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教学实践有关毕业论文提纲范文 跟高年级本科生人工智能课程教学实践和探究方面论文写作技巧范文

主题:教学实践论文写作 时间:2023-12-18

高年级本科生人工智能课程教学实践和探究,该文是关于教学实践相关论文范文例文与人工智能和课程教学和实践类论文写作技巧范文.

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摘 要:针对人工智能课程的特点,分析当前高年级本科生人工智能教学中存在的问题,提出从实践能力培养、科研能力培养、教学内容优化和考核方式优化4个方面对人工智能进行教学改革,并就如何构建多元化 、长周期的能力培养模式进行探讨.

关键词:人工智能;高年级本科生;教学改革

0引言

人工智能(ArtificialIntelligence)是一门研究如何使计算机模拟人的某些思维过程和智能行为(如学习、推理、规划等)的综合性前沿学科.自1956年人工智能一词出现以来,对人工智能的研究得到持续推进.近年来,随着大数据、物联网、深度学习等技术的发展,出现了以AlphaGo、无人驾驶汽车等为代表的一大批人工智能技术的成功应用.人工智能技术突飞猛进,取得了前所未有的关注.

人工智能是一门涉及计算机科学、数学、脑科学等众多领域的交叉学科.作为计算机学科一个重要分支,我国不少高校都开设了人工智能课程[1-2].该课程的开设,既能有效提高学生的科学素养和开阔前沿技术视野,又能很好地培养学生的创新思维和技术创新能力[3].

人工智能不仅涉及众多学科的内容,而且发展十分迅速,这些不但加大了学生的学习难度,而且对人工智能的教学提出了多方面的挑战.虽然目前许多高校都开设了人工智能课程,但是在培养应用型、创新型人工智能人才方面,与国外高水平大学相比,仍然存在一些差距和不足.

1国内人工智能课程存在的不足

1.1课程设置

作为一门新兴学科,人工智能发展十分迅速.新的技术层出不穷,这就要求人工智能课程的设置能够与学科发展相适应.与国外高水平大学(如斯坦福大学、麻省理工大学等)相比,国内高校在人工智能课程体系设置等方面仍存在着一定的滞后性.

1.2教学方法与手段

人工智能课程多学科交叉且理论性很强,其教学往往注重对理论知识的讲授,而对相关技术的实践能力培养重视不够;同时,由于人工智能涉及十分广泛,仅仅在课堂上进行学习并不够,还需要强化学生在课后的自我学习.

1.3创新能力培养

虽然人工智能课程的教学在我国高校已开展多年,但是当前我国学者在人工智能顶级学术期刊(如ArtificialIntelligence、InternationalJournalofMachineLearningResearch等)和顶尖学术会议(如IJCAI、AAAI等)上发表学术论文的数量仍然不是很多;有国际影响力的人工智能领域的人才仍相对较少;在创新思维、创新能力的培养方面仍然需要进一步加强.

2人工智能教学模式改革措施与途径

针对当前人工智能教学存在的不足,结合笔者的教学实践,可以归纳总结出图1所示4个方面的改进内容.

2.1教学内容优化

由于人工智能涉及面广,目前在世界范围内还没有一个权威性的、相对统一的学科设置.当前,围绕“智能”这一核心,国外高水平大学从不同层面、不同角度进行课程设置并开展教学,对人工智能的理论、方法进行描述[4].基于当前人工智能的发展和国内的实际情况,科学确定人工智能课程的知识体系,明确教学内容,确保课程教学内容在保持知识体系一脉相承的同时又兼顾学科的发展趋势,是需要遵循的一项基本原则.

就我校的具体情况而言,人工智能是计算机相关专业的一门选修课,安排在大三上学期进行学习,因此,在确定教学内容时,我们充分考虑到该课程课时相对较少、学生往往更关注技术应用和相关方法使用的情况,适当对授课内容进行调整,着重强调人工智能发展历史、各种技术的使用方法以及具体应用,而对于复杂的相关理论的推导和理解方面无需过多强调.这样不仅更容易激发学生的学习兴趣,而且比较契合学生对人工智能技术的关注点.在进行教学安排时,还可以灵活设置几个学时,在先期授课期间充分征询学生意见,了解学生的兴趣点,然后安排适当的时间对学生感兴趣的技术进行相关的讲解;也可以邀请计算机企业中具有丰富从业经验的AI开发人员就AI技术在企业中的实际应用进行介绍.

当前网络课程教育蓬勃发展,涌现出以Coursera、edX、网易公开课等为代表的一大批MOOC资源[5-6].MOOC中有相当一部分与人工智能课程相关的热门资源,教师在日常教学过程中可以精选1~2节课的相关内容在课堂上让学生学习,并就相关的问题进行交流讨论;另外,还可以选择部分经典的课程让学生课后自学,既能扩大学生的选择面,又能开阔学生的学习视野.教学内容优化的构成如图2所示.

2.2实践能力培养

本科生高年级阶段的教学与低年级的相比,具有一些新的特点:一方面,高年级本科生在经过低年级阶段的学习之后,有一定的专业积累,迫切希望能够学习本专业的前沿技术与知识以及了解本专业的发展前景;另一方面,部分高年级本科生会选择继续攻读研究生,因此在教学中还必须注重科研素质的培养.

人工智能课程教学内容中包括不少经典问题和热门方法,如汉诺塔问题、遗传算法、神经网络、决策树、手写字符识别等.单纯讲解这些经典问题相对抽象,学生很难理解.为了增强学生对此类方法的理解,激发其学习热情,对于一些简单的问题(如汉诺塔问题),可以在课堂上现场编程演示;对另外一些问题(如手写字符识别),则可以通过事先准备好的演示程序进行课堂上的演示.引入Matlab等仿真软件进行此类案例的演示,能够更加直观地展现此类问题的过程和结果,增强教师与学生的交互,有效激发学生的学习兴趣,加深学生对相关理论的理解,从而提高其学习积极性.

近年来,我校开展小学期教学的工作,每年6月底至7月初开始为期4周的小学期课程,在此期间主要以综合项目训练为主,着力提高学生的实践能力;此外,还开展了面向高年级学生的“大学生创新创业训练计划项目”,鼓励学生进行团队申报,对入选的项目配以指导教师并给予经费支持.人工智能课程的教学应该和创新创业项目紧密结合起来,教师通过拟定合适的题目,鼓励感兴趣的学生积极参加申报,并对相关项目给予指导.这不仅能充分提高学生的学习积极性、主动性和创新意识,还能增强其应用实践能力.创新创业项目在我校已经取得了较好的成果,涌现出以“口袋小安”为代表的一批优秀成果,该项目于2017年底成功获得了某上市公司500万元投资和1000万元创投发展基金.

2.3科研能力培养

在现代化建设过程中,创新型人才发挥着重要作用.近年来,我国研究生招生规模逐年扩大,相当一部分高年级本科生选择攻读研究生.加强对高年级本科生科研素质的培养是为我国研究生教育输送人才的一项重要举措.

人工智能是近年来计算机相关学科当中最为活跃的研究领域,其涵盖范围广、影响范围大,如机器学习、模式识别、群体智能等都是当前的研究热点.在教学中增强对学生科研素质的培养,可以激发学生的研究意识和研究兴趣,从而为学生以后从事科研工作奠定坚实的基础.具体而言,在日常教学过程中,对于特定的问题(如当前十分热门的神经网络),不但要介绍神经网络提出、发展、低潮、复兴的发展历史,而且要对各个阶段背后深层次的原因进行剖析,在介绍神经网络优势的同时也要指出其存在的不足;同时对其他能够在某一方面弥补神经网络不足的技术也要进行相关的介绍,如随机梯度下降方法能够从一定程度上避免BP神经网络梯度下降可能造成的局部最优问题.另外,对当前神经网络的发展也要进行相关的介绍,如对深度学习主流的CNN、DBN等技术进行相应的介绍和分析,对Tensorflow、Theano、Keras等主流的深度学习框架进行介绍,而且最好能就其中一种框架的使用方法进行具体说明,从而更好地激发学生的学习兴趣.

我校开展的“安徽大学大学生科研训练计划项目”通过指导教师申请立项,指导教师与学生双向选择的方式进行.该项目的开展取得了不错的成绩,如2011年共有146名学生参加大学生科研训练计划项目,其中有85人考取硕士研究生,占参与学生总数的58%,在校期间,他们以第一作者发表学术论文60篇,其中SCI、EI和CSCD分别收录7篇、4篇和6篇;参与发表论文24篇,其中SCI、EI和CSCD分别收录14篇、1篇和2篇;申请发明专利7项,获实用新型专利1项.

本科生群体非常具有创新潜力,需要指导教师积极引导.人工智能课程教师可以通过合适的选题申报该项目,在指导本科生参与科研项目研究并获得预期效果的同时,也能从项目实施过程中得到许多启发.师生的交流互动,能帮助教师更准确地发现问题并及时加以指导解决.这不仅能够提升学生的理论与实践相结合能力,还可以提高教师的指导水平,有效实现教学相长.大学生科研训练计划能够有效培养学生的实践能力与创新精神,促使其更早、更多地接受科学研究基本训练,创造优秀拔尖人才脱颖而出的条件,实现科研资源与本科生人才培养的有机结合.

2.4考核方式创新

人工智能课程理论性强、内容涵盖范围广.传统的单一通过试卷考核的方式对此课程适用性不是很好,因此,对该课程的考核要本着以学生为中心的理念,设置多元化的考核方式,这有利于鼓励学生自主学习.在教学过程中,鼓励学生积极发言提问和发表个人看法,有助于活跃课堂气氛、引导学生自由思考;此外,平时的出勤率、随堂作业也可以纳入最后考核的参考指标.学生可以通过PPT的形式汇报MOOC学习的成果,或者自主选择人工智能某一个技术并汇报自我学习的收获等,这些都可以作为考核的重要考虑因素;允许学生通过自我编程实现一些验证性的设计,如经典的手写字符识别、车牌识别等;对于从事人工智能相关研究课题的学生,也可以以阶段性的成果作为考核的参考指标.总之,为使学生通过这门课程的学习能有所收获并兼顾学生的个性化发展,教师不必拘泥于某一两种固定的形式,而应该建立一个多元化的考核形式.

3多元化、长周期的能力培养

在人工智能课程教学过程中,对学生实践能力和科研素质的培养是核心目标.前文总结的培养措施之间并不是相互孤立的,一种措施的作用是多元化的,如大学生创新创业项目、大学生科研训练计划项目、毕业设计等都具有多元化、长周期的特征.多元化指的是措施功能的多元,如人工智能的教学还可以和毕业设计联系起来,教师可以在充分了解学生意愿和兴趣点的基础上,指导给出相关研究点和大致的研究内容,给学生以一个较长的时间开展相关工作,通过定期的交流沟通,发现不足,不断完善,从而形成一个高质量的毕业设计,不必局限在大四学年才进行毕业设计的研究工作.相关设计的内容也可以根据学生的兴趣,以实践性为主,也可以偏研究性.长周期指的是这些措施的开展往往需要有一个相对长的时间,才能在学生能力提升上取得较好的效果,如大学生创新创业项目和大学生科研训练计划项目往往都需要两年的时间,对于大三的学生来说这基本贯穿了其之后本科阶段的求学生涯.

4结语

我们虽然探讨人工智能课程在本科教学中4个方面的改革措施并就如何建立多元化、长周期的能力培养模式进行阐述,但是仍然存在不足.当前人工智能的发展面临着诸如动态任务、非确定性任务、多领域任务等难题,如何引导学生对相关问题进行思考,激发学生的探索热情,发挥青年学生的创造力,对于解决人工智能面临的关键问题具有十分重要的意义.希望在之后的教学实践与探索中,针对此类关键问题,不断完善教学手段和方法,将人工智能课程的教学改革推向新的发展.

综上所述:这篇文章为适合不知如何写人工智能和课程教学和实践方面的教学实践专业大学硕士和本科毕业论文以及关于教学实践论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料.

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