应该成为一个学者,教师不仅要有研究型教学的教育观念、快速接受新知识的能力和高超的教学技能,要能够合理地规划和设计实验内容。
3) 需要建立一套合理的学生学业和教师绩效的评价体系。
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,徐光佑. 人工智能及其应用[M]. 北京:清华大学出版社,2004.
[3] 李得伟,张超,李海鹰. 大学工科专业课程实施研究型教学的探讨[J]. 高等教育研究,2009(9):74-75.
[4] 彭先桃.大学研究性教学的理念探析[J].教育导刊,2008(3):56-58.
Exploration and Practice of the Research Experiment on Artificial Intelligence
ZHANG Ting, YANG Guo-sheng
(College of Information Engineering, Minzu University of China, Beijing 100081, China)
关键词：人工智能；实验课；基于问题的教学；大班授课小班讨论；实践技能培养
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）19-0109-03
人工智能是计算机和核心专业课之一。然而，目前大部分课程仍然以基于讲义的教学（lecture-based learning，LBL）为主。已经有了不少关于人工智能实验课的教学改革，例如双主体意识和沉默式教学法相结合、基于Prolog的实验课程设计。同时，近几年出现了不少好的教学思想和理念，比如结合基于问题的教学、大班授课小班讨论、实践技能培养等。有鉴于此，结合人工智能课程的特点、结合本校和本课程组的实际情况，本文提出对人工智能实验课的三点改进。第一，基于基于问题的教学理念整合实验内容。将过去分散的，独立的实验和大作业整合成四到六个包含作业和实验内容的问题。然后请学生通过解决这些问题来学习和巩固相关内容。第二，根据小班讨论的方式改革实验考核方式。在实践当中，往往每个人的基础和学习能力差异较大，有时还会各有所长。因此，小班讨论的方式有利于相互促进。第三，结合实践技能培养的目标来更新实验工具。目前已有的实验方案甚少考虑将来的实践，例如在实践当中应用Prolog语言就非常少见。本文提出的实验设计方案大多基于C++和Java等常用语言，更包括机器人平台上的通用编程方法，力求让学生通过人工智能实验课能够提高实践能力。
在接下里的内容中，本文首先分析课程的现状。然后，在第三节中将介绍一些新的教学思想和理念。第四节将重点阐述对人工智能实验课的三点改进，最后是本文的总结。
1课程特点
1.1人工智能课程的内容和特点
人工智能是计算机科学的一个重要分支。它是一门涉及数学、计算机科学、控制论、信息论、心理学和哲学等学科的交叉学科。本课程作为计算机科学与技术专业的核心课程之一，将着重介绍人工智能研究中最基本的、最经典的理论和方法，以及当前在这一领域中的研究热点和成熟应用成果，是一门理论与应用相结合的课程。
人工智能课程重在讲解如何利用计算机来模拟人脑所从事的感知、推理、学习、思考、规划等人类智能活动，以解决需要用人类智能才能解决的问题。人工智能涉及自主智能系统的设计和分析，与软件系统、物理机器、传感器和驱动器有关，常以机器人或自主飞行器作为例子加以介绍。一个智能系统必须感知它的环境，与其它Agent和人类交互作用，并作用于环境，以完成指定的任务。
人工智能的研究论题包括计算机视觉、规划与行动、多Agent系统、语音识别、自动语言理解、专家系统和机器学习等。这些研究论题的基础是通用和专用的知识表示和推理机制、问题求解和搜索算法，以及计算智能技术等。此外，人工智能还提供一套工具以解决那些用其它方法难以解决甚至无法解决的问题。这些工具包括启发式搜索和规划算法，知识表示和推理形式，机器学习技术，语音和语言理解方法，计算机视觉和机器人学等。通过学习，学生能够知道什么时候需要某种合适的人工智能方法用于给定的问题，并选择适当实现方法。
1.2本校及课程团队实际特点
在我校，最早是由计算机学院智能所的余永权和曾碧等教授面向计算机专业本科生进行讲授的。课题组从一开始就注重教学大纲和教学进度的统一，试卷和评分标准的一致，注意采用多种教学手段，以利于学生对这门课程的学习，并得到了广泛的好评。几年来，计算机学院一直十分重视本课程的教学和课程建设，历届担任本课程教学任务的教师团结合作，交流教学心得，相互学习，取长补短，始终以高度的责任心和饱满的热情投入教学。
人工智能是整个计算机科学领域中发展最陕、知识更新最快的学科之一。任课教师紧跟时代脉搏，积极开展科学研究和应用实践，不断更新知识结构，充实教学内容。并且，针对反映近年人工智能领域的快速变化的模糊控制、机器学习和数据挖掘等热点技术展开教学研讨，厚积而薄发，并已出版了多本专著，如：《神经网络模糊逻辑控制》，《模糊控制技术与模糊家用电器》，《单片机模糊逻辑控制》，《计算机接口与通信》，《单片机在控制系统中的应用》等。近三年来课题组共获得两项国家基金，四项省基金的资助。
2新的教学思想和理念
2.1基于问题的教学
教学模式指在一定的教学思想指导下为保持某种教学任务的相对稳定而具体的教学活动结构。目前主要的教学模式包括：LBL教学模式（lecture-based learning，LBL）、CBL教学模式（ease-based learning，CBL）、PBL（problem-based learning，PBL）教学模式等。其中，CBL是最传统的教学方法，以传授知识为教学目标，强调学科知识的系统性和完整性。它使学生形成逻辑清晰、条理简明的知识结构，但是不能很好地调动学生的学习积极性。CBL首先要求筛选典型案例，通过对案例的讲解，让学生在发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的过程中，学习和掌握相关知识。PBL的教学设计有几个固定的环节，组织小组、设置问题、行动进展、结果汇报和反馈。它强调学习者之间的交流合作、多种学习途径的整合及外部支持与引导在解决问题中的作用。它以学生为主导，锻炼学生自主解决问题的能力和团队协作能力，培养学生的创新能力，提高实践中人际沟通协调能力，实现主动学习。
2.2大班授课小班讨论
“大班授课、小班讨论”是研究性学习的简称。研究性学习是以“学习活动”的形式呈现，即学生在教师指导下生活中选题，用科研方式主动获取知识解决问题的学习活动。它是一种以学生自主性、探索性为主的学习方式。它以“学会学习”为总目标指导学生转变学习方式，强调为用而学，围绕解决实际问题学习，引导学生主动获取知识、重视实践。它使学生在思考如何解决实际问题的同时学会关注社会和人生。这是实现知识、能力和素质协调发展的有效途径。一般来说，这种教学需要课对课程重新划分，将课程内容分为精讲部分、略讲部分、自学部分以及研讨部分。
2.3实践技能培养
高校计算机类专业大学生实践技能培养目前仍然依赖于实验课程教学。但是，高校计算机类专业的知识更新较快，给我们带来了很大压力。实践技能培养与实验教学体系相结合，是实践技能培养体系的基石。实验教学不只是理论教学的附属环节。中共中央国务院在《关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》中明确指出：“实施素质教育，以培养学生的创新精神和实践能力为重点。”对一、二年级学生来说，实践技能培养是打基础阶段；对已经具有一定学科知识基础的二、三年级学生，应该注重学生实践技能及创新思维的培养。我们可以将实验教学分为设计性、研究性、应用性实验3类，对高年级学生着重培养实践能力和创新能力。
3对课程的改进
目前的很多改革也在朝PBL的方向发展。另一方面，还有不少踢出要反转课堂的，其实也是增加主动性和讨论性。同时，也有不少课程改革讨论考核方式的转变。实验教学的改革正式方兴未艾，多种形式的培养学生实践能力更是重点。有鉴于此，自2011年以来，课题组响应学校号召积极学习PBL。
课题组在有限的范围和符合客观条件要求的前提下逐步开展相关改革：首先将课程的引入以及例题的设置改成学生探索性解决问题的过程。具体来说就是对于一般性的作业，取出部分内容简单适合建立感性认识的，提前一节课布置。尽管这样做会有部分学生无所适从，但是经过几次训练之后，学生探索知识内在结构的能力得到了极大的提高。然后，针对本课程不同分支间的联系，我们推出了在条件允许情况下类似课程设计的大作业。这类大作业作为学期的最后一次作业，能够体现知识点之间关联性和实用性。尽管受制于作业本身形式的限制，它仍然打破了课程不同分支间的壁垒，让学生能够活学活用，深入掌握工程科学应用的精髓。最后，课题组正在尝试一种竞选作业的方式，来结合机器人和仿真平台，利用提问演示的方式提供PBL教学中必要的问题及解决方式展示。竞选作业就是让有兴趣的学生，以自愿参加为原则的，为机器人和仿真平台编写程序。教师给出要求和模拟器，学生自由组队参加，最后教师从中选取一到两个加载演示。尽管上述活动在客观条件限制下，参加的人数有限，但在目前不具备专用实验室，缺少足够的实验设施的情况下，它是很好的推动PBL的方式。
在上述教学改革的过程中，课题组实际上对人工智能实验课做了三点改进。第一，基于问题的教学理念整合实验内容。将过去分散的，独立的实验和大作业整合成四到六个包含作业和实验内容的问题。然后请学生通过解决这些问题来学习和巩固相关内容。第二，根据小班讨论的方式改革实验考核方式。在实践当中，往往每个人的基础和学习能力差异较大，有时还会各有所长。因此，小班讨论的方式有利于相互促进。第三，结合实践技能培养的目标来更新实验工具。目前已有的实验方案甚少考虑将来的实践，例如在实践当中应用Prolog语言就非常少见。本文提出的实验设计方案大多基于C++和Java等常用语言，更包括机器人平台上的通用编程方法，力求让学生通过人工智能实验课能够提高实践能力。
本课的学习对象是小学五年级学生，这个年龄段的学生生性活泼、好奇心强，观察和分析能力较中年级时有了很大的提高，对事物的认知正逐步从形象思维向抽象思维过渡。具备了一定的合作学习能力，恰到好处的分工合作，能让每一位学生在合作中凸显自己的作用，感受自己存在的价值，在合作中体会团队的力量，领会组内互助的意义。
21世纪以来，互联网迅猛发展，五年级的学生一直在互联网环境中成长，对互联网的学习、娱乐、交流等功能有一定的体会。虽然物联网是一个全新的概念，但在日常生活中，学生都或多或少地接触过物联网，如运用手机“我查查”比价等，却不知道这就是物联网的应用，这些体验都将有助于学生理解物联网的概念。
教材分析
“走近物联网”是苏科版小学信息技术拓展模块III“物联网技术”学习单元的起始课。本节课主要学习内容有：①物联网概念：通过电子传感器、电子标签、摄像头等设备，将所有物品和互联网相连，实现物物相连，以方便识别、管理和控制；②物联网特征：全面感知、可靠传输、智能处理；③物联网应用：广泛应用于智能家居、智能安防、智能医疗、智能交通等各个领域。这三个学习内容层层递进，环环相扣。
教学目标
知识与技能目标：了解物联网的概念；能描述物联网的基本特征，如全面感知、可靠传输、智能处理；能体会生活中常见的物联网应用，如“我查查”、智能摄像头等。
过程与方法目标：在理解物联网特征的过程中，体会实验―分析―理解的学习方法。体会“分工”和“协作”，感受合作的意义和团队的力量。
情感态度与价值观目标：在“体验物联网生活”的过程中，感受物联网生活带来的便捷。
教学重点、难点
重点：物联网概念及应用。
难点：物联网的基本特征。
教学策略
“物联网”对学生而言，是一个全新的概念，概念的建构需要一步步累积，从表层到内涵逐步丰富。在了解其基本含义的基础上，才能理解其特征，领会其应用。概念、特征、应用三个学习内容属于层层递进的关系，所以设计了层层递进的（初步感知，认识物联网―动手实践，理解物联网―智慧生活，体验物联网―畅想未来，展望物联网―思维导图，总结物联网）的学习过程，让学生经历远观―近瞧―进入―展望―总结的学习过程，让学生在做中学，学中思，真正创设“以学生为中心”的学习情境。
教学预设
1.课前谈话，回顾互联网
师：同学们，你们用过互联网吗？用互联网做什么呢？
生：查资料、玩游戏、上QQ……
师：你的父母用互联网做什么呢？
生：工作、购物、聊天……
师：互联网为我们提供了虚拟的学习和娱乐的空间，实现了人与人之间零距离的沟通。
设计意图：熟悉而又感兴趣的话题，容易激起学生的共鸣，使之产生愉悦的情感体验。用上网这个话题进行简单的课前谈话，活跃气氛，让学生以饱满的热情投入到学习中来。而互联网又是物联网的基础，谈论这个话题又为物联网的学习作好铺垫。
2.初步感知，认识物联网
师：你们想知道老师最近用互联网做什么了吗？
活动1：远程监控，感受物联网。
远程互动：将手机屏幕投射到学生机屏幕上，在手机上打开“小蚁摄像头”程序，远程连接，介绍这是老师的家，和家里的人打招呼……
师：老师用互联网做什么了？（远程视频、远程监控）是的，那老师家里肯定有个什么设备？（智能摄像头）对，它就是我的千里眼和顺风耳，我可以通过互联网，随时查看家里的情况，不用担心安全问题。手机，就是我的另一个智能大脑。老师刚才已经用互联网实现了一个新的领域的应用，这个领域叫物联网。今天，就让我们一起走近物联网的世界：①看到“物联网”这个名字，你感觉是个什么样的网？②物联网的英文是Internet of Things（IOT），看到这个英文名，你能判断出物联网中的“物”通过什么相连的？
设计意图：远程监控在家庭中还未普及，学生的知晓率还不高，用手机远程连接智能摄像头进行场内外互动，有效激发了学生的兴趣，同时和后面学习“物联网的特征”遥相呼应。“物联网”这个概念，对学生而言是陌生的，但“互联网”却是非常熟悉的，此处采用知识迁移引导学生根据中文名猜想“物联网是物物相连的网络”，再根据英文名判断通过“互联网”相连，初步建构物联网的概念。
活动2：视频学习，了解物联网。
师：这些物是怎样连入互联网的呢？请大家，边看边思考以下问题（如上页图1）。
①智能空调为什么能感受到人的移动？（安装了红外传感器和超声波传感器）
②智能冰箱为什么通过显示屏就可以知道冰箱里的库存食物？（食物上有电子标签）
③怎么知道产品的产地、价格等信息？（二维码和条形码）
师：老师的家是通过什么连入互联网，让老师的手机可以看到家里的情况？（摄像头）
小结，完善物联网概念：通过电子传感器、电子标签、二维码、条形码、摄像头等设备，将所有物品与互联网相连，实现物物相连，以方便识别、管理和控制。
设计意图：物联网中的“物”是智能的物，通过观看微视频，帮助学生理解正是电子传感器、电子标签、二维码、条形码等才使得这些物“拥有理解和传输信息的能力”，从而成为智能的物，再回顾远程监控的应用，进一步充实“物”的概念，理解物联网的目的是为了方便识别、管理和控制（如上页图2）。
3.动手实践，理解物联网
师：这些物体是如何进行识别、管理和控制的呢？我们通过实验来体会一下。
活动3：小组合作，理解物联网特征。
①指导实验，明确步骤。
实验分三步走。第一步，在组长的带领下，对照实验学习单了解实验内容，认识实验器材；第二步，根据实验学习单，分工做好实验准备；第三步，教师设置关联，合作完成实验过程，填写实验结果（如图3）。
②分组活动，感受物联网工作过程。
③分组汇报：实验内容、结果。
④引导类比：物联网的工作过程相当于一个人在智慧地处理问题（如图4）。
⑤总结特征：全面感知、可靠传输、智能处理。
设计意图：初步感知物联网后，学生对物联网的认识仅仅停留在概念层面，还不能理解物联网的本质。借助于实验，让学生亲身体验物联网“感知―传输―处理”的工作过程，再将其与“人处理信息的过程”进行类比，得出物联网“全面感知、可靠传输、智能处理”三个基本特征，变抽象为形象，从而深刻理解物联网的工作过程。
4.智慧生活，体验物联网
活动4：线上体验，交流感受。
师：物联网生活是什么样的呢？打开桌面上的“物联网智慧生活线上体验馆”（http：///jiajuanquan.aspx）快捷方式，一起体验物联网开启的智慧生活。
小组自由选择5个体验主题中的一个，体验要求：
①在选定的主题下，组内成员选择不同的场景体验。
②组内交流：说说你体验了什么场景。
③全班交流：小组推荐一名组员说说你们组认为最智慧的场景。
设计意图：智慧的物联网生活还没有普及，学生生活中的体验尚少，不能对物联网形成一个整体的认识，感受不到物联网生活带来的便捷。线上体验馆提供了5个主题多个场景的体验，让学生选择自己喜欢的场景进行体验，并进行组内交流、小组汇报，全面感受物联网给生活带来的巨大变化。再由线上到线下，感受物联网已悄然进入我们的生活。
5.畅想未来，展望物联网
师：如果你是物联网工程师，你最想做的事是什么？（播放视频）10年、20年以后，物联网下的我们会怎么生活呢？老师从你们的惊讶声中听出了你们对物联网生活的期待，而老师更对你们充满了期待。因为我坚信未来在你们手中，未来由你们掌控，老师期待智慧的你们，能为大家创造出更智慧的生活方式。
设计意图：心中有蓝图，天地更宽阔。让学生满怀憧憬，并朝这个方向努力，着眼于学生的终身发展。再通过未来物联网生活视频的播放，让学生深度感受“物联网”给人们生活带来的便捷，进一步激发学生学好“物联网”的决心。
6.思维导图，总结物联网
师总结：用思维导图理清物联网的概念、特征、应用和前景（如图5）。
设计意图：思维导图可以让学生迅速产生“头脑风暴”般的体验，将本节课的学习内容迅速串联起来，理清物联网的相关知识，并内化知识。
点 评
本课是一节以陈述性技术知识为主的信息技术课。陈述性技术知识虽然在小学信息技术课中所占比例不大，却是信息技术教学的一个难点。就“走近物联网”这一课而言，往往采用“讲授―复述”的方法来向学生讲解物联网相关的概念和应用，并没有关注学生是否真正理解，导致的结果就是学生不是“走近”物联网，而是离“物联网”越来越远。为了克服以往陈述性技术知识教学中的不足，帮助学生在充分理解的基础上掌握物联网的知识，执教教师做了多方面的尝试：
一是巧用微视频，解读抽象概念。微视频作为一种可以有效呈现教学内容的媒体形式，有着强烈的视觉冲击效果，有利于学生对复杂知识的理解。物联网中的物是如何连入互联网的呢？执教教师精心剪辑了一段介绍物联网的微视频，学生带着问题看完视频后，在交流汇报的过程中充实了“物”的概念，逐步理解物联网中的“物”是智能的物，从而完成知识的建构。
二是开展体验活动，深化概念理解。人类获取知识的途径主要有直接获取和间接获取，通过实验器材让学生从自身感官直接获取知识，是人与生俱来的技能，更能引起学生的学习兴趣。执教教师精选“海尔Smart Care智能家居套装系统”让学生体验、感受物联网的“感知―传输―处理”工作过程，帮助学生进一步理解物联网。在此基础上，借助“物联网智慧生活线上体验馆”，让学生选择自己喜欢的场景进行体验，全面感受物联网给生活带来的巨大变化。
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国家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国家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.
Exploration of Innovative Teaching Mode of Artificial Intelligence Elabrate Course
――Construction and Reformation in Elaborate Course of Artificial Intelligence
CHEN Bai-fan, CAI Zi-xing, LIU Li-jue
(Institute of Information Science and Engineering, Centnal South University, Changsha 410083, China)
一、学龄提前、学制缩短,在人类智力高峰期早成才
一是入学年龄要降低,学制要缩短,在人类智力高峰期学有所成。实际上四五岁入学,十七八岁大学毕业,在中国、在外国都有先例,而且许多杰出人才都在这个年龄段脱颖而出。人类在与时俱进,入学年龄降低,学制缩短,势在必行。
二是我们应该研究“学习的成本”，即有效学习时间和时间的成本;最低学习费用和成才的成本。这里面有5点要避免:1.重复学习。例如,小学与初中、初中与高中某些课程要衔接,但不要重复;高中与大学一二年级一些课程内容一贯但也不应重复。2.应该避免把学习复杂化。复杂化的例子,如:上完课,还必须课外辅导;辅导书品种越来越多,内容越来越杂,本来很简单的知识,越说越复杂;3.题海式教学。4.惩罚式教学。发现学生作业错误,惩罚学生重写、重做10~100遍,这不是教育,是对学生人性的摧残。5.为教育多花钱,少办事、不办事、办傻事。
二、要培养全才、通才、创新型人才、杰出人才
一是大成智慧者应该是一个全才、通才、杰出人才。这样的人才要具备3个条件:熟悉科学技术的体系,熟悉马克思主义哲学;理、工、文、艺结合,有智慧;熟悉信息网络,善于用电子计算机处理知识。
二是杰出人才培养模式要符合大成智慧的3个层次结构:知识层:它是由各种科学技术知识、信息、经验、感受等要素构成的;情感层:它是由人们的价值观念、需要意识、精神、品德、意志、意向、情趣等等因素构成的,是思维结构中不可或缺的动力与调控层次,这是大成智慧的核心;智慧层:它是以知识层和情感层的整体综合为基础的。大成智慧的3个条件和3个层次结构,是钱学森为我们设计的杰出人才最佳培养模式。
三、科技、教育必须创新
不要拿“创新”当口号,创新是实实在在的能力和智慧。一个有科学创新精神和能力的人,必须具有科学创新思维和智慧,必须创造出“别人没有的东西”,绝不是“人云亦云”,要敢说别人没说过的话,要敢做别人没做过的事;艺术、形象思维、非智力因素给创新以灵感,文理不要分家,科学与艺术要结合。
四、全面学习才能德、智、体、美、劳、情、创全面发展
要进行“全人格教育”,全学科学习。把人格健全、学会做人放到首位。不要只为应付考试学习,不要只学习几个支离破碎的“考点”,要超脱地看待考试和分数,要全面系统地学习,要掌握各门学科的体系,要开拓科学创新思维,这样才能造就全面学习、全面发展的全才。
五、教育教学是一个系统工程
现代教育是一个系统工程,也应符合钱学森所设计的现代科学技术体系结构。关于系统工程,钱学森认为:“系统工程就是从系统的认识出发,设计和实施一个整体,以求达到我们所希望得到的效果。”
六、教育科学科研必须接受实践检验
【关键词】多元智能理论问卷调查法政治教学高三复习模式基础年级教学模式
一、问题的提出
（一）理论依据和研究背景
多元智力理论是心理学教授加德纳于1983年提出来的。加德纳“智力选择依据系统”，提出人类智力至少应包括以多元方式存在的七种智力：语言智能、数学逻辑智能、空间智能、身体运动智能、音乐智能、人际关系智能、自我认识智能。这些智能在每个人身上以不同的方式、不同的程度组合存在，使得每个人的智能都各具特色。多元智能理论在美国教育界引起了广泛的积极影响，并很快成为许多西方国家当前教育改革的重要指导思想。加德纳及其合作者们在课程体系、教育评估和教学方法改革等方面进行了大量的探索性研究。
当今我国的发展面临前所未有的挑战与机遇，加快了人们的教育观念的改变，推动了教育改革。在我国不断深化教育改革、全面推进素质教育的新形势下，各个学科的教学方法都进入一个新的探索阶段，新课标的重要理念就是“重视高中学生在心理、智力、体能等方面的发展潜力”“尊重学生的个性差异”。综上所述，从多元智能理论角度思考，对思想政治教育教学的改进以及如何发挥学生的多元智能有着重要的现实意义。鉴于目前国内对多元智能理论在与教学实践相结合的研究方面缺乏系统和深入，本文以此为切入点进行探索。
（二）研究的意义与创新之处
东西方文化背景不同，教育制度有较大的差异。多元智能理论要求面向每一个学生，使其多元智能得到全面的发展。针对我国这样一个人口众多、教学班额很大的教育现状，要真正实施适合每一个学生的教学并不容易；加之我国当前的教育改革是素质教育，此理论的出现，为我国的教育改革提供了科学的理论根据。这一理论在美国和世界各国成功的应用，给我国基础教育课程的改革很多有益的启示。我国多个国家级重点课题立项对多元智能进行研究，对如何借鉴多元智能理论、促进其本土化，更好地服务于素质教育的实施等问题，进行了积极探索，也取得了一定的成果。但从目前国内总体情况看，尚处于理论介绍、经验借鉴阶段，研究规模较小，特别在与我国教学实践相结合方面还缺乏系统和深入。另外，多元智能理论大部分的研究和实验比较集中在幼儿教育和小学教育方面，在中学教育尤其是高中教育方面的实践性研究还较少。
如何根据高中生的政治思想品德现状有针对性地提高教学效果，是一个实现素质教育和创新教育的挑战。多元智能教学理论在政治课中的运用，可以有效地改变学生被动接受学习、死记硬背政治知识等单一的教学方式，提高政治课的教学效果，实现创新教育。国内关于多元智能理论的实验研究目前还处于探索阶段，以往学者的研究实验对象多是幼儿、初中生、高中理科生以及大学生被试，实验的科目多为艺术科目、语言类科目以及理科范畴。如方娜将多元智力理论应用在幼儿音乐领域教学中；崔红将加德纳的多元智力理论应用在初中生物教学中；周宏燕将多元智力理論应用在幼儿英语教学中；左芬基于多元智力理论的高中英语教学实证研究；劳媚媚、杨初平、翁嘉文等人将多元智能理论应用在大学物理实验学习评价中，而有关多元智能理论在高中政治教学中运用的实验报告、论文大部分上停留在理论论述阶段。如王朝方谈论多元智能理论在思想政治理论课教学中的应用，也有少数学者进行了实验研究；吴苏娟将多元智能理论应用在高中政治课堂教学中；甄家敏将多元智能理论应用在高中思想政治课中，这些探索推进了多元智力理论的实践，但是上述学者的研究不是在了解学生智能差异的基础上来实施多元智能理论，这样可能存在先入为主的错误。另外，上述两位学者的学生对象是中国北部和中部的学生，而中国南部的多元智能理论的推广不够，中国的南方教育以广州最具有代表性。所以本课题将多元智能理论应用于广州思想政治实际工作教学中，不仅对我校的教学工作有促进作用，能体现本校的特色和创新，也能为教育创新提供一定的理论依据和实践经验，更能推动多元智能理论在思想政治领域的全面推广，方法上也更加科学，具有一定的研究价值。
二、研究方法
（一）问卷调查法
使用《多元智能自测表》对学生进行问卷调查，通过对调查数据进行分析，从整体上把握学生的多元智能类型分布情况。
（二）行动研究法
在课堂教学的实践中采用观察、发现、调整、分析获取自然真实有价值的研究信息和资料，通过对课堂教学效果的评价，不断修改和完善课题实施方案，寻求最有效的方法与策略。
三、研究过程
（一）问卷调查
1.问卷调查方法
采用随机分层整体抽样的方法，在学校不同年级随机抽取4个班，发放《多元智能自测表》进行抽样调查。问卷发放180份，回收170份，去掉无效问卷9份，有效问卷共161份。
2.调查工具
使用《多元智能自测表》进行抽样调查。本量表从语言智能、数学逻辑智能、身体一运动智能、视觉一空间智能、音乐智能、人际关系智能、内省智能以及自然观察智能八个方面进行设置。该量表每个智能类型方面由8道小题组成，分为很符合、不太符合、不符合三项，分别计分为2分、1分和0分。每项智能若在13-16分之间，说明这项智能发展得很好；每项智能若在9-12分之间，说明这项智能发展得较好；每项智能若低于9分，则说明在这方面要努力。
3.施测方法
问卷的施测以班级为单位，学校教师配合给予统一指导语，利用学生上课时间集体施测。所有数据资料均通过SPSS11.6统计软件进行处理。
（二）结果分析
1.学生各智能类型总体得分情况（见表1）
由学生在各智能类型上得分的平均数可以看出，就总体状况而言，学生的各项智能得分均大于9分，说明学生总体智能情况发展较好。其中，就各项智能类型相比较而言，学生总体内省智能最强，接近很好；其次是身体一运动智能、人际关系智能、音乐智能和视觉一空间智能；而学生最弱的智能则为语言智能和数学逻辑智能。
2.学生各智能类型不同发展程度的统计情况
各智力类型中，学生的内省智能总体发展最好，其中发展程度很好、较好的人数比例分别占到了总数的48.4%和44.1%，只有7.5%的同学还需努力提升此项智能；其次是身体一运动智能，发展程度很好、较好的人数比例分别占到了总数的36.6%和49.7%。此外，人际关系智能总体也发展良好，大部分同学处在较好的发展程度，占总数54.7%；就总体而言，学生的数理逻辑智能和语言智能都同样有待提升，但二者又存在不同的分布特征。大部分同学的语言智能发展较好，占总数的55.9%，而发展很好的同学只占总数的14.9%；而数理逻辑智能则呈现两极化倾向，发展很好的同学占总数的22.4%，发展需努力的同学则占总数的42.4%。
四、结果讨论
就总体而言，学生各类型智能都发展较好。但各种智能的发展程度相比较而言，存在不平衡现象。其中，学生发展最好的智能类型是内省智能，或者说是自我认知智能，接近“很好”的发展程度。高中学生自我认知智能发展较好，有研究者认为自我认知智能与中学生的人际交往相关。也有研究者发现中学生身体形象自我认识与身体锻炼行为相关。教师在教学时可以根据学生的智能和思维发展特点，将利用学生内省智能的优势作为教学的一个重要切入点。教师可根据教学内容有意识地设置一些跟学生的生活、学习、思想密切相关的问题。
除了内省智能，学生的身体运动智能、人际关系智能、音乐智能和视觉一空间智能总体发展也较好。这要求教师在进行教学时，要注意多从这几个角度进行切入。根据调查数据结果，学生的语言智能和数理逻辑智能在各类型智能中总体发展较弱。这要求教师在平时的教学中，一方面要避免单一的“讲”的形式或“做题”的形式，增强课堂活动的多样性；另一方面，则提醒教师在课堂上也要多创设一些情景和学习机会，提升学生的语言智能和数理逻辑智能。
五、应用基于多元智能理论下的教学模式探索
针对学生的总体智能发展特点，课题组成员在教学实践中探索出了几种能够发挥学生智能优势的教学模式。
（一）高三教师在备考中侧重发挥学生自主性的高三复习模式
学生进入高三后，由于已经对整个政治学科的知识体系有了初步的把握，因此，侧重发挥学生自主性的复习模式，不仅更能让学生结合自己的实际情况进行复习，也能整体发挥学生自我认知智能的发展优势。同时，在復习过程中还可结合制作图表、小组合作、问题探究等多种方法。具体做法如下：
1.自主研读课本，夯实知识基础。自主研读课本就是引导学生制定阅读计划表，让学生对课本进行自主阅读复习。
2.自主构建知识网络，深化知识理解。引导学生自主构建知识网络，只要学生认为自己做出的结构最有利于自己理清思路，掌握知识点与知识点之间的联系，形成个人风格的知识结构图。
3.自主评讲试卷，反思知识误区。在评讲卷时，也要发挥学生的自主性和合作精神，让学生通过自我反思、互相合作的方式，提高评卷效果。
（二）基础年级教师在教学中侧重于情景创设探究和问题探究的教学模式
根据学生多元智能的总体发展特点以及多元智能理论的要求，基础年级以素质教育思想为指导，以学生主动参与为前提，以多种形式的自主探究为途径，构建教师导、学生学的教学程序：
1.精心设计问题情境。利用视频、音频、课堂剧等丰富形式，为学生创设联系实际、富有针对性、启发性、趣味性的问题情境。
2.组织开展问题探究活动。根据学生的情况设问，不断设计出富有价值、难度适宜的问题，引导学生积极思考。
3.及时帮助学生归纳、总结和评价。探究活动结束后由学生发言，根据反馈，教师可以了解到学生的探究情况。
4.学生在探究活动中发现新问题。通过对问题的引申拓展、深入探讨还会引发新的更多的问题，需要留在课下让学生反复思考争论。
六、研究不足和展望
虽然本文在研究过程中进行了大量的实践和探索，取得了一些有价值的研究成果，但纵观整个研究，仍然还有许多地方需要我们进一步去努力和探索。
首先，我们需要意识到人的多元智能并不是互相割裂的，在思想政治课教学中，某一种学习形式往往同时需要学生运用多种智能，只不过是某一种智能起主导优势而已。因此，在下一步的研究中，我们要积极思考在高中思想政治课堂教学中，如何更加科学、灵活地运用多元智能理论，让多元智能理论发挥它的最佳效用。
那么，什么是心智技能呢？
技能是运用知识和经验去完成一活动的行为方式，就其本身的性质特点而言，可分为外显的动作技能和内隐的心理活动技能。在日常生活、工作中，人们会遇到大量的难题需要运用到心理活动技能去解决，当某件事发生后，我们的头脑必须马上做出反应判断如何应变，这个过程主要靠感知、注意、思维等心理活动中智力因素的参与，所以我们也把心理活动技能称为“心智技能”。
一般说来，在工作中能做到得心应手的人往往具有相当丰富的经验，因为“熟能生巧”，巧从何来？除了多练，我们发现，在实际生活中，往往是那些善于动脑、善于思考和善于总结经验的人工作质量最高，因为他们善于发现、分析、解决问题，说明思维能力起着决定性的作用，亦即“心灵手巧”。下面将着重论述伴随着思维过程进行的心智技能在实习教学中的重要作用。
所谓动作技能，是由一系列外部动作构成的。在运动中，身体的肌肉骨骼运动起主导作用，而感知、记忆、想象和思维是次要的。通过讲解、示范、让学生从直观感觉上清楚“做什么”、“怎样做”。例如：钳工的锉削、锯割；车工的车外圆、车沟槽。就技工学校的学生而言，心智技能主要体现在实习任务完成的独立性；实习过程中的发明创造性等方面。在实习过程中，实习指导老师要充分调动学生的主动性、积极性、激发学生积极思维，让学生独立思考，独立分析废品原因，学生实习首先得看懂图纸，分析工艺重点和难点，根据分析确定零件的加工步骤。如果加工步骤不正确，加工出的工件误差会增大，甚至报废，所以实习教师要注意学生基本分析能力的培养。在进行零件加工之前，可以让学生自己先借鉴以前的零件的加工工艺，制定本次课题中零件的加工步骤，然后找出几个同学的加工步骤进行分析、讨论，让学生自己比较各种方案优劣，最后再综合起来提出一个合理的工艺路线。教学实践证明，这种教学方法效果很好。这样能使学生获得真正的分析问题、解决问题的能力。
车工实习中安排激发学生创新意识的综合训练车工实习是机械专业的一个重点工种，结合学生所学专业，在车工实习任务完成时，安排能激发学生创新意识的综合训练，从而培养学生的创新能力。首先，让学生在课后根据车工的加工范围和特点独立设计一个零件，并画出零件图、选择毛坯、画出加工工艺简图，用简洁的文字写出工艺过程。这个过程既可以充分发挥学生的想象力和创造力，又可以检验学生所学的工艺知识、检验学生的制图能力和文字表达能力。设计完成后，实习指导教师可以根据出现的问题组织讨论和有针对性地予以指导。接着，学生根据自己设计和制定的工艺文件，自己选择刀具，用自选的坯料独立加工出符合图纸要求的零件。这一过程主要检验了学生独立操作机床的实践能力，同时也检验学生对工具和量具的使用能力，以及培养安全生产和质量保证方面的素质。
那么，什么是适当的培养心智技能的方法呢？在这里就我的做法提出以下几点措施：
1、让学生养成勤于思考的习惯。在实习中，学生只学会动手还是远远不够的，还必须学会用脑，养成勤于思考的习惯。对于每一项基本操作，每个工件的加工方法、加工步骤，要多问为什么要知其然，更要知其所以然。这么干能行，是否还有更好的方法。多想，就能积累经验总结教训促使技巧的形成，分析问题的能力才会不断增强。这样就为心智技能的提高奠定好基础。
2、学生的创新意识。在教学过程中，实习指老师应培养和启发学生的创新精神。首先老师本身要创新意识，决不用因循守旧，死板教条，不能许学生有出格的行为，奇异的想法。学生在实习中，采用了不同于教材上的或老师要求的加工工艺、加工方法，作为老师应充分肯定他的创新意识，对于出现的不合理，甚至错误的地方要及时给予指正，对于能够提高工件加工质量和效率的方法就应给予肯定和表扬。
3、培养学生独立操作能力。学生毕业即将走上工作岗位，不能总是依靠老师这根“拐棍”行走，独立的操作能力应当是每个学生必备的能力。因此，老师不能老怕学生做不好，因而总是在一个工件加工前，苦口婆心地讲，面面俱到的谈，惟恐漏掉每一个环节。这样做，在实习刚开始时是好的，但时间长了，就会适得其反，抹煞了学生的积极性和创造性。老师应该放手，逐渐让学生自己制定加工工艺确定加工方法，合理选用工夹量具。老师少参与，只是提一些建议或一些注意的问题就够了。
4、鼓励学生大胆想象，勇于创新。学生在机械加工生产实习中，敢于提出自己的方案和设想。工艺路线和加工步骤并不是唯一的，可以有多种不同的加工途径，在讲解讨论选择路线时，可启发学生通过自己的思考，去选择最佳工艺路，以培养学生独立思考问题的能力。
关键词：机器人；机器人课程建设；智能科学与技术专业发展
2004年，教育部批准设立智能科学与技术本科专业，标志着我国对智能科学技术发展方向的高度重视[1-2]。我校是教育部首批设立智能科学与技术专业的高校之一。机器人课程是该专业的核心特色课程，在专业建立之初，我校就为本科生开设了这门课程。由于机器人课程涉及的学科广泛，包括力学、拓扑学、机械学等诸多领域，是一门理论性、实践性和整合性很强的课程。为了改变教学观念，提高教学水平、教学效果，突出智能专业的特色，近年来，我们对该课程进行了课程建设和改革。笔者对机器人课程的建设情况进行了回顾、总结和比较。
1机器人课程开设现状
国内很多大学开设了机器人课程。例如，中南大学建设了机器人精品课程，清华大学、上海大学、中山大学、北京理工大学、武汉工程大学等高校都在本科或研究生阶段开设了机器人课程。浙江大学建立了机器人科教实践基地。部分高校依靠在机械、自动控制方向积累的科研和教学实力，依托机器人重点实验室或研究所，建立了机器人方向的高素质教学、科研队伍，如哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室、上海交通大学的机器人研究所、北航机器人研究所等。在教材选择上，各校集中在蔡自兴教授的《机器人学》和熊有伦教授的《机器人学》，在课时安排上，授课的比例较大，实验课时安排较少，有的高校实验课时数为零[3]。
我校自建立智能科学与技术专业后，于2006年首次开设机器人课程。由于前期在科研上和教学上几乎没有积累，因此是摸着石头过河。在观摩借鉴兄弟院校的经验基础上，我们开展了机器人课程的教学活动。经过几年的摸索，我们在教材选择、授课内容、教学手段、实践教学、考核等方面进行了建设。
2机器人课程建设措施
我们主要在教学内容、教学方法和手段、考核方式等几方面进行了教学改革，力图把机器人课程建设成具有智能专业特色、符合工科学生培养目标的课程。
2.1适应工科培养特色，改革教学内容
教育部《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见(征求意见稿)》(教高司函[2004]259号)指出，高等学校应着眼于国家发展和人的全面发展需要，坚持知识、能力、素质协调发展，注重能力培养，着力提高大学生的学习能力、实践能力和创新能力。
突出学生实践能力的培养是工科专业教育重要和显著的特征。加强对工科专业课程的实践教学研究，有助于教育培养目标的实现。实践教学要改变过去一味对学生“灌”的教法，树立学生主动学习的兴趣和意识，突出学生实践能力的培养。
但是以往智能机器人的教学内容基础理论过多，强调基础的重要性，实践性教学的力度不够大，不符合工科学生培养特色。因此，我们降低了理论讲解深度，扩大学生对机器人技术的广泛了解，强调实践环节[4]。课程教学于一个学期内完成，调整教学内容后，课时由72学时调整到现在的36学时。教学内容主要包括三个模块：理论模块，包括机器人运动学、机器人静力学和动力学分析、机器人轨迹规划；其他机器人相关技术，包括机器人本体基本结构、机器人的控制系统、机器人的编程语言、智能机器人的发展等广泛内容；第三部分是实践内容。
为了使教学内容既满足教学基本要求，又与科研实践相结合，本课程使用能力风暴机器人AS-UII和AS-EI 工程创新模块套件进行课程实验。AS-UII是面向教育的新一代智能移动机器人教学平台，与可视化编程软件VJC一起构成了理想的教育平台。它采用项目导向的形式，学生通过自己动手，能对机器人机械、电子、机器人控制、机器人编程等知识有系统的了解，提高学习兴趣。学生先后进行机器人的控制系统实验、感觉系统实验、机器人离线编程实验、机器人轨迹规划实验等，对该课程知识融会贯通。学生通过课程学会提出问题、分析和解决问题，不断提高实践能力和创新能力。智能机器人实践课程受到学生的热烈欢迎，课时数也由最初的时调整到18学时，后又调整到现在的36学时，这样授课和实验的比例达到了1U1。
在实验中，我们将实验任务与课程教学相结合。例如，在讲到机器人传感器这一章时，我们安排学生的实验内容有智能小车设计，让学生使用速度传感器控制小车的运动路程；在讲到自由度概念时，让学生设计具有4个自由度的工业机器人。通过实践课程，学生加深了对理论知识的理解。
2.2改革教学方法，改善教学效果
2.2.1应用教育技术，提高学生兴趣
机器人课程在2008年进行了课件建设立项，并已经结题。我们建立了课程网站，把教学大纲、课件、实验、习题及答案等教学相关材料挂在网上，帮助学生课余自学、预习和复习。我们打破了课堂板书授课的唯一方式，使学生可以在课余时间使用课件，灵活自主学习、复习、协作学习，弥补上课时间短、交流少的缺点，提高教学质量。多种方法的结合有效提高了教学效率，改善了教学效果。在课堂上，教师注意应用现代教育技术和多种教学手段，采用先进的多媒体教学技术，使学生感到生动有趣、易于理解。
2.2.2采用启发教学法，培养学生主动性
在教学方法上，教师积极采用启发式、与实践相结合等教学方法，有效调动学生自主学习的积极性，激发学生的潜能。由于机器人是一门实践性很强的课程，因此教师鼓励学生多动手、多调试，进行课程设计和课堂答辩比赛，消除了学生对课程的担忧心理，使学生更直观地理解和掌握知识，激发学生对新知识和新技术的求知欲，提高教学质量。学生在学期末的教学评估中反映出对该门课程的喜爱――评估成绩由原来的80多分提高到了90分以上。
2.2.3教学与科研结合，提高学生创新能力
我们鼓励学习能力强的同学申请机器人科研立项、进行机器人毕业设计、参加全国性的机器人竞赛。在近三年的时间内，我校学生共申请和机器人相关的学生科研立项、实验室基金资助近10项，参与学生约30人。学生参加机器人小型组比赛、全国首届大学生智能设计竞赛等活动，先后获得小型组足球机器人比赛第6名、2011校级大学生“挑战杯”竞赛3等奖。其中，“火星标本采集概念机器人”，是学生在机器人设备简单、传感器探测能力有限的情况下，抛弃产品配备的现成实验方案，大胆发挥想象，使用多台机器人设备协同控制，设计出的一个独特的多自由度机器人，实现了行进、采集标本、传送标本等功能，如图1所示。有的学生为了设计将图书自动归架的机械手臂系统，重新购买控制芯片，改进传感器定位精度，和设计厂家讨论定制相关配件等。因此，智能机器人课程与科研的紧密联系极大调动了学生钻研知识的积极性和主动性，提高了学生的实践能力和解决问题的能力。
2.3考核方式
我们在该课程中改变了考核单一化、期末考试定乾坤的传统方式。采用期末考试和平时作业、课程设计相结合的方式，期末考试和家庭作业以考察智能机器人的基本概念、基本理论知识为主，成绩约占总成绩的60%。课程设计以考察实践能力为重点，包括选题、设计理念、代码编写、发现问题、小组协作、答辩等环节，占总成绩的40%。丰富考核内容后，我们作了不记名调查，参加调查的学生有80人，其中85%以上非常认可这种考核方式，认为实践能力有很大的提高，提高了学习兴趣和学习主动性，有利于自主学习能力的培养，激发创新能力。
3结语
经过努力建设，机器人课程已经成为智能科学与技术专业一门独具特色、代表性强、体现智能特色的课程。由于信息量大，实践性强，这门课受到了学生的普遍欢迎。该课的选课率很高，学生对课程的评价也很好，实现了培养学生知识、能力和态度等的目标。下一步，我们将在学生自主设计机器人的课程建设上多下工夫。
参考文献：
[1] 谷学静,王志良,黄晓红.“智能科学与技术”专业课程体系建设的思考[J]. 计算机教育,2009(11):108-111.
[2] 刘丽珍,王旭仁,刘杰.“智能科学与技术”本科专业教学改革及课程建设[J]. 计算机教育,2009(11):112-115.
[3] 战强,闫彩霞,蔡尧. 机器人教学改革的探索与实践[J]. 现代教育技术,2010,20(3):144-146.
[4] 王旭仁,何花,周全,等,深入完善“智能机器人”实践课程体系,促进实践教学[J]. 计算机教育,2009(11):116-118.
Exploration on Robotic Course Construction
WANG Xuren, YAO Yepeng, LIU Lizhen, HUANG Xiangyang
(Information Engineering College, Capital Normal University, Beijing 100048, China)
关键词：PBL教学法；智能控制技术；教学改革与实践
作者简介：张允（1973-），女，吉林长春人，长春工程学院电气与信息工程学院，副教授；侯丽华（1968-），女，吉林长春人，长春工程学院教务处，教授。（吉林 长春 130021）
基金项目：本文系吉林省教育厅教育教学研究课题、吉林省教育科学研究会教学研究课题、长春工程学院重点教学改革课题的研究成果。
中图分类号：G642.4 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）34-0077-02
随着卓越计划在应用型本科院校的深入推广，传统教学模式只强调理论知识的灌输，忽视对学生实践能力、创新能力培养的弊端日益凸显，十分不利于卓越工程师人才培养计划的实施。PBL教学法是以问题为基础的一种新的教学模式，它与传统教学方法的根本区别在于是以问题为基础，以学生为中心，以教师为引导，以小组讨论为形式，围绕某一真实问题深入研讨、学习的过程。笔者根据近十年的“智能控制技术”课程教学经验，将PBL 教学法引入该门课程教学中，实践证明该方法对提高学生主动学习能力、独立查阅资料能力、提高分析解决问题的能力及对知识的理解能力，提升学生实践能力与创新能力发挥了重要作用，取得了较好的效果，达到了授人以渔的目的。
一、“智能控制技术”课程的特点及教学中存在的问题
“智能控制技术”课程是一门理论性和实践性都非常强的课程，内容包括了模糊数学与模糊控制、人工智能与专家控制、人工神经网络与神经网络控制以及遗传算法、混沌控制等前沿学科理论、方法和技术。课程涵盖的知识点非常多，内容涉及到通信、电子、计算机等多个领域，具有明显的学科交叉特点。由于教材内容的限制，授课过程中只是简单介绍智能控制的算法与应用实例，缺乏详尽的过程介绍。对学生而言，如何将深奥的理论成功用于解决生产实际问题，仍缺乏行之有效的参考依据。这种教学方法不仅易导致学生产生畏难厌学情绪，更违背了培养卓越工程师人才的目标。另外随着智能控制技术日新月异的发展，相关仪器设备的更新换代速度也随之加快，从而迫切需要及时采取应对措施，同步更新授课内容，改进授课方法，因此，在该课程中应用PBL教学法十分必要。
二、PBL教学法在“智能控制技术”课程教学中的应用
1.精心选择适于采用PBL教学法的知识点
依据“智能控制技术”课程近十年的教学经验，笔者认为并不是所有的内容都适合采用PBL教学法，对于深奥难懂又必须熟练掌握的内容，仍适合理论授课的方式完成；对于简单易学的问题，仅需要一般了解即可，也无需PBL方法解决；对于理论难度适中、逻辑清晰的内容，适于采用PBL教学法，有助于提高学生运用所学知识分析、推理解决实际问题的能力。例如关于“模糊控制”这一部分的内容，主要包括如下8个知识点：模糊控制理论的产生；模糊控制的特点；模糊控制理论的发展概况；模糊控制的基本原理；模糊控制器的结构、组成与工作原理；模糊控制器的设计；模糊控制在MATLAB中的实现；模糊控制技术在工业生产中的应用实例。根据教学大纲要求，由于第1～3个知识点简单易学，仅需要了解即可，可以让学生课前查阅资料自学，使学生首先对模糊控制有一个感性认识，并激发出学生对模糊控制的原理与实现方法的探究兴趣；第4～6个知识点难度较大，是模糊控制的核心，仍需要教师采用理论授课的形式将基本原理与设计方法详细地分析介绍清楚；学生在教师指导下掌握了模糊控制的原理与实现方法后，具备了设计简单模糊控制器的能力，此时可以引入PBL教学法，以学习小组为单位，让学生广泛查阅相关文献，结合工程生产的实际应用，针对实际系统设计相应的模糊控制器，并给出具体的硬件设计与软件实现，从而使第7和第8个知识点得以解决。
2.科学调控学习过程
采用PBL教学法，教师不再是简单的教学内容传授者而是整个教学活动的总导演，需要科学调控整个学习过程。首先教师必须针对知识点精心查找资料，抓住理论与实践的切合点，结合自身科研项目或工程生产实际选择案例，设计问题；为能正确引导学生解决问题的思路，教师必须对所设计问题的相关知识了然于胸。接触问题之后，参考以往学业的综合成绩及平时实践教学中的动手能力将学生分成实力相当的学习小组，每组选出学带领各自团队制订总体研究计划，由组长给组内成员下达具体任务、组织本组同学利用各种信息资源查阅相关文献或深入企业对和项目有关的技术、设备以及生产情况进行调研。在此基础上，针对所研究问题，本组内成员先讨论出初步任务解决方案，确定出技术路线，然后组织各小组之间进行交流探讨。教师就小组讨论中学生难以理解和准确掌握的难点问题进行有针对性的点拨讲解，对学生分析错误的地方通过讨论的方式予以纠正，并进一步引导学生自行归纳总结，确定出科学合理的研究方案和切实可行的技术路线。各组学生根据已制订的技术路线，进一步采取适当的研究方法和技术手段完成各个环节的设计，得出问题最终解决方案，并给出研究结论。在此基础上，教师对学生的学习情况进行评价和总结，完善学生的认知结构。
3.加强实验、实践教学环节，推进PBL教学法的实施
实验、实践教学环节是智能控制课程的一个重要组成部分，它有助于学生将理论知识与实践紧密结合起来。为了将PBL教学法深入实施到教学过程中的各个环节，教师应鼓励学生开动思维，自行开发综合性、设计性实验，自选课程设计题目，引导学生及时地分析、解决实验、实践环节中出现的各种问题，认真分析总结实验、实践结果，锻炼学生的能力。与此同时，基于以教学带科研，以科研促教学的指导思想，积极推进产学研合作教育，扎实有效地开展第二课堂科技创新实践活动，积极组织学生参加各类学科竞赛，培养学生的工程实践能力、工程创新能力、终身学习能力与自我发展能力。
4.建立“智能控制技术”课程教学网站，鼓励自主学习
由于“智能控制技术”课程的学时少，内容多且深，仅靠课堂授课往往讲不深、讲不精，因此建立了“智能控制技术”课程教学网站，包含了课程教学大纲、课堂教学PPT、作业点评、实验指导书、课程设计指导书、交流答疑、主题讨论、在线测试、问卷调查等栏目，
充分利用网络教学资源，进行在线学习，传递参考资料，为教师与学生、学生与学生之间的互动、交流搭建了良好的沟通平台，提高了教学效率，增强了教学效果。
5.全面完善课程评价体系
为实现卓越工程师培养目标，保证课程改革效果，激励学生参与的热情与动力，必须改革传统的期末考试一卷定成绩的方法，将学生的关注点从以往只局限于期末笔试成绩，引导到注重自身在学习过程中各个阶段的整体表现。推行平时作业、期末闭卷考试、实验能力考核、小组讨论表现、第二课堂小制作、设计报告等多种考核方式相结合的考核制度，并尝试从学生的团队协作能力、创新能力、实践能力等多方面更加公平、公正、客观、科学合理地评价和检验学生的能力和水平。
三、加强师资队伍建设，建立胜任卓越工程师培养的教学团队
为了使PBL教学法在整个教学活动中得到全面彻底的实施，建立起开放式的教学模式，必须建设一支知识渊博、工程经历丰富、工程能力强、教学水平高、综合素质好、胜任卓越工程师培养的教师队伍。一方面，指定教学水平高，教学、科研经验丰富的老师作为该门课程的课程负责人，指定课程责任人负责组织与实施教师队伍建设工作，负责人在广泛调研与讨论的基础上，制订出科学合理的课程建设规划与实施方案，有计划有步骤地培养课程组教师的创新教育思想和教育教学理念，鼓励教师积极开展课程体系和教学内容改革，定期组织教学研讨和教学经验交流，创新教学组织形式和教学方式，培养和提高课程组教师整体教学与科研能力；与此同时，积极面向社会、行业和企业聘请高水平的具有丰富工程实践经验的专家和工程师，建立一支稳定的兼职教师队伍，双管齐下，逐步建设一支能够胜任卓越工程师培养要求的教学团队。
四、结论
通过实践证明PBL教学法在“智能控制技术”课程中的应用是有效的，该方法不仅更新了教师的教育理念，创新了教学模式，同时将学生的学习方式由被动转为主动，培养了学生的问题解决能力、知识获取能力与团队合作能力，有助于实现卓越工程师人才培养目标。随着教学改革的不断深入和经验的积累，PBL教学法必将成为一种高效率的教学模式。
参考文献：
[1]闫志勇，潘江.PBL教学法在“锅炉原理”课程教学中的实践与思考[J].中国电力教育，2012，（2）.
[2]付森.PBL教学法在数据库原理教学中的应用[J].计算机教育，2010，（20）.
个性化教育的老中医――大数据尝试
长久以来，教学过程与教学结果之间的对应关系并不明确，有的只是一个模糊的轮廓，伴随着大数据时代的到来，海量数据和决策判断的互动日益紧密，凹凸个性化教育开始了自己在智慧教育方面的初步尝试：将老师和学生在教学过程中的行为数据化记录，基于开放的和不断更新的全国所有分校标准化数据体系，构建并量化教学行为对孩子学习效果影响的映射关系，建立关于教学问题“病例库”和教学应对模式“处方库”，在此基础上经过测评、模式选择和设计，制定和形成针对每个孩子问题的个性化学习策略和方案。
初中二年级的小军正在接受一个叫做SPPS（学习问题测评系统）工具的测评，它是凹凸教育结合当下学生学业因素、心理发展等相关因素，研发出的学习能力与学习问题分析诊断系统。这个系统像一个认真细致且经验丰富的老中医，能够准确诊断出小军学习过程中出现的问题，并探究问题背后的原因。
接下来，有着数十年教学经验的付老师开始参与完成针对小军的“考试失误原因评析体系”的测评报告。付老师说：“从事教育―线工作这么多年，以往总是基于自己的教学经验来简单断定学生学习偏好和问题症结，从没像凹凸这样，通过比对学生学习行为记录数据库，全面客观地诊脉学生在学习过程中的问题和规律，并在分析参考相关案例之后提出系统性的教学解决方案，真正做到个性化的对症下药。”
拥有大能量的小家伙――智慧系统管理
“区别于传统互联网在线教育产品和‘妈妈再也不用担心我的学习’类的产品，你看到的不仅仅只是一个平板，而是智慧教育理念在现实中的系统化实现。本质上，它是一个个性化教学领域的智慧系统。”凹凸教育联合创始人高亮手持AotuPad说。
凹凸教育的“智慧系统”是由嵌入AotuPad这一移动终端平台并针对学生、家长、教师、合作伙伴和凹凸总部等不同使用群体的四个相互交叉的功能子系统所组成的：学习助理子系统、沟通媒介子系统、教学工具子系统和经营工具子系统。
其中，在学习助理子系统下学生除了能够对线下课程进行自我管理外，还能实现线上课程学习、作业完成、在线测试和资源共享。沟通媒介子系统主要构建了三个渠道系统：“学生学生”渠道类似于面向学生的社交媒体；“学员教师”渠道主要承担并解决学生与教师之间的问题答疑；“教师家长”渠道通过移动终端的App客户端，可帮助学生家长全程掌握学生在凹凸学习中心的学习情况。教学工具子系统的服务对象是教学中心教师，从学生学习过程行为记录管理到课程管理，再到教学资源管理等方面，都可借由此系统来完成。经营工具子系统主要针对合作伙伴和凹凸总部，合作伙伴可以通过这个子系统来管理和监评教师工作，也可以作为精准目标营销的信息推送平台；对凹凸总部来讲，其最大的价值在于对全国教学中心的跟踪管理和对运营数据的收集。
“总之，AubPad所搭载的这个智慧系统在O2O、客户黏性、社交元素、个性化需求等方面是不乏亮点的，它既适应移动互联时代的教育发展趋势，也在解决个性化教育领域的实际问题。”高亮信心满满。
