人工智能教学设计案例范例6篇

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人工智能教学设计案例

人工智能教学设计案例范文1

案例教学法”在智能仪器设计教学中的应用

传统“填鸭式”的灌输教育,脱离实际应用,易导致学生死记硬背。只有转变教学方式方法,紧密联系实际,加强互动式教学、探索式教学、启发式教学,才能实现应用型人才培养目标。为此,我们应用“案例教学法”把智能仪器设计分为五个步骤:一是选择合适案例,创设应用情境;二是实施互动式教学,突出教学重点;三是拓展仿真教学,强化应用技能;四是加强团队实践训练,培养实践能力;五是开展启发式教学,提高知识的运用能力[5]。

选择适当案例,创设应用情境以案例教学为主线,创设应用情境,增强学生学习兴趣。合适的实际案例不仅是贯穿课程教学过程的主线,成功创设应用情境的前提,而且是激发学生学习兴趣的必要条件。因此,选择适当案例至关重要。合适的案例必须能够充分体现基本教学理论,同时紧密联系实际[6]。以数字电压表(DigitalVoltmeter,简称DVM)为例,它是采用数字化测量技术把连续模拟量转换为离散数字量的数字化仪表。由于它具有读数准、精度高、误差小等优点而备受青睐[7]。因此,选择数字电压表作为智能仪器设计的案例来创设应用情境,可满足案例教学的基本要求。在确定案例的基础上,智能仪器的研制过程按照设计任务并拟定设计方案、软硬件设计、软硬件综合调试、整机性能测试和评估来实施[8]。根据数字电压表的设计任务与设计要求,结合学生学习的课程,采用“自顶向下”的设计原则,把仪器划分成由单片机、A/D转换电路和电压显示电路等功能模块组成。

案例互动教学,突出教学重点以重点教学内容为着力点,实施互动式教学,充分调动学生主动性。案例教学模式采用课堂双边互动教学形式,以重点教学内容为着力点,把课堂变为案例讨论现场,提高了学习的自主性,更好掌握课程的教学内容。在软硬件设计阶段,硬件设计主要是根据方案设计原理电路,选用合适的功能模块(如输入输出通道、信号调理电路、主机电路、人-机接口、通信接口),并装配和调试硬件系统;软件上是先设计出系统软件功能框图,在理清控制关系的基础上,进行功能化编程和调试。为了强化“智能仪器软硬件模块化设计方法”的教学重点,可采取以下互动式教学形式:一是组织学生进行答辩,阐述设计方案、原理电路和编程流程;二是由教师和同学现场进行提问,考察学生对设计可行性的分析;三是由教师有针对性对课题进行指导,提出合理化建议;四是由学生进行修改,完善设计。让学生在设计中既有自主性,又通过启发来防止盲目性。

案例仿真教学,强化应用技能以教学难点为突破口,拓展案例仿真教学新模式,营造探索求真的学习氛围,强化学生应用技能。系统设计与调试是智能仪器设计课程的教学难点。作为初学者的学生,经常感到无从下手。为此,我们首先从虚拟实验入手,通过仿真实验来突破难点。虚拟实验是把案例教学和软件应用有机结合起来,通过逼真的仿真界面和动画效果,让学生置身于智能仪器开发现场,既可以节省设计成本和提高设计速度,还可以增强学习乐趣,将抽象的理论知识融入到案例的设计实践之中,加深对理论知识与设计方法的理解,为后续教学环节,如分组实际制作打下基础。例如对基于Proteus和KeilC51建立的数字电压表仿真实验[9],如图3所示。数字电压表的调试过程可通过调节可变电阻器来进行仿真实验,若实验结果不满足设计要求,则可修改硬件参数或软件程序进行反复调试,直到该数字电压表满足设计要求,调试过程生动形象,简单易学。

团队实践训练,培养综合能力以案例应用为实训课题,组建学生制作团队,培养学生实践能力。团队制作实践的课题分为设计型、综合型和创新型。学生可以根据自己的兴趣、知识结构和能力发展进行选题。选择相同题目学生组成制作团队,通过共同协商,形成明确的成员分工和团队合作任务。在制作过程中,不仅要求学生要学会独立思考,掌握独立分析解决问题的方法,也要求培养创新意识以及增强团队精神。通过体验智能仪器设计制作过程,熟悉智能仪器系统的开发流程,提升综合的实践能力。例如,选取液位控制系统[10]的设计作为实践课题。该系统主要由水槽、电压比较器、隔离保护和驱动电路、直流继电器控制电路、水泵、电磁阀组成。高低水位的电压通过与基准电压比较输出逻辑信号,控制交流接触器的工作,实现水泵的通断,以实现水槽水位的自动控制。通过液位控制系统实践训练达到以下目标:第一,使学生了解接触器、电磁阀、水泵等器件等相关电器的基本原理,熟悉基于中规模集成电路的组合逻辑和时序逻辑设计方法,加深对理论知识和设计方法的认识;第二,通过学生亲手焊接、制作和调试电路,培养实践能力和动手技能;第三,通过撰写设计报告,使学生学会对实验结果进行分析和总结,培养学生分析和解决实际问题的能力。

案例启发教学,加强运用能力以案例总结为出发点,开展启发式教学,提高学生运用能力。案例教学法的重要环节,就是在完成设计、仿真和实际制作的过程之后,及时总结设计的过程和方法,把设计制作过程上升到理论高度,进一步加以思考、探索和提高。如果对案例缺乏思考、归纳和总结,很容易使学生的思维局限单个案例之中,不利于应用能力和创新思维的培养。因此,教师既要从单个案例入手,引导学生学会分析归纳和总结的方法,不断加强学生灵活运用能力,也要注重在案例基础上的拓展,启发学生深度思考,培养学生的创新思维。这样才能在智能仪器设计环环紧扣、层层递进,有效推进学生知识水平的提高和能力结构的完善。

小结

人工智能教学设计案例范文2

关键词:人工智能;教学改革;教学方法

引言

人工智能(ArtificialIntelligence)是一门研究和模拟人类智能的跨领域学科,是模拟、延伸和扩展人的智能的一门新技术。由于信息环境巨变与社会新需求的爆发,人工智能技术的日趋成熟。随着AI3.0时代的到来,大数据、云计算等新技术的应用也愈发广泛,对于管理类人才来说,加强对人工智能知识的深入学习,不断将人工智能技术与管理知识结合起来,对其未来职业生涯的发展有着重要作用。人工智能是一门前沿学科,管理学院开设人工智能课程的目的是为了更好地培养学生的技术创新思维与能力,基于其覆盖面广、包容性强、应用需求空间巨大的学科特点,通过概率统计、数据结构、计算机编程语言、数据库原理等基础课程的学习,加强学生解决实际问题的能力,为就业打下基础。本文基于社会对于人工智能领域的人才需求,结合诸多长期从事经管类专业课程教学的老师意见,针对管理类人才的人工智能课程教学内容与方法进行探讨,以期对中国高校人工智能课程教学改革研究提供帮助与借鉴。

1、教学现状与问题

作为一门综合性、实践性和应用性很强的理论技术学科,人工智能课程内容及内涵及其丰富,外延极其广泛。学习这门课程,需要较好的数学基础和较强的逻辑思维能力。针对管理类人才,该课程在课程教学过程中存在几个较为突出的问题。(1)课堂教学氛围枯燥目前,中国大多数大学仍采用传统的课堂教学模式,在教学过程中照本宣科,忽略与学生的互动,并且缺乏能够有效引起学生学习兴趣与加深知识理解的教学环节设置,如此一来大大降低了学生自主思考的能力。在进行人工智能相关课程知识讲解时,随着章节的知识难度不断增加,单向介绍式的枯燥教学方式无法反映人工智能学科的全貌,课堂讲解难以同时给以学生感性和理性的认知,部分学生因乏味的课堂氛围渐渐无法跟上教学进度,导致学习动力不足。(2)基础课程掌握不牢管理类专业的学生大部分都会走向更加具体化的管理岗位,具有多学科的素养,但这也导致很多学生所学知识杂而不精。学生在基础不夯实的情况下去学习更高层面的知识,给学生学习与老师教学都造成了很大困扰。人工智能课程知识点较多,涵盖模式识别、机器学习、数据挖掘等众多内容,概念抽象,不易学习。一些管理类专业的学生未能熟练掌握高等数学、运筹学、数据结构、数据库技术等先修课程,缺乏一定的关联思考和研究意识,导致课程学习难度增加,产生学时不足和教学内容难点过多的问题。(3)教学与实际应用脱节当下,人工智能广泛应用于机器视觉、智能制造等各个领域,给学生提供了大量的现实案例,使得人工智能不再是高深莫测的理论,而是现实中可以触及的内容。例如,在机械学科领域,人工智能技术是电气工程、机械设计制造、车辆工程等方向的重要技术来源;在医疗领域,是医疗器械的创新生产源动力;在能动领域,是高端能源装备与新能源发展的重要驱动;在光电信息与计算机工程领域,技术的发展时刻推动着智能科学与技术核心价值的提升。然而,对于管理类专业的学生来说,现阶段的人工智能教材涵盖许多智能算法及相关理论,在教学过程中常常涉及到很多从未接触过的抽象理论和复杂算法,书本中的应用实例大多纸上谈兵,缺乏专门适用于管理类专业知识与人工智能技术相结合的教学实践,加上一些教师授课方法单一,不利于引导学生将人工智能算法应用于现实生活。另外,大学生对知识的理解能力差异很大,教师采用统一的方式教给他们,这使一些学生无法跟上和理解,教师也无法控制学生的学习状况,导致学生缺乏动力。因此,如何结合学生的现实情况,提高他们的动手能力和实践经验也是人工智能课程教学要考虑的问题。

2、管理类人才的人工智能课程教学改进策略

课程教学改革是一项提高大学教学效果和人才培养质量的重要手段。如何在时代背景下应用新技术和新思想进行实施课程教学改革是高校亟待解决的问题。对于高校的教学工作而言,教学目标、教学内容和教学方式的变化不再是课程资源的简单数字化和信息化,而是充分利用时代信息资源优势的新型教学模式。针对管理类专业人工智能课程教学过程中存在的问题,可以从教学方法改进和教学内容设置两个方面进行课程教学改进。

2.1教学方法改进

教师对学生具有引领作用,其教学方法的改进能够带动学生改进自身学习方法。(1)启发式案例教学案例教学法就是教师根据教学目标、教学内容以及教学要求,通过安排一些具体的教学案例,引导学生积极参与案例思考、分析、讨论和表达等多项活动,是一种培养学生认知问题、分析和解决问题等综合能力的行之有效的教学方法。启发式案例教学以自主、合作、探究为主要特征,调动学生的学习积极性,并紧密结合人工智能领域的相关理论与方法,有效理解知识要点及其关联性,适用于管理类专业学生的教学。具体而言,高校基于其问题启发性、教学互动性以及实践有用性等特点,可以建立基于人工智能知识体系的教学案例库,虽然这项建设将极具挑战性与耗时性,但具有很强的积极效果:培养学生较强的批判性思维能力,更多地保留课程材料,更积极地参与课堂活动,对提高教学质量、培养具有人工智能背景的管理类人才具有重要意义。例如,通过单一案例教学,让学生掌握相关基础知识原理及应用;通过一题多解的案例使学生思考如何获取最有效的解题方法;通过综合案例的设计,启发学生全方位地探索问题的解决方案。(2)研讨互动式教学研讨互动式的各个教学环节是逐渐递进、有机结合的。研讨是基于学生个体的差异性,在课堂讨论的过程中对学生做出评判,从而对不同类型的学生开展针对性的教学。互动则是在研讨的基础上,通过老师与学生、学生与学生的互动,让学生主动参与到课堂教学的过程中来。在人工智能课程教学过程中,教师通过课堂讨论了解学生对于知识点的掌握情况,可以有针对性地设计教学内容,例如,对于学校积极性不强的学生,将人工智能理论内容与学生个人兴趣范畴、社会产业发展及研究现状联系起来,能够极大程度地提高学生学习的自主能力;对于基础知识较为薄弱的学生,可以在教师的指导下查阅相关文献资料,根据自己的理解撰写心得报告,并在课堂或课外进行师生互动。像这样研讨与互动相结合的模式。有助于增强学生的探索和求知欲望,建立起浓厚的学习氛围。(3)有效激励式教学人工智能是引领未来的战略性技术,人才需求量极大,对教师的教学水平也提出了更高要求,因此,进行有效激励极为重要。在学生激励方面,可以举办各类人工智能竞赛项目,设置相应项目奖学金,吸引学生参与实践,调动学生做研究、发论文的积极性。例如,教育部主办的中国研究生人工智能创新大赛,围绕新一代人工智能创新主题,激发学生的创新意识,提高学生的创新实践能力,为人工智能领域健康发展提供人才支撑。高校也可以借鉴这种模式,在各学院乃至全校开展此类竞赛项目,激发学生的创新能力与团队合作能力,鼓舞更多学生加入到人工智能课程的学习中来,激发其学习兴趣。在教师激励方面,在教师聘任和提升过程中把参加学生课程制定、课堂与课外作业、课程项目和论文指导等看作教学任务的一部分,鼓励教师积极参与这些活动。(4)学科渗透式教学人工智能学科知识融合程度较高,学科交叉性强。基于人工智能的学科交叉性特点,增强管理类人才对学科应用的领悟,可以采取开展学科渗透式教学的方法。从2015年起,国务院和教育部先后印发了《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见教育》、《高等学校人工智能创新行动计划》等文件,“互联网+”、“智能+”已经渗透到各个领域,人类进入数字经济时代,社会需求“技术+管理”的高端复合人才。例如,基于工业4.0和强国战略,人工智能技术在智能制造的应用极为广泛。上海理工大学非常重视少数民族预科班的教育质量。为增强少数民族管理类人才对该领域应用的认识,我们请机械工程、能源动力领域的相关专家以授课或讲座的形式,进行相关领域知识和发展趋势的讲解,使学生理解更为透彻。此外,在教学实践过程中,还可以用举办人工智能知识交流会、线上人工智能论坛等形式,促进不同专业间老师、学生对于人工智能知识模块的见解,相互交流、渗透和学习,从而推动人工智能课程教学的改进。

2.2教学内容设置

世界一流大学在人工智能课程内容设置根据不同国家的教育体系设置,肯定会有不同,但颇有共通之处。本文借鉴世界顶尖大学经验,针对管理类专业人工智能课程教学内容进行研究,结合中国教育体系设置,认为应从以下几方面进行改进。(1)核心内容设置为避免学生因为知识点过多而出现杂而不精的问题,势必要精化教学内容。在互联网时代,我们可以使用云计算和其他方式来实现数据信息的传输、存储和处理,通过在线收集和整合网络课程相关数据,挖掘和丰富教学资源,并在整合课程资源的基础上,进行研究方法和前沿知识的扩展。在核心内容设置方面,可以通过收集到的数据资料,选择人工智能领域具有代表性且难易程度适中的知识作为重点,使学生能够在有限的学时内掌握人工智能的知识脉络。例如,编写针对管理类人才的人工智能教材,内容涉及绪论、知识表示与推理、常用算法、机器学习、神经网络等方面的同时,重点增加相应知识点在管理上的应用案例,加强学生对知识点的理解。同时,根据管理类专业偏向领域,开设关联程度较大、应用较广泛的人工智能选修课程,以便学生根据自己的兴趣与需求选修具体方向的课程。(2)注重学生的数理及编程基础良好的数理及编程基础是学习人工智能的前提。只有具备了这些基础,才能搞清楚人工智能模型的数量关系、空间形式和优化过程等,才能将数学语言转化为程序语言,并应用于实验。管理学院人才的数理及编程基础相对薄弱,因此,在安排学生学习人工智能课程之前,建议开设面向全体管理类专业学生的微积分、线性代数、概率论等专业基础数学课程以及C语言、python等编程基础课程,使学生具备数学分析的基础与一定编程基础,为学习人工智能课程打下坚实的基础。另外,可以推进MOOC平台建设,在平台上开设人工智能网络课程,帮助学生掌握人工智能知识基础及专业技能。(3)实验建设为了加强学生对于人工智能知识点间的关联性理解,可以基于不同的应用模块,设计具有前后铺垫、上下关联的综合性实验,设计不同层次的项目要求,同时基于相同的实验课题,让学生分组对实验课题进行攻克,并设置多元化的实验评价体系,通过实验教学过程中反映出的不同进度,让教师能对学生的学习水平做出准确评判,及时进行教学反思,以便更好地开展下一步工作。例如,针对人工智能课程应用中很广的遗传算法,在某一管理规划的具体应用上设置理解-实现-参数分析-具体应用-尝试改进-深度拓展的不同层次的项目要求,在这些项目层次中规定必做项与可选项,让学生基于同一实验课题进行合作学习,然后通过个人自我评价、小组成员互相评价以及教师评价的方式进行打分,对小组整体能力以及个人能力进行综合评估,以期培养学生的自主思考能力。

人工智能教学设计案例范文3

关键词:新工科;人工智能导论;实践教学;校企合作;案例库

随着物联网、大数据、5G及人工智能等信息技术的发展,为了应对中国产业变革及新一轮的科技革命,适应“中国制造2025”国家战略需要及产业经济创新发展,同时将国际工程教育思想本土化,“新工科”应运而生[1]。信息技术发展催生出了人工智能相关的专业,国内高校纷纷设立了智能科学与技术专业。近年来,人工智能技术的发展引领着人类社会正逐渐走进智能社会,人工智能将深刻影响人类社会。随着人工智能的进一步发展,高等教育的价值也将进一步提高[2]。因此,各高校应尽快建立与新工科相一致的智能科学与技术专业,并深入研究我国人工智能的人才培养体系、课程设置、实验平台及成果转化等方法,改革传统人工智能的教育教学方法,形成有新工科特色的智能科学与技术专业工程教育方法。由于传统的专业是按学科划分的,因此,目前的智能科学与技术专业课程体系以理论为主,强调学科知识的系统性和完备性[3]。人工智能导论作为智能科学与技术专业的核心课程,同时也是人工智能“入门性”和“引导性”的课程。但是,目前人工智能导论的课程设置上主要存在课程内容陈旧、实践课程不足、教材理论过强、教学模式老旧及实践教学与企业需求不适应等问题。尤其是人工智能导论课程,缺乏实践教学将会降低学生学习人工智能的兴趣和积极性。因此,为了解决这些问题,并使高校跟上人工智能时代的脚步,抓住高等教育发展的新机遇,进行面向新工科的人工智能导论实践教学模式探索具有重要的现实意义。

1人工智能对新工科人才的新要求

1.1具备多学科交叉知识。人工智能导论是一个多个学科交叉而成的一门课程。人工智能导论主要包括知识系统、智能搜索技术、脑科学、机器学习、神经网络、支持向量机、专家系统、智能计算及分布式智能等内容[4]。因此,一个合格人工智能专业人才需要具备多学科知识。1.2具备多领域应用能力。人工智能导论的应用领域广泛,基本包含工业、农业及社会生活的各个行业(如工业生产、通信、医疗、金融、社会治安、交通领域及服务业等)[5]。人工智能导论课程要求学生在学好理论前提下也应该掌握各行业的相关知识,只有这样才能提高人工智能技术在各领域的应用。1.3具备人工智能创新创业精神。目前,创新驱动发展成为了我国现阶段发展的重要力量,人工智能成为经济发展的新引擎[5]。在大众创业、万众创新的号角下,人工智能技术作为创新创业过程中的一个大趋势。因此,当今新形势下培养具有创新创业精神的人工智能专业人才对我国经济发展及大学毕业生创新创业具有重要意义。1.4具备人工智能人文素养。人的内在品质就是人文素养,人文科学的知识水平和研究能力是人文素养的重要组成部分,人文素养是人文科学体现出来的以人为研究对象和中心的精神[6]。人工智能对人类社会带来的是便利还是带来灾难,关键是使用者的思想道德和人文素养。因此,培养具有人文精神的人工智能专业人才具有重要的意义。

2人工智能导论课程教学现状

目前,许多高校已经认识到传统的人工智能导论课程已经不能适应社会和学生发展的需要。尤其是地方普通高校在师资、科研及学科力量薄弱情况下进行人工智能导论的实践教学。目前人工智能导论的课程设置上主要存在的问题如下:⑴本科生课程内容陈旧。近年来,随着云计算、大数据、5G等信息技术的快速发展,也带动人工智能技术发展日新月异。对于高校来说,要紧跟人工智能技术前沿,传授学生的知识也要紧跟人工智能的发展。目前,虽然也出现了不少新的人工智能导论教材,但在课堂上能够教学的新内容仍然不多,教材内容仍然集中在传统的人工智能技术(如问题求解、知识表示、归结原理及经典推理等技术)上。⑵研究生课程内容重叠。研究生的人工智能导论课程应作为本科生课程的一个延续,但部分高校对研究生人工智能导论课程的教学重视不够。很多本科生已经学过的内容在研究生阶段又进行了重复。因此,在新工科背景下培养高层次的人工智能人才,就必须要在研究生阶段加强新工科人才实践能力的培养,选择合理的人工智能导论课程,改革研究生阶段人工智能导论的教学理念和教学模式。⑶实践课程不足。实践教学是提高人工智能新工科人才能力的重要路径。目前,大多数院校的人工智能导论课程理论与实践联系不够紧密,对学生实践能力的培养不够,只知道理论,而不进行实际的实践应用就不能成为合格的人工智能新工科人才。另外,大多数地方高校的人工智能实验室建设投入不足,实验条件差,验证性的实验较多,实验课时不足,学生对人工智能新技术的接触不够。⑷人工智能导论教材理论性过强。目前,现有的人工智能导论教材以理论为主,缺乏人工智能实践内容。在课程教学过程中学生经常会感觉索然无味,当实践课程开设不足时,这种情况会非常明显。学生会渐渐的对人工智能导论课程失去兴趣和热情,最终会导致课程的教学质量和效果下降,不能达到新工科人工智能专业人才培养的预期。⑸教学模式老旧。人工智能导论是多学科交叉的课程,课程内容理论性强、抽象、多知识点是新工科的特点。然而,大多数地方高校仍然采用过去的课堂教学模式(即“教师讲、学生听”的教学模式),这种单向灌输的教学方式以教师为主,学生的主动性不够,只是在被动接收知识。学校这种重视理论不重视实践的教学模式,在一定程度上影响了新工科人才的实践能力,从而导致教学内容与企业社会需求脱节。

3人工智能导论实践教学初探

3.1人工智能导论课程实践平台建设。为了提高学生对实践教学的兴趣,南阳师范学院计算机科学与技术学院在人工智能导论授课过程中广泛应用多种计算机实验教学平台,如采用开源的PaddlePaddle百度飞桨深度学习平台,希冀一体化人工智能实践教学平台及大数据综合实验平台。教师可以在实践教学过程中方便的使用这些平台进行授课,学生也可以在课堂中跟随老师完成相关实验,并能够在课下进行相关实验练习及提交作业。3.2人工智能导论课程实验内容优化。在人工智能导论实践教学过程中,以学生兴趣为导向,开展相关应用课程实验,南阳师范学院计算机科学与技术学院对人工智能导论实验课程内容进行优化。优化后的主要实验课程包括搜索优化算法实现、智能计算实现、贝叶斯分类实验、最近邻算法实验、机器学习实验及神经网络实验。最后,通过期末课程设计进一步提高学生解决实际问题及创新创业的能力。3.3人工智能导论实践教学模式改革。⑴校企合作为使人工智能导论实践教学不与企业脱节,校企合作是关键。应积极派遣教师进企业进修,了解企业需求,并提高教师的工程能力。从2018年以来,南阳师范学院计算机科学与技术学院每年暑假期间累积派遣教师58人/次前往百度、中兴、科大讯飞、神舟数码及江苏传智播客公司等进修培训。同时已经在固定时间邀请相关企业讲师到学校进行人工智能方面的项目教学。建立起了具有地方区域特色的师资队伍及校企协调的实践教学模式,从而避免人工智能导论课程实践与企业实际脱节。⑵“双导师”负责制人工智能导论实践课程实行“双导师”制,邀请企业中实践经验丰富的人才任教或任职,校企合作建立实践教师指导团队,改革教学策略及教学方法,以项目为牵引,将人工智能导论实践课程作为第二课堂学分。还要积极制定人工智能相关的科技作品竞赛的奖励机制,积极引导学生参加各种人工智能相关的比赛,从而进一步提高学生在创新实践方面的能力。⑶采用案例教学法以案例导入进行教学,提高学生兴趣。首先,从人工智能竞赛的部分赛事中、(如百度的人工智能大赛,“2020年全国人工智能大赛”,“2020中国高校计算机大赛人工智能创意赛”等)中选取贴近实际问题的案例作为人工智能导论实践课程的案例来源。然后,采用目前主流的人工智能开发软件进行算法代码的编写,引导学生采用Python语言调用第三方接口库进行算法的实现。最后,让学生使用主流的编程语言(如C++、Java等)开发完善算法或进行系统设计与实现。

4结束语

在新工科背景下,人工智能导论作为智能科学与技术专业的基础核心课程,人工智能人才培养应注重提高学生解决问题的能力。在这种背景下,笔者结合近年来了解到的企业需求和上课的实际,对人工智能导论实践教学模式进行初探,具体如下:①校企合作,构建人工智能实践平台;②建立案例库,优化实践的内容;③校企“双导师”制,采用案例教学,从而进一步提高学生在创新实践方面的能力。

参考文献:

[1]杨晴,王晓墨,成晓北等.新工科背景下的新能源科学与工程专业——哈佛大学工科教育在学科交叉方面的启示[J].高等工程教育研究,2019.S1:23-24,33

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[3]陈义明,刘桂波,张林峰等.智能科学与技术专业课程体系建设的理论思考[J].计算机教育,2020.309(9):103-107

[4]刘永,胡钦晓.论人工智能教育的未来发展:基于学科建设的视角[J].中国电化教育,2020.2:37-42

[5]姚琳,石志国.人工智能课程体系与教学方法研究[J].中国大学教学,2019.10:19-22

人工智能教学设计案例范文4

1交通工程专业的课程设置:追求卓越,博中取精

现代交通工程问题的解决,涉及到环境保护、生态平衡、社会和谐与可持续性发展,关系到公众安全与健康、国家和社会公共利益等。与之相适应,我们培养的未来交通工程师不仅应具备精湛的专业基础知识,更应具备强烈的社会责任感、必备的人文情怀、相应的科学素养和多学科的文化视野[4]。因此,在研究性学习的课程设置中,以追求卓越为目标,做到博学与精湛兼顾,博中取精。博,课程的范围要涵盖人、车、路、环境等方面的重点知识。精,从众多的课程中,精选出对学生的人生及专业发展具有长远影响的课程,让学生“听一遍即受用一辈子”。根据上述理念和原则,我们桂林理工大学交通工程专业在基础课中,除了打牢数学、运筹学、外语、计算机软件开发等传统的基础课程和技能外,借鉴美国欧林工学院等先进的办学经验和理念[5],开设了人文与艺术等社会科学方面的基础课程。用人类优秀的文化成果塑造人、感染人,以增强学生“心怀家国”的社会责任感。在专业课程中,总体上开设交通工程学、交通运输经济学。关于人,重点开设人工智能、交通心理学;关于车,重点开设汽车构造、汽车设计;关于路,公路方面重点开设道路勘测与设计、路基与路面工程,城市道路方面重点开设交通规划、交通管理与控制、交通设计、道路交通安全、智能交通系统;关于环境方面,重点开设交通节能、绿色可持续交通。

2交通工程专业的课程教学:问题探究,提升能力

研究性学习课程教学的主要方法是,将知识学习作为一种课题来研究,引导学生对其进行分析、探究和创新。尽管学生所要学习的知识可能是成熟的理论,甚至已成为经典,但对于学生来说,如果要搞清楚知识的来龙去脉,就是一种研究。它不仅使学生获取知识,而且使他们能应用和创新知识。交通工程专业研究性学习的课程教学,按照学习专题内容的性质和学习方式,主要分为三种形式:基于交通问题的探究式学习、基于实际交通运输案例的讨论式学习和基于实际交通项目的参与式学习。

2.1基于实际交通问题的探究式学习

基于实际交通问题的探究式学习,是学生在学习过程中以实际交通问题为学习和研究的对象。在教学过程中,为了激发学生的学习热情和兴趣,我们选择当前交通研究的热点和难点问题作为研究对象,比如交通拥堵问题、交通节能问题、交通环保问题、交通安全问题。通过对这些实际交通问题的了解、探讨、研究和辩论,让学生学会应用和获取知识,辨别和收集有效数据,系统地分析和解释问题,力争获得解决问题的方案,并进行交流、检验和评价。

2.2基于实际交通运输案例的讨论式学习

基于实际交通运输案例的讨论式学习,是学生在学习过程中以案例为分析研究对象。我们的做法是,以组织学生进行实际生产实习为契机,对实习的交通运输企事业单位的实际问题作为研究案例。比如,2012年暑期,我们交通工程专业的本科生在桂林市公交集团实习期间,以如何进一步提升公交集团运输效益作为研究案例。通过对公交集团的运营流程研究,并以实际的客流调查为基础,进行成本与效益分析,对节约成本和提高效益的各主要要素进行分析和讨论,提出改进思路和相应方案。最后,学生与老师共同研究、共同编写案例。在讨论案例时,学生将了解到作为真正的交通工程师所将面临的复杂境地和艰难抉择,不仅能加深对知识的理解,而且能掌握知识的应用。

2.3基于实际交通项目的参与式学习

基于实际交通项目的参与式学习,是以实际交通项目作为学习研究的对象。我们在专业课程教学的过程中,精心设计,将实际交通项目贯穿到教与学的全学程,分别实施了桂林市路网瓶颈节点的识别、高速公路智能化建设方案、桂林市繁华商业区行人过街问题的解决方案、桂林市交通拥堵的交通信号控制方案及信息诱导方案研究等项目。通过参与实际交通工程项目的设计、开发和研究的全过程,学生不仅能够更深刻地理解所学的知识和理论,完成实际项目的能力有所提高,而且能够锻炼出更好的交流沟通能力和团队合作精神。

人工智能教学设计案例范文5

关键词:一案到底;初中政治;有效教学

在初中政治教学中,采用“一案到底”的教学方法,注意教学案例的层层剖析和集约化运用,能使整节课思路清晰、逻辑严密,提高课堂教学的有效性。

一、“同课异构”中两种不同的教学设计比较

下面是在某同课异构中,两位教师对“(粤教版)七年级5.1生命宝贵”的教学设计比较。

教师A:【教学设计】

首先,采用2011年的热点“7・23”动车事故案例导入新课,激发学生对时政的关注和对新课的兴趣。

然后,采用多个生命事故的案例分析,说明我们要珍爱自己的生命、善待他人的生命。

接着,采用课本“探究园”中的情景体验“生命需要坚强和勇敢”,具体介绍汶川大地震中的感人事迹,升华学生的情感,形成正确价值观。

最后,采用“世博会英国种子馆6万粒种子”的新闻,倡导关爱生灵、敬畏生命的理念。

教师B:【教学设计】

首先,多媒体展示“688米・69天・33人”这组数字,让学生猜猜这组数字代表哪一新闻事件?以时事导入,设下悬念,扣人心弦。

接着,播放2010年8月5日智利圣何塞铜矿矿难事故中矿工在井下生活69天的珍贵视频,与学生一起探讨这次智利创造生命奇迹的原因,让学生在情境体验中,感悟到我们要珍爱自己的生命。

然后,继续播放采访智利获救矿工的视频,自然得出创造生命奇迹还来自于家庭、政府乃至国际社会的支持和鼓舞,让学生感悟到我们要善待他人的生命。

最后,让学生以小组为单位,评选一名班级“生命之星”,并配上简短的颁奖词。让学生在真实的情景中体验、感悟、反思、生产。

教师A的教学设计内容全面、详细、新颖、丰富多彩,但从实际的教学操作和效果来看,大量的文字和图片资料呈现给学生,导致他们产生视觉和精神疲劳,只见树木,不见森林,不能从整体上把握整节课的内容,从而使教学效果锐减。

教师B的教学设计采用“一案到底”的方法,新课引入扣人心弦,新课设计层层深入,引人入胜,结尾余味无穷,学生在不知不觉中掌握了知识,落实了行动,升华了感情,教学效果不言而喻。

二、“一案到底”有效提升课堂教学效率

通过对比“同课异构”中两位教师的教学设计,笔者认为,在初中政治课堂中采用“一案到底”的教学方法更能提升教学效果。

1.“一案到底”――逻辑严密,形散神聚

“一案到底”的教学方法将一节课的教学内容有机地融合起来,优势明显。以上述A、B两位教师的教学设计为例,教师A采用了5个教学案例,可谓丰富多彩,但纷繁复杂,难以协调,难以讲透。教师B采用“智利矿难事件”一案到底,逐层辐射全课,设计的问题均与具体情境相关,步步为营,环环相扣,层层递进,使教学过程清晰简洁,论述严谨,达到形散而神聚的教学境界。

2.“一案到底”――全盘谋划,事半功倍

在课堂教学中,学生与特定的教学环境存在一种相互关联、相互作用的动态关系,使学生的认知、动机、态度、情感等都在特定的学习环节中产生,是最好的教育策略。如上述教师B采用的“智利矿难事件”,有效地激发学生形成良好的学习状态和持续的新鲜感,能有序、高效地推进课堂生成性教学,使课堂充满活力与生机,起到事半功倍的作用。

3.“一案到底”――合作探究,多维发展

在新课程理念下,自主探究成为教学活动的核心,目的是让学生真正自主地参与学习并获得不同的发展。如上述教师B在教学过程中,抓住本课的核心,通过分析、探究、引导,使学生的思维发生碰撞,让学生“借题发挥”,展开讨论,激活思维,从而促进学生深层理解生命宝贵,懂得珍爱和善待生命。这样的教学模式,有效实现了情感迁移和知识内化,凸显了学生的主体地位,更让学生在探究性学习中获得了多维发展空间。

4.“一案到底”――精简资源,提高效率

“一案到底”的教学,对材料进行多角度、深层次的分析、提炼,发挥材料的最大效能,从而用足材料。在上述教师B的教学中,所使用的材料并不多,但教师B采用“智利矿难事件”创设情境,并对情境进行深层挖掘。这不仅精简课堂,去除臃肿,还把更多的时间留给师生对话和课堂生产,提高了课堂效率。

综上所述,在初中政治教学中,采用“一案到底”的教学方法,为学生获取知识提供高档次的阶梯,能更有效地促使学生身临其境地去思考与交流,体验知识发生与发展的过程,提高课堂教学的有效性!

参考文献:

[1]吴熙龙.中学思想品德新课程课堂教学案例[M].广东高等教育出版社,2003-11.

[2]楼江红.初中思想品德教学案例专题研究[M].浙江大学出版社,2005-03.

人工智能教学设计案例范文6

(北京信息科技大学自动化学院,北京100192)

摘要:以智能科学与技术导论(专业认识与实践)独立实践教学课程建设为切入点,在分析专业人才培养特点的基础上,阐述针对大学一年级第一学期专业教育的实施方案,提出按照“项目任务驱动目标学习”的方法培养学生的专业创新能力、实践动手能力及团队合作精神的教学思路。

关键词 :智能科学与技术;项目驱动;实践教学;课程建设

基金项目:北京信息科技大学2015年人才培养质量提高经费项目( 5111523309);北京市教委科研计划项目( KM201411232006)。

第一作者简介:许晓飞,女,实验师,研究方向为智能机器人、创新教育,xuxiaofe12001@bistu.edu.cn。

0 引言

智能科学与技术专业及其专业导论(简称智能专业)课程建设的目标是依托检测技术与自动化装置、模式识别与智能系统、导航与制导等学科优势及其教学资源,尽快让新入学的本科生了解工科门类中智能科学与技术专业的学科专业分支内涵知识。教师可通过设计分解项目驱动,采取课堂讲解和实验指导的教学方式完成专业导论建设,实现专业的培养目标;培养学生面向现代前沿交叉技术的创新思维方式,从脑与认知科学等智能信息技术宏观上引领学生认识到掌握计算机、智能系统、信息网络、信息处理基本技能的必要性。

1 智能科学与技术导论教学现状分析

根据对以往教学效果的调研,我们发现智能科学技术导论这门实践教学课程教学效果不好的原因主要有以下几方面:①教学内容缺乏针对性。智能科学与技术汇集多种边缘学科与技术,如信号与信息处理、模式识别、图像处理、机器人学等课程,所涉及的研究领域及内容十分丰富,教学知识结构比较庞大,涵盖范围广,教学内容庞杂,热点分支多,知识点相对独立,联系不紧密。因此,在有限的教学时数中,教师需要在宽泛化及针对性之间寻求一种平衡。②学生缺乏相关知识。在实际教学活动中,由于智能科学技术导论课程一般开设在入学之初,学生处于高中到大学的过渡阶段,缺乏相关基础知识,因此他们的学习认知行为、学习方法、学习要求和学习内容的组织形式难以适应大学专业基础课的要求。如果课程内容过于偏重理论,那么教学过程会很枯燥;如果过于注重工艺的讲解,那么又会给学生增加理论学习难度。因此,教师在教学过程中如何摆脱两难境地,让学生尽快对整个专业系统和完整的知识体系有一个宏观认识,在有限的时间里能掌握、吸收并内化更多的智能科学基础知识,为后续专业课学习奠定基础。③教学方式落后。目前,智能科学技术导论课程采取的教学方式主要是传统以课堂教学为主的教学方式,如果知识面广而不深,学生知识结构的延伸就无法完成,同时对后续专业课教学也会有不利影响。

2 项目驱动的专业导论课程建设

作为一门专业基础课,智能科学技术导论首先应以学生在专业领域的发展为主线,在教学内容的组织上增加4个专题实践环节,选择适合学生接受能力且对后续专业课学习有帮助的难度适中的授课内容;另外,智能科学是一个不断发展的学科,其技术成果、研究动向更新快,教师在教学中应融人智能科学技术领域的最新科技成果,引导学生关注本专业的知识应用,及时掌握本学科领域发展的最新动态,扩大知识面,为今后专业课的学习以及就业作铺垫。

2.1 课程建设教育理论依据

在智能科学与技术本科专业的课程体系中,智能科学技术导论作为基础实践类课程,针对学生实际需要,科学、系统地解答相关专业问题。创新是一个实践过程,教师要重视在创新实践的过程中激发学生的兴趣,帮助学生完成由被动学习到主动学习、由正向思维到逆向思维的转变,使学生获得初步的科研能力。以往的教学关注理论知识的内容更多,繁重的理论学习任务使得学生没有足够的时间和精力参与课外创新实践活动。教师只追求“短、平、快”,对过程培养重视不够,是需要改进的一个重要问题。

作为“入门”课程,智能科学技术导论的讲授如果过度偏重理论,容易使学生失去学习的信心;而且强调理论如果造成教学内容重复知识点过多,也会使学生失去学习兴趣。因此,教师对教学内容的安排要做到难度适中,选择与学生接受能力相适应且对后续专业课学习有帮助的内容;遵循以“在实践中学、在学中实践”工程化教育为主、以学术发展为辅引入CDIO教育模式的理念,重视培养学生的工程能力,包括学科知识、学生的终身学习能力、团队交流能力和在企业和社会环境下的构思一设计一实施一运行能力,按照“项目任务驱动目标学习”的思路,重点培养学生的创新能力、实践动手能力及团队合作精神。

2.2 课程建设研究内容

1)项目内容建设。

依据智能专业培养计划,智能科学与技术导论是一门独立实践课程。表1为智能科学技术导论实践类课程项目内容及课时安排。

智能科学与技术导论课程设置于本科一年级秋季学期,采用分散教学方式,共计32学时。教学改革内容包括在演示型实验项目的基础上,增加4个专题实践环节,揭示“层次化”“模块化”和“开放式”的课程特点;项目内容建设根据智能创新平台研究与开发的内在技术规律,立足于“基础性、综合性、实用性和创新性”原则,将本专业教师团队的最新学科项目和专业课程建设最新成果应用于教学,将最新、最适用的智能科学与技术学科内容融入教学;根据智能科学与技术专业的培养目标和方案并结合专业领域人才需求分布特点,及时调整授课内容和方法,更新课程教学讲义、实验大纲等教学文件,编写新的实验教学教材。

2)项目教学方法和手段的改革。

教师应建设智能科学与技术导论课程资源共享平台,使教学资源得到充分利用,促进师生在课下的交流,实时解答学生的疑问,以达到更好的教学效果;建设项目资料和视频库,针对课程具体项目特点,将实物、内部结构、工作原理、应用背景和工作过程以影音文件的形式体现,增强学生的感性认识、对抽象知识的理解以及对工程实际的认识和了解;建立阶梯式的实验教学平台,包括演示型和验证型实验及自选实验项目的多级实践项目,既注重基础实验,又强调系统综合能力的训练,使课堂教学在时间、空间及内容上得到有效延伸;建立学生课外实践活动平台,以弥补课内学时的不足,利用现有实验室条件,建设“智能科学与技术导论”学生业余创新制作工作室,增加学生实践机会;建立学生课外实践项目库,鼓励学生完成开放实验、进行自拟项目的开发调试,在教师的辅导下,锻炼学生学以致用的实践能力,激发和培养创新意识和创造力;通过不断地教学改革实践,总结课程建设经验,修正课程项目教学大纲、学期授课计划,监测课堂建设及预期效果,调整考试考核改革方案。

为了提高教学效果,使教学过程更生动形象,充分调动学生的学习兴趣,教师可在教学过程中加强以下教学方法与手段的运用。

(1)教师结合视频文件、成果实物等进行智能系统仿真演示和虚拟实验演示,将枯燥的理论知识实物化、感观化。

(2)采用“案例教学法”和“项目教学法”。教师讲解符合专业发展方向且贴近社会需求和工程实际的案例,以工程应用背景的案例激发学生的学习兴趣;将案例讲授与课程验证实验相结合,构建以真实项目为载体的基于工作流程的教学模式,调动学生的学习主动性。

(3)建设课外学习交流平台。鼓励学生加入课外实践创新基地,进入以智能科学与技术专业本科生为主体的智能机器人俱乐部梯队,进行团队成员间学习的交流;通过教学网站,鼓励专业教师上传“微课或慕课”,发布教学辅导信息,促进学生更深层次、更广范围、更深入地学习;建立网站答疑系统,使学生与教师的沟通更加快捷方便,使课程资源得到充分利用。

(4)针对课程特点进行应用设计项目考核,2~3人/组,让学生通过从方案比较到软硬件设计、制作与调试的实践,熟悉学科领域的工程项目实施模式。

(5)建设课外实践教学平台。建立学生课外实践项目库和创新工作室,通过开放实验和自选实验项目,满足学生不同层次的学习需求,为学生提供提高实践技能的实验平台,培养实践和创新能力。

3)评价与考核方式的改革。

为了更好地调动学生学习的积极性、主动性,全面客观地考查学生的综合素养,课程采用任务评价与课程评价相结合的方式,即根据学生在每个实验项目中的实践表现、学习成果质量等进行任务评价。项目开始时,教师发布专题案例资料,要求学生预习相关知识,课上引导学生分组讨论,组内各成员提出解决方案思路,再进行实际成果程序的演示讲评,最后教师根据课堂表现给出项目成绩。综合成绩是将演示项目成绩、参观项目成绩、验证项目成绩以及最后的结课专题书面报告成绩进行一定比例的加权平均得出,加权平均权重由专业教师团队集体讨论决定。考评体系改革的目标是实现对参与改革的智能科学与技术专业学生的包括创新能力在内的综合素质给予更科学的评判,以利于下一步正确引导学生的专业职业生涯科学规划。

3 项目驱动实践教学创新意识和团队协作

创新意识在一个充满团结协作精神的环境里更容易被激发,学生始终是创新能力培养的主体,是中心。在围绕智能导论项目驱动的课程建设研究和开发中,指导教师要设计6个环节衔接课堂教学新体系,即“精讲、举例、提问、点拨、研讨、评析”。

前4个环节教师是主体。精讲,就是简要介绍相关的理论知识和实际应用背景,明确提出培养目标。对基础实验突出4个“一”:围绕一个基本原理、掌握一组实验仪器、学会一种研究方法、解决一类实际问题。举例,通过演示,剖析实验的基本思路及技术要点。提问,在实验教学过程中,贯彻“发现问题、解决问题”的基本思想,引导学生接近问题、发现问题和解决问题,把对问题的认识逐渐引向深入。点拨,结合实验中的提问和暴露的具体问题,给予必要的指点。

后2个环节学生是主体。研讨,主动收集共性问题,组织集体讨论,积极思考并高质量参与,总结和强化知识点。评析,结合实验报告对实验项目进行分析和评价,得到有意义的结论。教师指导学生组建中、低年级到高年级之间的纵向梯级团队,定期进行各种学科竞赛和内部讨论学习,将大学生科技创新等活动内容作为实验教学的延伸。专题讨论,前沿讲座是提高创新教学质量和创新能力的有效途径,内容不拘一格,形式灵活多样,可以谈具体的实验感受,也可结合专业实验和设计谈实验方案,通过研讨扩大学生的知识面,培养团队精神。

教师可打造创新人才培养平台,合理使用各种现代化教学手段,采用参观、演示、实际项目电路搭建和程序仿真、实物调试等多种方式结合的方法,引导学生学习综合物联网技术、机器人技术以及智能信息处理技术的专业导论课程项目的任务与要求。在六大项目的学习讨论中,将在不同学科领域有特长的学生组成不同的项目小组,各团队成员通过定期或不定期的交流,充分发挥团队优势和提高分工协作能力。教师还需引导学生加入智能机器人俱乐部,参与全国几大有影响力的机器人赛事活动,通过方案设计、动作编排、程序优化、现场测试等环节的实践(如通过asuro小车平台,熟悉C语言程序控制小车,熟悉简单避障循迹功能),引导低年级学生通过解决实际问题达到学以致用的目的,结合教师演示讲解的大型工程硬软件调试仿真等系统,使学生能够将理论知识和实践经验相结合,达到最好的学习和实践效果。

4 结语

总体而言,项目驱动的智能科学与技术导论课程教学改革以培养专业素养认识及提高专业综合素质为目标,让学生通过深入浅出的实际项目运作完成课程学习,鼓励学生打造良好的专业素养,争当“智能工程师”,基本具备三大看家本领——智能思想、硬件设计能力和程序设计能力;在此基础上,吸收从新生中脱颖而出的创新能力强的学生参加学科创新项目,推广在实践类课程教学改革中(如智能创新实践平台等)具有一定借鉴价值的系列项目集。

综合素质的提高和创新能力的培养是社会进步和科技发展对高校人才培养提出的新的要求。高等学校的实验教学只有通过改革传统的实验教学内容、教学方法和教学手段,建立新型的实验教学体系,引入现代化的实验技术,才能更好地为创新人才培养服务,为深化教育教学改革注入活力。教师最感快乐的事是看见学生在实验室忙碌时专注的神情,在取得成果时灿烂的笑容。实验室教学创新任重而道远,需要在不断的实践中加强交流与反馈,积极进取,稳步提高。

参考文献:

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[4]付延玲,对高校实施创新性实验的认识和思考[J].实验室研究与探索,2008,27(4): 12-15.

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[6]北京信息科技大学教务处.2012级智能科学与技术专业培养计划[R].北京:北京信息科技大学,2012.