人工智能创新教育范例6篇

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人工智能创新教育

人工智能创新教育范文1

【关键词】机器人活动;创新能力;培养实施方法

0 引言

党的十提出实施创新驱动发展战略,并强调科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑,必须摆在国家发展全局的核心位置,通过科技创新推动改革。高校是科技创新的主阵地,大学生创新意识和创新能力的培养已成为各高校教育教学的主要抓手。

机器人活动是典型的机电一体化技术,囊括了机械、电子、计算机、自动控制、传感器、通信、人工智能等学科的尖端技术,是一门跨专业、多学科交叉且高度综合的新兴事物。它具有创造性、趣味性、观赏性和对抗性等特点,是在学生具备基础能力的前提下,综合运用多学科知识,给学生广阔的发挥空间,提高学生的创新能力。机器人研究正处于不断完善、不断出新、不断深入的动态研究之中,这些未知领域也恰恰是大学生们的兴趣点所在。

笔者于2008年开始管理、指导学校机器人实践创新团队,从08年开始,连续7年参加了中国机器人大赛暨RoboCup公开赛。该项赛事是中国最具影响力、最权威的机器人技术大赛、学术大会和博览盛会。7年来,我校代表队一共获得冠军15项、亚军12项、季军7项。本文以实际指导与参赛的经验,就我校新设的交通设备与控制工程专业大学生创新能力培养进行探讨。

1 交通设备与控制工程专业情况

交通设备与控制工程专业为工科学科特设专业,主要培养适应国家交通运输设备现代化、智能交通工程建设的需要,具备交通设备、信息及控制工程方面专业知识与应用能力,能从事交通领域设备研发、设计、制造、智能交通系统集成、维护、运行管理的应用性高级工程技术人才。目前全国仅有10所左右的高校开设了此专业。我校交通设备与控制工程专业于2011年开始招生,目前有在校生191人。作为工科专业,学院十分重视学生创新能力、动手实践能力的培养,并将机器人活动作为抓手,促进学生素质全面提升。

2 机器人活动培养学生创新能力的优势

2.1 机器人活动营造良好的校园科技创新氛围

机器人活动丰富了同学们的课余文化生活,培养了同学们科技创新的浓厚兴趣,它作为一种参与面极广的大学生课外科技创新活动,能让同学们将平时所学的课本理论知识应用于实践活动,同时又扩大了知识面。特别是校团委每年一度的大学生科技节开幕式上的展演,把每年参加全国赛、省赛的获奖作品予以宣传展示,邀请相关指导教师开展机器人制作系列讲座,邀请获奖学生代表分享参赛心得等,营造良好的校园科技学术氛围,使得机器人活动被广大同学所了解、喜爱。

2.2 机器人活动激发学生的学习兴趣

在对交通设备与控制工程专业学生专业学习情况的调研中发现,学生对于自己所学的专业认识迷茫,方向不清楚,自然学习的兴趣不浓、动力不足。对于开设的很多专业课程,他们并不清楚课程的重要性,更谈不上灵活运用。有些十分重要的课程同学们感觉比较枯燥无味,难以理解,无的放矢。课堂教学和固定模式的试验并不能激发他们的学习兴趣,教学效果也不是很好。机器人团队的学生普遍反映,通过机器人活动,他们不仅巩固了学习过的课程,而且能将所学的课程与实际运用相结合,有助于他们理解知识点、掌握知识点。同时还具备了围绕具体的制作项目,搜集资料、自学新知识的技能。

2.3 机器人活动的各项赛事有完整的比赛规则

中国机器人大赛暨RoboCup公开赛已成功举办了15届,比赛规则完备,自始至终均保持着公平、公正的竞赛原则,除个别项目是通过评委打分来评判成绩之外,绝大多数项目是通过计时、计分等方式公正客观的来分出胜负,对于结果令人信服。在这样一个公平公正的全国大赛的竞技场上,参赛学生不受任何不良因素的干扰,不存在任何找关系、开后门等社会不良风气,只需关注自身机器人的稳定性,展现自己的设计成果和创新做法。

3 机器人活动促进学生多方面能力的提高

3.1 机器人活动提高学生的工程实践能力

每个机器人都是一个复杂的机电产品,它既是设计出来的,更是制造出来的,好的设计不见得就是好的产品,一个好的产品既依赖于好的设计、制造,也依赖于好的项目管理、质量控制等,这一切都依赖于对于过程的实践,它需要经验的积累,时间的考验。[1]同学们在机器人作品的设计制作过程中,通过反复观察、实践、总结来掌握核心技术、解决棘手问题,为解决工程实际问题打下基础。

在2013年的比赛中,我们进入决赛的一台旅游机器人在赛前适应场地的时候出现了问题,整台车处于不工作的状态,经过队员反复检测,发现主控板被烧掉,更换主控板需要把整台车全部拆掉,此时距离决赛开始还有20分钟,除了要将另外一台车上的主控板拆下换掉烧坏的主控板之外,还要留有时间适应场地。同学们齐心协力,拆车的拆车,焊接的焊接,编程的编程,紧张的15分钟之后,整车装备完毕,开始调试,最终我们获得冠军,同学们欣喜若狂。这与同学们在日常实际训练时,主动将所学课程知识融会贯通,综合运用,具备了一定的工程意识和工程实践能力分不开。

3.2 机器人活动培养学生团队协作的精神

团队协作精神是当今社会衡量大学生个人素质的重要因素,作为一个机器人活动小组成员,他们来自不同的年级、不同的专业,各自的特长也不尽相同,有的擅长硬件制作,有的擅长软件编程,在日常的训练比赛中,难免会出现意见不统一,方法不一致的情况,这就更需要团队的相互协作、各司其职。有时我们也会发现,出现问题之后,队员间相互埋怨,缺乏理解、沟通,严重影响了机器人的创作进程。经过指导教师的劝解、调节,促使他们走到相互协作的轨道上来,让同学们意识到只有团队合作才能顺利完成设计、制作、训练、参赛的任务。

3.3 机器人活动培养学生全面发展的个人品质

机器人活动综合了多学科的知识,在选题、策略分析、制作方案、设计加工、软硬件设计以及稳定性方面的工作量很大。同学们围绕核心主题各抒己见的时候,促进了自己的语言表达能力的提高。

在前期验证、中期制作、后期调试等过程中,促进了同学们思考问题、分析问题和解决问题的能力提高。

机器人调试时一个不断完善、追求完美的过程,它与普通的课程设计不同,需要实践的检验。所以同学们在运行调试过程中,通过反复多次的检测、修改,努力提高机器人的性能,潜移默化地培养了同学们对待工作追求完美、精益求精的品质。

机器人活动作为一项实践性很强的活动,对于学生的动手能力要求很高,在制作调试的过程中,一些纯手工的活儿给同学们带来了极大的挑战。不论男生女生,熟练使用锯子、手电钻、烙铁、钳子等工具都是必须的,这对大多数独生子女都是一个难得的生活体验。在此过程中,加班加点也并不稀奇,熬夜通宵更是家常便饭。调试累了,趁给机器人充电的时候,抓紧时间休息一会儿。在比赛过程中,为了了解竞争对手的机器人,同学们不停地观摩、拍摄、讨论,甚至通宵改进策略。整个过程无形中培养了学生不畏艰难、吃苦耐劳的优秀品质。

4 基于机器人活动的学生创新能力培养方法实施

4.1 创建专门的机器人创新实验室

高校想要在科技竟赛中取得好成绩,就必须注重人才梯队的培养。而依托开放性实验室不失为一种行之有效的方法[2]。目前,由于学校学生人数较多,大部分学校的实验室都在安排正常的实验教学,有的甚至从早安排到晚,无法满足学有余力的同学开展各类科技创新活动。为此,学院专门为机器人活动创建了创新实验室,该实验室不承担普通实验教学,全天候为机器人团队成员开放。实验室既是创新型人才的培养及选拔的基地,同时也为指导教师与学生之间的沟通提供了稳定的场所和条件。

我们将实验室划分为制作区、训练区和展示区。在制作区和训练区内,同学们可以放开手脚、充分发挥自身和团队的聪明才智,紧密围绕中心任务动手实践。展示区就是机器人创新团队的成长足迹,我们将同学们自己设计研发的机器人作品和历年比赛的奖状、奖杯、照片等按照时间顺序进行摆放展示,记录整个团队成长的点滴。我们还将实验室作为新生入学教育的阵地,尽早在他们心中点燃科技创新的火种。

4.2 组建机器人实践创新团队

在组建机器人实践创新团队的时候,我们实行“大手拉小手、左手拉右手”的管理模式,也就是整个团队的梯队式培养。高年级的老队员在知识储备、动手能力、比赛经验等方面有一定的积累,低年级的同学加入后,由老队员对他们进行相关内容的培训和指导,分享自己在机器人活动过程中所积累的丰富经验。即使今后老队员们面临着实习、就业、升学等问题,也不会影响整个团队的继续发展。此外我们还根据每个队员的特长进行合理组队,尽量做到每个队中都有一名有经验的高年级队员,并担任组长,带领小队员们进行理论学习、技术攻关、参加比赛。

4.3 充分给予学生发挥的空间

学生的创造力是无穷无尽的,在机器人的设计制作或优化改进的过程中,指导教师给予学生充分的信任,放开手脚让同学们自行设计、改进。指导教师仅在方案制定、测试调试、策略运用上给予指导和帮助,出现问题时鼓励学生坚持克服、树立自信,鼓励学生永不放弃、重整方案。使学生在机器人活动中真正成为一名设计者、而不仅仅是一名操作者。

4.4 教师的指导要把握好

总的来说,教师的指导原则是“到位不越位”,做好学生的参谋,审核设计的方案,督促制作的过程,协调团队的管理。教师应当常去创新实验室,抓住重点环节,给予具体建议。由于学生在实际工程设计经验等方面不足,有的学生甚至还不会绘图。在这种情况下,指导教师应把机器人关键零部件的制作和结构设计放在首位,把好重点关,使重点零部件和结构可靠、稳定、实用。指导教师还要和学生分享自己丰富的经验,尽量争取时间,少走弯路,提高效率。此外,指导教师还要深入研读比赛规则,根据实际情况选择机器人的制作、策略等,这个过程要给予足够的重视。

5 总结

机器人活动有效的激发了学生参与科技创新活动的热情,有利于学生将理论与实践相结合,促进学生实际分析问题、解决问题能力的提升,是大学生创新能力、实践能力培养的很好的切入点,为全面提升我校交通设备与控制工程专业创新人才培养的空间提供了很好载体和平台。

【参考文献】

[1]张东泉,等.以机器人大赛为载体 构建大学生科技创新训练体系[J].创新与创业教育.2011,2(4).

[2]汤兆平.依托实验室加强大学生科技竞赛人才的培养[J].华东交通大学学报,2007(24).

人工智能创新教育范文2

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)

人工智能创新教育范文3

不久前,教育部公布了2018年度普通高等学校本科专业备案和审批结果。全国高校共新增本科专业2072个,我省高校共新增66个本科专业,它们不仅体现出高校专业热门度的起伏,更折射出社会对于人才需求的变化。

纵观今年新增的本科专业,有几大门类吸引目光:新文科、新农科建设风生水起,人文与科技更多的“融合”,意味着传统意义上基础学科和应用学科的界线开始变得模糊。数据科学与大数据技术专业继续成为热门,加上今年新开设相关专业的196所高校,目前,全国已有近500所学校开设此专业;35所高校首次设立人工智能专业,这意味着,高校开始体系化培养人工智能行业后备军。与幼儿养育相关的专业继续增设,这不仅是因为全面二孩政策的实施,更是由于人们越来越重视对下一代的培养。

“新增专业弥补了我省有关专业的布点空白,进一步优化了专业结构。”省教育厅高教处副处长王国银介绍,此次省属高校新增专业主要围绕数字经济“一号工程”、战略性新兴产业、高新技术产业和万亿产业开设,这些专业瞄准国家战略需要和社会经济发展急需,进行创新型、复合型、应用型人才储备。

夯实基础

新文科、新农科未来可期

作为近年来高等教育中最时髦的词汇之一,新工科对于考生和家长来说已经不陌生了,但如果说起新文科、新农科,很多人可能就要打个问号。

去年10月,教育部等部门决定实施“六卓越一拔尖”计划2.0,在基础学科拔尖学生培养计划中,首次增加了心理学、哲学、中国语言文学、历史学等人文学科,“新文科”概念浮出水面。今年4月,教育部、科技部等13个部门正式联合启动“六卓越一拔尖”计划2.0,全面推进新工科、新医科、新农科、新文科建设。

新文科“新”在何处?打破旧壁垒,跨界寻方法,归纳真规律,新文科意味着对传统基础学科的一次重新整合。

“相对于传统文科,新文科有两个特色。”南开大学传播学系主任陈鹏说。其一,新文科是问题导向的,新文科面对的是社会发展变化中的新现象、新问题、新变化,有些现象和问题是人类历从未遇到过的,如大数据、区块链、5G、人工智能等,需要突破传统文科的框架,采用新方法、新视野去探索新理论、新规律。其二,新文科为了寻求对社会和人类自身的研究,需要通过“跨界”方式进行革新,这种“跨界”不仅仅发生在文科的各学科之间,甚至出现在文科和理科、工科、医科等学科之间,需要多学科之间的交叉和深度融合。

当前,清华大学、中国人民大学等高校开设的人文科学实验班,西安交通大学、华东师范大学等高校开展的学院式教学模式,都被视为我国新文科建设的重要经验。一位资深文科研究专家表示,当前,文科与其他学科有一些结合,比如考古学和技术结合,就形成了科技考古;信息技术和艺术结合,就形成了艺术设计的网络化等,但还远远无法满足现在社会的需求。新文科就是一种有效路径。

2018年4月,浙江大学召开文科大会,提出面向2035年发展目标和“文科十条”,进一步推进文科发展强主流、上一流。省内其他高校也纷纷积极为新文科创建搭建平台。浙江工商大学整合资源打造文科综合实验教学中心,打造跨学科综合性实验教学平台;浙江农林大学推出新文科求真实验班,帮助学生打牢知识储备金字塔的稳固塔基,再渐次进入专业学习,形成坚实塔身和更高耸的塔尖……

在浙江大学传播研究所教授、博士生导师邵培仁看来,建设新文科,其实也是对传统文科的反思。他指出,新文科有利于构建立足中国文化土壤、具有中国特色,具备整体性、包容性、互动性、共享性特质的面向全球、面向全人类的大文科。

不难看出,未来新文科相关专业或将成为热门。不仅如此,使用文文互鉴、文理交叉、文工融合的思维方法解决问题,还将为高校人才培养和评价体系带来新变革。

除了新文科,新技术的出现也让一些专业被赋予了新的内涵,比如新农科。

当前,随着生态文明建设的持续推进,生态学、环境科学等专业毕业生越来越受欢迎。今年,杭州师范大学就新增了生态学专业。该专业相关老师介绍,随着国家对生态学专业人才的需求增多,生态学专业人才培养规模逐渐加大,未来掌握生态学及植物学、动物学、微生物学、地理学等基础知识、分析方法和应用技能的人才会很抢手。

“浙江是‘两山’理论诞生地,‘农’字头的专业发展空间很大。”浙江农林大学主要负责人表示,“新农科”建设是乡村振兴实践、高等教育改革、人才需求变化和社会经济进步的必然选择,原先注重高度专业化、技术化的教育教学方式和人才培养模式已无法适应新时代农林高等教育的新需求,亟需探索实现农科学生全面发展的“新农科”建设之路。

顺应趋势

大数据、人工智能纷纷开班

顺应当下人工智能行业的热潮,今年新增的热门本科专业,均与大数据、人工智能、机器人等信息技术关键词相关。

梳理发现,数据科学与大数据技术专业在短短三四年间,从无到有,并一跃成为热门专业。2015年度的审批结果中,北京大学、对外经济贸易大学、中南大学3所高校成为首批获批设立该专业的高校;2016年度又有32所高校设立该专业;到了2017年度,获批设立这一专业的高校数量达到250所;加上2018年度新增的196所,目前,共有481所高校开设这个专业。

今年,我省有湖州师范学院、宁波工程学院、宁波财经学院、浙江大学城市学院等9所高校新增备案数据科学与大数据技术专业。一位专业课老师表示,社会在不断发展进步,现在的一些“新专业”也许尚无足够的办学经验,但可能恰恰是未来社会发展的需求所在。

在新增专业中,人工智能专业的热度也在逐年递增。继去年杭州电子科技大学、浙江理工大学成为我省首批开设智能科学与技术专业的高校后,今年,我省又有一批高校在人工智能人才培养上“摩拳擦掌”,积极增设相关“硬核”专业,改进人才培养思路。

浙江大学今年新增机器人工程和人工智能两个专业,还将在竺可桢学院新设图灵班。入选图灵班的学生可以在计算机科学与技术、人工智能、信息安全三个专业中确认专业。从入学开始,每位学生可从学院的优选导师库中选择一名学业导师,还将有国外顶尖大学的教学大师和科研领军人物到浙大给图灵班学生单独授课。

除了浙大以外,省内其他高校也在结合各自特色专业,构建人工智能专业的课程体系。比如,浙理工把专业发展方向和学校的优势结合起来,重点在智能穿戴等领域取得突破,还专门成立纺织工业人工智能研究院;浙工大结合了安防产业、智慧交通、“城市大脑”等浙江省的优势领域,与企业合作,开拓专业方向。

“打造新专业特色成了各高校的当务之急和立足之道。”杭州电子科技大学人工智能学院副院长吕强说,针对人工智能人才培养带来的新挑战,杭电人工智能学院提出了多方协同育人的理念,并将其作为教学改革项目进行探索,“人工智能对数理基础要求较高,我们在数学课程中增加了矩阵论、离散数学等原来研究生学习阶段才会有的课程内容,努力帮学生打好基础,在暑假,我们还计划举办夏令营,邀请企业名师进校园培训,共同开发专业课程等。”吕强说。

值得关注的是,人工智能已经从独立的专业教育,扩展到更广的层面。今年,浙江财经大学向非计算机类专业学生推出了人工智能“微专业”,其中包括了Python程序设计、高级数据库、机器人编程与实践等课程。“人工智能在信息金融、金融科技等领域有非常多的应用场景。财经类专业学生的数理基础比较好,这些知识将为他们的未来打下更好的基础。”浙财大教务处副处长石向荣说,可以预见的是,未来社会需要大量具有具体专业背景,同时又掌握人工智能相关知识的复合型人才。

紧盯儿童

医教类专业持续扩招

当下,伴随着“全面二孩”政策施行,各大医院产科分娩量走高,目前助产人才无论从数量上还是质量上都难以满足社会需求,临床急需本科层次助产人才。助产学专业于2016年首次开设,当时仅有4所高校获批开办此专业,2017年有20多所高校新增此专业。

近两年,我省先后有浙江中医药大学、温州医科大学、杭州医学院等3所高校新增了助产学专业。温州医科大学的助产学专业设在护理学院,目标是培养掌握护理学和助产学的基础理论和护理技能,具有基本的临床护理和临床助产能力,在各类医疗卫生保健机构中能够从事临床助产、围产期护理,以及母婴保健工作的高级助产人才。今年,台州学院、温州医科大学仁济学院也开设了助产学专业。

一位从事医学教育多年的教授表示,当前社会大众对医疗的需求,不仅体现在量上,更体现在质上。虽然现在医疗行业整体水平保持着上升态势,但人们对优质医疗的需求增长更快,所以仍然感觉医疗资源紧缺。

不久前,由中国工程院院士郑树森担任院长的浙江树人大学树兰国际医学院揭牌成立。作为树兰国际医学院首个设置的重点专业,临床医学专业面向全国招生100人。学院拥有国际医学专家、博士生导师等组成的高水平师资队伍,以及一批高水平的基础医学与临床医学实验平台。

同样,面对强烈的社会需求,温州医科大学今年增加了普通本科计划数。临床医学(定向培养)从30人增加到60人,面向萧山区等30个县(市、区)招生;麻醉学专业从61人增加到93人,其中省内普招增加16人。

值得一提的是,今年,浙江中医药大学新增食品卫生与营养学专业,这也是我省开办该专业的高校(不含独立学院)。该校招生办相关负责人介绍,食品卫生与营养学作为一门综合性的交叉学科,涉及预防医学、食品科学、营养学等多个学科,在提升健康素养,保障食品安全,促进疾病的营养学防治完善健康保障方面大有作为。

纵观今年我省的新增专业,从抚养、就医,再到教育,与幼儿养育相关的专业成为热门,除了新增儿科学、中医儿科学、助产学等专业外,学前教育、小学教育等师范类专业的报考也很火爆。

今年,杭州师范大学增加小学全科教师、中学紧缺学科教师定向培养招生计划。杭师大教务处副处长、招生办副主任顾海春介绍,今年,学校将继续面向杭州、宁波、温州、绍兴、金华、衢州、丽水、台州、舟山等地区定向招生255名,提前录取,补学费,包就业。同时,复建音乐学院,增加音乐学(师范)、舞蹈学(师范)专业招生计划。

人工智能创新教育范文4

关键词:专业特色教育;教学改革;创新型人才;机器人课程教学;大学教育

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)36-0093-02

特色课程作为大学高年级的专业综合型、知识拓展型课程,这种课程通常涉及到多门大学专业基础课程的知识,具有交叉性、跨学科,虽然比普通课程难度大,但是好处同样也多,非常有利于学生进行毕业设计和将来增加就业机会[1],所以一直受到学生们的欢迎。本文以机器人技术基础为例,谈谈如何有效地开展好专业特色课,使这种课既能做到与时俱进地不断引入各种新发展技术,又可以作为大学生创新实践或科技比赛的支持课程[2]。

机器人技术基础本来是机械电子工程专业的专业必修课和机械自动化专业的专业选修课,但是这门课同时也可以作为其他各类学科的一门知识拓展型课程[3]。通过这门课程的学习,学生能够熟悉、使用、研究和设计机器人,为从事机器人工程领域的工作奠定基础。该课程需要学习的内容包括机器人学必要的基础知识、各种类型的机器人部件、各个子系统、各种传感器和机器人应用和理论方面的基本知识。具体来说,机械方面,主要包括机器人本体的机械结构、机械运动学,诸如典型的机械构成、常见的机械组成等;动力与驱动方面,包括电磁、液压电机,以及各类微型或特异形式的驱动方式,如记忆金属、超生波点击等;控制方面,则包括控制系统、微处理器的应用、多种多样的传感器等,如视觉传感器、仿生的触觉传感器等;运动控制方面则包括位姿分析、轨迹计算,如轨迹预测与优化、正向或逆向运动学等;最后还涉及到人工智能,即机械人如果进行逻辑分析、决策判断,如进行语言语义分析、静态或动态的视觉图像分析等。该课程有很强的交叉性,跨多个学科,对学生的基础知识要求也比较高,如机械设计、电子电路、传感器、高等数学、计算机编程能力等,正因为如此,该课程总是作为本科高年级学生或者研究生阶段的专业课程来开设。

在教学过程中我们发现,由于电影电视中对各种机器人的宣传激发了青少年对机器人的兴趣,人们通常认为的机器人或许就像他们从电影、电视里看到的那样,这些都让大学生对该课程的期望比较高。但是作为一门专业课程,又不能太过于娱乐化,因此,课程内容的组织成了首先要解决的问题。机器人课程的教材目前主要有高等教育出版社的《机器人学》,主编为刘极峰;另一本是清华大学出版社的《机器人技术及其应用》,主编为朱世强;还有一本是郭洪红编著的《工业机器人技术》,由西安电子科技大学出版社出版。这三本教材主要教学内容都围绕工业机器人,大概可分为三个部分的教学内容:动力学与控制、传感器、机械结构,机器人学则更加注重机器人控制理论的分析和计算。这三本教材我们都使用过,但是教学效果一直不太理想,主要是因为学生的兴趣要超过我们的教学内容。作为全校公开课,课堂内既有来自理工科专业的学生,也有来自管理学院和艺术学院工业设计系的学生。特别是我们经常遇到一些正在进行跟机器人技术相关的各种创新或者竞赛项目的学生,他们遇到的一些问题,在课堂内无法解决,这让他们比较失望,影响了这门课程的教学效果。对于这样一门面向全校所有专业、不同背景的学生的课程,同时又是一门应用性非常强的课程,如何调整课程内容,使之真正成为学生们希望和期待的那样,也就是说从学习中找到自己探求问题的答案,则成为我们要首先要解决的问题。直到我们发现一门由郭洪红编著的《竞赛机器人设计与实践》,由科学出版社出版,才终于找到了解决办法。

对于以前的教学方案,我们进行了大幅修改。首先是教学内容,从单一教材发展为多本教材,并添加了跟当前技术发展相匹配的内容,如军事机器人、无人飞机、人工智能等;其次是从知识性灌输向实践教学转变,即以项目为目标,确定教学方向;最后是实验课程的变化,以前是设置堂内小实验,现在则是综合性、制作性实验。下面详细介绍一下我们的做法。

现有的三本机器人技术课本,都是针对工业生产型机器人,主要偏重于机械和控制两方面,比如这三本教材都着重介绍了传感器、运动姿态和轨迹规划。人类文明的终极产物就是人造人,机器人,或者生化人。人类对于机器人的恐惧和迷恋,从1927年电影中出现的第一个机器人Maria诞生以来,其实有着长达一个多世纪的时间。全世界的电影人孜孜不倦的将一个又一个经典的机器人形象展现在了大众的面前,学生们对机器人的映像,除了一些展会,就是来自于电影电视,如长兴不衰的《星球大战》、经典的《终结者》,还有《异形》中的生化机器人神父,等等。对于更多的比如生化机器人、人工智能方面则没有涉及。课堂不能与实际脱离,我们在课堂内专门增加了针对生化机器人、仿生机器人相关的人造器官、人机结合方面知识。另一点就是关于人工智能(ArtificialIntelligence:AI),它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学,也是机器人发展最重要的一个环节。人工智能企图了解智能的实质,并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器,该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。从AI诞生以来,由于理论和计算机技术的限制,一直没有什么起色。但是近几年来,基于深度神经网络的学习方兴未艾,以前的多层神经网络的问题容易陷入局部极值点,如果训练样本足够充分覆盖未来的样本,那么学到的多层权重可以很好的用来预测新的测试样本,新的研究成果也促使我们在课堂上添加了相关内容。在课程结束前,我们还针对有关机器人是否替代人类以及机器人对人是否有害等哲学方面的问题,开辟了一堂讨论课,激发了同学们对未来的思考。

培养大学生的创新素质是高等学校的一项重要使命,课堂教学也要紧扣这个要求,围绕着如何激发学生的创造力和创新能力展开。以项目为导向是我们进行教学改革的第二项内容。以前我们的教学都是按照知识结构来设计教学大纲,这样的教学类似于传统的“填鸭式”教学,学生的接受意愿不高,教学效果不理想。而近些年来,高校开始重视大学生的素质教育,出现了各种创新项目和创新大赛,在很多大学生类的科技竞赛中,有很多跟机器人相关,比如机器人足球比赛、机器击、防爆灭火救灾机器人比赛等[4]。每年都有很多学生为比赛才报名参加机器人课程的学习。这些新的情况也启发了我们对课程进行相应的调整,将本来比较刻板的单向教学变成有针对性的教学。孔子曾经说过:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者。”可见他特别强调兴趣的重要作用。于是我们将原来的教学结构打破,设置了几个比赛类的制造项目,将机器人知识穿插在项目实施中,让学生们带着问题来学习。兴趣是最好的教师,是感情的体现,是学生学习的内在感情驱动。在学生们完成项目的过程中,兴趣让学生对我们课内介绍的知识,能自觉地、主动地、竭尽全力去观察、思考、探究,这样最大限度地发挥学生的主观能动性,容易在学习中产生新的联想,而不同的项目,让他们能够进行知识的移植,做出新的比较,综合出新的成果,进而也更加能培养和促进学生的创新能力。

最后是关于实验课程的改革,以前是设置堂内小实验,比如机器人传感器实验,学生在1个小时内,进行图像抓拍,或者进行超声波障碍物检测。该实验由于时间短、实验内容简单,并不能激发学生们对课程的深入理解。现在我们有了以项目为导向的教学,实验内容改成具有综合性、制作性的实验,每个项目通过在课堂内的辅导,学生在课外进行制作[5]。小制作需要一定的费用,我们将学生们分组,每组学生共同分担,由于每个制作的费用不到两千元,主要部件可以借用学校实验室配件,最后每个学生承担的费用不到一百元。有的学生有大学生创新项目费的支持,可以制作出更加复杂和精美的作品。这样的制作项目,学生既可以跟课堂内容结合,又能跟创新项目结合,激发了学生的求知欲。以前课堂内只有教师讲授,现在的课堂内学生的参与性非常高,常常为了一个问题,大家群策群力,讨论非常活跃,带来了非常好的教学效果。

今天的高校,应该为打造更加全面的新世纪创新型人才培养的体系而改革。通过对专业特色课改革的实践,我们不仅帮助了大学生拓展了知识面,而且增加了锻炼其运用知识分析、解决问题的能力,更加注重培养他们的创新能力。

参考文献:

[1]邵友竹.浅议大学专业课教学的特点[J].辽宁高等教育研究,1988,(6).

[2]张峰,孙娟.提高大学专业课程教学效果的措施[J].文教资料,2010,(1):213-215.

[3]王旭仁,姚叶鹏,刘丽珍.机器人课程建设探索和思考[J].计算机教育,2011,(15):89-91.

人工智能创新教育范文5

【关键词】创客教育理念小学机器人教学

随着新教改的全面的推进深入,作为提升小学生创新能力与培育创新意识的优良载体的创客教育,已越来越受到各学校的重视。将创客教育理念同小学机器人教学进行深度融合,能提升小学生的创新能力与实践能力。通过将创客教育理念融入小学机器人课程中,充分利用学生对机器人教学的浓厚兴趣,培养学生的创新思维与实践能力。本文从创客教育的概念、特征及内涵入手,通过基于创客教育理念对小学机器人教学进行探索研究。

一、创客教育的概念、特征与内涵

创客教育本质上是一种创新性的素质教育,是“创客文化”与“教育”的有机结合,“创客”引申之意是从自己的喜欢爱好出发将创意变为现实,故“创客教育”即为源于学生兴趣,引导学生动手实践的教学方式,通过让学生自主的具体的完成某个项目进而获得知识,从而提高学生的创造思维与创造能力。创客教育的核心理念是体验与实践,是一种基于“开放创新、探究体验”的教育理念,是以“做中学”为主要的学习方式,以培养创新型人才为目的的教育模式。创客教育宗旨在于创设为学生发挥创意的环境,以问题与项目化的方式引导学生从创造中学习,培养学生的创新思维、动手能力、参与分享意识、工程思维等创客素养。

二、机器人教学

机器人教学是指通过对机器人进行组装、搭建及运行从而培养学生综合能力的一种教学方式。是多学科技术(如:机械原理技术、电子传感技术、人工智能技术)的有机融合。小学机器人教学的教学目标有三点:(1)知识目标让学生能够简单了解一些关于机器人软硬件结构知识;(2)技能目标让学生在亲手拼装中了解机器人的程序设计与编写,利于将来可自主开发不同功能的机器人;(3)情感目标使学生在机器人知识的学习过程中期望对人工智能产生兴趣,认识机器人的不凡作用。机器人教学对学生的全面发展有着极为重要的作用。

三、基于创客教育理念的小学机器人教学探究

在机器人教学中要重视对学生兴趣的培养,而“创客教育”便是通过学生现场实际操作使学生产生兴趣,促进学生的素质发展,所以在小学机器人教学中,采用该种基于创客教育理念的教学模式进行教学,但是两者间没有真正的融合,同时也没有融合的经验模式可以进行借鉴,因而需要对此进行探索研究。基于创客教育理念的小学机器人教学模式需要将创客教育这一先进的教育理念有机融合到机器人教学的各个阶段中。

(一)知识储备阶段强调讲授

知识储备阶段是基础阶段,学生只有具备一定数量的知识储备后才能在模仿活动中进行有根有据的模仿,进而在原有知识的基础上合理的进行创造。所以在知识储备阶段必须重视教师的讲授。教师需要把基于创客教育理念引入课堂并采用多种方法对学生进行机器人教学,同时适时引导,使小学生能够掌握所需要学习的相关机器人知识,从而为后续阶段的活动奠定良好基础。

(二)模仿阶段注重学生协作

模仿阶段在整个小学机器人教学活动中起承前启后的作用,在这个阶段中教师需让小学生了解机器人教学的必要的要求(例如:器件连接、程序设计与实现路径),在学生了解了机器人教学要求后,然后教师操作让学生仔细观看,教师在操作中对小学生进一步讲解有关知识。为了进一步提升小学生的动手能力,在教师操作完成后还需让学生进行模仿操作。

(三)创造阶段应以实践为中心

创造阶段是整个小学机器人教学的核心阶段,学生通过前期的理论学习及中期的模仿操作后已经了解了有关的知识,所以在创造阶段教师需对小学生进行循序渐进的引导,使学生思考创新,利用前期的知识储备与直观操作产生的实际经验尝试进行创造性的设计,提出问题并加以解决,使学生的创造能力得到提高。

人工智能创新教育范文6

关键词: 研究性课程; 智能控制; 教学研究; 工程实践

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1006-8228(2015)02-57-02

Construction and exploration on research curriculum intelligent control

Zhu Peiyi, Xu Benlian, Shi Jian

(School of Electrical and Automation Engineering, Changshu Institute of technology, Changshu, Jiangsu 215500, China)

Abstract: The research curriculum is aimed at integrating the teacher's scientific research into a customary knowledge system with hierarchical and different module. The latest intelligent control research achievement is transferred into the teaching resources effectively by adopting enquiry-based, discussion-based, project-based and display-based teaching approaches. The students' practical ability is focused on in the teaching process. Concentrating on "theory, experiment, research project", the curriculum is designed to arouse the students' interest in learning, enhance the connotation of curriculum and improve the students' ability of research problems and innovation consciousness. It lays a solid foundation for subsequent engineering practice.

Key words: research curriculum; intelligent control; teaching research; engineering applications

0 引言

研究性教学就是引导学生在一定的情境中,通过主动发现问题和解决问题而获得知识、形成能力、发展个性的教学方法。它的实质就是让学生在教学过程中体验科学原理的发现和应用科学原理解决实际问题等不同类型的研究过程[1]。早在2005年,在《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》 中明确提出了“积极推动研究性教学,提高大学生的创新能力”的要求[2]。如何在专业课程教学中实施研究性教学,提高本科生的科学研究能力,是高校理工科教学改革面临的重要课题[3-5]。

“智能控制”是我校一门理论性与应用性结合非常强的专业课程,它不仅涉及自动化技术,同时与计算机科学技术、数学等学科门类交叉[6]。作为应用型本科高校,我们将该课程直接面向自动化、电气工程及其自动化、测控技术与仪器、机械制造及自动化等本科生和硕士研究生,在注重理论知识传授的同时,直接面向具体工程应用实例。通过双语研讨式教学方式,以项目应用为纽带,阐述模糊控制、神经网络控制、智能计算在工程中的应用与原理,让学生直接感触理论对应用的支撑,应用需要理论指导这一基本工程逻辑。

1 研究性课程设计理念

“智能控制”研究性课程旨在将教师的科研成果分层次、分块地融入到原有课程知识体系之中,通过采用探究式、讨论式、专题式、成果展示式等多种教学方式,将智能控制研究领域最新的成果有效地转化为教学资源,它不仅可以提高学生学习的兴趣,而且更有利于课程内涵提升。较一般的课程更强调教学的研究性和有效性,是一种强调以学生为主体,注重过程教学的开放式教学方式,教学团队将结合自身及国内外学者在智能控制领域的最新研究成果和教学思想确定课程内容,课程采用先进的知识内容和分析方法,采用英文教材,实行双语教学,动态地补充和更新教学内容。在教学过程中充分展示创新给智能控制带来的无穷生命力,同时创造多机会来培养和激发学生的创新能力,例如实验教学、课程的小论文、学术论坛和综合设计等,提高他们的综合科学素质以及在工程实践中分析、解决实际问题的能力。重视理论教学和实践教学的结合,突出实践性教学的时效性和可观测性,在课程内增加讨论课,增加小设计和小论文,充分激励学生探索和研究的热情,让学生学会科学研究的方法,把能力的培养落在实处。

2 研究性课程理论教学

2.1 课程定位

针对我校本二学生实际和自动化专业对该领域知识的基本要求,本课程的基本定位如下。

⑴ 理论引入与应用感受相并重。为此,在课程安排时,将理论与实验课时安排相等,让更多学生通过相应的实践锻炼来体会人工智能技术的奥妙。

⑵ 科研最新成果及时向教学资源转化。对于“智能控制”的三大知识模块,均有不同程度的研究成果转化成相应的教学资源,如群智能在图像信息处理中的应用、模糊控制在倒立摆控制中的应用等等。

⑶ 教学方法与手段与教学内容同步更新。研究性课程的一个重要特征是教学内容的不断更新,为此,课程组一直致力于研究行之有效的双语教学手段。以调动学生学习兴趣为目标,做好成果展示、课题研讨、自我实现的三段教学新方法。

针对上述课程定位,我们确定了课程建设最终形成的目标:按照研究性双语课程要求与规律进行全面设计与整体建设;自主出版一套符合我校学生实际的英文版“智能控制”教材;通过丰富的实验科研项目,让学生通过自主学习方式体验人工智能技术及其新进展;融合科学与科研团队,实现教师培养与学生培养双赢。

2.2 课程重难点及解决思路

教学内容组织方式上主要采取“三个相结合”,即理论与实际相结合、课堂教学与实验室教学相结合、常规课堂教学与现代教育技术相结合,体现“让学生在系统中学习系统”的教学。智能控制的重点主要围绕模糊控制、神经网络、进化计算三大块展开系统地理论与实践并重双语教学。要求学生重点掌握如下内容。

第一模块主要围绕模糊控制中模糊集合与模糊关系,模糊逻辑与模糊推理及其应用。

第二模块主要围绕基本的神经网络类型结构,监督式与非监督式神经网络的学习算法及其应用。

第三模块主要围绕进化计算中遗传算法,蚁群算法和粒子群算法,讲述这些算法的原理及其应用思想。

该教学思想是通过本课程的学习,不仅掌握三个模块知识,而且还能将三大模块知识合成一个体系或系统,使学生全面掌握“智能控制与系统”这一自动化专业的精髓,既树立“智能”理念,又能培养具有“系统”理念,能将智能控制技术应用在生产过程控制、运动控制等领域,且应用得好。

“智能控制”课程的难点在于模糊推理的方法、模糊控制器的设计、监督式神经网络学习原理、遗传算法原理和蚁群算法原理、各种智能控制器设计及其应用。智能控制多为仿生或拟人控制,其控制机理存在于自然界和生物界。因此,对各种控制机理的介绍要从有趣的生物和自然现象入手,引人入胜地介绍智能控制原理。通过深入浅出、形象比喻、并结合多媒体技术进行讲解。

针对课程的重点和难点问题,首先在备课时对重点和难点内容做到心中有数,在讲授时花较多的时间以较慢的节奏进行重点介绍与讨论,提醒学生把注意力集中在这些问题上,并特别关注学生对问题的理解情况。其次在课堂上进行启发式、研讨式,并布置课外思考题,引导学生把复习重点放在重点和难点内容上,有针对性地建议学生访问与本课程配套使用的智能控制网络课程。同时加强实验课和综合设计环节,对重点和难点内容进行实践,加深对相关内容的理解。要经常了解与收集学生对重点和难点内容的听讲意见,及时进行答疑,必要时在课堂上进行集体解答与讨论。

3 研究性课程实践教学

3.1 实践教学的设计思想

“智能控制”课程实践性教学的主要目的是使学生通过实验,发挥主动性,研究探讨智能控制系统的运行和实现过程,提出思路并积极验证和探索自己的思路,从而更好地理解人工智能,培养学生的理论联系实际能力和创新能力,逐步培养他们发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力。

实践性教学的设计思想我们归纳为四个体现。

⑴ 理论性:通过基础验证性实验让学生加深对理论的理解。如实验内容包含模糊控制系统的推理。

⑵ 系统性:通过综合设计性实验让学生加深对控制系统的理解。开设的系统实验有:温度控制系统、液位控制系统等。

⑶ 研究性:通过激励式鼓励教师将最新的研究成果引入实践教学中,让学生体验新技术带来的乐趣,如将蚁群算法应用在生物信息图像处理与信息融合领域。

⑷ 工程性:让学生在一个与工业生产实际相符合的环境下完成实践环节,从而增强学生的工程实践能力,如模糊控制技术在机器人避障中的应用。

通过实践性教学的这四个体现,学生不仅有相对扎实的智能控制知识,而且还具备一定的智能控制思想并应用至具体控制对象设计中去。

3.2 实践教学的设计与实验内容安排重点

课程设计与实验是智能控制教学任务的重点与难点,在抓住主要三大知识模块的基础上,经过多年教学经验和将来学生从事工作实际,在课程设计与实验的内容安排上注重以下几点。

⑴ 贴切应用。实践内容的安排绝大多数来自生活或生产中遇到的实际问题,通过建模、方案设计、实验、调试,逐步验证方法的正确性等等,让学生从系统中学会了应用,从应用中找到人工智能应用的强大功能。

⑵ 贴切学生实际。针对本二学生,所关心的重点是如何将理论转化成实际的效果。在实践内容安排上,强调的是目标实现,而不是问题的优化,让绝大多数学生能完成实践任务与目标,从实践中体验知识带头的快乐。

⑶ 一切围绕“问题”。教师在问题中教学,学生在问题中学习,寻找学习与实践的交叉点,通过研讨和分组,让学生根据兴趣自主选择实践项目。

⑷ 丰富与不断更新实践项目。通过将研究成果转化教学资源,不断更新实践教学资源,目标保持至少10个以上实践项目供学生自主选择。

4 研究性课程教学方法与教学手段改革

4.1 教学方法改革

本着因材施教的教学方针,我们积极引入灵活的教学方法,如探究式、讨论式、专题式、成果展示式等教学方法,充分激发了学生求知的潜能和学习的主体作用。结合专业特点,选用国外知名大学英文原版教材和自己编写的智能控制基础教材相结合,进一步丰富课程内容。适当增加讨论课,提倡小设计和小论文,充分激励学生探索和研究的热情,让学生学会科学研究的方法,提高解决问题的能力;实践教学的设计思想始终贯彻理论联系实际、重视实践、激发学生创新热情的指导方针,自行开发与引进实验装置相结合,提供基础性、综合性和创新性的实验内容。为学生创造良好的实验条件,鼓励学生自主开发智能控制系统,独立完成设计、控制与研究,并验证其效果。

4.2 教学手段改革

采用“多媒体投影+黑板”的技术手段加速了课程内容的呈现,提高了课堂讲解的表现力,如:针对该课程内容难度大,信息涵盖量大,知识面广的特点,充分发挥现代教育技术的优越性,课堂授课方法以多媒体课件为主,实现图、文、声、像并茂的视听一体化教学,并与传统教学手段有机组合,让学生共同参与教学的全过程。网络教学平台有效地支持了自主性学习,如:双语课程网站提供了智能控制课程丰富的教辅资源,网络多媒体课件及学术论坛为学生提供交互式学习平台,使学生能够在课堂学习、答疑、自由论坛等各个环节密切配合,有效地支持了学生自主性的学习。同时,利用多媒体课件可以做到教学资源共享,便于教师之间彼此交流教学经验。

5 结束语

智能控制是一门具有较强理论综合性和实践性、学科交叉及应用广泛的专业课程。深度发掘学生的自主学习与创新意识,对自动化等专业智能控制课程研究性教学从课程设计理念、理论教学改革、实践教学改革以及教学方法与教学手段改革等四个方面进行了具体的实践探索,取得了一定效果。通过研究性教学,逐步培养学生的主动学习的意识和创新意识,培养研究精神,鼓励研究热情,引导学生逐渐积累专业知识,解决实际问题,达到培养创新性人才的目的。但是智能控制课程的开设一般都选择在大四上学期,如何有效激起所有同学的学习兴趣,以及分层次、分专业背景的授课方式将是本课程未来所研究的主要内容。

参考文献:

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[2] 张建华.应用型人才培养中数值计算方法课程教学改革与实践[J].大

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[3] 顾沛.把握研究性教学推进课堂教学方法改革[J].中国高等教育,

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[4] 赖生建.《计算电磁学》课程研究性教学实践[J].实验科学与技术,

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[5] 李胜清,康勤书,陈浩.分析化学“四位一体”研究性教学模式的构建

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