时间：2023-08-25 17:09:51
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇人工智能课堂教学，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：人工智能；音乐教育；智能乐器；大数据
1引言
随着人工智能技术的不断进步，重新塑造音乐使得音乐教育的学科素养培育、审美感知、艺术表现和文化理解变得更有支持和创意。探索应用人工智能技术推进音乐教学的改革与发展有具有十分重要的意义。本文通过研究与实践，引导学生学会用科学的方法培育计算思维创作音乐，用科学的意境欣赏音乐陶冶学生的音乐审美感，用科学的评价提升音乐课堂教学效率。通过这些措施，可以使学校音乐教育精准地开展因材施教差异化教学，彰显音乐教育的特色。
2人工智能与音乐
人工智能技术与音乐教育有机融合，丰富了课堂教学资源，拓展了智能乐器的功能，提升了音乐教育技术手段。它支持个性化学习，可以观察音乐课堂学习，分析音乐的旋律与节拍，有效评价教学效果，激发音乐教师运用人工智能技术创新音乐教学的热情，发挥教师在课堂教学中的主导作用。
2.1乐器的智能化
乐器是学习音乐的重要工具。乐器植入人工智能技术，形成了智能化乐器。它能够大量储存多种乐器的音乐数据。尤其是在音乐键盘中运用，功能的提升特别突出，应用于音乐教学中引发了多种形式的教学模式。例如，图1显示了融合多媒体计算机、主控系统、音乐课堂教学智能评价系统将多部电子钢琴连接起来的智能乐器实验室。通过语音室方式授课，可以实现多种乐器的分组教学。这在传统的音乐课堂上是无法完成的。
2.2智能化乐曲创作
智能乐器不仅能够储存乐器音色，而且还能用指令对各种音色播放进行控制，各种音色按照指令进行演奏。这种创作功能是以往其他乐器都无法比拟的[1]。例如，能唱出《月亮代表我的心》十七声部的合唱团，很好听，但很难。运用智能乐器按指令合成该十七声部音乐则轻而易举。2.2.1机器学习生成乐曲人工智能技术赋能智能乐器，使得机器学习的功能日趋进步。机器学习在音乐领域所做的事情，就是提取音乐作品的“数据”，输入给定模型学习音乐的“特征”，再对音乐数据进行分析和编排。例如，如果输入的是《梨园金曲》民族音乐，则机器就能学会民族音乐的曲调特征，生成掌握特征模型的民族音乐作品。2.2.2用软件生成乐谱使用MuseScore3forMac软件可以制作乐谱，在工具栏选择对应时值的音符输入音符。例如，在MuseScore3窗口输入如图2所示的“我和我的祖国”乐谱，再导出MP3文件进行播放。2.2.3代码生成乐曲用Python代码生成曲子，要借助音乐标准格式MIDI—乐器数字接口，运用Python-midi库编写程序，编译MIDI文件生成音乐。例如，生成一个简单乐谱的MIDI文件需要使用Python-midi，其中：Pattern对象表示乐谱；Track对象表示音轨，通常乐谱都有多条轨道组成，每种乐器是一个轨道；midi.NoteOnEvent表示每个音符的开端，在参数表中可以定义每个音符的音长和音高；midi.NoteOffEvent表示每个音符的结束。参考代码如下：importmidi#定义patternpattern=midi.Pattern()#定义轨道track=midi.Track()#添加轨道到patternpattern.append(track)#音符开始，并定义位置、音量、音高on=midi.NoteOnEvent(tick=0,velocity=50,pitch=midiG_3)track.append(on)#音符结束off=midi.NoteOffEvent(tick-100,pitch=midi.G_3)track.append(off)#轨道结束eot=midi.EndOfTrackEvent(tick=1)track.append(eot)#存储midi.write_midifile("example.mid",pattern)程序运行结果生成了如图3所示的简单音符：这样如图2的“我和我的祖国”乐谱，也可以通过Python代码生成MIDI文件。
3AI赋能音乐课堂
在AI赋能的音乐教育环境，促使音乐教学实践变革以及学生学习音乐方式。例如，图4所示的集音乐创作教学及教学评价于一体的“智能化音乐课堂教学评价系统”，在教学设计的优化、教学方法的高效、教学手段的更新、教学评价的智能、教学策略的调整方面都具有借鉴意义[2]。
3.1大数据学习
大数据云计算可以将所有音乐家们音乐数据存储在云中，运用人工智能技术为学生提供更多有价值的音乐数据。学生通过音乐云学习音乐知识，欣赏音乐魅力、体验音乐节奏、理解音乐韵律。它使得优质音乐教学资源跨越校园，开放延伸音乐教学，远程辐射共享资源。这样就扩展了学生的视野，音乐知识的来源无限扩大，整个音乐云皆有学生的学习教材。特别是大数据音乐云不仅可以推送给学生更多的即兴音乐和更多的音乐信息，还能指导音乐爱好者创作出雅正、健康的音乐作品。
3.2个性化学习
人工智能技术从音乐学习行为数据搜集、数据分析与运用、个性化学习评价多方位帮助学生定制个性化的学习成长路径。推送在线音乐教育资源，指导表演建议乐器学习技巧。搭建音乐教育虚拟课堂，匹配音乐教学资源，实现因材施教的个性化学习，支持一对一的教学辅导和群组式讨论。通过这些措施提高教学质量和效率。
3.3教学评价智能化
运用人工智能技术将多个音乐辅助教学设备连接的音乐创作教学系统，基于音乐课堂教学的学生学习特质分析与教学效果分析的音乐课堂教学管理系统，来实现音乐教学的全程智慧管理，使音乐学习更有效率。例如，在虚拟音乐课堂乐器教学可以变成一对多的自选教学模式，使课堂变得轻松、愉快。教师可以开启课堂教学观察模块，捕捉每位学生同步练习的音准、节奏、力度数据，分析判断将评价信息同步反馈，给出学习指导建议。3.3.1创作教学模块“智能化音乐课堂教学评价系统”中的音乐创作教学模块，集视、听、练和反馈评价为一体，适时演示教师教学作品和评价学生练习作品。例如，在进行《我和我的祖国》授课时导入电影片段，欣赏“我和我的祖国”音乐的表现形式、演唱形式以及歌曲风格，可以使学生更好地体验作品的创作意境，激发创作意识。使用MuseScore创作“我和我的祖国”三声部习作音乐，并能储存、刻录，编辑等二度创作。3.3.2课堂教学评价模块音乐课堂教学评价有着传统音乐教学评价无法比拟的灵活性、客观性和实用性。从大数据分析角度获取音乐课堂教与学相关数据，对学生的音乐基本素养与学习态度进行科学分析判断。例如，以创作《红河谷》中的和声与音乐作品风格内容的“编配伴奏音乐”教学过程为例。课前在“课堂教学评价模块”上安排学生根据作品风格完成伴奏的音乐；播放制作好的《红河谷》MIDI音乐（在第二和第六个小节缺失编配和弦）；使学生感受、探讨大小三和弦的表现力，形成对大小三和弦的感知。然后要求学生试着用MuseScore为《红河谷》缺失的两小节选配和弦，以适合歌曲的伴奏风格。学生需要边哼唱歌曲边试着套用不同的伴奏风格，找到他们认为最恰当的和弦伴奏风格，说出理由并提交[3]。评价系统将学生提交的作业比照音乐要素进行评价。及时反馈学习评价的信息，并对学生的学习进程制定一个个性化的学习方案[4]。同时通过教学反馈深度优化决策模型，促进教师实时改进教学策略，提高教学效率和效果，提升教学质量。
4结语
人工智能技术在音乐教育领域中的广泛应用，为传统的音乐教育模式注入了活力，为音乐教师创新音乐教学理念开辟了新思路[5]，为因材施教提供了新的适合学生学习的音乐教学模式。人工智能在音乐教育模式方面的探索，不仅给音乐教育教学的发展带来了物质技术层面的进步，还从音乐教学层面促进计算思维培育开辟新途径。这对音乐教育理念、教学手段、教学方式和方法以及拓展学生音乐视野、学习音乐、享受音乐、创造音乐等都带来深刻的变化和积极的影响。
参考文献
[1]邹孟雨.人工智能及其在音乐教育中的应用.北方音乐,2018(15):254-255
[2]郭文进.“互联网+教育”运行模式探究.决策与信息（下旬刊）,2015(9):63
[3]段晓军.电脑音乐系统与中小学音乐教学实践.中国音乐教育,2006(6):26-28
[4]王迪.浅析娱乐教育中元学习能力的培养.河北广播电视大学学报,2007(1):79-80
关键词：航天类专业 人工智能 教学探索
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（b）-0155-02
面对航天科技迅猛发展，现代军备技术快速提升，培养具有专业性的高素质航天类人才，是我国航天科技发展的战略选择，也是航天重点高校面向并有效服务航天事业的历史责任。航天类本科生的教育形式也需要突破传统的方式，着重多样性、前沿性、工程性，因此，该专业的各门课程教育都应该结合专业特点，探索新的教学模式。
人工智能自1956年诞生50多年以来，引起众多科研机构、政府和企业的空前关注，已成为一门具有日臻完善的理论基础、日益广泛的应用领域和广泛交叉的前沿学科。由于航天领域的特殊要求，人工智能在其发展中发挥着不可替代的重要作用，各发达国家都相继开展了人工智能与航天技术相结合的研究，致力于实现可重构的、具有容错能力的、智能的飞行系统和管理系统。因此，“人工智能”作为航天类专业的一门特色选修课，应结合专业特点展开更具有实用性和创新性的教学。
1 人工智能课程特点
一方面，“人工智能”是一门多学科交叉的综合学科，它涉及计算机科学、数学、心理学、认知科学等众多领域，具有知识点多、涉及面广、内容抽象、不易理解、理论性强等特点，使得该课程的教学具有较大的灵活度和较高的难度。另一方面，“人工智能”是一门正在发展中的学科，具有较强的前沿性，计算机科学、信息科学、生物科学等相关学科的发展不断的提出了许多新的研究目标和研究课题，使得人工智能的技术和算法也需要不断更新，这在很大程度上增加了“人工智能”课程的教学难度。
2 航天类专业特点
首先，航天类专业具有较强的工程性。在专业的教学改革中有统一的特点，即强调要体现航天工程技术的综合性、系统性， 注重培养复合型人才。其次，航天类专业具有一定的前沿性。因为航天飞行器作为现代高科技和多种学科技术综合应用的结晶，应及时把现代先进科技融入到了专业基础和专业类的课程教学中， 专业知识更新快成为又一特点；另外，航天类专业应注重实践性教育。尊重个性和兴趣，强调动手能力，实验室对学生开放，要求学生自主地设计完成实验，强调对学生设计理念和创造能力的培养。最后，航天类专业应重视产学合作。产学合作的目的在于推动学校与航天产业的持续全面合作，造就一支科学技术研究和工程实践兼备的教师队伍。
3 教学模式的探索
3.1 教材的选择
人工智能作为一门新兴的学科，其理论与方法都还在不断的发展与完善中。就目前来看，关于人工智能的定义和范围都没有一个统一的标准，不同的教材所介绍的内容也不尽相同。在教材选用方面，需要综合考虑专业特点和学生的知识背景。本课程主要针对航天类专业高年级本科生，该类学生具有一定的数学、计算机、信息论、通信理论等基础知识，对航天应用的基本需求有初步的了解，因此，“人工智能”课程难度应该控制在中级，可以较深入的介绍人工智能的基础算法和应用案例。
中南大学蔡自兴教授积累了多年的教学与科研经验，借鉴了国内外其他专家和作者的最新研究成果，吸取了国内和国外人工智能领域学术书籍的长处，于1987年编写了“人工智能及其应用”一书，该书根据人工智能学科的新发展不断修订，推出四个版本。本课程采用“人工智能及其应用（第4版）”，其中大部分内容适合本科生学习。另外，本课程还给学生提供其他一些参考书目，如N.J.Nilsson 的“Artificial Intelligence：A New Synthesis.Morgan Kanfmann”等经典教材。
3.2 课堂教学形式的探索
“人工智能”课程内容较抽象，概念较为繁多，若采用单一的课堂讲授的方式，学生容易概念混淆、理解不透，逐渐产生厌倦情绪，导致教学效果差。本文探索不同的课堂教学手段，根据不同内容采用不同的教学手段，有利于学生对课程内容的理解与吸收。另外，考虑到航天类的专业特点，突出课程内容的工程应用，增加研究性质的教学内容与形式，有利于培养学生的创新能力和实践能力。
（1）课件采用图文并茂的PPT。综合利用文字、图像、声音、视频等多种媒体表示方法，在介绍原理和概念时采用精辟的文字，介绍算法流程时采用图像，介绍算法应用时采用视频。在PPT中适当利用不同的字体、颜色或动画来突出重点，细化流程，引导学生的思路，便于集中注意力接受重点内容。
（2）适当增加课堂讨论与练习。对于人工智能的一些基本问题，可以引导学生进行调研和讨论，来深化课程内容的了解，并提高学生的学习兴趣；对于重要的算法和理论，可以增加课堂练习，让学生实际动手进行公式的推导或演算，并在练习中分析学生对问题的理解程度，有针对性的增加讲解或指导。
（3）适当采用类比的讲解方式。对人工智能的不同学派，不同方方法，以及方法的不同应用，广泛的采用类比的形式进行讲解，不仅可以复习已学习的内容，也利于对新内容的理解。并且，通过对不同内容的比较总结相似点、区分不同点，可以避免概念的混淆，清晰的掌握课程内容。
（4）增加研究性教学。研究性教学强调通过问题来进行学习，有必要将实际应用案例或者授课教师的科研项目融入日常的教学工作中去，用“启发式”、“案例式”教学激发学生“自主学习”能力。
3.3 课程内容的探索
一方面，鉴于本科生知识结构还不够完善，“人工智能”课程的内容要控制在适应本科生学科基础的中等难度；另一方面，鉴于航天类专业的特点，课程内容应更注重与航天应用相结合的内容，并且在课程中增加具体应用的介绍。具体的课程内容如表1所示。
3.4 考核形式的改革
“人工智能”课程注重学生创新能力和实践能力的培养，传统的试卷形式不能全面的反应学生的学习效果，因此，应采用课堂表现和课程报告相结合的方式进行综合考核。
一方面，重视学生提出问题、分析问题和解决问题的能力，对学生课堂讨论与练习的表现进行考核评分，作为总成绩的参考；另一方面，注重学生课题调研和实践的能力，采取提交课程论文的形式进行考核。正确引导学生根据个人兴趣、课程内容、可行性、实践难度进行合理选题，并根据所选题目进行文献查阅和总结，完成调研报告或算法实现报告。结合者两个方面进行最终成绩的评定，综合衡量学生问题分析能力、论文写作能力和创新实践能力。
4 结语
航天类专业的本科生教学需针对专业特点有的放矢，该专业的课程教育都应该趋向于前沿性、专业性和实用性。本文的“人工智能”课程教学改革方案不仅考虑到该课程属于前沿叉学科的特点，也综合考虑了航天类专业的特点。为了使课程教学更好地服务于学生，本文提出的改革方案打破传统的教学模式，将课堂理论讲解、课堂讨论、课后调研、项目实践等相结合，充分调动学生的学习兴趣和积极性，提高学生的创新能力，有利于培养真正符合航天领域所需要的综合型高级人才。
参考文献
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[2] 刘兴林.大学本科人工智能教学改革与实践[J].福建电脑，2010（8）：198-199.
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[6] 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）：146-148.
[7] 张伟峰.本科高年级人工智能教学的几点思考[J].计算机教育，2009（11）：139-141.
关键词：人工智能；案例教学；应用
1引言
作为计算机科学技术的全新领域即人工智能，其正在迅速成长与成熟、新方法、新理念、新技术并且不断壮大，同样也包含着计算机网络、数学、信息论各类学科的交叉和边缘学科。人工智能包含的主要内容有知识表示和推理机制、问题求解和搜索算法，自然语言理解、专家系统和机器学习等；也作为计算机科学各专业重要的基础课程，国内外各高校都非常重视，都将人工智能作为计算机专业的必修课程。人工智能包含的学科多，知识点杂、理论性强、内容抽象，算法难度高复杂，在此情况下各高校采用传统的“教师讲、学生听”单一教学模式，学生处于被动学习地位；课堂教学与实际操作、理论与现实应用相脱节；加上理论知识强，案例缺乏，容易使学生感觉空洞；学生易产生厌学情绪，也达不到锻炼其分析问题、解决问题的思维能力和实践动手能力。如何让学生高效的学习一直是教师研究的课题，在大数据和网络信息时代的大背景下，“互联网+”已经广泛应用和存在于生活、工作各个方面，其在教育教学中表现出的创新性、互动性尤为突出，并极具优势。
2基于案例的教学研究
此方法开始于上世纪20年代左右，最早是由美国哈佛商学院所提倡的，基于当时特殊的商业管理真是背景和特殊事件，能够有效的发展和培养学生主动性、积极性和应用能力，开展案例教学后，学生实际解决问题能力有了很大的提高。但此教学研究方法知道到上世纪80年代后期，才引起教师的重视。1986年由美国研究小组提出《准备就绪的国家：二十一世纪的教师》书中，强烈推荐此方法在实际教学的重要性，并说明今后在教学过程中将其作为一种重要的教学方法应用于各类课程中去。
3基于人工智能的案例教学研究及应用
3.1案例精选
此方法第一步是案例选取，案例的好坏是决定案例教学效果关键因素。案例的选取需要满足以下要求：（1）符合现在的教学目标，明确学生需要掌握的知识点、重难点等，能够运用所学的理论知识应用到实际中，以此提高学生分析、解决问题的能力；（2）案例要有代表性、趣味性，由于人工智能课程内容多、抽象，需要将枯燥乏味的知识点转化为趣味生动的案例，有利于吸引学生注意力，激发学习兴趣和主动性；例如，讲到“知识表示”这部分内容中引入“机器人搬积木”、“野人修道士渡河”案例；（3）采用互动的形式，此为人工智能的案例教学研究重要特征，同时也是教学目标得以充分展现的必要条件。能够调动大家的积极性，学生和学生之间、学生与教师之间的互动，调动学生的主观能动性。
3.2案例的执行
（1）讲授法。基于教学内容具体知识点设计案例；通过教师讲解，帮助学生理解抽象的理论知识。案例的呈现有两种基本形式：一是“案例—理论”,即先给出教学案例，后讲解理论知识；二是“理论—案例”,即教师先讲解知识，再给出教学案例；案例的呈现方式不同,会直接影响案例的功能，也会影响到学生的学习情绪、学习效果。为了使案例能更好地为教学服务,教师讲解案例之前应从创设案例情境开始,通过情境体验与案例剖析激发学生认知的兴趣,引导学生对将要学习的内容产生注意,有利于教师导入新课。（2）互相讨论法。大学生课余时间充沛，鉴于此，将班级学生分为若干小组，教师将事先准备好的案例分配给各组，学生采用组内互动讨论的形式，设计出此案例的各种解决方法。课堂上，将本小组的解决方法用课件展现给其他小组。讲解完成后，学生开始互相讨论，对比各自的方法，然后由老师进行分析、对比和总结。以此来增强学生对学科知识点、应用能力的掌握。（3）相互辩证法。课后，采用相互辩证的方法，组织大家相互辩论。选择一些综合应用比较强的案例。与简单的案例相比，综合应用案例能更加高效地启发学生全方位地思考和探索问题的解决方法。相互辩证法是一种探索新型的教学形式，学生的自主性强，能够在辩论中充分表达自己的观点，充分运用所学的理论知识来维护自己的观点，还可以促使学生查阅大量资料，拓展知识面。
4结语
通过以上论述，人工智能技术开始应用于教学,与教学现代化有着密切的联系。其发展必将对现代教育起巨大推动作用。在教学,可以基于人工智能技术建立人类推理模型学习工具等诸多的运用,展示出越来越好的实用性。
参考文献：
[1]邹蕾,张先锋.人工智能及其发展应用[J].信息网络安全，2012(02).
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[3]陈浩磊，邹湘军，陈燕,等.虚拟现实技术的最新发展与展望[J].中国科技论文在线，2011(01).
关键词：教学改革；智能科学；精品课程群；人才培养
智能科学精品课程教学团队长期坚持“严肃对待教育工作、严格要求学生、严密组织教学过程”的先进教育理念，履行“严谨教学改革是教育发展的动力”的指导思想[1]。本教学团队围绕“人工智能”和“智能控制”国家精品课程、“人工智能”国家级双语教学示范课程、“人工智能PK人类智能”国家级精品视频公开课、“智能控制”国家级精品资源共享课程、“智能科学基础系列课程教学团队”（国家级）、“人工智能网络课程”教育部国家新世纪网络课程建设工程以及“智能控制”、“人工智能”、“机器人学基础”和“智能系统原理与应用”等省级和校级智能科学系列课程群建设，潜心教学改革，建立了以师生互动、多维交叉、强化实践为特点的创新型人才培养模式，取得一些获得同行首肯的教学改革成果[2-7]。
本文着重介绍教学团队在智能科学精品课程群建设方面的基本情况。
一、智能科学精品课程群的建立
该团队逐步推进智能科学精品课程群建设，不断积累教学改革成果。首先，利用颇具特色的优秀教材群，建立起国内首个立体交叉的智能科学教材体系。其次，把多元智能理论和本体论的知识组织方法用于课程群建设，并建立了智能科学课程群之间的内在联系，建成国家级智能科学精品课程群。再次，增强实验教学，整合多元资源，创建开放式软硬件训练环境，促进智能科学精品课程群的进一步建设与发展。
（1）率先建设立体交叉的智能科学教材体系
智能科学具有高度交叉、多学科融合的特点，结合这些特点研究了不同课程、不同学历层次、不同学科门类之间的交叉链接关系。建设以信息学科类本科生教育为主，兼顾硕士和博士研究生的教材体系，并辐射到管理类、机械类等专业。教学团队与时俱进，对教材不断更新，自1987年以来共出版人工智能、机器人学、智能控制等教材共20个版本[8-13]。例如，《人工智能及其应用》、《机器人原理及其应用》和《智能控制》均为我国相关课程的第一部具有自主知识产权的著作，被誉为“智能三部曲”，为国内高等院校广泛使用。
（2）建立多层次智能科学精品课程群
团队把多元智能理论和本体论的知识组织方法运用于课程群建设，并依据个性化元素特征和个体差异构建模块化课程体系及系列化课程设置，并据此设计课程群及课程相关的实践环节。
设计出各课程间的横向关系和专业间的纵向关系，即建立智能科学课程群之间在知识、技能、素质三个维度上的横向联系，以及在本科生、硕士研究生、博士研究生三个学历层次与专业基础课、专业课专业层次上的纵向关系。
经过长期建设，10年来共获准12项各级质量工程等立项，建立与形成了国家级智能科学精品课程群。其中包括国家级精品课程、全国双语教学示范课程、国家级教学团队、全国优秀网络课程、国家级规划教材、国家级精品视频公开课和国家级精品资源共享课程以及省级和校级精品课程等。
（3）整合资源，加强实验，创建开放式训练软硬件教学环境
教学改革没有最好，只有更好。教学团队不断增加与逐步完善智能科学精品课程群的实验和实践环节，开设智能科学相关培训课程和专题讲座。注重整合各种资源，增强智能学科与其他学科的交叉，创建开放式训练环境和训练中心，建设智能科学与技术创新实验室、大学生程序设计竞赛训练中心、大学生智能移动机器人科技创新平台等。此外，还积极参与智能类学科竞赛，如“飞思卡尔”大学生智能车竞赛、全国大学生智能设计大赛、ACM/ICPC程序设计大赛，以及多种智能机器人和智能小车大赛等。
经过多年精品课程建设与积累，目前，教学大纲、教学日历、教案或演示文稿、重点难点指导、作业、参考资料目录和课程全程教学录像等教学必需资源均进行了持续建设与更新补充。其中一些特色资源得到建设与共享。首先，共享国家级教学名师积累的丰富教学资源。通过建立名师工作室、名师示范项目实验室和名师图书室，形成多元化的带教制度，使老教师的教学理念和经验得以传承。这样就能够加快年轻教师的培养与成长。其次，共享网络课程资源。各门网络课程均采用智能技术中的知识推理和智能算法来实现编程、答疑和虚拟实验，具有智能化、个性化、情境化和形象化等特色，以及导航系统多样化、向导学习个性化和情景化学习等功能。促进了各课程教学改革，提高学生培养质量，深受学生欢迎。再次，共享实验资源。教学实验从无到有，从弱到强，逐步建立教学实验室和科研实验室，全面向学生开放，使广大学生共享实验资源。通过实验，学生发挥了主动性，提出并积极验证和探索自己的思路，从而更好地掌握知识，培养学生的理论联系实际能力和创新能力。
二、改革课程教学，建设精品课程群
着力课程教学改革，建立以精品课程群为核心、以课堂教学为基础、以实践训练深化教学效果的课堂教学与实践教学创新体系。为了实现教学目标，保证课程群的教学和教改的顺利进行，加强了教师队伍建设和教学管理，建立教学质量评价系统，保证课程群的教学质量。
（1）建立以精品课程群为核心，以课堂教学为基础，以实训深化教学效果的课堂教学与实践教学创新体系。
提出“以趣导课、以疑启思、以法解惑、以律求知”的“四以”教学方法。建立“课堂讲授+启发互动+创新实践”三位一体的教学模式，探索出“项目驱动教学”（Project-orientedlearning）和“做中学、趣导思”的主动教学方法和学生培养途径。开发双语教学平台，改进与强化双语教学模式，完善双语教学的方法和手段，提高教学质量。
（2）加强教师队伍建设，改进管理，改革考试，促进课程群的教学和教改的顺利进行。
总结并推行“严肃对待教学工作，严格要求学生，严密组织教学过程，严谨施行教学改革”的“四严”教育思想，指导教师队伍思想建设[1]。注重对青年教师的业务培养，提高他们的授课水平。改革考试制度和方法，培养学生思维、分析能力和创造创新能力。
（3）建立教学质量评价系统，监控课程教学全过程，保证课程群的教学质量。
将控制论（Cybernetics）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）。
（4）利用教师试讲、督导听课、网上评教、同行评议、讲课竞赛、质量评优、师生座谈、公开示范课等一系列措施，反映教学中的存在问题和成功范例。然后通过集体讨论分析，提出对存在问题的纠正措施或对成功范例的推广意见，实现评估监控过程的自动化、智能化与常态化，保证教师授课技能、教学效果和人才培养质量的提高。
三、经验与结论
在智能科学精品课程群建设过程中，取得了丰硕成果，探索与积累了丰富经验。主要体会如下：
（1）在该精品课程群建设中，始终贯彻“以人为本”的育人理念，把多元教学理论和本体论的知识组织方法用于课程群建设，创建因材施教和探索性的学习环境。以“教书育人”为根本任务，坚持“严肃对待教学工作，严格要求学生，严密组织教学过程题，严谨施行教学改革”（“四严”）教育指导思想，奠定创新型人才培养的理论基础。
（2）注重“课程核心”教育定位，总结出“以趣导学、以疑启思、以法解惑、以律求知”（“四以”）的教学方法和“做中学、趣导思”的综合素质培养方法。做到师生互动，理论联系实际，深化教学，摸索出创新型人才培养的有效途径。
（3）建立覆盖多层次、多专业、多语种、立体配套的智能科学精品课程群系列教材体系，实现课程群系列教材的“精品化”。建立网络化、个性化、智能化的多维教育网络课程体系。建立一种教学质量评估系统，即质量诊断、分析与校正闭环评价系统。这些措施为课程教学和创新型人才培养提供了有力保障。
参考文献：
关键词：人工智能，基础教育，专业发展
一、前言
人工智能（ArtificialIntelligence，简称AI)快速发展，在一定程度上促进了人们的思维方式、人际互动模式以及学习和教学方式的改变，我国教育部门不断重视AI技术在基础教育领域中的融合，以更好地促进中小学生的个性化发展。AI视域下，教师的工作环境将会越来越智慧化，智能阅卷、智能授课和智能评估逐渐成为可能，教师可以根据学生的学习进度和学习特征，有针对性地对学生开展个性化指导。同时，学生在课堂上也可以更熟练的使用平板电脑而不是手抄本进行交流。目前，AI技术已经成为教育系统性变革的内生变量，不断推动着教育模式的变革、教育理念的更新以及教育体系的重构，基础教育信息化进入了创新发展的2.0时代[1]。虽然我国AI教育发展水平落后于国际先进水平，尚未在在中小学教育中普及应用，但是我国教育部门已经制定和出台了相关政策，以推动基础教育和AI的不断融合和发展，可以预见，AI技术必将为基础教育发展赋予越来越强大的智慧支撑，推动基础教育现代化。
二、AI教育时代中小学教师面临的挑战
面对以AI为核心的信息技术，如何更好的促进学生发展，从适应到引领转变，实现自身的突破性发展，是教育工作者必须深思的问题。AI技术在一定程度上提高了教学水平和教学质量，但是在教师层面还是存在一些问题，使AI技术与基础教育在融合过程中面临一系列的挑战。1.与AI教育相配套的教学方法创新性不足AI教育作为一个高度依赖技术的跨学科领域，AI应用程序可以在一定程度上扮演教师的角色，观察学生的学习过程，分析他们的学习表现，并根据他们的需求为他们提供即时帮助。此外，了解AI技术的能力和特点，教师可以在课堂上采用合适的AI应用程序来提高学生的学习成绩、动机或参与度。新技术影响了教育体制和教学手段，在这样的背景下，教师在使用新技术时要关注教育主体、尊重教育主体，而不能秉持以往旧的认识。但是在现实教学中仍存在盲目学习的典型问题，教师未能针对学生的个性特征而进行因材施教，学生在学习的过程中存在“一刀切”的现象，而不是被个性化对待。2.AI师资力量薄弱AI教育属于多学科交叉领域，教师一方面要具备心理学、教育学和信息技术等各学科相关知识，另一方面要将这些知识进行整合和运用。目前虽然学生的学习意愿强烈，但是从当前AI的师资来看，具有AI学识的师资力量十分薄弱，教师普遍缺乏完整而系统讲授AI课程的能力和知识，部分教师简单地将AI教育视作机器人教育﹑编程教育、计算机辅助教学等，个别中小学的AI教师是由其他学科教师来兼任，此外，AI教师编制不足、师资质量不均衡也是突出的问题。教师师资队伍建设是改善AI教学质量的关键。3.教师培训缺乏针对性目前教师已了解到AI在教学方面发挥的积极作用，并认可AI对教学的促进作用，但大部分教师都是停留在简单的意识层面，在教学实践中并未真正去落实。虽然存在以上问题，但是大部分AI教育教师没有接受专业培训，在讲授AI知识时，缺乏深入性，只能浮于表面，有违学科初衷。4.实施路径单一AI教育作为新兴学科，是基于时代最新技术的教育，要求教师在专业发展过程中，一方面要注重掌握各学科知识，另一方面更要注重教师专业发展的实践性和情境性，强调学生在学习过程中的参与和体验。但是目前中小学AI教育实施路径比较单一，在课程设计上，教师主要停留在传统的信息技术与教学设计层面，学生在课堂学习和实践中难以系统而深入掌握AI的技术、方法和基本理念。在教授形式上，主要采用课堂教学的方式对AI知识进行讲解，而学生实践和体验的机会相对较少。
三、AI视域下中小学教师发展路径
中小学教师如何更好适应AI时代，更好的构建AI教育生态体系，以促进AI与基础教育的深度融合，主要有以下路径：1.培养信息素养信息素养的本质是全球信息化，人们需要具备的一种能力。面对AI技术的迅速发展，中小学教师应注重信息素养的培养，信息素养主要包括两方面内容，即信息技术素养和信息意识素养。在信息技术素养方面，中小学教师应呈现趣味性强的教学课件、流畅的运用多媒体、及时反馈学生的问题等调动学生的积极性，以激发学生各科的学习兴趣，培养良好的学习习惯。此外，中小学教师要保持对新技术的敏感性。信息意识素养是信息素养中的观念性成分，是教师对信息的态度、认识层面的关键要素，是信息素养的重要组成部分。中小学教师在信息意识层面，要积极接受新兴技术带来的学习和教学方式的改变，决定性意义转变的前提是更新观念。2.提升职业道德素养恪守职业道德：传道、授业、解惑是中小学教师的主要职责。随着AI与教育的融合，智能平板等设备可以在一定程度上代替教师讲授知识、解疑答难和阅卷评分，AI在得到科学利用的前提下，可以成为师生的强大助手，从而大幅提升教与学的效率。教师应积极面对AI技术给教育带来的便利，提高自身的自主学习能力和创造力，同时注重培养学生思维的创新性，呵护学生的好奇心和求知欲，鼓励学生发现和解决问题。引导学生树立正确价值观、道德观和法治观：如今AI技术迅速进入中小学生的课堂教学，深刻改变着学生的学习模式和师生互动模式，一方面教师要充分将AI技术有效整合到课堂，另一方面也要正视AI的使用边界，AI技术快速发展有可能带来伦理风险。在中小学阶段不乏这样的例子，有些学生利用课堂上学到的编程知识去充当黑客，或者产生网络成瘾行为，以上学生的偏差行为已经触及价值观的层面，对自身的身心健康产生不利影响。因此，面对AI技术的迅猛发展，教师要有效的应对信息技术带来的伦理挑战，深入研究思考并引导学生树立正确的价值观、道德观和法治观，提升学生的诚信意识和社会信用水平。3.更新教育教学观念改变传统单一教学模式：随着AI技术的发展，互联网、大数据分析、智能化推送等教育产品层出不穷，如果不能科学利用这些技术产品营造适合学生成长的教学生态环境，技术将无法真正促进学生学习效果和教师教学水平的提升。AI视域下，教师要接受并适应智能技术给教育带来的变化，转变传统教育观念和教师角色，同时，教师在教学中应考虑学生的认知发展的阶段性特征，适时了解学生的学习风格和学习策略及学习中遇到的学习障碍，利用多样的教学活动和教学过程将知识获取和能力培养结合起来，促进学生认知和非认知能力的发展，最终实现学生的全面和个性化发展。课堂教学中，教师应改变“灌输式”“注入式”等单一的教学模式，充分利用AI技术实现教学方法多样化，活跃课堂氛围，提高课堂效率，树立教学、体验和实践相结合的教学观，提升学生的动手能力，中小学AI教育在实施路径方面应该多元化，实现认知、实践和体验的有机结合。此外，教师要看到学生的不同进度和情感需求，借助于AI技术，根据学生的发展节奏制定不同的学习计划，做到因材施教，为每一位学生成长提供学伴式帮助。注重培养线上和线下相结合的自主学习能力：AI视域下信息技术与基础教育的融合，网络在线平台为教师提供了丰富的学习资源，教师要更新自身旧的知识框架，进而不断提高自身的知识体系。针对目前存在的教师培训缺乏针对性的现状，教师可以加强线上自主学习，学习教学中常用的AI技术和程序。首先，线上学习过程中，面对网络和AI应用提供的多种类别的学习内容，教师要根据所教学科和所任学段的学生发展特点，选择恰当的教学内容，以便信息技术可以更充分地服务于教学，从而提高教学水平。其次，教师在注重线上学习的同时，也要注重线下学习，教师在教学中可以组织课前、课后的学习讨论小组，就教学中遇到的问题进行面对面的沟通与交流。
四、结语
AI技术的迅速发展，给基础教育带来便利的同时也必然会带来较大的冲击与挑战，AI视域下，中小学教师应该以积极的心态去面对机遇和挑战，抢抓机遇、迎难而上，努力培养自身信息素养，提升职业道德素养，更新教育教学观念，在人与机器日益激烈的竞争中获得主导地位，在基础教育改革发展浪潮中实现跨越式自我发展。
参考文献：
关键词：知识表示与知识推理；教学设计；教学实践；数理逻辑；人工智能
知识表示与知识推理是智能信息处理的基础。从人工智能的角度看，知识是构成智能的基础，人类的智能行为依赖于利用已有的知识进行分析、猜测、判断和预测等。当人们希望计算机具有智能行为时，首先需要在计算机上表达人类的知识，然后再告诉计算机如何像人一样地利用这些知识。
自从人工智能领域诞生以来，知识表示与知识推理就一直是其中最为重要的子领域。经过五十多年的发展，知识表示与知识推理领域的许多研究内容、研究方法和研究成果已经深深渗入到计算机科学，进而对计算机学科的发展产生了深远的影响。例如，在C++、Java等面向对象程序设计语言中，“继承”这一最为核心的技术就来源于知识表示与知识推理。再如，在软件自动化领域，许多程序规格语言和程序验证技术都借鉴了知识表示与知识推理领域的Prolog语言等研究成果。从工程开发的角度看，专家系统、智能搜索引擎、智能控制系统、智能诊断系统、自动规划系统等具有所谓智能特征的系统都或多或少地依赖于知识表示与知识推理技术。因此，对于计算机专业的学生来说，学习知识表示与知识推理方面的课程，对于今后在相关领域从事系统开发和科学研究都大有裨益。
在ACM与IEEE-CS联合攻关组制订的计算教程CC2001(Computing Curricula 2001)中，知识表示与知识推理得到了高度重视。CC2001给出的计算机科学知识体由14个知识领域组成：在其中的IS(Intelligent Systems)知识领域中，关于知识表示与知识推理的内容占据了10个知识单元中的2个，即知识单元“(Is3)知识表示与推理”以及知识单元“(IS5)高级知识表示与推理”。在ACM和IEEE-CS进一步修订后的计算机科学教程CS2008(Computer Science Curriculum 2008)中，知识表示与知识推理同样得到了高度重视。此外，在我国高等学校计算机科学与技术教学指导委员会制定的计算机专业规范中，上述的IS3和IS5两个知识单元被全部包括到计算机科学专业的核心课程“人工智能”中。然而，据我们了解，由于“人工智能”在许多高校仅仅作为专业任选课开设，使得计算机相关专业的许多学生无法接触到知识表示与知识推理方面的内容。与此同时，由于课时数限制及没有得到重视等因素，实际开设的“人工智能”课程(包括本科生课程和研究生课程)往往难以覆盖CC2001在知识单元IS3和IS5中列出的各个知识点。
实际上，经过五十多年的发展，知识表示与知识推理领域已经沉淀出一系列基本的方法、理论和技术；这些方法、理论和技术在CC2001的知识单元IS3和IS5中基本上都以知识点的形式列举了出来。作为计算机专业的教育工作者，我们有责任将这些体现了几代人智慧结晶的知识介绍给学生。另一方面，从研究者的角度来看，知识表示与知识推理是一个非常活跃的研究领域；尤其是随着Web技术的发展以及Web科学的出现，知识表示与知识推理将在计算机科学中扮演越来越重要的角色。面对万维网这个全球最大的分布式信息库，如何让计算机对其中海量的数据和信息进行分析、推理和管理，进而为人类提供方便的知识服务，是目前信息技术领域面临的一个重大问题。针对这个问题，国内外研究者基本上都是从人工智能的角度寻求解决思路；近年来成为研究热点的语义Web更是完全建立在知识表示与知识推理的基础上。因此，从开拓学生思维以及介绍研究与技术前沿的角度来看，也非常有必要向学生讲授知识表示与知识推理的相关内容。
基于以上认识，我们为计算机软件与理论专业和计算机应用技术专业一年级的硕士研究生开设了一门32课时的选修课程，以CC2001和CS2008列出的知识单元为核心，对知识表示与知识推理的相关内容进行教学。本文对教学设计和教学实践中遇到的主要问题进行分析，针对这些问题给出相应的解决对策，并对我们获得的经验和教训进行总结。
1 “知识表示与知识推理”知识体的教学设计
自上世纪九十年代以来，国内外许多高校就将“知识表示与知识推理”作为一门课程，面向研究生或高年级的本科生开设。其中比较著名的包括加拿大多伦多大学Hector J.Levesque教授开设的知识表示课程，美国斯坦福大学Leom Morgenstem教授开设的知识表示课程，英国曼彻斯特大学Ulrike Sattler教授等讲授的知识表示和推理课程，中山大学刘咏梅教授讲授的知识表示和推理课程等。但是，由于没有统一的课程设置标准，这些课程讲授的知识点都不尽相同。2000年，Leom Morgenstem和Richmond H.Thomason总结了开设知识表示与知识推理课程时面临的挑战，提出了相应的解决思路。其中，针对该课程缺乏统一的教学知识体的情况，他们设计了一个持续14周、每周2次课的教学大纲。在文献[5]中，Leora Morgenstem进一步修订了之前提出的教学大纲，建议在其中增加语义Web及Web本体语言OWL等内容。
尽管目前各高校开设的知识表示与知识推理课程的课程大纲仍然不尽相同，但比较可喜的是，对知识表示与知识推理的教学在CC2001计算教程中得到了高度重视。CC2001分别在“知识表示与推理”和“高级知识表示与推理”两个知识单元中列出了关于知识表示与知识推理的教学内容。知识单元“知识表示与推理”由以下知识点组成：命题逻辑和谓词逻辑回顾，归结原理与定理证明，非单调推理，概率推理，贝叶斯定理。知识单元“高级知识表示与推理”由以下知识点组成：结构化知识表示(包括对象与框架、描述逻辑和继承系统)，非单调推理(包括非经典逻辑、缺省推理、信念修正、偏好逻辑、知识源的集成、冲突信念的聚合)，对动作和变化的推理(包括情景演算、事件演算和分枝问题)，时态和空间推理，非确定性推理(包括概率推理、贝叶斯网络、粗糙集和可能性理论、决策理论)，针对诊断的知识表示与定性知识表示。在CC2001的基础上，CS2008在知识单元“知识表示与推理”中增加了合一与提升、前向链接、反向链接以及归结等知识点；在知识单元“高级知识表示与推理”中增加了本体工程和语义网络两个 知识点。
以CC2001和CS2008列出的知识点为基础，在综合考察了国内外相关课程的开设情况之后，我们对“知识表示与知识推理”课程的教学内容及相应的学时分配设计如下。
1)概述(2学时)。介绍知识表示与知识推理领域的发展历史、现状和前景：讲授知识表示的基本思路和基本原理；介绍知识表示方法和技术的典型应用：列举典型的采用了知识表示技术的系统，与没有采用知识表示技术的系统进行比较分析。
2)基于一阶谓词逻辑的知识表示和推理(4学时)。讲授一阶谓词逻辑的语法、语义和语用；通过例子讲授如何应用一阶谓词逻辑进行知识表示；讲授如何应用消解原理进行知识推理；讲授如何应用Tableau算法进行知识推理；分析一阶谓词逻辑存在的局限。
3)Horn子句逻辑与产生式系统(2学时)。讲解Horn子句及其过程解释；介绍SLD归结以及分别采用反向链和正向链的推理过程；通过例子讲授如何应用Horn子句逻辑进行知识表示和推理；对Prolog语言进行简单介绍；通过例子介绍如何应用产生式系统进行知识表示和推理。
4)结构化知识表示(6学时)。介绍对象与框架，介绍基本的框架形式系统：介绍语义网络，对推理过程中的继承机制进行介绍。介绍描述逻辑家族的研究历史和发展现状；以逻辑系统ALC为例，讲解描述逻辑的语法和语义；通过例子讲授如何应用描述逻辑进行知识表示；讲授如何应用Tableau算法对描述逻辑刻画的知识进行推理。
5)非单调知识表示和推理(4学时)。介绍非单调性推理的研究历史；讲解封闭世界假设与开放世界假设；讲解缺省推理和限定推理；对自认知逻辑、偏好逻辑和真值维持系统进行介绍；对信念修正、知识源的集成以及冲突信念的聚合进行介绍。
6)非确定知识表示和推理(4学时)。对模糊逻辑进行介绍；讲授概率推理和主观贝叶斯方法；对粗糙集、可能性理论和决策理论进行介绍。
7)解释与诊断(2学时)。讲授反绎推理的基本思路，将其与演绎推理和归纳推理进行比较分析；以一个电路系统为例，讲授如何在知识表示的基础上采用反绎推理进行故障诊断。
8)动作与规划(4学时)。介绍动作与规划领域的研究历史和发展现状；讲授如何在STRIPS系统中对动作进行刻画以及如何进行规划求解：讲授如何应用情景演算和事件演算对动作进行刻画、推理、及规划求解；对框架问题、条件问题和分枝问题进行介绍；对规划语言PDDL进行介绍。
9)时态和空间推理(2学时)。对时间点／时间段、离散／连续、有限／无限、线性／分支等表示时态信息的不同方式进行介绍；对Allen的区间代数理论进行介绍；对线性时态逻辑和分支时态逻辑进行介绍；对基于点／基于区域、离散／连续、有限／无限、同维／混合维等表示空间信息的不同方式进行介绍；对区域连接演算RCC进行介绍；对时态与空间推理的结合进行简单介绍。
10)语义Web和本体工程(2学时)。介绍语义Web的基本思想、技术现状和发展趋势；讲授语义Web的层次模型以及各个层次的目标和功能；对资源描述框架RDF、Web本体语言OWL、Web规则标记语言RIF、Web查询语言SPARQL等进行介绍。对本体的构建、管理和维护进行介绍。
上述教学内容的基本特点是覆盖了CC2001和CS2008列出的关于知识表示与推理的所有知识点。此外，我们将目前作为计算机科学和人工智能领域研究热点的语义Web等内容引入了课堂教学，不仅可以将相关研究前沿展示在学生面前，而且还可以让学生更加深刻地体会学习知识表示与知识推理的价值，进一步激发他们的学习热情。另一方面，上述教学内容存在的一个缺陷是内容过多。由于受到课时数的限制，部分内容在讲授时不能充分展开，留给学生课堂练习和讨论的时间不充裕。
2 教学实践中的主要问题及对策
在围绕“知识表示与知识推理”知识体开展教学实践时，我们遇到的问题主要来自以下几个方面：教师和学生对“人工智能”课程以及其中的“知识表示与知识推理”知识体不重视，缺乏合适的教材，学生缺乏必要的基础知识。下面对这些问题进行逐一分析，对我们采取的对策进行相应介绍。
2.1 师生对“人工智能”课程不重视
许多教师和学生对“人工智能”课程不够重视，甚至存在偏见。我们觉得，这种现状很大程度上是由人工智能自身的发展历程造成的。人工智能领域刚诞生时就被赋予过高的期望；早期的研究者也过于乐观地给出了一些不切实际的承诺。由于不能在短期内实现过高的目标和兑现相应的承诺，使人工智能领域在上世纪80年代末90年代初一度跌入低谷，甚至达到了声名狼藉的地步。这一特殊的发展历程使得一部分对人工智能了解不多的教师和学生产生误解，认为人工智能是一个比较务虚的领域。这种误解甚至影响到“人工智能”课程的开设。目前，在许多高校计算机相关专业的课程设置中，“人工智能”往往只作为选修课程开设，没有得到教师和学生的普遍重视。
实际上，从信息技术发展规律的角度来看，人工智能的上述发展历程是很正常的。根据市场权威研究机构Gartner给出的“技术成熟度曲线”(hype cycle)理论，一项新的IT技术在产生之后，一般先是默默无闻地奋力发展几年，然后会由于被大家寄予很高的期望而迅速火爆起来，接着会因为没能兑现过高的承诺而跌入谷底，最后会再次崛起并由于过硬的成就而被大众普遍接受。人工智能已经经历了从默默无闻到迅速火爆再到跌入谷底的发展过程，目前正处于再次崛起的阶段，并且将通过不断取得的成就而被大众普遍接受。
人工智能的教学在CC2001和CS2008中得到了高度重视。CC2001给出的计算机科学知识体由14个知识领域组成，作为其中的知识领域之一，智能系统(即人工智能)与离散结构、程序设计、操作系统、计算机体系结构等已经得到普遍重视的知识领域具有了相同的地位。在我国高等学校计算机科学与技术教学指导委员会制定的计算机专业规范中，也将“人工智能”作为了计算机科学专业的核心课程。但是，对人工智能相关知识的传播需要一个长期的过程，仍然需要广大科研和教育工作者的不懈努力。
2.2 师生对“知识表示与知识推理”知识体不重视
即便部分教师和学生认识到人工智能知识领域的重要性，但对于其中的“知识表示与知识推理”知识体仍然不够重视，认为没有必要专门通过一门课程进行教学。
针对这个问题，我们可以对人工智能领域的发展历程作进一步考察。我们知道，人工智能领域的诞生就是从知识表示和知识推理开始的。在1956年标志着人工智能诞生的Dartmouth会议上，Herbert Simon和Allen Newell展示的“逻辑理论家”就依赖于知识表示和知识推理。在此之后的五十多年中，知识表示与知识推理就一直是人工智能中最为重要的子领域。相 应的一个佐证是，1966年到2009年期间，在获得图灵奖的56名科学家中，Marvin Minsky、John Mccarthy、Herbert Simon、Allen Newell、Edward Feigenbaum和Raj Reddy等6名科学家都在知识表示与知识推理领域取得了开创性的研究成果。
知识表示与知识推理的重要性在CC2001和CS2008中同样得到了体现。CC2001给出的“智能系统”知识领域由以下10个知识单元组成：智能系统中的基本问题、搜索与约束求解、知识表示与推理、高级搜索、高级知识表示与推理、智能主体、自然语言处理、机器学习与神经网络、人工智能规划系统、机器人；C$2008在CC200I的基础上增加了智能感知这个知识单元。其中，关于知识表示和知识推理的教学内容不仅占据了两个知识单元，而且在智能主体、人工智能规划系统、机器人等知识单元中也占据了相应的多个知识点的位置。由于32课时的人工智能选修课程通常只能对上述知识单元作一个概要性的介绍，对于想进一步深入学习的学生，在有条件的情况下，我们完全有必要开设一门关于“知识表示与知识推理”的课程。另外，从上一节给出的教学设计可以看出，如果要覆盖CC2001和CS2008给出的关于知识表示与知识推理的所有知识点，一门32课时的课程在时间上还很不够用。因此，基于以上分析，我们希望“知识表示与知识推理”的教学首先能够得到相关教师的认可和重视，然后通过课程设置等途径逐渐吸引学生的关注，并在教学过程中激发起学生的学习兴趣和热情。
2.3 缺少合适的教材
尽管CC2001和CS2008详细地列出了关于知识表示与知识推理的主要知识点，但是，据我们所知，目前还没有出现完全覆盖这些知识点的合适教材，而中文的相关教材更是缺乏。
在参考了多方面的资料之后，我们选择了Ronald Brachman和Hector Levesque撰写的《Knowledge Representation and Reasoning》作为教材。Ronald Brachman和Hector Levesque都是知识表示与知识推理领域的著名学者。其中，Ronald Brachman于1977年在哈佛大学攻读博士学位时提出了KL-ONE系统，开创了目前成为研究热点的描述逻辑领域，之后于2003年担任了美国人工智能学会的主席，目前是ACM院士、雅虎全球研究运营副总裁。Hector Levesque在知识表示领域也做出了许多开创性的研究成果，曾于2001年担任人工智能顶级会议IJCAI的主席，于2006年当选加拿大皇家学会会士。除了时态和空间推理以及本体工程这两个知识点之外，CC2001和CS2008中列出的其他关于知识表示与知识推理的知识点，在《Knowledge Representation and Reasoning》中都基本上得到了体现。另外，为了在课程中向学生介绍语义Web方面的知识，我们选择了Grigoris Antoniou和Frank van Harmelen撰写的《A Semantic Web Primer》作为参考书目。
2.4 学生缺乏必需的基础知识
知识表示与知识推理的核心思想是采用形式语言(尤其是逻辑语言)对知识进行刻画和推理，因此要求学生在学习该课程前具有扎实的数理逻辑基础知识。
尽管数理逻辑对于整个计算机学科来说具有非常重要的作用，但在目前计算机相关专业的课程设置中，数理逻辑往往只作为离散数学课程的一个部分进行教学，在课时数量上非常有限。此外，从教材的角度来看，大部分离散数学教材的数理逻辑部分主要介绍命题逻辑的相关知识，而且只介绍命题逻辑联结词、范式、等值演算、自然推理系统等最基本的内容；对一阶谓词逻辑以及命题逻辑中更为深入的内容介绍得很少，甚至不介绍。这些内容对于学习知识表示与知识推理知识体来说远远不够。例如，根据我们在讲授“知识表示与知识推理”之前的调查，许多研究生对于一阶谓词逻辑的语法与语义等基本概念都还比较模糊，对于消解原理、Tableau方法、可满足性问题等内容更是没有接触过。
针对上述问题，除了原计划关于一阶谓词逻辑知识表示的4个课时之外，我们临时增加了2个课时的课堂教学，为学生补充命题逻辑的语法和语义、公式可满足性问题、Tableau判定算法、基于消解原理的判定算法等内容。由于受到课时的限制，许多重要的结论及其证明过程无法在课堂上详细阐述。
值得一提的是，由于研究课题的需要，我们组织部分研究生一起学习了John Bell和Moshe Machover撰写的著名教材《A Course in Mathematical Logic》。在学习这本教材时，我们将研究生分为三个小组，让各个小组自学该教材，对其中的引理、定理以及问题(Problem)进行证明或求解，然后在每周一次的学习班上使用黑板讲解他们的证明或求解过程。在3个月的时间里，将这本教材中的第一章和第二章学完后，这些研究生的数理逻辑知识明显上了一个台阶。在之后学习知识表示与知识推理的过程中，这部分研究生的学习效果也明显好得多。在今后的教学中，我们希望计算机相关专业的研究生能够先学习一门数理逻辑方面的课程，然后再学习知识表示与知识推理课程。
3 结语
随着信息技术的不断发展，计算机科学渗透生活的各个领域，改变了人们的生活方式和学习方式。其中，人工智能作为计算机科学中迅猛发展的一部分，正在以其独特的魅力走进人们的视野。“人工智能”（Artificial Intelligence），顾名思义，即通过应用计算机来模拟人脑的信息接收、思考、判断以及决策等思维行为过程，进而扩展人脑的思维和行动，帮助人们高效智能化地解决特定问题。近年，人工智能在教育领域中发挥的作用越来越显著[1]，其与众不同的特点决定了其在教育培训中的地位，将人工智能应用在农业知识培训中的可行性也成为教育界热议的新话题。
1我国农业发展背景和农业培训必要性分析
11我国农业发展背景
我国是传统的农业大国，农业对我国的经济发展具有极其重要的影响，一方面是由于我国人口基数大；另一方面是由于我国进出口贸易主要依靠农产品，农业发展成为影响我国经济发展最重要的因素之一。但由于各方面原因，我国农业发展还比较落后，尤其与发达国家的现代化农业相比，依旧有较大差距。
12开展农业知识培训的必要性
反思其他发达国家在?r业发展上实施过的举措，包括重视农业教育、科研和技术推广，注意提高劳动者素质；推广现代农业机械和高技术，重视农场管理；经营集约化、产业化；生产专业化；服务社会化；市场机制与政府扶持相结合；加强农业基础设施建设等，可以看出，我国在农业知识培训、素质教育、技术推广方面与发达国家差距明显。为发展我国农业，培养一批高素质、懂技术、会经营的农民以及一批愿意为农业发展做出自己贡献的高学历人才成为关键。农业的发展离不开农民的发展和进步，也离不开受过高等教育的精英人才的共同努力，而开展农业知识培训，则是为他们的发展奠定了一条夯实的道路。
2人工智能在教育中的应用与发展
近年来，伴随着人工智能在各行业的应用和发展，人工智能在教育领域中发挥的作用也越来越显著。例如，智能化的作业批改可以大大减轻教育工作者的沉重负担，在线学习等网络教学模式可以让人们更灵活地接受教育。从人工智能诞生伊始，其就与教育产生了密不可分的联系，延续发展至今，人工智能在教育领域中的应用主要包含以下几个方面。
21基于人工智能的计算机网络课程
计算机网络教育是对传统教育方式的一次革新，而人工智能对网络教育的渗透，又将其推向了新的发展高度。[2]学生可以自主地登录网络平台进行在线学习，根据智能导学系统制订学习计划，进行在线测试。例如近年来大为流行的MOOC课程，学生可以便捷地通过网络获取全球最高质量的教学资源，并可以量身打造自己的学习计划。
22基于人工智能的教师辅助系统
近十年来，智能传感器、语音识别、图像识别、深度学习、大数据等方面的蓬勃发展令信息的采集及处理越来越准确高效，这无疑使得人工智能与辅助教学系统的融合变得越来越深入。借助于语音识别、图像识别等技术，学生可以将学习过程中遇到的问题上传至系统，借助于数据库系统对信息准确的搜素和整合能力，实时地为学生提供答案或相关信息，答疑解惑。目前此类应用软件的应用广泛，例如小猿搜题、百度作业帮等。
23基于人工智能的教育数据库系统
随着信息化时代的到来，如何高效地搜集、分类和检索碎片化的教育信息和教学资源，无疑是一项巨大的挑战。为了更有效地分配和管理信息，在教育中引入智能化的数据库系统势在必行。现如今数据挖掘和深度学习的研究成果不断深入，依托知识库系统对教育信息的整合与构建，学生可以将已习得的零星的知识点进行扩充，由点至面的不断学习新知识；依托教育资源管理系统中来，教育管理工作者可以合理分配教学资源，让人们从爆炸式的高密度信息中解放出来，真正做到物为己用，因材施教。
3人工智能与农业知识培训的结合
新时代社会经济的发展为国家农业产业的发展翻开了新的篇章，如何加快社会主义农业现代化，促进农业转型，这为新时代的农业知识教育提出了新的要求。另外，近年来劳动力转型的趋势日益显著。随着农业劳动人口数量的减少，为了提高农业生产效率，需要有素质、懂知识的农民投入农业生产中来。因而，对于农业知识培训的革新作为农业现代化建设的重中之重，已被提上日程。
人工智能技术和教育领域融合的不断完善成熟，基于人工智能的农业知识培训正如雨后春笋般涌现，在农业教育培训领域崭露头角。
31人工智能应用于农业知识培训的优势
从我国农业发展的现状看，较之于发达国家，我国农业从业者的基数巨大但是整体受教育程度偏低，农业专业领域的知识匮乏，农业知识教育的推广不仅薄弱，而且效率低下。因此，伴随着信息化时代“互联网+”的新型教育模式对传统教模式的强有力革新，基于人工智能的农业知识培训展示了其强大的威力和优势，具体可以总结为如下两个方面。
311个性化教育针对性强
相比于课堂教学的传统模式，基于人工智能的网上在线教育模式能够为学生个性化地制订学习计划，灵活安排学习时间。这有力地解决了学生参加农业知识培训的时间成本问题，农业从业者可利用闲暇时间自主安排学习。另外，针对于培训者的当前知识水平和培训需求，培训平台可以个性化地安排教学相关领域的专业知识和操作技能。
312教育资源利用率高
我国当前的农业知识培训，教育教师需求数量和实际在岗教师资源极不匹配，具备丰富农业专业知识和农业生产经验的教师数量缺乏，这是导致农业知识培训推广速度缓慢的重要原因。而人工智能为这一问题的解决带来了福音，智能化的教学进程得以让教师从繁重的教学负担中解放。同时，基于网络的课程资源共享可以让先进的农业技术走进千家万户，让学生与优秀农业知识的距离不再遥远。
4平台开发的系统架构
基于人工智能技术，一个合理的农业知识培训平台能够像一个优秀的教师那样具备完备的农业专业知识和优良的教学技能知识，并且能够模拟及扩充教师的教学过程。除此之外，该培训平台还能够准确实时地与学生进行信息交互，有针对性地开展个性化教学，并可以自适应地完成教学效力评估和反馈，不断更新和完善教学内容和教学策略。基于以上分析，该开发平台的系统架构分为学生模型、教师模型、综合数据库模型和人机交互接口四个组成部分，结合下图对每一部分分别进行详细阐述。
41学生模型
学生模型应针对不同的学生，准确地评估学生当前的学习水平，对学生的学习背景、知识水平、知识架构进行诊断和评定，以便有针对性地制订教学方案，进而实施个性化教育。
另外，学生模型需要对学习过程中的学生的学习情况进行记录入库，对教育效果进行评定，从而诊断出当前教学计划是否合适，以便下述教师模型中对教学内容和教学策略的灵活调整。
42教师模型
教师是教学工作开展过程中的主体，一个合理的教师模型应该包括如下三个部分。
教师模型首先完成教学内容的选择，这要根据学生模型中对学生当前的学习水平的评定，并且针对学生既定的学习目标，并从下述知识库中调取对应的内容，为教学的开展做好准备。
在确定了教什么的问题之后，教室模型要确定如何教的问题，即选取合理的教学策略开展教学。教学方式的选择依附于学生模型，而又能根据学生学习情况记录进行反馈动态，不断完善和调整教学策略。
另外，在传统教学模式中，教师传授知识，并能为学生答疑解惑。当学生在学习过程中遇到问题和疑惑时，教师模型应该实时地提供信息支持，为学生提供针对性的帮助。因而教师模型要实现与人机交互接口的实时连接，在问题到来时控制模块驱动应答部分为学生答疑解惑。
43综合数据库模型
综合数据库模块为农业知识培训系统提供数据库支持，主要包括以下三个模块。
知识库模块中分类别地存放着农业领域的专业知识，包括文本、图像、自然语言、多媒体等多个类型的学习知识。一旦教师模型中完成了教学内容的选择，便由此模块中调取相对应的文件开展教学。
专家评估模块用于处理教学过程中的教学效果评价和经验总结，为教师模型中的各个环节的反馈和更新迭代提供数据支持。在一个完善的教学过程，教师需要根据学生的学习效果进行总结和反馈，以此指导下一步的教学内容和策略的更新。
为了对学生阶段性学习的效果进行评估，还需要引入测试考核模块对学生的成绩进行量化考核。测试考核模块中包含学生答题库和成绩测评库，准确检测出开展农业知识培?的作用与效果。
44人机交互接口
基于人工智能的农业知识培训的过程是学生和系统进行交流的过程，所以一个友好的人机接口是系统必不可少的组成部分。在这一模块中，友好的图形用户界面的设计能够帮助学生流畅地接收信息，提高学习效率。同时，借助于人工智能中对语音和图像信号的先进识别技术，人机交互接口可以智能化地接收分析和理解学生的自然语言信息和动作信息，进而为系统提供宝贵的输入信息。
关键词：多媒体；情境；任务驱动
现今社会的教育正在向信息化、数字化、科学化以及智能化迈进。作为信息技术老师，不仅需要根据教学目标进行教学改革，还要努力提高学生对于信息技术这一门课的热情和兴趣。
一、高中信息技术理论课的特点
1.知识面广
高中信息技术包含的知识面广、内涵很丰富，涉及信息技术的多个方面。理论知识有基本概念、原理、规律、算法以及程序的设计等。此外，理论知识之间的联系性不够紧密，高中信息技术学科不像其他的学科，在掌握了某个知识点或者概念过后，就可以学习新的知识，这门课的各个知识点之间的内在联系或者说是逻辑性不是很强，看似简单，但学生学起来会花费一些力气，因此对于老师来说，在教学中就要讲求方法策略。
2.内容抽象
信息技术的知识点比较抽象，很难用语言来表述清楚，学生听起来也很费劲。例如：“网络通信的工作原理”这一节课，包括网络中数据的传输过程、TCP/IP协议的基本知识点、OSI参考模型等内容，对于学生而言，这些概念之间的联系、区别以及原理是看不见、摸不着的。因此，对于教师而言也是一个大挑战。
二、高中信息技术理论教学方法策略
1.利用多媒体技术，激发学生学习高中信息技术的兴趣
随着多媒体技术的发展，多媒体已经被许多老师运用到课堂的教学当中。许多学校购买了多种多样的课件、素材，并且通过网络共享资源，使得全校师生可以享受到这样的便利。多媒体以其生动的图像、声音等效果，使得抽象、深奥的理论知识更为简单和直观，使学生与学生之间的距离更短。多媒体提供的多种感官的综合刺激有利于学生对于理论知识的获取。老师可以利用共享的资源，整理和制作出图文并茂的PPT以及Flash等课件，在课堂教学中运用可以起到事半功倍的效果。
例如：在讲授“人工智能”这一节课的时候，老师通过网络搜集到与人工智能有关的信息，当中也包括一些有关人工智能的电影片段等等，将收集到的东西演示给学生观赏，使学生有一种新颖和好奇感；再如：“算法和算法描述”教学的时候，通过趣味的智力游戏，激发学生学习程序设计的兴趣，从而体会和掌握算法的概念。
2.采用情境教学或典故教学
爱因斯坦说：“兴趣是最好的老师”。信息技术课有着优美的动画、色彩鲜明的图画以及悦耳的声效，这些对于学生学习信息技术能产生强大的动力。因此可以充分利用这一特点，激发学生的兴趣。根据教学的内容，创设出恰当的情境，这样使得学生更容易接受知识。经过多年课堂教学的实践，在教学中，适当引入合适的故事，既可以提高学生参与课堂教学的积极性，又有助于加深学生对问题的理解，让学生在一个轻松愉悦的环境中学习，从而改善了传统的灌输式教育，大大提高了课堂教学的效果。
例如：在讲授信息技术中的木马病毒的时候，老师可以通过讲解希腊神话中“特洛伊木马”的故事，然后再告诉学生“木马”的含义就是把预谋的功能隐藏在公开的功能里面，从而掩盖真实的企图，学生边听故事，边感受到虚拟的木马病毒。老师接着顺其自然地介绍木马病毒侵入电脑的危害，这样学生更为容易接受。
3.采用任务驱动的课堂教学方法
高中信息技术课堂教学，应该注重培养学生的信息素养以及学生处理信息的能力。老师授课和学生的学习都离不开教材。任务驱动教学是指教学的全过程中，以若干个具体任务为中心，通过完成任务的过程，介绍和学习基本知识和技能，它是一种建立在建构主义教学理论基础上的教学方法。任务驱动教学方法的步骤是，首先老师向学生明确布置本阶段、本课时的学习任务，并且给予学生学习方法的指导，以任务为驱动，通过实例进行引导，鼓励学生完成任务，并且根据现有的问题，提出新的问题，自己去解决，培养学生的创新意识和自主学习的习惯。
例如：在讲“信息获取”一节课的时候，由于学生上机时间相对较少，通过设计“我的家乡”为主题的网站，每节课都以此内容作为背景，以FrontPage软件为网页制作工具，当学生完成整个网站制作的时候，学生对于网站设计的全过程就有了一个完整的认识。
总而言之，高中信息技术是一门理论和实践相结合的学科，需要老师对信息技术有清晰的认识，需要老师认识到该课程的重要性，根据教学的目标，探索出教授这一门课的方法策略，从而使学生更好地认识这一门课。
参考文献：
[1]蒋霞.高中信息技术理论课教学策略的探讨[J].信息技术，2011（12）：41-42.
[2]刘晓峰.多媒体课件在高中信息技术课堂上的应用现状分析[J].吉林省教育学院学报，2011（10）：31-33.
关键词：“智能+”；富媒体；教学模式
2017年7月8日，国务院印发《新一代人工智能发展规划》，我国人工智能发展迎来新纪元。人工智能作为信息技术的更高发展阶段，毫无疑问会深层次推动教育教学改革与创新发展[1]。在互联网技术的推动下，“智能+”背景下的教学资源表现形式和呈现方式越来越多样化，教学活动的时空结构和活动方式得到了充分拓展，学生在学习中的独立性、自主性和创造性得到了充分体现，教师成为学生学习的支持者和引导者[2]。“智能+”是“互联网+”的进一步升级，给各行各业尤其是教育带来了新的机遇和挑战。“智能+”与教育相结合，将有力推动教育教学改革与创新发展，这也是机电类专业新工科教学改革的内涵之一。机电类专业人才培养应该紧跟国家发展战略，结合人工智能和大数据等新技术来改造专业课程体系，培养符合新时代、新背景需求的复合型人才。课程教学创新是改造专业课程体系的重要内容之一，传感器与测试技术作为机电类专业核心课程，长期存在课堂教学内容与工程应用脱节的问题，这与应用技术型高校建设和工程技术型人才培养要求不相适应，更与当前“智能+制造”的技术要求不相适应。本文将“智能+”与传感器与测试技术课程相结合，探索基于“智能+”的富媒体教学模式，作为适应新形势下课程改革需要的重要内容。
1基于“智能+”的富媒体教学模式
富媒体是指具有动画、声音、视频或交互性的信息传播方法，包含流媒体，声音，Flash，Java，Javascript等程序设计语言形式之一或者几种的组合。基于“智能+”的富媒体教学模式是富媒体、网络服务、人工智能等技术与教育教学相结合的产物，是高校课程教学模式改革的重要发展方向之一。课程教材、学习资源以及教学方法是教学模式的基本组成，图1为基于“智能+”的富媒体教学模式构架，它包括富媒体教材、富媒体教学资源以及教学方法三部分。图1“智能+”富媒体教材是通过在纸质教材上印刷索引，以二维码链接网络平台上的数字课程资源库，方便学生深入开展自主学习。“智能+”富媒体教学资源由课件、微课、案例、虚拟实验、题库、课程讨论等形式的资源组成，是“智能+”富媒体教材所链接的各种数字资源。充分应用新技术，优化教学组织，开展基于工程教育理念的教学模式和多元考核评价体系，是实现基于“智能+”的富媒体教学模式的关键。
1.1基于“智能+”的富媒体教材
“纸质教材+课件”是以往的教学形式，存在教材信息载体单一、编排和呈现方式单调等问题，留给教与学自由发挥的空间比较狭窄，难以支撑新颖教学活动的开展。“互联网+”的升级，给教育教学带来了新的机遇和挑战。基于“互联网+”新发展阶段的“立体化教材”应运而生[3]，而所谓“互联网+”教材就是以往的纸质教材加上互联网技术所构成的教材生态[4]。与单纯纸质教材相比，基于“智能+”的富媒体教材不再是一本简单的图书，而是数字教学资源的接口。这种新型富媒体教材除了介绍各章知识结构、教学任务、导学知识点等内容以外，还印刷有索引式二维码供学生扫描链接，其中包含了微课视频、动画演示、工程案例以及虚拟实验等纸质教材无法呈现的教学资源。这种“立体化教材”使学生不再面对枯燥的工作原理、结构特点、工程应用等文字描述，而可通过手机扫描二维码打开链接，观看知识点的视频讲解、动画演示、虚拟装配过程等，这样学生对知识点的掌握会更快更牢。使用基于“智能+”的富媒体教材，能够将线上线下的资源打通，将纸质阅读与网络阅读打通，为学生创造跨媒体的阅读新体验。基于“智能+”的富媒体教材为课堂教学提供了新的模式，对于推动教育信息化、促进教学改革、提高教学质量具有现实和深远意义。
1.2基于“智能+”的富媒体教学资源
高校课程教学创新应以“互联网+”为创新理念，以强化互联网思维为核心，以建设立体化、多媒体、动态化的学习资源平台为目标[5]。基于“智能+”的富媒体教学资源就是在网络平台上创建完备的数字课程资源库，学生转变为该互联网产品的用户，教师转变为该互联网产品的制作者。包括教师在内的教学资源的编撰者不仅仅进行纸质内容的编写，还要开展数字化教学内容的研发，要进行教学视频的录制、教学案例的配音，也要规划动画课件的制作、探讨虚拟现实技术的应用，甚至还要进行某些功能的软件开发等。只有将“制作者”的理念融入“智能+”富媒体教学资源的创建过程中，才能将数字化资源和纸质内容很好地融合，为学生提供高质量的“智能+”富媒体教学产品。富媒体教学资源由视频、音频、微课、动画、案例库、题库、课件、虚拟仿真实验以及互动社区等组成，教师能够利用富媒体教学资源将知识点讲解、实验操作示范和过程、虚拟仿真模拟演示等内容展现给学生，强化学生对知识技能的学习，还能通过在线答题和课程论坛与学生形成实时交互，动态掌握学生的学习进度。教师可将教材中具有多样性、动态性、易变性、拓展性的内容都以网络资源的形式传至网络平台，以弥补文字教材内容更新周期长的不足，同时充分利用网站内容更新方便、传递快捷、容量大、呈现方式多样的优势，组织引导学生开展互动式、体验式学习。
1.3基于“智能+”的教学方法
充分应用互联网技术，采用适当的教学方法，形成高效的教学组织方式和合理的课程考核评价体系，是实现基于“智能+”的富媒体教学模式的重要保障。当前，“以学生为中心”的教育理念已在国内高校得到认可，基于该理念的课程教学模式层出不穷，为高校教育教学改革创新、实现学生全面发展发挥了积极的推动作用。“以学生为中心”的教学模式包括任务驱动教学法、项目驱动教学法、项目导向教学法、翻转课堂、慕课以及工程教育模式(包括CDIO模式和OBE模式)等。工程教育模式是以学生、学习和学习效果为中心的一种开放式的教学模式，教师将课程知识点全方位渗透到工程项目中，以引导学生通过工程实践潜移默化地掌握新知识[6]。工程教育是高校适应新形势，落实新要求，全面提高工程人才培养质量的必然要求。应用型本科院校以培养具有较强实践能力、创业能力和创新精神的高级应用型人才为培养目标，在教育教学领域，必须树立“以学生为中心”的教育理念，培养高素质应用型本科人才。因此，基于“智能+”的富媒体教学模式必须坚持工程教育模式。在信息技术的支持下，教师要充分利用富媒体教材和富媒体教学资源，开展线上线下、课前课后的混合式教学，实现教学内容与工程实际的有机结合，培养学生的专业知识、工程实践能力和创新思维，满足新工科人才培养的要求；要优化教学组织，切实保障教学秩序和教学质量，构建学习效果的多元评价与反馈体系，不断完善和创新基于“智能+”的富媒体教学模式，最终实现显著提高教学质量的目标。
2基于“智能+”的富媒体教学模式实践
机械测试与机械设计、机械制造并列构成机械专业三大板块，传感器与测试技术是机械类专业的专业基础课程，也是机电类专业的专业核心课程。传感器与测试技术是一门实践性很强的课程，教学内容包括测试信号分析、传感器原理以及测试技术应用三大部分。目前课程教学依然存在一些问题，例如课程知识更新滞后，知识的交叉融合不够；课程内容偏重理论，实践和应用程度不够；课程“教与学”脱节，信息技术利用不够；等等。尽管各种课程教学改革模式层出不穷，但大多不能满足“智能+”背景下对人才培养的要求，与培养应用型人才或工程型人才的要求更是相去甚远。为激发学生的潜力，增强学生的综合应用能力和创新意识，此类实践性强的课程的教学改革势在必行。开展富媒体教材和富媒体教学资源支持下的新型教学活动，能够有效提高学生解决实际问题的能力，促进提高学生工程实践能力和创新能力的培养目标的实现。笔者结合“智能+教育”，根据传感器与测试技术课程的特点，提出如图2所示的基于“导学练研”的“智能+”富媒体教学模式[7]。在富媒体教材的指引和教师的引导下，学生可利用富媒体教学资源进行知识的学习、能力的训练以及项目的研讨等活动，形成基于知识点的在线学习(侧重基础知识)、基于现代工具和实验设备的实验实践(侧重基本技能)、基于项目的综合训练(侧重综合能力提升)。在此过程中，学生将知识学习、实践操作与教师引导有机结合，以增强工程实践能力、现代工具使用能力和创新能力，提高学习实效。建立学习效果多元考核评价体系，考核以“学生的学”为主，“教师的教”为辅，结合“课内+课外”，构建涵盖知识、能力、素质的“一考两评”(知识点考试、实验训练评价和工程项目实践评价)学生成绩评定模式。与此教学模式相配套的富媒体教材以目标为导向、以应用为核心来组织单元知识点。每个单元都明确了学习目标和学习内容所要解决的实际问题，并突出了实践性和应用性。每个单元同时还包括教学要求、知识结构、基本概念、应用案例、工程项目索引、富媒体教学资源二维码等。为更好地与此教学模式相适应，富媒体教学资源中还引入了实验项目和工程项目内容。实验项目分为线上虚拟实验和线下实验室实验，形成虚实结合的实验训练方式。工程项目索引可在富媒体教学资源中详细阐述项目设计目标、设计任务、设计内容、实施步骤以及考核方法，使学生初步了解工程项目概况，积累基础知识，为线下工程实践打下基础。课程教学以案例为入口，以工程项目为出口，在项目驱动、“智能+”富媒体教材和工程教育基础上，以“智能+”富媒体教学资源为支撑，构建教与学互动下的“教师导、学生学、实验练、项目研”教学法，有效激发了学生的学习兴趣，提高了学生分析问题、解决问题的实践能力。
3结语
“智能+”是技术发展的新阶段，富媒体技术则是新型数字信息传播方法。将智能技术、富媒体技术与教育教学相结合，构建“智能+”富媒体教学模式，是新形势下高校课程教学改革的重要发展方向，也是全面提高人才培养质量的必然要求。笔者将其应用于传感器与测试技术课程教学实践，提出基于“导学练研”的“智能+”富媒体教学模式，将基于知识点的线上学习、基于现代工具和实验设备的实验实践、基于项目的综合训练与教师引导辅导有机结合，提高了学生的学习兴趣，增强了学生的工程实践能力、现代工具使用能力和创新能力，提高了学生的学习实效。
参考文献
[1]唐亮.人工智能给未来教育带来深刻变革[N].中国教育报,2018-01-04.
[2]秦虹,张武升.“互联网+教育”的本质特点和发展趋势[J].教育研究,2016(6):9-10.
[3]李科生,蒋志辉.互联网+支持下的“立体化教材”开发探讨[J].出版科学,2018(1):43-46.
[4]黄乐.互联网+背景下教材编辑的角色转换与素质要求[J].出版广角,2016(4):54-56.
[5]单丽雯.基于“互联网+”理念的高校教材创新[J].中国出版,2016(6):50-52.
[6]朱向庆,胡均万.CDIO工程教育模式的微型项目驱动教学法研究[J].实验技术与管理,2012(11):159-162.
1.1多媒体技术在教学领域的应用。
多媒体技术在教学领域的应用给传统的教学方式带来了巨大的冲击，通过改变教学手段大大地影响了教学方式和教学效果。多媒体技术在教学领域的应用，首先使得教学方式变得丰富多样。通过多媒体技术在教学领域的应用，教师可以将音频、视频、动画、图片以及文字等融入与课堂教学当中，提升教学的效率。其次，多媒体技术在教学领域中的应用可以辅助教师很好地创设教学情境，加强情境教学的效果。通过对多媒体教学设备的合理运用，教师可以利用灯光、声音以及图片等轻易地创造出真实度很高的教学情境，提高情境教学的效率。再次，多媒体教学手段的运用能够激发学生的学习兴趣，提升教师教学的效果。通过多媒体教学手段的运用，改变以往课堂传统课堂枯燥无味的教学形式，大大提高学生们的学习兴趣，从而提高教师教学效果，减轻教学压力。最后，通过多媒体教学技术在课堂中的应用，能够很好低减轻教师的备课压力，提升备课的质量。通过多媒体教学软件的应用，教师可以通过统一模板制作课件、借鉴其他教师的备课内容等，从而大幅减轻备课压力。
1.2多媒体远程教育系统的应用。
通过多媒体远程教育系统的运用，能够有效地降低教学的成本，提高教学的效率。多媒体远程教育系统是多媒体技术运用的另一个良好的例子，大幅地降低了教学的成本，提高了教学的灵活性，提高了教学的效率。多媒体远程教育系统在多媒体技术的支持之下，获得了快速的发展，它能够通过网络实现教学课堂模拟，使得学生随时、随地的进行学习，降低学习的难度，提高学习的效率。通过多媒体远程教学技术的运用，学生能够以相对低的价格接受各种不同的教育，大幅降低了教育的成本。同时，多媒体远程教学能够改变传统教育单向的教学方式，大幅提高教学的效率。另外，多媒体远程教学一般选择的是教学质量较高的教师，通过多媒体远程教学，能够使更多的学生接触到这些教师的教学，从而实现教学效果的提升。
1.3多媒体数据库的应用。
通过与数据库技术不断结合，形成了多媒体数据库技术。多媒体数据库结合了多媒体技术与数据库技术之间的优势，能够实现对图片、文字、声音、动画、影像等进行存储、管理，并且能够方便地实现检索和应用。通过与数据库的不断结合，多媒体技术能够更加便捷地为人们所用，提高了人们的学习和工作效率。
1.4多媒体技术在医疗事业中运用。
多媒体技术在医疗业中的应用更为成熟和广泛，通过与医疗技术向结合，能够大幅提高医疗的效率，提升医疗的效果。运用数字成像技术，能够很方便地对人体内部的运行状况进行检查，进而发现其中存在的病变等。通过可视化技术，能够方便地实现对手术过程的监控等，大幅提高手术的准确性，提高了手术的效率。
2多媒体技术未来的发展趋势
2.1多媒体技术的网络化发展。
多媒体技术的网络化发展是指通过对多媒体技术在网络上的实时运用提高人们的交流效果的发展趋势。通过多媒体技术的网络化运用，我们可以实现同世界各地的人们就共同关心的问题进行全面、广泛地交流。通过多媒体技术的应用，处于不同地区、不同时区、具有不同文化背景的人可以就共同关心的问题实行实时交流和讨论，从而获得问题的完美解决。[3]通过多媒体技术的运用，我们可以实现对事物的可视化等，提高对事物的了解和掌握程度，进而做出更加准确的判断等。
2.2多媒体硬件的不断发展。
多媒体硬件的发展也是未来多媒体技术发展的趋势之一。多媒体硬件技术的发展能够使多媒体的成像技术更加精确、声音技术更加逼真等，提高人们的视觉感受效果。同时，多媒体硬件的发展也越来越趋向与人性化和智能化，通过在多媒体硬件中增加人工智能技术的应用，能够使得多媒体硬件的性能大幅提高。同时，多媒体硬件技术的发展更加趋向于兼容化。通过实现各种不同类型终端设备进行兼容，能够大幅提高多媒体设备的利用效率，快速实现数据处理和数据共享等，提高人们的工作效率。
2.3多媒体智能技术的发展等。
多媒体技术逐渐向智能化发展。随着人们生活水平的不断提高，多媒体技术也越来越相智能化发展以不断地满足人们生活的需求。在人们现在的生活中，已经出现了多媒体技术向智能化发展的趋势，例如，在多媒体终端中添加语音助手等来帮助人们实现信息检索和简单日常事务的处理等。我们相信，在多媒体技术的未来发展过程中，一定能够实现全面的智能化，更加符合人们的工作和生活要求等。例如，在多媒体技术的发展过程中，能够实现更好地实现语音识别、语义判断、自主服务提供、图形识别和理解以及人工智能等。
2.4模拟现实技术的实现。
模拟现实技术的实现能够很好地提升人们的视觉感受、听觉感受等，通过逼真的现实模拟效果，能够大幅提高人们的生活质量和工作质量。在多媒体技术的未来发展过程中，我们能够更好的实现模拟现实技术。通过多媒体技术的发展，我们能够不断地提高图像呈现技术，使得图像呈现的效果更加逼真确切；使得声音的呈现与真人之间的差异越来越小；使得影像技术的呈现能够更加真实地还原场景，提升人们的感受效果等。[4]同时，通过与传感技术、人工智能技术以及人机接口技术之间的不断结合，我们能够更加逼真地实现现实模拟技术，提升人们的体验效果。
3结束语
关键词：教育技术；多媒体网络；教育智能化
科学技术的发展使得知识的更新日趋加快，知识总量每三到五年就要翻一番，为了适应时展的需要，人们必须学会认知、学会学习。因此，如何提高知识的传输效率、提高学习效果成为教育所关注的焦点。以信息技术为基础，呈现多媒体化、网络化、智能化发展特征的教育技术日益受到人们的重视。它强调运用各种现代化教育手段，创设教学情景，提高教育教学效果，扩大教学规模。实践证明，在某种程度上，它确实实现了其初衷，很多人对其大唱赞歌，极加美化。但我们有必要对多媒体化、网络化、智能化发展的教育技术做出辩证的思考。
一、对多媒体化发展的教育技术的辩证思考
多媒体通常是指日常生活中的多媒体计算机和与之相关的多媒体课件等。它具有超文本、超媒体功能，而且还可以使文字、声音、图象等一并显示，具有化动静、化虚实、化快慢、化大小并且存储员大、交互性强、信息呈现方式灵活多变等特点。因此有人认为多媒体将取代教育技术领域的幻灯、投影、录像、电视、粉笔、黑板等其它媒体，并且多媒体教学将成为未来教育发展方向等等。多媒体真的那样神奇吗？真的就是“万能”的教学机器吗？回答应该是否定的。
（一）多媒体仅仅是一种，而非多种媒体组合而成的全能媒体
我们认为，每种媒体都有其各自的长处，对某种特定的教学或学习有效，不存在一种人人适用、处处适用的全能媒体。所以，媒体的有效与否要看特定的教学情景和学习对象等，各种媒体教育有其各自的特点和独特的功能，在教学中，应互相补充，取长补短。我国开展多媒体教学仅有几年的时间，正因为对多媒体教学认识的偏差，把其看成是教育现代化的一种标志，所以各单位纷纷申请巨额资金，购置多媒体教学系统，装配多媒体教室，出现了多媒体“热”的怪现象，而且目前这种现象有蔓延的趋势。对此，我们认为，配备多媒体教学设备本无可厚非，没有必要的硬件设备做后盾，要搞好多媒体教学是不可能的。但有的地方购置了设备后，对其倍加珍惜，在教学中根本不舍得使用，平时用布一蒙，仅作为参观、观摩和迎评的样品，这样不仅严重浪费了资源，而且也阻碍了多媒体进入课堂。
（二）硬件和软件能否同步发展，还有待进一步观察
综观全国上下，可以说，真正适合多媒体课堂教学的课件可谓凤毛麟角，已编制出的课件绝大部分是一种课本搬家的形式。另外，商家为了赢利而编制的课件因缺乏学科专家、教育专家的参与，所以根本不适合课堂教学。同时，由于多媒体涌人教育领域速度太快，使大多数教师没有充分的思想和技术准备，而课堂教学目前仍是教学的主要组织形式，在已编制的多媒体教学课件不符合课堂教学，而教师又不能自行制作合适的教学课件的情况下，多媒体不是空有躯壳吗？如此，又如何实现它的作用呢？最后，正像有些学者所担心的那样：既便我们实现了多媒体教学，在教学中也发挥了巨大的优势，学习效率成倍提高，学习效果显著，为获取知识而疲惫不堪的痛苦消失了，别的痛苦是否会来补充呢？我们认为，教育应是促进入全面发展的教育，并非单纯的知识灌输，知识的丰富并不等于人格的完善，在现实生活中，具有丰富知识而人格不完善的人不胜枚举。因此，即使有了多媒体的帮助，使人们获取知识变得容易，我们也应该对多媒体的利弊作出必要的反思。
二、应多关注基于信息技术的网络教育
随着信息技术的发展，以使用信息网络为主要传播工具的网络教育，成了人们关注的焦点，这有其必然的原因。
（一）网上信息资源具有丰富性和再生性
因为任何国家、任何行业、任何阶层的任何人都可以在网上信息，都可以在彼此免费的情况下获得别人的信息，相应的，他们也要无偿地为他人提供资源，所以网上各种信息应有尽有。其信息容旦之庞大、呈现形式之多样、涵盖范围之广是人们难以用数字表达的。而且，网上信息的增减与内容的刷新依据主题的变更和事件的发展而不断变化，从而再生新的信息。
（二）网上信息的交流具有自由性和开放性
任何人都可能根据自己的意愿，去说或做几乎任何希望的事情，与世界各地任何上网的人联络，自由访问各种信息资源。网上不同主题的电子公告牌、新闻组和电子论坛向任何感兴趣的人开放，无论任何观点、任何思想、任何文化都可以在这里找到自己的位置。这正体现了网络的创建者和用户普遍认同的道德规范和信条：进入计算机网络应该是无限制的，所有网上信息应该是开放的、自由的，网络不受任何权力机构的限制。
（三）网上人们的交流具有平等性和民主性
众所周知，传统的人与人的交流最大障碍在于人的差异性，往往难以克服现实的社会地位的悬殊、生活质量的差异和文化层次的高低这样一些障碍。而在网络空间，人们完全可以不考虑自己的社会地位、家庭背景、经济收入、、种族肤色等现实社会无法回避的矛盾，进行一些相对单纯的、非功利性质的精神交流，也可以就共同感兴趣的问题发表自己的见解和看法，交流双方不会产生心理上的负担。因为人们的交流除去了各种社会暗示和物质表象，只有无差别的比特流以共同的特征表达着人们内心深藏的气质，这使相距遥远的人们，丢掉传统的偏见，更加心平气和、心安理得地与他人交流。
三、有必要关注并积极思考智能化现象
智能化是教育技术发展的重要方向之一，也是其发展到一定程度的必然要求。对人工智能的研究已经引起人们的高度重视。在NOTO有关AET研究项目所着重研究的八个问题中，有四项都与人工智能有关，即：任务分析与专家系统、个别指导策略与学习者控制、学生模型建构与错误诊断、微世界与问题求解等。
之所以产生人工智能热，是因为其“拟人”的特点与功能所致，即智能机器能够执行与人类智能有关的功能，如判断、推理、证明、识别、感知、理解、设计、思考、规划、学习与问题求解等思维活动。并且在语言处理、自动走理证明、智能数据检索系统、视觉系统、问题求解、人工智能方法和程序语言以及自动程序设计等方面获得相当程度的发展。特别提出的是专家系统，它是一个智能计算机程序系统，它应用人工智能技术，根据某个领域一个或多个人类专家提供的知识和经验进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以解决需要专家解决的复杂问题。这样，学生就可以直接与专家系统进行“咨询对话”，向其提出问题并得到学生希望的解答。于是有人重新提出“教师将被取代、学生可以自己学习、学校将要消亡”的论调。分析一下这种论调，一方面显露出教师在某些职能作用发挥上存在的缺陷与不足：但另一方面这是一种“技术至上”的偏向表现。
四、在都学实践中，我们应该树立恰当的教育技术观
通过以上分析，我们认为以信息技术为基础的呈现多媒体化、网络化、智能化发展的教育技术有利于提高教育教学效率；丰富学习内容、开阔知识领域；节约师资力量、交流教学经验；加速普及教育、发展成人教育；进一步促进教育改革等，但它也确实已经和将要给教育带来诸多不利影响。但是，我们不能因此而“因噎废食”。实现由我们的特殊国情和时代背景所决定的现代教育技术的跳跃式发展，积极推进教育技术的进步和教育技术的普及应当是我们的当务之急。关键的问题是，我们应该树立恰当的教育技术观。
（一）树立恰当的教育技术的结构观。我们知道，技术由外向内是由工具手段、方法技能和智慧经验三大要素所构成的。教育技术从结构层次上来看就应该由教育工具手段、教育方法技能和教育智慧经验三大要素由外向内有机整合而成。其中，教育智慧经验和教育方法技能处于内隐层，教育工具手段处于外显层。前者是一种无形的、非物质性的而又客观存在的技术，是在人们的社会实践中起到实实在在作用的技术。而且，从某种意义上说，这种技术的作用并不亚于外显的物质性的技术，更不能被后者所取代。
我们认为，教育技术离不开外显的工具手段，但归根结底更离不开人掌握的智慧经验和方法技能，正如知识经济的外在表现是高新技术，而内在核心却是高素质的人才一样，教育技术的核心归根结底是掌握教育技术核心层的人，人对教育技术起最终的导向作用，决定着教育技术的发展方向。因此，第教育技术结构的把握应把对人的理解放在首位，而现实中出现的对教育技术结构的错误理解是导致人们“重”某些方面”、“轻”某些方面的主要原因。
（二）树立恰当的教育技术的价值观。回顾教育技术发展史，我们不难发现，教育技术价值观经历了从人文主义的教育技术价值观到科学主义的教育技术价值观的转变。从哲学意义上讲，人文主义的教育技术价值观以价值理性为依据，重视教育技术的人文价值；科学主义的教育技术价值观以工具理性为依据，重视教育技术的科学价值。在某种程度上，我们不难发现，纯粹价值理性的思变和无为以及工具理性的失衡和异化。
目前，人们对教育技术只看到其物化层面的强大优势，如多媒体化、网络化、智能化、交互化和虚拟现实等，忽略了教育技术的人文价值，结果导致了教育不再注重引导学生思考人生的目的、意义和价值，忽视了学生第完美和健全人性的追求，从而造成学生品德、人格、情感教育的荒疏和缺乏。如上所述的教育技术带来的负面效应就是很好的印证。我们认为，教育技术的价值观应该实现科学主义的教育技术价值观和人文主义的教育技术价值观的有机整合。
（三）树立恰当的教育技术的发展观。从对教育技术的结构认识，我们看到人最终决定着教育技术的发展方向，而人又是处于不断发展和完善的过程中，正如马克思所说：“人不是在某种规走性上再生产自己，而是生产出他的全面性，不是停留在某种已经变成的东西上，而是处在变易的绝对运动之中。”因此，由人决定的教育技术的发展也必须是教育技术的内隐层和外显层的协调、全面发展。
1智能机器人教学的优势
1.1对我国科技的发展，教育事业科技创新具有非常重要的意义
智能机器人最大的特点在于它是一门综合多个学科的应用型技术，所涉及的学科都与计算机技术、机械工程技术、人工智能技术以及设备自动化技术等实践类专业有关，对我国科技的发展，教育事业科技创新具有非常重要的意义。高职院校开展智能机器人教学，通过让学生对智能机器人进行设计和实际操作，掌握智能机器人系统的定义以及智能机器人内部结构和相关的控制技术等，有利于学生在后期的实践过程中，能够在控制设计和软件编制上对智能机器人进行开发。通过高职院校对智能机器人的有效教学，加强了学生对现代化机器人的认识，激发了学生学习的热情和兴趣，培养了学生创新意识。
1.2通过开展智能机器人教学，能培养大批的高端技术型人才
我国的经济发展和科技创新都离不开人才，以人为本是我国的基本方针，所以各大院校应该与时俱进，为国家为社会培养技能型应用型的高端人才。所以智能机器人技术要与高职院校的教学活动相互融合，增强学生的实践操作能力。我国的教育部门也应给予支持和鼓励，加大对智能机器人技术在各个高职院校的开展和普及，提高学生的就业率，此外，还应组织各大院校开展智能机器人科技竞赛，让学生们学以致用，培养学生的自主创新能力，为企业培养真正的专业技能人才，并更好的服务于社会。
2高职院校智能机器人教学实践
在高职院校智能机器人教学中，教师应重点开展编程教学，夯实学生的專业基础，并优化教学过程，注重实践教学，以提高学生的学习能力及学习水平，从而提高学生的社会竞争力，促进学生长远发展。
2.1注重编程教学，夯实学生基础
随着我国社会的发展，我国的教育事业也跟随时代的步伐，不断的进行科技创新改革，对于信息化和科技化发展的今天，人们的生活从计算机的应用过渡到智能化时代，所以，智能机器人教学活动的开展，不但为培养学生创新能力提供了平台，也为未来社会智能化提供可创造性发展空间。随着智能化机器人教学深入到高职院校的课堂中，学生通过实践的创新，方便智能机器人与地方传统产业的结合，从而真正为社会发展做贡献。智能机器人技术中最主要的部分就是程序，最复杂的就是编程，学生通过对智能机器人理论的学习，掌握智能机器人学习的定义、内部程序、软硬件设备以及编程环境，通过对智能机器人进行简单的组装和拆卸，结合理论知识，让学生进一步夯实基础。高职院校定期进行智能机器人教学的考核，设立难易不同的案例，激发学生的挑战意识，从而培养学生学习意识，并培养学生善于总结知识的能力，从而提高学生的学习能力与学习水平，无论在今后的学习中还是工作中，都将有利于学生们的身心健康发展。
2.2优化教学过程，开展实践教学
随着我国教育事业的蓬勃发展，也促进了高职院校的长远发展，为培养学生实际操作能力，更好的发挥智能机器人技术的学科应用，各高职院校可以通过以下3种方法带动学生走进智能机器人的实际课堂之中。首先，将智能机器人教学与课堂教学进程相融合，其次，大力宣传并开展各类专业的选修课，尤其是工科类专业，通过讲解智能机器人的软硬件设施，以及智能的输入输出控制程序，让学生更好的将理论知识与实际操作相结合。再次，就是设置专门的智能机器人实验教学室，让学生们有充分的空间和时间动手实践，通过对智能机器人进行简单的拆卸和组装，研究智能机器人的传感器，激发学生的创新意识。教师可以通过实例，举例讲解智能机器人技术，并让学生参与思考和实践，巩固学生的知识，也达到学校的教学目的。再次，学生的实践操作比书本知识更能提高学生的设计兴趣，所以各高职院校可以针对典型的应用型实例，进行智能机器人技术的设计比赛，教育部门应给予高度重视，并设立创新能力的奖项，鼓励学生们勇于投身设计制作中，从而提升学生专业的水平，为社会提供实用性技能人才，为祖国科技的创新培养一批顶尖的专业技能型人才。
3结语
在高职院校，开展智能机器人教学对学生的发展具有重要的促进作用。学生通过对智能机器人的设计与实践操作，能够促进高职院校的专业建设，也使学校的教学形式和内容得到了丰富，所以，高职院校是学生学习和发展的平台，需要对智能机器人教学工作进行不断地创新，以满足学生的学习需求。创新代表着前进，学生的思想的创新，将会带来实践的创新，智能机器人教学模式的创新是教学改革的重点，对学生的技能提高有重要的意义。总体来说，在高职院校智能机器人教学中，教师通过科学教学，能够提高学生的专业水平，给国家和社会培养高端技术型人才，从而使学生在走出校园后能够更好地服务于社会。
参考文献
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