时间：2023-08-21 17:22:57
学校是美国20世纪50年代最早采用人工智能教学法从事英语教育的大学。经过半个多世纪的发展，已经形成了一套系统性的教学理论，在英语语言教学方面取得了巨大成就。
改革传统教学模式
田纳西州立大学是一所由政府资助的大学，地理位置优越，其所在地――纳什维尔，是医疗卫生、音乐、出版和交通运输的重要中心，也是美国乡村音乐的发源地，素有“Music City USA”之称，曾在2006年被提名为美国最佳居住地第一名。学校共提供45个学士学位和24个硕士、博士学位，主要集中在人文科学、行政管理、心理学、特殊教育和教学、生物科学以及计算机科学等七个领域。学校商学院在1994年获得高级大学商学院国际协会认证，并同时在本科生和研究生课程两方面得到了国际认可。
在早期发展阶段，由于师资力量严重不足，学校采取了以人工智能辅助的方式开展教学活动。如今，田纳西州立大学的人工智能教学法在美国可谓独树一帜。他们在教学过程中注重从学生的心理特征出发，营造了科学高效的学习环境，大大激发了学生的学习兴趣。
在田纳西州立大学，教师在教学过程中侧重于营造良好的学习环境，设法将文本、图形、色彩、声音、影像等信息融为一体，打造形式多样、内容丰富的教学内容，而不是机械地灌输书本知识。这对于激活学生的感知能力，吸引学生的注意力，以及调动他们的学习兴趣等具有十分显著的作用。在这样的环境下，学生获取的信息量远比传统教学环境下要多，学生学习的态度也更加积极主动，有效地培养了他们的自主学习能力，极大地提高了学校的教育教学质量。
与此同时，学校在教学过程中十分注重新技术的应用。当微软公司刚推出MS Power Point（PPT）时，学校便尝试将这种技术应用到教学中。从教学实践来看，基于PPT的教学课件，具有吸引学生注意力、刺激学生产生学习兴趣的特殊功能。教师们借助该课件强大而生动的演示功能和链接功能，将自己多年总结的教学内容制作成多层次和交互性较强的演示文稿，利用超级链接功能将词汇、语法、语音和图像等与教学内容有机结合，形成了线性和非线性课程教学体系，极大地丰富和强化了课堂教学。
随着PPT形式、颜色、动画效果等不同的变化，学生们对课件内容产生了越来越大的兴趣，对所学知识的掌握也更牢固。同时，老师还让学生将所学知识自己动手做成幻灯片，拿到班上演示给大家看。学生在准备课堂发言时，会上网查询相关文化背景知识，正确使用相关专业知识点，既复习了所学知识，也提高了学生的学习兴趣，增强了学生实际运用专业知识的能力。
近年来，学校还自主开发了人工智能化的语言教学软件，学生可以在校内的任何一个计算机终端上链接到服务器上的教学软件，从而实现真正意义上的自主学习，从根本上改变了传统教学环境。
创设“人工智能”课堂
田纳西州立大学的教学人员认为，语言学习的核心目的是为了形成语言能力，而语言能力的形成是建立在真实语言材料基础之上的，整个教学活动必须有一个自然、真实的语言环境。而在传统英语教学中，教师所采用的单词、句型往往都是教科书上或是词典上的，与现实生活存在一定的差异，不利于教育教学水平的提高。
为此，他们在英语教学活动中大胆引入人工智能技术，与时俱进地吸收当前流行的英语词汇，并且及时更新一些旧词汇的新用法。通过人工智能教学系统，教师可以通过多媒体课件，向学生全方位地展示英语文化、英语语言思维以及英语语言习惯，帮助学生理解和掌握英语，从而有效地克服传统英语教学存在的缺陷。该系统不仅有助于学生在有限的课堂时间内获得更多的信息，而且拓展了教学空间，让教学活动从课堂延伸到课外，使学生们可以自由地调取多媒体课件，实现自主学习英语，从而达到事半功倍的教学效果。
与此同时，阅读及写作能力培养也是田纳西州立大学的一大特色。传统的阅读及写作课主要采用的手段是教师讲解，教学内容也大多源自教材，形式单一，内容陈旧，很容易让学生产生疲劳感。针对这种情况，学校通过采用人工智能教学系统，使教育教学效率明显提升。教师在教学中通过引导学生掌握不同体裁的语篇所具有的不同交际目的及篇章结构，帮助学生提升阅读、写作能力。教学中，教师将教学内容所属体裁类型的特点用多媒体一一展示，使学生有效地掌握不同题材的语篇结构，使他们在阅读理解相关体裁的内容时，能准确理解内涵，并能够模仿其特点写出相同体裁的文章。
借助人工智能系统，田纳西州立大学为学生们提供了全方位、自主式的学习环境，同时，他们的学习进度会被计算机完整地记录。计算机会根据他们各自的学习情况，提供适合的学习内容，使他们在没有教师指导的情况下，也能够顺利地完成学习任务。
定制“个性化”学习模式
多年来，田纳西州立大学的教育教学活动一直倡导“自主化、个性化”，力求打造以学生个体为中心的学习模式。在传统教学中，由于课时短、教学内容多，教师往往无暇顾及每个学生的需求和差异，只能够设定一个统一的标准开展教学活动，对于学生的个性发展是非常不利的。
针对这种情况，学校进行了多元化教学模式改革，为每个学生定制“个性化”学习模式，使他们拥有更多自主选择的空间，从而能够同时满足不同层次学生的需求。同时，学校还从根本上打破了传统教学活动受到时间和空间限制的局面，使学生在课堂上没有解决的问题，可以通过智能教学系统加以解决，也可以通过网络向教师求助。这样，他们就有了更为宽广的思维空间。这对于专业能力的形成而言，无疑具有十分重要的影响。
不仅如此，在这种学习模式下，教师的身份也发生了变化――在教学活动中不再是主导者，而是一个参与者、咨询者、监督者，学生则成了教学活动的主体。
关键词：人工智能；信息管理与信息系统；教学改革；课程调整；主动性
中图分类号：G64
文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2017）10-0127-02
1.引言
随着大数据与人工智能的兴起以及美国推出“人工智能+”国际国内掀起一股人工智能的浪潮，有专家预测，下个十年必将是人工智能的十年，而人工智能不再是主流方向的时候则是机器人大规模使用，人类真正能够从繁重、简单重复性工作中解放出来的时候。而今年三月份谷歌推出的AlphaGo与韩国围棋九段李世石的世纪大战也让越来越多的人认识到未来的机器人有可能在高智力领域取代人类。面对如此紧迫的处境，人类除了进入这个行业了解机器人的思考方式外似乎别无它法。而要想了解机器人的思维方式，所需的知识储备并不多，仅仅包括相关的数学、计算机能力，具体为数学建模的能力、概率统计基础、优化模型的能力以及编程能力，表现在具体课程上为高等数学、概率统计、凸分析、数值分析、机器学习、数据挖掘、C语言（或其他任意主流编程语言）。而对于信管专业的学生而言，所学课程包括经济、管理、数学、计算机等专业入门课程，门类繁多，学生难免会找不到未来发展方向而陷入迷茫。而限于有限的精力，若干重要课程设置为“考查”科目则会让学生想当然以为这些课程“不重要”。这就造成一方面其他专业的学生因先修课程基础不足无法理解人工智能专业课程的内容，而信管专业的学生基础足够但不够扎实而迷茫。因此我们拟将人工智能相关内容融入信管专业课程中，让学生感兴趣的同时，提高就业竞争力。
2.信管专业教学中面临的主要问题
信管专业开设课程内容较多，门类复杂，我们基于本校学生实际总结了信管专业学生在学习中的主要问题。
2.1学习主动性不足
由于学习了多个学科门类的基础课程，导致学生知识面呈现扁平结构，似乎“什么都会，而又什么都不会”。而且若干重要课程开课时间安排在大三，许多学生面临实习、考研等的选择，加之课程内容较繁杂，基础知识不扎实，一些同学面对一些较难的内容时产生无力感，同时也有社会压力较大的影响，使得部分同学对本专业课程也失去了兴趣，遇到问题不主动寻求老师帮助，对课程相关的一些国际先进技术以及经典案例没有任何思考等。同时对自己前途也很迷茫，学习态度消极，进而产生了读书无用论，反过来劝说低年级学生学习不要用功学习，形成恶性循环。
2.2基础课程掌握不牢
高年级课程的先修课程一般有：高等数学、线性代数、计算机程序设计、运筹学、数据结构、数据库技术以及概率论与数理统计等课程。若干机器学习经典算法的理解需要较好的数学基础，如贝叶斯分类器需要对概率论与数理统计有较好的认识；线性回归模型需要熟练掌握线性代数中矩阵变换的方法以及运筹学中求解优化问题的思想；决策树算法需要理解熵的概念；神经网络算法需要理解激活函数以及正则函数的选择对解得影响等，而每个算法的实现都需要有较好的编程基础。在某些班级授课过程出甚至出现不知道如何求解线性方程组的情况。由于一些同学没有熟练掌握先修课程，导致学习本课程的难度增加，进而降低了学生学习的兴趣。
2.3对实践认识不足
在讲授机器学习问题涉及的算法都会详细解释每个算法的来源、步骤等细节，大部分同学能够理解，但是忽视了实践环节，课后没有自己编程实现，理解不够深刻，致使后续课程开展不顺利。在授课过程中出现过一个算法讲了三遍学生仍然停留在听懂的阶段，由于部分同学不重视实践，导致在后续学习中比较吃力。
综上所述，在讲授高年级课程的教学过程中存在许多缺陷，归根结底为学生学习主动性不够，学习兴趣不足，基础不扎实等。这种状况对学生的发展极其不利，也不适应社会对信息管理人才的要求，因此需要为学生选择一个适合的发展方向，激发学生学习本方向课程的兴趣。
3.解决方法
针对如上提出的问题，结合我校信管专业学生实际，我们从五个角度提出了解决方法。
3.1调整部分课程的课程大纲
由于本方向所需数学以及编程基础较强，本专业学生所学学科较多，针对此，需要小幅调整若干课程的授课计划。具体为：1）在运筹学中适当加入凸分析基础知识以及解法，减少线性规划以及排队论的课程；2）概率统计课程加入随机数生成课程，强调统计学部分课程，弱化经典概率知识；3）增加数值分析课程，内容强调数值计算，强化学生数值计算的能力；4）部分课程适当增加实验课程，提高学生编程能力。
3.2适当加入当前人工智能最新技术，激发学生的学习兴趣
学生对本学科课程的认识不足，部分学生觉得若干课程与考研科目无关，对课程重视不足。加入相关视频资料可以将学生的注意力吸引到课程上来，比如加入经典电影“点球成金”，让学生了解数据揭示了一些表象不能展示的事情；加入短视频“科技改变生活”，让学生了解将来的生活是什么样的，需要哪些技术，这些技术有哪些是自己能做的；加入机器人最新技术，让学生了解机器人发展现状而不被电影误导；加入AlphaGo对战李世石的比赛让学生认识到人工智能的能量；加入经典案例能够使学生对一些算法产生浓厚兴趣，比如加入“啤酒和尿片”案例，让学生了解到关联关系的重要性，认识到一些简单的算法也能够产生巨大作用。
3.3适当加入就业前景分析，激发学生学习的内在动力
当前人工智能飞速发展，让学生认识到此领域的潜在力量，了解到此领域的薪资水平以及就业创业环境，对增加学生的学习动力将有很大的影响。对比各行业的发展前景，互联网行业的目前占据在前列（这从总理对互联网+的重视程度即可看出），而机器学习方向作为互联网行业的一份子，则站在互联网的最前端，理性的学生将会看到其中巨大的汇报。
3.4以具体案例项目带动学生学习能力，确保学生考研就业时有较大优势
在学习高年级课程时将增加具体案例项目，在带动学生学习能力的同时，确保学生就业时的优势。如在介绍贝叶斯算法时鼓励学生设计垃圾邮件分类系统；在介绍人工神经网络时鼓励学生设计文本识别系统；在介绍HMM算法时鼓励学生设计自己的语音识别系统。这些项目的完成将会让学生理解算法、编程能力以及团队协作能力有极大的提升，对就业有极大的促进作用，同时也确保学生在考研面试时有极大的优势。
3.5适当加入一些专题讨论，弥补先修课程基础薄弱的不足
学生基础薄弱对学习理解专业课程若干内容影响甚大，比如某些学生对函数极值问题认识不足导致在学习最小二乘估计时给出损失函数后不知道该如何处理；某些学生对线性代数矩阵变换不熟练导致在学习线性模型时得到正则方程后不知该如何继续进行，当系数矩阵不满秩时不知道怎么解决。通过设置一些专题讨论，比如矩阵方程求解、优化问题、C语言读写 文件等弥补先修课程基础薄弱的不足。
>> 研究生人工智能原理教学改革 研究生人工智能课程教学探索 研究生“人工智能”课程教学改革探索 人工智能系列课程研究 人工智能课程全英文教学改革 人工智能实验课教学改革研究 《人工智能》硕士课程教学改革的研究与实践 落实科学发展观,深化“人工智能”课程的教学改革 创新型人工智能教学改革与实践 人工智能课程教学方法研究 “人工智能导论”课程的教学与实践改革探索 新形势下本科教育阶段人工智能课程教学研究 人工智能课程研究型实验教学的探索与实践 航天类专业“人工智能”课程的教学探索 林业院校人工智能课程教学的思考 应用DBR的人工智能课程教学 人工智能导论课程的兴趣教学法 人工智能概论课程的教学思考 “人工智能”课程教学的实践与探索 面向人工智能的信息管理与信息系统专业教学改革 常见问题解答 当前所在位置：l.
[5] 王海,许德章.“机器人学导论”专业课双语教学改革的实践[J]. 科技咨询,2009(3):182-183.
[6] 徐新黎,王万良,杨旭华.“人工智能导论”课程的教学与实践改革探索[J]. 计算机教育,2009(11):129-132.
[7] 李竹林,郝继升,马乐荣. 人工智能双语教学体系结构的探索与实践[J]. 计算机教育,2010(12):81-83.
[8] 冀俊忠. 落实科学发展观,深化“人工智能”课程的教学改革[J]. 计算机教育,2009(24):105-107.
[9] 朱映辉. 基于导向驱动的《人工智能》课程教学改革研究[J]. 现代计算机:专业版,2009(5):94-96.
Research on Artificial Intelligent Series Courses of Graduate Students
REN Xiao-ping1,2, REN Qing-xiong3, GUO Fan2
(1. Institute of Intelligent System and Software, Central South University, Changsha 410083, China ; 2. Institute of Information Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China ; 3. Shanxi Institute of Metrology Supervision & Verification, Taiyuan 030002, China)
人工智能技术及其应用的发展历史虽然只有短短的50余年，但是它作为信息技术的前沿领域，对社会经济和发展的影响却越来越大。在基础教育课程改革的大潮中，许多国家意识到基础教育领域开展人工智能教育的必要性，努力把人工智能列入技术类教育的教学内容中。作为师范类院校，教授人工智能课是有必要的。?
（1）为部分优秀的学生将来做更深入的研究打坚实的基础。在面向知识经济的今天，研究获取、表示和使用知识的人工智能学科越来越受到人们的重视。目前人工智能研究被列为中国高技术领域的重点之一。以专家系统为代表的智能化系统在信息技术中也占有重要地位。因此在高等教育中开展人工智能教育和智能化系统的研发，不仅是计算机科学的应用，也是促进各学科服务于国民经济发展的必然趋势。为使人工智能的理论、方法和技术的研究与应用普及和深入，教育重心必须要下移，即从研究生教育向本科教育普及。开展本科层次人工智能普及教育的有效途径之一是在本科高年级开设相关选修课。开展人工智能教育，不仅能够更好地发挥高等院校的育人和科学研究功能，而且能为学生拓宽专业路径，扩大自主学习空间和发展个性创造条件，同时也为营造一个使学生不仅有宽厚、扎实的理论基础，且具综合分析和解决问题能力的环境。?
（2）为将来从教的学生积聚大量的知识。英国早在1999年，人工智能课程已经作为选修课出现在中学的信息与通讯技术（ICT）课程中。许多中小学还通过机器人竞赛活动来激发中小学生学习人工智能的兴趣，使学生不仅提高了用信息技术解决问题的能力，而且培养了多种思维方式，获得了更多的创新空间。美国现行的中学信息技术课程设置中，将人工智能的内容作为“媒体与技术”层面对12年级学生的要求。澳大利亚的部分中学开设的信息处理与技术课程，人工智能、信息系统、算法和程序设计、社会和伦理道德、计算机系统分别作为5个主题共同构成了该课程的教学内容。在该课程的大纲中规定，人工智能部分的教学内容在高中第3学期为12年级的学生开设，教学时间为10周。?
在我国，多年以来中学奥林匹克信息学竞赛中一直包含有人工智能相关的题目，涉及启发式搜索、博弈、智能程序设计等问题。2003年4月，我国教育部正式颁布《普通高中技术课程标准（实验）》，首次在信息技术科目中设立了“人工智能初步”选修模块，标志着我国高中人工智能课程的正式起步。?
我国的新课程标准颁布后，教育部评审并通过了分别由教育科学出版社、广东高教出版社、地图出版社、上海科技教育出版社和浙江教育出版社出版的5套高中《人工智能初步》教材，并开发了相应的教辅材料，包括教师用书和配套光盘等。为了配合中学人工智能课程的实施，国内也推出了一些适合中学生学习与体验的人工智能软件和网络资源。另一方面，一些高校的本科生、研究生也逐步关注中学人工智能教育的开展并将其作为毕业论文的研究选题。一些师范院校适应形势要求，已为师范生开设了与此相关的选修课程。?
2 人工智能的教育及教学条件现状?
通过对本人多年的教学过程进行总结，我校的《人工智能》课程教育现状可总结为如下几点：?
（1)理论知识充裕。但与实践相脱节，特别是在智能科学技术的教育教学方面。尽管知识面相当广泛，而人工智能理论的普及教育以及智能技术的开发与应用仍然十分滞后。?
(2)同其它普通高等院校一样，在本校，人工智能技术的研究与应用尚未普及，甚至比不上其它院校。这不利于培养学生的科研兴趣及创造精神。?
（3）缺乏配套实验教材，实验教学内容缺乏，无法培养学生的研究能力和创新能力。只有开设实验项目，才能使人工智能的相关知识具有研究性和综合性。?
（4）对中小学智能教育的深度及教学方式、教学特点缺乏研究。做为师范类院校，我认为在对学生进行基础知识教育的基础上，要紧抓中小学智能教育的特点对师范类学生进行相关的教育与培训。?
相对于教育现状，我校的《人工智能》课程教学条件现状要稍好一些，其状态如下：?
（1）教材使用部级规划教材，此教材非常系统地介绍了人工智能的基本原理、方法和应用技术，适合本科及研究生使用。在我们的授课过程中，也会适当为学生提供相关的国内其他先进教材，如中南大学蔡自兴教授的《人工智能及其应用》等。?
（2）为了促进学生自主学习，我们准备了多种类型的扩充性学习资料，加强学生主动学习的意识，包括：课程相关杂志和书籍目录，以及部分重要的参考文献，与人工智能相关的网络资源如优秀BBS、新闻组、网址等。 它们包括了大量的文献资料、本领域研究的前沿动态等。 使用表明，学生非常乐于查阅这些资源。 使学生能通过使用这些资源进行一些人工智能程序设计，探讨一些问题，在课堂讨论中展示他们的收获。?
(3）校园网的普及与不断优化使本课程有优良的实践性教学环境，能充分满足教学需要。我们拥有较充足的多媒体教室和网络教室，为实现本课程教学提供了物质保障。在网络资源建设方面，全校办公室、教室、学生宿舍和教师宿舍都以宽带网相连，这些硬件设备对本课程教学发挥了重要作用，使本课程教学质量得以明显提高。?
3 人工智能教学方法及手段的改革?
针对我们现在所采取的教学方法，我认为存在许多不足，如教学方式比较单一，教学内容偏重理论讲解等，为此，提出以下教学方法的改革：?
（1）通过多种途径激发学生的学习兴趣。课程的学习效果，直接受到学生兴趣和参与意识的影响。一般来讲，《人工智能》作为一门前沿课程，开始学生学习兴趣很大，当开始接触到抽象理论知识及部分算法时，学生往往感到不易接受。 我们通过各种途径和方法， 激发和培养学生的学习兴趣，包括鼓励学生参与某部分知识的扩充性资料查找,预留一定时间请学生负责对此内容进行讲解，布置学生对某个基本成型的实验进行纠错及验证，降低问题解决的难度。学生因此产生兴趣从而做更深度研究。?
(2）进行启发式教学。 我们可以尝试在教学过程中不断提出问题请学生思考，启发学生求解这些问题，鼓励学生提出自己的猜想和解决方案，然后摆出教材中的解决方案，并与同学所提出的观点进行分析和比较，这足以加强学生学习的主动意识和参与意识，提高学生学习的积极性。?
(3）课堂辩论与交互式教学。 组织课堂辩论，讨论的议题可定位为譬如人工智能是否能超过人类智能等有争议的问题。学生通过对这些问题展开激烈争论，激发了学习潜能，明确了学习目标。当然师生间的交流方式还有很多，如邮件互发、QQ留言等，也可在课程网站中的互动平台进行交流。?
(4）分层次因材施教。 在授课过程中，通过对每个具体学生的学习进度、课堂作业情况进行及时评估，对学生提出进一步的学习建议和指导， 实现个性化的教学。 对优秀学生探讨，可以在教学设计和实验设计中要求其选作部分探索性、创新性的功课和实验，以发挥学生个性优势。对于有意于将来从事中小学教育的学生可以在机器人及人工智能技术发展现状等知识层面对其做问题讲解。而那些看似缺乏兴趣的学生，我们可以用多媒体手段如播放人工智能相关电影及科学小片引起其兴趣，实行逐步引导的教学过程。?
另外，我们可以尝试双语教学。 采用中文教材和讲授的同时，注重在课程中的关键词同时用英文表示，并适当指定英文参考短文和英文参考书。使学生能够接触国外文献资料，加深对学习内容的理解，获得更宽广的知识。我们也可以在教学内容安排上，注重理论联系实际，将一些人工智能网络上的虚拟实验给学生进行课外上网练习，从而使学生了解算法的具体运行过程， 通过参与达到知识的理解，掌握基本方法和技术。?
根据现有的条件，我们在教学中可以采用多媒体教学和网络课程教学相结合的方法，充分利用多媒体的丰富表现形式，利用网络课程的交互性、情景化等特点，构筑以学生为主体的《人工智能》课程现代教学模式。 对于抽象知识，可通过动画和视频演示，通过声音和图像展示人工智能的历史、人物和前景，做到学生直接而深刻地看到知识的内涵外延。网络课程能较好地实现交互并使学习过程情景化，通过网络课程的课堂练习和章节练习，教师可以评价学生的学习情况，并给学生提出学习建议，从而提高学生的研究力和创新力。我们也可以给学生播放中学《人工智能》课程课堂教学录像，以使学生看到初高中学生的知识范围及深度；同时给学生播放现有的《人工智能》科学成果，让学生看到理论背后的实践；也可以播放科幻片，激发学生想象的翅膀从而有兴趣把人工智能作为将来深造的方向。《人工智能》是一门较新的课程，改进教学方法和手段不仅要靠教师，也应增加硬件设备的投入。如果人工智能能采用智能辅助教学系统或机器人辅助教学过程逼真、形象，一目了然，这样可大大提高学生的学习效率，尤其是提高学生的观察判断能力、发现问题和解决问题的能力。?
4 人工智能实践教学设计的探讨?
我们可以在教学过程中，适量开设一些实验和设计，提高学生的动手能力，并加深他们对理论知识的理解，降低理论的抽象度，提升理论的实用性。在近两年的教学过程中，我们会适量加入一些人工智能语言的教学过程。例如，在讲解了“野人与传教士过河”等问题后，我们可以让学生使用Visual Prolog或者C ?++?对算法进行实现；在讲解 TSP 问题的遗传算法解决案例后，指出编码方案、初始种群大小、进化代数、交叉率变异率等因素对求解结果的影响，并要求学生通过实验的方式来分析、理解这些问题，并提出“寻找更有利的解决方案”等问题。把学生的兴趣激发后，为解决这些问题，学生会在课外主动查阅相关文献、相互讨论以实现他们所设计的方案，这样既培养了学生善于钻研和勇于创新的精神又提高了学生的实践与创新能力。?
参考文献：?
［1］ 熊德兰,李梅莲,鄢靖丰.人工智能中实践教学的探讨［J］.宿州学院学报,2008(1).?
［2］ 何元烈,汪玲.“Visual C ?++?”在“人工智能”教学中的应用与探讨［J］.广东工业大学学报:社会科学版,2008(8).?
关键词：人工智能；大学英语教学；后现代课程观
一、引言
人工智能与各领域的深度融合和创新，正在颠覆我们的生活，改变世界的面貌[1]。世界各大经济强国为抢占人工智能技术发展制高点，争先研制了各种人工智能发展战略和行动方案，试图占住未来科技发展先机。我国在继2016年5月发改委和科技部联合推出《“互联网+”人工智能三年行动实施方案》后，次年7月国务院印发《新一代人工智能发展规划》（以下简称《规划》）[2]，全面部署了我国人工智能发展战略。2017年9月，教育部长陈宝生提出“课堂革命”的信息化时代教育改革新命题，人工智能驱动和赋能的课堂革命序幕从此拉开。2018年4月，教育部了《高等学校人工智能创新行动计划》，明确了高校在培养创新人才及科技创新等领域的目标和任务。人工智能与教育进入了融合创新阶段，正在迅猛地颠覆人类几千年沉淀的教育理念和方式，重构教育生态。智能语音技术、英语语言测评系统、语言翻译、智能口语陪练等技术，以及自适应系统、个性化学习中心和智能导师系统等广泛应用于大学英语教学领域，为大学英语教学带来了前所未有的机遇，为破解大学英语教学领域几十年来教学资源不足、“因材施教”难以践行、课程评估不科学等难题提供解决方案。显而易见，传统的教学目标、课程体系及教学模式、教师的专业知识不足以应对新一代人工智能技术的需求，我们必须积极求变，寻找人工智能与大学英语教育的契合点，方能在这场革命浪潮中幸存。
二、人工智能2.0和教育
人工智能被认为是迄今为止最具有颠覆性的技术[3]，它正在加速落地，深刻地改变世界和人类生产、生活方式[1]。人工智能自诞生之日起就与教育休戚相关，对教育的变革也将是彻底的、全方位的。因此，我们必须充分认识它，方能抓住人工智能技术给教育带来的机遇，方能乘风破浪应对挑战。（一）人工智能的内涵、发展及核心技术人工智能。（ArtificialIntelligence，简称AI）这个名词，早在1956年由美国达特茅斯学院（DartmouthCollege）的一群年轻科学家提出，但是到目前为止没有一个科学、全面、准确的定义。学界公认的定义是，人工智能这门科学主要研究、模拟、延伸和扩展人的智能理论及相关方法与应用技术，通过计算机模拟人的智能，最终使之能像人一样思考、学习和认知，并能够有效地处理过去由人才能处理的问题[4]。人工智能，作为一门新兴的交叉学科，涉及的面十分广泛，涵盖多个大学科和技术领域，如计算机视觉、自然语言理解与交流、认知与推理、机器人学、博弈与伦理、机器学习、统计学、脑神经学等[1]。学界认为人工智能经历了三大发展浪潮。第一次是20世纪50至60年代以图灵测试为标志的启蒙期。20世纪80至90年代随着语音识别技术取得突破性进展，人工智能发展迎来了第二次发展浪潮。近年来，由于互联网技术、大数据技术、深度学习算法等技术的飞速发展，人工智能开启了第三次发展浪潮。大数据技术、深度学习和机器学习是人工智能第三次发展浪潮的标志性技术。人工智能的核心技术包括三个层面：基础技术、通用技术和应用技术[1]。在基础技术层面，机器学习被认为是其最重要的支撑技术，研究计算机如何模拟或实现人类行为，获取新的知识或技能，重新组织已有的知识结构使之不断改善自身性能的科学[1]。被广泛应用于图像识别、语音识别、机器翻译等领域的深度学习则是机器学习的一个重要分支，它加速了人工智能的发展。人工智能的通用技术层面内涵丰富，主要包括语音识别、计算机视觉、自然语言处理、决策和规划、运动与控制等。人工智能应用技术现在深入渗透各个行业领域，人类进入了人工智能时代，未来的一切将出现无限可能。（二）人工智能赋能教育。人工智能与教育息息相关。新一代人工智能技术在政策驱动、消费者需求升级驱动以及新技术迭代升级突飞猛进驱动下，已经迈入了与教育教学融合创新阶段，迈入了为变革课堂教学，实现教育创新赋能加力的阶段。自2015年至2019年，国家先后出台了《中国制造2025》（2015年）、《“互联网+”人工智能三年行动实施方案》（2016年）、《新一代人工智能发展规划》（2017年）、《高等学校人工智能创新行动计划》（2018年）、《中国教育现代化2035》（2019年）五项政策，加速了人工智能与教育的深度融合的进程。目前，我国居民生活水平整体提高，教育消费需求升级，家庭对教育的重视及投入大幅增加，对教师的要求、学习环境和条件的要求更高，在线学习需求旺盛，这在很大程度上也加速了人工智能技术在教育行业的广泛应用。人工智能三大核心应用技术即计算机视觉技术、智能语音技术和自然语言处理已经广泛开发应用于在线教育、智慧课堂、为智慧教学和智慧学习赋能加力[5]。目前，从基于语音识别的英语语音测评到基于图像识别的智能情绪分析，人工智能已经在教育领域已经实现十余种产品类型[6]。国外像Google,Alpha,Facebook等走在技术前列的知名公司，研发了各具竞争优势的AI教育软件，进军教育行业；国内的腾讯、科大讯飞、百度等也研发了各类学习软件和教学软件，并拥有海量用户。人工智能引领下的教育正朝智慧教育、智慧学步迈进。
三、人工智能给大学英语教学带来了机遇
大学英语教学改革的步伐从未停歇过，但是不管怎么努力都被冠以“费时低效”的罪名，教学资源不足、“因材施教”教育理念贯彻不到位、评价无法及时科学反哺教学等问题一直是大学英语教学改革中的顽固问题。人工智能时代，随着大数据技术、计算机视觉、智能语音技术和自然语言处理技术所催生的慕课、自适应学习系统、个人学习中心、智能导师等的广泛应用，这些问题将迎刃而解。（一）慕课的蓬勃发展，海量教学资源得以共享。慕课（MOOC），即大规模开放在线课程，是大数据时代的产物。2013年，中国迎来了慕课元年，从此中国大地掀起了一股慕课建设的热潮。从教育主管部门、高校、教材出版商、IT企业、教育培训机构到普通教师，都在共同致力于开发慕课平台，共建优质教学资源。短短的六年时间里，中国慕课在信息技术尤其是人工智能技术的驱动下实现了跨越式发展，目前，我国共有12500门慕课上线，超过2亿人次在校大学生和社会学习者学习慕课，6500万人次大学生获得慕课学分[7]。已经上线的慕课中，大学英语慕课的份额十分可观，为大学英语教学提供了海量教学资源。目前，中国大学MOOC，共有468所合作高校共推出了1291门国家精品慕课，其中包括60余门大学英语通识类课程、28门专门用途英语课程和21门跨文化类课程；中国高校外语慕课平台（UMOOCs），我国首个以外语学科特色为主的国际化慕课平台，自2018年3月23日正式启动以来共上线大学英语类课程40余门；国内外语类三大出版社也创建了特色课程平台：外语教育与研究出版社推出了U校园教学云平台、上海外语教育出版社创建了“WELearn课程中心”、高等教育出版社推出了i-Smart外语智能学习平台；清华大学研发的学堂在线上也有将近50门大学英语类课程。这些平台所推出的海量优质外语教学资源，学习者可以像逛超市一般按照自己的喜好和需求在平台上挑选课程，这较好地解决了大学英语过去一直教学资源不足的问题。除此以外，随着人工智能技术的迭代升级，机器人教师和虚拟教师的广泛应用，他们都将成为最好的老师时时陪伴，“同一个世界，同一个课堂”的愿景在不久的将来得以实现，大学英语教学改革路上教学资源不足不公的问题不再是制约大学英语教学发展的问题。（二）自适应学习广泛应用，“因材施教”教育理念得以践行。早在孔子时代就提倡“因材施教”的教学理念，要求教师在教学中应该根据学生的认知水平、学习能力及自身素质有的放矢地进行差别教学。大学英语教学改革几十年来，也一直致力于“因材施教”个性化的教学改革，但是劳而无功，究其因，主要是课堂人数多，教师无法每次课前准确掌握学生学习程度、课中和课后不能即时跟踪学生的学习情况，因此很难做到适时调整教学策略实施“因材施教”。2016年美国自适应学习平台Knewton及我国自主研制的智能自适应学习系统的投入使用，为教师、学生自己，甚至家长了解学生的学习状态，依据学生的学习兴趣、学习风格、学习需求选择适合的学习资源和途径提供了便捷。人工智能在自适应学习过程中所起的作用显而易见，主要体现在：科学而又高效的学习状态诊断；精准学习资源的推送；全过程学习数据的收集、分析与整合。因此，人工智能技术与大数据应用使得量化自我和定制学习的个性化教育成为可能[3]，“因材施教”问题也将得以践行。（三）大数据护航，精准多维的课程评价得以实现。课程学习评价是教学中的重要环节。大学英语课程学习评估经历了过去的以终结性评估为主到终结性评估与形成性评估相结合的课程学习评价方式，但是不管怎样，过去评估形式的改变并没有改变评估重结果、轻过程、重整体、轻个体的结局。此外，由于技术的原因，课程考核根本无法顾及学生的情感因素。因此，这种单一的评价模式始终没法全面科学精准地反哺教学。人工智能通过即时摄录大数据分析使传统评价发生了根本性变化，所有学生的学习记录将被人工智能综合收集起来，互相参照、优化、聚合后分发，从而提高总体水平，彻底升级“教学相长”的含义[8]。尤其是智能导师系统及智能评测系统的开发利用，可以凭借人脸识别、语音识别、机器学习、自然语言处理等技术，不仅能全过程精准收集学习的学习数据，还能即时对学生的学习状态、情感感知等多种学习因素作出即时的诊断和评价。大数据保驾护航收集全过程学习数据、智能导师和智能评测提供多维即时诊断和评价，这才是具有实际意义和现实价值的课程学习评估。
四、大学英语教学面临新挑战
人工智能技术给大学英语带来无限机遇的同时，也倒逼大学英语教学必然积极识变、应变、求变，朝着教学目标高阶化、课程体系后现代化、教学模式智慧化、教师角色精细化方向发展，主动服务国家战略发展和学生的“学以成人”。（一）教学目标高阶化。新时代高要求。近两年，教育部罕见多次发文呼吁大学英语教学改革。2018年9月17日，教育部召开加强高校公共外语教学改革工作会议，提出要“实施面向非外语专业的公共外语教学改革”“培养高素质国际化复合型人才”[9]。“推进公共外语教学改革”也被列入2019年教育部“十大事件”之一。2019年3月29日教育部和中组部又联合召开“推进公共外语教学改革，大力培养高素质国际化专门人才”会议，重点讨论如何培养学生的“专业+外语”综合应用能力，为国家战略培养和储备“一精多会、一专多能”的国际化复合型人才[9]。教育部高等教育司吴岩司长在2019年第四届全国高等学校外语教育改革与发展高端论坛上提出高等外语教育要主动服务国家发展战略，要积极迎接新科技革命挑战，要全面融入高等教育强国建设，大力培养具有全球视野、通晓国际规则、熟练运用外语、精通中外谈判和沟通的高素质国际化人才[10]。新技术新要求。2018年4月，博鳌亚洲论坛上，大屏幕即时将嘉宾语音转换成中文又即时译成英文；2018年11月的第五届互联网大会上，不但有中文，还有英文的首个AI合成新闻主播的出现。翻译软件、智能机器人等日新月异，给人类教育提出了新的要求。在人工智能时代，人类几千年积累下来的知识，瞬间可以从智能机器人和资源库平台获取，使得人类靠知识传授的课程即将被淘汰。课程教学的重心不得不从曾经的知识传授转移到通过学生的个性化学习和自适应学习，培养信息获取和分析处理能力、终身学习能力、批判性思维能力和创新能力[5]，以及人工智能所难以拥有的精神能力，包括情感能力、价值追求能力、美感能力和创新能力[3]。在这种高要求、新要求下，大学英语教学的目的就不再是简单的培养学生的英语应用能力，提高综合文化素养了。而是迈向更高阶的利用英语汲取和交流专业信息能力的培养；使用英语解决专业问题的学科思辨能力和创新能力的培养；同时发展其自主学习能力、提高其智能素养，使他们在各自的专业学习、研究和未来工作中有效地使用英语，满足国家、社会、学校和个人发展的需要。按照布鲁姆教育目标分类法，认知领域的教育目标按知识与认知过程两个维度分类[11]。在知识维度，知识被分为事实性知识、概念性知识、程序性知识和反省知识4种类型。在认知过程维度，认知过程维度，认知过程由低级到高级被分为记忆、理解、运用、分析、评价和创造6种水平[11]。人工智能时代的大学英语教学目标高阶性主要体现在：在知识维度，大学英语教学目标设立从事实性知识、概念性知识、程序性知识向反省认知知识迈进；在认知过程维度，从记忆、理解、运用向高阶的分析、评介、创造迈进。（二）课程体系后现代化。人工智能时代将迎来学校平台化、传统课堂网络化、课程市场化，人工智能技术随时从云端、海量资源库中为学生提取知识，并经由结构化推送给学生，经过学生深度学习之后进一步提炼加工，再次结构化。此外，人工智能超强的学习能力随时产生大量人类无法理解的暗知识（所谓暗知识，就是指那些人类根本无法感受到无法表达出来的，然而却能够发挥重要作用的知识）。“人类将进入一个知识大航海时代，我们将每天发现新的大陆和无数金银财宝”[12]。正如Schwab,J在Thepractical:Alanguageforcurriculum中所言：课程领域已步入穷途末日，按照现行的方法和原则已不能继续运行，也无以增进教育的发展[13]。现在需要的是适合于解决问题的新原则.....新的观点......新的方法。因此，大学英语目前线性的、统一的、封闭的现代课程体系必然受到冲击，取而代之的是非线性的、建构的、开放的小威廉.E.多尔所倡导的后现代课程模体[14]。人工智能时代，大学英语课程体系应该朝小威廉.E.多尔所提出的具有四R特点的后现代课程模体建构，即课程具有丰富性（rich）、回归性(recursive)、关联性(relational)和严密性(rigorous)。所谓丰富性，是指课程的深度、意义的层次、多种可能性或多重解释[14]。在人工智能时代，学生与教师、学生与同伴之间是学习伙伴的关系，他们随时都可以能产生新的疑问或知识，因此为了促使学生和教师产生转变和被转变，课程应具有“适量”的不确定性、异常性、无效性、模糊性、不平衡性、耗散性与生动的经验[14]。课程具有回归性是指课程的片段、组成部分和序列应该是任意组合的，不应该设置为孤立的单元，而应视其为反思的机会。也就是说在设置课程体系的时候，每一个知识，包括作业、测验等都应该提供对话和反思的余地，避免课程的重复性。关联性指建立教育与文化之间的关联。具有关联性的课程模体将摆脱过去课程体系仅仅由课程内容或教师来决定，课程模体处于一种不断建构的过程，它的内容和体系远远超越原有的课程内容。严密性是四个标准中最重要的[14]。自发组织建立的丰富的具有回归性的课程并非任意、无序的，而是具有学术逻辑和符合课程发展规律的，可以用数学思维准确度量的。只有这种非线性的、开放的、不断建构的课程模体才满足海量资源，优势整合的特点，才能有效解决学生日益增长的对英语能力提升的需求与优质英语资源分布不平衡直接的矛盾。（三）教学模式智慧化。人工智能赋能的课堂将首先是网络化、数字化、智能化的课堂，是实施个性化教学的创新能力培养课堂，是基于项目式学习的自主、合作、探究的课堂，是线上线下无缝衔接的混合式和翻转课堂，是平等交互、自适应学习、快乐幸福并追求个性全面和谐发展的高效课堂[5]。因此，大学英语教学应当遵循语言学习“输出驱动、输入优化、产出评价”和以“学生为中心”理念，从英语学科教学方法与移动新媒体技术相结合的视角，引入自适应学习系统、智能导师系统加强过程监控与评估，充分利用慕课、微课等建立具有可视化、可听化、协作化、互动化的大学英语“金课”教学模式，充分发挥线上线下教学互促和互补的优势，构建线上线下教学环节，形成课前预备、课中教学、课后巩固、课外丰富及教学反馈五个教学环节为一体的螺旋上升模式，实现知识从传递到知识提升，如图1。图1智能教学模式模拟图（四）教师角色精细化。智能语音、智能批改、智能翻译、教育机器人等人工智能技术广泛应用于英语教育，过去教学中一切重复性劳动和大部分管理工作都将被人工智能所取代，教师角色将发生重大改变。过去衡量优秀教师的素质体系：扎实的外语基本功、完善的知识理论体系、较强的外语教学能力[15]，已经无法完全满足人工智能时代对大学英语教师的需求。未来的人工智能智慧课堂不需要教师，教师的角色将转型为课程的咨询师、学习的引导者、数据分析师、情感呵护者等，角色将越来越精细。除此以外，由于角色的精细分工，将来教师不可能再孤军奋战，而是走向团队合作[16]。今天的教育形势下，我们教师要引领学生提升自己的核心素养，引领学生学会认知（learntoknow），学会做事（learntodo），学会合作（learntoliveandworkto-gether），学会做人（learntobe）。
五、结语
（沈阳工业大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳110870）
摘要：分析智能专业多学科交叉、理论性强、涉及的技术领域比较宽泛等特点，阐述地方普遍高校如何制定科学的培养计划、合理的培养方式来培养智能科技人才。
关键词 ：智能科学与技术；专业建设；地方普通高校
第一作者简介：王艳红，女，教授，研究方向为生产调度与智能优化，wangyh_sut@163．com。
0 引 言
智能科学与技术专业是面向前沿高新技术的基础性本科专业，是由量变积累超出自动化、计算机等专业领域而质变派生出来的一个满足国家产业发展需求的、非常有发展前途的新专业。作为一个多学科交叉的新兴专业，它具有理论性较强、涉及的对象范围广泛、涵盖的技术多种多样的特点。要培养具有扎实的智能基础理论知识和较强的智能系统应用实践能力的智能科学与技术应用型本科人才，地方普通高校任重道远。
1 地方普通高校智能科学与技术专业建设情况
2004年在中国人工智能学会的提议下，由北京大学率先成立国内第一个智能科学与技术本科专业；之后，北京邮电大学、南开大学和西安电子科技大学等一批国家985、211重点院校和教育部直属院校先后设立了智能科学与技术本科专业；与此同时，一些地方普通高校也参与到智能科学与技术专业的建设中来。表1给出了目前我国已开设智能科学与技术专业的院校情况。
从表1可以看出，目前共有29所高校设立了智能科学与技术本科专业，其中左侧列出的14所高校为国家985工程、211工程重点院校或教育部直属院校，右侧则为地方普通高校，其中包括大连东软信息学院和武昌理工学院两所民办普通高等学校。
智能科学与技术专业内涵丰富外延宽泛，涉及的理论知识更抽象、技术范围更广泛、应用对象更复杂；而与985、211等重点院校相比，地方普通高校在办学条件、办学水平和学生学业基础及学习能力等方面又存在着明显差距，因此不能照抄照搬重点大学的经验，需要结合自身的办学条件和生源特点，建立合理、可行的培养计划和培养方式。
2 专业建设的探索和实践
沈阳工业大学是一所以工为主的综合性大学，于2010年经教育部批准设立智能科学与技术工科专业，并于2011年开始招生。在专业过程中，我们学习、借鉴了兄弟院校的办学经验，并结合学校在智能控制、智能信息处理、智能决策等领域所拥有的教学、科研及应用方面的基础，确定了“培养能将先进的智能理论、方法和技术应用于机电设备和系统的数字化、信息化、智能化等领域的应用型人才”的智能专业人才培养目标和相应的培养方案。
2.1 瓶颈分析
我国目前建有智能科学与技术专业的学校中，有的偏计算机，有的偏自动化，专业定位各有不同，培养方案各具特色。按照智能科学与技术的内涵，智能科学的任务是要探索人类思维与行为的机制，智能技术将这种机制尽其可能地移植给人造机器系统，将人类从很多复杂的活动中解脱出来，让机器系统为人类工作，而计算机和自动化技术为这种“移植”提供了基本的方法和工具。因此，智能专业完全可以按照“计算机+智能”或“自动化+智能”等模式建设。然而，从专业的独立性和学生可接受的强度来讲，无论哪种模式都不应该是既有知识体系和内容的简单堆砌。如何以“智能”为主线，重构既有的自动化或计算机等知识体系，形成智能专业特色培养方案，是解决问题的关键；而对于地方普通院校而言，还需要在脑与认知科学、人工智能、模式识别等大量深奥抽象的智能科学理论知识中选择易于学生理解和接受，又能对未来的实践起到重要作用的课程，建立科学合理的核心课程体系。
此外，智能专业的很多课程原是智能类专业在研究生阶段开设的课程，因此，内容和难度相对来说偏高，这对于985、211学校的学生来讲，可能是求之不得的事情，但是对于地方普通高校的学生来讲，这类课程学习起来难度相当大。因此，如何适当裁剪相应的教学内容使之更适合本科生层次人才培养的客观条件，是专业培养计划制定和课程教学改革的重要内容；其次，在教学过程中，如何因材施教，将抽象深奥的理论知识具象化、简单化，也是地方普通高校专业教育教学改革的主要内容。
2.2 培养计划
地方普通高校智能科学与技术专业培养计划的设计，一方面要与智能专业内涵及发展前景相适应，另一方面要符合学校的发展战略和培养工程应用型人才的目标定位。沈阳工业大学智能专业制定培养计划的基本思路是：基于现有办学基础和条件，立足装备制造业，以机电设备或系统为主要应用对象，以智能控制为特色，强调学生在智能方法／算法和智能技术应用两个方面上的知识储备和能力培养。这种“软硬结合”的模式，使之有别于现有“自动化”和“计算机”专业，凸显智能科学与技术专业的特色，也便于学生结合自己的兴趣和特长，合理选择专业方向，将来有更好的就业适应面和发展空间。
为此，我们参照中国人工智能学会教育工作委员会提出的智能科学与技术本科专业规范，以培养学生一定的创新能力、创造能力及较强的实践能力、就业能力为目标，以智能控制为主要专业特色和方向，构造了金字塔式的沈阳工业大学智能专业课程体系，如图1所示。
该课程体系由理论教学体系和实践教学体系两部分组成。理论体系强调扎实、宽广的知识基础，以智能科学技术知识为核心，以信息技术领域知识为基础，学生毕业后既能够立足于传统产业，也能够投身智能高科技产品设计制造等领域。实践教学体系突出设计性、创新性实验和综合实践，强化对学生工程观点和工程素养的熏陶和培养使他们成为被社会认同和接受的智能科学与技术专业应用型本科人才。
公共基础课、学科基础课、专业课组成3层结构的理论教学课程体系。公共基础课由学校统一规划，满足通识教育的要求，学科基础课和专业课体现智能内涵和专业特色。参考智能科学技术知识体系的智能科学、智能技术、智能工程3个层次划分，考虑到本校学生的基础和培养目标，我们选择以“智能技术”和“智能工程”两个层次为重点构建课程体系，“智能技术”提供专业核心思想和方法，“智能工程”提供应用对象和案例。
学科基础课选择自动化类核心课程为主，适当补充必要的计算机专业知识，强化对智能技术基础的初步理解和掌握，目的是使学生同时具备必要的硬件和软件基础和技能，满足日后应用智能科学与技术的思维和方法去解决智能系统应用等实际问题的能力。考虑到学生的基础可能不足以理解脑科学和认知科学等抽象深奥的智能科学基本理论，而从面向应用出发，选择人工智能基础、模糊控制技术、人工神经网络技术等作为智能类的核心课程，从而使学生初步了解和形成“智能”的概念，并能初步掌握分析解决智能控制及其相关问题的方法和手段。
专业课重点培养学生在自动化系统和智能系统设计与分析方面的能力，使其具有针对各种具体要求，能够选择合适的传感与执行器件，集成多种智能技术与策略，完成工程系统的设计与实现等方面的知识和能力。专业课主要围绕智能控制方向来设置。
实验／实践教学体系除了包括常规的课内实验、课程设计、毕业设计等环节外，在第6学期和第7学期开设了智能技术综合实践、嵌入式系统工程实践和自动化工程实践3门实践课程以及工程软件应用训练集中实训环节。学生运用所学知识完成一个小型的真实或模拟工程实际的项目，具体实践内容强调学生在实践过程中对智能方法、策略、算法的运用。这些集中实践活动起到了从理论学习过渡到实际应用的桥梁作用，进一步提高学生的感性认识，使他们学会综合运用所学的智能基础理论知识去解决工程实际问题。
2.3 培养方式
作为一个多学科交叉的本科专业，智能科学与技术可选择的教学内容相当多，即使从面向应用的角度也需要基本覆盖智能系统应用所需的硬件、软件和智能技术基础。然而，受学制和学时的限制，这些课程可能无法全部展开。为此，在课程选择上，我们改变“大而全”的方式，不过分强调知识的完整性，更重视知识的实用性，重点培养学生的学习能力和分析解决问题的能力，使学生能学透、学好、学以致用。
按照“智能技术”加“智能工程”的课程体系架构，智能专业的核心课程本质上来讲就包括“智能技术”本身和“实现智能技术的工具”这两类课程。在“智能技术”方面，如果是将相关的研究生课程简单下移，将带来学生接受知识的困难，难以保证授课效果；在“智能工具”方面，如果在自动化、计算机其他专业教学体系基础上做简单的增、删、改，也会带来学生知识结构的凌乱。
基于上述考虑，在选择课程和具体教学内容时，要强调以点代面，突出重点。教学过程中也要着重讲授基本方法及其实际应用，尽量避免讲授深奥、抽象的理论知识。例如，智能控制技术和神经网络技术等课程重点讲授清楚1～2种智能方法，透彻剖析1～2个智能系统，并通过随后的专业实践等课程，进一步加深学生对各种智能技术和智能系统的理解。
同时，在智能专业框架下，现有的来自于其他专业的课程要针对智能专业的需求进行适当修订，并注重各门课程内容之间的衔接，在教学过程中注重介绍各门课程在整个专业体系中的地位和作用，便于学生形成智能专业完整的知识体系。例如，自动控制原理是自动化类专业的重要基础课，由于智能化是自动化的高级阶段，因而这门课对于构建智能专业知识体系也非常重要。教师在课堂教学过程中，不是单纯讲解某种判据或计算方法，而是将大量工程实例引进课堂教学．让学生“看到”理论方法的实际应用场景，了解学到的知识能“干什么用”，也进一步激发他们学习理论课程的兴趣。同时，考虑到智能专业终究不是自动化专业，因此在教学过程中，教师还常常结合具体内容，介绍自动控制与智能控制、智能系统之间的关系，为学生进一步学习打下良好基础。
3 专业建设的方向和思考
建设智能科学与技术专业，既是良好机遇也是极大挑战，尤其对于地方普通高校而言，建设好智能专业还有更多的问题需要探讨和解决。从沈阳工业大学智能专业建设的经历，并考察和学习各兄弟院校的专业建设成果，我们给出以下几点建议。
(1)研究形成突出智能特色和辨识度的培养方案。现有的地方高校智能专业培养方案，无论是“计算机+智能”或“自动化+智能”或是其他的，还没有形成智能专业独特的培养体系。由于没有成熟的课程体系可参照，几乎所有单位的课程都根据自身基础和条件设置，随意性较大。另外，缺少大家公认的标志性的核心课程，比如像自动控制原理之于自动化、数据结构之于计算机。为此，需要从培养目标出发，针对专业特色，梳理出科学、完整的智能本科专业的知识体系。制订科学、权威、统一的课程标准是摆在所有智能专业面前需要共同完成的课题，这对于明确智能专业与计算机、自动化等专业的差异性，提高专业的辨识度，促进智能专业的良性发展都非常重要。
(2)理顺智能理论课程教学与应用型人才培养的关系。智能专业的很多特色课程都有较强的理论背景、带有一定的研究性质。地方普通院校充分考虑学生的接受能力和培养应用型人才的目标，在现行的培养方案中，没有开设脑与认知科学、机器智能、模式识别这类课程。然而，理论课程是“无用中的大用”，对于培养学生的专业素养和思维，使他们在专业的道路上走得更扎实、更远，都具有非常重要的作用。因此，开设哪些课程，选择哪些内容，怎么能让学生爱学、学好、够学以致用，更好地适应培养应用型人才的需要，是我们新一轮培养方案修订要考虑的主要问题。
(3)梳理课程内容，加强教材建设。由于智能科学与技术专业覆盖面广，因此其课程设置也相对宽泛，学生学的课程比较多，但由于学制和学时的限制，往往老师讲得不深，学生学得不透。教师讲授的知识被学生理解和接受是课堂教学的任务，因此，需要在现有的课程和内容中合理取舍、优中选优，解决知识的宽与深之间的矛盾。同时，还需要编写出版智能专业自己的教材，使那些具有研究性质的课程“本科生化”，使某些其他专业的课程“智能化”，才能更好地满足智能专业人才培养需要，并进一步促进智能专业的良性发展。
4 结语
地方普通院校肩负着培养国家经济建设和社会发展所需的应用型人才的任务。通过沈阳工业大学智能科学与技术专业4年来的专业建设实践，我们切实地体会到作为一个地方普通高校开展智能科学与技术专业建设还有很长的路要走。在社会对智能科学与技术专业认知不足的情况下，建立一套科学合理的培养计划和培养方式，使学生具有系统扎实的基础理论知识和出色的实践能力，从而满足社会对智能领域应用型人才的需求、得到社会的认可和接受是我们当下专业建设最主要的目标。
参考文献：
[1]王万森，钟义信，韩力群，等，我国智能科学技术教育的现状与思考[J]计算机教育，2009(11): 10-14．
[2]王万森，超越数字化，智能科技人才的需求及培养：写在我国智能科学技术教育开创十年之际[J]．计算机教育，2014(19): 21.
[3]李擎，陈雯柏，李邓化，等．智能科学与技术专业建设的实践[J]计算机教育，2009(11):34-37．
[4]韩力群．智能科学与技术本科专业规范[C]//北京：智能科学技术教育高层研讨会，2004．
[5]刘作军，张磊，杨鹏，等谈我校增设“智能科学与技术”专业的设想与措施[J]．计算机教育，2009(11): 53-56.
关键词：智能科学与技术；综合性大学；机器人
中图分类号：G642 文献标识码：B
1 引言
经过近几十年的发展，智能科学技术已经成为信息领域的重要生长点，其广泛的应用前景日趋明显。为了适应社会经济发展的需求，南开大学于2005年开始建立“智能科学与技术”本科专业，经过一年时间的缜密准备，2006年正式开始招生。该专业以信息学院机器人与信息自动化研究所、自动化系、计算机科学与技术系等单位为学科依托，覆盖了这些学科上的多个博士点和硕士点。该专业面向前沿高技术，注重系统集成和相应的工程实施能力，以机器人技术等作为载体，强调学生一定的工程实践能力，并授予工学学士学位。
作为一个成立不久的新兴交叉专业，“智能科学与技术”专业没有成熟的教学计划可以遵循。特别是对智能科学这种前沿叉学科而言，如何完善人才的培养机制，以满足国民经济对于智能技术专业人才的需求，是该专业建设成败的关键性因素。另一方面，21世纪科学技术的交叉与综合，社会经济的迅速发展，国际竞争的加剧，对人才的培养机制以及人才的素质、能力、知识结构等方面都提出了新的要求。基于以上原因，为了建设好“智能科学与技术”专业，实现该专业的培养目标，我们必须针对该专业学科交叉的特点，总结传统教学方法、教学手段的优点与不足，优化课程设置和教学计划，充分体现该专业面向前沿高技术的优势，根据应用型、开发型的专门工程技术人才的需要，注重理论联系实际应用，强调课堂讲授与动手实验相结合。在制定教学体系和有关实验环节时，我们根据南开大学的办学特色，研究出一套既能够充分发挥南开大学的教学优势，又符合智能专业学科特点的教学模式。
2 兼顾专业特色与南开大学特点的教学计划设置
对于南开大学“智能科学与技术”专业而言，能否扬长避短，制订出结构合理且便于实施的教学计划，是决定该专业建设成败的至关重要的环节。
2.1 教学计划安排
南开大学信息学院设有计算机科学与技术、自动化等多个本科专业，学科交叉优势非常明显，这正是建设“智能科学与技术”专业所必需的学科基础。此外，南开大学机器人研究所在智能系统设计等方面具有多年的研究经验，可以将研究成果转化为教学内容，以进一步提高人才培养的水平。但是，从另一个方面来看，南开大学在脑科学与认知科学等方面开展的研究不多，要在认知理论等领域培养高水平的人才具有一定的难度。基于这种情形，在设计“智能科学与技术”专业的教学计划时，必须充分发挥我们在机器人研究方面的优势，重点培养学生在智能系统设计与分析方面的能力，使其针对各种具体要求，能够选择合适的传感与执行器件，集成多种智能技术与策略，完成工程系统的设计。
不可忽视的是，作为一所综合性大学，南开大学的工科基础相对薄弱，缺乏与智能学科有关的其他学科，如机械工程等。在这种大环境下，必须根据“智能科学与技术”本身的专业特点以及南开大学自身的具体情况来设置相应的课程以及教学计划，探索出一种能够充分发挥南开大学本身的理科优势和在机器人等智能系统上的研究经验，并且带有显著工程科学特色的学科建设方法和本科培养模式。为此，该专业所开设的课程和教学计划应该充分体现面向前沿高技术的特点，强调应用型、开发型的专门工程技术人才的需要，从培养目标、课程设置、实验及实习安排等方面都必须具有科学而合理的实施方案，使将来的毕业生可以成为在相关领域的研发中迫切需要的智能科学与技术方面的专业人才；这些人才应该也可以面向产业需求，在信息技术、智能家居、控制工程等领域从事智能信息采集与处理、智能系统设计与集成等方面的教育、开发与研究工作；还可以在与智能科学与技术相关的诸多方向继续深造。
需要强调的是，“智能科学与技术”专业并不是自动化、计算机等现有专业的简单组合，而是面向前沿高技术，具有自己独特定位和完备教学计划的新兴交叉专业。在设计“智能科学与技术”专业的教学计划时，我们根据南开大学综合性大学的具体情况，充分考虑到智能专业的多学科交叉特点，重点培养学生在智能系统设计与分析方面的能力，在课程体系中偏重工程技术素养方面的锻炼，最终将为该专业的毕业生授予工学学位。因此，在选择教学内容时，我们主要针对智能系统中常见的传感与执行器件，以及与之相关的各种智能技术进行介绍与分析。通过开设传感器、运动控制等课程，使学生熟悉各种光、机、电器件特性，使他们能够针对不同场合下的各种具体应用对象合理选择各种传感与执行器件，如压电陶瓷、激光、声纳、液压等元件，将其进行集成后完成预定的单元任务，并进而分析、设计和实现机器人等各种综合性的智能系统。
实现上述目标的重点在于使学生理解与掌握各种常见的智能技术，并且能够将其用于解决工程实际问题。因此，除了让学生学习认知科学基础、电子技术、计算机、自动控制原理等课程之外，本专业还特别开设了“智能技术”与“智能工程”等数门核心专业课程。此外，由于本专业侧重点在于工程实际应用，而各种智能技术必须具备一个起码的工程载体，因此，在课程计划中，除了讲授各种智能技术之外，还必须包含机械工程基础、工程光学基础等课程，使学生通过这些课程的学习，了解常见的光学和机械传感与执行元件。其中，“工程光学基础”将主要介绍智能系统中主要的光学传感与执行器件，该课程配有相应的实验。通过该课程的学习，学生可以掌握工程光学的基本概念和计算方法，了解常用的光学检测和执行技术，在此基础上，能够根据实际智能系统的需要，选择合适的光学器件和计算主要的光学参数。
根据上述设计思路，我们为“智能科学与技术”专业制订了合理的教学计划。该专业学生共需取得150个学分，方可获得工学本科学位。这些学分的具体分配如下：校公共必修课4分(926个学时)，主要学习数学、物理、英语等公共基础课程；院系公共必修课30.5个学分(659个学时)，主要包括电子技术、电路基础、计算机程序语言等课程；专业必修课29个学分(498个学时)，主要包括自动控制原理、智能技术、智能工程等专业核心课程：专业选修课为26，5个学分，学生可以从机器人学导论、数据结构、运动控制等课程中选择适合自己实际情况的课程来学习，为自己将来从事智能系统方面的研究打下基础：任选课为 15个学分，这部分课程可以拓宽学生的知识面。大部分专业必修课程都安排了实验或者上机，以通过实际应用增进学生对基本理论的理解。
2.2 核心专业课程
对于南开“智能科学与技术”专业而言，“智能技术”和“智能工程”等课程是体现专业特色的核心课程，它们在一定程度上决定了是否能实现预期的专业人才培养目标。以下将对这些专业课程进行具体介绍。
“智能技术”是智能科学与技术专业最重要的核心专业课程之一，包括6个学分。教学中既有理论讲授，还包括大量仿真训练与实验操作。该课程包括以下三部分：人工智能、计算智能与机器视觉。其中，人工智能以符号主义为主线讲授人工智能的基本概念、原理与方法；计算智能以联接主义为主线讲授计算智能的基本思想、方法；而机器视觉是基于模式识别的智能方法，重点讲授机器视觉的基本流程与方法。通过智能技术的学习，力争使学生能够掌握智能技术的基本原理和方法。通过课堂讲解，并配合一定的作业练习、上机实验等环节，使学生初步具备运用智能技术和方法分析问题和解决问题的能力。
“智能工程”是一门解剖实际智能系统设计与分析过程的核心专业课程，它与“智能技术”之间是前后承接的关系。该课程将通过分析典型的智能系统讲授各种智能技术在工程实际系统中的应用。总体而言，该课程面向智能系统的实际应用，着眼于使学生理解如何解决工程应用中的技术问题。为此，将通过具体分析移动机器人、无线传感网络等实际智能系统，使学生了解智能系统的基本结构和各个组成单元，并更好地理解之前所学的信息检测与传感、信号处理、运动控制等技术以及各种智能信息处理方法，使学生初步具备综合运用多种智能技术分析、设计和实现智能系统的能力。
2.3 教学计划实施
作为一个多学科交叉的本科专业，“智能科学与技术”的教学内容相对较多。该专业的很多课程都是现有研究生课程的下移，但不能完全沿用研究生的教学内容和授课方式，否则，在知识储备和学习能力方面的差距将使本科生很难理解、消化、吸收授课内容。因此，在组织教学时，强调授课内容突出重点，以点代面，着重讲授基本方法及其实际应用，尽量避免讲授枯燥的理论或过于抽象的内容。此外，为了适应学时方面的要求，智能技术和智能工程等课程重点讲授清楚一至两种智能信息处理技术，透彻剖析一至两个智能系统，并通过随后的专业实践等课程，进一步加深学生对各种智能技术和智能系统的理解。
在我国现行的教育体制中，中学阶段和大学阶段的学习差异性非常大，很多大学生在入学之初表现出非常明显的新生综合症。此外，很多大学生在专业课程选择、职业规划等方面疑虑很多，迫切需要经验丰富的教师进行引导。基于上述原因，并考虑到“智能科学与技术”专业课程难度较大，我们在该专业中引入了教授学业导师制度。即为该专业的各个班级分配一名学业导师，他们都是本专业年富力强、教学经验丰富、研究成果突出的中青年知名教授。其中，前两届学生的班导师曾分别留学美国康奈尔大学和加州大学伯克利分校。这些班导师可以为学生在专业课程选择、职业规划等方面提供非常具体的意见，也可以引导高年级学生积极参加专业实践，加速学生成才。
迄今为止，南开大学“智能科学与技术”专业的教学体系已经基本建设完成。现在，该专业已经有三届学生，教学情况良好，教授学业导师制度也得到了学生的广泛认可。初步的实践经验表明：我们所制订的教学计划合理性好，实现了预期的教学效果，可以达到“智能科学与技术”专业人才培养的要求。
3 实验和实践环境建设
3.1整体建设思路
作为一个面向应用的学科，“智能科学与技术”专业必须非常重视工程训练。因此，我们除了精心设置有关课程讲授基本理论，组织教学实习之外，还必须着眼于实验室的建设。通过创建高水平的实验环境，为学生提供一个实践、测试、研究基本理论的场所，切实增强学生的动手能力和工程创新意识。能否获得一个高水平的实验环境，是“智能科学与技术”这个新专业人才培养成功与否的关键因素之一。
南开大学信息学院具备良好的实验条件，机器人研究所现有的科研设备也可以为“智能技术科学”的本科生提供较好的实践平台。尽管如此，原有的实验室只能满足“智能科学与技术”专业起步期的教学工作需要，而对于体现专业特色的课程，如智能技术、智能工程等，需要有相关配套实验，因此必须创建一个高水平的实验环境，以满足专业课程教学的需要。考虑到经费和实验面积两方面的限制，要想在短期内获得一个完全满意的实验环境，难度很大，因此需要采用分批次、循序渐进的方式建设智能专业的整体实验环境。一方面，通过一年半左右的时间规划并建设好“智能科学与技术”实验室，以满足“智能技术”、“智能工程”等主要专业课程的教学要求；另一方面，可以借助于机器人研究所等单位的实验条件，暂时缓解部分课程的实验压力。
3.2 “智能科学与技术”实验室建设
“智能科学与技术”实验室的主要作用是开设与智能系统有关的实验，以体现本专业的特色。所以，建设该实验室将重点考虑如何为本专业的核心课程提供必不可少的实验条件，使学生通过大量实验操作掌握智能系统中测量、感知与执行的基本技术手段与方法，并能对整个系统进行综合分析与评价，增强学生对所学习基本理论的感性认识，深化其对专业知识的理解。在此基础上，可以引导学生在实际操作中发现问题，综合运用所学知识解决问题，训练学生逐步养成系统整体设计的技能，以培养“智能科学与技术”领域的工程创新性人才。
自南开大学建立“智能科学与技术”专业以来，我们对于该专业实验室的建设进行了长期调研，在此基础上，根据南开大学的学科特点及现有的实验室基础，我们规划了“智能科学与技术”专业实验室的建设方案，对各个实验计划进行了详细论证。在南开大学新专业建设经费的资助下，南开大学信息学院和教务处、设备处密切合作，筹集资金购置了相应的实验设备，初步建设完成了“智能科学与技术”专业实验室。实验室的主要设备如表1所示，包括机器视觉、移动机器人、磁悬浮系统、三自由度直升机、电梯群控系统等多套实验系统，这些设备可以基本满足智能技术、智能系统、专业实践等课程的教学需要。特别需要指出的是，一些实验环节，如电梯群智能控制调度及远程维护系列实验，是首次引入本科教学体系的实验课程。
3.3 以科研环境促进实验教学
不可否认的是，“智能科学与技术”实验环境建设是一项任重而道远的工作，要想在短期内完善实验环境，使之能够完全满足“智能科学与技术”教学的需要，难度很大。在这种情况下，必须开阔思路，采用多种方式进一步拓展实验渠道，如借助外单位设备组织实验教学等。
我校“智能科学与技术”专业的主要依托单位为信息学院机器人与信息自动化研究所。该所在机器人及相关技 术的研究方面处于国内领先行列，配置有移动机器人、医疗机器人、无线传感网络等多套实验设备，承担了大量国家与省部级的研究项目，具备了良好的实验条件。因此，我们充分利用该所良好的科研环境来促进实验教学。一方面，我们经常性地组织“智能科学与技术”专业的低年级本科生前来机器人所参观实习，通过教师的详细讲解，使学生初步认识机器人等智能系统的基本结构和主要组成单元，为将来学习智能技术和智能工程等课程建立感性认识，同时也使他们更好地理解本专业特色，激发学习兴趣。另一方面，在专业课程的教授过程中，教师根据具体的教学内容组织学生到机器人所进行各类演示性实验，使学生更好地理解各类智能技术。除此之外，为了切实提高“智能科学与技术”专业高年级学生的工程创新能力，学生进入大三，初步完成电子技术、计算机、智能技术等专业课程的学习后，我们逐步引导学有余力的学生提前进入实验室，参与各类研究项目，鼓励他们应用掌握的知识设计实际工程系统，激励他们的创新意识。
3.4 专业实践环节设计
为了实现“智能科学与技术”交叉工科专业的人才培养目标，必须为学生安排充分合理的教学实践环节，使学生通过解决实际问题掌握有关理论知识，提高设计与分析智能系统的能力，提高他们对于本专业的信心。在教学计划中，我们对学生的实习环节进行了精心规划，在教学的后期，积极引导学生参加各个层次的实践教学活动。
在教学计划中，“智能科学与技术”专业开设“专业实践”课程，主要目的是让智能专业的本科生进一步熟悉各类智能系统，针对磁悬浮、直升机等实验系统设计出合适的智能控制方法，并最终完成算法实现、系统性能测试、研究报告撰写、期末答辩等工作，力争使学生能够应用模糊控制、专家规则等智能控制方法解决工程实际问题。
[关键词]人工智能；中学辅助教育；教育资源
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.36.197
1 中学教育现状
教育乃立国之本，而中学教育乃是重中之重。一方面，中学生处于青春的成长期，各项综合素质逐渐完善中，中学教育意义和责任重大；另一方面，中学教育仍然是应试教育为主，仍然需要面对千军万马过独木桥的“中考”“高考”，中学教育很大程度左右了学生的未来。
目前的中学教育资源，分为公共教育资源――公办/民办学校教育，和社会教育资源――私人家教、补习班等，有如下两个特点。
1.1 学生得到的公共教育资源不足
学校班级结构的构成是：一名班主任教师，多名科任教师。在大多数学校中，无论是班主任教师，还是科任教师，均会承担其他班级的教学任务。可以看出，教师资源是非常有限的，加上“中考”“高考”的上线压力，教师往往会将有限的精力分散关注在所有的学生上，每个学生得到的公共教育资源并不多。
1.2 学生获取的社会教育资源不公
学生若在学校无法获取更多的教育资源，将不得不转向社会教育资源去求助。据统计，学生参与社会教育资源的成本在200元/小时，学习费用成本过高，进一步造成普通学生的社会教育资源也无法获取。
本文要探讨的，正是通过人工智能这一现代信息化技术，构建智能辅助学习系统，使中学生能够获取到更多、更公平的教育资源。
2 智能辅助学习
2.1 人工智能简介
人工智能（Artificial Intelligence）是计算机科学的一个分支，是一门研究运用计算机模拟和延伸人脑功能的综合性学科，能够对人的意识、思维等信息过程进行模拟。随着计算机科学技术的发展，特别是近年来大数据技术的成功应用，人工智能在越来越多的行业展现出蓬勃的冲击力。以谷歌围棋机器人“阿尔法”、微软助理机器人“小娜”等为代表的虚拟智能机器人，能像人那样思考，也具备超过常人的智能。
在国内，人工智能在教育领域的理论研究和教学实践表现得越来越活跃，尽管人工智能并不是为教育专门研发的，但是人工智能的不断发展，使得其在教育中的应用也越来越广泛，教育的智能化一直是教育界和教育技术领域的理想和目标。
2.2 智能辅助学习系统
智能辅助学习系统，其表现形式是能够为每个学生，配备一个虚拟教师。学生能够通过电子设备（如手机、计算机），与虚拟教师进行交流对话，咨询虚拟教师各学科的问题，并得到有效的学习辅助。
该智能辅助学习系统，具备以下几个特征。
2.2.1 虚拟教师跨学科能力
与传统的教师专一某一学科不同，虚拟教师并没有学科边界划分。只要学习系统研发出某一学科的学习算法，该虚拟教师就能够获取该门学科的能力。
2.2.2 虚拟教师深度自学习
虚拟教师的“智能”来源于三方面。一是学生基本信息档案，该档案涵盖了从小学教育开始的学科成绩、综合能力、爱好特长等，虚拟教师得到学生的人物画像。二是虚拟教师对学生的自学习，每一次双方的沟通交流，虚拟教师都能够不断更新发展学生的画像。三是虚拟教师对学校课堂内容的自学习，虚拟教师并不是独立于学校教育存在的，而是作为学习教育资源的一个补充，虚拟教师能够掌握课堂进展、作业部署、考试动态等信息。
2.2.3 接近自然语义的沟通
学生与虚拟教师之间，可以通过自然语义的语音和文字进行沟通，如 “今天数学作业第2题不会”“《荷塘月色》全文中心思想是什么”“Lets start a conversation”等。其他计算辅助手段为补充，如上传某道数学题图片，虚拟教师通过图形识别匹配，给出该题的解题思路和讲解。
2.3 优势分析
智能辅助学习系统，有三大核心优势。
一是“即学即问”，相比目前的学校教育和社会教育，学生在学习遇到困难时，只有有限的时间与教师交流，在智能辅助学习系统中学生将不受空间、时间限制，随时随地可以与虚拟教师互动，获取充足的教育资源。
二是“定制教学”，相比目前的教育形式，课堂上教师与学生是一对多的关系，教师不可能专为某个学生定制教学方案，在智能辅助学习系统虚拟教师与学生是一对一的关系，虚拟教师能够更了解学生，根据学生的具体情况制订最佳学习方案。
三是“受众广阔”，相比目前的公共教育资源紧缺、社会教育资源费用昂贵，智能辅助学习系统一旦推广，受众学生可无限增加，边际效应非常明显。并且计算机系统设计特有的水平扩展能力，能够随着学生人数的增加而增加，支撑广大的学生辅助学习。
2.4 前景预测
笔者比较看好人工智能在中学辅助教育中的落地前景，除了前文所述的人工智能技术发展，为中学教育带来的价值外，当前国家政策和社会环境也非常有利。
第一，未来10年国家政府和教育部门会大幅增加在教育信息化产业上的投入，随着《国家中长期教育改革和发展纲要（2010―2020年）》和《教育信息化十年发展规划（2011―2020年）》等相关规划相继出台，各级地方政府和教育部门都非常重视教育信息化产业的投入，人工智能+云计算是重中之重，人工智能技术的兴起必将教育信息化推向一个新的高度。
第二，教育信息化逐渐成为风口，根据前瞻产业研究《中国在线教育市场前景与投资战略规划分析报告》统计，2015年在线教育市场规模大约为479亿美元，而这一数字在2020年预计将增长到504亿美元。这个持续迅猛增长的市场正在吸引越来越多的创意和资本，教育领域中的人工智能也很快会成为热点，涉足其中的高科技公司也会越来越多。
3 结 论
本文通过智能辅助学习系统，探索了人工智能在中学辅助教育中的一个应用。虽然没有介绍具体的技术实现、系统研发，但对现状痛点、应用前景做了综合性分析概述，相信随着科学技术的持续发展、教育领域的融合开放，本文探索的这个应用将实现于市场，使广大中学生能够获取到更多、更公平的教育资源。
参考文献：
[1]何维贵.利用现代化教学手段打造高效课堂[J].广西教育（中等教育），2013（6）.
[2]王斐.人工智能在中学教育教学中的应用现状分析[J].中国医学教育技术，2013（4）.
关键词 中小学教师情绪工作情绪智力教学效能感
一、问题提出
教师的情绪工作是指在教育教学情境中，教师为完成学校赋予的教育教学任务和达到学校对教师的情绪表现要求，对自己的情绪进行心理调节，并表现出利于完成教育教学活动的情绪的过程。Kelchtermans（1996）就曾指出：情绪是教育的一部分，个体的情绪并没有独立于他们所处的情景，因而情绪工作也是教师教育教学过程的一部分。Hargreves（1998）也指出：教学不仅是教授技术或认知的工作，也是情绪实施的工作。对于情绪工作的影响因素，国内外大都集中于情绪工作的前因变量如个体变量，包括年龄、性别、工作经验、移情能力（情绪关注和情绪感染）、情绪特质、情绪智力等；与工作相关的变量，包括情绪表现的训练、客户情感、情绪维系和表现自由度等；后果变量如个体的工作满意度、情绪衰竭、工作倦怠、角色认同、教学效能感等等；以及一些调节变量的研究。Morris等人发现情绪失调会引绪疲劳，导致工作满意感的下降，情绪工作持续时间越长，就越需要角色内化。压抑真实体验到的情绪与员工的工作满意感呈负相关[1]。Brotheridge等人发现：深层表现与个人成就呈正相关，与去个性化呈负相关；表面表现与去个性化呈负相关[2]。然而教师的教学活动是教师教和学生学的师生互动过程，在这一活动中，教师的情绪状态是否稳定，是否积极、乐观，将会影响教师的教学效果。有关课堂气氛的研究已经揭示了教师良好的情绪能够创造亲和、平等、融洽的课堂气氛，这种课堂气氛将增进学生课堂学习的兴趣和信心，激发学生的潜能和积极性，有利于激活学生的思维，有助于学生理解教学内容，从而提高课堂教学的效率。我国学者刘延玲（2007）研究表明：教师情绪工作和教学效能感部分维度关系密切[3]。教学效能感不但影响教师在课堂上的行为表现（如：情绪、表情、动作），也影响教师的情绪状态（内心情绪感受），从而影响教师的教学绩效和学生的学业成就。Chan认为，教师需要通过培养学生的情绪智力来满足他们的社会和情感需要，但是教师在充当咨询者和指导者时缺乏信心，教师的这种低自我效能感可能与教师的专业训练和情绪智力比较低有关。Chan的研究表明：情绪智力的不同组成部分对不同子群体的自我效能感有显著的预测作用[4]。Chan还认为，情绪智力的不同组成部分可以提高教师的自我效能感，产生良好的教学成果，而教师高自我效能感可以促进情绪智力特定组成部分的发展[5]。上述的研究结果说明：教师的情绪工作、情绪智力与其教学效能感之间关系密切，故本研究通过实证研究进一步探讨三者之间的关系。
二、研究方法
1.被试
被试选取宁夏石嘴山、银川、中卫、吴中四地中小学教师240人，剔除无效问卷17份，实际统计用数据223份。其中男教师86人，女教师137人，小学教师101人，中学教师122人。
2.工具
研究使用中小学教师情绪工作问卷、中学教师情绪智力量表和教师教学效能感量表。
中小学教师情绪工作问卷，由刘衍玲编制。问卷包括三个维度――表面行为、被动深度行为和主动深度行为，共15个题目，采用五级评分（1=从未如此，5=总是如此）。该问卷具有良好的内部一致性和稳定性，总问卷的Cronbach系数为0.777，三个维度的Cronbach系数在0.681~0.779之间，重测信度系数为0.856，量表结构效度系数介于0.611~0.819之间，且均达到极显著水平（p
中学教师情绪智力量表，在Kenneth Wong的编制基础上加以修订。量表包括四个维度――情绪觉知、情绪理解、情绪表达和情绪管理，共20个题目，采用六级评分（1=完全不同意，6=完全同意）。该量表具有较好的内部一致性和信度，总问卷和四个分问卷的分半信度均在0.715~0.853之间，它们的Cronbach系数均在0.528~0.892之间。
教师教学效能感量表，由俞国良、辛涛、申继亮等人编制。量表包括一般教学效能感、个人教学效能感两个维度，共27个题目，采用六级评分（1=完全不同意，6=完全同意）。该量表具有较好的内部一致性和稳定性，一般教学效能感分量表、个人教学效能感分量表和总量表的Cronbach系数分别为0.74、0.84、0.77；分半信度依次为0.85、0.86、0.84。
三、结果分析
1.中小学教师情绪工作、情绪智力与教学效能感基本状况
（1）情绪工作基本状况
研究对223名中小学教师情绪工作基本特征进行统计，统计指标为被试在情绪工作三个维度上的平均分和标准差。其中最高分5分，最低分1分，中等临界值3分。具体结果见表1。
表1中小学教师情绪工作基本状况
从表1可以看出，中小学教师在主动深度行为维度平均分3.3561，高于中等临界值；在被动深度行为维度平均分3.4978，为三个维度中均分最高；表面行为平均分2.5578，低于中等临界值，且为三个维度均分最低的维度。可见中小学教师在情绪工作上的得分：被动深度行为>主动深度行为>表面行为。
（2）情绪智力基本状况
通过对223名中小学教师在情绪智力四个维度上的平均分和标准差的统计，得出中小学教师在情绪智力上的特征。具体结果见表2。
表2中小学教师情绪智力基本状况
从表2可以看出，中小学教师在情绪觉知维度平均分为5.1121，接近满分6分；在情绪理解维度平均分为4.957，在情绪表达维度平均分4.3318，在情绪管理维度平均分为4.8623。可见中小学教师在情绪智力各维度得分均高于中点分3.5分，得分总体特征为：情绪觉知>情绪理解>情绪管理>情绪表达。
（3）教学效能感基本状况
本研究对被试中小学教师在教学效能感两个维度上的平均数和标准差进行了统计。具体结果见表3。
表3中小学教师教学效能感基本状况
从表3可以看出，中小学教师在一般教学效能感维度平均分为3.0982，低于中点分3.5分；在个人教学效能感维度平均分为3.8562，高于中点分。可见中小学教师在教学效能感上：个人教学效能感>一般教学效能感。
2.中小学教师情绪工作、情绪智力与教学效能感的相关分析
本研究对中小学教师情绪工作、情绪智力与教学效能感的相关关系进行分析，结果如表4所示。
由表4可以看出，情绪工作与情绪智力、教学效能感各维度均存在显著相关，其中表面行为与情绪智力的三维度存在负相关，即表面行为越多其情绪智力越低，也说明中小学教师的情绪工作、情绪智力和教学效能感之间的关系可进一步探讨。
3.情绪工作的中介效应检验
为了检验情绪工作在情绪智力和教学效能感之间是否存在中介作用，进行回归分析。第一个回归方程考察情绪智力对教学效能感的预测作用；第二个回归方程考察情绪智力对中介变量情绪工作的预测作用；第三个回归方程考察情绪智力和情绪工作对教学效能感的预测作用。所建三个回归方程为（1）Y=cX+e1（2）M=aX+e2（3）Y=c'X+bM+e3（其中Y代表因变量教学效能感，X代表自变量情绪智力，M代表中介变量情绪工作）。
情绪工作在情绪智力和教学效能感间的中介效应分析结果见表5，其中的结果是标准化解，用小写字母代表相应变量的标准化变量。由于依次检验（指前面3个t检验）都是显著的，所以情绪工作的中介效应显著。由于第四个t检验也是显著，所以是部分中介效应，中介效应占总效应的比例为0.356×0.309/0.509=21.6%。
表5情绪工作在情绪智力和教学效能感之间的
中介效应检验
注：*p
根据以上分析，得出以情绪工作为中介的相关路径图（图1）
四、讨论
1.中小学教师情绪工作、情绪智力与教学效能感基本概况
在情绪工作方面，总体上看，教师情绪工作的总平均分（M=3.1253）高于中等临界值3分，说明从总体上看，宁夏中小学教师情绪工作处于较高水平。其中，得分最高为被动深度行为（M=3.4978），其次是主动深度行为（M=3.3561），得分最低为表面行为（M=2.5578）。这表明多数中小学教师在情绪工作中多采取被动深度行为策略，即在工作中的情绪体验和学校要求的情绪表现规则是相一致的；采取表面行为策略的中小学教师最少，说明在工作中伪装自己的情绪，表达与自己情绪体验不一致情绪的中小学教师最少。综上这些结果与之前学者所做的研究结果是相一致的，即教师在情绪工作策略选择上，被动深度行为多于主动深度行为，选择表面行为策略的最少（刘衍玲，2007）。被动深度行为和主动深度行为策略选择的教师较多，表面行为策略选择较少，使得教师经常去按照学校的要求进行情绪的体验，这需要极大的意志努力，使得教师这一职业需要极大的感情投入，且容易引起情绪耗竭（Heck&Williams，2004）。
从中小学教师情绪智力方面来看，各维度得分较高，说明中小学教师情绪智力水平较高。其中情绪觉知得分最高（M=5.1121），接近该维度满分6分，说明中小学教师在感知、认识、辨别自己和学生的情绪方面能力较高；其次是情绪理解（M=4.957），说明中小学教师可以对自己和学生情绪做出客观、公正的评价和判断；再次是情绪管理（M=4.8623），表明中小学教师对自己和学生的情绪调节、控制能力较强；得分最低为情绪表达（M=4.3318），这说明中小学教师情绪表达能力具有一定水平，但相对于他们对情绪的觉知、理解和管理方面的能力仍有差距。中小学教师在情绪智力各维度表现出的特征，有可能是由于我国传统的文化环境影响所致，即对情绪情感认知能力较高，但在情绪表达的方面能力有所欠缺，不善于表达自己的情绪情感。
在教学效能感方面，中小学教师在一般教学效能感维度平均分（M=3.0982）低于中点分3.5分，说明中小学教师对教与学的关系、对教育在学生发展中的作用等方面缺乏自信；中小学教师在个人教学效能感维度平均分为（M=3.8562），高于中点分3.5分，说明其对自己教学能力较为自信。个人教学效能感得分高于一般教学效能感得分，这种教学效能感上所表现出的特征，可能是因为实现教师职业的成功较为困难，从而使教师一般教学效能感水平较低。但由于个人教学效能感有助于教师的自我防卫、保持自尊等原因，教师个人效能感水平较高（袁贵勇，2006）。
2.中小学教师情绪工作、情绪智力与教学效能感的关系分析
情绪智力主要是个体加工和处理情绪信息和情绪性问题的能力，而教学效能感是教师对自己影响学生学习行为和学习成绩的能力的主观判断。这种判断会影响教师对学生的期待、对学生的指导等行为，从而影响教师的工作效率。从理论上讲，如果个体能够对情绪性事件或情绪信息进行良好的加工，那可以使得个体在心理层面获得较多的积极感受，进而在教学上也会拥有较高自信和教学效能感。从研究数据结果也表明情绪智力对教学效能感的直接影响。然而随着对中小学教师情绪工作研究的不断深入，更多的学者倾向于把情绪工作作为中介变量或调节变量考察。本研究中相关分析结果表明，中小学教师情绪工作的三个维度（主动深度行为、被动深度行为、表面行为）与情绪智力的各维度均存在不同程度的显著相关。刘衍玲（2007）的研究也发现，教师的主动深度行为和被动深度行为与教师情绪智力的大部分维度存在一定程度的相关。数据结果表明，那些在工作中容易感知、认识、辨别自己和学生情绪的中小学教师会主动从学校角度思考，调节自己的情绪，表现出符合学校要求的情绪；那些在工作中容易感知、认识、辨别自己和学生情绪，并加以控制的中小学教师往往会根据情景改变自己的情绪。表面行为是指伪装自己的情绪，表现虚假的情绪，这与教师真诚对待学生的职业要求相悖，使得极少有教师选择这一情绪工作的策略。上述结果也说明情绪智力是影响情绪工作的重要因素。对于情绪工作与教学效能感的关系，数据结果也表明，情绪工作可以预测中小学教师的教学效能感。进一步对三者关系的中介效应检验结果表明，情绪工作在情绪智力和教学效能感间起中介作用，中介效应显著，且是部分中介作用，即中小学教师情绪智力的高低对教学效能感的影响部分地通过通过情绪工作的高低起作用，其效应占总效应的21.6%。这一结论说明教学效能感低的教师可以从情绪工作角度入手提高其教学效能感，情绪工作是低情绪智力中小学教师提高其教学效能感的有效途径。在实际工作中如果教师不能很好地觉知、理解、表达和管理一些情绪性事件，那么就会导致其情绪工作处于较低水平，当个体感受到自身真实情感与组织需求情绪表达不一致时，所选择的情绪工作策略不仅取决于组织情绪要求，而且受个体对组织情绪要求的认知判断。个体认知判断必然包含有组织情绪要求所导致的情绪状态。当个体有着较高的处理情绪信息的能力，则多数会采用低表面行为策略，减少了个体在情绪上资源的消耗，即使是个体采用高表面行为策略，由于其自身情绪智力水平高，对情绪的认知、处理和运用能力强，因而能够获得更多的内部资源应对，减少了个体在情绪上资源的消耗，也会体验到较高的教学效能感。
――――――――
参考文献
[1] Morris J.A.，&Feldman D.C The dimensions，antecedents，and consequences of emotional labor.Academy of Management Review，1996.
[2] Brotheridge C M，Lee R T.Testing a conservation of resources model of the dynamics of emotional labor.Journal of Occupational Health Psychology，2002.
[3] 刘衍玲.中小学教师情绪工作的探索性研究.重庆：西南大学，2007.
[4] Chan D W.Emotional intelligence：implications for educational practice in schools.Educational Research Journal，2002a.
[5] Chan D W.Emotional intelligence：implications for educational practice in schools.Educational Research Journal，2002b.
关键词:智能科学与技术;实验体系;实验平台;特色;创新
中图分类号:G642 文献标识码:B
1引言
被认为是信息科学技术前沿和核心的“智能科学与技术”,自2004年由北京大学自主设立该本科专业以来,不但得到人们的普遍认同,而且得到了较大的发展,全国至今已有15所大学开办该本科专业,其中包含教育部直属高校7所和地方性高校7所,“211”高校就有10所。尽管“智能科学与技术”本科专业在全国已初具规模,但作为本科教育,乃处于起步和探索阶段,一级学科和二级学科还没有完全建立,培养方案的理论体系和实验体系还有待进一步探索和完善。本文主要结合我校在专业实验建设过程中的一些实际和体会,就“智能科学与技术”专业实验平台建设谈一些做法和设想。
2明确实验平台建设的目标和思路
专业的实验平台建设是为专业的培养目标服务的。我校“智能科学与技术”专业的培养目标是:学生要具备坚实的数学、电子技术、计算机和智能信息处理、机器学习和控制、计算机集成、智能理论与技术等较宽领域的工程技术基础知识和专业基础知识,能在科研、教育、企事业等部门从事智能理论研究、智能信息处理、智能技术应用等方面的教学、科研和开发应用等工作,成为能掌握智能理论与技术及专业技能的研究与应用的高级工程技术人才。培养要求是:了解信息系统及智能科学与技术领域的学科前沿、最新进展和发展动态;系统地掌握本专业领域宽广的技术基础理论知识,以适应智能信息处理与技术应
用等方面需求;掌握信息获取、处理的基本理论和智能处理的一般方法,具有设计、集成、应用智能系统的基本能力;具有较强的自学能力、文献检索、资料查询动手能力、创新意识和较高的综合素质等。
实验课不但是对相关理论知识的深入理解和综合运用,而且更是对动手动脑能力的综合培养和锻炼。因此,实验平台建设目标和思路是将基础实验、设计性与综合性实验与课程设计、毕业设计等相结合,理论课程的实验教学与智能科学技术相结合,增加学生创新性的实验与实践,培养学生扎实的理论基础和实践与创新的基本技能。
根据最近中国人工智能学会教育工作委员会制定的“智能科学与技术”作为一级学科,“智能理论与方法”、“知识处理技术”、“智能系统与应用”为一级学科下设的三个二级学科的思路,如图1。因此,实验平台建设的思路应是:(1) 能具备研究和探讨自然智能系统的机理和机器智能的模拟方法的实验系统。它主要包括:脑科学基础、认知科学理论、智能的模拟理论与方法、面向智能的信息理论、知识理论、逻辑理论、复杂系统的自组织理论、决策理论、问题求解方法、机器学习、群体智能、人工情感、人工意识等。(2)能进行知识处理技术多的实验设施或软件系统、智能工具。通过这些设施或软件,执行由信息到知识和知识到策略的思维性加工技术、智能检索、以及多媒体信息处理与机器感知、机器学习等。(3)具备智能系统与应用的各种对象,如智能机器人、智能装置、智能信息网络等。总之,实验的设备和环境既可使学生完成某门课程的验证性实验、综合性实验和设计性实验,也可完成多门课的交叉性实验或课程设计。
图1学科结构图
作者简介:陈以(1963-),男,广西玉林人,研究生,副教授,学院副院长,主要研究方向为智能控制、计算机应用技术。
3实验平台建设的主要内容
大学的实验教学不仅涵盖了理论课的内容,而且比理论课更为复杂。通过实验,既能丰富活跃学生的科学思维,又能使学生加深对课堂上学到的理论知识的理解、巩固和提高,并最终达到培养学生对客观世界的观察能力、分析能力和解决能力。为达到这样一个实验培养目的,实验平台建设的内容应从以下几方面入手。
3.1实验体系建设
“智能科学与技术”作为一个新办的专业,其实验教学体系尚处于探索和完善阶段。基于学校和学院现有的实验室基础,特别是学校创新实践教育特色和我院现有学科的实验室基础,我们在“智能科学与技术”专业的实验教学体系上重点考虑以下几方面的建设:
(1) 建立层次化的实验教学体系
层次化的实验就是让学生从验证性的实验开始,逐步到设计性、综合性和带创新性实验或工程项目开发实践等的实验环节,学生最后阶段的毕业设计环节属于综合性或创新性实践实验。实验层次安排主要体现实验教学的层次由简单到复杂、由单一到综合、由学习到创新的科学过程,形成由“验证性实验设计性实验综合性实验课程设计创新实践”的实验层次设置方法。
(2) 实验教学要与生产实际相结合
为增强学生学习的兴趣,培养学生的工程素质、动手能力和综合创新能力,也为提升就业率,我们注重依托CSIP(国家软件与集成电路公共服务平台)广西分中心(该中心设在我校)、学院申报的广西省级自动化实验教学示范中心等,促进服务市场应用与交流,采取请进来、走出去等多种途径实验教学方法将某些专业课实验和生产实习相结合。根据实验教学规划需要,进行仪器设备购置,使实验教学满足社会需求,形成以验证性实验为先导,综合性实验为巩固,设计性或工程性项目实践为提高,以社会需求为导向的实践教学培养体系。
(3) 实验教学与科研有机结合
实验是科研的基础,实验可以带动科研;科研反过来促进教学,并通过成果带动实践教学的改革和发展。参与老师的科研,学生不但能了解学科发展的规律和技术前沿,加深对课程内容的理解,提高学生的实践能力和创新能力,而且能升华学生对实验的内涵的解读,增强对实验学习的兴趣,明确做人、做事的道理,为未来走向社会打下坚实的基础。
(4) 特色建设与创新
特色是一所学校、甚至一个学科或专业赖以生存和发展的基础。我校是以工为主,电子信息类学科优势突出、创新实践教育特色鲜明的多科性大学。学校的前身是1960年成立的桂林机械专科学校,1980年,学校更名为桂林电子工业学院,全面开始本科教育。在原学校计算站的基础上,正式成立计算机系,成为广西最早开办计算机专业本科教育的高校,1995年开始进行研究生教育。2006年,桂林电子工业学院更名为桂林电子科技大学,原计算机系经重新组合,更名为计算机与控制学院。计算机与控制学院目前拥有计算机科学与技术、控制科学与工程两大学科,主要开设有计算机科学与技术、软件工程、信息安全、网络工程和自动化等本科专业,以及两大学科基本有的二级学科硕士点。我校的“智能科学与技术”专业就设在计算机与控制学院,这正是中国人工智能学会当初设立专业的初衷和建设发展的基础条件。
我校经过近50年的发展,目前已具有2个部级实验教学建设示范中心,2个部级特色专业建设点,1个部级教学团队,3个广西省级实验教学示范中心或建设中心,1个部级的大学生创新型实施单位及1个团中央大学生创新实践基地,以及具备创新型的机器人中心、飞思卡尔智能车中心、电子设计训练基地等多个省级或校级中心和基地。我院还有1个信息产业部部级重点实验室,1个ASEA培训中心,6个与华晟、研华、华为3COM、金蝶等知名企业共建的实验室或研究中心。对大学生电子设计大赛,我校自1997年派队参赛以来,每次在广西区和全国都有出色的表现,2001年还获得最高奖“索尼杯”;对飞思卡尔智能车比赛,我院代表队(代表学校)近年还连续获得华南赛区和全国赛一等奖等。学校还特设有创新学分,学生课外创新活动取得成果可以给予适当的学分来代替选修课学分。
我校的“电子信息类学科优势突出、创新实践教育鲜明”的特色在广西和华南地区具有较大的影响力,甚至在全国也有一定知名度。因此,我们在“智能科学与技术”专业实验体系建设中,紧紧结合现有的资源和条件,在智能机器人(车)、智能信息处理和智能技术与应用等方向,立足和发挥这一传统的优势和特色。在“夯实基础,独立实践,创新提高”的实验教学理念下,培养基础扎实、知识面宽、具有创新精神和工程实践能力的高素质的综合型人才。
3.2实验管理平台建设
实验管理平台建设主要是针对实验老师与学生建立一个集网络化、开放式于一体的实验教学与管理体系。
网络化、开放式的实验教学体系是实验教学平台建设成熟的重要标志。学生通过这样一个完善和规范的实验教学与管理体系,可以自主预约想做的实验,自主选择实验内容、实验时间,并通过网络与实验教师的互动与交流。这种全开放的网络化实验教学体系,不但能充分调动学生的积极性、主动性,而且还能充分利用有效的资源,提高利用率,如图2所示。
我校实验选课系统充分考虑了“以学生为主”的实验教学模式和开放式教学的特点,学生可以根据各自的学习计划灵活选择实验项目以及开设的时间。实验教师、实验管理员可以方便地通过留言与学生交流,学生的问题也可以通过“一对一”的形式即时解决。教师则通过实验选课系统查阅学生选课情况、登录学生实验成绩、回答学生提问。通过近年的建设,我院的网络化的开放式实验教学体系已初具规模,再铺之于学校完善的网络实验选课系统,从而为学生提供了个性化学习的实验环境,提高他们独立自主的实践与创新能力。
3.3实验师资队伍建设
实验教学队伍的稳定和提高是实验教学发展、提高与创新的保证。我校有一系列相关的政策和措施稳定实验教
师队伍,鼓励青年实验人员在职攻读学位、外出进修、培训等,激励实验人员在搞好实验教学的同时,积极参加科研实践。总之,稳定和提高现有教师实验教学技能,积极引进高素质人才,是推动、加强和提高实验教学质量的需要。
我院目前实验队伍(含研究人员)共20人,其中正高职称人员6名,副高职称人员9名,中级职称人员5名,具有博士学位人员5名,取得硕士学位的有16人,拥有一支以中青年为主体,以博士为骨干的较高层次的教学科研队伍。实验队伍具有较优良的素质,年龄、知识及职称结构比较合理,他们相对稳定、富有活力,是我们具备高质量、高水平实验教学体系的保证。
4结束语
实验不仅是理论的基础和源泉,而且实验环节作为整个教学体系的主要环节之一,在培养学生的实际动手能力和创新能力中起着无法替代的重要作用。因此,实验平台建设除了要帮助学生巩固和加深理解所学的理论知识,树立严谨科学的研究方法,掌握基本的科学实验技能外,还要充分调动他们的主观能动性,进行动手动脑与创新的实践,形成特色。
本文只是结合我校与我院自身的实际,就已有的专业实验体系和“智能科学与技术”新专业实验建设情况进行了探讨,还有待实践中继续完善与提高。
参考文献:
[1] 钟义信.设置“智能科学与技术”博士学位一级学科:必要性、可行性、紧迫性[J].计算机教育,2009(11):5-9.
[2] 王万森,钟义信,韩力群,等.我国智能科学技术教育的现状与思考[J].计算机教育,2009(11):10-14.
关键词：智能楼宇；弱电系统；规划；实施；课程；开发；实践
中图分类号：TPG424文献标识码：A文章编号：1009-3044(2010)20-5548-03
随着社会信息化进程的加快，我国已形成了全球规模最大、发展最快的智能建筑市场，广阔的市场潜力为智能建筑的发展提供了巨大机遇，同时也面临着智能建筑工程技术人才不足的问题。为此，计算机系统集成公司由网络系统集成向智能化楼宇弱电方向发展，公司除了获得信息产业部等级资质外，还获得建设部有关楼宇弱电的等级资质。为适应计算机系统集成公司的转型，满足企业发展对智能楼宇弱电工程技术人员的需求，我院计算机应用技术专业于2004年转向智能楼宇弱电技术专业方向。
《智能楼宇弱电系统规划与实施》课程是本专业的一门核心课程，下面就本课程的开发和实践作一介绍。
1 课程建设思路
1) 校企合作共同制定工学结合人才培养方案；采用调研、归纳、排序、重组四步法设置系统化专业课程体系。
2) 校企共建课程的资源与教学平台,合作进行基于智能楼宇弱电系统项目工作过程的课程开发；进行学习领域、学习情境、学习任务三层教学设计；按资讯、决策、计划、实施、检查、评价六步法组织教学。
3) 在校内，以校企共建的智能楼宇新型实训室为教学环境，实施六步法中资讯、决策、计划教学；在校外，依托工学结合顶岗实习中企业在建弱电工程项目实施六步法中实施、检查、评价教学。
2 课程设置
根据企业对专业人才的要求，计算机应用技术专业人才培养目标为培养适应社会主义现代化建设需要，德、智、体、美全面发展的，具有创新精神和较强实践能力，具备本专业必需的专业能力、方法能力和社会能力，能从事智能化楼宇弱电系统工程规划实施、施工管理，综合布线、弱电设备的安装、调试、验收与维护，弱电系统管理软件的安装、调试、维护与开发等工作的高素质技能型专门人才。
课程组总结已经积累的课程开发经验，借鉴系统化课程开发方法以及其它先进的教学理念，深入学习国内基于工作过程课程开发的最新成果，采用调研、归纳、排序、重组的专业课程开发方法，形成以工作过程为主导的专业课程体系。计算机应用技术专业课程开发方法如图1所示，计算机应用技术专业课程体系如表1所示。
《智能楼宇弱电系统规划与实施》课程主要介绍智能楼宇弱电系统工程规划及视频监控、入侵报警、门禁管理、楼宇对讲等子系统工程实施技术，用于培养学生就业岗位中智能楼宇弱电系统规划与实施能力与职业素养，并与工学结合顶岗实习紧密结合，为学生打下良好的操作技能基础。因此，《智能楼宇弱电系统规划与实施》是计算机应用技术专业的专业核心课程。
本课程是建立在智能楼宇弱电设备安装与调试、智能楼宇综合布线、智能楼宇供配电等课程基础上的综合性专业课程，与工学结合顶岗实习同步展开教学。非工作日在校内多个智能楼宇实训室完成智能楼宇弱电系统分析、施工准备部分的教学；工作日选择多个顶岗实习合作企业在建典型工程，在工程现场展开教学，完成工程实施和检查评价的教学。
通过课程学习使学生能根据智能楼宇弱电系统工程项目的需求进行调研及可行性分析（资讯），进行系统的初步规划（决策），工程中标签约后进行深化设计，绘制出相应的施工图纸（计划），进行设备材料的采供，综合布线，设备的安装与调试（实施），最后根据功能和规范要求对系统性能进行测试（检查），完成项目的竣工验收（评价）。教师通过资讯决策计划实施检查评价六步法教学，使学生掌握弱电系统及各子系统的分析、规划、施工和验收的方法。专业知识教学目标与能力培养目标如下。
1）理解弱电工程的基本概念和弱电工程实施流程；2）掌握弱电工程项目的分析、规划、施工、检测和验收方法；3）掌握视频监控系统、入侵报警系统、门禁管理系统、楼宇对讲系统工程施工准备和具体施工过程及其注意事项；4）了解弱电工程相关子系统的验收规范和流程，初步具备弱电工程项目的分析、选型配置、实施和验收能力；5）具备视频监控、入侵报警、门禁管理、楼宇对讲系统工程的实施能力。
3 教学内容设计
按基于工作过程的课程开发方法，课程教学内容设计是通过学习情境设计和学习任务设计来实现的。
3.1 学习情境设计
计算机应用技术专业就业岗位之一是“智能楼宇弱电系统的规划与实施”，根据基于工作过程的课程开发思路，针对工作岗位典型工作任务的工作过程，建立“智能楼宇弱电系统工程规划”、“视频监控系统工程实施”、“防盗报警系统工程实施”、“门禁管理系统工程实施”、“楼宇对讲系统工程实施”五个学习情境作为本课程的教学内容。 本课程中每个学习情境的名称与学时如表2所示。
对每个学习情境应制定教学设计卡，包括学习目标、教学实施方案、所需设备对象与使用工具、教学重点、考核与评价标准等内容，采用资讯、决策、计划、实施、检查、评价六步教学法进行课程教学。
在每个学习情境课程的教学中均要介绍系统的组成原理，并让学生通过资讯、决策、计划、实施、检查、评价学会智能楼宇弱电系统的规划与实施工作，使学生具备一定规划与实施工作的能力，为学生可持续发展奠定良好的基础
3.2 学习情境中的学习任务设计
遵循学生职业能力培养的基本规律，以智能楼宇弱电系统规划与实施典型工作任务的工作过程为依据，整合工作过程知识，设计学习任务。
每个学习情境由若干学习任务构成，如“智能楼宇弱电系统工程规划”学习情境由“智能楼宇弱电系统分析”、“智能楼宇弱电系统规划”、“智能楼宇弱电系统工程实施”、“智能楼宇弱电系统工程验收”共4个学习任务构成，学生完成这4个学习任务，即经历了一次智能楼宇弱电系统工程规划与实施工作过程。
学习领域课程中学习任务的教学是通过学习任务设计卡与学习任务书来完成的。在上课前教师要编写各项学习任务的学习任务设计卡及学习任务书，课堂上必须按课程学习任务设计卡中的学习目标组织教学，下放学习任务书，明确本次课的学习要求，指导学生实训，完成本次学习任务，并按考核标准对学生任务完成情况进行考核。
学习任务设计卡包括学习任务及所属学习领域和学习情境、学习目标、教学设计与组织、学习重点与难点、考核标准、使用实训设备等内容。
学习任务书由任务名称、任务描述、任务要求三部分组成，学习任务书中必须明确学习任务内容与要求，任务书下发到学生手中，学生将按要求完成本单元学习任务。
4 教学组织安排
本课程以多个智能楼宇新型实训室和工学结合顶岗实习工程项目为载体，对每个学习情境按资讯、决策、计划、实施、检查与评价六步法组织教学，把校内理论教学和校外实践性教学有机结合起来，把工学结合顶岗实习和工程现场教学内容结合起来，把竣工工程案例的分析比对和在建工程项目的工程规划实施教学内容结合起来。在本课程的教学过程中，课程教学六步法实施中前三步资讯、决策和计划学习任务可利用双休日，学生集中在校内实训室完成，教师讲解学习情境中的系统组成、系统工作原理、系统规划、工作任务要求、考核标准等，学生利用业余时间完成对系统的组成和规划的资讯工作；学生在工作日参加顶岗实习企业的在建工程实施过程，在工程现场完成教学中的工程施工准备、工程施工以及工程验收学习任务。教学组织安排如图2所示。
5 教学方法
5.1 学习情境六步教学法
本课程选取智能楼宇弱电系统规划及其视频监控、入侵报警、楼宇对讲、门禁管理四个子系统的工程实施作为五个学习情境，对应于智能楼宇弱电系统典型工作任务的工作过程，对每个学习情境课程采用项目式教学法。如：将视频监控系统工程实施作为一个工程项目案例，再将工程项目的分析、施工准备、施工、检测和验收作为学习情境中的若干学习任务，按资讯、决策、计划、实施、检查、评价六步法进行学习情境教学，每个学习情境下的任务教学的开展都采取以学生为中心，教师辅助指导的任务驱动式教学方法。
5.2 智能楼宇新型实训室和工学结合顶岗实习工程项目教学法
本课程以智能楼宇新型实训室及工学结合顶岗实习工程项目为载体，采用教、学、做结合现场教学法。如“视频监控系统工程实施”选择某质检局的在建视频监控系统作为一个工程项目，视频监控系统分析和视频监控系统工程施工准备学习任务在学校智能楼宇新型实训室进行，而视频监控系统工程施工和视频监控系统工程验收则在学生工学结合顶岗实习工程现场进行，使学生能真实体验一个工程项目规划与实施的整个过程。
5.3 校内理论教学与工程现场教学结合法
关键词：智能科学与技术；科学研究；专业建设
中图分类号：G642 文献标识码：A
1 引言
智能科学与技术学科以计算机科学为基础，结合了认知科学、信息学、控制科学、生命科学、语言学等学科的相关理论和研究方法，是一门新兴的交叉学科，将成为21世纪信息科学研究的制高点和信息产业价值的主要提升点。
在国外，许多著名高校都设立了“人工智能”专业并授予智能科学专业学位：世界多数知名的理工类院校都设立有人工智能研究所或实验室，进行智能科学专业的研究生培养及科研工作。在国内，智能科学与技术专业起步则较晚：2003年12月5日，教育部正式批准北京大学信息科学技术学院设立“智能科学与技术”本科专业，这标志着我国“智能科学与技术”专业的诞生。
厦门大学在智能科学与技术领域已经有多年的研究积累和师资储备。2006年12月，教育部正式批准厦门大学设立“智能科学与技术”本科专业，2007年6月6日，厦门大学智能科学与技术系经学校批准成立，并于2007年9月迎来了第一届本科生。本文将简要介绍近几年来厦门大学“智能科学与技术”专业的建设情况。
2 厦门大学智能科学与技术相关领域的科学研究进展
厦门大学在智能科学与技术领域的研究已开展了多年。早在1988年，学校就成立了校级科研机构――“厦门大学人工智能与计算机研究所”，目前，经厦门大学批准，正式更名为“厦门大学人工智能研究所”。它是一个以实用智能技术研究为主、集基础研究与应用开发于一体的研究机构，是厦门大学组建智能科学与技术系的主要基础。
厦门大学智能科学与技术系面向国际学科发展趋势和国家发展的重大需求，利用人工智能研究的方法和手段，不断开辟新的研究领域，逐渐确立了语言信息处理、认知计算、智能信息检索、中医信息处理、视频图像处理、智能机器人等主要研究方向。在语言信息处理方面，现设手写汉字识别、自然语言理解、机器翻译、语料库技术等研究领域；在认知计算方面，现设觉知计算、脑机接口、机器感觉、隐喻逻辑等研究领域；在智能信息检索方面，现设文本信息过滤、信息检索、信息提取、智能数据挖掘、Web挖掘等研究领域；在中医信息处理方面，现主要研究开发多媒体中草药智能查询系统、基于舌象中医智能体检系统；在视频图像处理方面，现设图像数据库、生物特征识别、遥感图像、地理信息系统等研究领域。2008年，系里引进了被称为“人工大脑之父”的著名学者Hugo de Garis教授，并以他为首组建了人工大脑研究室，该研究室的目标是，经过三年左右的时间，建设中国首个人工大脑。
经过十几年的不懈努力，我们在上述研究领域均取得了一批有影响的重要研究成果，在我国学术界具有一定的学术地位，获得数十项国家和省部级项目经费的支持。目前在研的项目有国家自然科学基金项目3项、国家863项目2项、国家863子项目2项、福建省自然科学基金项目1项、福建省科技计划重点项目2项。在汉字识别、词语切分标注、语法分析、词义消歧、指代消解、语言神经基础、汉语理解策略、网上信息的选择翻译、统计机器翻译、语音识别与合成、计算机音乐、计琴学等诸多方面进行了有特色的研究，形成了具体的算法，并且还提出了一种系统性的协动计算理论，出版专著5部，数百篇，其中近三年被EI、SCI等检索的论文达200余篇。
在基础理论研究的基础上，智能科学与技术系还十分注重产学研结合，先后与北京德威特电力系统自动化有限公司和深圳名人电脑等公司进行合作研发，广泛开展应用系统的研制开发，主要包括：手写汉字机器识别系统、汉语分词和词性标注系统、机器翻译系统以及网上汉语文本分类和信息过滤系统。其中，手写汉字机器识别系统获浙江省教育厅科学技术进步三等奖：机器辅助汉英互翻系统获福建省科技厅科技进步三等奖；汉语分词和词性标注系统获得2003年863中文信息处理评测第二名：机器翻译系统(包括XMMT汉英机器翻译系统、Matrix英汉机器翻译系统、Light英汉机器翻译系统和Neon英汉双向机器翻译系统)在863智能接口评测中多次名列前茅，形成多项产品，技术授权国内多家单位使用。
在科研平台建设方面，智能科学与技术系发挥厦门大学多学科交叉的优势，联合人文学院、外文学院和海外教育学院华文系的学术力量，于2003年成立了“厦门大学语言技术中心”，其中，汉外多语言机器翻译为主攻方向之一。2006年获批了“智能信息技术福建省高校重点实验室”；目前，以人工大脑相关内容为研究核心的“福建省仿脑智能系统重点实验室”也已获批。
3 厦门大学“智能科学与技术”专业建设情况
厦门大学智能科学与技术系现有一个本科专业(智能科学与技术)，三个学术型硕士学位授予专业(人工智能基础、模式识别与智能系统、计算机应用技术)，一个“计算机技术”工程硕士培养方向(智能工程及网络安全方向)，一个博士学位授予专业(人工智能基础)。现有在校本科生近90人，硕士研究生80多人，博士研究生25人，博士后2人。本系教职工近30人，其中：教授5人，副教授5人，80％具有博士学位或者博士在读，40岁以下的年轻教师占2／3。
3.1 本科生专业建设
在本科生培养方面，厦门大学智能科学与技术系的目标是要求学生能够有效和系统地掌握本学科的理论基础，比较深入地理解智能科学与技术理论；培养具有一定的分析、综合和创新能力，能够承当智能信息系统设计、开发和智能科学与技术学科教学任务的，德、智、体全面发展的科学技术工作者：毕业生适宜到科研机构、学校、技术或行政管理部门、公司、厂矿等企事业单位从事科技研究、应用开发、信息管理和教学工作，也可以进一步攻读该专业及相关专业的硕士学位。
为了实现上述目标，我们遵循“宽口径、厚基础、抓关键、重实践”四项基本原则，制定了较合理的教学计划，在本科一、二年级安排公共基本课程、校通识教育课程、院系通修课程；从二年级下学期开始结束院系通修课程，转而推出部分学科通修课程，向专业化过渡，三年级开始加入方向性选修课程。其中，公共基本课程621学时、33学分；校通识教育课程262学、15学分；学科通修课程1544学时、90学分；方向性课程120学时、分；学科跨方向性课程108学时、6学分。这样的安排能真正使学生在获得扎实而宽厚的理论基础、合理的知识结构的同时，培养较强的获取新知识的能力和创新精神。
为了能切实提高学生的动手实践能力，我们在办学过程中十分重视和强调实践环节的训练并倡导理论与实际 相结合，已经规划建设一个特色实验室――“仿脑认知与智能机器人”实验室，可支撑仿脑认知与智能机器人两个方向相关课程的教学实验，总经费预算100万元。依托该实验室，结合相关课程，高年级本科生可以进行“心理物理测试实验”、“眼动测试实验”、“面部表情与脑电对照实验”、“行为学与智能关系测试实验”、“机器人避障行走路径规划”、“机器人目标识别与跟踪”、“机器人声控实验”、“机器人智能语言翻译”、“机器人足球比赛”等众多特色实验。
3.2 研究生专业建设
厦门大学智能科学与技术系的研究生培养以加强创新能力的培养为核心，以加强基础课、专业课，实验实践教学、论文创新写作、促进理论与实践相结合为重点，包含硕士研究生和博士研究生两个培养层次。其中，硕士研究生层次又分为学术型研究生和工程硕士两种类型，分别进行培养。
在学术型硕士研究生培养方面，我们的目标是培养适应智能科学与计算机科学的发展，适应国家社会发展与进步事业需要的，德、智、体、美全面发展，系统地掌握本学科基本概念、基本原理、基本方法、基本技能的，具有创新能力、理论联系实际的高级专门人才和能适应未来从事基础研究、应用基础研究、技术开发研究和工程应用研究之人才。毕业生适宜到科研部门、学校从事科学研究和教学工作；适宜到计算机产业相关的企事业单位从事智能科学与计算机科学技术的开发研究、应用与管理等工作；可以继续攻读智能科学与计算机科学及其相关学科的博士学位。目前包含“人工智能基础”、“模式识别与智能系统”和“计算机应用技术”三个专业。其中，“人工智能基础”专业包含如下培养方向：认知科学理论、认知逻辑学、计算语言学、智能计算方法、艺术认知与计算、脑高级功能成像等；“模式识别与智能系统”专业包含如下培养方向：计算机视觉、机器翻译系统、智能中医诊断系统、机器音乐、模式识别、音频信息处理等：“计算机应用技术”专业包含如下培养方向：人工智能应用技术、自然语言处理技术、智能信息检索技术、多媒体综合应用技术、图像与视频处理技术、虚拟现实技术等。
在工程硕士培养方面，目前智能系招收“计算机技术”工程硕士――B方向(智能工程及网络安全)的工程硕士研究生，目标是培养具有扎实的计算机学科专业知识和工程技术能力，掌握现代智能与网络科学前沿知识，在智能工程与网络安全方向具有一定研究深度和项目研发能力的高层次应用型人才。培养方向包括：嵌入式智能家居、视频图像处理、网络视觉监控、模式识别与智能系统、智能机器人、网络内容监管、黑客与网络攻防技术、网络信息安全、信息检索与信息过滤、自然语言处理、机器翻译、语音识别与合成、智能中医信息处理、人工大脑、虚拟现实技术等。
在博士研究生培养方面，设有“人工智能基础”博士学位授予专业，目标是培养基础扎实，具有创新意识，对某一领域有全面深入了解或对某一应用领域有独立解决实际问题的能力，能够解决前人未能解决的科学问题或社会发展中亟待解决的技术问题的高级专业人才：其研究工作对科学技术或社会经济的发展具有明显贡献，为人工智能技术发展和应用提供新的基础或新技术、新方法。培养方向包括：人工智能以及应用技术、艺术认知与计算、数据挖掘技术、认知神经科学、软计算方法及其应用、智能多媒体信息处理、脑功能成像技术等。
4 总结与展望
