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A股市場(chǎng)中有人工智能概念的公司不在少數(shù),但敢說(shuō)自己以人工智能為主業(yè)并且賺到錢(qián)的公司寥寥無(wú)幾,科大訊飛作為智能語(yǔ)音的行業(yè)龍頭,在人工智能方面可謂頗有建樹(shù)。
從2016年科大訊飛的年報(bào)可以看出,科大訊飛目前有六項(xiàng)主要業(yè)務(wù),分別是教育行業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)、系統(tǒng)集成、互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品和增值運(yùn)營(yíng)、IFLYTEK―C3(智慧城市)、語(yǔ)音支持軟件及產(chǎn)品、大數(shù)據(jù)產(chǎn)品和服務(wù)等。
在六大業(yè)務(wù)中人工智能的成色到底有多少呢?我們分項(xiàng)看一下。
首先教育行業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)。科大訊飛的產(chǎn)品涵蓋“考、評(píng)、教、學(xué)、管”全產(chǎn)品體系,另外就是辦學(xué)收入,k學(xué)收入不屬于人工智能范疇,公司主要的人工智能應(yīng)用融入在機(jī)器閱卷、普通話及口語(yǔ)評(píng)測(cè)或者融入語(yǔ)音交互的智慧課堂設(shè)備中。
近日引起熱議的高考機(jī)器人,即“國(guó)家863計(jì)劃”中科大訊飛牽頭研制的“高考機(jī)器人”項(xiàng)目,成都準(zhǔn)星云學(xué)的AI-MATHS在斷網(wǎng)斷題庫(kù)的環(huán)境下用時(shí)22分鐘完成北京卷文科數(shù)學(xué)高考試題并獲得105分。這是科大訊飛在教育行業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)人工智能應(yīng)用方面比較典型的代表。
從收入角度來(lái)看,教育方面可以貢獻(xiàn)收入的有四項(xiàng)業(yè)務(wù):一、教育信息化過(guò)程中為“三通兩平臺(tái)”建設(shè)提供軟件及系統(tǒng);二、訊飛啟明提供的口語(yǔ)及普通話機(jī)器評(píng)測(cè);三、訊飛皆成提供的智慧課堂;四、收購(gòu)樂(lè)知行帶來(lái)的數(shù)字校園業(yè)務(wù)。從以上幾項(xiàng)收入來(lái)看,目前科大訊飛在教育智能應(yīng)用上已經(jīng)探索出較為成熟的業(yè)務(wù)模式。
其次,系統(tǒng)集成包括信息工程和音、視頻監(jiān)控,這主要是為他人做技術(shù)支持,人工智能很難在這個(gè)業(yè)務(wù)范疇去創(chuàng)新,系統(tǒng)集成屬于應(yīng)用已成熟技術(shù)的業(yè)務(wù)領(lǐng)域,所以我們可能難以看到科大訊飛在這個(gè)維度上做智能突破。
第三,互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品和增值運(yùn)營(yíng),業(yè)務(wù)包括:電信增值產(chǎn)品運(yùn)營(yíng)、智能硬件產(chǎn)品、互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)服務(wù)。智能硬件產(chǎn)品是人工智能的重要陣地,這也是科大訊飛做人工智能重點(diǎn)突破的領(lǐng)域。目前基于人機(jī)交互界面AIUI拓展在智能家居、機(jī)器人、智能穿戴等方面的軟硬件一體化應(yīng)用比較有前景,其典型產(chǎn)品有叮咚智能音箱、智能遙控器以及兒童智能語(yǔ)音玩具。
第四,IFLYTEK―C3,業(yè)務(wù)主要是公共安全行業(yè)產(chǎn)品和智慧城市行業(yè)應(yīng)用,這項(xiàng)業(yè)務(wù)與系統(tǒng)集成類似,是利用成熟技術(shù)為其他下游做配套,所以難以有人工智能的創(chuàng)新。
這個(gè)超前的預(yù)言,會(huì)不會(huì)有些夸張?
劉慶峰正以激情昂揚(yáng)的斗志,帶領(lǐng)科大訊飛接近這個(gè)現(xiàn)實(shí)。
事實(shí)或許如此。人工智能誕生60年以來(lái),從未像今天這樣炙手可熱。細(xì)數(shù)很多領(lǐng)域,都能發(fā)現(xiàn)人工智能所能觸及并產(chǎn)生顛覆性影響的例子。其中,廣為人們熱議的,是2016年3月谷歌公司的AlphaGo(阿爾法圍棋)戰(zhàn)勝韓國(guó)名將李世石的驚人壯舉,并且未來(lái)還有“好戲”。
而據(jù)劉慶峰的預(yù)測(cè),隨著萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代到來(lái),以語(yǔ)音為主、鍵盤(pán)觸摸為輔的人機(jī)交互正逐漸成為剛需,人工智能產(chǎn)業(yè)迎來(lái)第三次發(fā)展浪潮。
今天對(duì)人工智能未來(lái)的預(yù)測(cè)是不是過(guò)于樂(lè)觀?它是一個(gè)真正的產(chǎn)業(yè)大潮還是概念的泡沫?當(dāng)人工智能產(chǎn)業(yè)爆發(fā),它會(huì)怎樣改變我們所生存的現(xiàn)實(shí)世界?我們是興奮,還是如霍金所警示的“恐慌”?
黑科技,興奮還是恐慌?
2016年11月23日,北京國(guó)家會(huì)議中心的一場(chǎng)數(shù)千人會(huì)上,演講者在臺(tái)上聲情并茂地演說(shuō)著,兩側(cè)的大屏幕上一行行字幕實(shí)時(shí)跳躍顯現(xiàn),速度和準(zhǔn)確率遠(yuǎn)超人工速記。據(jù)《中外管理》了解,這種在業(yè)界率先實(shí)現(xiàn)演講和會(huì)議場(chǎng)景下的語(yǔ)音轉(zhuǎn)寫(xiě)技術(shù)突破的智能語(yǔ)音系統(tǒng),現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)識(shí)別率達(dá)95%。
它,叫“訊飛聽(tīng)見(jiàn)”。其功能是實(shí)時(shí)將語(yǔ)音轉(zhuǎn)寫(xiě)成文字。更加“不可思議”的是,它在實(shí)時(shí)中文語(yǔ)音轉(zhuǎn)寫(xiě)的基礎(chǔ)上,還融合了全新的多語(yǔ)種翻譯技術(shù),實(shí)時(shí)將中文演講翻譯成英語(yǔ)、日語(yǔ)、韓語(yǔ)等同步展示在大屏幕上,引發(fā)現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)烈反響。
看起來(lái),這項(xiàng)基于人工智能技術(shù)的實(shí)時(shí)機(jī)器多語(yǔ)種翻譯技術(shù),似乎可以直接顛覆速記和翻譯的工作了!而事實(shí)上,此“神器”已實(shí)際應(yīng)用于在浙江烏鎮(zhèn)舉辦的第三屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì),令使用者贊不絕口。 “讓機(jī)器能會(huì)說(shuō),首先要給機(jī)器裝上一個(gè)人工的嘴巴?!笨拼笥嶏w董事長(zhǎng)劉慶峰以一個(gè)形象的比喻,來(lái)印證科大訊飛在“黑科技”上“耍”出的成果。“訊飛聽(tīng)見(jiàn)”僅僅是其中之一。此次,科大訊飛一口氣的萬(wàn)物互聯(lián)輸入法、智能家居、智能車機(jī)、智能服務(wù)機(jī)器人、智慧教育、個(gè)性化語(yǔ)音合成等創(chuàng)新產(chǎn)品,均是基于“訊飛超腦”人工智能最新技術(shù)的產(chǎn)物。
并非嘩眾取寵。這些搶眼的黑科技產(chǎn)品,事實(shí)上已經(jīng)讓這家以智能語(yǔ)音技術(shù)見(jiàn)長(zhǎng)的公司執(zhí)著地走過(guò)了17年。早在1999年成立時(shí),科大訊飛便堅(jiān)信無(wú)論人工智能如何發(fā)展,交互和后臺(tái)的理解和學(xué)習(xí)都是剛需,通過(guò)人機(jī)耦合以及迭代學(xué)習(xí)進(jìn)步,人工智能會(huì)逐步替代人類簡(jiǎn)單重復(fù)的勞動(dòng)。
先見(jiàn)之明可以引領(lǐng)一家公司的長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略,但沒(méi)有堅(jiān)忍的投入也無(wú)法結(jié)出果實(shí)。對(duì)未來(lái)的深入洞察,使科大訊飛在創(chuàng)新的道路上不斷突破,而連續(xù)多年的研發(fā)投入占銷售收入的25%,更是少有公司能夠比擬的。在人工智能的前沿技術(shù),如語(yǔ)音識(shí)別、合成以及機(jī)器翻譯等領(lǐng)域,科大訊飛在國(guó)際比賽上包攬很多項(xiàng)目的冠軍。例如語(yǔ)音合成技術(shù),能夠做到將人的音色和語(yǔ)言要素分離出來(lái),從而實(shí)現(xiàn)這些要素的重新組合。
成績(jī)背后,是科大訊飛構(gòu)建的擁有1000余研發(fā)人員的核心研發(fā)平臺(tái),以及外部1500人的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,基于人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)的長(zhǎng)期研發(fā)。
用速度戰(zhàn)勝自己。你可以說(shuō)是一種“顛覆”,但也何嘗不是進(jìn)步?
是什么驅(qū)動(dòng)一家公司始終保持著專業(yè)與專注的文化特質(zhì),在一個(gè)垂直領(lǐng)域深耕十幾年?劉慶峰給出的答案是:人工智能的發(fā)展不會(huì)是一蹴而就的,創(chuàng)業(yè)者要有堅(jiān)守的心態(tài)、毅力和恒心。
“人工智能+”,顛覆還是改變?
不僅讓機(jī)器能聽(tīng)會(huì)說(shuō),還要讓它能理解會(huì)思考。實(shí)現(xiàn)所謂的“人機(jī)交互”。
完成這個(gè)“神奇”的使命,光靠激情和暢想肯定不行,用劉慶峰的話說(shuō),“用一種爬山的企業(yè)精神,坐十年冷板凳,然后厚積薄發(fā)?!?/p>
資料顯示:人工智能概念在1956年達(dá)特莫斯會(huì)上被專家提出以后,于1970年掀起第一次浪潮,那時(shí)已經(jīng)通過(guò)第一代的人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法證明了《數(shù)學(xué)原理》一書(shū)的絕大部分?jǐn)?shù)學(xué)原理。而第二次浪潮發(fā)生在1984年,當(dāng)時(shí)霍普菲爾德網(wǎng)絡(luò)被推出來(lái),讓人工智能的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具備了歷史記憶的功能。
“但是前兩次的大潮,后來(lái)都破滅了,為什么?”劉慶峰描述著,是因?yàn)樯窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)本身算法的局限性,同時(shí)也受到當(dāng)時(shí)整個(gè)運(yùn)算能力的一些限制。那么今天,以深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算運(yùn)算平臺(tái),再加上移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)源源不斷地將各種訓(xùn)練數(shù)據(jù)收集到后臺(tái),以目前的時(shí)間節(jié)點(diǎn)看,人工智能的第三次大潮已經(jīng)切實(shí)到來(lái)了。”令他興奮的是,科大訊飛17年的堅(jiān)持,正在驗(yàn)證一個(gè)“算法”與圍繞它的科技和產(chǎn)業(yè)界持續(xù)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。
“人工智能+”,或許可以改變更多我們頭腦中的認(rèn)知――盡管現(xiàn)在還沒(méi)有清晰地為我們感知到。
但是科大訊飛的研究表明,這是我們面臨的時(shí)代趨勢(shì)。人工智能進(jìn)入產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域并釋放它的智慧,或許更值得期待。
一個(gè)頗為有趣的例證,便是2015年科大訊飛在教育領(lǐng)域推出的機(jī)器閱卷技術(shù)。這一技術(shù)在2016年進(jìn)一步迭代――在以往語(yǔ)文、英語(yǔ)作文學(xué)生手寫(xiě)文字精準(zhǔn)識(shí)別、可靠評(píng)分基礎(chǔ)上,應(yīng)用“訊飛超腦”最新成果,又重點(diǎn)突破了中英文作文綜合反饋和逐句精批并在多校持續(xù)打磨形成新型作文教學(xué)模式,將原來(lái)最難開(kāi)展教學(xué)的作文課從月頻提高到周頻授課和測(cè)練。
如此“智慧”的個(gè)性化教學(xué)產(chǎn)品,科大訊飛目前已經(jīng)推廣至全國(guó)220多個(gè)地市、超過(guò)10000所學(xué)校,1500萬(wàn)師生受惠于此。并且在數(shù)、理、化教學(xué)的應(yīng)用同樣亦不遜色。
人工智能作為一門(mén)課程[1],開(kāi)設(shè)時(shí)間距今只有40多年,但發(fā)展極為迅猛。人工智能課程的內(nèi)容涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、控制科學(xué)、信息科學(xué)、心理學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)、語(yǔ)言學(xué)等等,幾乎所有科學(xué)工作者都可以在人工智能中找到自己感興趣的問(wèn)題。目前,國(guó)內(nèi)外已有眾多高校指定人工智能為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)及其相關(guān)專業(yè)的主修專業(yè)基礎(chǔ)課程,它在拓展計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制的研究和應(yīng)用領(lǐng)域方面有著極其誘人的學(xué)科發(fā)展前景。自2003年起,國(guó)內(nèi)諸多高等院校陸續(xù)開(kāi)設(shè)“智能科學(xué)與技術(shù)”本科專業(yè),同時(shí)也有更多高校在傳統(tǒng)信息類專業(yè)中加大了人工智能課程的課時(shí)比重,因此如何提高人工智能課程的教學(xué)質(zhì)量顯得尤為重要。?
本文結(jié)合人工智能課程的特點(diǎn)以及自己教學(xué)與研究的實(shí)踐,對(duì)本課程的教學(xué)進(jìn)行一些探討,以期改進(jìn)人工智能課程教學(xué)方法,達(dá)到提高本課程教學(xué)質(zhì)量的目的。??
一、兼顧課程內(nèi)容的統(tǒng)一性和差異性??
人工智能課程的核心內(nèi)容主要集中在對(duì)基本概念、基本原理、基本方法和重要算法及其應(yīng)用的認(rèn)識(shí)和理解上,盡管各種基本概念、原理、方法和算法在一定程度上自成體系,但是它們之間又存在著許多內(nèi)在聯(lián)系和規(guī)律。從這一點(diǎn)來(lái)看,人工智能課程與其他很多計(jì)算機(jī)課程是不同的,這就要求人工智能課程的授課要具有自己的特色。?
知識(shí)表示、知識(shí)推理、知識(shí)應(yīng)用是人工智能課程的三大內(nèi)容,解決任何一個(gè)人工智能問(wèn)題都離不開(kāi)兩個(gè)步驟,即知識(shí)表示和問(wèn)題求解。由此,人工智能課程從總體結(jié)構(gòu)上就有了一個(gè)比較清晰的脈絡(luò),即首先必然要學(xué)習(xí)各種知識(shí)表示方法,然后是利用這些知識(shí)進(jìn)行推理,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)知識(shí)應(yīng)用,最終達(dá)到問(wèn)題求解的目的。問(wèn)題求解又分為基本的問(wèn)題求解方法和高級(jí)問(wèn)題求解方法。圖搜索策略、啟發(fā)式搜索、消解原理以及規(guī)則演繹系統(tǒng)等都屬于基本的問(wèn)題求解方法。計(jì)算智能、專家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、自動(dòng)規(guī)劃等屬于高級(jí)問(wèn)題求解方法。?
同時(shí),人工智能課程某些章節(jié)或者某些方法算法在一定程度上又自成體系。例如,各種不同的知識(shí)表示方法不管是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還是表示形式都完全不相同。又例如,人工智能有許多不同的學(xué)派[2],本課程往往同時(shí)會(huì)介紹不同學(xué)派的算法,這些學(xué)派在人工智能的基礎(chǔ)理論和方法、技術(shù)路線等方面是完全不同的,甚至是對(duì)立的。?
這些都要求我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中不僅要強(qiáng)調(diào)人工智能課程理論的統(tǒng)一性和完整性,又要兼顧各學(xué)派的特點(diǎn),尊重甚至調(diào)動(dòng)學(xué)生們對(duì)不同人工智能學(xué)派及其方法的興趣。在編寫(xiě)和選用教材時(shí)也要注重這一點(diǎn),我們選用的是蔡自興教授編寫(xiě)的《人工智能及其應(yīng)用》系列教材[1,2],該教材以邏輯主義學(xué)派為主線,兼顧引進(jìn)其他學(xué)派的精華內(nèi)容,具有較強(qiáng)的科學(xué)性。
??二、實(shí)施分層次教學(xué)??
各高校一般同時(shí)為計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生開(kāi)設(shè)了人工智能課程,甚至有的非計(jì)算機(jī)類專業(yè)也開(kāi)設(shè)有人工智能課程。不同層次的學(xué)生對(duì)人工智能課程要求掌握的程度不同,我們首先明確本科生和研究生以及非計(jì)算機(jī)類專業(yè)學(xué)生的教學(xué)目的和教學(xué)內(nèi)容,做到分層次設(shè)計(jì)人工智能課程教學(xué)?過(guò)程。?
本科階段的人工智能課程課時(shí)量較少,本科層次只需要做到對(duì)大部分人工智能概念和算法了解、認(rèn)識(shí),少部分達(dá)到理解層次。本科生一般都是在高年級(jí)(三年級(jí)下期或者四年級(jí)上期)開(kāi)設(shè)人工智能課程,這時(shí)已有不少學(xué)生準(zhǔn)備繼續(xù)讀研或者已經(jīng)被保研,因此在兼顧全體學(xué)生教學(xué)層次的同時(shí),要注意給這部分學(xué)生足夠的相關(guān)參考書(shū)目,讓他們能夠利用課余時(shí)間廣泛深入了解人工智能相關(guān)算法,老師在課后還應(yīng)和他們進(jìn)行充分討論,培養(yǎng)他們對(duì)人工智能的特別興趣。?
非計(jì)算機(jī)類專業(yè)的學(xué)生往往需要學(xué)習(xí)如何利用人工智能知識(shí)解決該專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的問(wèn)題,因此在教學(xué)中要盡量有專業(yè)針對(duì)性地進(jìn)行教學(xué)。例如針對(duì)農(nóng)科類專業(yè),在教學(xué)專家系統(tǒng)過(guò)程中,我們要求學(xué)生參考北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心開(kāi)發(fā)的農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)(paid5?0)理解并開(kāi)發(fā)與本專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)的簡(jiǎn)易農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)。?
給研究生開(kāi)設(shè)人工智能課程要求做到概念理解,基本算法精通,即要求全面、系統(tǒng)地掌握人工智能的基本概念、基本原理、典型方法和若干應(yīng)用實(shí)例,并且能靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)闡述解決實(shí)際問(wèn)題的方法和途徑。課程教學(xué)中要致力于培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力,要求研究生將人工智能方法與自己的研究方向相結(jié)合,用人工智能方法解決所研究課題中的實(shí)際問(wèn)題,并撰寫(xiě)相關(guān)的課程論文,以小型研討會(huì)的形式進(jìn)行報(bào)告交流。實(shí)踐證明,我們的研究生的人工智能教學(xué)效果明顯提升,成效突出。
??三、案例驅(qū)動(dòng),寓教于樂(lè)??
采用案例教學(xué)是為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺(jué)性[3]。通過(guò)案例教學(xué)能把枯燥的人工智能理論知識(shí)具體化、形象化,可以使學(xué)生更加感性地理解課堂教學(xué)內(nèi)容。這些案例都是以教師所從事的科研項(xiàng)目中的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境為背景進(jìn)行闡述的,讓學(xué)生能在實(shí)際環(huán)境中理解概念和知識(shí),學(xué)會(huì)利用人工智能知識(shí)去分析和解決實(shí)際問(wèn)題。在教學(xué)過(guò)程中要選擇學(xué)生容易接受的案例,體現(xiàn)理論聯(lián)系實(shí)際的特色,激發(fā)學(xué)生的興趣。?
例如,在講授“計(jì)算智能”內(nèi)容時(shí),我們結(jié)合黃河三門(mén)峽和小浪底水庫(kù)水沙聯(lián)合智能調(diào)度系統(tǒng)[4]進(jìn)行講解。綜合三門(mén)峽水庫(kù)和小浪底水庫(kù)防洪運(yùn)用的基本原則、歷年調(diào)度方案、專家的經(jīng)驗(yàn)、歷年數(shù)據(jù)和現(xiàn)有的調(diào)水調(diào)沙數(shù)學(xué)模型,分別利用模糊決策、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法及綜合集成方法來(lái)實(shí)現(xiàn)三門(mén)峽、小浪底水庫(kù)水沙聯(lián)合調(diào)度。?
又例如為了讓學(xué)生走近機(jī)器人,我們進(jìn)行了一場(chǎng)機(jī)器人展示課,將研究所現(xiàn)有的MOROCS?1(中南一號(hào)智能移動(dòng)機(jī)器人)、ASR(廣茂達(dá))、AmigoBot(自主移動(dòng)機(jī)器人)、CanDroid(罐頭機(jī)器人)、MD?375 Rover(人控漫游車)、Fokker D7(人控飛機(jī),1:72)、Rockit OWI?769K(聲按、壓控火牛機(jī)器人)、Hexapod Monster(六足爬行機(jī)器人)、Hubo(多機(jī)能歌舞機(jī)器人)等各類機(jī)器人全部拿出來(lái)給學(xué)生做了功能演示[5]。親眼看到這么多機(jī)器人,同學(xué)們都非常興奮,對(duì)人工智能課程的興趣高漲。?
在進(jìn)行案例教學(xué)時(shí),引導(dǎo)學(xué)生帶著問(wèn)題和求知欲望深入理論的學(xué)習(xí),讓學(xué)生在案例中尋找問(wèn)題的答案并獲取知識(shí)。在講授利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行水庫(kù)調(diào)度時(shí),引導(dǎo)學(xué)生分析如何確定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入端數(shù)據(jù),什么是泛化能力以及如何提高神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的泛化能力。?
為了鞏固所學(xué)內(nèi)容,可以讓學(xué)生組成討論小組對(duì)教師提出的論題進(jìn)行討論,分小組闡述自己的觀點(diǎn),這樣有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,還有助于培養(yǎng)學(xué)生思考問(wèn)題的能力和提高理論教學(xué)的效果。案例教學(xué)的關(guān)鍵在于引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)到的理論知識(shí)去解釋、分析和解決現(xiàn)實(shí)案例中的問(wèn)題,以達(dá)到訓(xùn)練學(xué)生理論運(yùn)用和深入理解理論知識(shí)的目的。?
此外,我們挑選了機(jī)器人足球、拖拉機(jī)撲克牌、中國(guó)象棋、五子棋等普遍受人喜愛(ài)的智能游戲,讓學(xué)生親手設(shè)計(jì)小型智能游戲軟件,在設(shè)計(jì)的過(guò)程中掌握高深的人工智能理論知識(shí),讓學(xué)生學(xué)得會(huì)、用得上、記得牢。
??四、結(jié)語(yǔ)??
以上談到的一些教學(xué)方法是我們?cè)诮虒W(xué)過(guò)程中總結(jié)體會(huì)比較深刻的方面,以供探討。事實(shí)上,要進(jìn)一步提高人工智能課程的教學(xué)質(zhì)量,還有很多方面需要改革和加強(qiáng)。如不斷強(qiáng)調(diào)人工智能教師的專業(yè)素質(zhì),要求他們?cè)谥v授好人工智能課程的同時(shí),努力提升出自身的專業(yè)素質(zhì),給學(xué)生一個(gè)良好的專業(yè)素質(zhì)導(dǎo)向。其次,在人工智能課程教學(xué)過(guò)程中還需要有培養(yǎng)實(shí)用型人才的教學(xué)理念,特別是注重培養(yǎng)有創(chuàng)新意識(shí)的實(shí)用型人才。注重培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力,只有通過(guò)質(zhì)疑和提出問(wèn)題,學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)才能夠得到不斷強(qiáng)化,創(chuàng)新思維能力才能夠得以不斷提高。?
人工智能學(xué)科是一門(mén)非常年輕、又非常前沿的學(xué)科,有其自身的突出特點(diǎn),人工智能課程教學(xué)必然與其他計(jì)算機(jī)專業(yè)課程教學(xué)不同,需要更多的從事人工智能教學(xué)的教師在自身的教學(xué)實(shí)踐中不斷積累經(jīng)驗(yàn),進(jìn)行廣泛的教學(xué)交流。
參考文獻(xiàn)?
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關(guān)鍵詞:人工智能;信息素養(yǎng);信息技術(shù)
中圖分類號(hào):TP18文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-3044(2008)35-2417-02
Artificial Intelligence Education and Middle School Students Information Literacy
WU Wen-tie
(Mathematics and Computer Institute of Mianyang Normal University, Mianyang 621000, China)
Abstract: Information Literacy in the Information Age is a national basic literacy, artificial intelligence represents a cutting-edge information technology. Based on the analysis of information quality and substance of the definition on the basis of exploring the field of artificial intelligence research, as well as in education, put forward the theory of artificial intelligence and technology courses in secondary education should be in a more systematic, comprehensive Improve the information literacy of students.
Key words: artificial intelligence; information literacy; information technology
1 信息素養(yǎng)的定義及其內(nèi)涵
“信息素養(yǎng)”一詞最早產(chǎn)生于信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)的美國(guó), 是隨著現(xiàn)代信息社會(huì)的逐漸形成而對(duì)國(guó)民提出的一種兼跨人文和科學(xué)范疇的綜合性個(gè)人素養(yǎng)要求的描述。隨著研究的深入,人們對(duì)信息素養(yǎng)的認(rèn)識(shí)也在不斷深化。
1974年美國(guó)信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)主席保羅?澤考斯基最先提出信息素養(yǎng)的概念, 他認(rèn)為信息素養(yǎng)是“利用大量的信息工具及主要信息源使問(wèn)題得到解答的技術(shù)及技能”。1992年美國(guó)圖書(shū)館協(xié)會(huì)提出:“信息素養(yǎng)是人能夠判斷何時(shí)需要信息, 并且能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行檢索、評(píng)價(jià)和有效利用的能力?!蓖? 道爾在《信息素養(yǎng)全美論壇的終結(jié)報(bào)告》中給出了一個(gè)較為全面的定義:一個(gè)具有信息素養(yǎng)的人, 他能夠認(rèn)識(shí)到精確和完整的信息是作出合理決策的基礎(chǔ), 他能夠確定對(duì)信息的需求, 能夠形成基于信息需求的問(wèn)題, 能夠確定潛在的信息源, 能夠制定成功的檢索方案, 從包括基于計(jì)算機(jī)的和其他的信息源中獲取信息、評(píng)價(jià)信息、組織信息用于實(shí)際的應(yīng)用, 將新的信息與原有的知識(shí)體系進(jìn)行融合以及在批判性思考和問(wèn)題解決過(guò)程中使用信息。
綜上所述, 雖然研究人員從不同的視角界定了信息素養(yǎng)的定義, 但可看出, 信息素養(yǎng)既包括認(rèn)知態(tài)度層面上的內(nèi)容, 也包括技術(shù)層面、操作層面和能力層面上的內(nèi)容。概括起來(lái)講, 信息素養(yǎng)主要包括信息意識(shí)、信息能力和信息道德三個(gè)方面:
1) 信息意識(shí)。信息意識(shí)是信息素養(yǎng)的首要因素, 主要指人們對(duì)信息及其交流活動(dòng)在社會(huì)中的地位、價(jià)值、功能和作用的認(rèn)識(shí), 換句話說(shuō), 就是指人們對(duì)信息的判斷、捕捉的能力。信息意識(shí)的強(qiáng)弱將直接影響人們利用信息的程度和效果。人們只有有了信息意識(shí),才有可能有信息的需求, 進(jìn)一步去尋找信息和利用信息, 并主動(dòng)學(xué)習(xí)與信息處理有關(guān)的技術(shù)。
2) 信息能力。信息能力是信息素養(yǎng)的重要方面, 是指人們獲取信息、處理信息、利用信息、創(chuàng)造信息、交流信息的技術(shù)和能力。人們只有掌握一定的信息技能, 才能有效地開(kāi)展各種信息活動(dòng), 有效地利用信息和創(chuàng)造信息, 充分發(fā)揮信息的價(jià)值, 變信息為動(dòng)力和優(yōu)勢(shì)。
3) 信息道德。信息道德是指人們?cè)谡麄€(gè)信息交流活動(dòng)過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的信息道德品質(zhì)。它是對(duì)信息生產(chǎn)者、信息加工者、信息傳播者及信息使用者之間相互關(guān)系的行為進(jìn)行規(guī)范的倫理準(zhǔn)則, 是信息社會(huì)每個(gè)成員都應(yīng)該自覺(jué)遵守的道德標(biāo)準(zhǔn)。
2 人工智能的研究領(lǐng)域
人工智能的研究領(lǐng)域非常廣泛, 而且涉及的學(xué)科也非常多。目前,人工智能的主要研究領(lǐng)域包括:專家系統(tǒng)、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、自然語(yǔ)言理解、自動(dòng)定理證明、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)、機(jī)器人學(xué)、智能決策支持系統(tǒng)及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。下面主要介紹在網(wǎng)絡(luò)教育環(huán)境中常用的智能技術(shù)。
2.1 專家系統(tǒng)
所謂專家系統(tǒng)就是一種在相關(guān)領(lǐng)域中具有專家水平解題能力的智能程序系統(tǒng), 它能運(yùn)用該領(lǐng)域?qū)<叶嗄攴e累的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí), 模擬人類的思維過(guò)程,求解需要專家才能解決的困難問(wèn)題。
2.2 機(jī)器學(xué)習(xí)
“學(xué)習(xí)”是一個(gè)有特定目的的知識(shí)獲取過(guò)程, 其內(nèi)在行為是獲取知識(shí)、積累經(jīng)驗(yàn)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律; 外部表現(xiàn)是改進(jìn)性能、適應(yīng)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自我完善。所謂機(jī)器學(xué)習(xí), 就是要使計(jì)算機(jī)能模擬人的學(xué)習(xí)行為, 自動(dòng)地通過(guò)學(xué)習(xí)獲取知識(shí)和技能, 不斷改善性能, 實(shí)現(xiàn)自我完善。機(jī)器學(xué)習(xí)主要研究學(xué)習(xí)的機(jī)理、學(xué)習(xí)的方法以及針對(duì)相應(yīng)的學(xué)習(xí)系統(tǒng)建立學(xué)習(xí)系統(tǒng)。
2.3 模式識(shí)別
所謂模式識(shí)別,是指研究一種自動(dòng)技術(shù)。計(jì)算機(jī)通過(guò)運(yùn)用這種技術(shù),就可自動(dòng)地或者人盡可能少干預(yù)地把待識(shí)別模式歸入到相應(yīng)的模式類中去。也就是說(shuō),模式識(shí)別研究的主要內(nèi)容就是讓計(jì)算機(jī)具有自動(dòng)獲取知識(shí)的能力,能識(shí)別文字、圖形、圖像、聲音等。一般來(lái)說(shuō),模式識(shí)別需要經(jīng)歷模式信息采集、預(yù)處理、特征或基元抽取、模式分類等幾個(gè)步驟。
2.4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是指模擬人腦神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能, 運(yùn)用大量的處理部件, 由人工方式建立起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。它是在生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究的基礎(chǔ)上建立起來(lái)的,是對(duì)腦神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能的模擬, 具有學(xué)習(xí)能力、記憶能力、計(jì)算機(jī)能力以及智能處理功能。其中學(xué)習(xí)是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主要特征之一, 可以根據(jù)外界環(huán)境來(lái)修改自身的行為。學(xué)習(xí)的過(guò)程即是對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練的過(guò)程和不斷調(diào)整它的連接權(quán)值, 以使它適應(yīng)環(huán)境變化的過(guò)程。學(xué)習(xí)可分為有教師(或稱有監(jiān)督)學(xué)習(xí)與無(wú)教師(無(wú)監(jiān)督)學(xué)習(xí)兩種類型。對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究使人們對(duì)思維和智能有了進(jìn)一步的了解和認(rèn)識(shí),開(kāi)辟了另一條模擬人類智能的道路。
3 人工智能技術(shù)在教育中的應(yīng)用
3.1 智能搜索引擎
隨著互聯(lián)網(wǎng)站點(diǎn)和頁(yè)面的激增以及網(wǎng)絡(luò)用戶隊(duì)伍的不斷壯大,信息檢索成為人們利用Internet的重要途徑。但是在浩瀚的網(wǎng)頁(yè)海洋中尋找有用的信息并不容易,需要借助有力的檢索工具如搜索引擎等等。目前一些著名的搜索引擎有:GOOGLE、YAHOO、EXCITE、INFOSEEK等,他們各有特色,但仍存在不足之處,如檢索到的無(wú)關(guān)信息過(guò)多以及檢索結(jié)果排序較混亂。智能化信息檢索是信息檢索的新分支,它是人工智能和信息檢索的交叉學(xué)科。它在對(duì)內(nèi)容的分析理解、內(nèi)容表達(dá)、知識(shí)學(xué)習(xí)等基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)檢索的智能化,這樣可以節(jié)省學(xué)習(xí)者在檢索中花費(fèi)的時(shí)間,幫助學(xué)習(xí)者提高檢索效率。智能化信息檢索所用到的人工智能技術(shù)有專家系統(tǒng)、自然語(yǔ)言處理和知識(shí)表示。
3.2 智能體(agent)
agent技術(shù)早在70年代出現(xiàn)在人工智能領(lǐng)域,通過(guò)感知、學(xué)習(xí)、推理以及行動(dòng)能夠基于知識(shí)庫(kù)的訓(xùn)練模仿人類社會(huì)的行為。隨著其進(jìn)一步發(fā)展,它在遠(yuǎn)程教育領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。一套完整的遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)中包含許多子系統(tǒng),如答疑、作業(yè)、考試、交互等等子系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)都有各自的數(shù)據(jù)庫(kù)用來(lái)存儲(chǔ)信息。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的智能性,可以引入智能技術(shù),把眾多子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接起來(lái),實(shí)現(xiàn)信息資源的共享。通過(guò)分析這些信息,智能技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)者的個(gè)別特征(如興趣愛(ài)好信息、點(diǎn)擊知識(shí)點(diǎn)信息統(tǒng)計(jì)、交互日志等等),并根據(jù)這些特征量身訂做出適合學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方案,也有助于教師及時(shí)掌握學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)信息。
3.3 智能CAI(ICAI)
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)已受到教育界的重視,成為學(xué)科教學(xué)改革的一種重要手段。許多學(xué)校都在開(kāi)發(fā)CAI課件,但大多數(shù)CAI課件只是機(jī)械地按照教學(xué)設(shè)計(jì)者事先設(shè)計(jì)好的教學(xué)模式和內(nèi)容向?qū)W生傳授知識(shí),并沒(méi)有體現(xiàn)出個(gè)性化學(xué)習(xí),無(wú)法做到因材施教。
智能CAI是以人工智能技術(shù)為核心,使CAI系統(tǒng)能夠根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況等因素分析學(xué)生的特征,合理安排教學(xué)內(nèi)容、變化教學(xué)方法去滿足個(gè)別教學(xué)的需要。使用智能CAI進(jìn)行教學(xué)能夠克服傳統(tǒng)CAI的不足,顯著提高教學(xué)效果,是CAI課件發(fā)展的趨勢(shì)。
3.4 智能教學(xué)系統(tǒng)ITS
智能教學(xué)系統(tǒng)(intelligent tutoring system,ITS)是涉及人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、教育學(xué)、心理學(xué)和行為科學(xué)的綜合性課題,其研究的最終目標(biāo)是由計(jì)算機(jī)負(fù)擔(dān)起人類教育的主要責(zé)任,即賦予計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以智能,由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在一定程度上代替人類教師實(shí)現(xiàn)最佳教學(xué)。我國(guó)ITS的研究起步較晚,但近幾年隨著計(jì)算機(jī)的普及和教育軟件需求增大,ITS的發(fā)展較快。ITS按照功能分為四個(gè)模塊:專家知識(shí)模塊、學(xué)生模塊、教師模塊、人機(jī)接口模塊。
4 人工智能教育對(duì)學(xué)生信息素養(yǎng)的作用
人工智能(ArtificialIntelligence,AI)是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支,是一門(mén)研究運(yùn)用計(jì)算機(jī)模擬和延伸人腦功能的綜合性學(xué)科。換言之,它研究如何用計(jì)算機(jī)模仿人腦所從事的推理、證明、識(shí)別、理解、設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)、思考、規(guī)劃以及問(wèn)題求解等思維活動(dòng),來(lái)解決需要人類專家才能處理的復(fù)雜問(wèn)題,例如咨詢、診斷、預(yù)測(cè)、規(guī)劃等決策性問(wèn)題。人工智能也是一門(mén)涉及數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制論、信息學(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)等學(xué)科的交叉和邊緣學(xué)科。與一般的信息處理技術(shù)相比,人工智能技術(shù)在求解策略和處理手段上都有其獨(dú)特的風(fēng)格。人工智能研究處于信息技術(shù)的前沿,它的研究、應(yīng)用和發(fā)展在一定程度上決定著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向。同時(shí),信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用也對(duì)人工智能技術(shù)的發(fā)展提出了急切的需求。今天,人工智能的不少研究領(lǐng)域如自然語(yǔ)言理解、模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、智能檢索、機(jī)器人技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等都走在了信息技術(shù)的前沿,有許多研究成果已經(jīng)進(jìn)入人們的生活、學(xué)習(xí)和工作中,并對(duì)人類的發(fā)展產(chǎn)生了重要影響。
綜上所述,作為信息技術(shù)一個(gè)不可缺少的重要組成部分,人工智能的基本內(nèi)容在中學(xué)信息技術(shù)課程中是不能不專門(mén)提及的,以往某些教材中用一兩頁(yè)篇幅作個(gè)簡(jiǎn)單介紹的方法根本不足以反映人工智能學(xué)科的全貌。因此,十分有必要在高中階段的信息技術(shù)課程中專門(mén)設(shè)立人工智能選修課。我們認(rèn)為,高中階段開(kāi)設(shè)人工智能課程可以在以下幾個(gè)方面對(duì)學(xué)生的信息素養(yǎng)培養(yǎng)產(chǎn)生積極作用:
1) 多種思維方式的培養(yǎng)和信息素養(yǎng)的綜合鍛煉。
現(xiàn)實(shí)世界的問(wèn)題可以按照結(jié)構(gòu)化程度劃分成三個(gè)層次:結(jié)構(gòu)化問(wèn)題,是能用形式化(或稱公式化)方法描述和求解的一類問(wèn)題;非結(jié)構(gòu)化問(wèn)題,難以用確定的形式來(lái)描述,主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)求解;半結(jié)構(gòu)化問(wèn)題則介于上述兩者之間。一般說(shuō)來(lái),中學(xué)階段開(kāi)設(shè)的傳統(tǒng)意義上的信息技術(shù)課程中所介紹的信息技術(shù),例如多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、算法與程序設(shè)計(jì)等,都是求解結(jié)構(gòu)化問(wèn)題的基本技術(shù)。而人工智能技術(shù)則是解決非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問(wèn)題的一類有效技術(shù)。
把人工智能課程引入我國(guó)現(xiàn)行的高中信息技術(shù)教育,可以讓學(xué)生在體驗(yàn)、認(rèn)識(shí)人工智能知識(shí)與技術(shù)的過(guò)程中獲得對(duì)非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化問(wèn)題解決過(guò)程的了解,從而培養(yǎng)學(xué)生的多種思維方式,達(dá)到提高信息素養(yǎng)的目的。通過(guò)人工智能課程的學(xué)習(xí),學(xué)生還將了解人工智能語(yǔ)言的基本特征,學(xué)到智能化問(wèn)題求解的最為基本的策略。
2) 體驗(yàn)人類專家解決復(fù)雜問(wèn)題的思路,提高學(xué)生的邏輯思維能力。
這里以人工智能學(xué)科中“專家系統(tǒng)”技術(shù)的體驗(yàn)、學(xué)習(xí)與應(yīng)用過(guò)程為例進(jìn)行說(shuō)明。在專家系統(tǒng)的應(yīng)用過(guò)程中,一個(gè)實(shí)際的專家系統(tǒng)不僅能夠?yàn)橛脩艚o出相關(guān)領(lǐng)域的專家水平建議或決策,而且能夠通過(guò)解釋機(jī)制,以用戶容易理解的方式解釋專家系統(tǒng)的具體推理過(guò)程。學(xué)生可以向?qū)<蚁到y(tǒng)提出諸如“為什么(Why)”、“如何(How)”、“如果……會(huì)怎么樣”等問(wèn)題,系統(tǒng)接受用戶的問(wèn)題指令后,可以根據(jù)推理的邏輯進(jìn)程,即時(shí)將答案呈現(xiàn)給用戶,整個(gè)過(guò)程如同教師與學(xué)生在進(jìn)行面對(duì)面的教學(xué)。在該過(guò)程中,學(xué)生可以充分體驗(yàn)人類專家的求解思路和推理風(fēng)格,有助于提高他們的分析、思維與判斷能力。
另一方面,在專家系統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程中,可以要求學(xué)生自行構(gòu)建由產(chǎn)生式規(guī)則組成的知識(shí)庫(kù),或進(jìn)一步利用工具軟件來(lái)開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單的實(shí)用型專家系統(tǒng)。為了完成該項(xiàng)工作,學(xué)生一開(kāi)始就要編制開(kāi)發(fā)規(guī)劃、制定知識(shí)獲取策略,并具體付諸實(shí)施,這是一個(gè)不斷深化的過(guò)程。學(xué)生還得明確與系統(tǒng)有關(guān)的所有變量或相關(guān)的因素,并且將這些變量和因素轉(zhuǎn)化為問(wèn)題求解,得出相應(yīng)的結(jié)論。在進(jìn)行一系列問(wèn)題求解分析之后,運(yùn)用產(chǎn)生式規(guī)則來(lái)表示知識(shí),以此建立起來(lái)的專家系統(tǒng)還可以讓其他學(xué)生去運(yùn)用和體驗(yàn),具有一定的實(shí)用價(jià)值。
由于專家系統(tǒng)中的知識(shí)組織與推理過(guò)程是對(duì)人類專家思維方式的一種模擬,因此上述知識(shí)庫(kù)的組織和系統(tǒng)的推理過(guò)程能夠較好地體現(xiàn)學(xué)生的思維過(guò)程。在建造知識(shí)庫(kù)過(guò)程中,學(xué)生需要將原來(lái)零碎的未成型的知識(shí)概念化、形式化和條理化,從而內(nèi)化為學(xué)生自己的東西。所以,建造知識(shí)庫(kù)的過(guò)程不但能反映學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程,而且有助于學(xué)生對(duì)該領(lǐng)域知識(shí)的深層思考并有利于長(zhǎng)久記憶,同時(shí)也學(xué)會(huì)了專家系統(tǒng)的基本開(kāi)發(fā)技術(shù)。正如美國(guó)著名的學(xué)習(xí)論專家Jonassen所指出的:那些自行設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)的學(xué)生將會(huì)在這種活動(dòng)中受益匪淺,因?yàn)檫@是一個(gè)對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行深度加工的過(guò)程。
3) 了解信息技術(shù)發(fā)展的前沿,激發(fā)對(duì)信息技術(shù)未來(lái)的追求。
人工智能技術(shù)在一定程度上代表著信息技術(shù)的前沿,通過(guò)人工智能知識(shí)、技術(shù)的學(xué)習(xí)與體驗(yàn),高中學(xué)生能夠?qū)π畔⒓夹g(shù)發(fā)展的前沿知識(shí)有一定程度的了解,這樣有助于他們開(kāi)闊視野,培養(yǎng)興趣,激發(fā)對(duì)信息技術(shù)美好未來(lái)的追求,從而為今后進(jìn)入大學(xué)或走向社會(huì)奠定良好的基礎(chǔ)。
5 結(jié)束語(yǔ)
中學(xué)生的信息素養(yǎng)的培養(yǎng)是當(dāng)前信息技術(shù)課的一個(gè)重要目標(biāo),而在現(xiàn)有的中學(xué)信息技術(shù)課程中,關(guān)于人工智能的知識(shí)只作了簡(jiǎn)單的介紹,學(xué)生們對(duì)于人工智能研究的廣大領(lǐng)域不能有詳細(xì)的概念,這對(duì)于中學(xué)生的信息化認(rèn)識(shí)和信息素養(yǎng)的培養(yǎng)不夠全面。因此在中學(xué)信息技術(shù)課中加大人工智能的知識(shí)介紹是信息技術(shù)課改革的重要內(nèi)容。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:人工智能;研究生教學(xué);教學(xué)內(nèi)容;啟發(fā)式教學(xué)
作者簡(jiǎn)介:于化龍(1982-),男,黑龍江哈爾濱人,江蘇科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院,講師。(江蘇?鎮(zhèn)江?212003)
基金項(xiàng)目:本文系江蘇科技大學(xué)引進(jìn)人才科研啟動(dòng)項(xiàng)目(35301002)的研究成果。
中圖分類號(hào):G643.2?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A?????文章編號(hào):1007-0079(2012)28-0074-02
人工智能是研究理解和模擬人類智能及其規(guī)律的一門(mén)學(xué)科,中心任務(wù)是通過(guò)編程賦予計(jì)算機(jī)部分的“人類智能”,從而使其可替代人類完成某些煩瑣而危險(xiǎn)的工作。自1956年人工智能學(xué)科誕生以來(lái),其研究成果已廣泛應(yīng)用于政治、經(jīng)濟(jì)、文化、教育等諸多領(lǐng)域,并對(duì)社會(huì)發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響,[1]因而人工智能逐漸發(fā)展成了高等院校信息類專業(yè)廣泛開(kāi)設(shè)的一門(mén)核心課程。作為一門(mén)課程,其具有如下一些特點(diǎn):涉及知識(shí)面廣、研究領(lǐng)域廣泛、內(nèi)容抽象、實(shí)踐性強(qiáng)。[2]
目前,高?!叭斯ぶ悄堋闭n程普遍分本科和研究生兩個(gè)教學(xué)階段講授,前者注重學(xué)生對(duì)基本概念、基礎(chǔ)知識(shí)的掌握,并使其能應(yīng)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)單的開(kāi)發(fā)實(shí)踐,而后者更加注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力以及科研能力的培養(yǎng),因而二者的教學(xué)與培養(yǎng)目標(biāo)是不同的。[3]本文針對(duì)“人工智能”課程自身特點(diǎn)和研究生培養(yǎng)目標(biāo),并結(jié)合筆者多年來(lái)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),分別從課程內(nèi)容設(shè)定、教材選擇、教學(xué)方法、考核方式等多個(gè)方面對(duì)該課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探索與研究。
一、“人工智能”課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)
“人工智能”課程的突出特點(diǎn)是研究領(lǐng)域過(guò)于廣泛,而學(xué)時(shí)數(shù)卻較短(據(jù)筆者了解,各高校相關(guān)研究生專業(yè)開(kāi)設(shè)該課程的時(shí)數(shù)為32~48學(xué)時(shí)不等),因而在講授該課程時(shí),追求授課內(nèi)容“大而全”是不切實(shí)際的,有必要精選教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)學(xué)到最有用的知識(shí)。
鑒于大部分學(xué)生在本科階段已簡(jiǎn)單學(xué)習(xí)過(guò)該課程,因此可適當(dāng)減少基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)的授課時(shí)數(shù),如知識(shí)表示、知識(shí)推理及搜索技術(shù)等,這部分知識(shí)點(diǎn)只需安排共6~8學(xué)時(shí)即可。而對(duì)于一些相對(duì)陳舊的知識(shí),如專家系統(tǒng)(該技術(shù)興起于20世紀(jì)八九十年代,目前相關(guān)研究已很少見(jiàn)),可在對(duì)其他知識(shí)進(jìn)行講授時(shí),做簡(jiǎn)單介紹,沒(méi)有必要占用獨(dú)立的授課時(shí)數(shù)。課程的重點(diǎn)應(yīng)放在新興且實(shí)用的人工智能技術(shù)上,如計(jì)算智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、數(shù)據(jù)挖掘、多Agent系統(tǒng)以及自然語(yǔ)言處理等方面。上述知識(shí)的特點(diǎn)在于內(nèi)容更新快且抽象,與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系緊密,極有可能成為學(xué)生在未來(lái)整個(gè)研究生階段的研究方向,因此有必要在這些知識(shí)點(diǎn)上投入更多的精力,有助于學(xué)生了解并掌握學(xué)術(shù)的主流發(fā)展趨勢(shì),從而能夠更好地培養(yǎng)自身的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。
當(dāng)然,授課教師在實(shí)際授課過(guò)程中也應(yīng)根據(jù)學(xué)科的研究進(jìn)展,學(xué)生的基礎(chǔ)﹑研究方向與興趣等特點(diǎn)隨時(shí)對(duì)教學(xué)內(nèi)容作出調(diào)整,真正做到理論聯(lián)系實(shí)際、與時(shí)俱進(jìn)。
二、精選“人工智能”課程教材
在教材選擇上,筆者分析比較了目前已公開(kāi)出版的數(shù)十本人工智能教材,并結(jié)合我校研究生的特點(diǎn),選定了由清華大學(xué)出版社出版﹑蔡自興和徐光祐編著的《人工智能及其應(yīng)用》(第4版)作為教材,該教材在前一版的基礎(chǔ)上做出了較大的改進(jìn)與擴(kuò)展,增加了本體論、蟻群算法、粒子群算法、強(qiáng)化學(xué)習(xí)、詞法分析以及路徑規(guī)劃等很多新內(nèi)容,具有知識(shí)覆蓋面廣、講解深入淺出,實(shí)用性、可讀性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。同時(shí),該教材也是普通高?!笆晃濉眹?guó)家級(jí)規(guī)劃教材,輔有國(guó)家級(jí)精品課程建設(shè)網(wǎng)站,是一部經(jīng)典的人工智能教材。
與此同時(shí),筆者還為學(xué)生推薦了多本經(jīng)典的參考書(shū),如清華大學(xué)出版社由拉塞爾等編著的《人工智能——?一種現(xiàn)代方法》(第3版)、科學(xué)出版社由史忠植編著的《高級(jí)人工智能》等,并圍繞各研究專題精心挑選了數(shù)篇經(jīng)典和最新的文獻(xiàn),力求反映各相關(guān)領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀﹑發(fā)展趨勢(shì)以及存在的問(wèn)題等,以供學(xué)生參考。
三﹑教學(xué)方法的改革
相比于本科生,研究生通常具有更強(qiáng)的理論基礎(chǔ)、接受能力和求知欲,因而在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)避免傳統(tǒng)“填鴨式”的教學(xué)方法,要充分突出學(xué)生的主體地位,注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及自主學(xué)習(xí)的能力。為此,筆者結(jié)合該課程的特點(diǎn),對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行了如下探索。
1.多樣化的教學(xué)手段
“人工智能”課程的突出特點(diǎn)是涉及知識(shí)面廣、理論性與應(yīng)用性強(qiáng)、內(nèi)容抽象且學(xué)時(shí)數(shù)短,因此有必要充分發(fā)揮現(xiàn)代教學(xué)手段的作用,提高教學(xué)效率。為此,筆者精心設(shè)計(jì)了整套多媒體教學(xué)課件,將較難的知識(shí)點(diǎn)以動(dòng)畫(huà)的形式呈現(xiàn)給學(xué)生,如基于問(wèn)題歸約法的漢諾塔問(wèn)題求解過(guò)程、基于蟻群算法的旅行商問(wèn)題求解過(guò)程等,均可以這種形式呈現(xiàn)。課堂教學(xué)中以課件為主,輔以少量的板書(shū),充分利用了多媒體信息量大、直觀性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),改善了教學(xué)效果。除此以外,筆者也搜集了大量的視頻資料,如行人檢測(cè)與計(jì)數(shù)視頻、機(jī)器人地震現(xiàn)場(chǎng)搜救視頻等,當(dāng)講解相關(guān)專題時(shí),作為應(yīng)用實(shí)例為學(xué)生播放,充分吸引了學(xué)生的注意力,提升了他們的學(xué)習(xí)興趣。
2.啟發(fā)式的課堂教學(xué)
人工智能 人工智能技術(shù)綜述 人工智能教育 人工智能論文 人工智能課堂 人工智能的發(fā)展?fàn)顩r 人工智能技術(shù) 人工智能課程 人工智能專業(yè) 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 紀(jì)律教育問(wèn)題 新時(shí)代教育價(jià)值觀