張永梅 彭炯 趙家瑞 杜治蓉 徐敏

摘要：人工智能是國(guó)家發(fā)展的重點(diǎn)方向之一，近年來(lái)人工智能發(fā)展迅猛，這就給人工智能技術(shù)的教學(xué)提出了新的要求。結(jié)合國(guó)家對(duì)新時(shí)代人工智能人才的需求和學(xué)校實(shí)際情況，分別從課堂教學(xué)、課程作業(yè)和課程實(shí)驗(yàn)等角度進(jìn)行了改革，給出了具體的改革方案。實(shí)踐表明，本項(xiàng)教學(xué)改革能有效提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，為國(guó)家培養(yǎng)急需的人工智能人才。

關(guān)鍵詞：人工智能;課程改革;深度學(xué)習(xí);計(jì)算智能

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? 文章編號(hào)：1009-3044（2018）35-0118-03

Abstract：Artificial Intelligence is one of the key directions of national development. In recent years， artificial intelligence has developed rapidly， which has presented new requirements for the teaching of artificial intelligence technology. Combined with the country's demand for new era artificial intelligence talents and the actual situations of the school， the paper has reformed classroom teaching， coursework and course experiment， and given specific reform schemes. Practice shows the teaching reform can effectively improve students' practical and innovative ability， and cultivate artificial intelligence talents for the country.

Key words：Artificial Intelligence; Curriculum Reform; DeepLearning; Computational Intelligence

1 概述

當(dāng)前，新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在來(lái)臨，互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)、理論算法的不斷優(yōu)化和成長(zhǎng)、硬件設(shè)備的快速發(fā)展驅(qū)動(dòng)人工智能發(fā)展進(jìn)入新階段。人工智能技術(shù)以機(jī)器學(xué)習(xí)，特別是深度學(xué)習(xí)為核心，在視覺(jué)、語(yǔ)音、自然語(yǔ)言等應(yīng)用領(lǐng)域迅速發(fā)展，已經(jīng)開(kāi)始像水、電、煤一樣賦能于各個(gè)行業(yè)。

世界各國(guó)高度重視人工智能發(fā)展，美國(guó)白宮接連發(fā)布數(shù)個(gè)人工智能政府報(bào)告，是第一個(gè)將人工智能發(fā)展上升到國(guó)家戰(zhàn)略層面的國(guó)家，除此以外，英國(guó)、歐盟、日本等紛紛發(fā)布人工智能相關(guān)戰(zhàn)略、行動(dòng)計(jì)劃，著力構(gòu)筑人工智能先發(fā)優(yōu)勢(shì)。

我國(guó)高度重視人工智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，2016年8月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》，2017年7月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，2017年12月，工信部印發(fā)《促進(jìn)新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動(dòng)規(guī)劃（2018-2020年）》，教育部于2018年4月印發(fā)了《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》，明確指出面對(duì)新一代人工智能發(fā)展的機(jī)遇，高校要進(jìn)一步強(qiáng)化基礎(chǔ)研究、學(xué)科發(fā)展和人才培養(yǎng)方面的優(yōu)勢(shì)。這些新的戰(zhàn)略規(guī)劃，多次提到要重視人工智能，重視人工智能與其他領(lǐng)域相結(jié)合，對(duì)信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)和高校人工智能課程提出了更高層次的要求。

人才培養(yǎng)是人工智能與機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心，研究人工智能技術(shù)課程改革具有重要的理論和實(shí)際研究?jī)r(jià)值、社會(huì)效益和巨大的市場(chǎng)前景。本文從北方工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院碩士研究生課程“人工智能技術(shù)”出發(fā)，闡述了課程的教學(xué)背景，改革目的與意義，主要內(nèi)容與特點(diǎn)，以及目前存在的主要問(wèn)題，給出了課堂教學(xué)、課程作業(yè)和課程實(shí)驗(yàn)改革方法。通過(guò)對(duì)該課程的學(xué)習(xí)，啟發(fā)學(xué)生對(duì)人工智能的興趣，培養(yǎng)知識(shí)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新能力，并為以后深入研究和從事相關(guān)領(lǐng)域的科研奠定基礎(chǔ)，有利于為我國(guó)智能信息化產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)急需的人才。

2 課程改革目的

通過(guò)對(duì)人工智能的基本原理及其應(yīng)用等的學(xué)習(xí)，掌握人工智能的基本知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用能力，理解人工智能的基本理論、實(shí)現(xiàn)方法與應(yīng)用技術(shù)，學(xué)會(huì)人工智能的三大技術(shù)（知識(shí)表示、推理和搜索）和方法等。人工智能課程具有知識(shí)點(diǎn)多、涉及面廣、內(nèi)容抽象、不易理解、理論性強(qiáng)、需要較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和較強(qiáng)的邏輯思維能力等特點(diǎn)[1，2]。

2018年6月，根據(jù)國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)相關(guān)文件規(guī)定，經(jīng)我校申請(qǐng)、專(zhuān)家論證、北京市學(xué)位委員會(huì)會(huì)議審議通過(guò)，確定對(duì)我校進(jìn)行博士學(xué)位授權(quán)單位立項(xiàng)建設(shè)。2018年7月，根據(jù)高教司文件精神，北京市教委要求，我院申請(qǐng)?jiān)鲈O(shè)“人工智能”專(zhuān)業(yè)。

在博士學(xué)位授權(quán)單位立項(xiàng)建設(shè)和人工智能專(zhuān)業(yè)申請(qǐng)的背景下，對(duì)課程的要求提高到了新層次。人工智能技術(shù)既是北方工業(yè)大學(xué)全校的公共選修課程，也是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件工程碩士研究生，以及北方工業(yè)大學(xué)博士培養(yǎng)項(xiàng)目的選修課程，每年都開(kāi)課，學(xué)生受益面大。本項(xiàng)目改革后人工智能技術(shù)課程的課程大綱、授課教案、課程作業(yè)、課程實(shí)驗(yàn)可以推廣應(yīng)用到其他高等院校，以及中小學(xué)，具有重要的戰(zhàn)略意義和社會(huì)效益。

3 課堂教學(xué)革新

創(chuàng)新教學(xué)方法手段的核心是改革傳統(tǒng)的課堂教師授課的被動(dòng)學(xué)習(xí)[3]，提高教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。改進(jìn)課程教學(xué)方法，充分利用MOOC、翻轉(zhuǎn)課堂等新型教學(xué)方式，并結(jié)合大學(xué)生科學(xué)研究與創(chuàng)業(yè)行動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目，參加校內(nèi)教師項(xiàng)目，以及學(xué)生競(jìng)賽，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造力。緊密結(jié)合新的技術(shù)發(fā)展，構(gòu)建培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用和創(chuàng)新能力的教學(xué)課程內(nèi)容。