摘要：針對(duì)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)腦與認(rèn)知科學(xué)課程教學(xué)實(shí)際，在分析專業(yè)特色、課程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，闡述教師課堂講授、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新教學(xué)與學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)實(shí)踐相結(jié)合的觀點(diǎn)。大連海事大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)2009級(jí)教學(xué)實(shí)際表明，腦與認(rèn)知科學(xué)課程主動(dòng)學(xué)習(xí)在教學(xué)中取得良好效果。
　　關(guān)鍵詞：腦與認(rèn)知科學(xué)；教學(xué)模式；教學(xué)方法；主動(dòng)學(xué)習(xí)
　　
　　腦與認(rèn)知科學(xué)是心理學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、信息科學(xué)和人工智能中發(fā)展很快的前沿領(lǐng)域。它立足功能定位理論與神經(jīng)元理論，試圖揭開人類認(rèn)知活動(dòng)的腦機(jī)制之謎。目前，腦與認(rèn)知科學(xué)是國(guó)內(nèi)外備受關(guān)注的科學(xué)分支，在一系列認(rèn)知領(lǐng)域的研究已取得顯著進(jìn)展，成為智能控制、分布式控制、機(jī)器人、人機(jī)交互系統(tǒng)、腦機(jī)接口、智能交通、復(fù)雜問題求解(特別是分布式求解)、決策理論及支持等方面的基本理論和方法[1-2]。
　　1內(nèi)容與目標(biāo)
　　腦與認(rèn)知科學(xué)是高等學(xué)校智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科二年級(jí)的專業(yè)課，該課程意在加強(qiáng)腦與認(rèn)知科學(xué)的基本知識(shí)、基本理論、基本方法及基本技能，其內(nèi)容主要包括腦和認(rèn)知科學(xué)導(dǎo)言、腦與神經(jīng)及功能解剖、腦和認(rèn)知科學(xué)的研究技術(shù)和手段、認(rèn)知框架、視覺、聽覺與言語、注意與意識(shí)、思維與問題解決、語言、目標(biāo)與執(zhí)行控制及行動(dòng)、情緒、社會(huì)認(rèn)知、認(rèn)知發(fā)展等領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展。通過該課程的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生基本掌握自然智能和人工智能之間的密切聯(lián)系，其教學(xué)目標(biāo)不僅僅是知識(shí)的掌握，還注重學(xué)生能力的培養(yǎng)[3]。
　　2策略與方法
　　2.1尊重個(gè)性 因材施教
　　尊重個(gè)性是指尊重學(xué)生的個(gè)體特點(diǎn)和興趣愛好，給學(xué)生更大的自由學(xué)習(xí)空間。教師需要轉(zhuǎn)變角色，從原來以課堂講授為中心的“講解者”，轉(zhuǎn)化為學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者、學(xué)生活動(dòng)的服務(wù)者，根據(jù)學(xué)生的特點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生掌握適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)方法和個(gè)性化的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，學(xué)生也需要轉(zhuǎn)變角色，由原來單純聽講、接受灌輸?shù)谋粍?dòng)角色，轉(zhuǎn)化為能主動(dòng)參與、自由探究、自我發(fā)現(xiàn)的主體。這樣，學(xué)生就會(huì)積極參與，充分發(fā)揮學(xué)生主體的作用，使學(xué)生不僅快樂自由地主動(dòng)學(xué)會(huì)知識(shí)，還能體驗(yàn)自己的學(xué)習(xí)方法，實(shí)踐自我發(fā)現(xiàn)的過程[4]。
　　2.2關(guān)注前沿 結(jié)合實(shí)際
　　近些年來腦與認(rèn)知科學(xué)的研究與實(shí)踐發(fā)展非常迅速，Nature、Science、Nature Review Neuroscience、Trends in Cognitive Science等具有重要影響的期刊上幾乎每一期都有腦與認(rèn)知科學(xué)相關(guān)的熱點(diǎn)研究和最新進(jìn)展報(bào)道[5-6]，有些內(nèi)容甚至否定了早期的一些研究結(jié)果，所以，我們?cè)谀X與認(rèn)知科學(xué)教學(xué)中以一本主講教材和一本參考教材為主，以期刊論文和研究報(bào)告為輔，充分利用最新研究成果，結(jié)合我們生活學(xué)習(xí)密切相關(guān)的主題，例如，什么是前瞻記憶，前瞻記憶對(duì)我們的學(xué)習(xí)生活有什么作用；我國(guó)著名的數(shù)學(xué)家華羅庚說“學(xué)習(xí)使人聰明”，我們腦與認(rèn)知科學(xué)方面是否有相應(yīng)的證據(jù)？這些與自身生活學(xué)習(xí)密切相關(guān)的探索性主題，在教學(xué)中能夠突出其啟發(fā)性，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，同時(shí)注重交流的雙向性、學(xué)習(xí)實(shí)用性。
　　2.3結(jié)合專業(yè) 發(fā)展特色
　　我們的腦與認(rèn)知科學(xué)課程是面向智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生開設(shè)的。根據(jù)現(xiàn)行專業(yè)目錄，智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)體系，我們智能科學(xué)與技術(shù)系的教師、課程設(shè)置主要也是以計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)為班底，筆者雖然在博士研究生、生物醫(yī)學(xué)博士后流動(dòng)站工作期間選修過一些神經(jīng)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)的課程，但還是以計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)為主要基礎(chǔ)。因而，我們還是要通過這門課程理解復(fù)雜人腦這一生物智能，影響、引導(dǎo)機(jī)器智能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
　　2.4雙語教學(xué) 培育能力
　　如前所述，腦與認(rèn)知科學(xué)最新熱點(diǎn)和研究成果大量發(fā)表在英文期刊和雜志上，相關(guān)的文獻(xiàn)和資料大部分是英文的，而其中的專業(yè)詞匯在平時(shí)的英文讀寫中很少接觸，以計(jì)算機(jī)專業(yè)為基礎(chǔ)的教學(xué)單元如果不加強(qiáng)雙語、英文教學(xué)和學(xué)習(xí)強(qiáng)化，學(xué)生很難在短時(shí)間內(nèi)真正學(xué)好腦與認(rèn)知科學(xué)課程中的內(nèi)容。同時(shí)，雙語教學(xué)是教學(xué)實(shí)踐的需要，也是建設(shè)一流課程和一流教學(xué)隊(duì)伍的需要、建立高水平學(xué)科的需要[7]。我們必須采用多種方式堅(jiān)持漢英雙語教學(xué)，并不斷積累經(jīng)驗(yàn)。雙語教學(xué)不僅有助于學(xué)生的專業(yè)英語學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并能夠引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)英文參考文獻(xiàn)，為查閱英文專業(yè)文獻(xiàn)資料打下良好基礎(chǔ)。
　　2.5加強(qiáng)合作 促進(jìn)交流
　　腦與認(rèn)知科學(xué)本身是多學(xué)科交叉發(fā)展而成的，它需要加強(qiáng)跨專業(yè)合作。在大連有不同類型的學(xué)校，大連海事大學(xué)、大連理工大學(xué)、大連醫(yī)科大學(xué)、遼寧師范大學(xué)、大連外國(guó)語學(xué)院、大連大學(xué)、大連交通大學(xué)、大連民族學(xué)院、中國(guó)人民解放軍二一〇醫(yī)院等，有人工智能、計(jì)算語言學(xué)、神經(jīng)信息學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程、醫(yī)學(xué)影像學(xué)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信與信息系統(tǒng)、數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理學(xué)等不同學(xué)科或?qū)I(yè)，這些資源需要組織在一起，并結(jié)合自身專業(yè)特色，從事腦與認(rèn)知信息相關(guān)理論與技術(shù)的課程教學(xué)和科學(xué)研究。我們與美國(guó)奧本機(jī)器智能實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)、法國(guó)群智中心、美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)心理學(xué)系、美國(guó)安納學(xué)院機(jī)器智能研究所、國(guó)立愛爾蘭大學(xué)梅努斯分校電子工程系進(jìn)行交流和合作，建立互訪機(jī)制，合作實(shí)驗(yàn)研究、共同培養(yǎng)學(xué)生。
　　2.6強(qiáng)化實(shí)驗(yàn) 倡導(dǎo)多元
　　現(xiàn)代理工科課程教學(xué)必須理論聯(lián)系實(shí)際。為智能科學(xué)技術(shù)課程建立實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的主要目的是使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，研究探討課程講授的基本原理和實(shí)現(xiàn)過程，提出思路并加以積極驗(yàn)證，從而更好地掌握知識(shí)、加深理解，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力和創(chuàng)新能力。
　　腦與認(rèn)知科學(xué)是腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)交叉的新興學(xué)科，本質(zhì)上是一門實(shí)驗(yàn)性科學(xué)?？茖W(xué)家在解答認(rèn)知科學(xué)的許多問題時(shí)要借助于實(shí)驗(yàn)手段，他必須按照某一設(shè)定好的程序來收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，最后才能得到答案[8]。今天，腦與認(rèn)知科學(xué)教科書中的許多知識(shí)都是依靠這些程序積累起來的，這些程序就是腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)實(shí)驗(yàn)。腦與認(rèn)知科學(xué)實(shí)驗(yàn)為解答腦科學(xué)和認(rèn)知科學(xué)的疑難問題提供了開放的和完備的程式，它可以保證得到盡可能準(zhǔn)確和完整的答案。想學(xué)習(xí)并進(jìn)一步研究腦與認(rèn)知科學(xué)，仍然需要這種科學(xué)方法。如果要理解腦與認(rèn)知科學(xué)、完整地享用腦科學(xué)和認(rèn)知科學(xué)家關(guān)于腦與認(rèn)知的發(fā)現(xiàn)，也必須對(duì)實(shí)驗(yàn)研究方法有一個(gè)基本把握。
　　在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，我們提倡多元化的模式。首先，提倡多學(xué)科相互結(jié)合，共同推進(jìn)交叉型實(shí)驗(yàn)課程。例如，腦電實(shí)驗(yàn)課程就需要心理學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法、計(jì)算機(jī)的圖像處理技術(shù)和神經(jīng)科學(xué)的腦神經(jīng)知識(shí)[9]，學(xué)生通過這門課的學(xué)習(xí)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，拓展了學(xué)習(xí)和研究的視野。其次，鼓勵(lì)學(xué)生在學(xué)好本專業(yè)的基礎(chǔ)上，積極主動(dòng)地涉獵其他相關(guān)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)和技術(shù)，從而培養(yǎng)腦與認(rèn)知科學(xué)“通才型”的科研后備軍。比如，我們購置綜合心理實(shí)驗(yàn)和機(jī)器人創(chuàng)新教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，結(jié)合誘發(fā)電位、腦功能成像等實(shí)驗(yàn)和技術(shù)[10]，為學(xué)生設(shè)置多學(xué)科交叉的實(shí)踐課程，這樣，學(xué)生在今后學(xué)習(xí)和創(chuàng)新研究中，碰到心理學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)等方面的問題就能夠做到迎刃而解。
　　3實(shí)踐與實(shí)例
　　我們?cè)谀X與認(rèn)知科學(xué)課程教學(xué)過程中，踐行雙語教學(xué)，采用教材、課件、論文、學(xué)術(shù)報(bào)道等內(nèi)容，與學(xué)生積極互動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。如課程的考核依據(jù)采用報(bào)告評(píng)分的方式，利用最后4課時(shí)，讓學(xué)生分組報(bào)告，采用動(dòng)態(tài)評(píng)分組的形式評(píng)分，即一名老師、兩名互不同組且不與報(bào)告人同組的學(xué)生組成一個(gè)評(píng)分組參與評(píng)分，最后得分取中值。大部分學(xué)生報(bào)告積極、生動(dòng)，有些報(bào)告的內(nèi)容非常深入，它對(duì)于包括主講教師在內(nèi)的所有聽眾而言，都是很好的知識(shí)補(bǔ)充，如下是幾個(gè)有趣的例子。
　　
　　1) 有的小組報(bào)告了“似曾相識(shí)”的體驗(yàn)。當(dāng)人們身處一個(gè)全新場(chǎng)景時(shí)，會(huì)有幾秒鐘的時(shí)間，覺得完全了解或確切經(jīng)歷過這些場(chǎng)景。一個(gè)聲音、一種味道或某瞬間的場(chǎng)景，都可能激起一個(gè)人回憶的感覺。這種現(xiàn)象到底是怎么回事？最新研究表明，這與大腦中“海馬”的活動(dòng)有關(guān)。麻省理工學(xué)院的生物學(xué)教授利根川進(jìn)(Susumu，1987年生物學(xué)與醫(yī)學(xué)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者)一直在研究這個(gè)區(qū)域，他認(rèn)為海馬就是辨認(rèn)新舊情景相似點(diǎn)的區(qū)域。當(dāng)小鼠被破壞了海馬區(qū)中控制N－甲基－D－天冬氨酸受體的基因時(shí)，它們置身于一個(gè)從未到過的容器時(shí)的反應(yīng)，與置身于一個(gè)只與平常常見的容器略微不同的容器的反應(yīng)是一樣的，即這些小鼠無法區(qū)分類似場(chǎng)景。海馬位于控制學(xué)習(xí)和記憶活動(dòng)的中樞，主要負(fù)責(zé)形成和儲(chǔ)存長(zhǎng)期記憶。其實(shí)，記憶是被化學(xué)作用聯(lián)系在一起的腦細(xì)胞群。喚起某種記憶相當(dāng)于找到特定腦細(xì)胞群并激活它。海馬可幫我們根據(jù)現(xiàn)在的經(jīng)歷，在記憶中尋找相同或相似的回憶。找到后，就將現(xiàn)在的印象認(rèn)為是發(fā)生過的并形成似曾相識(shí)的感覺。有時(shí)海馬也會(huì)因疏忽出現(xiàn)錯(cuò)誤：它們有時(shí)會(huì)將眼前的觀感歸到人曾經(jīng)發(fā)生的過去感覺中，從而產(chǎn)生了前世記憶般的“似曾相識(shí)”。
　　2) 有的小組探討了說謊的腦依據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常說謊的人前額大腦皮層中的白質(zhì)含量普遍比正常人高，而相對(duì)的，他們的灰質(zhì)含量較少。白質(zhì)能使人的思維變得迅速，而灰質(zhì)起到調(diào)停、仲裁的作用。較多的白質(zhì)和較少的灰質(zhì)是研究人員在騙子和普通人的大腦中最早發(fā)現(xiàn)的生理差異。研究人員曾用腦成像技術(shù)證明過，在普通人說謊時(shí)，大腦皮層中的白質(zhì)十分活躍。并不是所有的謊言都比真相更加復(fù)雜，也不是所有的謊言都帶來更多的心理壓抑。撒謊的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)也可能并不僅僅局限于大腦某一區(qū)域的變化，而要比這個(gè)復(fù)雜得多。
　　3) 有的小組討論為什么很多動(dòng)物都是“右撇子”，認(rèn)為是陽光、避害、進(jìn)化的綜合結(jié)果。還有的小組嘗試揭示視覺誤差的原因，包括視覺限制、人腦創(chuàng)造的邏輯將非現(xiàn)實(shí)的信息合理化、認(rèn)識(shí)習(xí)慣忽略事物的真實(shí)面貌、“噪音”影響“眼見之景象”、傳統(tǒng)想法加上利害關(guān)系等。
　　圖1是學(xué)生成績(jī)分布及主動(dòng)學(xué)習(xí)比重，其中灰色的條狀圖表示學(xué)生課程總分分布情況，黑色條狀圖是學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的成績(jī)分布情況，可以直觀地看出，主動(dòng)學(xué)習(xí)占較大比重的學(xué)生表現(xiàn)更為積極活躍。
　　4結(jié)語
　　腦與認(rèn)知科學(xué)在智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程體系中具有重要地位，學(xué)生需要該門課程作為專業(yè)基礎(chǔ)，掌握其基本知識(shí)、基本理論、基本方法及基本技能，同時(shí)，還需要注重能力培養(yǎng)，但是對(duì)于以計(jì)算機(jī)科學(xué)為基礎(chǔ)的本科生來說，它也是一門有專業(yè)跨度、比較難掌握的課程，其教學(xué)方式方法值得我們?nèi)パ芯亢吞剿?，我們?cè)诜治鰧I(yè)特色、課程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，闡述教師課堂講授、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新教學(xué)與學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)實(shí)踐相結(jié)合的觀點(diǎn)，并根據(jù)大連海事大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)2009級(jí)教學(xué)實(shí)際，探索主動(dòng)學(xué)習(xí)的教學(xué)方法。在今后的教學(xué)中，我們將繼續(xù)完善、踐行、豐富這一教學(xué)方法和過程，不斷提高教師自身的素質(zhì)，提高教學(xué)質(zhì)量，為國(guó)家和社會(huì)培養(yǎng)出更多的合格的人才。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]