張友強　孫進(jìn)　劉家?！〈鞅?/p>

關(guān)鍵詞： Seminar 教學(xué)法；人工智能概論；能力培養(yǎng)

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）36-0172-03

1 引言

人工智能已成為當(dāng)前信息技術(shù)發(fā)展的一個重要方向，它在各行各業(yè)有著廣泛應(yīng)用[1]。人工智能技術(shù)促進(jìn)了生產(chǎn)力的發(fā)展，加速了第四次工業(yè)革命。人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，也為高等教育帶來了新的挑戰(zhàn)[2]。首先，人工智能涉及的知識范疇比較寬泛，它是一種多學(xué)科融合的綜合技術(shù)。其次，隨著理論的發(fā)展和計算機(jī)硬件的升級，人工智能相關(guān)技術(shù)更新較快。最后，人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求越來越多、任務(wù)要求越來越高，這倒逼人工智能技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。人工智能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用離不開專業(yè)人才，為了培養(yǎng)人工智能方面的專業(yè)人才，教育部在2018年度普通高等學(xué)校本科專業(yè)設(shè)置和調(diào)整工作中增加了人工智能本科專業(yè)。隨后，國內(nèi)許多高校增設(shè)了人工智能本科專業(yè)，開始專注于人工智能方向的本科專業(yè)人才培養(yǎng)。

除了專門的人工智能本科專業(yè)之外，各大高校在電子信息類專業(yè)開設(shè)了人工智能方面的通識課或?qū)I(yè)選修課。以筆者所在的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)開設(shè)的《人工智能概論》課程為例，該課程涵蓋知識點較多，內(nèi)容比較寬泛。這就出現(xiàn)了一個問題，課程講授容易抓不住重點，學(xué)生積極性不高。因此，對于《人工智能概論》課程，授課老師需要及時調(diào)整授課模式或授課方法、發(fā)展新的教學(xué)理論與方法。

Seminar作為一種問題研討式教學(xué)模式，已在各學(xué)科教學(xué)中得到一定推廣[3-5]。與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)表現(xiàn)出的單向信息傳播特點不同，Seminar教學(xué)模式具有信息雙向傳播的特點。一方面，老師將問題布置給學(xué)生，學(xué)生通過線下分組的形式進(jìn)行準(zhǔn)備，然后在課堂上將解決方法和結(jié)果匯報給大家；另一方面，老師對各組的解答進(jìn)行點評和總結(jié)。此外，Seminar教學(xué)方法加強了學(xué)生之間的交流互動，提高了學(xué)生解決問題的團(tuán)體協(xié)作能力。為此，課程小組將Seminar教學(xué)方法引入《人工智能概論》教學(xué)，以此提升教學(xué)效果。

2《人工智能概論》課程教學(xué)問題分析

《人工智能概論》課程涉及的知識點較多，需要學(xué)生有一定的基礎(chǔ)知識；該課程多為選修課，上課人數(shù)較多，師生互動次數(shù)較少；學(xué)生自律能力較弱，缺乏主動學(xué)習(xí)的精神。具體來說，存在以下幾方面的問題。

（1）課程內(nèi)容寬泛

《人工智能概論》涉及的知識點比較多，以中國科學(xué)技術(shù)出版社出版的《人工智能導(dǎo)論》[6]為例，該教材共有十五章，章與章之間內(nèi)容相對獨立。對學(xué)生來說，每一章都是新的內(nèi)容，需要學(xué)生課前閱讀一些相關(guān)資料進(jìn)行準(zhǔn)備。另一方面，課程涉及的知識點較多，授課老師無法詳盡地在有限的學(xué)時內(nèi)講授所有內(nèi)容的細(xì)枝末節(jié)，這就需要授課老師進(jìn)行針對性的講解。

（2）先導(dǎo)課程相對薄弱

雖然《人工智能概論》課是一門通識課，但它也需要一些先導(dǎo)課程作為支撐。例如，機(jī)器學(xué)習(xí)章節(jié)中的支持向量機(jī)算法原理簡單，推導(dǎo)過程卻有一些難度，因為該算法的推導(dǎo)需要用到高等數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)知識。決策樹方法也是機(jī)器學(xué)習(xí)中的重要算法，該算法需要用到信息論知識，如果學(xué)生缺乏相關(guān)知識，將很難理解該算法的核心思想。由于各種原因，學(xué)生的先導(dǎo)課程知識儲備往往不夠充分，影響了該門課程的學(xué)習(xí)效果。

（3）教學(xué)模式相對單一

當(dāng)前的《人工智能概論》課程多數(shù)還是以課堂講授為主，學(xué)生參與較少。課堂講授的本質(zhì)就是單向性的知識傳播過程，學(xué)生對這種授課方式?jīng)]有多余的選擇，只能選擇接受或者逃避，學(xué)生往往處于被動學(xué)習(xí)的狀態(tài)。此外，授課教師在講授的過程中需要考慮全體學(xué)生的平均接受能力，使得多數(shù)學(xué)生能夠理解授課內(nèi)容。

（4）線上教學(xué)自律較弱

受疫情的影響，原來的線下教學(xué)經(jīng)常會轉(zhuǎn)為線上教學(xué)。在線學(xué)習(xí)的方式打破了時間與空間的限制，讓學(xué)生可以在不同的地方上課學(xué)習(xí)，減少了疫情防控對教學(xué)的影響。但是，線上教學(xué)需要學(xué)生高度的自律，這是完成線上教學(xué)目標(biāo)的一個重要保障。實際情況卻很難讓人滿意，學(xué)生受疫情影響，浮躁的心態(tài)難于專注課堂；線上教學(xué)缺乏監(jiān)督，學(xué)生可能只是賬號在線而人不在課堂。

（5）缺乏開創(chuàng)性思維

人工智能課程具有與時俱進(jìn)的特點，學(xué)習(xí)該課程時需要緊跟當(dāng)前人工智能發(fā)展的方向。在討論各種應(yīng)用時，需要用開創(chuàng)性的思維去思考問題，而不是用固化的思維來思考和解決問題。面對同一個問題，可能有不同的解決辦法，也就需要從不同的視角來研究該問題。以流水車間調(diào)度問題為例，可以用遺傳算法、粒子群算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等不同的算法來求解，此時就需要發(fā)散思維，從多方面進(jìn)行審視。

3 Seminar 教學(xué)模式及其特點

3.1 Seminar 教學(xué)過程

Seminar教學(xué)法起源于德國柏林大學(xué)，是一種在老師的指導(dǎo)下，學(xué)生以小組形式討論某一特定問題的教學(xué)模式[7]。學(xué)生主動提前學(xué)習(xí)老師布置的課程內(nèi)容、找到問題的答案，并在課堂上與其他同學(xué)分享知識和觀點。這種教學(xué)方法注重學(xué)生與教師在課堂上的互動，能充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維和創(chuàng)新思維[8]。該方法已應(yīng)用于許多學(xué)科，并可能導(dǎo)致知識的增長[3， 4， 9]。

Seminar教學(xué)法的主要步驟如下：

（1）布置Seminar課題。授課教師根據(jù)授課內(nèi)容和進(jìn)度安排選擇一個合適的內(nèi)容作為Seminar主題，學(xué)生組隊并選定代表作為主講人。教師向?qū)W生介紹該主題的基本情況，不需要進(jìn)行深入的講解和評價，避免影響學(xué)生的自主學(xué)習(xí)方向和范圍。授課教師可以根據(jù)需要給學(xué)生適當(dāng)準(zhǔn)備一些閱讀資料，包括但不限于較新的文獻(xiàn)、技術(shù)資料等。

（2）學(xué)生自主學(xué)習(xí)。學(xué)生根據(jù)主題和教師分發(fā)的資料進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)生還需要動手從圖書館或互聯(lián)網(wǎng)查詢所需的資料。學(xué)生之間進(jìn)行交流討論，形成對該主題的理解，撰寫講稿和多媒體演示文稿。

（3）課堂報告交流。小組主講人根據(jù)自主學(xué)習(xí)形成的報告進(jìn)行講解。授課教師和其他學(xué)生代表根據(jù)主講人的報告進(jìn)行自由交流，主講人對提問者的問題給予回答，小組其他成員對回答做出補充和解釋。

（4）總結(jié)與評價。對Seminar進(jìn)行總結(jié)評價，點評內(nèi)容可以以多樣化的形式展開。首先，可以對每Sem?inar的各個部分進(jìn)行評價，如報告資料準(zhǔn)備情況、報告情況、討論問答情況等。其次，可以對不同小組進(jìn)行對比性評價，這樣對同一個Seminar來說，學(xué)生可以獲得不同視角下的理解。

3.2 Seminar教學(xué)法特點

與單向信息傳播的傳統(tǒng)教學(xué)方法不同，Seminar 教學(xué)方法具有如下特點：

（1）互動性。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)具有單向性和機(jī)械性的特點，對比之下，Seminar教學(xué)法采用雙向交流的方式進(jìn)行，學(xué)生對一個Seminar主題開展調(diào)查研究形成自己的理解，而后在課堂上就自己的理解進(jìn)行報告，發(fā)表自己的見解和看法，教師和其他同學(xué)也可以根據(jù)主講人的發(fā)言進(jìn)行提問交流。雙向互動交流增強了學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主動性，避免了傳統(tǒng)填鴨式教學(xué)帶來的弊端。

（2）研究性。Seminar教學(xué)方式是一種主動開展問題探索研究的活動，其活動具有一定的學(xué)術(shù)性，它體現(xiàn)在兩方面。一方面授課教師需要對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行研究，從而找到合適的Seminar主題供學(xué)生研究。另一方面學(xué)生需要按照Seminar主題開展研究，其研究過程需要搜索并總結(jié)一些學(xué)術(shù)資料。

（3）民主性。Seminar教學(xué)法具有很強的民主性。

首先，在對主題進(jìn)行研究時，學(xué)生可以根據(jù)自己的需要查找各種資料而不拘泥于課本；其次，在課堂報告交流時，學(xué)生和老師之間可以暢所欲地提問和交流；最后，在整個Seminar教學(xué)實施過程中，學(xué)生享有寬松、獨立、平等的學(xué)習(xí)氛圍。

（4）激勵性。Seminar教學(xué)法的激勵性體現(xiàn)在兩方面。一方面，學(xué)生對Seminar課題開展研究，可以激發(fā)激勵學(xué)生主動探索知識，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，從而更加深刻地理解有關(guān)知識點。另一方面，學(xué)生與老師、學(xué)生與學(xué)生之間的雙向交流，可以培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維，從而升華所學(xué)知識。

4 Seminar教學(xué)法在教學(xué)中的應(yīng)用

4.1《人工智能概論》課程Seminar選題要點

《人工智能概論》課程內(nèi)容寬泛、知識點跨度大、理論性較強的特點，而且該課程還需要其他課程如高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、優(yōu)化理論、圖論等作為支撐。此外，該課程還與實際應(yīng)用聯(lián)系比較緊密。因此，在引入Seminar教學(xué)法時，需要綜合考慮所選擇的主題與教學(xué)內(nèi)容的關(guān)聯(lián)度以及主題的難易程度，因為主題內(nèi)容直接影響了相關(guān)知識點的學(xué)習(xí)效果。針對《人工智能概論》課程的特點，結(jié)合前人經(jīng)驗和教學(xué)實踐，提出以下Seminar選題要點。

（1）確保Seminar 主題與學(xué)生的能力基本匹配。所選的Seminar主題既不能過于簡單也不能太難，因為過于簡單不利于調(diào)動學(xué)生的興趣，而過于困難則會挫敗學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。因此，難度適中的Seminar 主題是達(dá)成課程目標(biāo)的基礎(chǔ)。

（2）選題內(nèi)容應(yīng)貼近實際應(yīng)用。對于概論課來說，不適宜選擇理論太強的主題，否則會占用學(xué)生較多課余時間。另一方面，貼近實際應(yīng)用的主題可以增加學(xué)生的興趣，提高學(xué)生參與Seminar的積極性。

（3）選題與課程思政相結(jié)合?！度斯ぶ悄芨耪摗氛n涉及較多的倫理問題，在選題時，要考慮對學(xué)生世界觀、人生觀、價值觀的塑造[10]。另一方面，人工智能應(yīng)用與大眾生活、工業(yè)化建設(shè)、國防現(xiàn)代化建設(shè)都有密切的關(guān)系，在選題時要考慮培養(yǎng)學(xué)生健全的人格。

4.2 Seminar教學(xué)法實施

課程教學(xué)使用中國科學(xué)技術(shù)出版社的《人工智能導(dǎo)論》教材[6]。根據(jù)前一小節(jié)選題要點和課程教學(xué)大綱安排，課程的Seminar主題設(shè)計如表1所示。

下面以“群智能算法”這一節(jié)的教學(xué)過程說明Seminar教學(xué)法在網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)限選課《人工智能概論》課程教學(xué)中的應(yīng)用。

（1）Seminar課題布置。課前要求學(xué)生對群智能算法這一章進(jìn)行預(yù)習(xí)，課堂上，授課教師選定主講人對粒子群算法、蟻群算法、蜂群算法的主要思想進(jìn)行講解。教師布置Seminar課題：選定某一種群智能算法，編程求解流水車間調(diào)度問題，同時教師分發(fā)文獻(xiàn)資料供學(xué)生參考。

（2）學(xué)生自主學(xué)習(xí)。學(xué)生對課題進(jìn)行分組學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)過程中自由交流討論，也可以查閱各種資源和材料；學(xué)生自主選擇程序設(shè)計語言，編程求解流水車間調(diào)度問題，對結(jié)果進(jìn)行分析；討論形成總結(jié)，撰寫學(xué)習(xí)報告和課堂演示文稿。

（3）課堂討論交流。學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)后，在課堂對學(xué)習(xí)報告進(jìn)行交流。主講人在報告時需要指出所選方法的優(yōu)劣，算法設(shè)計的思路，所選擇的程序設(shè)計語言和開發(fā)平臺，給出可視化的實驗結(jié)果。授課教師和其他同學(xué)對報告內(nèi)容自由提問，主講人進(jìn)行回答，其他同學(xué)進(jìn)行補充。討論交流以自由提問的形式增加學(xué)生認(rèn)知的多樣性，促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)造性思維的鍛煉。

（4）總結(jié)評價。針對群智能算法求解流水車間調(diào)度問題給出評價，分析各小組的報告內(nèi)容。對群智能算法的關(guān)鍵（群體中的個體、群體）進(jìn)行講解，比較不同群智能算法的特點，指出它們各自的優(yōu)劣。分析各主講人的講解是否正確、完整，評估實驗結(jié)果是否合理有效，點評主講人的表達(dá)溝通能力、文檔寫作能力。

4.3 教學(xué)評價

為了評估Seminar教學(xué)法在《人工智能概論》課程教學(xué)中的效果，課程組進(jìn)行了問卷調(diào)查，調(diào)查結(jié)果如表2所示。

通過問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，Seminar教學(xué)法更受學(xué)生的歡迎，而且Seminar教學(xué)法在培養(yǎng)學(xué)生綜合能力方面更加突出，特別是它可以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、交流表達(dá)、探索研究、寫作、組織、動手、辯論等各方面的能力。經(jīng)歷Seminar課程學(xué)習(xí)后，部分原來不敢發(fā)言的學(xué)生敢于表達(dá)自己的想法和思想，原來被動學(xué)習(xí)的學(xué)生變得積極主動，原來喜歡死記硬背的學(xué)生開始研究探索，原來寫作不規(guī)范的學(xué)生開始逐步走向規(guī)范化寫作?？偟膩碚f，相比傳統(tǒng)教學(xué)模式，Seminar 教學(xué)模式對《人工智能概論》教學(xué)改革是有積極意義的，對學(xué)生的能力培養(yǎng)是全面的。

5 結(jié)語

Seminar作為一種現(xiàn)代化的教學(xué)方法已在許多課程進(jìn)行了實踐應(yīng)用，課程組將Seminar教學(xué)法引網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)選修課——《人工智能概論》。通過教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)相比，Seminar教學(xué)法在培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、交流表達(dá)、探索研究、寫作、組織、動手、辯論等各方面的能力更加凸顯。Sem?inar教學(xué)法拓寬了原有的教學(xué)模式，使得傳統(tǒng)的單向知識傳播變?yōu)殡p向互動傳播，不僅鍛煉了學(xué)生各方面的能力，還增進(jìn)了教師對課程的理解。因此，將Semi?nar教學(xué)法引入《人工智能概論》課程教學(xué)是有積極意義的。