智能科学与技术课程群建设的探索

2017-11-06陈白帆刘丽珏蔡自兴唐琎

计算机教育 2017年10期

陈白帆　刘丽珏　蔡自兴　唐琎

摘要：为了改变以往课程之间各自为政、缺乏交叉融合的现象，探讨智能科学与技术的课程群构建及其教学模式，提出一种闭环控制的教学质量评价体系DIACES，以期达到培养全面知识结构、能力结构和综合素养，切实提高人才培养质量的目的。

关键词：智能科学与技术；课程群；闭环控制

0 引言

智能科学技术是以人工智能和认知科学为基础而建立和发展起来的学科[1]。智能科学与技术专业是信息科学的新兴领域，主要培养能综合运用计算机、自动化交叉学科知识进行智能系统研究和设计的复合型科技人才。该专业的课程包含基础课程、专业基础课程和专业课程，其专业基础课程和专业课程可按研究和应用方向分为多个课程群。中南大学国家级智能科学课程教学团队在智能科学精品课程群的长期建设中，已取得突出成果[2]。重庆邮电大学、首都师范大学、中南大学等均对智能科学与技术专业的课程群进行了相关思考[3-5]。

1 智能科学技术课程群的构建

智能科学与技术专业课程具有交叉性和多方向性的特点。每个学校依据自身特点，开设了该专业某个或多个应用方向的专业课程。考虑到学生个体差异和学生对象的个性化特征，利用人工智能的多元智能理论以及本体论，组织专业课程的知识点，从而设计具有模块化特征的课程体系，构建智能科学技术的课程群，开发课程群配套的实践环节；充分考虑课程之间的内在关系，建立全方面覆盖通识教育、专业基础教育、专业教育、专业素质培养以及特色课程的课程体系，并在此基础上有意识地针对每类课程加强建设，构建从专业通识课到专业课的课程群，见图1。

学校改变原各类课程以其自身系统性存在的独立式课程体系和教学内容，围绕培养解决问题的能力这一核心整合课程体系和教学内容，对课程理念进行重构，实现以学生为本的课程综合化、实践化和多元化；开发并利用智能化多维免疫网络课程，为学生提供网络教材，突破地域和时域限制，实现向导式、情景式、个性化学习，营造创造探索性和因材施教的学习环境。例如，在建设课程群的人工智能、智能控制和机器人学的过程中，就在课程内容的选择上注重形成整合式课程体系。在人工智能中讲到的基本原理如何体现在智能控制技术，如何反映到机器人的控制上，并通过智能系统综合实训环节使学生能够学以致用，用理论指导实践，用实践验证理论，达到具有多元化知识结构，能综合运用知识的人才培养目标值得思考。中南大学自1986年以来逐一开设了包括人工智能、智能决策系统、智能控制导论、智能控制、机器人学、运筹学、智能系统原理与应用、专家系统、大学计算机基础、离散数学、数据结构等在内的各类不同层次的智能科学相关课程。上述课程以智能科学课程群为中心，涵盖其先修课程、后继课程以及特色课程和深化课程。

2 教学模式

教学过程既是教与学的过程，也是师生之间平等互动的过程。在教学方法上，不光要进行精心的教学设计，同时要不断调整教学活动，以激发、强化、优化学生的自主学习能动性。在教学内容上，既要遵循大纲内容要求，也要根据学生的需要和兴趣，使内容具有动态性、开放性与灵活性，即教学预设与生成并重。特别要注重不断捕捉、判断、重组课堂教学和实践教学中从学生那里涌现出来的各种各样的信息。

围绕课程群建设，形成做中学、趣导思的学生培养教学模式。应充分调动师生两方面的主观能动性，以学生为中心，以教师为主导，让学生积极主动地参与各种教学活动。教师课堂重点讲授基础知识和难点问题，启发引导学生思考并参与课堂讨论。通过各种方式的互动改变被动学习为主动学习，学生通过自己的兴趣和创新在教师的指导下实践所学课程知识。

对于智能科学与技术专业的教学，创新实践是非常重要的一环。

（1）完善智能科学课程群的实验和实践环节，注重课程群课程之间的知识点关联以及知识点之间的层次关系，设计好从课堂实验到课程设计、再到工程实训的层次递进的实验体系，设计好演示性、验证性和综合性实验。

（2）将学科竞赛和科技创新项目的典型实践案例应用到课程群的课堂教学和实践中，达到既具备专业知识又拥有专业技能的人才培养目标。

（3）通过项目驱动教学和建立本科生导师制，结合各种创新项目及学科竞赛，鼓励学生动手，以研促教、以研促学，让学生在实际动手“做”的过程中主动感觉到“学”的重要性。

（4）树立良好的学习风气和学习氛围，形成教师与学生，学长与学弟、学妹间的良性互动；在学生中建立科研梯队，有计划地引导和培养学生参与科研和比赛。

3 闭环控制的教学质量评价体系DIACES

教学质量是课程教学的生命线，提高教学质量、培养高素质人才一直都是笔者的努力方向。衡量教学质量的高低，不能光看学生的考试成绩，在重视综合能力的复合型人才培养中，对教学过程的严格控制才是科学的育人模式。在这个教学过程中，必须及时获得学生、同行、专家等对教学过程的反馈信息，并对教学过程进行相应调整。为此，应将控制论中的闭环控制信息反馈和故障诊断理念引入教学质量评估过程，建立教学质量的诊断、分析与校正评价系统DIACES （DIagnosis，Analysis and Correction Evaluation System），见图2。

学校应建立闭环控制的教学质量评价系统DIACES，监控课程教学全过程，及时发现问题与总结经验，促进任课教师成长，保证课程群教学和人才培养质量。建立一系列的教学质量管理措施来监督和评价教学过程，分析问题并进行改进，将这个过程常态化，形成闭环控制，以促进教师授课技能和教学质量的提高。

在教學质量管理上建立的机制建议包括：

（1）建立一套学生网上评教系统，综合授课内容、授课方式等多方面因素，对每门课程进行打分，其分数直接影响教学质量的优秀程度。

（2）建立一套教师网上评教系统，从学生的到课率、主动性、作业情况等多方面对教师自己上的每门课进行评价，并及时反映教学过程中的困难。

（3）建立教师循环听课制度，定期进行轮流听课，并反馈听课评价表。

（4）建立专家听课制度，委派督导专家进行听课，并参与教学质量评优。

（5）建立试讲制度，对新课、新教师实行试讲，要求至少7位教师参与评分，同时反馈听课意见。

（6）建立师生座谈制度，定期召集学生代表就教学过程中的问题进行平等对话，听取意见。

（7）建立“系”“所”并重制度，“系”的主要功能是教学，“所”的主要功能是科研；强调“系”里每位教师都必须加入“所”，以求在科研中拓宽视野、增长见识，从而更好地服务教学。

（8）建立定期交流讨论制度，教研室每位教师都必须参加，交流讨论上述过程收集到的反馈信息，分析原因，提出纠正措施，实行闭环控制。

参考文献：

[1] 蔡自兴. 智能科学技术课程教学纵横谈[J]. 计算机教育， 2010（19）： 2-6.