人工智能毕业设计方向精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇人工智能毕业设计方向，期待它们能激发您的灵感。

篇1

关键词：人工智能；本科高年级教学；教学改革

中图分类号：G642　文献标识码：B

1　引言

人工智能是计算机科学与技术学科类各专业重要的基础课程，在信息类相关的许多高年级本科和研究生都开设了人工智能课程。人工智能是一门前沿性的学科，它主要研究计算机实现智能的基本原理和基本方法，同时人工智能也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。广义的人工智能涵盖了模式识别、机器学习、数据挖掘、计算智能、神经网络、统计学习理论等众多研究方向。人工智能作为计算机学科的重要分支，已成为人类在信息社会和网络经济时代所必须具备的一项核心技术，并将在未来发挥更大的作用。

由于人工智能课程的学习难度较大，内容更新比较快，也繁多，使得教学有一定的难度。特别是针对本科高年级的人工智能教学，由于本科生的研究意识相对较弱，而人工智能比较强调科研性，所以如何教好本科高年级的人工智能课程是一项非常具有挑战性的任务。

本文通过分析本科高年级的教学特点和人工智能课程的自身特点，在如何提高教学质量这一问题上提出了几点思考。

2　本科高年级的教学特点

中国的本科教育，由于历史和经济发展水平等诸多原因，目前的定位还是培养某方面专业人才的专才教育。本科高年级学生在完成了低年级公共基础课程和部分专业基础课程的学习之后，迫切希望了解本专业的应用领域和发展前景，所以在教学过程中要注意内容的应用性和专业性。另一方面，本科高年级学生也是研究生教育的储备人才，在教学过程中要适时的进行科研引导，这样能够让毕业生保持对科学的兴趣，从而为研究生阶段进一步深入研究打下基础。本科生一般于4年级的10月份开始着手毕业设计，在本科高年级的教学过程中还要注意与毕业设计的内容相结合，这样可以让学生提前做好准备，选择适合自己的方向。

3　人工智能课程的学科特点

与信息类其它专业课程相比，人工智能具有应用性、研究性和发展性三个重要学科特点。首先，人工智能是一门应用性很强的学科。人工智能学科的主要目标在于研究用机器来模仿和执行人脑的某些智力功能，并开发相关理论和技术。人工智能技术广泛应用于模式识别、数据挖掘、智能控制、信息检索、智能机器人等领域，在日常生活中，随处可见人工智能技术的应用实例；其次，人工智能技术具有很强的研究价值，是计算机科学领域中重要的研究方向。技术进步无止境，研究者们不断追求开发出效率更高、更智能的人工智能技术：最后，人工智能是一门正在发展中的学科。随着信息化、计算机网络和Internet技术的发展，人类已步入信息社会和网络经济的时代，它们为人工智能提出了许多新的研究目标和研究课题，人工智能的应用领域以及技术算法都在不断发展。

4　人工智能教学的三点思考及对策

4.1　注重应用性和介绍性

在教学实践中，笔者发现，本科高年级学生一般比较关心各种人工智能技术的应用领域和使用方法，而对基础性理论和技术细节不是很感兴趣。他们一方面希望能学到很多较新和较实用的人工智能算法，并且最好可以看到使用效果；另一方面又希望老师的教学主要停留在介绍性层面，不想花太多时间在复杂的理论理解上。这也比较符合本科高年级的教学特点，本科阶段主要是培养具备较强应用性和基础科研素质的专业人才。传统的人工智能教学主要讲授知识表示和搜索推理技术，大部分实例都是解答式或推证式的。由于其知识的抽象性，又加之其应用实例较少，所以往往教师感觉难讲，学生在学习过程中也感觉乏味，对讲授的内容大多都是死记其方法和步骤，因此影响了教学效果。针对这一问题，笔者认为，在设计人工智能教学时，要注重内容的新颖性、实用性和介绍性。除了讲授那些仍然有用的和有效的基本原理和方法之外，要着重介绍一些新的和正在研究的人工智能方法和技术，特别是近期发展起来的方法和技术，如支持向量机、决策树、模糊集、遗传算法、蚁群算法等。这些内容的理论部分可以不必过分深究，教学重点主要放在介绍每种技术的产生背景、发展状况、应用领域和具体实现上。此外，要注意理论与实际应用密切结合，在教学过程中加入一些与课程内容结合的、可以用计算机实现的实际应用内容。考虑到目前应用最广泛的人工智能领域之一是模式识别，而研究模式识别的主要计算机工具是Matlab，所以笔者在教学过程中以手写数字识别作为教学实例，针对所介绍的每一种人工智能技术，都将其应用于手写数字识别当中，并讲解了这些技术的Matlab实现方法。学生在掌握了基本理论之后，可以按照实现步骤的指导，立刻上机见到算法的实际效果，加深对算法实现思路和方法的认识。

4.2　注重科研引导性

本科教学不仅要培养学生的应用能力，还要培养学生具备基本的科研素质。本科教育一方面为社会培养了大批应用型人才，另一方面也要为我国的科研事业培养后备力量。特别是近几年来我国对科研的投入不断增加，研究生招生规模逐年增大，本科高年级学生打算继续读研的也不在少数。而人工智能是计算机相关学科非常活跃的研究课题，其涵盖的分支非常广泛，如模式识别、机器学习、数据挖掘、计算智能、统计学习理论等，都是目前国际和国内热门的研究方向。针对这一特点，在本科高年级的人工智能教学中，还要注意对学生适时适度的科研引导。这样可以激发学生的研究兴趣，树立目标意识，找准研究方向，为未来的科研工作打下基础。在教学过程中，可以引导学生思考每种人工智能技术的优点是什么?缺点是什么?有没有改进的办法?比如BP神经网络是计算智能中较为成熟的技术，具有强大的非线性学习能力，在模式识别、经济数据分析、生物信息学、数据挖掘等众多领域都取得过成功应用。然而BP神经网络算法自身也存在着一些缺点，如会有局部最小解、解受初值影响较大、理论解释不完善等。近十年来，研究者逐渐把目光转移到另一种新的非线性学习工具――支持向量机上。同神经网络相比，支持向量机具有泛化能力强、不受局部最小问题困扰、理论背景完善等显著优点。在给学生讲解BP神经网络算法的时候，一方面可以通过手写数字识别实验展示其强大的非线性分类能力，另一方面也要告诉学生，BP神经网络并不是完美的，其缺点同样明显。然后引导学生对这些问题进行思考，讨论有没有更好的解决办法。此时，顺势引出支持向量机的内容，并且介绍支持向量机的研究现状和研究方向。通过两者的对比，学生不但了解到了较新的人工智能技术，又对人工智能研究中如何去发现问题、解决问题、人工智能技术的进化历程有了直观的印象。

4.3　教学内容与毕业设计相结合

本科毕业设计是对本科生用所学知识来解决实际问题和进行专业研究能力的检验，是本科高年级学生将要面临的一项重要任务。由于人工智能学科具有应用性和科研性的特点，人脸识别、网页检索、经济预测、基因数据处理等应用领域都离不开人工智能技术，所以人工智能方向为学生提供了丰富的毕业设计选题。针对这一特点，在本科高年级的人工智能教学中，可以适当穿插介绍有关毕业设计的内容。告诉学生哪些应用领域是目前人工智能研究的热点方向，哪些人工智能技术可以用来解决这些问题。通过向学生介绍具有一定应用价值和研究意义的题目，然后引导他们查找阅读相关技术文献，分析问题，解决问题，最后编写代码和撰写论文。比如笔者给学生提供的选题包括：(1)基于支持向量机的上市公司信用评价；(2)正则化回归在股票预测中的应用；(3)基于肤色的人脸检测；(4)基于内容的网页图像检索等。这些题目应用性强，具有一定科研深度但是难度又不至于太大，学生选择这些题目的积极性很高。通过将教学内容与毕业设计相结合，不但加深了学生对课程的理解，又使其找到了合适的毕业设计题目，可谓一举两得。

篇2

[关键词]本科毕业设计；新工科；贯穿式培养；交互式指导

1传统计算机本科毕业设计现状分析

传统计算机专业课程设置偏重于课堂授课，即理论教学，对实践教学重视不足。首先体现在课时分配上，理论教学授课时间一般要多于实践授课[3]。其次体现在实践资源上，公共计算机实践平台有限，计算机课程同时也是很多计算相关专业的基本必修课或选修课，导致实践资源紧张。实践学习相对于理论学习需要更多的时间来慢慢体会和提升[4]。虽然大部分学生可以自行配置计算机设备，但是没有公共实践课程的强制约束，能自觉在课下进行实践练习的学生很少。这一点也在传统计算机专业本科毕业设计中得到体现。虽然经过了大学本科前三年半共计七个学期的理论学习和实践学习，大部分学生的实践能力依旧非常差。很多学生只是记得简单的编程语言知识，缺乏实际的编程经验，没有真正经历过全面的、系统的实践训练。此外，计算机专业是一个不断快速发展的学科，新知识、新技术不断涌现。而课堂教学内容往往比较固定、更新较慢，教师们也常常需要依照课程教纲授课，能介绍的新知识有限，致使很多学生只关注于书本知识，不了解学科领域最新的发展。在本科毕业设计环节，指导老师选定的课题一般都是自己科研领域的较新或者较前沿的方向[5]，大多数学生没有接触过，需要临时学习，在有限的时间内很难有好的成果产出。总的来说，传统计算机专业本科毕业设计过程暴露出本科培养的两个问题：理论与实践脱节,没有扎实的实践，就不会有对知识的深刻理解；课程设置跟不上学科新进展，所学知识无法满足实际新需求。

2新工科背景下计算机专业发展需求

新工科建设是国家在新一轮科技革命与产业变革的大形势下提出的新时代工科专业发展战略。新工科主演涵盖了与计算机紧密相关的若干专业，如人工智能、大数据、云计算、区块链、虚拟现实等。新工科建设的目的是探索高等教育新模式、新理念，建设工程教育强国，培养“实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力”的新型高素质工科人才。传统的计算机本科教学模式及本科毕业设计实践模式显然无法满足新工科建设的需求。一方面，计算机本科教学对新工科涉及的人工智能、大数据等方向难以做出及时调整；另一方面，毕业设计学生难以在短时间内对新方向开展深入研究。此外，正如第2章节所述，教师们也难以在有限课堂时间内将额外新知识很好地传授给学术[6]。鉴于此，很有必要探索适应于新工科建设需求的全新的计算机专业本科毕业设计培养方法。

3新工科背景下计算机专业本科毕设提升思路

我们旨在改变传统计算机本科毕业设计培养方式的两方面不足：短周期培养和单方向指导。相应地，我们需要开展两方面工作：一方面将本科毕业设计培养贯穿于整个大学培养周期，进行全流程、可跟踪式培养；另一方面用交互式指导模式代替单方向填鸭式指导模式，激发学生兴趣、挖掘学生潜能。

3.1贯穿式培养

计算机专业本科毕业设计贯穿式培养模式主要有两个特点：全周期和可跟踪。全周期是指从大学第一个学期开始就为本科生选配毕业设计指导老师，将毕业设计融入到大学全周期的教学与实践环节中去。需要指出的是，全周期培养并不是一开始就给学生指定毕业设计题目，而是根据学生兴趣及指导老师研究方向，在前期给学生一个相对自由的探索与实践空间，后期再让学生选定毕业设计题目。可跟踪是指整个培养周期内，指导老师可以及时、全面地掌握学生的学习与实践动态，根据具体情况实时调整培养方案。全周期模式有三方面优点：第一，充足的实践。理论需要联系实际，公共实践资源极为有限，更多的私有实践资源分散在指导老师那里。指导老师可以为本科生提供实践的物理空间和设备资源，使学生有充足的实践锻炼，深刻领会课堂所学知识，达到融会贯通的目的；第二，更多的收获。指导老师还可以让研究生协助培养本科生，把研究生丰富的课题研究实践经验传授于本科生；第三，更大的创新空间。本科生思维活跃，融合理论知识和实践锻炼，有利于产生创新性研究成果。可跟踪模式的优点在于指导老师对学生有全面的了解，可以根据学生前期的学习及科研情况选定最终的毕业设计题目，做到因人选题、有的放矢，实现提升毕业设计质量的目的。

3.2交互式培养

计算机专业本科毕业设计的交互式培养是指导老师与学生进行双向的互动，而不是单向的灌输式培养。交互式培养有利于提高学生的主动性、激发学生的活力，使学生有更大的获得感，从而不断激励学生自发地搜集资料、学习知识、加强实践，实现自我综合素质的提升，最终到达毕业设计质量的提升。交互式培养贯彻于整个培养周期，包括前期的学习、实践以及最终毕业设计论文的完成。交互式培养在老师指导、学生反馈、老师与学生讨论以及再指导、再反馈、再讨论的循环往复过程中实现学生潜能的不断发掘与提高。本科毕业设计不是无源之水、无本之木，前期充足的积累才能写出高质量的毕业论文。计算机专业毕业设计不是简单地完成、调试成功了程序，而是针对所选定的题目，根据所学理论知识及调研资料，设计出解决问题的创新方案，并与指导老师不断讨论与优化，在此基础上利用掌握的程序语言和工具，实现毕业设计课题的研究目标。在毕业设计的实现阶段，交互式培养会更加频繁，这个阶段是对整个培养方式的考核，需要在指定时间内实现一个具体的研究课题，并要求有创新性思路。

4结语

篇3

关键词：机械电子工程；人工智能化；信息化技术

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）06-0018-01

近年来，随着生产工艺的不断的迅猛发展，机械电子工程正朝着人工智能化方向发展，将更多的集成电路装在同一块机械电子工程板上的方向发展。因此使得机械电子工程板在这些需求下，会变得比原来的更小，但是却变得变原来的板子更复杂。另外一个方面，在生产电路板的时候，由于工序比较多，只要有一个工序出现了问题，这就会导致电路板的质量下降。因为上面的一系列原因，生产出一个合格的产品的成本变得多得多，在这里就需要一种很有效率的检测系统来检测，从而使得错误能够提前检测出来，来降低成本。在现在工业生产中，对机械电子工程质量检测技术提出的要求也越来越高了，传统的工艺中用肉眼对机械电子工程检测，这个容易发生漏检和误检，人工检测的方式因为人的注意力有限，成本也比较高已经逐渐被淘汰了[1]。

为了能够应对上诉所说的一系列的问题，有一种方法是用MATLAB软件来应用人工智能数字处理的技术，将这一技术应用于检测方面，对数字信号进行多步处理，从而能够通过数字信号的变换来检查出当中的错误。

1 人工智能数字处理MATLAB仿真

在MATLAB中，存在很多的数据元素，在这些数据元素中，矩阵是当中相对于比较基本的。这就让MATLAB在对很多计算方面的问题进行解答的时候，变得非常的方便，其中最容易的时候，便是解答关于矩阵方面的问题。除此之外，还会出现别的情况，这时候MATLAB可以调用使用C这类非交互语言编写的程序。MATLAB代表“矩阵实验室”。MATLAB原本写成容易访问的矩阵和线性代数软件，但是在以前一般都需要编写FORTRAN程序才能使用。现在，MATLAB融合了现代的数值计算软件，并具有针对性地对现代的处理器和存储器结构进行了高度优化。

现在在很多的学校中，像信息专业这方面的学生，他们中有很多的人会在毕业设计中运用到MATLAB，因为MATLAB作为一个计算工具，在很多处理方面都会被用到。

2 人工智能数字处理原理

数字数字信号处理是通过一些方法来获取图片，然后将这个图片转换成人工智能数字，在这里我们为了能够把原来的人工智能数字来进行转换，将这个数字信号变成另外一种具有别的意义的数字信号。这时候我们就得学会对数字信号进行相对应的处理，当然根据不同的要求我们就得对数字信号进行不同方面的处理。

首先把生活中的数字信号成像，然后通过电子系统转换成模拟信号，再通过转换将它变成人工智能数字信号。如同在生活中做一件事一样，第一步永远是最重要的一部，只有有了一个好的起点，在后面的处理中才能更加的方便。数字信号的获取作为数字信号处理的第一步，也是非常重要的，在采集数字信号的过程中，为了能够让后面处理数字信号变得轻松，一开始的数字信号采集的质量越高才会越好处理。虽然前期采集数字信号的时候存在的缺陷可以在后期通过数字信号处理的软硬件来取得一定的弥补，但是，还有一个不可忽视的问题，就是要保证原始数字信号的信噪比和保真度高[2]。

在数字信号处理中有很多种方法，在这里，我们可以利用函数来对数字信号进行表示。当然用函数来对数字信号进行表示，会使得数字信号的处理变得更加的方便，但是我们在这处理的过程中，我们在很多方面不能够掉以轻心，在这里需要关注的是，在有限的元素当中，这些元素都有自己代表的位置和数值，通过这些元素的组成而形成了人工智能数字。在对人工智能数字元素进行定义的时候，在其中有很多种名称，在当中运用的最广泛的便是像素。

3 人工智能数字处理平台

在MATLAB中，为了能够更好地对数字信号进行处理，这里就需要用到数字信号处理工具箱，在数字信号处理工具箱中，里面有很全套的数字信号处理工具，而且还有各种算法，这就使得在数字信号处理分析方面变得更加的方便容易。除此之外，这个工具箱还有许多的功能，并且这些功能还能支持多线程，这就使得这个工具箱能够发挥出计算机的一些功能，从而体现了数字信号处理工具箱功能的强大。

在MATLAB中的这些数字信号处理工具箱的帮助下，我们可以通过这些工具箱的强大的数据处理能力，从而能够很大程度上的使我们得工作效率得到提高，因此能够在算法研究上花更多的精力。

4 Y语

科学技术的不断发展让我们的机械电子工程技术与人工智能化技术高度结合，利用数字处理技术让各个学科交叉综合在一起，最终实现了多种技术的完美结合，在这个全新的技术领域当中，随着技术的不断更新并将引领世界向前更快的发展。

参考文献

篇4

关键词:智能科学与技术;实践环节;改革与建设

我校智能科学与技术本科专业于2007年申请设立,2008年开始招生。经过两年的实践和探索,我们认为当初的培养方案还有不完善的地方,特别是实验环节有待进一步改进和完善。本文主要结合我校在专业实验环节实践与建设过程中的一些实际问题谈一些改进和设想。

1实践环节改进与加强的必要

国家中长期教育改革和发展规划纲要提出要提高学生的学习能力、实践能力、创新能力。总理在十一届三次人大政府工作报告中指出“教育学生学会知识技能,学会动手动脑,勇于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力”。实践环节的重要性可见一斑。

实践环节包含各类课程实验、课程设计和各类实习(含毕业设计)等。课程实验是基础,它不仅涵盖了理论课的内容,而且比理论课更为复杂。学生通过实验既能活跃思维,又能加深对课堂上学到的理论知识的理解、巩固和提高,并最终具备对客观世界的观察能力、分析能力和解决问题的能力。课程设计和各类

实习一般是学生在老师的指导下,综合运用一门或多门知识进行动手学习、实践和创新并接触社会实际的过程。就学生实践动手能力和创新能力的提高而言,课程设计和各类实习比单纯的课程实验还要重要。

智能科学与技术本科专业从2004年设立至今,全国只有17所大学开办该本科专业,目前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[1-2]。因此,作为处于起步和探索阶段的本科专业,学生实践动手能力的加强,对其就业率提高很重要,而就业率的高低关系到专业的生存与发展。多年来,我校参加过电子设计大赛训练和获奖学生的就业率一般都为100%。即使在去年全国就业形势比较严峻的情况下,我校一次就业率仍达到92.57%,连续多年就业率稳居90%以上,获省级“毕业生就业工作先进集体”。实践证明,对一般工科院校的本科生而言,只要我们抓好各类实验、课程设计等实践环节,积极改革,并扎实让学生参与各类基地的实践与创新活动,使其实际动手能力与应用能力加强或提高,学生的一次就业率就完全还会有进一步上升的空间。

基金项目:广西实验教学示范中心专项教改项目(JGS201005)。

作者简介:陈以(1963-),男,副教授,硕士,主要研究方向为智能控制、计算机应用技术;王改云(1964-),女,教授,硕士,研究方向为智能控制、非线性控制;杨青(1976-),女,讲师,硕士,主要研究方向为人工智能、自动控制。

2专业实践环节设置及存在的问题

根据近来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3个二级学科的思路,我们已初步进行了智能科学与技术专业实验平台建设[3]。该实验平台建设主要含实验体系建设和实验管理平台建设两大块,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及实践与创新的基本技能。实验体系建设含层次化的实验教学体系建立和实验教学与生产实际、科研相结合的实践体系。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与形式。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。学生通过实验管理平台以及在平台的设备和环境下,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互动交流,既可完成某门课程的验证性实验、综合性实验和设计性实验,也可基本完成多门课的交叉性实验或课程设计。

我们参考各兄弟院校的智能科学与技术专业计划设置后,前阶段修订的专业培养计划总学时、学分及实践环节总学时、学分等情况统计如表1和表2所示。

表1专业培养计划学时、学分情况统计表

课程类别 课内教育 课外

教育 总学分数

学时数 学分数 学分比例 8学分 198

理论教学 2204 137.75 72.5%

实践环节 836 52.25 27.5%

合计 3040 190 100%

表2专业培养计划实践环节总学时、学分情况统计表

课程类别 课内实践 课外实践 总学

分数

学时数 学分数 学分比例 8学分

(兴趣学分) 60.25

公共课程 72 4.5 9%

专业基础课程 308 19.25 37%

专业课程 152 9.5 18%

综合 304 19 36%

合计 836 52.25 100%

从表1可以看出,专业实践环节的学分占整个专业的学分比例是基本合理的。但从表2看,专业课程的实践环节学分只占整个专业实践环节的18%或只占整个专业学分的5%,是相对较低的。此外,据我们初步统计,专业基础课程的实验(含课程设计),其验证性实验内容相对过多,设计性和综合性实验内容比例相对较少,不足1/2;专业课程的实验(含课程设计),其设计性和综合性实验内容比例也只占一半。如我校智能科学与技术专业的主干课程――人工智能课程,现总学时为64课时,其中实践(验)课程时数为8课时。目前其实践(验)考核要求主要是使学生了解和掌握LISP语言的基本知识与应用开发能力,以实现简单的专家系统和知识获取功能,验证性内容占半数,设计性或综合性内容实验略少。类似梵塔问题、模糊假言推理器等实验没有开设,这些实验的理论比较抽象、空洞,学生难以理解,效果并不理想。

设计性和综合性实验内容比例的偏低,是影响学生实践动手能力和创新能力提高的主要因素之一。因为学生从中学到大学,多数只是完成一个学习阶段形式的转变,并未真正做到理论联系实际,大一到大三开始的专业基础课程实验和专业课程实验,是他们真正做到理论联系实际,实现自我实践和创新的基础,有了这个基础,大四的实践综合训练等就是他们创新提升的保证。

就我们的调查而言,一般的工科院校智能科学与技术专业实践环节的实践内容情况跟我校情况类似,一些偏理科方面的兄弟院校,其设计性、综合性的实验比例还会更少。

3改革设想

针对以上的问题分析,我们拟提出以下的改进与建设思路。

一是以“质量工程”标志性成果为龙头,深化教育改革和创新。从建校近50年发展至今,我校一直

重视“质量工程”的建设和学生实践环节及动手能力的培养。目前,我校已获得2个国家级和6个省级实验教学建设示范中心或建设单位,3个国家级特色专业建设点,2个国家级和7个省级教学团队,1个国家大学生创新性实验计划项目实施单位等。因此,我们要充分发挥国家和省级实验教学建设示范中心及国家大学生创新性实验计划项目实施单位的示范和龙头作用,并以此为契机,实施实践教学理念的更新和提升。

二是依托我校现有的各类等级中心基地构成的实践创新平台,不断地改进和完善专业的实践环节和实验内容。经过长期的努力和积累,我校近期已完成构建自己的大学生公共创新平台体系,如图1所示。该平台呈现实践环节由低到高的金字塔结构,能为各阶段、各类或各等级的学生提供一个自我不断实践与创新的发展空间,也满足和保证了不同阶段的学生,随着低年级到高年级实验与实践进程的发展,提供需求的环境和施展的平台。为此,我校为加强学生课外实践,提高学生动手能力,同时也为满足学生实践的需要,特意增加了8个课外实践学分。这8个学分的增加,目前我校还在试行阶段。

图1大学生公共实践创新平台体系金字塔图

三是紧密结合我校电子信息类学科优势突出、创新实践教育特色鲜明的特点,进行新一轮实验项目、内容、性质等的改革和完善。众所周知,一个专业要办出有生命力,在既符合专业发展方向,又满足社会需求的同时,还必须有自身的特色。我校作为以工为主,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,其特色在广西和华南地区具备较高的影响力,甚至在全国也有一定知名度。经过近50年的积累和沉淀,我校目前还有和全国青年联合颁发的“青年科技创新教育基地”,以及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企业级或校级中心或基地。机器人中心、飞思卡尔智能车中心及电子设计训练基地等集中体现了“智能”方面的设计与技术,是智能科学与技术专业内涵最好的演绎。

在电子设计比赛等方面,我校每次都在广西区和全国有出色的表现,2001年还获得最高奖“索尼杯”等。我们要在继续发扬这一特色传统优势及继续做好各类基地建设的同时,审思当前实践环节(含实验项目、内容等)存在的问题,探讨如何根据实践教学的根本目的,加大设计性、综合性等实践

环节与实验内容的比例和要求,力求在专业的实践环节建设和专业的“智能科学”与“技术”方面有自己的特色。

四是做好实验环境和实验平台的建设和管理。这是实践环节发展、提高与创新的持续保证。这方面的内容就是要稳定实验教学队伍,不断地提高教师的实践知识与技能;加强实践环节过程的管理与监督,增强实践教师的责任感;及时更新和合理利用各类仪器设备,做大做强传统优势的各类示范中心、实践创新基地,坚持特色建设与创新。

4结语

一个新专业建设的好坏,除了接受领导专家部门的指导外,还应结合社会的需求与自身院校的背景和实际,依靠院校的特点、特色进行建设,这样的专业才能具有持续的生命力,培养出来的学生才能得到社会和公众的认可。

本文只是结合我校自身的实际情况,就智能科学与技术专业实践环节的改进进行了初步探讨,还有待在实践中不断完善、继续提高,同时也期待与兄弟院校共同分享。

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] 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.

[3] 陈以.谈“智能科学与技术”专业实验平台建设[J].计算机教育,2009(15):174-176.

Reform and Development Advices for the Practical Content of Intelligence Science and Technology

CHEN Yi, WANG Gai-yun, YANG Qing

(Electronic Engineering and Automation School, Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004, China)

篇5

（湖南大学信息科学与工程学院，湖南长沙410082）

摘要：针对大学专业教育中普遍存在的高分低能状况，以“用”为出发点，提出实验课程·专业实训·学科竞赛金字塔式实践教学体系，阐述如何打通课程理论之间的联系，自底向上从实践动手、分析综合再到发明创新分层逐步培养和提升学生的专业能力。

关键词 ：实践教学；实验课程；专业实训；学科竞赛

第一作者简介：李智勇，男，教授，研究方向为智能计算、智能系统、大数据，zhiyong．li@hnu．edu．cn。

0 引 言

大学作为直接为社会输送人才的机构，将人才“可塑性”和“可用性”作为大学教育的根本目的，因此培养学生的文化素养和专业能力成为大学教育最重要的任务，但由于中国传统教育思想的影响，“高分低能”一直是中国教育面临的一个严峻问题，而这一问题在高等院校更为突出。问题不解决，便达不到“可用性”的目的。

这一问题违背了大学教育尤其是工科类院校的初衷，越来越多的高校逐渐意识到该问题的严重性，开始进一步关注实践教学，压缩理论教学的时间，辅以更多的实践教学课时。“小学期”是这一趋势的典型代表。这一变化将实践教学的质量问题提上日程，如何建立合理有效的实践教学体系和安排实践教学内容是当前高校不得不思考和亟待解决的问题。

1 教学现状及问题

我们以湖南大学智能科学与技术专业为例分析目前实践教学的现状及存在的问题。

1.1 课程教学体系

湖南大学智能科学与技术专业近3年的教学计划中，要求学生毕业最低总学分为170分，图1给出各类环节所占的学分比例，可以看出，专业实训（含毕业设计）只占总学分的16%，教学计划侧重理论教学，从学时分布来看，此偏重更为明显。图2分析了每个学期的课程教学学时情况，学生几乎需要将所有时间放到课程理论学习上，被严重束缚，实践教学形同虚设。

1.2 现有实践教学体系

在智能科学与技术专业近3年的教学中，实验课程有普通物理实验和人工智能基础实验两门。从学生完成该实验课程的情况来看，大多数学生数据处理逻辑简单，几乎没有运用模式识别、机器学习、智能控制等人工智能方法完成的作品。第6学期开设的实践课程远远达不到培养学生熟练运用多门专业理论和方法的目的。

现在很多高校开始实施“小学期”教学日历，设置为期1个月左右的集中实践或者专业实训环节。前两年的“小学期”是面向全院所有专业学生的基础能力培养，而第3学年后的“小学期”安排专业综合设计实训，训练学生的专业能力，如五子棋人机对弈项目可以大大提高学生对专业的兴趣，但项目过于单一，仅涉及人工智能、模式识别、机器学习等课程，与人工智能实验课程有重合的倾向，而诸如机器人学、智能控制等智能科学与技术专业的特色课程就没有训练的机会，此外对比上一个硬件技术实训缺少能力培养的延续性。具备创新发明的能力是目前实践教学甚少考虑的培养目标。

1.3 存在的问题

这种培养方案主要存在以下问题：①实践教学学时过少，学生实践能力培养机会太少；②理论学习任务过重，学生的双手无法得到解放；③实验课程内容设置不合理，课程理论与实际没有有效结合；④面向专业的实训内容单一，专业理论覆盖面不够；⑤能力培养断层，发明创新能力未涉及。

2 金字塔式实践教学体系

针对以上存在的问题，我们制定了新的培养计划，图3所示是2015年湖南大学智能科学与技术专业教学计划课程时序图。可以看出，不计实验课程，每学期的理论教学课程减少到平均5门课程；实验课程大大增加，从原来的2门增加到7门。新的教学计划中实践教学得到重视和加强。

另外，教学计划的另一个特色是高年级的教学／学术方向分组，根据信息科学与工程学院的科研优势设置了4个方向，将教学与科研有机结合。课程按组选修，增加了选修课之间的关联性，使培养目标更突出，令学生有的放矢。教学计划也反映了实践教学的体系结构：针对重要的学门、学类和专业课程，通过专门开设实验课程巩固这些重要课程；接下来，通过专业实训将多门课程理论串联起来；最后，拟提供丰富的学科竞赛机会，对于学有余力的学生进一步培养发明创新的能力。这3个层面形成了一个金字塔式的实践教学体系，如图4所示。越往上，能力水平越高；往下是必须具有的基础能力。金字塔式的实践体系体现了递进式的能力培养过程。通过该培养模式将能直接给社会输送“可用”人才。

图4给出了整个实践能力培养的空间结构。笔者将分别从时间角度详细介绍3个层面的培养目标和实践内容安排。

2.1 实验课程

实验课程处于金字塔的最底层，目的是培养学生运用专门知识进行动手实践的能力，熟悉和巩固专业基础课程理论，为上层的能力培养打好基础。这一能力是所有智能科学与技术专业合格大学生必须具有的根本能力。

程序设计和计算机系统设计是实现智能的手段和载体，因而第1学年和第2学年围绕这两个能力开展理论和实践教学活动，开设了高等程序设计、数据结构与算法、数字逻辑、计算机系统等课程，其中程序设计、数字逻辑和计算机系统3门课程实践性较强，因此还配套设置了对应的实验课程。实验课程与理论课程尽量同步开设，利用实验箱对理论进行验证，加深学生对课程的理解。第3学年和第4学年面向计算机上层系统和应用，操作系统和计算机网络是典型代表，因而针对这两门课程开设对应实验课程，这几门实验课程是学类核心课程。此外，教师还可围绕智能科学与技术专业的重点核心课程“人工智能”开设机器人实验课程，让学生基于NAO人形机器人、智能小车、RoboCode等设备软件理解、熟悉和练习各种智能的算法和模型。从程序设计、计算机系统、操作系统、计算机网络和人工智能5个方面依次开展基础实践到专业实践的培训，为上层专业实训作好准备。

2.2 专业实训

专业实训是随着小学期的推广而逐渐引入的培养环节，未有成功的经验可以借鉴。5年中我们不断地探索，在刚开始的2年采用“集中实践+生产实习”的方式。集中实践指在学校里进行一些简单的综合设计，如软件实训开发类似图书管理系统的软件。由于题目较为简单和老套，学生兴趣不高。生产实习是指和企业合作，将学生派往生产一线，这一想法初衷好但操作性低。因此，头两年的“小学期”成效不佳，于是取消生产实习，将集中实践从2周延长为4周，增加项目难度，如2014年在第2学年实行的“STC单片机开发”和第3学年实施的“五子棋智能对弈设计”，难度适中，学生普遍反映较好。

这两年取得的进步给我们很大的启发。第2学年的软件实训结合最新的APP应用引入Android开发，让学生可以在自己的手机上展示作品，实现即所得，极大地激发学生的积极性；在已有的单片机开发上，提升设计的高度和难度，引入FPGA设计，让学生全面学习嵌入式系统；最后，在智能专业综合设计方面，将五子棋智能下棋程序打造成全院的一个竞赛，结合专业最前沿的发展方向，进而增加机器人开发、物联网系统和嵌入式系统设计，涵盖智能终端、智能软件、智能系统，提供较宽的选择，充分发挥学生的一技之长。

2.3 学科竞赛

前两个层次基本上完成了工程能力的培养，但创新才是核心竞争力。如何激发学生发明创造的潜能也是实践教学的任务之一。这一能力在以前的教学中甚少专门涉及，发明创新的能力是一道坎。

学科竞赛是培养发明创新能力比较好的一个突破口，因此我们在实验室建设过程中适当考虑了对学科竞赛的支撑，基于RoboCup足球机器人在协同对抗上创新，基于模块化机器人在创意上立新，基于NAO机器人在自然语言处理上求新。目前，学生长期参加的学科竞赛有RoboCup足球机器人中型组比赛、物联网设计大赛以及全国电子设计大赛。教师应为有志向和能力的学生提供创新平台和条件，鼓励学生参加高水平的学科竞赛。

学科竞赛组成了实践教学的最后一环，面向科研，与研究生教育接轨；面向创业，为IT产业增添生命力。

3 建设措施及成果

3.1 实验室配套建设

根据实践教学的分层体系，目前已有的支撑该体系的仪器设备见表1，可满足不同层次的用途需求。课程实验的设备主要以验证为主；实验课程的设备需要学生动手实现算法和设计；专业实训的设备主要以提供平台为主，让学生自主搭建系统；学科竞赛的设备一方面要满足竞赛需求，一方面可以应用于学术研究，具有一定的开放性。

针对学科竞赛，我们已经建立400 m2的场地专门用作智能科学与技术专业的创新和学科竞赛实验室。图5所示为学生正在专心调试足球机器人。

3.2 实践教学代表性项目

1)电子产品的制作、测试及使用( STC-A实验学习板)。

通过完成一个电子产品（STC-A实验学习板）的制作、测试及使用，学生能够全面了解电子产品的开发与生产全过程以及质量管理；实践简单的焊接技术，认识基于处理器的电子系统的组成；学习电路调试及检测能力，了解“STC-A学习板”的功能以及嵌入式系统的入门知识；拥有一个便携式学习与创新的实验平台，为今后的学习提供方向与帮助。

2)“智能杯”五子棋程序设计邀请赛。

该竞赛在已给出五子棋平台的基础上（已有界面，无需自己编程界面），要求参赛者写出五子棋算法。换句话说，就是设计五子棋COM的智商。五子棋看似简单，实则包含各种变化，计算种种变化同样需要强大的知识储备。程序设计与五子棋结合既朴素简单，又包罗万象，同时通过对弈方式可以综合多种人工智能理论和方法，反映出技能的高低。

3)足球机器人。

中国机器人大赛暨RoBoCup公开赛是中国最具影响力、最权威的机器人技术大赛。信息科学与工程学院从2013年开始连续参加了两届比赛，积累了一定的经验，已基本形成老带新的格局。通过展现一个真实的机器人产品，可以让学生感受本专业的特色和前景，提高专业的认同感；通过动手改进一个实际产品，激发学生的创新意识；通过这个比赛，期望学生能够逐步达到自主研制复杂精密机器人的水平。

4 结语

能力培养是大学教育的重中之重，而实践教学是达成这一目标的重要手段。实验课程·专业实训·学科竞赛金字塔式实践教学体系符合能力培养的阶梯性，涵盖了动手实践、综合分析和发明创新3种能力。部分实践教学项目得到较好的反响，为这一体系进一步成熟化和规范化提供了动力。

下一步，我们拟主要从两个方面进一步推进智能科学与技术专业的实践教学建设。一方面不断提升从事实践教学的教师水平，注重与行业接轨，跟进行业的最新发展动态和专业技术并将其反映到实践项目中，形成一个持续发展的良性生态；另一方面积极融人工程认证的理念，为工程类学生今后走向世界提供具有国际互认质量标准的“通行证”。实践教学作为能力培养的重要手段，为了使其更加科学和规范，我们将参照工程认证的标准，对各项能力的培养在实践教学过程中有更明确的对应，对能力的考核能更细致化。

参考文献：

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