人工智能教學基礎范文

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人工智能教學基礎

篇1

山西省呂梁市嵐縣高級職業中學  山西  呂梁  033599

摘要:高職歷史教師在開展教學活動的時候,必須以育人為理念,全面培養學生,使學生成為具有知識積累、思維能力、實踐能力的人才,才能夠讓教學活動滿足社會發展的要求及教育部門提出的要求。

關鍵詞:高職;理史教學;育人

教師在開展高職歷史教學時,不能一味的向學生灌輸理論知識,而要以幫助學生積累歷史知識、培養思維水平、提高實踐能力為目標開展教學活動。教師要通過高職歷史教學,使學生能全方位的發展,成為具有知識、思維水平、實踐能力的人才。

1職業高中歷史教學概述

歷史是一門自然學科,高職教師在引導學生學習歷史的過程中,可以讓學生了解到過去,國內國外發生的重大歷史事件,從而對過去歷史當中存在的人、事、物有一定的了解。當前我國職高的歷史課本過于強調理體系,它具有抽象化概念多、理論性強、知識點密集的特點。對于職高的學生來說,要掌握這樣的歷史知識,存在一些障礙。歷史教師必須通過優化教學活動,幫助學生克服歷史學習的障礙。

2基于育人功能的教學理念

在過去的歷史中,人類曾經犯下過種種錯誤,這些錯誤是值得今人去借鑒的,避免今人再犯類似的錯誤;同理,歷史的人物也曾創下過光輝燦爛的文明,這些人物值得后人去敬仰、去學習。教師要引導學生去思考,學習前人的思維,從中獲取經驗。歷史人物在創下文明的同時,留下了大量的實踐經驗,教師要引導學生掌握這些實踐經驗,把這些經驗應用到當下的學習、生活中。高職歷史教師開展歷史教學活動的目的,是為了讓學生積累知識、培養學生的思維水平、提高學生的實踐能力,其最終,是為了達到育人的目的。

3基于育人功能的教學措施

3.1應用信息技術把歷史知識具象化

職高的歷史知識具有抽象性強的特點,很多學生因為不能理解抽象化的概念,從而不能掌握歷史知識。為了幫助學生突破學習障礙,教師在教學中,要應用信息技術,把抽象的知識變得具象化,教師要引導學生在體驗具象化知識的過程中理解抽象的概念。

以教師引導學生學習“文藝復興”這個概念名詞為例。教師可以引導學生觀看在文藝復興前西方的繪畫和文藝復興后西方的繪畫,讓學生對比圖畫的差異。教師可以引導學生思考,在文藝復興前和文藝復興后,繪畫的體裁有什么差別?此時學生會發現在文藝復興前,西方的繪畫以繪畫宗教中的神話人物為主,或者以繪畫宗教事件為主。在文藝復興以后,畫家繪畫的體裁被大大的拓展,有些畫家會畫生活中真實的人、繪畫風景、繪畫動物,或者畫家會畫真實生活中發生的事件,或者真實的歷史事件等。教師又可引導沉降 一思考,在文藝復興前后,畫家用的繪畫技巧有什么差異?經過思考,學生會發現在文藝復興前,西方畫家繪畫的圖像技巧比較單一,畫面缺乏真實感。文藝復興以后,畫家開發出了各種繪畫的技巧,此時畫家們已經可以通過繪畫光影,讓畫面變得真實。此時,教師可引導學生結合體驗思考文藝復興是什么意思呢?通過體驗學習,學生會意識到,在文藝復興以前,人們不重視自己內心的體驗、不重實真實的生活。而文藝復興則要求文藝作品能以人為本,把關注的重點放到人本身,去展現人們的嘉怒哀樂、真實生活等。此時學生能從具象化的體驗感受到文藝復興的抽象本質,文藝復興,就是強調以人為本的理念,它關注人性的復蘇。

3.2應用思維工具培養學生的思維水平

高職的歷史知識具有理論性強的特點,如果學生的思維能力不強,則不能深入的理解高職學習的歷史知識。為了讓學生理解高職學到的歷史知識,教師要引導學生應用科學的方法來思考問題。教師在教學中可以引導學生就用思維工具來分析知識、理解知識。

以教師引導學生理解中國古代專制主義中央集權制度為例,很多學生不能理解這一知識。教師可引導學生思考,中國古代的專制中央集權制度是一成不變的嗎,還是中間發生過數次變化?經過思考,學生認為它發生過數次變化。教師可引導學生應脾繪圖的方法,把古代中央集權制度的變化分類描述出來,學生將變化分為雛形建立發展強化四個階段。學生慶用了圖式的方法描述這四個階段的變化,會發現圖式的方法能把這種變化呈現得一目了解、簡潔明了。教師又引導學生應用概念圖來展現每個階段,能夠呈現出中央集權制分類的特點,此時,學生在雛形期列出了分封制宗法制、王位世襲制這樣的概念。依此類推,當學生完成了每個階段的概念圖以后,便能理解了在不同的階段中央集權制具有的特征,從而理解了為什么中國的古代中央集權制是被不斷強化的。

3.3應用多樣的教學活動培養學生的實踐能力

教師在引導學生學習歷史知識時,不僅要引導學生學習課本上的理論知識,還要引導學生去實踐,使學生把實踐體驗與理論知識結合起來,深入的理解每個知識概念的意思。教師在教學中,要引導學生掌握實踐的方法,自發應用實踐的方法來探討理論問題。

以教師引導學生學習《蘇德互不侵犯條約》為例,教師要引導學生了解,學生不能盲從歷史課本的介紹,要學會質疑,這一歷史事件是真的發生過嗎?用什么歷史證據來說明它真的發生過呢?教師要引導學生去分辨一手史料、二手史料。教師要引導學生通過學習史料來分清歷史的正偽,讓學生通過學習史料來彌補課本上知識量的不足。學生通過實踐,才會理解歷史課本上的概念知識不是平空生成的,它是前人學者在實踐及總結的過程中生成的。學生要學會自己實踐和總結歷史史料,批判已經存在的歷史概念、創新歷史概念。

4小結

高職歷史教師在教學中,只有發揮信息化教學的優勢,把抽象化的知識變成具象化,才能讓學生迅速理解知識,從而能快速積累知識;教師只有應用思維工具培養學生的思維水平,讓學生具有科學的思維能力,從而能深入的理解知識;教師只有引導學生掌握實踐的能力,讓學生把理論和實踐結合起來,具有實踐的能力。教師只有開展這樣的教學活動,才能讓學生全面成長,成為全面發展的人才。

篇2

Abstract: In view of the characteristics of artificial intelligence curriculum, including abstract content and complex algorithm, and the actual needs of undergraduate teaching, combined with teaching practice, this paper discusses and sums up the teaching reform and innovation of undergraduate artificial intelligence curriculum from the teaching system, teaching content, teaching methods and assessment methods.

P鍵詞: 人工智能;創新;本科

Key words: artificial intelligence;innovation;undergraduate

中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2017)22-0230-02

0 引言

人工智能是計算機科學的一個分支,是當前科學技術中正在迅速發展、新思想、新觀點、新理論、新技術不斷涌現的一個學科,其屬于一門邊緣學科,同時也是多個學科交叉而成的一門學科,包括語言學、哲學、心理學、神經生理學、系統論、信息論、控制論、計算機科學、數學等[1]。當前人工智能已經是很多高校計算機相關專業的必修課程,它是計算機科學與技術學科類各專業重要的基礎課程,其教學內容主要包括自然語言理解、計算智能技術、問題求解和搜索算法、知識表示和推理機制、專家系統和機器學習等,國內外很多大學都意識到了其重要性,紛紛對其展開了教學和研究。人工智能課程包含多個學科,具有內容抽象、理論性強、知識點多等特點,且算法復雜,但是多數高校采用的教學方式仍是傳統的課堂教學方式,即“教師講、學生聽”的教學模式,這種信息單向傳輸教學模式以教師為主體,學生只是在被動的接收知識;存在過分重視理論教學,忽視實踐活動教學的問題,導致教育內容無法和社會接軌;人工智能教材理論性過強,學生在學習過程中常常感到枯燥乏味,進而對學習該課程失去熱情[2],久而久之,不僅人工智能課程的教學質量和效果無法達到預期,甚至學生還會產生厭學心理。針對人工智能課程中現有的各項問題,本文作者結合自身豐富人工智能教學實踐經驗,參考人工智能課程特點和教學目標,從多個方面探討和總結了人工智能,包括教學內容、教材選擇、教學方法和考核形式等。

1 教學內容優化與更新

人工智能是一門嶄新的學科。開設本課程首先是確定教學內容。通常來講,人工智能學科的內容包括兩個部分,具體:一是知識表示和推理;二是人工智能的應用。前者是人工智能的重要基礎,后者主要介紹了幾種人工智能應用系統,包括自動規劃和機器視覺、機器學習、專家系統等。另外,課程內容中還包括了一些人工智能應用的實例,將實踐和理論緊密結合起來[3]。

隨著時代的發展和科技的進步,人工智能學科也取得了較大發展?;诖?,人工智能學科也應該與時俱進,更新人工智能教學大綱,進一步完善其教學內容。修訂后的人工智能教學大綱將人工智能分成兩個部分,即基礎部分和擴展應用部分。前者包括計算智能、搜索原理、知識表示等,后者包括智能機器人、智能控制、多智能體、自然語言理解、自動規劃、機器學習、知識工程等。

教學內容的選擇和確定應綜合考慮多項因素,不僅要重視基礎知識,也應注意推陳出新,隨著科技的進步做到與時俱進,同時教學內容應符合現實的需求,能夠與社會接軌,將理論和實踐緊密結合起來,只有這樣人工智能課程的教學質量和效果才能事半功倍。

2 教學策略及教學方法的改革創新

由于人工智能課程具有算法復雜、內容抽象、理論性強、 知識點多的特點,傳統的教學模式已經無法滿足人工智能課程的需求,教師應探索更加有效的教學模式和方法,確保人工智能課程能夠取得良好的教學質量和教學效果。具體的改革和創新人工智能課程的手段和方法主要包括以下幾個方面:

2.1 激發學生的學習興趣 無論是經驗還是常識都在告訴我們每個人最好的老師就是興趣,學生只有對某門學科存在興趣,才會更加主動積極的學習該門課程,從而獲得良好的教學效果。比如,作者在課程的一開始先播放了一段著名導演斯蒂文?斯皮爾伯格的《Artificial Intelligence》的相關片段,由這個電影學生知道了世上存在人工智能的機器人,學生們隨著電影情節的發展而深深感動,與此同時教師讓學生思考和談論人工智能是什么?研究人工智能的意義在哪里?實踐發現,在課堂中加入電影因素,能夠大大提升學生們的注意力,讓學生更加專注在教學任務中,有效提高了學生探索人工智能的積極性和主動性。此外,在教學中還可以用動畫、視頻、圖片等手段將反映人工智能最新研究和應用的成果展示出來,讓學生更直觀的感受人工智能的奧妙,從而投入更多熱情學習人工智能課程。

2.2 面向問題的案例教學法 案例教學法是一種以案例為基礎、以能力培養為核心的一種教學方法[11]。針對學校學生特點,我們采取了以下幾種教學形式實施案例教學。①講解式案例教學:這種案例通過教師的講解,幫助學生理解抽象的理論知識點。案例的呈現有兩種基本形式:一是“案例―理論”,即先給出教學案例,然后再講解理論知識;二是“理論―案例”,即教師先講解理論知識,再給出教學案例;通過情境體驗與案例剖析激發學生認知的興趣,引導學生對將要學習的內容產生注意,有利于教師導入新課。②討論式案例教學:在課程初期將學生分成若干學習小組,每小組3~4人;教師將提前設計好的一題多解的教學案例以及收集的相關資料分配給每個小組,要求學生在課余時間通過自學和組內討論的方式給出問題的不同解決方案。③辯論式案例教學:在課程后期,采取專題辯論的方式對綜合應用案例進行討論,能有效地啟發學生全方位地思考和探索問題的解決方法,加深學生對人工智能的理解。

2.3 個性化學習與因材施教 在開展課程教育過程中應注意對學生進行個性化教學,結合學生特點因材施教。比如,在日常教學中多觀察學生情況,鼓勵那些應對教學任務后仍存在余力的W生深入探索較深層次的課程及相關知識,同時友善面對學習較差的學生,分析其學習過程中面對的困難,有的放矢地采取應對措施,幫助其不斷進步;在教學過程中讓學生以讀書報告的形式多多思考,鼓勵學生發散性思考問題,鼓勵優秀學生進行深一步的探討,并且教師應幫助具有新穎思想或論點的學生將其智慧以科技論文和發表文章的形式轉化為成果。

2.4 注重綜合能力培養 在研究型教學中任務驅動是一種常用的教學方法,其中心導向是任務,學生在完成任務的同時也在吸收和掌握知識。通常來講,該教學方法的步驟是:教師提出任務師生共同分析以得出完成任務的方法和步驟適當講解或自學、協作學習完成任務交流和總結?!盵3]該教學模式不僅有利于培養學生的創新能力和創新意識,還能夠培養學生解決實際問題的能力,提高其綜合實力。不僅如此,由于該教學模式通常是以小組協作的方式進行,教師給出研究范圍,學生自愿結組并選擇具體的題目,經過分析和討論后以程序設計或者論文的形式協作完成研究。由此可知,學生是在以團隊的力量解決問題,這十分考驗學生的團隊協作能力,對于學生團隊合作精神的培養至關重要,且在完成任務的過程中學生需要查閱大量的資料,久而久之學生收集資料和創新能力勢必會得到提升。

2.5 采用啟發式教學 人工智能的很多問題都較為抽象,對學生理解力的要求較高,因此,在實際的教學過程中教師應有意識的就課程內容提出相關問題,讓學生自己獨立思考,鼓勵學生提出自己的想法和解決方案。然后回歸到課程上,對比分析教材上的解決方案和學生自己的解決方案,如此不僅培養了學生獨立思考的能力,也增加了學生參與教學活動的意識,提高了學生的學習熱情。比如,在講到較為抽象的“遺傳算法”時,先提出一個問題,即“遺傳算法如何用于優化計算?”,然后從“達爾文的生物進化論”入手,討論“遺傳”、“變異”和“選擇”作用,之后舉例分析,啟發學生思考“遺傳”、“變異”和“選擇”的實現,最后師生一起導出遺傳算法用于優化計算的基本步驟。如此既完成了教授遺傳算法的目的,也鍛煉了學生邏輯思維的能力,教學效果良好[4]。

3 作業和考核方式的改革創新

過去的課程作業都是單一書面習題作業,發展至今,課程作業形式已經發生了變化,更加豐富多樣,包括必須交給教師評閱的書面家庭作業和不必交給教師的課外思考題目、口頭布置的思考題或閱讀材料以及大型作業等。其中通過網絡就可以完成上交作業,并且教師批閱作業后也可以通過網絡返回給學生,實現了網絡化。課程的考核方式較之以前也發生了較大變化,加強了平時思維能力的考核,更加注重學生實驗能力和動手能力的培養,不再是絕對的一次考試定成績,而是在總評成績中加入30%的平時成績,如此不僅減輕了學生的期末負擔,也迫使學生更加重視平時的學習思考,有利于課程教學質量的提升。

4 結束語

本文是以提高教學質量為目標,結合教學實踐,從教學體系、教學內容、教學方法、考核方式等方面對本科人工智能課程的教學改革進行了探討,總結了該課程在教學和實踐方面的一些教改舉措。這些舉措符合二十一世紀高校教學的要求,可以支持教師提高教學手段現代化的水平,同時更貼合學生的學習需求。作為該課程的授課教師應始終保持對教學內容的不斷更新、教學方法的多樣化,才能激發學生的學習興趣,培養他們的思維創新和技術創新的能力,最終提高本課程的教學質量。從學生的反饋來看,作者所總結的教學實踐具有明顯的教學效果。但仍有許多方面做得不夠,今后將繼續在教學過程中不斷總結成功的經驗,吸取失敗的教訓。

參考文獻:

[1]蔡自興.人工智能及其應用[M].三版.北京:清華大學出版社,2007.

[2]謝榕,李霞.人工智能課程教學案例庫建設及案例教學實踐[J].計算機教育,2014(19):92-97.

[3]蔡自興,肖曉明,蒙祖強.樹立精品意識搞好人工智能課程建設[J].中國大學教學,2004(1):28-29.

篇3

人工智能技術及其應用的發展歷史雖然只有短短的50余年,但是它作為信息技術的前沿領域,對社會經濟和發展的影響卻越來越大。在基礎教育課程改革的大潮中,許多國家意識到基礎教育領域開展人工智能教育的必要性,努力把人工智能列入技術類教育的教學內容中。作為師范類院校,教授人工智能課是有必要的。? 

(1)為部分優秀的學生將來做更深入的研究打堅實的基礎。在面向知識經濟的今天,研究獲取、表示和使用知識的人工智能學科越來越受到人們的重視。目前人工智能研究被列為中國高技術領域的重點之一。以專家系統為代表的智能化系統在信息技術中也占有重要地位。因此在高等教育中開展人工智能教育和智能化系統的研發,不僅是計算機科學的應用,也是促進各學科服務于國民經濟發展的必然趨勢。為使人工智能的理論、方法和技術的研究與應用普及和深入,教育重心必須要下移,即從研究生教育向本科教育普及。開展本科層次人工智能普及教育的有效途徑之一是在本科高年級開設相關選修課。開展人工智能教育,不僅能夠更好地發揮高等院校的育人和科學研究功能,而且能為學生拓寬專業路徑,擴大自主學習空間和發展個性創造條件,同時也為營造一個使學生不僅有寬厚、扎實的理論基礎,且具綜合分析和解決問題能力的環境。? 

(2)為將來從教的學生積聚大量的知識。英國早在1999年,人工智能課程已經作為選修課出現在中學的信息與通訊技術(ICT)課程中。許多中小學還通過機器人競賽活動來激發中小學生學習人工智能的興趣,使學生不僅提高了用信息技術解決問題的能力,而且培養了多種思維方式,獲得了更多的創新空間。美國現行的中學信息技術課程設置中,將人工智能的內容作為“媒體與技術”層面對12年級學生的要求。澳大利亞的部分中學開設的信息處理與技術課程,人工智能、信息系統、算法和程序設計、社會和倫理道德、計算機系統分別作為5個主題共同構成了該課程的教學內容。在該課程的大綱中規定,人工智能部分的教學內容在高中第3學期為12年級的學生開設,教學時間為10周。? 

在我國,多年以來中學奧林匹克信息學競賽中一直包含有人工智能相關的題目,涉及啟發式搜索、博弈、智能程序設計等問題。2003年4月,我國教育部正式頒布《普通高中技術課程標準(實驗)》,首次在信息技術科目中設立了“人工智能初步”選修模塊,標志著我國高中人工智能課程的正式起步。? 

我國的新課程標準頒布后,教育部評審并通過了分別由教育科學出版社、廣東高教出版社、地圖出版社、上??萍冀逃霭嫔绾驼憬逃霭嫔绯霭娴?套高中《人工智能初步》教材,并開發了相應的教輔材料,包括教師用書和配套光盤等。為了配合中學人工智能課程的實施,國內也推出了一些適合中學生學習與體驗的人工智能軟件和網絡資源。另一方面,一些高校的本科生、研究生也逐步關注中學人工智能教育的開展并將其作為畢業論文的研究選題。一些師范院校適應形勢要求,已為師范生開設了與此相關的選修課程。? 

2 人工智能的教育及教學條件現狀? 

通過對本人多年的教學過程進行總結,我校的《人工智能》課程教育現狀可總結為如下幾點:? 

(1)理論知識充裕。但與實踐相脫節,特別是在智能科學技術的教育教學方面。盡管知識面相當廣泛,而人工智能理論的普及教育以及智能技術的開發與應用仍然十分滯后。? 

(2)同其它普通高等院校一樣,在本校,人工智能技術的研究與應用尚未普及,甚至比不上其它院校。這不利于培養學生的科研興趣及創造精神。? 

(3)缺乏配套實驗教材,實驗教學內容缺乏,無法培養學生的研究能力和創新能力。只有開設實驗項目,才能使人工智能的相關知識具有研究性和綜合性。? 

(4)對中小學智能教育的深度及教學方式、教學特點缺乏研究。做為師范類院校,我認為在對學生進行基礎知識教育的基礎上,要緊抓中小學智能教育的特點對師范類學生進行相關的教育與培訓。? 

相對于教育現狀,我校的《人工智能》課程教學條件現狀要稍好一些,其狀態如下:? 

(1)教材使用國家級規劃教材,此教材非常系統地介紹了人工智能的基本原理、方法和應用技術,適合本科及研究生使用。在我們的授課過程中,也會適當為學生提供相關的國內其他先進教材,如中南大學蔡自興教授的《人工智能及其應用》等。? 

(2)為了促進學生自主學習,我們準備了多種類型的擴充性學習資料,加強學生主動學習的意識,包括:課程相關雜志和書籍目錄,以及部分重要的參考文獻,與人工智能相關的網絡資源如優秀BBS、新聞組、網址等。 它們包括了大量的文獻資料、本領域研究的前沿動態等。 使用表明,學生非常樂于查閱這些資源。 使學生能通過使用這些資源進行一些人工智能程序設計,探討一些問題,在課堂討論中展示他們的收獲。? 

(3)校園網的普及與不斷優化使本課程有優良的實踐性教學環境,能充分滿足教學需要。我們擁有較充足的多媒體教室和網絡教室,為實現本課程教學提供了物質保障。在網絡資源建設方面,全校辦公室、教室、學生宿舍和教師宿舍都以寬帶網相連,這些硬件設備對本課程教學發揮了重要作用,使本課程教學質量得以明顯提高。? 

3 人工智能教學方法及手段的改革? 

針對我們現在所采取的教學方法,我認為存在許多不足,如教學方式比較單一,教學內容偏重理論講解等,為此,提出以下教學方法的改革:? 

(1)通過多種途徑激發學生的學習興趣。課程的學習效果,直接受到學生興趣和參與意識的影響。一般來講,《人工智能》作為一門前沿課程,開始學生學習興趣很大,當開始接觸到抽象理論知識及部分算法時,學生往往感到不易接受。 我們通過各種途徑和方法, 激發和培養學生的學習興趣,包括鼓勵學生參與某部分知識的擴充性資料查找,預留一定時間請學生負責對此內容進行講解,布置學生對某個基本成型的實驗進行糾錯及驗證,降低問題解決的難度。學生因此產生興趣從而做更深度研究。? 

(2)進行啟發式教學。 我們可以嘗試在教學過程中不斷提出問題請學生思考,啟發學生求解這些問題,鼓勵學生提出自己的猜想和解決方案,然后擺出教材中的解決方案,并與同學所提出的觀點進行分析和比較,這足以加強學生學習的主動意識和參與意識,提高學生學習的積極性。? 

(3)課堂辯論與交互式教學。 組織課堂辯論,討論的議題可定位為譬如人工智能是否能超過人類智能等有爭議的問題。學生通過對這些問題展開激烈爭論,激發了學習潛能,明確了學習目標。當然師生間的交流方式還有很多,如郵件互發、QQ留言等,也可在課程網站中的互動平臺進行交流。? 

(4)分層次因材施教。 在授課過程中,通過對每個具體學生的學習進度、課堂作業情況進行及時評估,對學生提出進一步的學習建議和指導, 實現個性化的教學。 對優秀學生探討,可以在教學設計和實驗設計中要求其選作部分探索性、創新性的功課和實驗,以發揮學生個性優勢。對于有意于將來從事中小學教育的學生可以在機器人及人工智能技術發展現狀等知識層面對其做問題講解。而那些看似缺乏興趣的學生,我們可以用多媒體手段如播放人工智能相關電影及科學小片引起其興趣,實行逐步引導的教學過程。? 

另外,我們可以嘗試雙語教學。 采用中文教材和講授的同時,注重在課程中的關鍵詞同時用英文表示,并適當指定英文參考短文和英文參考書。使學生能夠接觸國外文獻資料,加深對學習內容的理解,獲得更寬廣的知識。我們也可以在教學內容安排上,注重理論聯系實際,將一些人工智能網絡上的虛擬實驗給學生進行課外上網練習,從而使學生了解算法的具體運行過程, 通過參與達到知識的理解,掌握基本方法和技術。? 

 

根據現有的條件,我們在教學中可以采用多媒體教學和網絡課程教學相結合的方法,充分利用多媒體的豐富表現形式,利用網絡課程的交互性、情景化等特點,構筑以學生為主體的《人工智能》課程現代教學模式。 對于抽象知識,可通過動畫和視頻演示,通過聲音和圖像展示人工智能的歷史、人物和前景,做到學生直接而深刻地看到知識的內涵外延。網絡課程能較好地實現交互并使學習過程情景化,通過網絡課程的課堂練習和章節練習,教師可以評價學生的學習情況,并給學生提出學習建議,從而提高學生的研究力和創新力。我們也可以給學生播放中學《人工智能》課程課堂教學錄像,以使學生看到初高中學生的知識范圍及深度;同時給學生播放現有的《人工智能》科學成果,讓學生看到理論背后的實踐;也可以播放科幻片,激發學生想象的翅膀從而有興趣把人工智能作為將來深造的方向?!度斯ぶ悄堋肥且婚T較新的課程,改進教學方法和手段不僅要靠教師,也應增加硬件設備的投入。如果人工智能能采用智能輔助教學系統或機器人輔助教學過程逼真、形象,一目了然,這樣可大大提高學生的學習效率,尤其是提高學生的觀察判斷能力、發現問題和解決問題的能力。? 

4 人工智能實踐教學設計的探討? 

我們可以在教學過程中,適量開設一些實驗和設計,提高學生的動手能力,并加深他們對理論知識的理解,降低理論的抽象度,提升理論的實用性。在近兩年的教學過程中,我們會適量加入一些人工智能語言的教學過程。例如,在講解了“野人與傳教士過河”等問題后,我們可以讓學生使用Visual Prolog或者C ?++?對算法進行實現;在講解 TSP 問題的遺傳算法解決案例后,指出編碼方案、初始種群大小、進化代數、交叉率變異率等因素對求解結果的影響,并要求學生通過實驗的方式來分析、理解這些問題,并提出“尋找更有利的解決方案”等問題。把學生的興趣激發后,為解決這些問題,學生會在課外主動查閱相關文獻、相互討論以實現他們所設計的方案,這樣既培養了學生善于鉆研和勇于創新的精神又提高了學生的實踐與創新能力。? 

參考文獻:? 

[1] 熊德蘭,李梅蓮,鄢靖豐.人工智能中實踐教學的探討[J].宿州學院學報,2008(1).? 

[2] 何元烈,汪玲.“Visual C ?++?”在“人工智能”教學中的應用與探討[J].廣東工業大學學報:社會科學版,2008(8).? 

篇4

關鍵詞:人工智能;選修課;專題討論

中圖分類號:G642.0?搖 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2012)12-0053-02

一、引言

《人工智能》是一門跨學科的課程,它的內涵十分豐富,包含了符號學、數理邏輯、神經網絡、遺傳算法、知識表示和推理、模式識別、機器學習等方面的知識,并且內容抽象,使得一般本科生望而生畏。目前在大多數院校里尤其是二本院校,《人工智能》只是作為一門選修課程。既然是作為選修課程,我們可以不拘泥于傳統的教學方式,采取靈活多樣的教學形式,培養學生研究這個領域的興趣,使得學生既能掌握人工智能領域的基礎理論,又能了解目前人工智能的前沿課題,擴大知識面,并為今后的研究打好基礎。

二、改革教學方法

在傳統的教學模式里,教師往往就一本教材從頭到尾講授給學生,教師講什么,學生就聽什么。但是人工智能涉及太多的數理邏輯推理知識,內容抽象,講解起來不免有點枯燥無味,學生的興趣就會隨著講課的進程逐漸變得淡薄。另一個問題是在傳統的教學模式下,學生接觸不到該研究領域的前沿問題。事實上,隨著科技的進步,人工智能技術也在不斷發展,再加上人工智能本身的特點,即它是一門交叉學科,涉及計算機科學、信息科學、控制科學、認知學、生物學、哲學等等領域。因此當學生了解了當前國內外學者所研究的前沿課題,這樣不僅能克服“枯燥無味”的問題,而且會拓寬他們的知識面,從而他們可以將自己所學專業作為人工智能的潛在應用或研究領域?;谝陨戏治?,考慮到人工智能是適合任何專業學生學習的一門選修課,我們設立分專題講授模式,這些專題包括:人工智能與類人思維,人工智能與機器進化,人工智能與知識表示,人工智能與決策規劃等等。下面分別敘述之。

1.人工智能與類人思維。什么是人工智能?Nilsson指出:“人工智能是關于人造物的智能行為,而智能行為包括知覺、推理、學習、交流和在復雜環境中行為。人工智能的一個長期目標是發明出可以像人類一樣或更好地完成以上行為的機器……”那么為了這個長遠目標,我們應該深入地探討人類大腦是如何思維的,或者說是如何思考問題的,人類是如何感知、理解以及應付外界龐雜的世界。只有深刻理解了人腦功能原理以后,人工智能才能“貢獻出”相應的類人思維模型。這相當于空氣動力學,人類飛行器只是根據空氣動力學的原理構造的,它并不要求人類制造像鳥兒一般的飛行工具。因此在這部分教學過程中,可以先提出“大腦是如何思維的”問題,讓學生自己動腦思考,相互探討:人腦的結構是什么?人類思考問題分層次嗎?什么是智力?智力的本質是什么?……課后,學生可以帶著這些問題查閱資料文獻,分組討論,甚至可以寫一些文章來闡述自己對思維的理解。這樣既充分調動了學生學習的積極性,又培養他們的興趣。然后,我們在課堂上進行具體講解,講解內容自然而然地引入了人工智能的定義,人工智能歷史知識,圖靈測試方法以及認知模型方法,接著再介紹目前國內外類人思維模型的研究現狀。這樣的教授過程,一開始就使得學生不排斥這門課,在了解人工智能基礎知識外也接觸到認識論方面的知識,培養了學生查閱文獻和撰寫科技論文的能力。

2.人工智能與機器進化。這部分專題主要給學生講解遺傳算法方面的知識,比如遺傳算法的產生與發展,遺傳算法的基本操作,遺傳算法的應用情況。并且在教學過程中結合實例來講述。實例可以從最基本的簡單函數優化到復雜的旅行商問題。學生可以自己設計函數優化的解決方案,指出初始種群大小、進化代數、交叉率等因素對求解結果的影響,并要求學生自己編寫程序來分析和理解這些問題。這些實驗和設計極大地提高了學生的動手能力。

3.人工智能與知識表示。知識表示可看成是一組描述事物的約定,在人工智能里,它研究怎樣把“人類知識”表示成機器能處理的數據結構。經典人工智能的主要表示方法有:一階謂詞邏輯表示方法,這是最基本的表示方法,具有嚴謹的公理體系;產生式規則表示方法,這是使用最廣泛的表示方法;語義網絡、框架、腳本表示方法,這是結構化的表示方法,等等。但是學生在學習這部分的知識時,對于邏輯推理覺得非??菰餆o味。我們的想法是在介紹這部分的知識時,不僅透徹闡述各種表示方法的精神實質,而且建議學生閱讀Sowa所編著的《知識表示》一書,該書提供了知識表示方面廣泛的知識,是這一領域的公認權威著作。Sowa在介紹新思想的同時捕捉到這一領域的最新成就,并且將邏輯學、哲學、語言學和計算機科學結合到知識表示,并將其轉換為可計算形式。該書中還包含了大量的哲學和語言學的知識,閱讀該書可以使得學生知識面得以拓寬,加上該書目前沒有翻譯版本,鼓勵學生閱讀英文原著,對學生各方面能力的提高都有所幫助。

4.人工智能與決策規劃。在決策規劃中,著重介紹增強學習、偏好理論等基礎知識,由于我們在這個方面上做了許多工作,因此在講解時聯系自己的研究進行一些專題探討,例如雙馬爾科夫過程決策模型,協同算法,超濾偏好模型,樸素描述邏輯在中醫理論上的應用等等,并歡迎學生和我們共同研究這些專題,這樣做無疑會增加師生之間的學術交流,促進學生的研究興趣,形成良好學術氛圍。

5.豐富多樣的教學形式。除了以上的專題外,還可以開設其他的人工智能專題。事實上可以針對不同專業的學生確定專題的內容和形式。例如對于工程類的學生,可以著重講述神經網絡,進化計算等方面的內容,并且借助于Matlab提供的相關工具箱進行實驗設計。因為大多數工程類的本科生都學習過Matlab語言,該語言在科學研究和工程實踐中應用廣泛,在教學過程中也要充分發揮這些優點。如是文科類的學生,教學方面可以著重講述人工智能的符號學,哲學等方面的知識,這讓文科學生從另一個角度去理解人工智能。課堂上,充分利用多媒體教學,采取多樣的教學手段,激發學生的興趣和好奇心。還可以播放國際機器人大賽等錄像片段,增強課堂的教學效果。

三、結束語

總之,將人工智能分專題來講授,讓學生立刻能接觸到當前人工智能的前沿研究問題,并且領會其中的實質。再加以多元化的教學手段,使得學生好學,樂學,更好地實現教學目標,提高教學水平。

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關鍵詞:人工智能;英語教育;積極影響;消極影響

人工智能概念是20世紀五六十年代正式提出的,隨著信息技術的不斷發展,人工智能已成為一門新的技術科學。時至今日,人工智能技術的發展經歷了人工智能起步期、專家系統推廣期和深度學習期等階段,而在應用領域也取得了重大突破,如Google的無人駕駛技術和運用深度學習算法的AlphaGo戰勝圍棋冠軍等。除此之外,人工智能已被日益廣泛地應用于經濟社會各個領域,在教育領域亦是如此。2018年教育部就印發了《高等學校人工智能創新行動計劃》,要求進一步提升高校人工智能領域科技創新、人才培養和服務國家需求的能力。因此,人工智能必將不斷被融合到教育領域,并為大學教育變革提供新方式?;谌斯ぶ悄艿臋C器學習、人機交互與知識圖譜等技術方法,可以為大學英語教師在課堂教學、備課與教學研究等多個方面提供支撐;可以為大學英語教學管理與治理提供決策支持;可以為大學生英語自主學習和教師備課提供智能推薦支撐。目前,學者們已對人工智能對英語教育的影響進行了相關的研究。如高華偉分析了外語作文智能評閱與形成性評價融合策略;劉洋針對人工智能技術與高校英語教學的相互關系,通過調查問卷和訪談等方式,分析了現有計算機輔助語言學習軟件和系統的不足,并提出了相應的解決策略;張艷璐對人工智能在給英語教學帶來機遇的基礎上,探究了人工智能在大學英語教學中的應用;趙生學分析了人工智能時代大學英語教學的變革與策略;嚴燕分析了人工智能時代英語教學促進學生深度學習的路徑。在人工智能時代,人工智能技術必將對大學英語教育領域各個方面產生重大影響,如大學英語人才培養目標、教學內容、教學計劃、教學策略、教學模式、成績評價體系與英語領域科研等方面。針對此,本文在現有研究的基礎上,重點從教師和學生兩個層面分析人工智能對大學英語教育的積極影響和消極影響,并提出相關建議,以期為大學英語教師教學與大學生英語學習提供參考。

一、人工智能的積極影響

人工智能技術在大學英語教育領域的應用,將對大學英語教學資源、教學模式與大學生二語習得等方面產生積極作用,主要體現為以下幾個方面。

(一)豐富了大學英語教與學資源人工智能技術的發展與應用為大學英語教與學提供了豐富的資源。如互聯網上含有豐富的英語視頻與圖片等資源;在線教育平臺也提供了大量的英語課程資源,如中國大學生慕課、雨課堂等,它們各具特色,可為教師與學生提供多樣化選擇。因此,人工智能技術一方面可為大學英語教師提供豐富的教學素材,同時還可根據大學生學習目標與學習習慣等為其英語學習提供豐富的課外資料。同時,很多網絡資源可下載或者回放,這樣可以使得大學生的英語學習不再受到時間與空間的限制。特別是對于教育資源缺乏的地區而言尤為重要,可以在很大程度上解決教育資源不平衡問題。其中,百度教育大腦的智能備課系統便是典型應用案例。其依托百度人工智能、大數據和云平臺的優勢,整合了豐富的優質資源。對于教師而言,此平臺可按照教學進度為教師提供經過篩選的教學素材,節省教師的備課時間,提高其工作效率。

(二)豐富了大學英語的教學方式傳統的大學英語授課往往以線下課堂教學方式為主,而人工智能技術的使用豐富了大學英語單一的教學方式??衫镁W絡平臺,如雨課堂、慕課平臺等,開展大學英語線上教學模式或者線上線下混合教學模式。新的教學模式有利于教師在大學英語教學過程中采用不同的教學策略。使用新的教學模式和不同的教學策略可以提高大學生學習英語的興趣,進而有助于提高大學生英語習得的效率。

(三)提高了大學生英語習得的效率由于英語習得是一個復雜的心理過程,與大學生的情感因素、學習動機等密切相關。采用人工智能技術的大學英語線上教學方式,使得教師與學生之間不是面對面的交流互動,可以在一定程度上緩解學生焦慮、害怕等情緒,有利于學生的英語學習。動機是英語習得中重要的非智力因素,也是影響大學生英語習得效率的重要內在因素之一。學習動機與使用另一種語言的興趣密切相關。而人工智能技術采用豐富的英語學習資源以及英語教學方式的多樣化,這些有助于提高學生學習英語的興趣,進而增強學習英語的動力。

(四)形成了大學生英語習得分析數據庫人工智能技術是以大數據為依托,可以跟蹤和記錄大學生英語課堂學習和課后學習等各種信息數據,進而可形成大學生英語習得數據庫?;诖髷祿治雠c人工智能技術方法,如數據挖掘、關聯性分析和回歸預測等,可以挖掘大學生英語學習背后的規律特征,了解到每個學生的具體情況。進而構建每個學生的英語學習畫像,如學生的線上學習狀態、課程作業完成情況、測試成績和學習方式等??蔀榻處熜纬煽梢暬膶W生個體和班級整體的學情分析報告。因此該數據庫有利于教師掌握每位學生的英語學習狀態,掌握學生個體差異,為調整教學方式、教學方法與策略提供支撐。同時,上述數據為大學英語教學與大學生英語習得的研究也提供了數據支撐。

二、人工智能的消極影響

人工智能在大學英語教育領域對教師與學生發揮著積極的作用,同時對他們也產生了一些消極的影響,主要體現為以下幾個方面:

(一)對教師的消極影響由于大學英語課堂教學存在一定的缺陷,往往需要改進此教學方式。而人工智能技術的應用,雖有助于大學英語教學改革,但還需要教師熟練掌握人工智能相關技術的使用,會給信息技術能力比較薄弱的教師造成壓力。借助人工智能平臺,大學英語教學不受時間、空間和學生人數等影響,勢必會減少大學英語教師的需求,造成大學英語教師面臨失業的壓力。進而影響大學英語教師的工作積極性,以及大學英語教學質量。

(二)對學生的消極影響根據語言資本理論與期望價值理論,大學生英語學習的期望價值主要是經濟期望價值。而大學生英語學習的期望價值與學習目的和行為密切相關。比如大學生英語學習經濟期望價值主要體現為學習英語對未來找工作很重要,可以增加經濟收入。而人工智能技術在語言領域的應用,勢必會影響大學生對英語學習的期望價值。如人工智能翻譯機的出現,使得各種語言之間翻譯非常容易。即使不懂英語,也可使用它進行英語交流。因此,人工智能技術在英語領域的應用,將降低大學生英語學習的期望值,進而影響他們英語學習的興趣與目的。

(三)對師生關系的消極影響基于人工智能技術的大學英語教學,將改變傳統的以教師為中心的模式,使得教師在教學過程中的中心地位得到弱化。學生通過人工智能技術,可以很好地收集到自己需要的各種英語學習資源,如在線課程、英語講座視頻和英語文本資料等,甚至可以通過自學的方式完成英語學習任務。但這些將弱化教師與學生之間的互動以及情感,從而隔閡了教師與學生之間的關系。

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關鍵詞:信管專業 人工智能 案例教學法

1.引言

信息管理與信息系統專業是管理科學與工程學科的一個重要組成部分,是由信息技術、管理科學和系統科學交叉形成的前沿學科,它運用管理學、運籌學、系統科學和經濟學的知識和方法,通過以計算機為基礎的信息系統實現各種管理活動和信息處理業務。該專業培養的人才在信息化建設中主要承擔信息系統運行管理和伴隨企業成長而不斷更新信息系統的使命,人才的就業崗位歸屬于各種組織(企業)的信息中心或管理行政部門。在信息系統中,人工智能知識和技術的應用隨處可見:專家系統、智能監控、智能信息檢索、組合優化、分布式計算、智能管理和智能決策等。

人工智能課程是一門研究運用計算機模擬并延伸人腦功能,綜合邏輯學和認知科學的綜合性學科,其研究領域廣泛,如自然語言理解、模式識別、機器學習、數據挖掘、智能檢索、機器人技術、人工神經網絡等都走在了信息技術的前沿,有許多研究成果不僅在工業、商業和軍事上使用,而且不同程度地進入了人們的生活、學習和工作中,并對人類的發展產生了重要影響。在信息管理專業中教授人工智能課程的過程,與計算機專業的研究型教學不同,根據課程專業特色更應強調人工智能方法在實際信息管理系統中的應用。由于課程內容涉及大量抽象知識和復雜算法,信管專業學生往往在聽課過程中不能及時消化,甚至認為難以理解而影響學習積極性,本文將在經濟管理類課程中使用的案例教學法引入到人工智能課程教學中。

2.人工智能課程中的案例教學方法應用

案例教學是20世紀初由哈佛大學創造的圍繞一定培訓的目的把實際中真實的情景加以典型化處理,形成供學生思考分析和決斷的教學形式,通過獨立研究和相互討論的方式,提高學生的分析問題和解決問題能力的一種方法。案例教學方法具有明確的目的性、較強的綜合性、突出實踐性、學生主體性、過程動態性、結果多元化等特點。在人工智能課程中,結合案例教學方法,對學生學習理解抽象知識有很大作用。

2.1“智能”概念中的案例選擇

興趣是最好的老師,在學生剛剛進入新課程學習時,能否有效激發其學習興趣,將直接關系到整個課程的教學過程順利與否,學生是否發揮學習主動性和對課程知識的掌握程度的高低。因此,在第一章中引出“人工智能”的基本概念時,我選擇每位同學在兒時的玩具――魔方,將魔方恢復過程轉化為在人工智能搜索原理平臺上的啟發式搜索模型,令學生從兒時簡單地無序轉動魔方的玩法中,體會到魔方模型在搜索運算過程中應該考慮到的問題:衍生出來的節點應盡可能少,又要保持魔方各面在旋轉中顏色屬性的相應變換。同時輔以視頻和實物的演示,使學生對人工智能課程有了初步認識,并對問題建模和搜索策略產生濃厚的興趣。

2.2“知識表示”中案例選擇

知識表示是人工智能研究內容的基礎部分,涉及狀態空間表示法、問題規約法、謂詞邏輯法、產生式法、語義網絡法和框架表示法,為了充分發揮學生的聯想能力,案例選擇語義網絡法的圖形表示案例。語義網絡是一種采用網絡形式表示人類知識的方法。在語義網絡知識表示中,結點一般劃分為實例結點和類結點兩種類型。結點之間帶有標識的有向弧表示結點之間的語義聯系,是語義網絡組織知識的關鍵。在“連接詞在語義網絡的表示方法”內容中,選擇帶有蘊含關系的命題:“如果車庫起火,那么用CO2或沙來滅火?!钡陌咐?,首先構造簡單的語義網絡,抽取出蘊含連接詞前件“車庫起火”和結論“用CO2或沙來滅火”兩個命題。再抽取出前件命題事件結點“起火”和地點“車庫”;結論命題事件結點“滅火”和事件工具屬性“CO2”和“沙”,且兩工具間是“或”的關系。學生可以在課堂上及時地應用剛學到的知識表示出此語義網絡,我在此基礎上擴展,對具體事件進行聯想,可以得到失火事件的實例聯系后的復雜語義網絡。再輔以其他負責命題的語義網絡表示練習題,讓學生體會理解并及時掌握語義網絡知識表示法。

2.3“專家系統”中案例選擇

專家系統是一類包含知識和推理的智能計算機程序,是可以根據人們在專業領域內的知識、經驗和技術求解問題并做出決策的計算機軟件系統。專家系統已廣泛應用于醫療診斷、地質勘探、石油化工、軍事、文化教育等各方面。在講授此部分內容時,選擇“營養配餐系統”給學生演示,同時輔以講解,邀請學生參與系統操作,讓他們為自己量身設計一套科學營養的菜單,在完成任務的過程中,掌握專家系統的基本結構與工作原理;了解專家系統正向、反向推理和不精確推理的基本原理;了解專家系統解釋機制的基本概念。在案例教學后,利用Visual Prolog工具,完成簡單的專家系統的設計。

3.結語

本文介紹了在信息管理專業中人工智能課程的教學內容,運用案例教學方法對課程中抽象內容講解并激發學生學習興趣,在案例教學過程中注意和學生的互動,將他們帶入到學習環境中,誘發他們的發散聯想思維,同時又參與到案例的應用中。實踐證明,將案例式的教學方法引入到非計算機專業的人工智能課程中,能取得良好的教學效果。

參考文獻

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>> 引入深度學習的人工智能類課程 中西合璧的人工智能課程雙語教學模式 可調戲的人工智能 生活中的人工智能 不斷超越的人工智能 逐漸靠近的人工智能 正在落地的人工智能 2035年的人工智能 航天類專業“人工智能”課程的教學探索 林業院校人工智能課程教學的思考 人工智能導論課程的興趣教學法 人工智能概論課程的教學思考 “人工智能”課程教學的實踐與探索 游戲開發應用中的“人工智能”課程教學方法探討 人工智能的應用研究 人工智能的日常應用 人工智能的應用和發展 淺析電氣自動化控制中的人工智能應用 分析繼電保護中的人工智能技術及其應用 電氣自動化控制中的人工智能應用分析 常見問題解答 當前所在位置:l)。在情境創設時,教師根據學生特點提出了多種應用需求,例如化妝品銷售咨詢等。學生利用該工具,興趣盎然地開發了自己的小型專家系統,不僅理解了專家系統的特點、作用、運行方式等,還具有強烈的成就感。

2.2面向研究的情境創設

蘇霍姆林斯基認為,研究型教學法應該充分體現學生的主體地位,激勵、引導和幫助學生去主動發現問題、分析問題和解決問題,激發學生學習的內在興趣和成就動機[4]。人工智能課程中包含了大量的前沿問題,研究型課題比比皆是,如何平衡這些研究課題與興趣、實用的關系,是教學設計中重點考慮的內容。

下面以“規劃”中的路徑規劃內容為例,詳細分析以研究為導向的情境創設過程。表2給出了整個教學設計。

綜合幾次研究課題完成情況,班級中有1/3的學生通過廣泛查閱資料和多次與教師討論,提交了質量尚可的標準格式論文,并因此獲得了學院的科研學分。除此之外,教師還組織這部分具備一定科研潛力的學生參加科研項目,進一步磨練科研技能,極大提高了學生的學習興趣和能力。

3DBR驅動的教學過程

人工智能課程各單元內容相對獨立,難以形成統一的聯系,怎樣驗證各單元的學習效果?從提出問題到任務解決,每個單元的學習通常要跨越幾節課甚至幾周,怎樣在此期間保持學生的興趣和關注?

DBR是情境設計、實施、評價、再設計、理論形成等環節多次迭代循環的過程,柯林斯稱之為“不斷進步的修正”(Progressive Refinement),以檢測設計的價值。因此,評價是教學過程中非常重要的一環。本課程教學主要做好兩個環節,以驅動整個教學過程的推進。

1) 實踐環節。

通常的實踐環節是課程結束后固定時間的實際任務,而本課程的實踐卻貫穿整個教學過程,是單元教學、教師、學生之間的粘合劑。實踐包括應用型實踐和研究型實踐,一般在每個單元教學開始,提出問題后,實踐任務就被布置下去,例如前面所述的“黑白棋”、“路徑規劃算法研究”等。學生接受任務后,帶著問題搜索解決途徑,在此期間需要教師提供方法指導及答疑(既可固定時間,也可通過E-mail等形式)。及時地交流,特別是針對實際問題的交流,不僅有效率,而且便于教師及時調整教學設計。

2) 教學評價。

除了課程考核以外,每個教學單元結束時都有反饋和評價環節。評價方式包括單元測試、編寫軟件測試、研討會等。具體采用何種形式,要根據前一階段的反饋信息決定。這些來自學生反饋信息包括前一階段學習的接受情況、興趣點、其他課業繁忙情況等。在學期的不同時間點采用合適的評價方式,有助于加強學習刺激,總結和發現教學設計中的問題,及時調整。

通過上述兩個環節的推動,精心設計的教學內容得以順利實施并被學生欣然接受。2/3的學生在整個學期教學中都保持了積極的態度和充分的關注度,確實感受到人工智能的魅力,并能夠從技術角度看待人工智能,消除了未學或初學時的神秘感。

4教學實施效果分析

1) 正效果分析。

中原工學院計算機學院作為普通工科院校,以培養實用型人才為主,人工智能并非主干課程,學生重視程度不足。兩年來,經過教師與學生的共同努力,教學改革成果逐步體現。人工智能類學生人數從過去的5%上升到15%,科研論文數量從1%上升到20%。有20%的學生接觸過或正在從事人工智能類項目的研究與開發,考研選擇人工智能科目的學生比例從0上升到15%,考研成功人數占畢業生總人數的20%。

人工智能教學中采用的應用型與研究型情境創設,不僅促進了學生理解接受知識,而且鍛煉提高了學生獨立分析、解決問題及開發能力。學習也不再局限于課堂,而是拓展到圖書館、互聯網等更廣闊的空間。學生在學習期間保持了高度的關注,充分發揮了主動性和主體意識,為持續發展奠定了良好的基礎。

2) 不足分析。

DBR的方法論能夠促使教師在教學過程中不斷完善教學設計,融合先進的教學理論及工具,逐步加深學習的理解和設計的提升,切實提高教學效果。然而,仍然存在一些DBR無法解決或完善的問題。具體表現在:

(1) 缺乏合適的教材。目前大多數教材的示例以解答式或推證式為主,設計型或實際項目案例較少。

(2) 投入時間限制。盡管上述教學設計和教學過程都經過精心準備與實施,但是要取得好的成效,還需要教師和學生都投入大量時間交流、研究或開發。而學生課業繁忙造成了實施的瓶頸。

這些不足制約了上述教學方法的實際實施效果,需要今后不斷改進。

5小結

本文針對普通工科院校學生特點,將DBR研究成果應用于人工智能課程。教學效果表明,精心設計的應用型與研究型情境有助于維持學生長時間的關注度、主動性和興趣;強調基于評價的修正使教學過程可調節,學生的學習效果更可靠。希望本文研究能夠對人工智能教學及學生培養起到一定的參考作用,下一階段的主要工作是進行適合的教材建設。

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DBR Utilized Teaching Method for Artificial Intelligence

WANG Lu, LU Xiao-xia

(School of Computer, Zhongyuan University of Technology, Zhengzhou 450007, China)

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1幼兒園國學教育開展中存在的問題

時代轉型下的“國學熱”催生了幼兒國學教育潮流,但在具體實踐中教育效果卻不盡如人意??v觀現階段的幼兒國學教育,我們不難發現其存在一定的誤區:

1.1教學活動方式單一

“幼兒園在進行國學啟蒙教育時采用的教學形式較為單一,幼兒園采用的最主要方式是誦讀法[1]”。首先,一位老師面對多位幼兒,教師朗讀示范,幼兒跟讀后進行熟背是現在多數幼兒園的教學形式,以強迫幼兒“讀經”的形式灌輸傳統文化知識。其次,教師多采用傳統的“獎勵”模式來激勵幼兒背誦。導致幼兒背誦課文僅僅是為了表現自己并獲得獎勵,而并非為了獲取知識。這種單一的教學模式,忽視了幼兒的興趣,也體現不了幼兒學習國學經典的真實意義。

1.2缺乏國學啟蒙環境的熏陶

當前幼兒園的國學環境啟蒙大多形式較為復古。根據調查,目前幼兒園進行的環境創設,大多是形式上的創設。大多數幼兒園誤以為將國學經典(如《千字文》《百家姓》《三字經》)通篇印在墻面上、將國學經典人物畫像掛在墻上,或者在某一區域內擺放古代學習的書桌和古代書本,便是營造了國學環境。這些復古形式的長期使用會使幼兒對國學失去興趣,產生“抵觸”和“視而不見”的現象。

1.3缺乏科學系統的國學教育內容

國學文化包羅萬象。首先,當前大部分私立幼兒園對幼兒國學教育的理解都停留在國學經典典籍這個層面上,將國學典籍的教學作為國學教育的重點,且80%以上的幼兒園都單純地以《弟子規》和《千字文》背誦作為國學教育的主要內容。其次,幼兒園國學教育內容的選擇忽視了幼兒年齡階段特點和身心發展水平,教材也不具備層次性。

2幼兒園國學教育融入人工智能的必要性

時代轉型背景下,人工智能與教育領域的深度融合是解決當前幼兒國學教育問題、健康發展的必經之路。當前幼兒園亟須建設國學特色課程、提高國學教師素質、實現高效的因材施教。

人工智能是一門綜合的交叉學科,涉及計算機科學、生理學、哲學、心理學、哲學和語言學等多個領域。[9]首先,人工智能的新型教育模式能綜合多領域學科知識,打破單一的教學方式,創新當前幼兒國學教育。其次,人工智能可以發揮其智能化、自動化、個性化和協同的特點,為幼兒園區域活動提供智能化、自動化的環境創設材料。此外,人工智能可以根據每一位幼兒的特點采用大數據分析的方式,分析幼兒認知發展程度,在夯實國學教育理論的基礎上,根據幼兒身心發展規律循序漸進地實施幼兒國學教育,在真正意義上建設并發展幼兒園特色課程。[2]國學教育師資短缺是阻礙國學教育發展的首要因素。教師短缺是一個嚴重的問題,對教育影響重大。而人工智能能夠獨立扮演教師的角色,且儲備了大量國學專業知識。人工智能在以教師的角色進入幼兒園師資隊伍的同時,對幼兒教師本身提出了新的要求。人工智能背景下的幼兒教師需要具備更廣泛的知識范圍、更強的綜合素質、創新型的思維以及較強的信息技術應用能力。因此,人工智能以其本身的智能化和幼兒教師的專業化能夠提高幼兒園師資隊伍的整體素質。

幼兒園國學教育融入人工智能,旨在促進幼兒國學個性化教育。在幼兒園國學教育中引入人工智能,為幼兒活動提供了創新性的玩教具和活動形式。在國學教育中,兼顧幼兒的特殊性,通過分析不同年齡段的幼兒身體發育程度、認知水平、思維能力、學習接受程度,為幼兒制定個性化課程。因此,人工智能技術與國學教育融合能兼顧個體的特殊性,能夠高效地做到因材施教。

3幼兒園國學教育融入人工智能的路徑

幼兒園國學教育融入人工智能是在遵循幼兒身心發展規律的同時,借助人工智能科技優勢,實現傳統幼兒國學教育與人工智能的有機結合,能夠增強國學教育的效果。

3.1環境創設

人工智能以其不可匹敵的技術優勢,創設全新的學校環境特征[3]。國學環境創設融入人工智能是促進國學教育開展的重要路徑。在傳統環境靜態創設的基礎上,安置多媒體一體機來創設動態多變的主題墻,播放國學經典動畫、歌曲、故事,展示栩栩如生的動態人物造型,呈現豐富多樣的色彩,使幼兒園的墻面設計能夠有效地將動態和靜態相結合。除了提供動態國學經典文化元素之外,還可以利用人工智能篩選不同年齡段的國學知識展現給幼兒,創設符合幼兒年齡特點的主題墻。天花板是傳統環境創設易忽略的一步。吊飾是懸掛于天花板的裝飾,它能夠為幼兒園內公共環境增添動感和立體感。可以利用人工智能將國學經典文化中的人物形象(孔融、孟子、孔子)、書法作品、傳世經典國畫、經典國學典籍(《三字經》《千字文》)等投影展示到天花板上。同時,在圖書角安置人工智能設備,將傳統紙質書籍與有聲讀物有機結合,打造人工智能讀書角。書架旁邊則可以布置以國學經典文化為主元素的周邊,力圖將智能元素與傳統文化元素相結合進行環境創設。

3.2人工智能教學系統

人工智能教育系統的融入促進了“有形”教師與“隱形”教師的有效結合,發揮了國學教育的巨大效力。首先,智能多媒體一體機是較為普遍的一種人工智能系統。在組織國學經典教育過程中利用其人工智能計算的個性特點,選擇出適合各個年齡階段兒童的國學經典知識。以小班為例,人工智能設備篩選出適合小班幼兒觀看的圖片、國學律動、順口溜、兒童化故事等,并以動態方式展現給幼兒。同時,教師要對多媒體設備進行有效操作、關注幼兒的身心狀態。其次,人工智能機器人基本可以代替傳統教師進行“教學自動化設計”,減輕教師負擔。機器人能為幼兒營造出一種“混合現實”的環境,讓幼兒更好地參與到故事表達中,機器人作為活動組織者,替代了教師在活動組織中的主導角色,自行設計活動流程,引導幼兒自主探索學習。此外,遠程教學是基于人工智能的教育交流平臺。[4]幼兒園建立遠程教學,以線上互動的方式,將幼兒國學教育專家與幼兒園的孩子聯系起來,實現專家與孩子的線上國學交流和互動,以便對幼兒進行更專業、更科學的國學教育指導。

3.3智能化、自動化的國學區域活動

區域活動,是指教師根據教育目標,為幼兒提供一定的活動空間和活動材料,幼兒在豐富的環境中進行自主、自由的探索性活動和個性化學習。幼兒國學區域活動的智能化能促進幼兒園學知識的有效獲得。

3.3.1智能化材料

人工智能的發展帶來智能化的益智玩教具,智能機器人尤為突出。首先,在國學區域活動中投放智能化的玩教具,能夠實現區域活動智能化。以國學藝術活動“智能機器人與幼兒園皮影戲剪紙活動的融合”為例。在幼兒美工區進行活動前,人工智能機器人獨自操作皮影戲,并展示給幼兒,啟發幼兒如何做皮影戲剪紙。隨后,機器人可以扮演活動組織者,引導幼兒逐步完成皮影剪紙。其次,國學的益智玩教具還包括國學經典有聲讀物、國學趣味創意觸感玩具書、智能優秀傳統人物模型、智能傳統習俗文物模型等。這些智能化材料的投入將大大提升區域活動的智能化和自主性。

3.3.2自主化學習

人工智能教學系統或者人工智能機器人以教師身份介入國學區域活動,代替傳統教師引領幼兒在區域內自主進行國學知識探索、學習。以國學語文活動《三字經》為例,機器人講故事、與幼兒進行國學知識交流對話,帶領幼兒唱讀《三字經》,使幼兒自主理解三字經的含義,并模仿、學習三字經中的優良習慣。當然,幼兒教師并不能完全退出區域活動,教師要選擇恰當的介入方式。教師在幼兒開展區域活動中要時常觀察幼兒,在他們遇到困難、秩序混亂以及幼兒身心安全受到威脅時,教師要及時介入,保證幼兒的自主化學習順利開展。

篇9

關鍵詞:人工智能影視教育課堂在場價值觀

人工智能技術作為社會媒介化發展的特殊產物,不僅能夠建構起智能媒介化的信息社會,更能深入到傳媒研究領域,引導影視傳媒研究朝著“互聯網+教育”的方向發展。當前影視傳媒教育正面臨重要的轉型階段,如何通過媒介信息技術調整現有的理論學習模式和教學培養目標,已經成為影視教育進行改革創新的突破口?;谌斯ぶ悄転榻逃畔⒒瘞淼臋C遇和挑戰,影視教育正致力于從“刀切教育”邁向“精準教育”,從“課堂缺席”轉為“課堂在場”,從人才培養模式到教育信息平臺搭建,都在不斷強化智能教育培養,力求為影視傳媒教育的智能化改革和實踐提供決策依據。

一、影視教育智能化發展的應用價值

智能化影視傳媒研究是教育信息化極為重要的應用場景,人工智能技術不僅拓寬了影視傳媒教育的研究方向,同時也在技術手段、渠道搭建、傳媒倫理等層面發揮著重要作用。

1.消除數據鴻溝,發揮智能傳媒教育技術賦能和知識平權的雙重功能。影視傳媒研究是以實踐為基礎的理論性教學,以培養創新型和復合型人才為教育目標。教育學者是影視文化傳播的驅動者,因個體間存在傳播技能、信息儲備和交往行為方面的差異,造成影視傳媒教育具有嚴重的知識鴻溝。在影視研究學者步入算法教育的重要階段,智能教育平臺可通過讀取人的反饋改變原有的教學模式,調整每一位受教育者的天賦類型。與此同時,教育學者能夠充分利用算法技術和人工智能手段,獲取定制化的影視資源和學習條件,以技術邏輯引導學習流程,用分析框架提高教學模式的理論性和可操作性,通過強化教與學的變革場景,激活文化創作的想象力和邏輯性思維,使科技創新在理性與感性、理論與實踐的引導作用下,從一般的理論教學形成智能媒介化的信息教學模式,從單向傳授轉變為雙向互動的學習教育模式。

2.拓寬學習渠道,推動教育形態從理論課堂到智能媒體教育課堂的變革。人工智能技術與影視教育教學的深度融合,正引發起一場新的教學革命。從教育手段和學習途徑上來看,原有的課堂教學已無法滿足理論和實踐的雙重需求,大數據催生出的智能化影視教育,在虛擬世界和現實世界間搭建起新的算法課堂,利用人工神經網絡簡化理論教學的概念,又通過具有超強運算能力和通訊能力的技術手段協助實踐操作。例如,人工智能照相機作為輔助型的教學工具,被運用于智慧課堂的攝影實踐教學中,借助云端技術和物聯網連接遠程數據中心,可以幫助不懂攝影技術的學習新手盡快了解電影拍攝的理論框架和基本技能,推動教學場景從應用性教學到智慧型課堂的氛圍建構。人工智能與影視教學的跨界融合,成為智能傳媒教育進行顛覆式創新的重要表現形式,教育形態正逐漸從智慧課堂過渡到智慧校園,從傳統的理論范式過渡到智慧媒體的應用型范式,幫助構建起新的學科話語體系。

3.重視傳媒倫理,推動智能化影視傳媒教育價值觀和技術性的生成。人工智能是以追求效益為初心的理性工具,在技能研發階段尚未對倫理規范提出強制要求,技術倫理向來是人工智能難以逾越的一道鴻溝;影視傳媒教育則是以培養學生的倫理觀和價值觀為出發點,重視以道德審美為核心的理性意識。智能化傳媒教育將信息技術和影視教學進行結合,使得理性工具得以同理性意識深度融合,人文關懷建立在技術作用之上,這既是培養受教育者核心價值觀的時代需要,亦是強化人工智能技術倫理的有效途徑。人工智能時代,強調智能化影視傳媒教育技術性和價值觀的生成,與其說是建立在影視教育應用場景上的技術倫理規范,不如說是借信息技術完成對傳媒倫理和受教育者價值觀的理性建構,讓人工智能發展緊密聯系意識形態和倫理道德問題,加深技術手段和教育學習的彼此作用,從而獲得傳媒教學在倫理層面的共識。隨著傳媒影響力的逐步擴大,以內容為載體的影視教學活動意味著要擔負起更重要的教學責任,學科研究核心價值觀的建設必須以注重傳媒倫理和技術倫理為教學基礎,重新建構現有的倫理道德觀念,為人工智能技術注入價值觀的活的靈魂。

二、影視教育智能化發展的風險問題

人工智能技術的迅速發展,賦予影視傳媒教育極大的應用價值,與此同時也面臨著潛在的風險問題。

1.灌輸式教育仍占據主流,智能化影視教學陷入價值認知困境。在人工智能技術出現以前,理論+實踐的教學策略已經成為一種固定的形態存在于傳統影視教學工作中,受教育者根據統一的培養目標規劃自己的學習方式,包括影視創作及影視理論等相關課程都按照相同的培養模式進行。由于教育主體對人工智能的認知存在兩極分化的現象,過往只能夠通灌輸式對學生進行強制教育,智能化影視教學則是處于小范圍內的實踐和創新。對影視教育而言,理論與實踐是學習的內容,繼承與創新才是研究的實質。明確人工智能教育的價值認知,從灌輸教育逐步邁向定制化教育,為高校的人才培養提供重要的智力支持,應當是影視教育智能化轉型發展的著力點。

2.智能教育應用場景缺乏思考,其深度和廣度有待進一步挖掘。當前,智慧課堂、智慧校園的出現奠定了智能傳媒教育的基本雛形,依靠大數據、物聯網等信息技術支撐的智能傳媒教育,在平臺搭建層面已出現顯著性成果,但對應用場景的深度和廣度挖掘還存在明顯問題。影視教育智能化應當以追求個性化和定制化教育為目標,崇尚的是終身學習的教學理念,不應當將人工智能技術僅局限于傳統的教學課堂,除了要從“線下”走向“線上”,還需要考慮到以人機交互為主要形態的教學應用場景,挖掘人工智能教育更多的應用情境和展現方式,從而對影視課堂的理論與實踐教學價值提供合理的在場性證明。

3.專業壁壘依然存在,智能化教學成果馬太效應極為明顯。智能教育世界要求培養更加多元化的應用型人才,但人工智能的馬太效應逐漸滲透到影視傳媒教育工作中,也會導致教學成果受到出現嚴重的失衡現象,難以滿足高校對人才培養的多元化需求。作為藝術研究的影視教學活動,其科學精神和創新實踐同樣重要。尤其在媒介融合背景下,要想推進受教育者從“影視學者”逐漸過渡到“影視作者”,人工智能不僅需要滿足師生的定制化教學任務,還應當破除專業和行業的壁壘,對其相關聯的學科和傳媒領域進行合作,才能夠改變當前智能化影視教育在教學模式上面臨的不足,不斷為社會輸送更多的應用型人才。

三、影視教育智能化發展的轉型實踐

面對智能傳媒教育的風險與挑戰,影視專業更應當立足于自身的教育發展特色,從人才培養模式、應用場景建設、教育資源整合等方面,推進影視教育智能化發展的轉型實踐。

1.從“灌輸教育”走向“精準教育”,創建新的人才培養模式。智能傳媒教育范式的自主性建構,應當立足于對傳統教學效率和人才培養模式的顛覆?;诋斍坝耙晜髅街悄芑l展在人才培養模式層面的不足,其轉型實踐需要從受教育者的個性化需求出發,在師生、家長和社會的通力合作下,創建新的人才培養模式,利用碎片化學習完成系統化的學習過程,逐漸從“灌輸式教育”走向“精準化教育”。例如,人工智能時代對影視學生的培養更趨向于“以個人為導向的系統化學習”,通過前期對受教育者的大數據整理,對每一位同學的邏輯性、想象力、創造性和溝通能力等進行分析,從影視理論和影視創作兩大方向出發對受教育者形成定制化的學生畫像,并提供針對性的智慧作業,幫助教師采集學生的學習情況,從而實現規范化的信息管理??梢灶A見的是,智能傳媒時代,“互聯網+教育”學習模式的生成,在推動知識平權化等方面發揮重要價值,成為影視教育智能化追求的重要轉型路徑。

2.從“課堂缺席”走向“課堂在場”,打造新的傳媒教育平臺。人工智能不僅要改變傳統的人才培養模式,同樣也應當提供更加多元化的學習應用場景。過去的影視研究多局限于單一的課堂場景,采用課上理論和課下實踐的方式進行授課,完成影視教學的閉環。人工智能時代,影視傳媒教育應當調整原有的受教育模式,通過搭建合理的人工智能應用平臺,可以巧妙地將課堂場景與智能技術結合起來,為受教育者提供更加多樣性的教學應用場景,從而實現成長課堂的“在場共生”。例如,人工智能可以帶動影視制作的推陳出新,通過搭建智慧超媒體系統,將電影屏幕從影院搬到校園,自動生成無窮界面。與此同時,影視傳媒的智能化還可以幫助教師自動生成電影梗概,將理論性教學轉變為可視化形象,使電影理論同定制化的影像人物之間建立匹配關聯,讓教育場景從線下逐步延伸到線上,為影視研究提供重要的云服務。

3.從“媒教分離”走向“共建合作”,實現產研學的自主對接。影視教育智能化發展的最終目的是為了尋求理論與實踐的融和,幫助構建起傳媒教育和傳媒業界的良性生態關系。傳媒教育智能化也可以全面提高受教育者的學習效率和工作效率,通過優化教育資源,帶動影視內容的高質量生產、影視人才的高質量創作。因此,從“媒教分離”走向“共建合作”,引導產研學的自主對接也成為了影視教育智能化轉型實踐的有效探索。未來的影視傳媒發展,能夠抓取海量資源建構獨立的影像景觀模型,為機器人參加藝考創造可能性,并且也可以緊抓電影內容的智能化生產,從前期的電影腳本自動化寫作到后期的虛擬演員個性化定制,系統均可以對劇本創作、電影拍攝等課程進行精準化評估,從中篩選出符合影視公司要求的作品,進入后續的市場化操作。

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關鍵詞:人工智能;Prolog語言;專家系統;虛擬足球機器人 新一輪課程改革亮點之一:技術課程標準,由信息技術和通用技術組成。作為技術領域的集大成者:人工智能貫穿于整個技術領域。信息技術開設人工智能初步選修模塊,通用技術也有簡易機器人選修模塊,面向中學生有青少年機器人大賽。經過兩年準備,筆者在部分學生中開展人工智能實驗教學,深受學生歡迎。下面是筆者的一些做法和感受。

一、聯系實際,激發學習興趣

信息技術必修課中“用智能工具解決問題”一節,學生已對身邊的智能工具及其使用已經有一定的感性認識。但是對什么是人工智能,人工智能給人類生活帶來哪些好處等問題還不是很清楚。哪里沒有興趣,哪里就沒有記憶。通過生活中的一些實例,如,俄羅斯國際象棋世界冠軍卡斯帕羅夫與電腦“深藍”間“人機大戰”視頻,英國eliza機器人對話,滅火機器人、足球機器人等引導學生進入人工智能的多彩世界當中,也可以讓學生通過百度搜索其他方面如軍事等方面的應用。讓學生明白人工智能技術已經滲透到人們的社會生活,在各個領域得到廣泛的應用。

二、由淺入深,介紹人工智能

人工智能是計算機科學的一個重要分支,它是由計算機科學、控制論、信息論、神經生理學、哲學、語言學等多種學科相互滲透而發展起來的。其主要內容是:人工智能語言、搜索技術、知識表示、自然語言理解與機器翻譯、專家系統等。要實現人工智能技術,使機器具有智能,則需要人們給它設計智能程序。因此,讓學生掌握一種簡單實用的人工智能語言是必要的。Prolog是一種邏輯編程語言。它建立在邏輯學的理論基礎之上,最初被運用于自然語言等研究領域?,F已廣泛地應用在人工智能方面,利用它可以建造專家系統、自然語言理解、智能知識庫等。Prolog教學主要結合“找醫生看病”這個簡單的實例,了解Prolog語言的謂詞邏輯、事實、規則和目標,進而介紹Prolog程序的運行機理,讓學生發現在Prolog程序中一般不需要告訴計算機“怎么做”,而只要告訴它“做什么”。一旦給Prolog提供必要的事實和規則之后,它就能使用內部的演繹推理機制自動求解指定的問題,而不需要在程序中列出詳細的解決步驟,這也正是人工智能語言與其他計算機程序設計語言的不同之處。如果系統完善,將機器人專家引入醫院,不但能大大減輕醫生的工作量,而且專家就在我們身邊,讓看病難、就醫難成為歷史。

三、虛擬智能,體驗人工智能

由于學校資金和條件限制,筆者利用AI-RCJ虛擬足球機器人作為教育載體。AI-RCJ是一套虛擬足球機器人的制作平臺軟件和競技仿真環境。該軟件以寓教于樂的方式,打破了傳統教育的模式,為使用者提供了一個新穎的教育平臺。整個系統由五部分組成,《初識機器人》和《足球機器人》是基礎類,《進攻機器人》《守門員》《我的球隊》三個模塊是整個競技仿真環境的核心部分。在這三個模塊中滲透給學生計算機程序設計的基本思想、順序結構、分支結構、循環結構;讓學生了解數學平面坐標、體會不同質量的物體碰撞帶來的不同效果和狀態。使用者可根據自己的策略建立一個虛擬足球機器人,用戶可選用圖形化編輯器――機器人快車或者代碼編輯器――CodeCanvas來實現機器人的策略及算法。編寫好的機器人控制代碼經過編譯以后,就可以導入到AI-RCJ仿真競技環境下和其他的足球機器人進行比賽。不斷地在比賽中總結和改進,在競技中品味學習人工智能的樂趣。

四、實際操作,挑戰機器人設計

如果資金允許,可采購一些機器人組件,進行實際的組裝和設計。以小型足球機器人為例,其硬件結構主要由6部分組成:行走機構、擊球機構、帶球機構、電路部分(決策,控制和通信等電路)、電源裝置及輔助部分(小車底盤,外罩)。機器人小車應能準確地接收上位機指令,并根據指令要求迅速完成決策子系統的意圖(帶球,射門,攔截等戰術動作)。決策系統是整個系統的核心部分,它主動完成知識提取并確定機器人的協同任務。機器人的通信系統特別是無線通信系統是保證從主機端到機器人底層之間的數據傳送是可靠的,從而使得機器人能夠比較順利流暢地進行。

經過兩年實驗教學,學生認真學習,積極性很高,都想成為機器人制作的高手,與往日的玩游戲和上QQ不可同日而語,信息技術課真正成為學生的主人。遺憾的是由于經費問題不能讓每位學生親自設計機器人,讓自己的作品在綠茵場上一展英姿。但筆者相信隨著國家教育投入的增加,這一難題必將迎刃而解。