時間:2023-03-24 15:23:52
導言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇智能科學技術論文,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內容能為您提供靈感和參考。
一.人工智能的背景
人工智能是計算機科學的分支,它企圖了解智能的實質,并研制出一種新型的以人類思維相似的方式做出相應反應的智能機器,該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。
人工智能的思想萌芽最早可以追溯到十七世紀的巴斯卡和萊布尼茨。十九世紀,英國數(shù)學家布爾和摩爾根提出了“思維定律”,這些可謂是人工智能的開端。(1)50年代至70年代,人工智能相繼出現(xiàn)了一批顯著的成果,這一階段的特點是重視問題求解的方法,忽視知識重要性。(2)隨著第五代計算機的研制進入了80年代,人工智能得到迅猛發(fā)展。它的研制形成了一股研究人工智能的熱潮。(3)90年代,由于國際互連網(wǎng)的技術發(fā)展,將人工智能更面向實用。研究人工智能出現(xiàn)新的。
二.人工智能的發(fā)展給人類帶來倫理問題
(1)人工智能的情感問題。情感問題是千百年來人們一直在談論的話題。明斯基認為,通過把我們的身體部分看做是大腦可以使用的資源,就可以改變它們的精神狀態(tài)。因此,現(xiàn)在人工智能界的一種觀點認為情感是一種特別的思維方式,我們可以利用它來增加我們的機智。智能機器人畢竟是一個賦予一種人類情感程序的機器,實質上還是沒有人類的意識,只有固定的程序。
(2)人工智能機器的責任問題。人類不斷向前發(fā)展,社會不斷進步,人類把人工智能機器研制出來,賦予一定的程序,幫助老人,照顧小孩等;愛,不僅是男女之間的愛,也有父母對子女,這種愛是相互的。人們要面對智能機器的情感控制,我們不能把它視為一臺機器,應該視為人類其中的一員,他們是一個種族,我們要對研制出來的人工智能機器負責。智能機器賦予人類的情感,我們也要給予同等的情感。我們不僅要研制智能機器,我們也要愛護和保護他們。
三.人工智能的問題對策
(1)人工智能情感問題研究。我們可以看出人工智能的機器情感是一個極其復雜的問題,這不僅涉及到人工智能的技術層面,同時情感是一種特殊的思維方式,機器是同樣可以具有情感的。人類可能賦予人工智能一定的情感程序,我們要把人工智能的看成一類種族,讓人工智能與我們共同創(chuàng)建美好的大家庭。
(2)人工智能的責任問題研究。隨著人類社會的不斷發(fā)展和進步,人工智能技術研究將成為人類不可避免,人類研究人工智能不僅會給人類帶來幫助,也會給人們的帶來一些困惑。我們在研究人工智能機器要考慮到,智能機器發(fā)展到一定程度的時,智能機器可以自己轉變程序,人類要研究一種機器人的法律規(guī)范,也要賦予研究機器人的科學家一定的法律法規(guī)。
四.人工智能的影響
(1)人工智能帶來負面影響。隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展,人工智能給人類帶來幫助,也給人們帶來了一些問題,像氣候變暖,生物物種的滅絕,新型細菌的出現(xiàn)等。
(2)研究人工智能涉及的學科領域。人工智能是研究使計算機來模擬人的某些思維過程的智能行為學科,主要包括如下領域:專家系統(tǒng)、機器學習能力、模式識別、人工神經(jīng)網(wǎng)絡。在智能領域里最關鍵的問題之一,就是機器學習的問題。一旦機器有了學習能力,人類的未來發(fā)展難以預料!
(3)人工智能的積極影響及美好前景。人工智能的發(fā)展還沒有到達一定水平,人工智能機器就可以和人做朋友,可以作為家里的一份子出現(xiàn),進入人們的生活。我們在未來要研究人工智能的發(fā)展,也要研究人工智能出現(xiàn)以后所帶來的問題,把人工智能的優(yōu)勢發(fā)揮的更好,給人類帶來更美好的未來。
智能科學與技術是形成于生命科學、控制科學、信息科學、計算機技術以及通信技術等學科與技術交叉基礎上的新興專業(yè)與研究方向[1],旨在培養(yǎng)具有腦與認知科學、智能科學、信息科學、現(xiàn)代科學方法學的基本理論知識,掌握計算機、智能系統(tǒng)、信息網(wǎng)絡、信息處理的基本技能,綜合運用所學知識與技能去分析和解決實際問題,具有較強的自學能力和創(chuàng)新能力的高級復合型人才[2]。智能科學與技術本科專業(yè)從2004年設立至今,全國只有17所大學開辦該本科專業(yè),目前一級學科和二級學科還沒有完全建立,培養(yǎng)方案的理論體系和實驗體系還有待進一步探索和完善[3-4]。在該專業(yè)的課程體系中,智能科學技術導論作為一門專業(yè)的基礎課程,針對的是學生實際需要,科學、系統(tǒng)地解答了學生各種專業(yè)問題[2],可以幫助學生對本專業(yè)有一個整體認識,對智能科學領域有初步的了解,以發(fā)揮其對專業(yè)及專業(yè)基礎課學習的良好導向作用。研究和探討如何講授該門課程具有重要的現(xiàn)實意義。
1智能科學技術導論教學現(xiàn)狀
1.1具體表現(xiàn)
對專業(yè)認識較少是不少新生入學時找不到學習方向和目標的一個重要原因。在進入高等學校學習之前,絕大部分學生并不知道“智能科學與技術”指的是什么,涉及哪些知識,應用在哪些領域,影響有多大,他們只是憑專業(yè)名稱、簡單的介紹對該專業(yè)有個初步、直觀的了解,而在進校后一般都是學習基礎課程(如英語、線性代數(shù)、電路理論等),到大二甚至大三才開始進行專業(yè)課的學習。學生在此之前由于不了解專業(yè)方向的學習和研究內容,很難想象他們在專業(yè)基礎課學習上會有濃厚的興趣,更不談學習主動性的提升。智能科學技術導論在低年級開設,目的是讓學生逐步認識、了解該專業(yè)的概況,達到激發(fā)學生學習專業(yè)課程、參與科學研究的興趣,幫助他們對大學學習和生活進行規(guī)劃和定位。然而,這一門課程并沒有起到其應有的作用,具體表現(xiàn)如下。
1) 導論學習與專業(yè)學習存在斷層。智能科學與技術的專業(yè)課程一般安排在大三、大四,而導論一般安排在大一學期,此時,由于知識結構和認知能力的缺失,新生難以將過深的學科形態(tài)、專業(yè)教學抽象成整體概念,對導論所涉及知識的掌握程度有限,在開始接觸大量專業(yè)課時,他們已基本忘記了這一門入學時開設的從整體上介紹本專業(yè)的課程。
2) 學生專業(yè)學習的積極性不高。筆者在對高年級學生講授專業(yè)課的過程中發(fā)現(xiàn),很多學生對本應在大一就具備的專業(yè)思想、所涉及的智能科學技術領域的宏觀知識、正確的學習方法等缺乏足夠的認識,甚至是處于完全陌生的狀態(tài),因此對相關專業(yè)課的學習毫無興趣,一味地認為進入該專業(yè)學習是自己的不幸,轉而要求換專業(yè)甚至退學。
3) 繼續(xù)從事本專業(yè)領域的研究或工作的興趣低。根據(jù)調查發(fā)現(xiàn),很多本專業(yè)的學生對畢業(yè)去向不持樂觀態(tài)度,部分打算繼續(xù)深造的學生考慮的是其他專業(yè),而要進入社會的畢業(yè)生則表示找到專業(yè)對口的工作很難,他們大部分認為這是從一開始就沒有對大學學習和生活做好規(guī)劃和定位所導致。
1.2相關因素
通過與其他教師的交流以及與學生的座談,筆者發(fā)現(xiàn)智能科學技術導論這門課程沒有起到其應有作用的原因主要在于以下幾個方面。
1) 教學內容缺乏針對性。智能科學與技術匯集多種邊緣學科與技術,諸如信號與信息處理、信息論與信息通信、模式識別、圖像處理、柔性決策與系統(tǒng)科學等內容,因此,課程所涉及的研究領域及內容十分豐富、教學知識結構較為龐大,涵蓋范圍廣,課堂內容龐雜,熱點分支多,知識點相對獨立,聯(lián)系不夠緊密。正因為如此,在短短的課時教學中,教師的課堂講述往往寬泛化,缺乏針對性。
2) 授課對象缺乏相關知識。在實際教學活動中,由于智能科學技術導論課程一般開設在入學之初,學生不僅缺乏相關基礎知識,而且處于高中到大學的過渡期,他們的學習認知行為、學習方法、學習要求和學習內容的組織形式難以適應教師所授內容。如果課程內容涉及的專業(yè)知識過多,學生學習起來就費勁;如果偏重理論,教學會顯得過于枯燥;如果過于注重工藝的講解,又會給學生造成輕視專業(yè)基礎知識的傾向[5]。如此種種,導致教師在講課過程中處于兩難境地,而學生則難以建立系統(tǒng)、完整的知識體系,在有限的時間里所能掌握、吸收并內化的智能科學基礎知識很少,從而不利于今后專業(yè)課的深入學習。
3) 教學方式落后。目前,講授智能科學技術導論這一課程采取的教學方式更多是傳統(tǒng)的教學方式――課堂教學,而其課程特點是知識面廣而不深。因此,傳統(tǒng)教學方式的缺陷更為凸顯出來,學生知識結構的延伸無法完成,對后續(xù)專業(yè)課教學產(chǎn)生不利影響。
2教學策略的提出
2.1課程的全程化
作為一門基礎專業(yè)課,智能科學技術導論應以學生在專業(yè)領域的發(fā)展為主線,貫穿本科四年的學習中,根據(jù)不同年級學生的特點,有針對性地開課或開設學習指導性講座,如大一階段應以初步認識、了解專業(yè)本身,建立對本專業(yè)的信心,激發(fā)對專業(yè)的興趣為目的而設置課程內容;大二階段則為提高對專業(yè)的認識、鞏固專業(yè)信心、學習專業(yè)方法、制定專業(yè)目標的階段;大三階段則是深入掌握專業(yè)學習方法、系統(tǒng)學習專業(yè)知識的階段;大四階段則是走向職場、實踐運用專業(yè)知識的階段。通過這4個階段的遞進關系,最終促進學生螺旋化地構建專業(yè)知識。
2.2教學方式的革新
把科學研究引入教學過程,使教學活動具有科研性,這是大學教學過程突出的特點[6],因此,授課內容不應完全局限于教材,而應融入教師的科研、工程項目、實踐經(jīng)驗以及學科知識。開設智能科學技術導論課程的目的是讓學生初步從整體上接觸專業(yè)基本知識,通過列舉專業(yè)知識在實際生產(chǎn)中的應用以及專業(yè)基礎知識在今后學習、科研工作中的重要性,為專業(yè)學習提供一個良好的導向。為此,除了傳統(tǒng)的課堂教學外,還可考慮采取講座方式提供相關信息、講授相關知識。如選擇智能科學與技術專業(yè)不同研究方向的老師,就其所研究領域的知識、學科發(fā)展最新概況、智能科學前沿技術及最新科技成果、專業(yè)學習方法、實驗室在研項目等進行系列專題講座,這樣的講座一方面更加具有針對性,另一方面能夠充分發(fā)揮不同研究方向老師的優(yōu)勢。在此基礎上進行講解和討論,學生可以從不同來源、不同角度了解該專業(yè)的內容、研究方法、前沿技術及發(fā)展方向,從而引導他們在智能科學與技術專業(yè)這條道路上穩(wěn)步前行。
2.3調整與優(yōu)化教學內容
作為一門“入門”課程,智能科學技術導論的講授切忌涉及太多的理論,這會使學生失去學習的信心;同時,也不允許對課程內容進行重復性的講授,這會使學生失去學習興趣。鑒于此,在教學內容的組織上要做到內容難度適中,選擇適合學生接受能力且對后續(xù)專業(yè)課學習有幫助的內容來授課。此外,智能科學是一個不斷發(fā)展的學科,其技術成果、研究動向更新快,教師應及時介紹智能科學技術領域的最新科技成果,引導學生關注本專業(yè)的知識應用,拉近學生與智能科學技術之間的距離,使他們及時掌握本學科領域發(fā)展的最新動態(tài),擴大知識面,為今后專業(yè)課的學習以及就業(yè)做鋪墊。
2.4運用靈活的考核方式
一般專業(yè)課的學習效果比較顯著,只要努力,課程結束后,學生一般也就掌握并內化了相關的專業(yè)知識。和這些一般的專業(yè)課程不同,智能科學技術導論課程的學習效果只能在后續(xù)專業(yè)學習中逐步體現(xiàn),也正是由于該課程的教學內容、教學目的和教學要求等方面所具有的特殊性,其學習效果僅僅通過傳統(tǒng)的測試很難檢驗出來,同時也容易束縛學生的思維,不利于其應有作用的發(fā)揮,因此,可考慮多樣化的考核方式,如提交通過思考和查閱資料等手段完成的小論文、根據(jù)實驗報告中的實驗步驟寫實驗體會、要求學生推薦他認為本專業(yè)最新科技成果或參考書等。
2.5積極開展實驗課
智能科學技術導論是一門從宏觀上介紹智能科學領域相關內容的專業(yè)基礎課,其重要任務是介紹專業(yè)教學安排和專業(yè)學習方法,并沒有深入具體地介紹某一知識點。由于導論課程的特殊性,實驗的開設可以參觀性、演示性、模擬性為主,如組織新生參觀學校組織的電子設計競賽的作品,在參觀過程中,從專業(yè)的角度為新生講解各參賽作品的設計意義和原理。
此外,智能科學與技術覆蓋面很廣,工程性與實踐性很強,現(xiàn)有市場上已存在涉及很大一部分相關知識的技術成果,因此,可進行反求工程式的實驗課。如本院實驗室擁有的機器人涉及到機械、計算機軟硬件、人工智能、智能系統(tǒng)集成等眾多先進技術,學生從中可逐漸認識、理解、學習掌握智能科學知識,這種反求工程式的實驗課不僅可以提高學生對學習本專業(yè)知識的興趣,也為后續(xù)專業(yè)學習奠定了基礎。
2.6培養(yǎng)高素質的師資隊伍
智能科學技術導論作為智能科學與技術專業(yè)學生的入門課程,對授課教師提出了很高的素質、能力要求。授課教師應具有深厚的基礎理論知識、寬廣的專業(yè)知識、豐富的科研與工程實踐經(jīng)歷、高水平的教學能力以及大學生思想教育的經(jīng)驗[7]。
3結語
智能科學技術導論這一課程對穩(wěn)定學生初期迷茫的專業(yè)思想動態(tài)、激發(fā)學生濃厚的參與意識和興趣、提高學生學習后續(xù)專業(yè)課程的熱情和解決實際問題的能力等有重大影響。在沒有現(xiàn)成經(jīng)驗可借鑒的情況下,只有不斷地實踐總結,才能發(fā)揮其作為智能科學與技術專業(yè)“敲門磚”的作用。
參考文獻:
[1] 范軍芳,蘇中.“智能科學與技術”專業(yè)自動控制理論課程教學研究[J]. 理工高教研究,2010,29(3):138-140.
[2] 周延泉,張博.“智能科學技術導論”課程教學模式新思考[J]. 計算機教育,2009(11):78-80.
[3] 王萬森,鐘義信,韓力群,等. 我國智能科學技術教育的現(xiàn)狀與思考[J]. 計算機教育,2009(11):10-14.
[4] 鐘義信. 設置“智能科學與技術”博士學位一級學科:必要性、可行性、緊迫性[J]. 計算機教育,2009(11):5-9.
[5] 劉光明,于斐,周雅,等. 大學低年級課程中開設專業(yè)導論課的探索[J]. 高教論壇,2007(1):37-39.
[6] 陳崢瀅,黃圣生. 論大學教學的探究性與師生關系的定位[J]. 現(xiàn)代大學教育,2004(3):105-107.
[7] 彭熙偉,廖曉鐘,鄒凌.“自動化專業(yè)導論”課的教學實踐與探索[J]. 中國電力教育,2011(1): 74-75.
Discussion on Teaching Strategy of Introduction to Intelligence Science and Technology
LIU Zhenbing, DANG Xuanju
1高水平人才交叉培養(yǎng)計劃實施背景
《北京市教育委員會關于印發(fā)北京高等學校高水平人才交叉培養(yǎng)計劃的通知》(京教高[2015]1號)提出共建高校雙方要根據(jù)經(jīng)濟社會發(fā)展急需人才所應具有的知識、能力與素質,聯(lián)合相關行業(yè)企業(yè),共同制訂專業(yè)和方向的培養(yǎng)目標、培養(yǎng)標準,構建與之相匹配的專業(yè)培養(yǎng)計劃,包括專業(yè)核心課程體系、實踐能力培養(yǎng)體系和素質提升體系,培養(yǎng)基礎扎實、專業(yè)過硬、能力突出的高素質人才。
北京科技大學、北京信息科技大學智能科學與技術專業(yè)“機器人大腦方向”雙培項目于2015年開始正式實施。目前主要采用“3+1”培養(yǎng)模式,即前3年在北京科技大學自動化學院智能科學與技術專業(yè)學習,第4年在北京信息科技大學自動化學院智能科學與技術專業(yè)學習并完成畢業(yè)論文。
2“機器人大腦方向”雙培方案的構建
北京科技大學是教育部直屬的985、211大學,其智能科學與技術專業(yè)在京為一本招生,而北京信息科技大學為北京市屬學校,其智能科學與技術專業(yè)在京為二本招生。兩校要交叉聯(lián)合培養(yǎng)學生,需要充分考慮兩校的生源情況,在充分論證的基礎上制訂出相應的培養(yǎng)方案。
2015年4―5月,北京信息科技大學與北京科技大學相關負責人先后進行兩次會談,就兩校智能科學與技術專業(yè)的建設情況、雙培計劃的基本情況,“機器人大腦方向”教學計劃和培養(yǎng)方案交換了意見,形成了雙培計劃培養(yǎng)方案制訂的初步設想。兩校的智能科學與技術專業(yè)具有相似的歷史淵源和專業(yè)方向,因此,在充分討論的基礎上,決定以兩?,F(xiàn)有的教學計劃為基礎,按市教委雙培的要求修訂“機器人大腦方向”教學計劃和培養(yǎng)方案。兩校分工實施課程教學、實踐教學、學生指導、質量評價、組織學生科技創(chuàng)新、學科競賽等工作。
2.1專業(yè)培養(yǎng)目標
具有堅實的數(shù)理基礎、信息技術的基礎知識以及腦科學與認知科學的基礎知識,系統(tǒng)地掌握智能科學技術的基礎理論、基礎知識和基本技能與方法,受到初步科學研究和工程實現(xiàn)的訓練,具備智能系統(tǒng)集成、智能技術應用方面研究和開發(fā)的基本能力。同時具有全面的文化素質、良好的知識結構和較強的新環(huán)境適應能力、自主學習能力和創(chuàng)新意識,并具有良好的語言和計算機運用能力。本科畢業(yè)后能夠在研發(fā)部門、學科交叉研究機構以及高校從事與智能科技相關領域的科研、開發(fā)、管理或教學工作,并可繼續(xù)攻讀智能科學與技術專業(yè)以及相關學科和交叉學科的碩士和博士學位。
2.2專業(yè)課程體系
智能科學技術是一門研究智能現(xiàn)象的本質與機理、智能模擬的方法與技術以及智能機器與智能系統(tǒng)應用的新興學科,由腦科學、認知科學、人工智能、信息科學技術等學科綜合交叉而成。圖1給出的智能科學與技術專業(yè)的知識體系,確定了課程設計的基本原則:智能應用的過程中需要有信息學科中的計算機、通信、控制和檢測等方面技術的支撐;建立以計算機、通信、控制和檢測技術為工具,以智能機器人為載體,結合信息科學和智能科學理論基礎的課程體系。
為體現(xiàn)“機器人大腦”的專業(yè)方向與特色,課程體系中加強了腦科學與認知科學、腦機接口、軟件開發(fā)與應用、虛擬現(xiàn)實技術等內容。表1給出了智能科學與技術“機器人大腦方向”的專業(yè)課程體系,其課程體系模塊設計為計算機基礎、電路基礎、信息與控制基礎、機器智能、智能系統(tǒng)五大模塊。
“機器人大腦方向”專業(yè)核心課程確定為:電路分析基礎、模擬電子技術、數(shù)字電子技術、信息論與編碼、信號處理、控制工程基礎、嵌入式系統(tǒng)、微機原理與應用、腦科學與認知科學、人工智能基礎、機器人組成原理、計算智能基礎、智能機器人、機器學習等。
2.3專業(yè)實踐體系
按照工程認證相關標準要求,建立了包括金工實習、電子工藝實習、各類課程設計與綜合實驗、工程認識實習、專業(yè)實習(實踐)在內的、完備的、面向工程需要的實踐教學體系,如圖2所示。
3“機器人大腦方向”雙培方案的實施
“機器人大腦方向”雙培計劃是北京地區(qū)高等教育綜合改革的試點,其目的在于推進北京地區(qū)高校之間的合作和優(yōu)質教育資源的共享,提升北京高校辦學水平和人才培養(yǎng)質量。為此,兩校通力合作進行了有益的探索與實踐。
3.1學風建設
北京信息科技大學為雙培學生配備了輔導員和班導師,班導師由學院主管教學的副院長承擔。在新生入學的第一個學期,班導師就從中學生到大學生的過渡、適應大學高強度的學習、學習方式方法、班委改選、期中考試后的總結等方面對學生進行指導。學院組織學生集中晚自習,由班導師、輔導員檢查。同時班導師、輔導員經(jīng)常走訪宿舍,與同學談心,使他們明確目標并養(yǎng)成良好的學習習慣。
同時,學校通過微信,不定期與共建高校的教師、學生溝通,隨時掌握雙培學生的學習生活狀況,如自動化學院開通的心動傳媒公眾號,成為雙培學生母校情節(jié)的有效紐帶。
3.2學生活動情況
北京信息科技大學和北京科技大學充分利用本校的資源,要求雙培學生積極參加兩校的各類活動,以達到市屬學校和央屬學校聯(lián)合培養(yǎng)學生的目的。例如,北京信息科技大學2015年4月邀請雙培學生開展了師生黨建活動“奔跑的人工智能”研討會,組織專業(yè)引領型學科競賽――新生R Auto杯智能小車競速比賽。
21世紀是智能科學技術快速發(fā)展的時期,智能科學與技術本科專業(yè)應當抓住這個契機,大力推進智能科學與技術的本科教育和專業(yè)建設,培養(yǎng)適合社會發(fā)展和市場需求的智能科學技術人才[1]。堅持以學生為根本,以傳授知識、培養(yǎng)能力、提高素質和協(xié)調發(fā)展為己任,以我國經(jīng)濟結構戰(zhàn)略性調整的要求和社會發(fā)展對人才的迫切需求為重心,針對師資隊伍、人才培養(yǎng)模式、教學內容與課程體系、教學方法與手段、教學管理及培養(yǎng)質量等方面進行深入改革,形成具有先進的辦學理念、完善的管理體制、領先的改革思路、優(yōu)秀的師資隊伍的龍頭專業(yè)。智能科學與技術作為具有廣闊發(fā)展前景和巨大應用需求的綜合交叉學科,高校應進一步拓展相關研究領域,結合辦學條件、管理制度及政策傾斜,突出人才培養(yǎng)和專業(yè)建設的特色。
1深化實踐教學改革,探討多元復合型人才培養(yǎng)模式
智能科學與技術專業(yè)要協(xié)調發(fā)展,首先必須明確專業(yè)特色,形成自己特有的學科體系、人才培養(yǎng)模式和課程特色。在智能科學技術相關研究已經(jīng)滲透到各個領域的形勢下,對人才的培養(yǎng)要從多元化角度來考慮[2]。一方面,當前國內外智能科學領域的相關研究如火如荼,原創(chuàng)性理論與核心技術的研究步伐在進一步加快,國際上對智能科學與技術專業(yè)研究型人才求
賢若渴。另一方面,智能科學領域的一系列學術研究成果,迫切需要轉化成能夠產(chǎn)生社會效益、支持社會主義經(jīng)濟發(fā)展及人民生活需要的產(chǎn)品,大型企業(yè)、著名公司對具有智能科學技術專業(yè)知識的應用型和工程型人才的需求勢頭正旺,因此,目前探討智能科學與技術專業(yè)的人才培養(yǎng)模式正當其時。
1) 多元化人才培養(yǎng)模式。智能科學與技術專業(yè)是一個集智能技術、通信技術、計算機技術、控制技術等多學科交叉、跨應用領域的本科專業(yè)。根據(jù)社會經(jīng)濟的發(fā)展、市場對人才的需求以及專業(yè)自身的發(fā)展特點,智能科學與技術專業(yè)的人才培養(yǎng)應當兼顧研究型、應用型和工程型等多元復合型人才需求,因此,智能科學專業(yè)在充分整合優(yōu)質教育資源的基礎上,需要不斷改革教育模式。一方面,通過各種教學活動,豐富各層次、各類型的課程教學資源,如:積極開設雙語教學、探究式教學、“本、研合一”的高水平課程、校外名師課程等,強化學生創(chuàng)新知識和科研學術能力的培養(yǎng),推進高素質人才的培養(yǎng)計劃;另一方面,針對智能科學與技術專業(yè)的應用特點,積極開展學生科研活動和實踐訓練,使學生通過項目實踐鍛煉自己的實際研發(fā)能力,提高運用所學知識解決實際問題的能力。此外,充分利用我校多學科、綜合化的人才培養(yǎng)優(yōu)勢,通過以跨學科、跨專業(yè)的交叉融合,打通各方的優(yōu)質教學資源,給學生提供更加廣泛的學習空間,促進優(yōu)質高效的復合型人才培養(yǎng)。
2) 專業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)。完善由智能科學與技術專業(yè)基礎課程、專業(yè)核心課程、專業(yè)方向課程三部分組成的定位明確、特色突出、規(guī)范合理的專業(yè)教育課程體系,加強學生在基礎知識訓練和智能科學專業(yè)技能的素養(yǎng)培養(yǎng),強化專業(yè)基礎的相關性,突出專業(yè)核心的穩(wěn)定性,擴大專業(yè)方向的多樣性。
3) 科研素養(yǎng)和適應發(fā)展能力培養(yǎng)。智能科學與技術專業(yè)面對多元化人才需求,不僅要培養(yǎng)學生獨立從事科學研究的能力,自主不斷學習新理論、新方法和新技術的能力,以勝任學科的前沿研究和技術發(fā)展;同時還要重視學生在研發(fā)團隊的協(xié)同工作能力,以適應學科在實際中的各種應用需求,在不斷開發(fā)高質量智能軟件系統(tǒng)及項目研發(fā)的實際鍛煉中,培養(yǎng)學生的高效工作能力和良好的溝通能力。
基于以上觀點,我校在教學模式的改革中,積極提倡“夯實基礎、綜合提高、加強實踐”的三結合人才培養(yǎng)改革思想,針對學生的專業(yè)素養(yǎng)、專業(yè)技能等多個方面細化培養(yǎng)方案,不僅注重培養(yǎng)學生的實際應用能力,還要兼顧培養(yǎng)學生的研究型思維、科學研究的能力及創(chuàng)新精神,從整體上提升智能科學技術人才培養(yǎng)的素質。
我校智能科學與技術專業(yè)堅持“教學、科研、團隊的協(xié)調發(fā)展,學科、專業(yè)、課程的整體建設”,依托北京市實驗教學示范中心、北京市高等學校工程研究中心,北京市重點建設學科“計算機應用技術”、校級重點建設學科“軟件理論與技術”以及與其他專業(yè)和兄弟院校的聯(lián)合,開展了以教師隊伍建設為基礎、以人才培養(yǎng)改革為核心,以促進學生知識、能力、素質協(xié)調發(fā)展為目標的專業(yè)建設工作,并形成了層次型人才培養(yǎng)方案,如圖1所示。
圖1層次型人才培養(yǎng)方案
1.1層次型人才培養(yǎng)方案及教學模式
結合智能科學與技術本科專業(yè)的特點,針對多元化人才培養(yǎng)需求,我們構建了“教―學―用”的層次型培養(yǎng)模式,形成了“2+1+1”的教學模式。前兩個學年主要學習計算機科學技術和智能科學基礎理論知識,以學習、理解和掌握知識為主,同時采用啟發(fā)引導及探究討論的教學策略,培養(yǎng)學生自主學習的能力和主動探究的興趣,進一步結合相關問題、設計方法、分析討論和問題求解培養(yǎng)學生的專業(yè)素養(yǎng)[3]。第三學年側重學習智能專業(yè)核心課程,如:智能機器人、智能游戲與虛擬現(xiàn)實技術、模式識別、智能信息獲取與決策管理、自然語言處理等體現(xiàn)智能科學與技術專業(yè)特色的課程,使學生在理論方法的學習中提高專業(yè)技能,同時所設課程與相應的實驗課相結合,加強學生理論知識的消化和實踐能力的訓練。第四學年,以綜合實踐訓練為主,學生根據(jù)各自的情況和興趣,參加學生科研立項、各類科研競賽活動、大學生創(chuàng)新實驗、專業(yè)實習、畢業(yè)設計及教師的科研項目等,進一步強化實踐能力培養(yǎng)環(huán)節(jié),有利于學生整體綜合素質的提高。同時,以問題為綱,培養(yǎng)學生在解決問題的同時自主發(fā)現(xiàn)新問題和新知識,進一步培養(yǎng)學生的主動思維和創(chuàng)新提高的科學研究素養(yǎng)[4]。
1.2 “本、研合一”的教學體系
本科生與研究生的培養(yǎng)互動是推動本科生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的有效措施。我校智能科學與技術專業(yè)經(jīng)過幾年的探索和實踐,形成了“本、研合一”的教學體系。“本、研合一”教學體系的設計思路是將學生在各個學習階段的知識結構、實際應用能力和科學研究能力進行一體化設計,使學生在有限的時間里掌握盡可能多的知識,得到盡可能充分的實踐與鍛煉,并在一體化的教學體系設計中逐步培養(yǎng)學生的研究型思維、應用型和工程型能力,以及創(chuàng)新型精神,提升智能科學與技術專業(yè)的人才素質。
我校智能科學與技術專業(yè)借助已獲批北京市和校級精品課程、探究式課程、雙語課程及網(wǎng)絡多媒體課程,包括智能信息獲取技術、人工智能原理、模式識別、智能科學與技術導論、智能機器人和自然語言處理等,在三年級開設提高性的研究型課程,這種提高性教學采取本科生與研究生合班上課的形式,使一部分本科學生在本科階段先行選修部分研究生課程,并接受高水平教師的培養(yǎng)。這一階段要求教師面向研究和學習對象,將每一階段的理論知識與實際應用系統(tǒng)對應設計,同時要求理論課和專業(yè)技術課都要針對研究和學習對象設計問題,留出解決問題的空間。在完成整個學習階段后,組織學有余力的本科生與研究生聯(lián)合申請科研立項(由學校條裝處資助)、實驗室開放基金(由學校學生處資助);有計劃地將本科生按照他們的興趣愛好,逐步吸納到由研究生導師、研究型教師、研究生、本科生組成的科研課題組或特色研究小組,以科研項目組為單位,對學生進行系統(tǒng)的綜合提高訓練。
1.3積極開展“研、教互動”,培養(yǎng)具有前沿性、時代性和實用性的復合型人才
教師的科研和教改項目為學生提供了課外學習的平臺和廣闊的發(fā)展空間。部分學生將課程組教師的研究成果,實現(xiàn)了直觀驗證和探索歸納兩種實驗分析模式。另外,我們還組織部分有能力、有興趣的學生成立課外科研興趣小組,參加各種科研活動,4年來課程組教師指導的36個校級科研項目中有22個獲得學校獎勵??蒲谢顒优c教學的互動不僅提高和增強了學生學習的興趣和動力,更激發(fā)了他們鉆研與探索的精神。在本科第三年,一方面聘請國內外知名教授,為本科生開設前沿性的科研講座;另一方面要求學生去聯(lián)合實踐基地、對口企業(yè)進行為期三個月的專業(yè)實習和相關實踐活動,由雙方共派導師形成導師組聯(lián)合指導培養(yǎng)學生。這些項目不僅給學生從事基礎研究創(chuàng)造了機會,也加強了專業(yè)科研對外合作,有利于專業(yè)人才培養(yǎng)水平的提高。
2以多渠道交流、合作及開放的方式,加強“產(chǎn)、學、研”結合的多元化培養(yǎng)模式
我校智能科學與技術專業(yè)廣泛利用國內外優(yōu)勢教育資源開展主題鮮明、形式多樣的教學科研合作,積極開拓產(chǎn)學研結合渠道,與企業(yè)共建科研開發(fā)中心合作,一方面提供學生進行專業(yè)實習、畢業(yè)設計、綜合訓練等,另一方面,還為學生提供科技創(chuàng)造的實踐環(huán)境和為社會提供各種技術服務的平臺。智能專業(yè)除了與本校的兄弟學院建立教學科研合作之外,還與澳洲悉尼科技大學、美國密西根州立大學、中科院高能所、中科院自動化所、IBM公司、北京上善中加信息技術有限公司、北京智能谷科技有限公司等幾十家中外著名大學、軟件公司、企業(yè)及高級研究機構建立了開發(fā)、科研與人才培養(yǎng)合作的機制,通過多種多樣的方式在學校和校外各方進行聯(lián)合,積極開拓產(chǎn)學研結合渠道,引進最先進的智能研發(fā)環(huán)境,培養(yǎng)學生掌握最新的研究成果和開發(fā)技術,成為適應國家科學研究、社會主義市場經(jīng)濟和信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的研究型、應用型、工程型的復合型人才,力爭在人才競爭中保持優(yōu)勢。
3加強師資隊伍建設
師資隊伍建設一直以來都是專業(yè)建設的基本保證,我校智能專業(yè)注重建立教師深造培訓、學術交流和工作分配的有效機制,進一步為教師提供豐富教學經(jīng)驗、了解人才需求的平臺,以人盡其才的用人方式激發(fā)教師的工作積極性。近年來,我們已先后從中國科學院、北京理工大學、西安工業(yè)大學、北京科技大學等國內知名高校和科研機構引進了多名具有博士學位的教師,并結合智能專業(yè)的特點,建立了一支多學科、多專業(yè)的基礎理論課教師、專業(yè)核心課教師、科研及工程技術人員組成的專兼結合的教師團隊。這支以中青年為主的教師隊伍長期工作在教學、科研第一線,積累了豐富的教學經(jīng)驗,教學效果顯著,其中教授3人,副教授2人,研究生導師6人,具有博士學位的教師6人。經(jīng)過多年的建設,專業(yè)已形成了一支知識結構、學緣結構和年齡結構比較合理的師資隊伍,教師具有扎實的專業(yè)基礎,深厚的教學功底,開闊的學術視野和較強的科研能力,其中,2人獲北京市優(yōu)秀青年骨干教師稱號,3人多次獲得學校優(yōu)秀主講教師、優(yōu)秀導師和優(yōu)秀畢設指導教師等稱號。
在專兼結合的教師團隊中,智能科學與技術專業(yè)的教師側重培養(yǎng)學生扎實的理論基礎和專業(yè)知識,同時注重院校內部交叉學科知識的融會貫通,聯(lián)合院內信息工程專業(yè)、計算機科學專業(yè)、軟件工程專業(yè)以及教育科學學院從事相關研究的學者,通過講座與項目聯(lián)合的方式,培養(yǎng)學生對跨學科交叉領域知識的掌握與應用。同時,積極開展與國內外著名軟件公司、企業(yè)及高級研究機構的交流與協(xié)作,建立相關產(chǎn)業(yè)和領域一線工程技術人員到學校兼職授課的制度和機制,進一步擴充師資隊伍的力量。另外,在教師隊伍的建設建設中,采用以老帶新和以新促長的方式,注重分工協(xié)作和交流發(fā)展,采用課程主講教師負責制,全面負責課程的教學、實驗、實習和實踐;而實驗教師負責實驗、實習和實踐教學,從而保證了隊伍的連續(xù)性和優(yōu)勢互補性。此外,教授、副教授每學年必須為本科生開設核心課程,并要承擔一定的教學實驗、專業(yè)實習、指導本科學生科研立項、畢業(yè)論文指導等工作,切實保障了課程理論學習與實驗、實踐、研究環(huán)節(jié)的緊密跟蹤與指導。
4優(yōu)化課程體系
課程建設是專業(yè)建設的重要內容,課程教學的質量直接關系到人才培養(yǎng)的質量。智能科學與技術專業(yè)目前有北京市、校級精品課程、優(yōu)秀課程、探究式課程、雙語課程及多媒體網(wǎng)絡課程7門,智能信息獲取技術、人工智能原理、模式識別、智能決策支持系統(tǒng)、智能機器人、自然語言處理,另外還有多門課程的建設工作驗收合格。智能科學與技術專業(yè)在課程體系的設置和改革方面,參考了國內外著名高等學校,包括麻省理工大學、斯坦福大學、東京大學、悉尼大學以及北京大學、南開大學、西安電子科技大學、北京郵電大學的智能科學專業(yè)的課程設置,充分考慮了我院在信息處理技術方面的特色,以及智能科學專業(yè)多年來在機器學習、模式識別、自然語言理解以及智能信息處理等方向的科研成果及研究生培養(yǎng)經(jīng)驗積累,以智能機器人、智能游戲及智能信息處理等為特色課程,以建設“理論―研究―實踐”為指導思想,設置了協(xié)同遞進的特色課程體系,如圖2所示。通過“學習+提高+實踐”的協(xié)同遞進和不斷深化的過程,達到系統(tǒng)掌握和融會貫通,并由“基礎訓練”提高到“專業(yè)素養(yǎng)”,最終上升為綜合能力。在理論基礎和實踐訓練的協(xié)同學習過程中,案例學習與項目帶動的一體化方式可以激發(fā)學生的學習熱情和科研興趣,同時使學生感知理論基礎知識的重要性。
圖2協(xié)同遞進的課程體系
5拓寬多學科領域的教學科研合作,提高人才培養(yǎng)質量
智能科學與技術專業(yè)自身特點決定了在人才培養(yǎng)方面的學科綜合交叉性[5],體現(xiàn)了與其他領域的技術相互滲透的必要性,這種跨學科的交叉應用研究更能激發(fā)智能科學與技術專業(yè)的活力,更能充分發(fā)揮智能專業(yè)的科研潛力。拓寬領域合作是各個學科在教學改革中值得思考的問題,我校智能科學與技術專業(yè)結合本校的辦學特色,與教育科學學院教師聯(lián)合開展了在教育信息智能化方面的相關合作,將專業(yè)技術廣泛應用于教育信息的智能處理中,從學業(yè)表情、知識驅動、網(wǎng)絡信息監(jiān)管與安全分析入手,基于情感計算、數(shù)據(jù)挖掘、Multi-agent、分布式智能檢測、教育信息等技術,在情緒信息認知計算模型和信息安全監(jiān)控模型方面進行廣泛深入的合作研究。這種交叉領域的教研合作,有利于促進專業(yè)相關課程及其實驗、實習、科研、畢業(yè)論文、學生科研活動取得良好的應用效果[6]。
6人才培養(yǎng)和專業(yè)建設的架構
本校智能科學與技術專業(yè)結合近年來在人才培養(yǎng)和教學改革中的經(jīng)驗和教訓,縝密剖析了當前智能科學與技術專業(yè)在我國的學科地位、自身特點和未來發(fā)展,建立起了“專業(yè)基礎+項目實踐+社會服務”的人才培養(yǎng)與專業(yè)建設架構,如圖3所示。
圖3人才培養(yǎng)與專業(yè)建設架構
7結語
智能科學與技術是一個與學科領域前沿及最新發(fā)展緊密結合的多學科交叉專業(yè),因此要結合心理學、哲學、生命科學等多學科不斷優(yōu)化知識結構,根據(jù)教育部、教學指導委員會和國家及北京市科技發(fā)展中長期規(guī)劃綱要,突出重點領域和前沿技術優(yōu)先發(fā)展的有關要求,認真研究專業(yè)定位,規(guī)范智能科學與技術專業(yè)建設的基本內容,加強基礎,提高素質,優(yōu)化結構,增強優(yōu)勢,協(xié)調發(fā)展,突出特色;順應社會的
發(fā)展需求,面向市場的用人需求, 構建經(jīng)濟社會發(fā)展需要的課程體系,規(guī)范課程教學內容設置,加強精品課程建設,開設高水平課程。同時,政策傾斜、條件改善和嚴格管理是提高人才培養(yǎng)質量的保障,高校應當進一步加大投入,支持智能科學與技術專業(yè)的實驗室、實習基地、圖書資料、基礎設施、師資優(yōu)化等教學條件的建設和改善,使其具有更好的辦學條件和更加先進的教學手段,滿足多元復合型人才培養(yǎng)的需要。此外,專業(yè)建設實行專業(yè)責任制,明確專業(yè)建設目標,理清專業(yè)建設思路,切實制定和完善專業(yè)建設實施規(guī)劃,加強師資隊伍建設,在課程改革與建設、教材建設、實踐教學基地建設、教學改革與管理等方面落實相關人員責任,落實專業(yè)建設經(jīng)費,確保達到專業(yè)建設的預期目標。最后,加強專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)服務與跟蹤調查:以科學發(fā)展觀為指導,以學生的全面和諧發(fā)展為中心,在統(tǒng)籌兼顧的前提下,重點加強專業(yè)的畢業(yè)生就業(yè)服務與指導工作,努力提高就業(yè)率,積極開展就業(yè)跟蹤調查,多渠道了解信息,建立更加完善的畢業(yè)生社會評價反饋體系,加強專業(yè)畢業(yè)生的后續(xù)管理,進一步提高專業(yè)的影響力和社會聲譽。
參考文獻:
[1] 王萬森,鐘義信,韓力群,等. 我國智能科學技術教育的現(xiàn)狀與思考[J]. 計算機教育,2009(11):10-14.
[2] 謝昆青. 第一個智能科學與技術專業(yè)[J]. 計算機教育,2009(11):16-20.
[3] 焦李成,石光明,鐘華,等. 智能科學與技術本科特色專業(yè)建設的實踐與探討[J]. 計算機教育,2009(11):26-29.
[4] 李擎,陳雯柏,李鄧化,等. 智能科學技術專業(yè)建設的實踐[J]. 計算機教育,2009(11):33-37.
[5] 魏秋月. 關于智能科學與技術專業(yè)人才培養(yǎng)和學科建設的思考[J]. 教育理論與實踐,2009(9):18-19.
[6] 劉麗珍,王旭仁,劉杰. 智能科學與技術本科專業(yè)教學改革及課程建設[J]. 教育信息化,2009(11):112-115.
The Discussion on the Undergraduate Training and Professional Building of the Specialty of
Intelligence Science and Technology
LIU Li-zhen, SHI Chang-di, LI Zhi-ping, ZHANG Cong-xia
人工智能(Artificial Intelligence,AI)是計算機科學與技術專業(yè)的一門重要專業(yè)課程,是一門研究運用計算機模擬和延伸人腦功能的綜合性學科。它研究如何用計算機模仿人腦所從事的推理、證明、識別、理解、設計、學習、思考、規(guī)劃以及問題求解等思維活動,并以此解決需要人類專家才能處理的復雜問題,例如咨詢、診斷、預測、規(guī)劃等決策性問題[1]。人工智能是一門涉及數(shù)學、計算機、控制論、信息學、心理學、哲學等學科的交叉和綜合學科。目前,人工智能很多研究領域,如自然語言處理、模式識別、機器學習、數(shù)據(jù)挖掘、智能檢索、機器人技術、智能計算等都走在了信息技術的前沿,有許多研究成果已經(jīng)進入并影響了人們的生活。
2003年12月5日,國內第一個“智能科學與技術”本科專業(yè)在北京大學誕生[2],它標志著我國智能科學與技術本科教育的開始,對我國智能科學技術人才培養(yǎng)和智能科學與技術學科建設起到極大的帶動作用。目前,人工智能課程的教學存在幾個問題:首先,注重講授理論知識,實驗環(huán)節(jié)滯后,這不利于培養(yǎng)學生的實踐能力,更談不上實踐創(chuàng)新。其次,人工智能是交叉學科,內容比較繁雜,各種教材的內容不一樣,授課沒有統(tǒng)一的體系,學生學習時抓不住重點,不能理解人工智能的根本方法和思想。一般說來,計算機專業(yè)的其他課程,如網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)庫技術、算法分析與設計等,都是求解結構化問題的基本技術,而人工智能技術則是解決非結構化、半結構化問題的有效技術。最后,人工智能科學與技術飛速發(fā)展,但目前人工智能只被視為一門專業(yè)課,課程講授和人工智能沒有作為一個研究方向結合起來,也沒有把傳授課本知識和引導啟發(fā)創(chuàng)新結合起來。
適應知識經(jīng)濟發(fā)展的高等教育,要把培養(yǎng)創(chuàng)造精神和創(chuàng)新能力擺在突出的位置。創(chuàng)新是基礎研究的生命,而高等學校的教學只有與科研緊密結合,才能在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神方面有所作為。為此,針對人工智能的課程特點,我們積極開展研究型教學、研究型學習,提高大學生的學習能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的研究與實踐。在教材上,我們選用了清華大學出版社出版、馬少平等編寫的《人工智能》。我們的教學研究與實踐的主要內容包括三個方面:啟發(fā)式傳授人工智能解決問題的非結構化的思想;成體系的實驗訓練;以及與畢業(yè)論文,學校大學生科研項目資助計劃,國家大學生創(chuàng)新性實驗計劃相對接的科研訓練。這三個主要方面,層層遞進、環(huán)環(huán)相扣,是體系完整的創(chuàng)新型人工智能教學實踐。下面,我們就這三個方面內容展開探討。
1啟發(fā)式傳授人工智能解決問題的非結構化思想
現(xiàn)實世界的問題可以按照結構化程度劃分成三個層次[1]:1)結構化問題,能用形式化(或稱公式化)方法描述和求解的一類問題;2)非結構化問題,難以用確定的形式來描述,主要根據(jù)經(jīng)驗來求解;3)半結構化問題,介于上述兩者之間。一般說來,計算機專業(yè)的其他課程如網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)庫技術、算法分析與設計等,都是求解結構化問題的基本技術。而人工智能技術則是解決非結構化、半結構化問題的有效技術。人工智能的教學可以讓學生在體驗、認識人工智能知識與技術的過程中獲得對非結構化、半結構化問題的解決過程的了解,從而達到培養(yǎng)學生多角度思維的目的。
我們使用的教材主要內容包括搜索和高級搜素、謂詞邏輯和歸結原理、知識表示、不確定性推理方法、機器學習等。這些主要內容也可以相應地歸結為若干個典型算法,如啟發(fā)式A*搜索算法、 剪枝算法、元啟發(fā)式算法(模擬退火,遺傳算法)、謂詞邏輯歸結算法、貝葉斯網(wǎng)絡、決策樹、神經(jīng)網(wǎng)絡(BP算法、自組織網(wǎng)絡和Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡算法)。元啟發(fā)式算法是一種啟發(fā)式的隨機算法,是用來解決非結構化問題的典型算法,其思想和傳統(tǒng)的決定性算法如動態(tài)規(guī)劃、分支限界完全不一樣。學生在剛一接觸到這些元啟發(fā)式算法一時難以接受和理解其機理,對算法的有效性往往半信半疑。根據(jù)非結構化、半結構化問題的特點,講解和演示算法在解決此類問題的具體步驟和詳細過程,從而讓學生掌握人工智能算法的基本思想。在講解不同的元啟發(fā)式算法的時候,學生會問,是模擬退火算法強,還是遺傳算法強;在講到機器學習算法的時候,學生會問到底哪個分類算法最好,這時候我們可以把搜索(優(yōu)化)領域和機器學習領域的“沒有免費午餐”定理進行適當?shù)闹v解和解釋,從而把具體算法實現(xiàn)層面之上的一些人工智能的哲學思想進行傳授。
在人工智能的具體教學中,采用問題教學法和參與式教學法。在問題教學法中,圍繞人工智能的知識模塊,在引導學生發(fā)現(xiàn)各種各樣問題的前提下,傳授知識。教學活動中,嘗試使人工智能知識圍繞實際問題而展現(xiàn),使問題不僅成為激發(fā)學生求知欲的前提,也成為學生期盼、理解和吸收知識的前提,以此激發(fā)學生的創(chuàng)造動機和創(chuàng)造性思維。在參與式教學中,打破人工智能算法的枯燥、沉悶的傳統(tǒng)教學法,嘗試開放式教學內容;提問式講課;無標準答案的課程設計;查找文獻,分組動手實現(xiàn)人工智能算法等參與式教學方法,培養(yǎng)和發(fā)揚學生的參與意識,通過參與式教學提高學生學習的主動性、積極性和效率,培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力。
2成體系的實驗訓練
獨立開展人工智能實驗課程,開發(fā)一批新型、富有創(chuàng)意的實驗案例庫,搭建一個創(chuàng)新實驗和虛擬學習社區(qū)平臺。人工智能實驗課程的特點是應用各種人工智能方法,根據(jù)問題的約束、結構、信息進行表示建模和計算機上實現(xiàn),是與人工智能原理同步的實驗課程。學生必須掌握的人工智能的基本原理和計算機操作技能,它對于學生的知識、能力和綜合素質的培養(yǎng)與提高起著至關重要的作用,在整個教學過程中占有非常重要的地位,是計算機軟件、計算機應用、計算機網(wǎng)絡、軟件工程等專業(yè)的一門重要的必修專業(yè)課程。通過實驗,學生得到嚴格的訓練,能規(guī)范地掌握人工智能的基本理論和主要方法、基本問題求解技術,熟悉各種計算環(huán)境的基本使用。
在培養(yǎng)學生掌握實驗的基本操作、基本技能和基本知識的同時,努力培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力。為實現(xiàn)這一目標,在課程內容安排上采用適量基本原理與方法的實驗內容為基本內容,增加一系列綜合性實驗和開放性創(chuàng)新實驗問題,在實驗內容方面更注重研究性實驗中的創(chuàng)新問題。實驗內容方面分為三個層次:基本原理的基礎性實驗、綜合實驗和研究性實驗。在后兩個層次的實驗中,部分引入人工智能課程小組團隊的最新科研成果,目的在于通過完成這些研究性實驗,培養(yǎng)學生獨立解決實際問題的能力,以提升學生的科研素質與創(chuàng)新意識。我們將這些設計實驗稱為新型實驗案例庫,它被放在人工智能課程小組網(wǎng)站上,以此搭建一個創(chuàng)新實驗和虛擬學習社區(qū)平臺。通過實驗課程的學習和訓練,學生應達到下列要求。
1) 掌握人工智能方法的優(yōu)點及其在實際中的應用。
2) 學會對人工智能問題進行分析建模和應用各種計算工具實現(xiàn)問題求解,熟悉對實驗現(xiàn)象的觀察和記錄,實驗數(shù)據(jù)的獲取與設計,最佳實驗條件的判斷和選擇,實驗結果的分析和討論等一套嚴謹?shù)膶嶒灧椒ā?/p>
3) 鞏固并加深對人工智能原理課程的基本原理和概念的理解,培養(yǎng)學生勤奮學習,求真求實的科學品德,培養(yǎng)學生的動手能力、觀察能力、查閱文獻能力、思維能力、想象能力、表達能力。
4) 通過完成綜合研究性實驗,培養(yǎng)學生獨立解決實際問題的能力,提高學生的科研素質與創(chuàng)新意識。
在培養(yǎng)學生掌握實驗的基本操作、基本技能和基本知識的同時,進一步培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力,為學生今后從事科研、教學或企事業(yè)單位的分析檢驗以及新技術的研發(fā)工作打下扎實的基礎。
在實驗組織方面,根據(jù)各實驗的目的和要求,學生分為5人1組,指定一個組長,每組選擇1套實驗題目?;A實驗題目要求達到27學時、綜合性實驗題目選擇1題和研究性實驗題目選擇1題,基礎實驗題目要求在規(guī)定時間內,小組獨立完成實驗測定、數(shù)據(jù)處理,并撰寫實驗報告。實驗過程中, 要求學生勤于動手, 敏銳觀察, 細心操作, 開動腦筋, 分析鉆研問題, 準確記錄原始數(shù)據(jù), 經(jīng)教師檢查,實驗及其原始數(shù)據(jù)記錄才有效。同時,團隊作業(yè),需要多人分工合作、相互幫助,這樣可以提高人際交往和溝通能力,學會與他人合作,培養(yǎng)團隊創(chuàng)新能力。
3課程學習與畢業(yè)論文,科研訓練相結合
人工智能技術在一定程度上代表著信息技術的前沿和未來,通過學習和體驗人工智能的知識和技術,學生能夠在一定程度上了解信息技術發(fā)展的前沿知識,這有助學生開闊視野、培養(yǎng)興趣,為今后繼續(xù)深造或走向社會奠定堅實的基礎[3-4]。
人工智能的理論和方法廣泛應用于數(shù)據(jù)挖掘、機器學習、模式識別、圖像處理中,這些內容既是高年級的后續(xù)課程,又是現(xiàn)在熱門的研究方向。學習和深刻理解人工智能的理論、方法和應用,對后續(xù)課程學習以及今后的研究具有重要的意義。
我院規(guī)定大學三年級的學生開始聯(lián)系畢業(yè)論文指導導師,同時確定畢業(yè)論文的研究方向,提前進行科研實踐,以培養(yǎng)實踐能力和研究素質。人工智能課程正好是大三高年級開設的專業(yè)課,因此,我們把課程實驗及設計與同學的興趣相結合,引導學生,并提煉和形成學生的畢業(yè)選題和課外的科研方向,它是提高本科生研究創(chuàng)新能力的有效手段。
基于新的教學實踐,很多學生的選題都與上述歸納的人工智能若干算法相關,如算法本身的研究和改進,或是算法在各領域,如數(shù)據(jù)挖掘、圖像處理等的應用。在我們的科研能力訓練計劃中,一批項目和課題,如混合神經(jīng)網(wǎng)絡的研究與應用、差分演化算法研究與應用、基于協(xié)同訓練的推薦系統(tǒng)等,分別受到國家和學校本科生科研項目立項資助。一批三四年級的本科生以第一作者身份在國內核心期刊、國際會議和期刊上發(fā)表學術論文,這激發(fā)了學生的科研興趣,使學生體會到了創(chuàng)新的樂趣。
總之,課程學習與畢業(yè)論文、學校大學生科研項目資助計劃、國家大學生創(chuàng)新性實驗計劃相對接的科研訓練,極大地提升了學生的創(chuàng)新能力和科研基本素質。
4結語
針對人工智能的課程特點,我們積極開展研究型教學、研究型學習,提高大學生的學習能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的研究與實踐。我們的教學研究與實踐主要內容包括三個方面:啟發(fā)式傳授人工智能解決問題的非結構化的思想;成體系的實驗訓練;以及與畢業(yè)論文、學校大學生科研項目資助計劃、國家大學生創(chuàng)新性實驗計劃相對接的科研訓練。這三個主要方面,層層遞進、環(huán)環(huán)相扣,是體系完整的創(chuàng)新型人工智能教學實踐,新的改革和實踐在教學中取得了令人滿意效果。
參考文獻:
[1] 張劍平. 關于人工智能教育的思考[J]. 電化教育研究,2003(1):24-28.
[2] 謝昆青. 第一個智能科學技術專業(yè)[J]. 計算機教育,2009(11):16-20.
[3] 羅輝,梁艷春. 大學生畢業(yè)論文與科研能力培養(yǎng)及就業(yè)[J]. 吉林教育,2003(10):18.
[4] 金聰,劉金安. 人工智能教育在能力培養(yǎng)中的作用及改革設想[J]. 計算機時代,2006(9):66-69.
Reform and Practice of Innovative Teaching in Artificial Intelligence
WANG Jia-hai, YIN Jian, LING Ying-biao
隨著信息技術的應用和普及,“智能化”成為信息化后續(xù)發(fā)展的重要內容之一。在決策領域,20世紀80年代,一種以計算機為工具、應用決策科學及有關學科的理論與方法、以人機交互方式輔助決策者決策的決策支持系統(tǒng)(DSS)應運而生。但是,DSS只能輔助和支持決策者決策,其貢獻局限于對可選方案的評價,只能對有量化特性的問題使用數(shù)據(jù)模型和數(shù)值計算方法來輔助決策,不具有表示復雜決策過程的能力,因此,促使人們提出將DSS與專家系統(tǒng)(ES)相結合,以分別發(fā)揮DSS的數(shù)值分析和ES的符號處理優(yōu)勢,從而將定性分析和定量分析有機結合起來,以既能進行知識處理,又能有效地解決半結構化和非結構化問題,這就是智能決策支持系統(tǒng)(IDSS)的產(chǎn)生背景。
隨著人工智能和智能技術的發(fā)展,IDSS在廣泛的工程技術、經(jīng)濟、管理、醫(yī)療和農(nóng)業(yè)科學等諸多領域,得到廣泛應用。了解、掌握智能決策的基本知識和技術是計算機科學、智能科學類專業(yè)大學生的基本要求,因此,智能決策類課程應運而生,并逐漸發(fā)展成為計算機、自動化、管理科學與工程和智能科學技術等專業(yè)的專業(yè)課之一[1-4]。
在我校,智能決策系統(tǒng)課程作為計算機科學與技術、軟件工程、網(wǎng)絡工程和其他電子信息類專業(yè)的專業(yè)限選或選修課程。目前,該課程的教學內容存在如下問題:一是教學內容繁,二是技術更新快,三是涉及的專業(yè)知識深,對學生的理論基礎知識(特別是數(shù)學知識、計算機技術)要求極高,教學難度大。因此,學生在學習過程中不得要領,抓不住課程的核心,只見樹木、不見森林,從而影響學生們的學習效果。本文就是在這樣背景下,提出并開展教學研究的。
1教學內容改革
智能決策系統(tǒng)是一門計算機科學、管理科學、人工智能和應用數(shù)學交叉的新興專業(yè)課程,其學分通常為2~2.5學分,即32~40學時,其中包括0.5學分的實驗課程(8學時)。因此,如何在有限學時中容納下本課程教學內容,完成本課程的教學目標,就成為首要問題。
通過實踐和教學改革,我校本課程的理論教學內容主要包括下列6個知識單元。
1) 決策理論概述。主要內容有決策的概念、類型、基礎、流程和目標。理論課時數(shù)4學時。
2) 決策系統(tǒng)。主要內容有決策支持系統(tǒng)的概念、結構、功能、主要部件與設計要點。理論課時數(shù)控制在6學時。
3) 決策模型。主要內容有數(shù)據(jù)倉庫、知識管理、數(shù)據(jù)挖掘、智能算法和數(shù)據(jù)處理。理論課時數(shù)控制在6學時。
4) 智能決策系統(tǒng)。主要內容有計算智能基礎、專家系統(tǒng)的概念和結構、智能決策系統(tǒng)的概念和結構、智能決策系統(tǒng)的設計要點。理論課時數(shù)控制在8學時。
5) 群體決策系統(tǒng)。主要內容有協(xié)同計算概述,群體決策系統(tǒng)的概念、結構、功能、群體決策過程與建模和實現(xiàn)方法。理論課時數(shù)控制在6學時。
6)智能決策系統(tǒng)的發(fā)展。主要包括基于網(wǎng)絡的決策系統(tǒng)技術和應用,網(wǎng)絡技術與基于Agent的決策系統(tǒng),智慧地球與智能化企業(yè)。理論課時數(shù)控制在2學時。
實踐教學內容包括4個實驗,學時總數(shù)為8學時,其教學內容設置見本文§3。
2教學方法改革
教學方法是為完成一定的教學目的、教學任務所采取的教學途徑或教學程序,是以解決教學任務為目的、師生共同進行認識和實踐的方法體系。其方法體系主要包含多個基本要素,比如教、學、信息傳輸載體(包含文字、圖形、圖像、肢體語言、表情、感知等)和教學輔助設備等。教學過程就是要充分利用具有信息優(yōu)勢、知識優(yōu)勢的教師,將信息、知識、技能、技巧,系統(tǒng)集成地傳輸給暫時處于低信息狀態(tài)的學生。決定這個傳輸過程順利進行的至關重要因素有:教師的積極性與責任心和學生的求知欲與基礎知識及其結構。從教育學和心理學角度看,課程教學方法改革就是圍繞這兩個因素展開[5],限于篇幅,本文的討論僅從如何調動學生的求知欲著手。
2.1探索式教學方法
經(jīng)過多年教學實踐,本文實踐了“探索式教學法”,此法強調因材施教,在教學全過程創(chuàng)設教學環(huán)境、培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神。所謂探索式教學方法是指在教學過程中,在教師的啟發(fā)、誘導下,學生自主學習和合作討論,以學習課程知識和科學問題為探索目標,以學生熟悉和能接觸到生活原型為研究對象,為學生提供自由表達、質疑、探索、討論問題的環(huán)境,學生通過個體、小組、團隊等多種形式完成解難、釋疑、嘗試學習活動,將學生自己所學知識應用于解決實際問題的一種教學程序。探索式教學方法重視發(fā)展學生的創(chuàng)造性思維,培養(yǎng)自學能力,力圖通過自我探索引導學生學會學習和初步掌握科學研究方法[6],培養(yǎng)學生的文獻獲取與加工能力、信息分析與加工利用能力、團隊協(xié)作與溝通能力、語言表達與寫作能力,和創(chuàng)新精神。為其終身學習和工作奠定良好基礎。
盡管探索式教學法能夠給教師的教學提供思想、理念指導,但是,針對不同教學對象和不同課程內容,其實際應用方法也會存在差異,這就是所謂的教無定法之說。本文以智能決策系統(tǒng)課程第1知識單元課外作業(yè)為例,嘗試說明該法的具體應用方法,為保證該方法的實施效果,本文擬定了如下的教師操作流程:
1) 制定論文目標:培養(yǎng)學生綜合利用參考文獻和學會表達的能力。首先,要求學生學會獲取、理解、過濾和分析信息;其次,要求學生掌握撰寫科技論文的基本技巧;最后,要求學生在觀眾面前表達自己觀點,學習說服聽眾、推銷自己觀點的技巧。
2) 論文基本要求:①圍繞“關于信息技術對決策影響”的主題,學生自擬題目;②2周時間內,學生完成1 000字左右(2頁A4幅面)的論文,其中內容需要包括摘要,關鍵詞,問題或觀點概述,目前發(fā)展狀況,結論或結語;③制作演示幻燈片。
3) 提供信息查閱途徑:通過網(wǎng)絡教師自己已經(jīng)掌握的文獻資源和網(wǎng)絡地址資源,指出查詢方法和基本技巧。
4) 抽查式演講:①使用幻燈片;②介紹主要內容;③結論;④點評、提問與回答。
5) 評價標準:①文檔編制能力;②問題發(fā)現(xiàn)與分析能力;③表達與陳述能力。
在實施中,要防止出現(xiàn)如下情況:①題目太難或太容易,以免挫傷學生積極性;②提前告示和監(jiān)督,防止學生偷懶或拷貝;③靈活掌握考評手段,鼓勵創(chuàng)新,保護學生學習積極性。
2.2案例教學方法
案例教學法是在教師指導下,根據(jù)教學目標的要求,創(chuàng)設學生身臨案例場境的教學氛圍,使用案例來組織學生的學習、研究、實踐等活動的教學方法。本課程利用該方法,加強了理論與實際的結合,為學生學習提供模仿案例,提高了學生對理論知識的理解和實踐能力,培養(yǎng)學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力。案例教學法需要掌握好2個重要環(huán)節(jié):
1) 案例選編。必須選擇學生容易理解、常見的例子,案例選編必須圍繞課程某個具體的教學目標,要適當加工,剔除與課程內容關聯(lián)性小的內容和技術,降低難度,方便學生理解。同時,案例必須來自于實際,并且問題明確。
2) 案例講解與分析。案例本身只是對實例的某些情況描述,表面上平鋪直敘,但是,其中必須隱藏著多個問題,要引導學生積極思考、深入分析,以發(fā)現(xiàn)其中隱藏的問題,并找出問題產(chǎn)生的原因,提出解決方案。在思考和分析過程中,既要培養(yǎng)和開發(fā)學生智力,又要培養(yǎng)學生綜合運用所學理論知識的能力。案例分析不能苛求解決問題的結果如何,而應該重點強調分析過程是否正確、方法是否恰當,案例講解和分析的主要任務是培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和邏輯思維等能力,通常解決問題的能力正是課程后續(xù)需要實施的教學目標。
本文在第4知識單元中,以6子棋計算機博弈系統(tǒng)為例,通過對6子棋計算機博弈平臺的仿真實驗,選擇不同的博弈策略,比如不同的估值函數(shù)、不同的搜索策略等,獲得不同的實驗結果,實現(xiàn)人-機對戰(zhàn)、機-機對戰(zhàn),讓學生切實體會到機器智能的魔力及其智能系統(tǒng)的構造方法,有力地促進了學生對理論知識的理解,并激發(fā)了學生的學習興趣。
3實驗教學內容
3.1實驗教學內容的設置
實驗課是智能決策系統(tǒng)課程的重要環(huán)節(jié),由于總課時有限,實驗課時也就不多。但是,本校在專業(yè)課程中,仍然堅持設置了0.5學分的實驗,以使學生能將理論知識與實踐聯(lián)系起來,使抽象的理論不再是深奧,提高學生靈活運用知識的能力。本課程實驗學時為8學時,主要設置了表1中的3個實驗。
3.2實驗課的操作
為提高學生對課程理論知識的理解和應用設計能力,針對課程實驗教學課時少和實驗復雜特點,需要注意以下幾點。
1) 簡化平臺、降低實驗難度。實驗教學過程重在是一個訓練學生動手、動眼和動腦的過程,旨在培養(yǎng)學生好奇心和操作技能,以及觀察問題、分析問題和解決問題能力。因此,在實驗中,要盡量將實驗平臺簡化,以將學生注意力集中于實驗內容,保證實驗效果。比如實驗2,提供給學生智能交通燈控仿真平臺,它實際上是一個軟件模擬平臺,能實現(xiàn)固定交管模式的全部功能,學生能通過標準接口建立自己設計的智能交通管理模式;又如實驗3,以FIRA機器人足球5vs5比賽項目的仿真平臺為實驗平臺,利用平臺已設置的運球、傳球、前進、后退、轉動等命令,學生能通過這些命令建立足球機器人的路徑規(guī)劃和避障策略。
2) 科學分組、培養(yǎng)協(xié)作能力。由于實驗3工作量比較大,需要多人協(xié)作完成,發(fā)揮集體智慧作用,因此,在實驗3中,按照3~5人/組,實行組長負責制。組長監(jiān)督、管理、協(xié)調本組實驗過程,每個組員都有明確的任務,并對組長負責,組長對教師負責。實驗3的課內實驗設置4學時/2次,學時主要在課外完成實驗3,歷時1個月。
3) 設計算法、培養(yǎng)智能意識。引導學生,模仿人類智能,設計智能算法,實現(xiàn)簡單的智能決策。由于課時有限,必須注意控制算法的簡潔、實效,以使學生能在短時間內模擬實現(xiàn)簡單的智能行為,著重引導學生分析業(yè)務行為,發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)流程,構造智能算法,以此培養(yǎng)學生開發(fā)信息系統(tǒng)的智能意識。
4結語
智能決策系統(tǒng)是人工智能、計算機科學、自動控制科學交叉結合的一門新興專業(yè)課程,對推動信息化向智能化方向發(fā)展具有重要意義。該課程作為在校主要面對電子信息、計算機專業(yè)學生,通過該課程學習,學生反映加深了對智能的理解,提高了對計算機技術應用的認識深度,培養(yǎng)了學生的智能化設計意識,激發(fā)了學生的求知欲望。本文的研究成果是源于智能決策系統(tǒng)課程,但是,對其他信息技術課程,也具有積極的借鑒意義。
參考文獻:
[1] 鐘義信. 智能科學技術導論[M]. 北京:北京郵電大學出版社,2006:1-38.
[2] 張彥鐸,王海暉,劉昌輝. 地方工科院校智能科學建設的若干思考[J]. 計算機教育,2009(11):39-42.
[3] 韓力群. 智能科學與技術專業(yè)培養(yǎng)規(guī)范[R]. 北京:第二屆全國智能科學與技術教育學術研討會.2004.
[4] 王萬森,鐘義信,韓力群,等. 我國智能科學技術教育的現(xiàn)狀與思考[J]. 計算機教育,2009(11):10-14.
[5] 楊德廣,謝安邦. 高等教育學[M]. 北京:高等教育出版社,2009.6:1-50.
[6] 張偉峰. 本科高年級人工智能教學的幾點思考[J]. 計算機教育,2009(11):139-141.
Research on Teaching Reform of Intelligent Decision System Courses
ZHANG Xiao-chuan, CHEN Feng
1 引言
周濟同志在實施“質量工程”的二號文件中指出: “提高高等教育質量,本科教學質量是關鍵”。智能科學與技術是信息類學科中最年輕的本科專業(yè),也是最具有發(fā)展?jié)摿Φ膶I(yè)。2008年中國科協(xié)舉行的“五個10”系列評選活動中,作為智能科學技術核心的“人工智能技術”和作為智能科學技術重要應用領域的“未來家庭機器人”均入選“10項引領未來的科學技術”,這在當今所有學科中獨一無二。
文獻[2]對中國計算機相關專業(yè)作了一次比較全面的調查,調查中發(fā)現(xiàn),目前學生仍處于應試教育模式中,要考很多基礎理論課程,而實踐課程少,動手能力不強,致使畢業(yè)后競爭力較差。調查結果顯示,認為畢業(yè)生在實際工作中動手能力培養(yǎng)不足的比例高達70%。有的用人單位還反映,學生在校學習過程中沒有形成一個好的習慣,沒有把基礎的東西學好,而是認為學一個語言就可以去用了,結果編程基礎很不扎實,稍微復雜點的編程就會出問題,而且編程不太規(guī)范,項目工程能力較差,突出的例子就是不喜歡寫項目文檔。
學生在校期間缺乏有效的、足量的實踐環(huán)節(jié),是企業(yè)和畢業(yè)生的共同反映。例如,關于“工作中最有用的技能或知識的來源”的多選題,70.7%的畢業(yè)生認為是參加工作之后逐漸學習到的;其次為課程實習,例如硬件試驗和上機項目實習題,占40%;第三為到公司實習,占39.2%,都高出大學教師的課堂教學。
對于智能科學與技術專業(yè),將所有專業(yè)課程分成兩大類:理論性課程和應用實踐性課程。有的課程既兼顧理論性,又兼顧實踐性,但是有所側重。理論性課程是方法論的內容,是知識傳承的載體,是本科階段必須強化的內容,目前對于理論性或者偏理論性的課程比較重視,但是比較忽略實踐性課程。
雖然每年各類公司招聘應屆畢業(yè)生的標準幾乎一致,但是貌似并未對教學大綱產(chǎn)生過影響。每年各類公司到學校招聘,要求掌握的開發(fā)工具和開發(fā)平臺等,大多沒有在課程體系中出現(xiàn),如圖1所示。
為什么在課程體系中沒有出現(xiàn)的這些技術呢?不少老師會認為我們是本科教學,這些是??粕踔潦锹毟邞搶W的內容。然而事實并非如此,2002年開始,我校和比利時魯汶工學院合辦了一個碩士班,這個專業(yè)是魯汶工學院的碩士類專業(yè)中的最好專業(yè),畢業(yè)生在比利時非常受歡迎。他們的課程覆蓋了大部分企業(yè)的招聘需求:c++程序設計(QT平臺)、用戶界面(UI)設計、JavaWeb開發(fā)和Flas設計,等等。除了一門“電子媒體導論”屬于偏理論性的課程,其他全部是實踐性的課程。這些課程是目前國內不屑于開的一些科目,而恰恰又是企業(yè)所需要的。
目前對于課程的設置,國內很多專業(yè)課程體系和10年前的課程體系設置大體相同。當然,對于基礎類課程,沒有多大變化是可以理解的。信息類學科每隔5年都會發(fā)生重大變化,課程體系卻變化很小。這有兩方面原因:(1)課程內容變化,第一遍講解需要大量的備課時間,而且講課效果還不一定好。(2)要繼續(xù)學習新技術,不如講老課程來得熟練、輕松。這樣導致新課程開不出來,即使開出來也沒有人愿意講。
2 軟件應用實踐類課程設計探討
首先要明確這個體系中有些什么,才能決定需要設置什么。用人單位和畢業(yè)生都認為,現(xiàn)在的本科教學有一種教師“閉門造車”之嫌,教師是根據(jù)院系的課程安排和課本上的內容、按照自己的思維方式去講解,其實,就課程安排本身而言就可能已經(jīng)與社會需求脫節(jié)了。
在對所使用的操作平臺的調查中,選擇使用UNIX/Linux開發(fā)平臺的比例明顯居高。學生在校期間和實際工作中所使用的平臺有一些差異,如果能在本科課程中增大UNIX/Linux平臺的比例,效果會更好些。在對開發(fā)語言與環(huán)境方面的調查中,也發(fā)現(xiàn)目前在校期間和工作中使用的開發(fā)語言和環(huán)境不太一致,相差最大的是Java和JSP/J2EE。可見,高校關于開發(fā)語言的課程設置中也存在一定問題。
目前在應用開發(fā)領域中,從軟件開發(fā)體系上分類,主要分成三大體系,一種是基于瀏覽器的B/S(Brower/Server)架構,另一種是C/S(ClientJServer)架構、面向嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)架構。開發(fā)體系如圖2所示。
基于B/S架構的開發(fā),目前主要采用三種服務器端語言:JSP(Java Server Pages)、PHP和,這三種語言構成三種常用應用開發(fā)組合:JSP+Oracle體系、PHP+MySQL體系以及ASP,NET+SQL Server體系。
基于C/S架構的開發(fā),傳統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境有VB、VC以及Delphi等,隨著Java體系以及,NET體系的普及,目前更流行NET編程體系和Java編程體系。
對于嵌入式開發(fā),很多老師可能覺得應該并入硬件類課程。我們認為應當并入軟件類課程,主要有如下兩個原因:(1)目前面向嵌入式的開發(fā),并需要涉及多少硬件設計,開發(fā)板都是定制好的,和開發(fā)軟件的套路沒有區(qū)別。(2)嵌入式開發(fā)環(huán)境與普通計算機開發(fā)環(huán)境已經(jīng)基本統(tǒng)一,比如QT,Eclipse和Visual 開發(fā)套件等。目前,面向嵌入式系統(tǒng)的主流平臺分成兩種:Linux和WinCE,從開發(fā)角度上劃分,可以粗略分成應用開發(fā)與驅動開發(fā)。
將每一個體系都分成基礎部分和提高部分,為了能將擴大知識面,將基礎部分設置成為必修課程或者選修課,提高部分設置成為選修課。同學可以根據(jù)自己的興趣和發(fā)展方向,選擇某一個分支學習下去,并在這個方向進行綜合案例設計和畢業(yè)設計,并以此為作為就業(yè)的方向,從而提高最終的就業(yè)成功率。基本課程規(guī)劃如圖3所示。
將“算法分析與設計”作為軟件類課程的基礎,參考MIT大學的智能方向的課程規(guī)劃,主要講解智能搜索、排序以及動態(tài)規(guī)劃方面的內容;然后設置3個主線結構:(1)Java基礎J2EE開發(fā);(2)NET應用開發(fā)基礎NET Web開發(fā);(3)基于ARM/DSP系統(tǒng)的Linux應用開發(fā)一基于ARM/DSP系統(tǒng)的驅動開發(fā),其中大部分基礎類的課程以必修課的形式開出,后面的課程以選修課的形式開出。
通過基礎類課程的學習,可以對這個體系的內容有一個初步的認識,學生可以根據(jù)自己的就業(yè)方向以及興趣合理選擇后續(xù)的課程。
3 軟件應用實踐類課程的教學方法探討
大部分實踐類課程由課堂講解和上機組成,課堂講解 將大部分知識點講解清楚,然后通過上機將課堂的內容進一步鞏固,并通過練習,提高課程的動手能力。
如果上午課堂講解,下午上機練習,效果還可以。很多情況下,要間隔好幾天,這樣再上機效果將大大降低,根據(jù)遺忘規(guī)則,很多同學已經(jīng)忘記課上的大部分內容,上機的效果將大大降低。
我們計劃采取一種折中的方法,分成小班在實驗機房上課。將講解部分與上機練習結合起來,對每一個知識點進行講解后,讓同學立刻進行練習,這樣可以提高同學的動手實踐能力。通過教師的課堂講解和同學的課堂練習,將知識達到融會貫通的程度,如圖4所示。
這種設置提高了對教師的要求,教師除了熟練的知識講解,還要有快速發(fā)現(xiàn)問題的能力,及時查找同學練習中出現(xiàn)了問題。還需要對知識有良好的把握和課堂的整體控制能力。
4 軟件應用實踐類課程的講義教材建設探討
對于講課的積累,除教學大綱和完整的PPT以外,還應該根據(jù)專業(yè)特色建立一套完整講義。每年要對講義的內容進行完善和修改。講義是教學過程的總結,一套完善的講義不僅方便老師教學和同學學習,還能為其他老師授課提供有益的參考。
但是,講義的編寫需要耗費大量時間,是知識再加工整理的過程。內容是講義和教材的生命,保證內容質量,是提高教學質量的關鍵。300頁的講義至少需要1200小時以上的時間投入,即使是講了很多遍的課程,建立講義的周期也需要半年到1年的時間。
講義一般情況下使用Word錄入,如果對Word不熟悉,對300頁左右的書稿進行整理將會非常辛苦。靈活使用Word樣式表,可以使排版更加輕松,使整個稿件條理性很強。除此之外,圖表的清晰程度也很重要,圖題和表題要按照章節(jié)進行標注。由于書稿是單欄排列,為了使自己的書稿能夠美觀大方,盡量不要使用高度大于寬度的圖,圖的高度與寬度的比例在1:1.5到1:2.5之間比較適宜,比例盡量接近黃金分割點“0.618:1”,這樣的圖從視覺上是最舒服的。從開始設計大綱到正式完成,科學的方法大概需要5步左右,如圖5所示。
前期的預研階段,需要與同行討論規(guī)劃講義的大綱與章節(jié),并針對每一章定出一級節(jié)標題,并反復與同行討論并修改大綱。如果作為規(guī)劃講義的一部分,還需要考慮與其他講義的銜接、知識點的統(tǒng)籌規(guī)劃等。根據(jù)實際情況,這一階段一般需要1個月左右。
即使作了充足的預研,到實際寫作的時候,也會舉“手”維艱,往往投入大量的時間,也看不到多少產(chǎn)出。但是如果不投入時間,則一定不會有產(chǎn)出。很多第一次接手講義或者教材編寫的老師,經(jīng)常會選擇在這個階段放棄。其實對于第一遍編寫,并不需要過于細致,這一階段需要調動發(fā)散性思維,將自己授課的材料,“填鴨式”放到規(guī)劃的每個章節(jié)上,并不斷地對資料進行整理,用非口語化的語句,整理素材。講課的思維很容易影響講義的語句,因此會出現(xiàn)大量的類似“我們看這樣是不是更好啊”、“這樣不行了啊”等語句,這些口語化的文字,盡量避免。
第二遍編寫和修改,是決定講義質量好壞的關鍵過程。按照規(guī)劃將理論知識、實際案例和綜合應用等補充完整??刂坪酶鞑糠值谋壤?,例如理論知識與實際例子的比例為7:3或者6:4等。對每一章節(jié)進行反復細致的修改,并根據(jù)內容編寫每章習題以及答案。
經(jīng)過第二遍的編寫和修訂,寫出的內容已經(jīng)可讀了。找個同行進行內容上、技術上和概念上的審查,并根據(jù)意見進行修改。因為最終面向的是學生,找?guī)讉€同學從初學者的角度閱讀,只有他們才能感覺到什么地方不連貫、什么地方跳躍有些大了或者什么地方看不懂等。
第三遍修改是一個逐步“求精”的過程。根據(jù)同行以及同學的意見,再進行修改,修改的同時,再請他們對相應的地方進行閱讀,看調整是否恰當。經(jīng)過反復修改后,就可以定稿了,在稿件的基礎上再編寫內容提要和前言等。
經(jīng)過兩遍以上的使用,學生反映良好,就可以在此基礎上將講義建設成為一本教材。如果教材不來源于講義,不經(jīng)過課堂的檢測,很難是一本好教材。
5 應用實踐類課程的考試方法探討
閉卷考試有很多缺陷,不能客觀反映出學生理解、掌握、應用知識的實際情況,但是如果沒有閉卷考試的督促,學生會放松學習,從而不能產(chǎn)生良好的學習效果。可以不應拘泥于閉卷這一種形式,對考核內容和形式作適當調整,形成多樣化的考評方法。例如:
(1)減少閉卷考試的科目,安排具體實踐項目,結合平時組織的小討論、小論文,做項目、寫方案報告,以論文考核為主。
(2)更多地通過課程的實驗和成果來考核,鼓勵在實驗中的創(chuàng)新,理論成績所占比例可以縮小到總成績的50%以下。
(3)布置給每位學生的作業(yè)都不一樣,不以統(tǒng)一的答案標準作為考核依據(jù)。
(4)減少必修課比例,鼓勵學生選擇選修課程。
大部分專業(yè)核心課程都有實驗環(huán)節(jié)和課程設計環(huán)節(jié)。課程設計環(huán)節(jié)對學生是一個綜合性鍛煉的機會,要求學生從工程的角度進行考慮和設計,考核時不僅要看程序的運行,更重要的是要看設計思想和程序代碼及邏輯,這樣就有效地防止了一個學生做出來其他同學就都拷貝的現(xiàn)象。為了保證課程設計的質量,題目事先要進行篩選和評議,根據(jù)課程設計的時間長短,題目的難度要進行相應調整,偏難和偏易都不合適。
參考歐洲一些科目考試的經(jīng)驗,并結合國內的課程的特點,我們將課程考核分成3個部分,平時的成績占10%,課程最終的答辯占30%,閉卷考試占60%,如果有任何一個類別不通過,課程都算不及格,如圖6所示。
其中,試卷答題和項目答辯同時進行,某一組在答辯時,其他小組在考試,這樣交替進行。每組的項目需要設計出完整的程序演示、系統(tǒng)的需求分析、詳細設計以及答辯PPT等。
中圖分類號:TP391 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2015)12-0000-00
從電子圖書館到虛擬圖書館,再由虛擬圖書館到數(shù)字圖書館,這個演變過程是具有高效的、完善的一個過程,而能夠支撐起這個具有龐大功能的數(shù)字圖書館的主要技術,則是通過相關研究人員不斷地探索所研究出來的,這些支撐技術包括數(shù)據(jù)的采集與導入技術、自動分類技術、檢索技術、信息技術、網(wǎng)絡與系統(tǒng)管理技術以及包括版權保護技術等在內的十八項支撐技術。本文將結合現(xiàn)代信息發(fā)展的趨勢,系統(tǒng)完善的對數(shù)字圖書館的主要支撐技術進行分析。
1支撐數(shù)字圖書館的關鍵技術分析
(1)復雜科學網(wǎng)絡計算技術。隨著我國互聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展與應用,運用計算機進行科學計算成為重要的計算方式,也是計算機網(wǎng)絡所應當具備的一項基本性能,這種新型的計算模式主要的計算對象是復雜的科學計算,徹底改變了傳統(tǒng)模式的生產(chǎn)軟件,以組件為基本單位,軟件開發(fā)者可以在制造目標軟件的同時在網(wǎng)上訂購所需組件,這種計算模式把每臺電腦都系統(tǒng)的聯(lián)系到一起,其中的組件可以跨越網(wǎng)絡、語言、程序及工具等實現(xiàn)統(tǒng)一運行,使的最終達到一個計算能力更加強大,數(shù)據(jù)分析能力得到大幅度提升的、并且可以利用計算機的閑置時間來處理問題,全面實現(xiàn)網(wǎng)絡資源的共享,實現(xiàn)各類存儲、信息與知識資源的全面共享。(2)數(shù)據(jù)庫發(fā)展技術。作為現(xiàn)代信息科學與計算機技術發(fā)展的重要組成部分,數(shù)據(jù)庫技術的發(fā)展也有著舉足輕重的作用。數(shù)據(jù)庫技術室計算機數(shù)據(jù)處理與管理中心的主要核心所在,通過數(shù)據(jù)庫技術,可以很大程度的解決數(shù)據(jù)的有效存儲與合理組織的問題,在數(shù)字圖使館的建立方面有著重要的意義,也是實現(xiàn)數(shù)字圖書館信息資源共享、安全合理的運行的重要保障。(3)數(shù)字化圖書館個性化服務技術。數(shù)字化圖書館個性化服務,即以用戶需求為中心,利用較強的主動性、易用性、專業(yè)性以及知識性多用戶的需求進行分析并最終滿足用戶需求,在圖書館服務系統(tǒng)中,個性化服務技術占據(jù)著相當重要的地位。(4)數(shù)字圖書館智能技術。在數(shù)字圖圖書館不斷發(fā)展的過程中,數(shù)字圖書館智能作用也成為重要的支撐技術之一。這種智能作用在工作中避免了人為的參與,可以模仿人的行為能力,并且具有主動提供信息的特殊功能。數(shù)字圖書館智能技術包含多項主要功能,包括自動探測信息的更新與變化,并自動將其下載并存儲,智能技術可以參與信息庫的個性化管理,在用戶瀏覽網(wǎng)頁時智能技術將會分析用戶所感興趣的內容,并提供良好的建議給用戶。(5)數(shù)字圖書館跨庫檢索技術。數(shù)字圖書館的跨庫選擇技術也被人們稱為異構檢索技術、多數(shù)據(jù)庫檢索技術等。這種檢索技術可以通過單一的檢索接口,利用統(tǒng)一的檢索方法,對所需信息進行全面的搜索。在其檢索過程中,用戶不僅可以檢索到科學論文、期刊論文等,也可以檢索到會議文本、期刊等信息載體上的具體內容,將內容豐富、信息量巨大的青苔得以展示,全面實現(xiàn)信息的多方位檢索,極大地滿足了用戶的需求。(6)數(shù)字圖書館虛擬技術。數(shù)字圖書館的發(fā)展技術離不開虛擬技術的發(fā)展。所謂虛擬技術既是指通過計算機建立一個逼真的模擬現(xiàn)實的模型,人們通過此青苔可以與該模型進行交流與互動。這種虛擬技術已經(jīng)成為目前數(shù)字圖書館的主要技術之一,它具有很強的綜合性,融匯了計算機圖形學、智能技術、傳感技術等方面的智能科學技術,通過人的感觸,對使用者的控制行為進行互動。虛擬現(xiàn)實技術在在數(shù)字圖書館建設過程中應用越來越廣泛,參考咨詢方面以及虛擬學習方面等都有廣闊發(fā)展的空間。(7)數(shù)字圖書館信息安全技術。信息化時代的發(fā)展及其迅猛,網(wǎng)絡時代帶給人們更多方便的同時,我們也要注意各種安全問題。網(wǎng)絡自身的虛擬性是我們處于一個非現(xiàn)實的境地,安全問題就更為突出。信息安全具有保密性、完整性、可用性以及可控性,有關技術人員已經(jīng)尋求出信息安全技術的主要方面。信息安全包含私鑰加密、公鑰加密以及數(shù)字簽名加密。
2數(shù)字圖書館的評估
為了保障數(shù)字圖書館的合理有效的運行,在數(shù)字圖書館的運行過程中,需要進行必不可少的評估過程,具體步驟及方式如圖1所示:
3 結語
在數(shù)字化網(wǎng)絡時展勢頭正好的時代,個性化信息服務成為提供給用戶的重要服務形式,在數(shù)字化圖書館發(fā)展的過程中,資源的整合與共享是很重要的。數(shù)字化圖書館的形成是社會網(wǎng)絡技術與計算機技術急速發(fā)展所帶來的必然結果,在發(fā)展自身優(yōu)勢的同時,借鑒優(yōu)秀的國外經(jīng)驗與手段,真正做到為用戶提供最好的服務,有效的提高我國圖書館建設的整體水平。
隨著我國素質教育的全面推行和智能科學技術的快速發(fā)展,傳統(tǒng)的教學模式受到強烈的沖擊,不少學校已嘗試推行網(wǎng)絡教學模式、交互式教學模式等教學改革,并且收到一些明顯的效果。這些新教學模式得到了老師、學生和家長的關注,越來越多的教師開始應用這些教學改革成果。根據(jù)“因材施教”原則和智能技術的原理,我們設計了智能系統(tǒng)控制課程的探究式教學方法[1]。
1智能系統(tǒng)控制課程探究式教學設計
智能系統(tǒng)控制課程與智能信息處理課程分別是我院的必修課程和選修課程,其探究式教學平臺主要包括網(wǎng)絡課程、講義下載、學生論文/程序演示等模塊。智能系統(tǒng)控制課程的探究式教學是指教師利用課堂的知識傳授和網(wǎng)絡的開放資源,安排學生分課題組,邊進行科研合作邊學習的教學模式。因此,探究式教學具有學生積極性高、師生/學生之間交互強、學生體驗印象深和師生互相學習等特點。本課程的探究式教學模式設計的步驟有探究式教學模式設計、網(wǎng)絡課程網(wǎng)站設計和實踐展示平臺的設計。
1.1探究式教學模式設計
傳統(tǒng)教學模式往往沒有提供可供學生自主選擇的學習方法,但并不是所有的學生都適合此種教學方式[2]。因此,有必要研究可供學生自主選擇學習進度的探究式教學模式,以實現(xiàn)因材施教。
本課程的探究式教學模式具體來說,是指根據(jù)每個學生的專業(yè)、基礎、潛力和特點劃分幾個合適的課題組,幫助每個學生選定自己的小課題;接著,在老師指導和組長帶領下分組調研、討論、設計、編程和交流,同時可以利用教學網(wǎng)絡中的各種教學資源;最后,將成果總結為PPT和程序,在課堂上交流,再在網(wǎng)絡上演示。例如,先根據(jù)學生學習智能系統(tǒng)控制課程的不同目的和學生的專業(yè)基礎,將眾多學生分為自動化組和通信組。然后,由各大組的組長和組員根據(jù)專業(yè)基礎和興趣探討課題題目和研究子方向,保證每個學生都有具體研究小課題。進而,學生調研、探討、研究、合作、交流,進行PPT陳述。再如,有的學生想學智能控制的理論知識,有些學生則想重點學習智能控制的應用技術,因此將智能系統(tǒng)控制網(wǎng)絡課程分為理論教學和應用教學。
1.2網(wǎng)絡課程網(wǎng)站設計
智能系統(tǒng)控制網(wǎng)絡課程的主要功能是在教學網(wǎng)頁上向學生展示智能系統(tǒng)控制的各種課程知識,要求以邏輯性強、易于理解的方式向學生傳授知識,這是學生自主學習的重要環(huán)節(jié)。知識點頁面的設計要求排版清楚美觀,色調適合統(tǒng)一,圖文并茂,以多媒體的形式展示知識。為了讓學生及時了解自己的學習進度并能實現(xiàn)知識點頁面的隨意轉換,設計了動態(tài)跟隨目錄,以便于學生隨時選擇課程的學習內容。對智能系統(tǒng)控制課程設計了進度參考值,以便于學生知道其學習快慢,從整體上把握學時規(guī)劃。
1.3實踐展示平臺的設計
在智能系統(tǒng)控制課程的實踐展示平臺中,習題的存儲和管理都在數(shù)據(jù)庫中進行,章節(jié)自測題的功能模塊如圖1所示[3-4]。學生每學完一章就可通過練習來鞏固該章的知識,了解其對本章節(jié)知識的掌握情況。
在課后習題的設計中,特別增加了顯示失分題并列出正確答案的功能以及留言功能。學生利用前一功能了解自己錯誤理解的那些知識點并改正錯誤,學生通過后一功能提交對答案的任何質疑或更好的建議方案,并由專業(yè)老師予以點評,如圖2所示。這些功能能提高學生的積極性,增加老師與學生之間的互動性,為學生學習本課程提供了很好的智能助手[5-6]。
智能系統(tǒng)控制課程實踐展示平臺的另一重要功能是利用Java技術等網(wǎng)絡工具展示智能技術的演示程序,促進學生的學習交互性和實踐效果。對于人工智能和智能控制課程中每種能演示程序的知識點,都可以用Java等技術編程實現(xiàn)交互演示實例,也可以推薦學生設計相關的演示程序,開設學生作品的演示區(qū)。
2結語
智能系統(tǒng)控制課程的探究式教學方法可以彌補傳統(tǒng)智能控制教學過程中的一些不足,讓任何學生都可以在任何時間、任何地點選擇一種自己想學的教學模式,以自己喜歡的學習方式和學習進度進行學習。學生根據(jù)自身的條件選擇一種教學模式,然后進行自主學習。每章最后會設置章節(jié)自測題,查看學生對本章節(jié)的掌握情況,更主要的目的是鞏固學生本章所學知識。隨著智能網(wǎng)絡技術的發(fā)展,智能技術的教學將會更加人性化和個性化[7-8]。
參考文獻:
[1] 蔡自興,徐光v. 人工智能及其應用[M]. 3版. 北京:清華大學出版社,2004.
[2] 龔濤,蔡自興. 多維教育智能體的構建與應用[J]. 教育信息化,2002(76):55-56.
[3] 馬婭婕,田翔川. 多媒體網(wǎng)絡教學系統(tǒng)在線考試題庫的設計[J]. 計算機應用研究,2005(1):182-183.
[4] 黃向前,劉淵,莊春興. 關于題庫資源建設系統(tǒng)的規(guī)范化的分析[J]. 實驗技術與管理,2004,21(3):76-79.
[5] 管恩京,李靜,鄭海峰. 促進高校網(wǎng)絡教學與教學資源應用的對策研究[J]. 現(xiàn)代教育技術,2009(12):126-129.
[6] 沈理達. 工程基礎軟件及應用課程的網(wǎng)絡教學系統(tǒng)設計[J]. 中國科教創(chuàng)新導刊,2009(36):123,125.
[7] 李人厚. 智能控制理論和方法[M]. 西安:西安交通大學出版社,2002.
[8] 王岳斌,劉利強,周細義. 交互式網(wǎng)絡教學模型設計與實現(xiàn)[J]. 湖南理工學院報:自然科學版,2005(3):19-22.
Research on Exploring Teaching of Intelligent System Control Course
GONG Tao1, ZHOU Jia-jia2
【關鍵詞】虛擬仿真技術/平臺;虛擬仿真訓練系統(tǒng);實訓教學
一、虛擬仿真實訓系統(tǒng)的三維建模技術及軟件研究
虛擬仿真系統(tǒng)的功能主要體現(xiàn)在它可以讓使用者借助于專用的視、聽、觸覺等具有感知功能的設備,進入仿真系統(tǒng)制造的虛擬空間,并且還能夠與虛擬環(huán)境中的人和物體進行實時交互,從而感知和操作虛擬環(huán)境中的各種對象,最終達到身臨其境的效果。它的組成主要是把計算機作為主要的部分,其次綜合利用三維圖形、多媒體、仿真等技術構建起一個逼真的虛擬系統(tǒng)。從它的組成部分和應用程序來看,虛擬仿真實訓系統(tǒng)對三維圖形的利用還是十分頻繁的,因此我們應當對其進行重點研究。虛擬仿真實訓系統(tǒng)在工業(yè)機器人上的應用設計主要是利用三維建模軟件,通過虛擬現(xiàn)實標準語言建立虛擬環(huán)境中的實體模型表現(xiàn)出來,最后通過描述它們之間的結構關系,快速、真實地顯示三維虛擬工業(yè)機器人,并為工業(yè)機器人控制系統(tǒng)提供一個研究觀察平臺。本段主要通過對虛擬仿真實訓系統(tǒng)的三維建模技術及軟件研究,來發(fā)現(xiàn)虛擬仿真技術的優(yōu)點和研究其未來的發(fā)展方向。
Maya軟件是美國Autodesk公司出品的世界頂級的三維動畫軟件,通過對Maya軟件的運用,能夠使虛擬仿真實訓系統(tǒng)在一定程度上提高制作三維動畫的效率和品質,調節(jié)出仿真的角色動畫,使其得出更加真實的效果。這是因為Maya軟件不僅僅包括一般三維和視覺效果制作的功能,而且還能夠和世界上最先進的建模、數(shù)字化布料模擬、毛發(fā)渲染、運動匹配技術相結合,使得虛擬仿真實訓系統(tǒng)所創(chuàng)造出的畫面更加真實有立體感。
二、虛擬仿真技術在各領域內的作用
隨著科技的發(fā)展,虛擬仿真技術在一些高科技等高端領域的地位越來越凸顯出來,地位與作用也逐漸提升。尤其是在移動互聯(lián)網(wǎng)的應用與開發(fā)、手機游戲設計及其所用到的一些主流引擎甚至高端引擎方面的價值更為突出。
Maya軟件是虛擬仿真技術的一種,它應用的對象是專業(yè)的影視廣告,角色動畫,電影特技等。它能夠在工作的過程中展現(xiàn)的比較靈活,易學易用,制作出動畫的效率非常高,渲染出畫面的真實效果比較強,它對畫面中角色動作的捕捉尤為清晰,與畫面角色的綁定的聯(lián)系性也十分緊密,是虛擬仿真實訓系統(tǒng)中一個比較不錯的系統(tǒng)軟件。MAX軟件它最開始的應用是在電腦游戲中的動畫制作,后來又進一步的開始參與影視片的特效制作,MAX軟件還被廣泛地應用于廣告、影視、工業(yè)設計、建筑設計、多媒體制作、游戲、輔助教學以及工程可視化等領域,也就是虛擬仿真實訓系統(tǒng)當中。它強大的立體三維功能被新媒體、影視動畫、游戲動畫等領域廣泛運用。
三、虛擬仿真技術為機器智能實驗課帶來的好處
虛擬仿真技術的應用為現(xiàn)代化的社會帶來了許多的方便,讓機器實驗課、項目實訓的智能科學與技術專業(yè)實驗教學越來越豐富化。虛擬仿真技術的應用可以有效地提高教學的質量和效率。通過對虛擬仿真技術的應用,使得上級和下級、老師和學生的客戶信息以及實訓項目、實訓指導、模擬操作、技能測評等等的信息存儲在管理信息庫中,與此同時,上級和下級或是老師和學生之間就可以通過客戶機對下級或者學生之間的實訓進行遠程的指導與管理。
隨著時代的發(fā)展,科技的進步,虛擬仿真技術在在現(xiàn)代職業(yè)技能教學中的作用也越來越明顯。虛擬仿真技術的不斷完善和發(fā)展,將為機器智能實驗課等實訓課程帶來更多的方便和益處。由于它能夠為人們提供一種高級的人機接口,具備交互性、想象性、沉浸性等特點,所以它主要的應用領域在政府、企業(yè)、學校等這些需要實訓學習環(huán)境的地方。
四、虛擬仿真實訓系統(tǒng)的應用領域和發(fā)展趨勢
作為一項新興的科學技術,虛擬仿真技術還處在一個不斷探索前進與不斷完善的階段當中,其發(fā)展趨勢呈一個不斷上升的大幅增長的趨勢。從目前來看,雖然目前政府、教育部門、學校、教師都已經(jīng)認識到了虛擬仿真技術對于職業(yè)教育實踐性教學環(huán)節(jié)的重要作用和發(fā)展前景,但在實際中,依然存在著許多問題亟待解決,因此虛擬仿真技術正在與教育、培訓等領域不斷地相適應和匹配。
其次,雖然目前政府、教育部門、學校、教師都已經(jīng)認識到了虛擬仿真技術對于職業(yè)教育實踐性教學環(huán)節(jié)的重要作用和發(fā)展前景,但在實際中,依然存在著許多問題亟待解決。雖然目前政府、教育部門、學校、教師都認識到了虛擬仿真技術對于職業(yè)教育實踐性教學環(huán)節(jié)的重要作用和發(fā)展前景,但在實際中,依然存在著許多問題亟待解決。例如:虛擬仿真技術對計算機及相關硬件的要求比較高,但是這些方面的發(fā)展不能夠滿足人們對虛擬仿真技術的需要,虛擬仿真軟件數(shù)據(jù)是一個龐大的數(shù)據(jù)庫,三維立體仿真軟件的應用對顯卡和顯示器等也有很高的要求,也就是說,虛擬仿真系統(tǒng)對硬件的要求較高。因此需要對計算機及相關硬件的發(fā)展有一個更高的要求。最后,教學類虛擬仿真軟件的質量還有待提高、對虛擬仿真技術的研發(fā)標準也不統(tǒng)一和對虛擬仿真技術應用不夠廣泛等等,這些都是需要發(fā)展改善的地方,也是未來虛擬仿真技術發(fā)展的一個大的趨勢。
五、虛擬仿真實訓系統(tǒng)的價值和市場經(jīng)濟效益
虛擬仿真實訓系統(tǒng)作為一個高端的科技系統(tǒng),對政府、企業(yè)、學校等的發(fā)展,起到了至關重要的作用,并為其創(chuàng)造了更大的價值。同時虛擬仿真技術的不斷發(fā)展,也在打開了市場,擴大了市場份額的同時為市場創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟利益。
在市場經(jīng)濟為主導的今天,虛擬仿真實訓系統(tǒng)也為市場經(jīng)濟的發(fā)展做了一定的貢獻,為市場經(jīng)濟的發(fā)展添磚加瓦,在自己發(fā)展得同時也促進了市場經(jīng)濟的發(fā)展。因此,我們應當不斷地發(fā)展虛擬仿真實訓系統(tǒng),使其深入到更多的地方,讓更多的地方和人們體會到虛擬仿真實訓系統(tǒng)為人們帶來的價值。
總結
虛擬仿真實訓系統(tǒng)的日漸完善,使得人們的生活也不斷的豐富活躍起來,政府、企業(yè)、學校等地方對其的應用,也促進了虛擬仿真實訓系統(tǒng)的發(fā)展。本論文通過闡論虛擬仿真實訓系統(tǒng)的虛擬仿真機器人機械臂模型用到的三維建模技術及軟件(如Maya、Max等)、原理以及虛擬仿真技術的應用領域和發(fā)展趨勢的研究,探討了虛擬仿真實訓系統(tǒng)的價值和市場經(jīng)濟價值,同時也為虛擬仿真實訓系統(tǒng)的發(fā)展奠定了理論基礎。
參考文獻: