人工智能课程教学实践改革的探索与思考

第３０卷第ｌ０期　重庆与世界・学术版　２０１３年１０月　

【教育研究】　

人工智能课程教学实践改革的探索与思考　

方　明，田　野，徐　晶，方向明　

（长春理工大学计算机科学技术学院，长春１３００２２）　

摘要：为更好地使学生理解和掌握人工智能的理论知识，培养学生的创新能力和实践能力，从改进教学形式、优　

化毕业设计选题、开展技能比赛、推进校企合作几方面提出了建议。　

关键词：计算机；人工智能；教学实践；教学改革　

中图分类号：Ｇ６４２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７—７１１１（２０１３）１０—００８０—０２　

Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｔｈｉｎｋｉｎｇ　ｏｎ　Ｔｅａｃｈｉｎｇ　Ｐｒａｃｔｉｃｅ　Ｒｅｆｏｒｍ　

ｏｆ　Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ　

ＦＡＮＧ　Ｍｉｎｇ，ＴＩＡＮ　Ｙｅ，ＸＵ　Ｊｉｎｇ，ＦＡＮＧ　Ｘｉａｎｇ—ｍｉｎｇ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　

Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　１３００２２，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ　ｅｎａｂｌｅ　ｓｔｕｄｅｎｔｓ　ｔｏ　ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ　ａｎｄ　ｍａｓｔｅｒ　ｔｈｅ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ　ｏｆ　ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　ｉｎｔｅｌｌｉ－　

ｇｅｎｃｅ，ｃｕｌｔｉｖａｔｅ　ｓｔｕｄｅｎｔｓ’ｃｒｅａｔｉｖｅ　ａｎｄ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ａｂｉｌｉｔｉｅｓ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｇｉｖｅｓ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｐｒｏｐｏｓａｌｓ　ｆｒｏｍ　ｓｅｖ—　

ｅｒａｌ　ａｓｐｅｃｔｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｆｏｒｍｓ　ｏｆ　ｔｅａｃｈｉｎｇ，ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ　ｔｏｐｉｃｓ　ｏｆ　ｇｒａｄｕａｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ，ｃａｒｒｙｉｎｇ　ｏｕｔ　

ｓｋｉｌｌｓ　ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｒｏｍｏｔｉｎｇ　ｓｃｈｏｏｌ－ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ　ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｕｔｅｒ；ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ；ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｐｒａｃｔｉｃｅ；ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｒｅｆｏｒｍ　

人工智能作为一门研究机器智能的学科，其目的是要　

用人工的方法和技术，研制智能机器或智能系统，来模拟、　

延伸和扩展人的智能。它是信息论、控制论、计算机科学、　神经学等多学科相互交叉、渗透的结果…。它作为计算机　

科学与技术学科类各专业重要的基础课程，国内外重点大　

学都非常重视其教学和研究，许多与信息类相关的高年级　

本科生和研究生都要修该门课程。人工智能涉及到的学　

科繁多，其知识点多、理论性强、内容抽象，然而很多高校　

多采用传统的讲授型教学，只注重传授基本理论知识，忽　

视实践，这不但使得学生难以理解、把握人工智能的基础理　

论知识而产生厌学情绪，也无法锻炼他们分析问题、解决问　

题的思维能力和实践动手能力。实践教学是本科教学，甚　

至是研究生教学过程中的重要环节，是深化理论知识、培养　

学生创新精神和时间能力的重要途径　。本文主要针对人　

工智能学科的特点，对人工智能教学实践改革中如何培养　

学生的实践能力和创新精神进行一些探索与思考。　一、改进教学形式　

人工智能是多学科交叉的课程，随着这些学科自身的　

发展以及应用的不断扩展，人工智能的知识也变得多样化　和新颖化。此外，人工智能学科是知识面较广、理论性较　

强的学科，传统的讲授式教学形式不但使学生难以理解人　

工智能的基础理论知识，也无法使学生掌握实操技能和分　析问题、解决实际问题的能力　Ｊ。因此，人工智能教学的　

形式也应该多样化和与时俱进。　

（一）课堂上讲解讨论相结合　

传统讲授式教学是以“教师为主导”的灌输式教学，学　

生的主要工作就是听，教师对学生的听课效果、理解程度　

难以把握。而“讲解一讨论”相结合的授课形式则是以“学　

生为主导、教师为引导”来进行教学的。在课堂上，教师将　

人工智能的基本知识点尽可能以通俗易懂、深入浅出的方　

作者简介：方明（１９７７一），男，工学博士，副教授，研究方向：图像处理与机器视觉。

　方　明，等：人工智能课程教学实践改革的探索与思考　８１　

式讲授出来，然后留出时间让大家一起来讨论所学过的内　

容。比如，讲授遗传算法和粒子群算法各自有什么优点，　

为什么会容易发生早熟收敛现象等时，让大家在讨论的过　

程中潜移默化地掌握相关知识，并提高分析和解决问题的　

能力。在课堂上授课时，应该利用多种教学资源，如幻灯　

片、图像、声音、视频等，将枯燥的理论通俗化、静态的内容　动态化，增强学生学习的兴趣。　

（二）通过实验课锻炼实践能力　

人工智能是理论和实践相结合的学科，既应该让学生　

理解和掌握人工智能的理论基础和概念，也应该培养学生　

的实践和应用能力。因此，除了通过课堂的授课和讨论，　

还应增加相应的实验课来锻炼学生的实践能力。实验课　

的目的是帮助学生理解、掌握人工智能的基本理论，验证　

人工智能算法的实现过程，并希望在此基础上产生新的思　

路和想法，从而锻炼实践能力，培养研究能力和创新能　

力　。在实验课的设计上，应该提前给学生布置实验题　

目，实验题目具有明确的目标，可分为验证型、设计型以及　

综合型等，让学生可以带着问题提前查阅资料、进行小组　

探讨等。例如，先布置题目：如何将人工神经网络应用于　

模式识别中的聚类问题，然后让学生在实验课上完成这些　

题目。这样能够更好地调动学生的学习主动性和积极性，　

培养科研能力和实践动手能力。　

（三）开展讲座式教学　

为了加深对人工智能领域知识的理解和扩展其研究　

内容以及应用范围，可以开展讲座式教学，即邀请国内甚　

至国外人工智能领域专家和学者来校，就其所研究和关注　

的领域开专题讲座，跟学生、教师进行面对面的交流。这　

可以带来某些研究领域的最新研究进展和未来的发展动　

态等，帮助学生扩充知识面，使得学生能接触到相关领域　

的研究前沿，增强对人工智能课程的学习兴趣。　

二、优化毕业设计选题　

毕业设计是高等学校教育中的重要一环，在毕业设计　

中，需要学生将所学的知识结合起来，理论联系实际，完成　

一个复杂、综合的课题。　

由于人工智能的研究方向和内容非常多，广泛应用于　

数据挖掘、机器学习、模式识别等领域，因此可以从中选择　

一些合适的题目作为毕业设计课题。这些课题可以是当　

下热门的研究方向，具有一定的理论价值和实际意义，或　

者是对以往所学知识的综合运用，以提升对人工智能的理　

论、方法和应用的理解，对后续课程学习以及今后的研究　打下更坚实的基础。　

具体的选题可根据课程的设置、学生的感兴趣程度等　

实际情况来进行。可以是算法的研究与改进，如对遗传算　

法、粒子群算法、ＢＰ神经网络、Ａ　算法等进行改进，或者　

是对算法的应用领域进行研究，如人工智能在数据挖掘、　语音识别、图像处理等领域的应用。此外，还应该利用自　

身的科研项目、国家或省部级课题，从中选择一部分内容　

作为学生的毕业研究课题，这些课题来自真实的项目，带　

有一定的研究性。学生还可以通过发表论文以实现对自　

我价值的证明。　

三、开展技能比赛　

技能竞技大赛作为教育改革实验的一项重要内容，既　

能促进高等学校对传统教学理念和教学方法的改革，同时　

为培养高质量技能人才提供了有效途径和内部动力。定　

期在学生当中开展技能比赛，可以选择一些经典或前瞻性　

的竞赛题目，如博弈大赛、智能机器人大赛、优化算法大赛　

等。让学生以个体或团队为单位，进行竞技比赛和竞争。　

例如对于优化算法大赛，可以让学生自行组队，任选一种　

优化算法，对其进行改进，然后通过若干测试问题来验证　

改进后的算法的性能（收敛速度、计算时间、算法复杂度　

等）。通过这种形式促使学生将人工智能的理论知识充分　

理解和发挥，并去翻阅相关资料来对知识进行扩充，发挥　

主观能动性和创新精神，提高独立分析问题和解决问题的　

能力，锻炼实践动手能力。　

我校开展了一系列的活动，其中研究生机器智能挑战　

赛吸引了来自计算机学院、电信学院、理学院等数十支参　

赛队伍，通过大赛，增强了选手们的动手实践能力，提高了　

学生的科技创新意识。学院也举办了“混合现实技术作品　

欣赏”活动，让学生在良好的学术氛围中感受到计算机技　

术对影视发展的促进，从而激发学习兴趣。通过这些竞　

赛、技术赏析等活动，学生的知识得到巩固和升华，实践技　

能得到强化，创新意识得到提高。　

此外，还可以将一些经典的人工智能理论算法及应用　

问题以开源或半开源的形式放到校园网上，让学生，甚至　

是教师参与到这些问题的讨论中来，大家集思广益，讨论　不同算法的优缺点，对已有的算法进行改进，对已有的应　

用进行扩展，在讨论中发挥自身的主观能动性和创新精　

神，共同提高和进步。　

四、推进校企合作　

良好的实践、实习环境是对学生理解课堂知识、提高　

实践能力、将理论和实践有效结合和运用的重要支撑。除　

了校内的实验、技能比赛等，应多与知名企业进行有效交　

流，推进校企合作，建立长效稳定的校外实习基地，让学生　

在企业实习过程中，理解课堂知识，提高社会实践能力。　

我院已经同一些知名ＩＴ企业进行了“校企合作”，派　

遣学生去这些企业实习，使其提早与社会接轨，锻炼社会实　

践能力，已经取得了较好的效果。今后还应继续加强校企　

合作，尤其是和一些高技术创新企业合作，（下转第８４页）

　重庆与世界・学术版　

训机构的教学模式。笔者在教授Ｊａｖａ语言程序设计的过　

程中发现，有一些学生掌握得非常好，进步非常快速，学习　

积极性也非常高，而有一些同学掌握得稍差，学习积极性　

也一般。通过与学生沟通，可以发现，前一类学生都曾经　

参加或正在参加社会上的一些Ｊａｖａ培训班，而后一类学生　

则没有参加这种培训班。就是说，Ｊａｖａ培训班的授课效果　

很好。当然，社会上的培训班授课时间非常多，每次几个　

小时，而且几乎每天都上课，另外，这些培训班往往价格昂　

贵，学生在缴纳这些费用后，上课能更用心学习。排除这　些因素不谈，培训班的教学模式其实非常值得我们借鉴。　

那么，培训班是怎么上课的呢？上课时，每人一台电脑，课　

上老师每讲授一个知识点后，立即布置题目让学生练习。　

这种教学＋上机练习的方式非常适合Ｊａｖａ这种实践性很　

强的课程，不仅能巩固知识，加深印象，锻炼学生实际编程　

能力，并且使原本枯燥的课堂变得生动起来，改变了现有　

的老师灌输知识，学生被动学习的教学模式，让每个学生　

充分地融人课堂当中。综上，笔者认为，在高校的Ｊａｖａ教　

学中，不妨模仿这种方式，将我们的Ｊａｖａ课堂也放置在实　

验室进行，或者在理论课后立即进行实验课教学，边学边　

练，相信必然能取得较好的教学效果。　

（三）合理安排实验课内容　

在实验课中，应根据理论课的教学进度和讲授的知识　点合理安排实验内容。首先，对于一些基本的知识点，例　

如：类的定义，应安排切合的实验题目，进行上机练习，以　

便于学生更为扎实的掌握这些基础知识。另外，随着理论　

课程的讲解深入，阶段性地在实验课中安排一些较为综合　

的题目，例如开发一个简单的工资结算系统等，采用这种　项目驱动　Ｉ４　的方式，加深学生对所学知识点的理解和综　

合运用能力。　

参考文献：　

［１］　张广彬．Ｊａｖａ课程设计案例精编［Ｍ］．北京：清华大学