研究生人工智能系列课程教学改革

研究生人工智能系列课程教学改革

摘要:从人工智能系列课程的实际特点出发,结合中南大学智能所教师授课方面的经验,总结并提出几点教学改革建议。这些教学经验在博士研究生教学改革中收到良好效果,对其他系列课程的研究性教学也有重要的指导作用。

关键词:教学改革;人工智能;教学团队;精品课程

中南大学智能系统与智能软件研究所(以下简称“智能所”)历来十分重视实践教学和科研教学,并把实验教学作为人工智能教学体系不可分割的一部分加强建设,树立以学生为本,培养知识、能力协调发展的高素人才教学理念和培养动手能力特别是创新能力强的人才的实践教学观念。

为适应科学发展和21世纪对人工智能人才的要求,智能所在近十几年的教学过程中不断积累实践教学经验,重新构筑了人工智能系列课程教学体系,以培养创新型人才为出发点,立足于科研教学和实践教学的系统性、基础性、综合性和创新性,将传统的课程进行重组与优化,提出了一系列教学改革方法,得到了国内同行的认可和赞许,受到高校有关师生的关注。

1教学改革的指导方针

课程教学的科学化发展与教学团队的建设是当前教学改革面临的两大主要课题,提高课堂教学的能效和激发出学生的自主创新意识则是当前教学改革必须完成的两大任务[1]。中南大学智能所以这样的基本原则为出发点,总结出以下卓有成效的教改经验。

1.1建设精品课程、优秀团队和精品教材

课程是学科的载体,是知识传授的重要途径,建设精品课程有助于教学改革的深入开展。教师是传授知识的主体,高素质的教学队伍才能使优秀的课程得以更好的传播和发展。因此,智能所通过建立团队合作的机制,以智能科学与技术专业为主体,联合计算机和自动化两个专业,以申请国家级教学团队为目标,大力推动了人工智能系列课程教学内容和方法的改革。加强青年教师的培养,积极开展课程试讲活动,每位教师在新课开始前都要进行试讲,积极听取他人的意见,进而对授课方式、内容等进行改进,以获得最好的效果。试讲大大提高了教师队伍的整体水平,获得了教师和学生的一致认可。目前,智能所已经建立起具有较高水平的专业教师队伍,获得了“国家级团队”的称号。

此外,教材是教学工具,精品教材更是凝集了无数教师的教学经验[2]。智能所在教材的选取和编写上做足了功夫,《人工智能》、《机器人》等教材进行了一次又一次的修改再版,加入了最新的研究方向,去掉了一些过时内容。此外,我们还以科研为基础,开展科研专著的出版工作,大力培养青年教师,鼓励教师到外进修等。

1.2注重多学科的交叉

学科交叉是当代科学技术发展的主要特征[3]。就人工智能课程而言,它与现代科学的每一个分支都有密切联系,综合很多领域的知识,从人类自身的机体到自然界物种的遗传变化等。因此,在教学过程中,教师不但给学生讲解整体的、基础的知识,更注重介绍其他学科知识对人工智能的影响及其在生产实践领域中的应用,让学生了解本学科的前沿技术与发展动向,拓宽视野,积极向课外延伸知识,也能把其他专业领域的知识引入到该课程的学习和实践中来。

1.3积极开展实践教学

当前人工智能教学改革的基本思路是,在实践的基础上,通过多维交流、合作和学生的主动参与促进学生的发展[4]。从推进素质教育的角度来讲,转变学习方式要以培养创新精神和实践能力为主要目的,要注重培养学生的科学思维品质,鼓励学生对书本的质疑和对教师的超越,赞赏学生富有个性化的理解和表达[5]。在上课时,教师要把科研工作中用到的机器人带到课堂上,进行现场讲解,以实物展示人工智能学科的魅力。同时积极引导学生从事实验活动和实践活动,培养学生乐于动手、勤于实践的意识和习惯。

对研究生而言,实践能力尤为重要。科研能力不仅体现在理论创新方面,更重要的是能够将理论转化为实践。智能所的研究生很早就进入了项目研究,研究生们普遍反映这种“研”与“学”的互补方式使自己提高得很快。

1.4深化课堂教学改革

课程实施的基本途径是课堂教学,教学方案一旦确定,课堂教学改革就成了主要内容。《基础教育课程改革纲要》明确指出,教学过程是师生交往、共同发展的互动过程。在教学过程中,要处理好传授知识与培养能力的关系,注重培养学生的独立性和自主性,引导学生置疑、调查、探究,在实践中学习,使学习成为在教师指导下主动的、富有个性的过程[6]。因此应逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式以及教学过程中师生互动方式的变革,把教与学的关系转到正确的轨道上来。教师们把课堂扩展到任何一个时刻,强调学生学习的主动性和积极性,强调让学生主动构建自己的知识与能力结构;强调学习上的责任感,培养学生独立学习的能力和方法等[7],这都对学生未来的发展很有帮助。

课堂教学还必须将传统的“满堂注入式教学”变为“启发式、互动式教学”的方式。启发式、互动式教学彻底改变满堂注入式教学,调动学生的学习积极性和主动性[8]。老师仅在课堂上进行简要的介绍,提出一些问题,要求学生结合各自的研

究方向和兴趣选择一个问题,课后上网查阅最新资料,进行独立思考,养成科学研究的态度[9]。

2研究生教学改革经验

在“智能系统原理与应用”等系列课程中,中南大学对研究生教学改革进行了有益尝试。这项改革自2005年起实施,调动博士研究生的学习主动性,充分利用网络提供的丰富资源,使学生能在前沿学科方向进行独立探索与深入思考,提高自学能力和独立研究能力,加强在国内外学术舞台上进行学术交流的能力。

2.1改革措施

首先,我们在课堂教学内容和教学方式上进行了较大改革。除了由教师简要讲授主要内容外,针对仅有36学时的博士生课程,安排了18学时的课内时间和更多的课外时间,要求每位学生上网进行文献检索、阅读和学术研讨。每学期都进行3次研讨会,要求每个学生必须上台作报告。论文报告的宣读和PPT的撰写既可用汉语也可以用英语。此外,我们还邀请多位学有所长和成果突出的专家为学生讲课,介绍他们的研究实践、研究成果和心得体会。如果本班学生有突出成果,也在被邀请之列。

其次,改革课程考试方式,采用平时考核和论文答辩相结合方式进行。课程结束后,都要举办一次研究生答辩会,每个学生可用中文或英文配以PPT演示文稿宣读各自的论文。宣读完毕后,特邀专家分别对宣读论文的创新、摘要与关键词、应用背景或目标、结构机理与特征、硬件选择与软件设计、关键问题及其解决办法、实验结果、参考文献等各方面进行综合评分。据不完全统计,我们在2005年收集了博士生提交的论文20篇,2006年收到41篇,2007年收到30篇,2008年更是达到了43篇。各级博士生学习这门课程后,在论文答辩后又继续完善其研究,并投稿发表了论文。

2.2改革成果

经过多年的教学改革,博士生教学改革取得了不少成果。我们每年都精选学生提交的论文,连续5年出版了系列《智能系统研讨会论文集》。这不仅让学生看到其他同学的研究成果,也从中也学到很多作研究和写论文的技巧,提高了研究生的素质。通过这门课程的学习,许多学生接触了智能系统前沿研究内容,对其中的某些研究方向产生兴趣,明确了今后博士学位论文的研究方向。

此外,课堂上鼓励博士生们用英语作报告,用英语与同学交流,培养了学生与国际专家交流的能力与信心,也是非常受欢迎的。许多特邀的答辩评委也认为这种教学形式非常好,既能锻炼学生的学术报告能力,也给学生提供了一个相互交流

和学习的机会,教学效果一年比一年好。