人工智能教学案例精选(十四篇)

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14篇人工智能教学案例，期待它们能激发您的灵感。

篇1

1.1集先进性、实用性和前沿性为一体的教学内容改革对国内外优秀的人工智能教材[2-6]的内容进行整合，建立人工智能的知识体系，并提取人工智能课程的知识要点，确定集先进性、实用性和前沿性为一体的教学内容。人工智能的核心思想是研究人类智能活动规律和模拟人类智能行为的理论、方法和技术，因此人工智能应围绕“智能”这个中心。由于智能本身的复杂性，难以用单一的理论与方法来描述，因此可以通过建立人工智能的不同层次来刻画智能这个主题。人工智能的主要内容可按图1所示划分为最底层、抽象层、逻辑层和应用层这4个不同层次。在最底层，神经网络与演化计算辅助感知以及与物理世界的交互。抽象层反映知识在智能中的角色和创建，围绕问题求解对知识进行抽象、表示与理解。逻辑层提出学习、规划、推理、挖掘的模型与方式。应用层构造智能化智能体以及具有一定智能的人工系统。将人工智能划分为这4个层次可确定人工智能课程的教学内容，并保证教学内容的循序渐进。

1.2基于人工智能知识体系的教学案例库建设根据所确定的教学内容、知识重点和知识难点，从国内外经典教材、科研项目、研发设计、生产建设以及国内外人工智能网站等多种途径，收集案例素材，加以整理，撰写各知识要点的教学案例及其内容。表1给出基于人工智能知识体系的教学案例示例。

2人工智能课程教学案例的详细设计

在教学案例具体设计时应包括章节、知识重点、知识难点、案例名称、案例内容、案例分析过程、案例教学手段、思考/讨论内容等案例规范，分别从以下单一案例、一题多解案例和综合应用案例3种情况进行讨论。

2.1单一案例设计以人工智能课程中神经网络课堂教学内容为例，介绍基于知识点的单一案例的设计。神经网络在模式识别、图像处理、组合优化、自动控制、信息处理和机器人学等领域具有广泛的应用，是人工智能课程的主要内容之一。教学内容主要包括介绍人工神经网络的由来、特性、结构、模型和算法，以及神经网络的表示和推理。这些内容是神经网络的基础知识。其重点在于人工神经网络的结构、模型和算法。难点是人工神经网络的结构和算法。从教学要求上，通过对该章节内容的学习，使学生掌握人工神经网络的结构、模型和算法，了解人工神经网络的由来和特性，一般性地了解神经网络的表示和推理方法。采用课件PPT和演示手段，由简单到复杂，在学生掌握人工神经网络的基本原理和方法之后，再讲解反向传播BP算法，然后运用“手写体如何识别”案例，引导学生学习理解人工神经网络的核心思想及其应用方法。从国外教材中整理和设计该案例，同时应包括以下规范内容。章节：神经网络。知识重点：神经网络。知识难点：人工神经网络的结构、表示、学习算法和推理。案例名称：手写体如何识别。案例内容：用训练样本集训练一个神经网络使其推广到先前训练所得结果，正确分类先前未见过的数据。案例分析过程：①训练数字识别神经网络的样本位图；②反向传播BP算法；③神经网络的表示；④使用误差反向传播算法训练的神经网络的泛化能力；⑤一个神经网络训练完毕后，将网络中的权值保存起来供实际应用。案例教学手段：手写体识别的神经网络演示。思考/讨论内容：①训练改进与权值调整改进；②过学习/过拟合现象，即在一个数据集上训练时间过长，导致网络过拟合于训练数据，对未出现过的新数据没有推广性。

2.2一题多解案例设计一题多解案例有助于学生把相关知识点联系起来，形成相互关联的知识网络。以人工智能课程中知识及其表示教学内容为例，介绍一题多解案例的设计。知识及其表示是人工智能课程三大内容（知识表示、知识推理、知识应用）之一。教学内容主要包括知识表示的各种方法。其重点在于状态空间、问题归约、谓词逻辑、语义网络等知识表示方法。难点是知识表示方法的区别及其应用。从教学要求上，通过对该章节内容的学习，使学生掌握利用状态空间法、问题归约法、谓词演算法、语义网络法来描述和解决应用问题，重点掌握几种主要知识表示方法之间的差别，并对如何选择知识表示方法有一般性的了解。通过讲解和讨论“猴子和香蕉问题”案例，来表示抽象概念。该案例从国内外教材中进行整理和设计，同时包括以下规范内容。章节：知识及其表示。知识重点：状态空间法、问题归约法、谓词逻辑法、语义网络法等。知识难点：知识表示方法的区别及其应用。案例名称：分别用状态空间表示法与谓词逻辑法表示猴子和香蕉问题。案例内容：房间内有一只机器猴、一个箱子和一束香蕉。香蕉挂在天花板下方，但猴子的高度不足以碰到它。猴子如何摘到香蕉？如何采用多种知识表示方法表示和求解该问题？案例分析过程：①状态空间法的解题过程。用n元表列表示该问题的状态；定义问题的操作算符；定义初始状态变换为目标状态的操作序列；画出该问题的状态空间图。②谓词逻辑法的解题过程。定义问题的常量；定义问题的谓词；根据问题描述用谓词公式表示问题的初始状态、中间状态和目标状态。案例教学手段：猴子和香蕉问题的演示。思考/讨论内容：①选择知识表示方法时，应考虑哪些主要因素？②如何综合运用多种知识表示方法获得最有效的问题解决方案?

2.3综合应用案例设计与单一案例、一题多解案例相比，综合应用案例能更加有效地启发学生全方位地思考和探索问题的解决方法。以机器人行动规划模拟为例，介绍人工智能综合应用案例的设计，该案例包括以下规范内容。章节：人工智能综合应用。知识重点：人工智能的研究方向和应用领域。知识难点：人工智能的技术集成。案例名称：机器人行动规划模拟。案例内容：综合应用行为规划、知识表示方法、机器人学、神经网络、人工智能语言等多种人工智能技术与方法，对机器人行动规划问题进行描述和可视化。案例分析过程：①机器人行为规划问题求解。采用状态归约法与分层规划技术，将机器人须完成的总任务分解为若干依序排列的子任务；依据任务进程，确定若干关键性的中间状态，将状态对应为进程子规划的目标；确定规划的执行与操作控制，以及机器人过程控制与环境约束。②基于谓词逻辑表示的机器人行为规划设计。定义表达状态的谓词逻辑；用谓词逻辑描述问题的初始状态、问题的目标状态以及机器人行动规划过程的中间状态；定义操作的约束条件和行为动作。③机器人控制系统。定义机器人平台的控制体系结构，包括反应式控制、包容结构以及其他控制系统等。④基于神经网络的模式识别。采用神经网络方法以及BP算法对桌面茶壶、杯子等物体进行识别，提取物体图形特征。⑤机器人程序设计语言。运用人工智能语言实现机器人行动规划行为的可视化。案例教学手段：机器人行动规划的模拟演示。思考/讨论内容：人工智能将会怎样发展？应该在哪些方面进一步开展研究？

3案例教学环节和过程的具体实施细节

人工智能案例教学的实施面向笔者所在学院软件工程专业三年级本科生展开。具体实施细节如下。（1）教学内容的先进性、实用性和前沿性。引进和整合国外著名人工智能教材内容，保证课程内容具有先进性。同时将前沿人工智能的研究成果与技术有机地融入课程案例教学之中。（2）案例教学的创新教学模式。在教师的引导下，将案例中涉及的人工智能内容推广到对人工智能的一般性认识。案例的教学过程，成为认识人工智能、初步运用人工智能的理论与方法分析和解决实际应用问题的过程，使学生具备运用人工智能知识解决实际问题的意识和初步能力。在课程教学中，打破国内常规教学方式，建立和实施开放式案例教学模式。采用动画课件、录像教学、实物演示、网络教学等多种多媒体教学手段，以及集中讲授与专题讨论相结合的教学方式将理论、方法、技术、算法以及实现有机结合，感性认识与理性认识相结合，理论与实际相结合，极大地激发学生自主和创新性学习的热情。（3）“课堂教学—实践活动—现实应用”的有机融合。在案例教学过程中，从传统教学观以学会为中心转化为创新应用型教学观以创新为中心，以及从传统教学的以课堂教学为中心转化为以课堂教学与实践活动并重为中心，构造具体问题场景以及设计教学案例在情境中的现实应用，加深学生对教学内容的理解，同时提高学生的思考能力和实际综合应用能力。

4结语

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键词： 人工智能；创新；本科

Key words： artificial intelligence；innovation；undergraduate

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）22-0230-02

0 引言

人工智能是计算机科学的一个分支，是当前科学技术中正在迅速发展、新思想、新观点、新理论、新技术不断涌现的一个学科，其属于一门边缘学科，同时也是多个学科交叉而成的一门学科，包括语言学、哲学、心理学、神经生理学、系统论、信息论、控制论、计算机科学、数学等[1]。当前人工智能已经是很多高校计算机相关专业的必修课程，它是计算机科学与技术学科类各专业重要的基础课程，其教学内容主要包括自然语言理解、计算智能技术、问题求解和搜索算法、知识表示和推理机制、专家系统和机器学习等，国内外很多大学都意识到了其重要性，纷纷对其展开了教学和研究。人工智能课程包含多个学科，具有内容抽象、理论性强、知识点多等特点，且算法复杂，但是多数高校采用的教学方式仍是传统的课堂教学方式，即“教师讲、学生听”的教学模式，这种信息单向传输教学模式以教师为主体，学生只是在被动的接收知识；存在过分重视理论教学，忽视实践活动教学的问题，导致教育内容无法和社会接轨；人工智能教材理论性过强，学生在学习过程中常常感到枯燥乏味，进而对学习该课程失去热情[2]，久而久之，不仅人工智能课程的教学质量和效果无法达到预期，甚至学生还会产生厌学心理。针对人工智能课程中现有的各项问题，本文作者结合自身丰富人工智能教学实践经验，参考人工智能课程特点和教学目标，从多个方面探讨和总结了人工智能，包括教学内容、教材选择、教学方法和考核形式等。

1 教学内容优化与更新

人工智能是一门崭新的学科。开设本课程首先是确定教学内容。通常来讲，人工智能学科的内容包括两个部分，具体：一是知识表示和推理；二是人工智能的应用。前者是人工智能的重要基础，后者主要介绍了几种人工智能应用系统，包括自动规划和机器视觉、机器学习、专家系统等。另外，课程内容中还包括了一些人工智能应用的实例，将实践和理论紧密结合起来[3]。

随着时代的发展和科技的进步，人工智能学科也取得了较大发展。基于此，人工智能学科也应该与时俱进，更新人工智能教学大纲，进一步完善其教学内容。修订后的人工智能教学大纲将人工智能分成两个部分，即基础部分和扩展应用部分。前者包括计算智能、搜索原理、知识表示等，后者包括智能机器人、智能控制、多智能体、自然语言理解、自动规划、机器学习、知识工程等。

教学内容的选择和确定应综合考虑多项因素，不仅要重视基础知识，也应注意推陈出新，随着科技的进步做到与时俱进，同时教学内容应符合现实的需求，能够与社会接轨，将理论和实践紧密结合起来，只有这样人工智能课程的教学质量和效果才能事半功倍。

2 教学策略及教学方法的改革创新

由于人工智能课程具有算法复杂、内容抽象、理论性强、 知识点多的特点，传统的教学模式已经无法满足人工智能课程的需求，教师应探索更加有效的教学模式和方法，确保人工智能课程能够取得良好的教学质量和教学效果。具体的改革和创新人工智能课程的手段和方法主要包括以下几个方面：

2.1 激发学生的学习兴趣 无论是经验还是常识都在告诉我们每个人最好的老师就是兴趣，学生只有对某门学科存在兴趣，才会更加主动积极的学习该门课程，从而获得良好的教学效果。比如，作者在课程的一开始先播放了一段著名导演斯蒂文・斯皮尔伯格的《Artificial Intelligence》的相关片段，由这个电影学生知道了世上存在人工智能的机器人，学生们随着电影情节的发展而深深感动，与此同时教师让学生思考和谈论人工智能是什么？研究人工智能的意义在哪里？实践发现，在课堂中加入电影因素，能够大大提升学生们的注意力，让学生更加专注在教学任务中，有效提高了学生探索人工智能的积极性和主动性。此外，在教学中还可以用动画、视频、图片等手段将反映人工智能最新研究和应用的成果展示出来，让学生更直观的感受人工智能的奥妙，从而投入更多热情学习人工智能课程。

2.2 面向问题的案例教学法 案例教学法是一种以案例为基础、以能力培养为核心的一种教学方法[11]。针对学校学生特点，我们采取了以下几种教学形式实施案例教学。①讲解式案例教学：这种案例通过教师的讲解，帮助学生理解抽象的理论知识点。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，然后再讲解理论知识；二是“理论―案例”，即教师先讲解理论知识，再给出教学案例；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讨论式案例教学：在课程初期将学生分成若干学习小组，每小组3～4人；教师将提前设计好的一题多解的教学案例以及收集的相关资料分配给每个小组，要求学生在课余时间通过自学和组内讨论的方式给出问题的不同解决方案。③辩论式案例教学：在课程后期，采取专题辩论的方式对综合应用案例进行讨论，能有效地启发学生全方位地思考和探索问题的解决方法，加深学生对人工智能的理解。

2.3 个性化学习与因材施教 在开展课程教育过程中应注意对学生进行个性化教学，结合学生特点因材施教。比如，在日常教学中多观察学生情况，鼓励那些应对教学任务后仍存在余力的W生深入探索较深层次的课程及相关知识，同时友善面对学习较差的学生，分析其学习过程中面对的困难，有的放矢地采取应对措施，帮助其不断进步；在教学过程中让学生以读书报告的形式多多思考，鼓励学生发散性思考问题，鼓励优秀学生进行深一步的探讨，并且教师应帮助具有新颖思想或论点的学生将其智慧以科技论文和发表文章的形式转化为成果。

2.4 注重综合能力培养 在研究型教学中任务驱动是一种常用的教学方法，其中心导向是任务，学生在完成任务的同时也在吸收和掌握知识。通常来讲，该教学方法的步骤是：教师提出任务师生共同分析以得出完成任务的方法和步骤适当讲解或自学、协作学习完成任务交流和总结。”[3]该教学模式不仅有利于培养学生的创新能力和创新意识，还能够培养学生解决实际问题的能力，提高其综合实力。不仅如此，由于该教学模式通常是以小组协作的方式进行，教师给出研究范围，学生自愿结组并选择具体的题目，经过分析和讨论后以程序设计或者论文的形式协作完成研究。由此可知，学生是在以团队的力量解决问题，这十分考验学生的团队协作能力，对于学生团队合作精神的培养至关重要，且在完成任务的过程中学生需要查阅大量的资料，久而久之学生收集资料和创新能力势必会得到提升。

2.5 采用启发式教学 人工智能的很多问题都较为抽象，对学生理解力的要求较高，因此，在实际的教学过程中教师应有意识的就课程内容提出相关问题，让学生自己独立思考，鼓励学生提出自己的想法和解决方案。然后回归到课程上，对比分析教材上的解决方案和学生自己的解决方案，如此不仅培养了学生独立思考的能力，也增加了学生参与教学活动的意识，提高了学生的学习热情。比如，在讲到较为抽象的“遗传算法”时，先提出一个问题，即“遗传算法如何用于优化计算？”，然后从“达尔文的生物进化论”入手，讨论“遗传”、“变异”和“选择”作用，之后举例分析，启发学生思考“遗传”、“变异”和“选择”的实现，最后师生一起导出遗传算法用于优化计算的基本步骤。如此既完成了教授遗传算法的目的，也锻炼了学生逻辑思维的能力，教学效果良好[4]。

3 作业和考核方式的改革创新

过去的课程作业都是单一书面习题作业，发展至今，课程作业形式已经发生了变化，更加丰富多样，包括必须交给教师评阅的书面家庭作业和不必交给教师的课外思考题目、口头布置的思考题或阅读材料以及大型作业等。其中通过网络就可以完成上交作业，并且教师批阅作业后也可以通过网络返回给学生，实现了网络化。课程的考核方式较之以前也发生了较大变化，加强了平时思维能力的考核，更加注重学生实验能力和动手能力的培养，不再是绝对的一次考试定成绩，而是在总评成绩中加入30%的平时成绩，如此不仅减轻了学生的期末负担，也迫使学生更加重视平时的学习思考，有利于课程教学质量的提升。

4 结束语

本文是以提高教学质量为目标，结合教学实践，从教学体系、教学内容、教学方法、考核方式等方面对本科人工智能课程的教学改革进行了探讨，总结了该课程在教学和实践方面的一些教改举措。这些举措符合二十一世纪高校教学的要求，可以支持教师提高教学手段现代化的水平，同时更贴合学生的学习需求。作为该课程的授课教师应始终保持对教学内容的不断更新、教学方法的多样化，才能激发学生的学习兴趣，培养他们的思维创新和技术创新的能力，最终提高本课程的教学质量。从学生的反馈来看，作者所总结的教学实践具有明显的教学效果。但仍有许多方面做得不够，今后将继续在教学过程中不断总结成功的经验，吸取失败的教训。

参考文献：

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篇4

随着计算机技术、互联网技术和人工智能技术的快速发展，大学计算机基础教学在人才培养中发挥着越来越突出的作用。美国卡内基·梅隆大学周以真（Jeannette M. Wing）教授于2006年提出了计算思维概念[1]，她认为，计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计以及人类行为理解等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会（以下简称教指委）于2010年7月发表了联合声明[2]，正式提出：要旗帜鲜明地把计算思维能力的培养作为计算机基础教学的核心任务，加强课程体系和教学内容的研究，要让学生像计算机科学家那样去思维。 

计算思维为计算机基础教学提出了新的机遇和挑战，有了计算思维的课程指导思想后，很多教育专家开始研究计算思维的落地问题[3-5]，专家们普遍认为：计算思维的落地就是如何在计算机教学内容与教学方法上提高学生用计算机解决实际问题的能力，即问题的求解、系统设计以及人类行为理解等[6]。基于此，構建适合引导和驱动计算机教学的项目和寻找更能激发学生兴趣、积极性的案例成为我们必须面对的问题。 

1 计算机博弈项目是计算思维培养的重要载体 

在2016世界人工智能科学诞生60周年之际，谷歌公司的AlphaGO围棋软件与世界围棋冠军李世石上演了“世纪人机大战”。2017年伊始，Master围棋网测又取得了60场全胜的战绩，随后，卡内基·梅隆大学的Libratus在德州扑克比赛中轮流击败了4名顶尖人类高手，人工智能再次引发了世界范围内的研究与开发热潮。目前很多学者认为：人类社会正在从“互联网+”向更高阶的“人工智能+”跃迁，智能科学与技术已经成为促进所有学科发展的重要因素，计算机博弈是人工智能领域的重要研究方向[7]。 

计算机博弈项目涉及的方法主要包括：博弈问题的提出、棋盘的数据描述、棋面的评估模型、搜索算法的选择、算法的实现与优化、人机交互处理等方面，这些内容刚好与计算思维的思想相一致，非常适合培养学生的计算思维能力。 

一段时间以来，学生网游上瘾困惑着家长和教育工作者，以何种方式引导青年学生远离网游以及网游的魅力一直是不解之谜。而多个高校的实践证明，计算机博弈项目能迎合青年学生的愉悦、冒险、好奇和高对抗需求，让他们在快乐中分析、编程、斗智，既长知识，也长能力，既培养了计算机实践与创新能力，也培养了计算思维、科研思维和团队合作精神。 

学会将人的思维过程用计算机来实现，学会处理相关的问题，学会做好最优决策，这对于所有学生来说都是有助益的。计算机博弈项目是培养学生实践与创新能力的应用型项目，更是培养大学生计算思维的重要载体。 

2 新课程体系与课程内容改革 

现有的计算机基础课程体系没有充分考虑计算思维和创新思维能力的培养，也没有突出宽、专、融的教学特点，并且课程内容陈旧。2015年教指委推出了新版的《大学计算机基础课程教学基本要求》（以下简称基本要求）[8]，指出了新的历史时期计算思维能力的培养将成为大学计算机基础教学的新常态，对课程体系、教学目标和内容进行了全面阐述。 

依据基本要求和部分学校的改革实践[9-10]，提出了适合沈阳航空航天大学应用型人才培养的宽、专、融相结合的大学计算机基础课程新体系（见表1）。新的课程体系以计算思维为主线，以培养学生的计算思维意识、计算思维方法和计算思维能力为目标，分为3个层次，每个层次设置不同的课程。随着课程体系的重新构建，各类课程的教学内容也重新进行了调整，例如：在第1层次，减少了Office方面的内容，增加了动手实验和Python内容；在第2层次，取消了VF内容，增加了C#内容；在第3层次增加了基于计算机博弈的科技创新平台的内容。 

2.1 大学计算机基础课程内容改革 

在大学计算机基础课程中，主要设置了4个模块：①计算机系统、网络与操作系统；②信息编码与信息处理技术；③数据库基础；④计算思维、算法与程序设计初步。在第4部分中，加入了排序算法、黎曼积分、机器博弈、旅行商、哥尼斯堡七桥等常用问题的算法。还特别增加了Python语言部分[11]，通过求解三角形面积，引出了顺序、选择和循环结构的基本用法；通过求解π的值，引出了蒙特卡罗方法和公式方法；通过蟒蛇的绘制，引出了Turtle库的使用方法。通过以上内容的学习，学生可以对程序设计的基础知识和利用计算思维解决问题的方法有一个初步的了解，初步培养学生程序设计的基本能力和计算思维意识。 

以全面开放的形式设置了3个专项实验：计算机拆装、操作系统安装和计算机组网，通过学生亲自动手实验，提高学生对计算机硬件的认知能力和计算机维护能力。 

2.2 计算机程序设计课程内容改革 

在计算机程序设计课程中，本着为专业服务、与时俱进的思想，将课程设置成3个模块：C#语言主要面向航空类专业和创新实验班学生；VB语言主要面向文管类和安全类专业学生；C语言主要面向电子、自动化、材料、机械类专业学生。在开课过程中允许学生跨专业选课，学生可以选择更适合自己的语言或多种语言同时学习。 

为了突出实践能力的培养，课程内容中增加了8个实验学时，专门用于综合性程序设计实验，该实验由3～4人组成的小组共同完成。在期初的时候进行动员，在期中的时候布置实验题目，在期末的时候进行答辩验收。通过综合实验，学生初步具备了利用所学知识解决实际问题的能力，培养了学生计算思维方法和团队协作精神。

    　2.3 将计算机博弈案例与教学内容深度融合 

为了调动学生的学习积极性，将学生喜欢的计算机博弈项目作为案例融入教学中[12-13]，使学生在兴趣与主动学习中领悟计算思维。 

在大学计算机基础课程中，讲授了计算机博弈的发展与竞赛概况、计算机博弈的空间复杂度与搜索复杂度、蒙特卡罗方法等。 

在计算机程序设计课程中，以具体项目的形式为学生讲授了计算机博弈的评估方法、搜索算法、棋盘的数据表示与可视化制作等内容。 

在计算机综合训练课程中，我们设计了与计算机博弈问题相关的课设题目，例如：爱恩斯坦棋的人人对弈平台设计、幻影围棋的开局设计、局面评估的建模方法等。通过博弈案例建模和典型算法设计，帮助学生掌握使用计算机技术解决博弈问题的途径和基本方法，为学生进一步开展计算机博弈科技活动打下坚实基础。 

3 新形态化的教材建设 

团队人员以《VB程序设计教程》为切入点，进行了新版教材的建设。教材的主要特点是新形态、立体化、数字化和案例式。除了纸质版教材，还在网络平台上了数字化教学资源，主要包括教学课件、案例素材、拓展案例、微视频、实验素材、参考资料等，这些资源非常有利于学生自主学习、协作学习和探究性学习。 

微视频资源是针对重要知识点建设的，每个微视频大约3～5min，微视频的二维码印制在教材的相应章节上，学生可以通过手机扫描访问，实现了基于移动互联网的学习方式。微视频特别适合学生利用碎片化时间进行辅助式学习。 

教材中的案例遵循5结合原则：①与数学知识相结合。例如：积分计算、矩阵运算、函数曲线等，都是学生熟悉的问题。②与趣味性题目相结合。例如：抽奖活动、分糖果游戏、开心农场等，都是学生喜欢的小项目。③与实际应用相结合。例如：高考录取、学生绩点计算、打气筒模拟、课堂点名等，都是学生经常面对的实际问题。④与专业知识相结合。例如：曲柄滑块机构，这是机械类专业学生应掌握的典型机构。⑤与計算机博弈知识相结合。例如：博弈搜索算法、棋盘的可视化设计等。通过有兴趣的教学案例引发学生深入学习与研究的积极性，也体现了寓教于乐的教学方式。 

4 开展计算机博弈科技活动 

沈阳航空航天大学从2011年引入计算机博弈项目以来，团队人员依托博弈项目，深入开展了寓教于乐、寓教于研、以研促教、以赛促学的创新人才培养模式[14]。 

1）开展博弈科技研究和“大创项目”工作。 

基于计算机博弈项目，很多老师开展了科技研究，并将科研成果应用于教学中。建立了博弈科研梯队，教师既能对博弈活动起到组织、指导和护航作用，又能在计算机博弈的科研中勇攀高峰，形成学科制高点，为科技攻关和实际应用创造条件。开展了计算机博弈科技社团工作，社团成员在老师的指导下，既可以参加科研课题，也可以组队申报大学生创新创业训练项目（简称大创项目）。学生与老师合作开展科技研究、撰写论文，形成了良好的学习与科研氛围。 

2）开展计算机博弈竞赛工作。 

计算机博弈项目具有喜闻乐见、挑战无穷的特点，深受学生喜欢。学校鼓励学生组成不断吐故纳新的代表队，支持学生参加各类计算机博弈竞赛（校级、省级、国家级和国际级）。到目前为止，共组织了6届校级计算机博弈比赛，平均每年参加人数达200余人。校赛选拔后组织集训，备战全国比赛，共组织学生参加了6届全国计算机博弈大赛和1次国际机器博弈大赛，营建了良好的校园计算机创新文化氛围。 

5 取得的成效 

1）学生课程成绩提升。 

以计算思维为主线的教学改革方案使学生受益颇多，每年有4 000名学生学习计算机课程，学生课程成绩提高较大，例如：计算机程序设计课程平均成绩提高15%，大学计算机基础课程平均成绩提高10%。在期末对学生进行问卷调查时，大部分学生表示学习收益较大，对计算机技术的理解和利用计算机技术解决问题的能力都有较大提升。 

2）学生竞赛成绩优异。 

随着研发能力的不断增强，学生参加的计算机博弈竞赛项目也越来越多，现已达到12项，包括六子棋、点格棋、苏拉卡尔塔棋、亚马逊棋、幻影围棋、不围棋、爱恩斯坦棋、军棋、国际跳棋、海克斯棋、斗地主、桥牌。近几年累计获省级以上奖项100余项，累计获冠亚季军20项，其中幻影围棋、亚马逊棋、军棋、六子棋项目都曾获得过全国冠军奖项，总体竞赛成绩位居全国前几名，既提高了大学生的计算机创新能力，也促进了我国计算机博弈事业的发展，在国内高校中产生了较好影响。 

3）学生科技成绩突出。 

基于计算机博弈项目，学生与老师合作在CCDC国际会议的机器博弈（Computer Game）专题上已25篇，表2是发表的部分学术论文。学生在老师的指导下申报了大创项目30多项，表3是部分大创项目。 

6 结 语 

计算思维的理论研究在我国已经走过了6年多，现在应该是全面落地的时候。我们本着与时俱进、为专业服务的指导思想，调整了各门课程的教学内容，引入了Python、C#等程序设计语言，将学生喜欢的计算机博弈项目作为教学案例与课程内容深度融合，实现了竞赛与教学相结合的教学新模式。计算机博弈项目具有喜闻乐见、挑战无穷的特点，特别能引发青年学生的好奇心与研究热情，广泛开展基于计算机博弈项目的科技与竞赛活动，较好地培养了学生的创新精神和科研思维。计算机博弈项目是非常好的培养学生计算思维的重要载体。笔者希望本文能对高校的计算机教学提供一种参考，更希望计算机博弈能在更多的高校生根、发芽、开花和结果。 

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篇5

关键词：产生式系统；人工智能；教学实践

中图分类号：TP3-05 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2015.05.007

0 引言

产生式系统是人工智能中的一个经典部分。产生式系统的教学在人工智能的教学具有承上启下的作用。首先，学生需要理解知识表中的逻辑表示方法之后才能更容易地学习该部分，这里，产生式系统表现出承接作用；其次，理解了产生式系统，才能更容易地学习人工智能中其他相关知识。正是因为产生式系统具有承上启下的作用，该部分的教学对于学生的融合贯通起着关键作用。此外，编写产生式系统可以训练学生的逻辑能力，也可以作为计算机语言教学的良好实例。

对于产生式系统部分的教学，主要目的在于：让学生理解产生式系统的基本构造，并能利用产生式系统求解问题。在我们的教学中，要求学生能够使用产生式系统解决一些有趣的智力题，从而真正体现机器求解智力问题的能力。

为了达到该目的，我们在七个学期的课程上进行了各种探索。本文通过总结这七个学期的经验，提出产生式系统教学中需遵循的“兴趣导向，实践优先，开发活泼”的教学思路。

1 教学实践案例

在本教学实践案例中，共选择了2006―2007学年两个学期、2007―2008学年第一个学期、2010―2011学年两个学期，2011―2012学年两个学期作为考察对象。在授课中，分为《人工智能A》和《人工智能B》两种教学形式。选择《人工智能B》的班级不进行上机实验操作，而选择《人工智能A》的班级需要在计算机上完成相应的实验。

为了达到形象化教学的目标，在产生式系统的教学中，选择了一个智力题作为算法求解目标。该题目常称为量水问题，可简单描述如下：

有两个无刻度标志的空水壶，分别可装4升和3升的水。设另有一个10升的水壶装满了水。各个水壶之间仅可以相互倾灌。问如何通过倒水或灌水操作，量出2升的水来。

该问题是一个典型的智力问题。对于大学生来讲，该问题并不困难。但是，用计算机来求解确实一个具有挑战性的问题，因为，学生们不仅仅是自己会求解该问题，还要让机器也能做到。

1.1 教学情况说明

为了考察实践编程环境的影响，对于《人工智能B》的班级，仅进行理论教学。教学步骤为：1）简单介绍产生式系统的构成：数据库、规则库、推理机；2）讲授水壶之间倾倒的所有规则；3）给出程序，将程序中的各条语句与理论一一对应说明。

对程序部分，则教授由教师所编写的程序。具体教学内容如下：

1）首先定义数据库中的变量，即水壶中已存水的数量。定义了三个变量，并赋予初值。程序用C语言可以写作如下语句：

1.2 教学效果说明

对于所有班级的学生，都组织书面考试。考试的题目就是默写整个程序。由于选课学生的专业不同，因此，卷面成绩的波动较大。数学专业的学生选择的是《人工智能B》，从卷面上看，小错漏较多，说明多数是靠背诵过关。自动化专业和计算机科学与技术专业的学生选择的是《人工智能A》，多数情形下表现略好。然而，在前五个学期的教学实践中，教师先行给出了程序，相反地，学生错漏的出现率较高，说明学生的依赖心理较重，靠背诵过关；在后两个学期中，教师没有先行给出程序，卷面成绩反而上升，小错漏减少，说明学生理解的程度较高。这部分的结果表明：实践环节对教学效果的影响很大，加入实践环节能显著提高教学效果。

除开书面考试成绩的比较，当没有先行给出程序时，学生们最主要的进步是在实验环节。由于没有程序，学生们开动脑筋，对于量水问题给出了很多其他的方案。在2010―2011学年，学生提出了用宽度优先、深度优先等搜索策略来改进随机推理机制，以获得最简单的倒水方案，并给出了正确的源程序。在2011―2012学年第二个学期，学生们又提出了一个意想不到的新策略。

学生提出的策略是：每次将4升壶的水倒入3升壶，3升壶的水倒入10升壶，而10升壶的水倒满4升壶。由于从数学上看，数字4和3互质，且相差仅仅为1，因此，这一个循环倾倒的策略总能获得2升水。即使是换成要量出5升水等形式，也很容易地能得到。

学生所提出的策略从编程上看，更为简单，也能达到以前程序的效果，充分说明了大学生的创新能力。

从以上两次学生提出的创新思路，尤其是后一次的思路来看，教学效果要远远好于以前的固定刻板的教学模式，说明在开放式情形下，学生的创造性能够得到发挥。

因为实践环节对教学效果非常重要，在后面两个学期的教学中，我们着重强调了提升学生兴趣的教学环节，增加了学生编写程序的积极性。

2 经验总结

从这个教学案例中，可以总结出这么几方面的经验：

1）在产生式系统的教学中，切忌只是从理论到理论。从理论到理论的方式会使得学生失去基本的兴趣。当失去基本的兴趣以后，学生将不再配合学习，从而使得后续的教学更为艰难。

2）最好采用案例教学的方式。采用案例教学的方式会使得学生更容易理解，更容易接受。对于案例的选择，可以选择传教士过河问题、量水问题、八皇后问题等学生喜闻乐见的智力题，要求学生用计算机程序的方式解决。在案例的选择上，要坚持简单原则，太复杂的程序学生会不太喜欢。从实践上看，量水问题比传教士过河问题要简单，因此，建议多选择这样的案例。

3）相信学生，从而给学生表现的机会。大学生处于创造力的高峰时期，如果能够激发学生的兴趣，则学生自然会在兴趣的指引下发挥其创造力，给出更简单更有效的方案。

4）实践优先。由于长期的应试教育的熏陶，大学生普遍具有“等、靠、要”的思想。如果不给予实践的机会，多数大学生们通常不会去尝试求解难度较大的问题。在实践中，要避免将学生看作机器，不能要求学生完全按照实验操作规程进行操作。这样的标准化、刻板化的实践的确从表面上看实验报告更漂亮，但实际上，学生多数情况下是知其然，不知其所以然。从教学的本质上讲，这样做是违背教学规律的。

5）理论升华。在实践完成以后，教师一定要抓住机会，将程序中的各个部分与理论中的各个部分对应起来。这样学生才能够融会贯通，真正理解产生式系统。

总而言之，对于产生式系统这样的知识点，在实践中采用“兴趣导向，实践优先，开放活泼”的教学思路是可行的。

篇6

关键词:人工智能;专家系统;ARM;单片机

人工智能(AI)[1]是计算机科学的重要分支,是计算机科学与技术专业的核心课程之一。本课程在介绍人工智能的基本概念、基本方法的基础上,主要是研究如何用计算机来模拟人类智能,即如何用计算机实现诸如问题求解、规划推理、模式识别、知识工程、自然语言处理、机器学习等只有人类才具备的“智能”,本课程重点阐明这些方法的一般性原理和基本思想,使得计算机更好得为人类服务。

1人工智能课程体系

人工智能主要研究传统人工智能的知识表示方法,包括状态空间法、问题归约法谓词逻辑法、语义网络法、框架表示、剧本表示等;搜索推理技术主要包括盲目搜索、启发式搜索、消解原理、规则演绎算法和产生式系统等。

人工智能的研究论题包括计算机视觉、规划与行动、多Agent系统、语音识别、自动语言理解、专家系统和机器学习等。这些研究论题的基础是通用和专用的知识表示和推理机制、问题求解和搜索算法,以及计算智能技术等。

人工智能课程在我校计算机科学与工程学院是作为大三年级的一门专业选修课开设,总共学时数为:60(其中理论学时为36,实验学时为24),随着计算机技术的不断更新发展,人工智能的应用领域变得越来越广,因此人工智能(AI)这个学科已不再陌生,很多学生对其充满兴趣,所以在选课人数上远远超过其他选修课的人数,另外结合我校的实际情况,部分理论或实验设计项目可以与其他相关专业结合起来而应用。

2人工智能教学实践

50多年以来,人工智能获得很大的发展,已经引起众多学科和不同专业背景学者们的日益重视,成为一门广泛的交叉和前沿科学,但是到目前为止人工智能至今仍尚无统一的定义,要给人工智能下一个准确、科学和严谨的定义也是困难的。

由于人工智能[2]是一门交叉性的学科,涉及到了控制论、语言学、信息论、神经生理学、心理学、数学、哲学等许多学科。所以该学科具有知识点多、涉及面广、内容抽象、不易理解、理论性强、需要较好的数学基础和较强的逻辑思维能力等特点,导致了在教学过程中老师讲得吃力、学生听得吃力。尽管在多年的教学过程中积累了一些经验,但是对于如何把握这门课程的特点,提高学生的学习兴趣,帮助学生更好的理解这门课程,目前仍然有很多问题需要研究解决。

目前在整个教学过程中存在的主要问题[3]是:

1) 教学内容陈旧,部分参考书相关内容或案例都过于陈旧。在整个教学过程中,多数教学案例涉及到人工智能理论的高级应用――机器人,目前在国际及国内机器人的水平已经达到相当高的水平,但是部分教科书中仍沿用关节型机器人为例,教学内容稍显陈旧。

2) 教材难易程度不均匀,部分章节学生难以理解。由于人工智能课程的部分章节,本身就可以独立成一门课程,但由于是面向本科生的内容,因此很多内容压缩于一章来讲解,同时由于课时所限,完全不能将相关的内容讲透讲通;例如:神经计算中的神经网络,与模糊逻辑控制的相关理论与应用。

3) 教学手段单一,教学过程中缺乏师生之间的沟通与交流。经过自己的实践教学及对兄弟院校的人工智能的教学内容与教学手段的调研,同时也在学生之间进行沟通交流,发现多数同学反映,理论与应用虽然前沿,但是在学习过程中,教师教学手段单一,内容枯燥乏味,一般的教学模式,多采用“老师讲,学生听”的方法,整个教学效果并不理想。

4) 考核方法不科学,不能体现学生实际的学习情况。目前对于课程学习的考核采用闭卷考试的方式,很多考点有的同学根本不理解,完全死记硬背,考后又将内容丢弃,从学习的效果来讲,收获甚微且完全没有达到真正学习及应用的能力。

3教学方法改进

3.1注重激发学生的学习兴趣

科学家爱因斯坦曾说过:“兴趣是最好的老师。”如何在教学工作中激发和培养学生的学习兴趣,提高他们学习的主动性和积极性是当前教学改革中迫切需要解决的重要问题。

在实际的课堂教学中发现,刚开始听课由于有兴趣学生整体学习的积极性很高,但是一段时间过后发现部分学生由于教学内容抽象,难点比较多,不便于理解,兴趣日渐变少,针对此种情况,可以采用任务驱动式教学或案例教学。

例如:在讲专家系统章节时,在授课之前先通过互联网,采取案例教学法,给学生们实时在线演示一个医疗专家诊断系统,演示其中的功能,同时与学生互动,以问答式与学生互动,了解目前专家系统的具体应用、可以解决的问题、给人民生活带来的益处等。通过这种教学的形式,一方面可以激发学生的学习兴趣;另一方面也使同学们体会到人工智能与我们生活的贴近程度。第二步,采用任务驱动法,具体来说,它是指教学全过程中,以医疗专家诊断系统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具体设计方法。

3.2注重教材选择

这一任务的执行者主要是由教研室主任或任课老师来完成。目前在各高校中所使用的人工智能相关教材的种类繁多,章节和内容的设置上也存在差别。笔者在订阅教材或参加教材展销的活动中,都比较重视人工智能教材的情况,通过比较发现,有的教材内容及难度太低,完全不符合高等本科院校的要求,而部分出版社的教材则是内容及章节安排内容太多太泛,有些知识点讲的又过于深奥,限于学时所限也不适合选用。在选教材方面,除了关注内容方面外,还要注重书上所讲的一些实例,注重这些例子的典型性、时效性及新颖性,例如,部分教材在自动规划这一章,选用机械手作为例子来说明积木世界的机器人规划问题,还有一些选择关节机器人,前些年这样的机器人技术确实是个难点,但是依据现在成熟的机器人技术,无论是国际还是国内都已不再是技术难点,再拿这个例子去配合理论去讲解,无论内容还是形式都稍显陈旧,目前机器人技术发展水平基本上达到尽可能高仿真状态。

3.3运用现代化的多媒体教学手段

针对人工智能课程相关内容比较抽象,公式推导比较繁琐,除了具有完善的教学大纲、合理的教学计划以及好的教材外,还应该根据学校的实际硬件条件尽可能地选择多媒体教学手段来辅助教学。因此在实践教学中,配合教学内容,充分利用计算机、投影仪以及互联网的优势,结合多种教学方法与手段组织整个教学过程。例如:在讲述搜索推理技术时,使用一些小的演示软件,将相关推理技术的理论通过动画的形式一步一步演示出来;在讲专家系统相关理论知识时,尤其是各种类型的专家系统,采用互联网上的一些在线视频资源为例,给同学进行详细讲解,同时结合农业院校的特点,在线资源有如农业专家系统或动物专家诊断系统等,这样学生可以加强对理论知识的理解,同时也体会到理论不再是抽象空洞的文字描述;在自动规划这一章,给同学们选择演示发达国家目前研制的各种类型机器人,通过这些形象生动、行为举止逼近真实人的机器人来给学生讲理论,这样学生通过观看视频资源,不仅可以拓宽知识面及视野,同时也可以及时地了解国际及国内机器人的发展水平及差距,不断更正自己的错误观点并更新自己新的专业认识,另一个方面也可以同时激发学生们的学习热情和积极性,这一点在课堂实践教学中得到验证,得到广大同学的认可和接受,整个教学课堂不再那么单调枯燥呆板了,基本可以达到在娱乐中传授专业知识。

3.4加强对实验教学的重视

目前高校在人工智能的教学过程中,实验所占的学时比较少,有的甚至就不安排实验课学时;另外实验内容也相对比较简单,应用不到理论课堂上所学到的人工智能原理,实验效果不是很好。面向人工智能课程的程序设计语言,多采用Prolog程序设计语言,该语言是一种基于一阶谓词的逻辑程序设计语言,它在AI和知识库的实现技术方面具有十分重要的作用,具有表达力强、表示方便、便于理解、语法简单等优点。但在整个实验教学环境也遇到了如下问题:首先是目前有关人工智能的专门配套实验教程很少;其次是即使有诸如《面向人工智能程序设计Prolog》教程,则主要是侧重介绍这门自然语言的程序设计,而其中很多部分与AI实验环节关联度不大,另外教材价位也比较高。针对此种情况,笔者在24个学时的实验教学过程中,安排7个实验内容,其中最后一个专家系统的设计与实现作为一个综合性实验来设计。在进行实验教学的过程中,首先参考多本Prolog程序设计教程,选择其中与实验教学计划中相关的内容,专门编写相应的电子教程,同时也结合我校学生本身的特点[4],有侧重地体现和编写,总的目的是给学生一份完整的、系统的、规范的电子教程。这样做的目的是:一方面作为学生参考的技术文档;另一方面也可以节省学生的部分经济开支。电子教程的结构分为三个部分来完成,首先为人工智能理论及原理,Prolog语言的使用说明;其次具体的例子演示(均经过调试正常运行);最后为布置给学生具体的实验内容及相关题目,以提供给学生自己动手实践的机会。此外在实验教学过程中,同时也会给学生们自由发挥的机会,比如专家系统的设计与实现作为一个综合性实验,学生可以采用Prolog编程实现,也可以采用其他自己擅长的程序设计语言,例如有的同学选择C语言、VC++、Visual Basic、Java及网页开发设计语言ASP/JSP等,此外在实验内容方面,实验递交的专家系统涉及多个领域(有动物辨别、医疗诊断、动物养殖咨询等专家系统)、范围也颇广,实验内容重复性很小,在设计过程中,绝大部分同学均是结合自己的兴趣爱好来完成设计。

4结语

人工智能的研究成果将能够创造出更多、更高级的智能“制品”,并使之在越来越多的领域超越人类智能,同时将为发展国民经济和改善人类生活做出更大的贡献。作为一名当代的大学生有必要学好这门课程,但是根据实际教学情况,教师与学生仍然需要继续进行相应的研究与发展,只有不断地探索和提高,才能使我们的教学工作更上一层楼,才能培养出符合时代和社会需求的人才。另外人工智能与农业等方面存在很多结合应用的契机,这样计算机就可真正地服务于社会、服务于人类、服务于农业、应用于农业、发展农业。

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Study of the Artificial Intelligence Teaching Methods

HAN Jie-qiong1, YU Yong-quan2

(1. School of Computer Science and Engineering, Zhongkai University of Agriculture and Engineering, Guangzhou 510225, China;

2. School of Computer, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510075, China)

篇7

关键词： 中学新课标 师范计算机本科教育 课程改革

随着中学信息技术教育的不断深入改革，无论是教学内容还是教学方法都已经发生了很大的变化。从教学内容上来看，信息技术新课程的教学模块主要由信息技术基础、算法与程序设计、多媒体技术应用、网络技术应用、数据管理技术和人工智能初步等六个模块组成。其中除了信息技术基础模块是必修外，其它均为选修模块。从教学方法上来看，采用了更加灵活多样的教学模式以改革传统的教学方式。这些变化和改革对高等学校计算机专业师范类的课程教学和学生的培养方式均产生了重大影响。

如何去调整高校计算机师范类专业的课程设置、教学计划以适应中学信息技术课程的改革和发展要求，如何去培养计算机师范类专业学生的信息技术的技能、改变他们的知识结构以胜任他们今后的教学工作要求，如何加强师范专业的课程建设以适应新课程的要求，如何改革计算机师范类专业的实践模式以使我们的师范生能在毕业后立足三尺讲台，我们从几个方面对这些问题做了研究，本文是研究成果的总结。

一、目前高等学校计算机师范类专业课程设置的现状和存在的主要问题

目前，大部分高校师范类计算机专业的课程设置都是按照以下模式来设置：参照计算机工科专业的设置，安排各种计算机专业课程，再加上教育学、心理学，以及教法课和师范技能课程。这种课程设置虽然基本上涵盖了中学新课程体系下的教学内容，但是本科教学中的内容较深，对中学教育的指导缺乏针对性。同时，一个不争的事实是因为信息学不作为升学的考试课程，所以信息学在中学和语数外理化等课程相比，处于次要的位置。而教学质量比较好的中学基本上都希望中学生在信息学奥赛上有较高的建树，或者希望信息学教师在教授课程的同时，能够管理所在学校的机房，维护所在学校的网站。计算机师范类本科教学的教学课程中，对各科的知识教育时间和花费的精力用力比较平均，没有特别的培训学生这几个用人单位实际需要的能力。

针对以上现状，我们在绵阳师范学院师范类计算机本科专业的学生中课程做了如下改革，同时在04级本科班中做了试点。

二、新课标下计算机本科教育课程改革的具体内容

1.中学新课程“网络技术应用”模块与计算机师范类专业相关课程的改革

在基本保留原来课程的情况下，加大网络编程，局域网组装与维护的教学力度。以中学校园网组建为案例，设计网络设备组装课程设计，具体安排以下教学内容：

（1）主干网及交换设备；

（2）校园网服务器；

（3）网络综合布线系统；

（4）网络操作系统的选择；

（5）网络软件；

（6）网络的配套设施；

（7）以为工具，具体设计网站。

2.中学新课程“多媒体技术应用”模块与计算机师范类专业相关课程的改革

在教学案例中，以中学的数理化知识点为素材，教会学生设计出中学课程中的多媒体课件，让本科学生具备调动中学生兴趣的能力。

3.中学新课程“算法与程序设计”模块与计算机师范类专业相关课程的改革

在教授本科生“算法与程序设计”的过程中，将课程内容作如下改革，以配合信息学奥赛比赛内容的要求。重点讲授算法的复杂性、基本算法（数论算法、高精度算法，最短路径、背包问题）、常用算法（递归、排序、查找、收索）、常用策略（筛选策略、归纳策略、分治策略、最优策略、穷举策略、回溯策略）。在讲授这些知识点的同时，选取往年的信息学奥赛试题给学生系统分析，以培养学生在此领域的能力，以便今后工作的时候能够辅导中学生。在实验课大纲设置的时候，尽量将以往的信息奥赛试题让学生编程序实现，以加深印象。

4.中学新课程“信息技术基础”模块与计算机师范类专业相关课程改革

课程内容设置安排如下：1.信息及信息技术基础知识，2.计算机网络与多媒体技术，3.中文版Windows XP操作系统的基本操作，4.中文版Word 2000文字处理软件，5.中文版Excel 2000电子表格软件，6.中文版PowerPoint 2000演示文稿制作软件，7.因特网的基本应用，8.中文版FrontPage 2000网页制作软件。在这些内容中对几个工具软件做详细介绍，并需要做出案例。

5.中学新课程“人工智能初步”模块与计算机师范类专业相关课程改革

课程设置以应用人工智能技术解决问题为主线，按照“知识表达与人工智能语言推理与专家系统问题求解”这一线索呈现学习内容。

三、教学改革方案在绵阳师范学院计2004级学生中运行情况：

对绵阳师范学院2004级计算机科学与技术（师范）80名本科学生进行了教学课程改革的试点，并对学生进行了调研，收集了学生的反馈意见。

从学生的反馈意见来看，学生对课程改革80%以上持肯定意见，提出的改进意见主要集中在教学方法的改进上。

2004级的学生于2008年7月毕业，我们对学生就业之后的情况进行了跟踪调查，80名毕业生有50名进入了各地的中学担任了教师工作，我们对这部分学生的表现情况向用人单位做了调查。

从用人单位反馈的意见可以看出，教学改革取得的成果得到了用人单位的认可。

篇8

摘要：本文介绍了我院通过引入案例教学方法对“人工智能”课程的教学改革实践。

关键词：案例教学；产生式系统；动物识别系统

中图分类号：G642

文献标识码：B

1引言

案例教学法是将案例讨论的方法运用到课堂教学活动中去，教师根据课堂教学目标和教学内容的需要，通过设置一个具体的案例，引导学生参与分析、讨论、表达等活动，让学生在具体问题情境中积极思考、主动探索，以提高教与学的质量和效果，培养学生认识问题、分析问题和解决问题等综合能力的一种教学方法。案例教学法的特点是：目的鲜明、具有启发性、实践性和综合性。

“人工智能”是一门新兴的前沿学科，是计算机科学与技术的专业基础课。为了培养学生对人工智能的兴趣，提高学生知识创新和技术创新能力，本文在深入研究案例教学的基础上，结合教学内容，自编或精选了一些案例并运用到教学活动中。下面详细介绍基于案例的产生式系统教学实践过程。

2案例教学在产生式系统教学中的应用

2.1产生式系统

在教学中，选用了王永庆编写的《人工智能原理与方法》作为教材，该教材分为三部分，第一部分论述了人工智能的三大技术，即知识表示、推理及搜索；第二部分着重讨论了专家系统、智能决策支持系统等研究领域的有关概念及系统构成技术；第三部分讨论了神经网络和智能计算机的概念、模型、研究现状等。知识表示中产生式系统是一种常用的表示方法，要求学生重点掌握。一个产生式系统通常包括规则库、综合数据库、控制系统三部分。

规则库是一个用来存放与求解问题有关的所有规则的集合。它包含了将问题从初始状态转换成目标状态所需要的所有变换规则－产生式。规则库是产生式系统进行问题求解的基础，其知识的完整性、一致性、准确性、灵活性，以及知识组织的合理性等，对系统的运行效率都有着重要影响。

综合数据库是一个用来存放与求解问题有关的各种当前信息的数据结构。例如，问题的初始状态、输入的事实、推理得到的中间结论及最终结论等。

控制系统由一组程序组成，用来控制整个产生式系统的运行，决定问题求解过程的推理线路，实现对问题的求解。

2.2设计案例

针对产生式系统，通过对所选案例的分析要能包含产生式系统的知识表示、工作过程及其特点，因此必须是以大量的细致研究为基础，并且倾向于对产生式系统进行归纳分析。我们选择了一个简单的动物识别系统，该系统能够识别老虎、金钱豹、斑马、长颈鹿、鸵鸟、企鹅、信天翁这7种动物。

2.2.1背景

问题就是一种情境。在这个情境中，我们希望达到一定的目标，但是又不能即刻知道如何才能达到。人们的任务是运用某种策略，寻找由问题的初始状态到目标状态的一条路径。已知某种动物的一些特征，例如，已知动物有暗斑、有长脖子、有长腿、有奶、有蹄，求解目标：该动物是什么动物？

2.2.2主题

主题是案例的核心理念，要紧扣案例，从最有收获、最有启发的角度确定主题。本案例的主题非常明确就是动物的识别过程。

2.2.3细节

环绕主题，有针对性地描写特定内容，把关键性的细节写清楚。本案例的细节包括动物识别系统的组成、工作过程、在Prolog下的实现。关键性的细节是在Prolog下的实现，包括综合数据库的实现、规则库的实现(15条规则)、控制系统的实现。

综合数据库的实现：(1)已知事实使用什么数据结构描述？(2)如何储存这些事实？(3)中间结论如何表示与储存？(4)最终结论如何保存？

规则库的实现：(1)为了识别动物，选择哪些识别规则？为什么？(2)如何组织这些规则？(3)如何表示这些规则？

控制系统的实现：(1)如何使用规则库中的规则？(2)规则库中的规则有冲突时，采用哪种冲突消解策略？(3)如何把推导出的结论放入综合数据库中？(4)算法思想如何在Prolog下实现？(5)采用正向推理还是逆向推理？

2.2.4结果

教学措施的即时效果，包括学生的反映和教师的感受。

学生的反映：(1)引起了对学习内容产生式系统的浓厚兴趣。“我可以使计算机根据动物的一些特征推断出动物是什么吗”？心理上形成了自我实现需要，为了这种需要就会努力开发自己的潜能，从而提高了分析问题解决问题的能力。(2)促使学会学习。为了解决一个问题，需要运用某种策略，寻找由问题的初始状态到目标状态的一条路径，这条路径是经过大脑思维后从多种路径中选择出来的，甚至是相关知识的综合运用提炼出来的，相关知识经过了反复积淀，获得了自主学习方法，学会了学习。(3)学会了与其他人的沟通与合作。案例教学过程中，需要经过小组、班级的多次合作才能完成任务。

教师的感受：(1)加速了教师专业成长的速度。案例教学中，首先选择或者设计案例，完成对相应知识的概括，其次分析案例，提炼精华，最后升华为教师自己富有个性的理论。(2)加速了教师从“教书匠”成长为“研究型、学者型”的过程。选择、设计案例以及分析案例是对教学实践的反思，通过反思，提炼并明确有效的教育行为及其理论依据，从而更有效地指导以后的教学。

2.2.5评析

多角度地解读和评析，回归到教学的基本层面。

(1) 案例合适吗？教学目标是要求学生掌握产生式系统，使用产生式系统解决实际问题。产生式系统教学案例使用产生式描述动物识别系统，并在Prolog环境下实现，学生通过对该案例的学习、分析，很容易设计出Prolog环境下的简单推理系统。

(2) 案例教学方法合适吗？案例教学法归纳为讲授法和讨论法。讲授法是以教师为主，通过教师对案例的讲解，说明课程内容；讨论法是在教师的指导下以学生为主进行讨论的教学方法。产生式系统案例教学实施过程中，讲授法为主，部分内容采用了讨论法。引起了学生的学习兴趣，发挥了学生的主动性。

(3) 案例教学达到了预期的教学效果了吗？从课后作业和大作业分析，取得了较好的效果。绝大多数同学独立或者合作实现了大作业八数码问题。

(4) 教学过程中存在哪些问题？在案例教学的实施过程中发现，部分同学被案例本身所吸引，忽视了蕴含在案例中的基础知识和基本概念；案例教学中教师的角色不易把握，在引导学生独立思考分析问题克服学习上的依赖心理时，造成个别学生偏离主题；案例教学对知识体系结构造成了一定的影响，需要引起注意。

2.3案例教学的实施过程

案例教学中采用了案例引入、案例讨论、概括总结三个基本环节进行。

2.3.1案例引入

在介绍了产生式的语法和语义、产生式系统的组成及工作原理后，通过屏幕演示动物识别系统的运行过程，学生说出老虎、金钱豹、斑马、长颈鹿、鸵鸟、企鹅、信天翁七种动物的一些特征，如有暗斑、有长脖子、有长腿、有奶、有蹄，系统识别出该动物是长颈鹿。演示过程中由于有些学生没有说出某种动物的本质特征，识别系统没能给出正确答案。

2.3.2分析案例

首先，在POWERPOINT系统下放映动物识别系统的Prolog源程序，详细介绍设计思想以及实现过程。

其次，分小组讨论，小组内互相启发、补充、找出问题的关键所在，谋求最佳的解决对策。在小组讨论过程中教师不进行任何干涉，仅维持秩序。

最后，教师参与班级讨论。在班级讨论中，教师和学生处于平等的地位，根据学生要求，发表自己的观点。

2.3.3总结案例

首先对学生的讨论情况进行总结。肯定学生中好的想法及独到的见解，指出讨论中的优点和存在的不足。

其次，在总结讨论情况的基础上提出一些问题，如：规则库有没有更好的组织方式？如何增强系统的推理能力？如何进一步提高系统的效率？要求学生写出案例分析书面过程，并完成大作业解决八数码问题。

参考文献

[1] 陈明仁. 高校院系学科创新教育与新课程设置指导手册[M]. 北京:中国教育出版社,2007.

[2] 安予苏. 浅析案例教学[J]. 黄河水利职业技术学院学报,2005,(2).

篇9

【关键字】人工智能；课程改革；高中；信息技术；课程实施

【中图分类号】G420 【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097 (2008) 10―0043―04

教育部在2003年颁布的高中信息技术新课程标准中，首次把“人工智能初步”设置为选修模块，与多媒体、网络、程序设计、数据库技术等一起列入信息技术课程体系[1]。此举曾被视作信息技术课程改革的亮点之一。然而，在如今高中信息技术新课改已经全面铺开之际，人工智能选修课程的推进仍然举步维艰，面临诸多困难和问题。

一 高中人工智能课程的现状分析

自2004年我国部分省级实验区开始推进高中新课程改革以来，信息技术课程改革已经开展了四年之久。从目前的总体情况来看，信息技术课程的基础模块与多媒体技术、网络技术、算法与程序设计三个选修模块的实施情况较好，而数据库技术与人工智能初步两个选修模块的推进情况相对不佳。特别是人工智能课程，至今在全国范围内正式开设该课程的学校寥寥可数，少数高中展开了一定的探索和实验，而大多数学校仍持有观望态度。以下分别从实施取向和实施层次的角度分析该课程的现状：

（1） 课程实施的取向

由于我国长期以来实行的是全国统一的课程与教材，按照统一规定执行教学计划，对学校和学生的评价也是按照统一标准与方式实施的，因此我国以往的课程实施基本上都采用了忠实观的取向[2]。本次新课改中信息技术课程的实施过程难免受到这种取向的影响。然而，新课程标准中对信息技术技术各个模块的具体实施并没有明确而详细的规定，从而使教师对包括人工智能模块在内的课程实施缺乏长期惯于依赖的参照和依据，增加了课程实施的难度，造成部分模块的课程难以开设的情况。

（2） 课程实施的层次

课程实施包括五个层面的变化，即教材的改变、组织方式的改变、角色和行为的改变、知识与理解的改变、价值的内化[3]。目前高中人工智能课程在教材改变的层面已经做出了一定的努力。在课程标准的指导下，现已出版的五套教材在体例、版面、学习活动、评价等方面进行了多样化的设计，基本上贯彻了新课标所倡导的课程目标和理念。在组织方式的层次，少数已经开设人工智能课程的学校结合学生的兴趣与学校的实际情况，有针对性地开展了课程的组织。然而，仍然有一些地区或学校不愿或不习惯打破原有的课程组织方式，而是采用硬性规定的方式，人为指定两三门课程，将选修变为必修，限制学生的自由选择，依然维持原有的固定班级授课的形式。教材的改变仅仅是课程实施的开始，在组织方式、角色或行为、知识与理解、价值等层次，大部分学校还未发生变化或变化还很小。

（3） 课程实施的典型个案

目前国内开展人工智能课程教学或实验的典型学校如表1所示。总体来看，这两所学校都地处东南沿海地区，且学校本身比较积极参与高中新课改的实践探索，属于“敢于吃螃蟹”的类型。考虑到课程本身的要求较高，两所学校都选取了基础较好的学生开展教学。到目前为止，两所学校均已开展了三期的教学或实验探索，任课教师及时总结教学心得体会，并在相关教学刊物或课程研修活动中与广大一线教师分享教学经验。

二 高中人工智能课程的影响因素

根据Snyder的研究，可以把课程实施的影响因素归纳为四个方面：课程改革自身的性质、校区的整体情况、学校的水平以及外部环境[4]。结合高中人工智能课程的现状，本文分别从以上四个方面来探讨影响该课程的主要因素。

（1） 课改自身的性质

课程改革本身的性质是影响课程实施的第一要素。它包括课程改革的必要性及其相关性、改革方案的清晰程度、改革内容的复杂性以及改革方案的质量与实用性。结合信息技术新课程改革的相关调查研究，广大信息技术教师和教研人员对课改的必要性应该认识得比较到位，然而他们对信息技术课程中是否有必要单独开设人工智能模块存有疑惑。其次，不少教师对课程改革方案（课程标准）的认识并不是非常清晰。他们认为新课程标准中的教学理念、实施建议等内容相对抽象，不易把握和理解，缺乏具体的针对性，可操作性不强。再次，人工智能课程的实用性相比其他模块并不明显，课程内容也相对难度较高。这些因素造成课程设置的必要性不强、实施难度大、实用性不高，直接影响人工智能课程在学校的顺利设置。

（2） 校区的整体情况

校区的整体情况主要包括地区的适应性、地方管理部门的支持、教学队伍的培养、教学研讨和交流等等。各地区对课程改革的需要程度会直接影响人们实施课程的积极性和主动性。我国东西部地区的学校对课程改革的需求程度不同，从而造成了课程实施的地区差别。从目前开设人工智能课程或教学实验的学校来看，均分布于东南沿海较为发达的地区。这些学校的共同特点是基础条件较好，对课程改革的积极性高，敢于进行教学尝试和革新。此外，地方管理部分的支持对课程实施也有很大影响，如广东省为了推动信息技术课程改革，专门出台了关于课程标准的教学指导意见[5]。其中强调“要特别注意人工智能初步”，并针对人工智能课程提供了较为具体的教学建议，从而促使该省出现了全国最早正式开设人工智能课程的学校。师资队伍也是影响课程的因素之一。目前大多数高中缺乏熟悉人工智能课程内容和教学方法的专业教师，使得学校无法开设该课程。因此，有关人工智能课程的研讨和学习交流显得尤为重要，然而目前这些方面的活动总体上相对缺乏。

（3） 学校的水平

学校水平对课程实施的影响因素包括校长的作用、教师的个人特征和教师集体的行为取向。学校是课程改革的基本单位，校长和教师是学校课程改革的动因。校长对课改理念的理解，以及对课改的支持、参与程度都会影响课程的顺利实施。校长通常会根据上级主管部门的意见，结合本校的实际情况，权衡课程改革可能对学校形成的各种影响。在高考的影响下，信息技术课程在高中各科中长期存在地位“低人一等”的现象，甚至出现课时常被“侵占”的现象。如果校长对信息技术课程本身不重视，那么要求学校开设人工智能选修课无疑是一种奢望。此外，一所学校教师个人和集体的改革意识的强弱也会影响课程的实施。从人工智能课程的现状来看，恰好印证了这一点：改革意识强的教师个人或教研组即使没有上级的硬性指令，也能积极展开各选修模块的教学尝试和探索，并自觉地从教学者成长为研究者，而思想保守的学校即使具备了课程实施的基本条件，也不愿积极开设相关的选修课程，长期停留于课程的“忠实执行者”的层次。

（4） 外部环境

外部环境因素主要包括政府部门的重视、外部机构的支持以及社区与家长的协助。各国课程改革的经验表明，教育行政部门和相关机构的态度在很大程度上影响到新课程的顺利实施。特别是我国长期以来受到前苏联教育模式的影响，课程改革通常是自上而下的模式，新课程的实施主要依靠各级政府教育行政部门的政策和指令的推动。本次新课程改革同样继承了这一模式，但是整个教育体制和评价体系未能及时进行相应的调整，因此在某些方面造成各级教育部门的政策抵触，出现“上有政策、下有对策”的情况。此外，社区与家长对新课改的认识和态度也影响到人工智能课程的实施。研究表明，社区与家长更加关心的是新课改是否有助于提高学生的学业成绩，是否会给学生造成更大的负担，而对学生能力的全面发展和个性的培养则是其次的考虑。因此，要使社区与家长认识和了解课程改革的意义和目标，引导其关心新课程、支持新课程才能更好的促进新课改的健康发展，进而才可能使得包括人工智能在内的高中各科选修模块得以全面开设与实施。

三 高中人工智能课程的反思

通过调查访谈以及与相关授课教师的交流，笔者了解到高中人工智能课程的教学情况和教师的经验体会。总体来说，该课程的推进情况不如预期理想，需要从课程的设计、管理、教学以及评价等方面进行反思。

（1） 课程设计

本次高中信息技术课程改革将原来的一门课程分解为1个必修模块和5个选修模块，从而给学生提供多样化的选择。“人工智能初步”选修模块是作为智能信息技术处理专题设置的，以反映信息技术学科的发展趋势，体现教育的时代性要求。课程设置的目的在于使学生在技术掌握与使用的过程中，逐渐领会信息技术在现代社会中的应用以及对科学技术和人类发展的深远意义[6]。然而，以上的描述更多是该模块的隐性价值，相比其他模块该课程的显性价值并不是很直观。而一线的信息技术教师较多关注的是该课程的显性价值：课程能给学生带来些什么？学生的实践能力能否有较大提高？教师们在没有找到一个合理的价值依托之前，一般不会贸然开课。这一点值得课程设计者和教研人员的深刻思考。

通过网络问卷调查，不少教师认为人工智能课程在高中开设是有一定必要性的[7]，但并不意味着所有的学生都需要学习该课程。课程应面向对人工智能有一定兴趣的学习者，且最好有一定的基础。事实上，相对于其他选修模块，选择人工智能课程的学生并不是很多。因此，结合我国目前的情况，可以考虑优先在发达地区条件较好的部分学校开设，再进一步利用其示范作用，以点带面，逐步铺开培训、指导、交流的规模和影响面，积极稳妥地推进高中人工智能课程的建设。

（2） 课程管理

课程的有效管理有助于提高课程实施的质量。上个世纪90年代以来，我国的中小学课程由原来的中央集权管理体制逐步转变为国家、地方、学校的三级管理体制。国家负责课程的总体规划，省级教育部门结合本地区实际制定课程计划或实施方案，而学校也将有权根据学校传统或学生兴趣开发适合本校的课程。目前人工智能课程虽然已被列入国家课程标准，但在地方管理层面并未得到应有的认可。部分地区考虑到高考因素，直接将人工智能模块排除在学生的选择范围之外，无疑成为阻碍该课程顺利实施的一个重要原因。

目前我国高中了解熟悉人工智能教学内容、方法的教师十分缺乏，相关教育主管部门需加强该课程的师资培养，邀请教材编写人员和相关专家，积极开展各级培训、研讨和交流活动，以务实的态度来听取学科教师的意见，为他们提供一些明确的、可操作的指导和建议。也可以开展优秀教学案例的征集和评奖，通过公开课的观摩和点评活动，或吸纳中学教师参与有关课程改革和教学研究的课题，以此提高教师参与改革的积极性。此外，国内高等师范院校信息技术相关专业应该对新课改作出及时的反应，针对高中信息技术各选修模块为师范生开设相关的课程，为课改的成功实施提供后备师资力量的支持。

（3） 课程教学

从已开展的人工智能课程教学或实验情况来看，主要的教学体会包括：教学对象选取时要有针对性，不宜硬性指定，应结合学习者自己的兴趣和学习基础供其自由选择；由于课程的理论和技术的要求较高，不宜大量采用“讲授法”进行教学，应设计一些有挑战性的活动供学生实践；为保证教学进度有序进行，可通过课堂小测及时巩固所学内容；应提供良好的网络条件和计算机设备以支持课程教学和实践的顺利开展。

国外一些高校通过远程网络的手段与中学合作开展人工智能教学，加快了课程建设的步伐，并提高了教学质量。大学负责教学网站的建设维护，主持与中小学的讨论答疑，中学则负责课程教学的具体实施。文中个案也印证了这种做法的有效性：让一些致力于高中人工智能课程研究的高校和部分条件较好的中学建立共同体，协作推动课程的实施。一方面，高校研究人员能为中学提供教学指导建议、技术和资源的支持；另一方面，中学的教学实践也为高校进行课程教学研究提供了材料和依据。

（4） 课程评价

研究表明，评价目前已成为影响高中信息技术新课程实施的一个重要问题[8]。从本次课改的动因来看，针对我国现行教育体制下的高考选拔制度在很多方面呈现的弊端，新课改力图在一定程度上改变这一局面，努力使学习者能够真正获得全面的发展。但是，在目前情况下以高考为“指挥棒”的评价体系短期内仍然无法发生质的变化。高中新课改实施以来，部分省份相继将信息技术课程纳入了高考的范畴，以往信息技术课程不受重视的情况逐渐得到了一些改善。然而，高考是否解决信息技术课程评价问题的一剂良药，进而为人工智能课程的实施及其评价带来新的希望，目前仍是值得怀疑和思考的问题。特别是当前高考科目已经较多，再增加科目无疑会加重学习者的负担，且很容易回到应试教育的老路上。

其次，虽然新课程标准中提供了关于课程评价的建议，但是其中的内容仍然比较抽象，可操作性不够。如在信息技术课程标准的评价建议中，提倡评价主体的多元化，关注学生的个别差异，综合应用多种过程性评价方式，适当渗透表现性评价的理念，等等。这些内容从理念上来讲都是很好的，但是如何在教学实践中加以操作实施，对一线教师而言仍是不够明确和难以把握的问题。而且，信息技术课程的每个模块各有特色，然而课程标准并未就此提供专门的评价建议。因此，一套科学合理、适合人工智能课程的评价体系和方法仍需要教研人员在实践中不断摸索总结。

参考文献

[1] 教育部. 普通高中技术课程标准(实验) [S].北京:人民教育出版社,2003:9.

[2] 钟启泉. 课程论[M].北京:教育科学出版社,2007:207-214.

[3] Fullan, M. & Pomfret, A. Research on curriculum and instruction implementation [J]. Review of education research, 1997, 47(1).

[4] Snyder J.B. & Zumwalt K. Curriculum implementation [M]. In Jackson P. W. (Ed).Handbook of Research on Curriculum. New York: Macmillan Publishing Company, 1992.

[5] 珠海教育信息网. 广东省普通高中信息技术课程标准教学指导意见 [DB/OL].

[6] 顾建军等.技术课程标准(实验)解读[M].武汉:北教育出版社,004:9.

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关键词：教育机器人；教育产业；应用

一、引言

近年来，人工智能技术在教育领域逐步扩大其落地应用场景，但大多数应用场景仍然很难真正渗透到教学的核心环节并对学生的学习效果起到关键性作用。由于可以在不同教学环节提供人性化交互方式及个性化智能辅导与教学，基于人工智能技术的教育机器人受到越来越多的重视和发展，因此有必要对教育机器人在教育产业发展中的应用进行研究。

二、教育机器人的简介

提起机器人，我们马上就会联想到科幻小说和电影中的机器人。近一个世纪以来，机器人在娱乐和虚构的世界中有着重要的地位，甚至“机器人”这个词本身就来自一部科幻作品—— 1920年，前捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克的科幻小说中第一次出现“机器人（Robot）”这个词，它被用于指代人类创造的用来代替人工的物体。随着计算机网络、机械制造、人工智能等技术的不断发展，机器人已经从一个虚拟的名词发展成一项蓬勃的产业，并从工业领域向医疗救援、教育、娱乐、勘测、探险、救援等领域迅速扩展。

本文所论的机器人主要是指教育产业中的教育机器人。教育机器人主要由硬件平台和软件平台组成，硬件平台主要包含教育机器人的硬件规格以及提供硬件之间的通信，完成某些动作或者输入输出某些信号，它相当于机器人的手脚；软件平台主要包含教育机器人的各种输入信号的处理和开发，完成某种可预期的场景的实现及表述，它相当于机器人的大脑。教育机器人是面向教育领域专门研发的，以培养学生的分析能力、创造能力和实践能力为目标的机器人[1]，它具有教学适用性、交互性、开放性、可扩展性等特点[2]。教育机器人的出现为机器人教育提供了载体。

三、教育机器人产业化发展的意义

当前，国外教育机器人的发展集中在青少年陪伴与辅助教学、特殊教育、机器人竞赛等领域，也更加注重实践性研究与课堂中的实际应用。相比于国外，国内教育机器人总体上还处于起步阶段，在理论与实践研究上都存在一定差距。但随着人工智能教育、STEM教育、创客教育等的兴起，国内对于教育机器人技术的研究及大规模实践应用在迅速增长，产学研相结合的模式也促进了该领域的市场化进程。因此，产业化发展具有一定意义。

1. 对教育创新的推进

教育机器人产业化有助于对教育创新的推进，包括创客教育、STEAM教育、素质教育、STS教育（科学、技术、社会）和教学改革。Chris? Rogers认为，教育机器人产业化教育能够将“Engineering”带进基础教育中，培养学生的STEM素养，推动基础教育改革[3]。

2. 对教学模式和策略的改进

对教学模式和策略的改进，包括教学目标、教学模型、教学策略、教学设计、课程开发等。王雪雁等认为，教学形式的多元体验是教育的重点，而将体验教学法融入机器人教育中进行研究，也在一定程度上促使其他科目在教学改革中形成较有前景的发展方向[4]。

3. 对学生综合素养的提升

对学生综合素养的提升，包括创新精神、实践能力、科学素养以及综合能力。D? Alimisis在调研了目前教育机器人领域现状的基础上，对当前教育机器人领域热点问题发表了自己的看法，他肯定了机器人在培养学生创造力和“? 21世纪技能”方面的重要作用[5]。

四、教育机器人在教育产业化进程中的遇到的难题

教育机器人除了让学习者获取机械、电子、信息、传感技术知识，还能培养技术应用、解决问题、动手能力、团队协作以及表达能力、批判思维能力。《国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知》鼓励全国有条件的高校、研究院开设人工智能专业，在中小学开设机器人相关的课程和竞赛。为此，教育机器人表现出了其无可比拟的教育价值及实用潜质，为培养多学科交叉融合、高素质、复合型的工程人才提供了一个理论教学、实训实践和资源共享的综合平台。

为了更好地促进高层次人才的培训与培养，一方面，我们要大力研究开发及生产高端合格的教育机器人产品，另一方面，我们要全面开展机器人教育宣传，但是还有一些难题亟待破解。

一是诸多教育机器人课题亟待破题。在经济全球化背景下，通过机器人教育促进创新型科技人才队伍壮大与建设是我国人才培养的新途径和新模式。为此，在技术传授的前提下，加快相关理论研究、学术探讨和培养模式研究，激发学生的兴趣，引导学生思考，加深对理论的引领、理解和人才培养研究，是教育机器人的主要研究问题。

二是服务于机器人教育的公共资源比较稀缺。与国外相比，无论是教学设备还是教学案例及教育在线资源，远远不能满足教学的需求。为此，实现中小学、大学课程及教学资源的开发，促进更多的教育教学资源共享，满足机器人教育需求是前提。

三是教师队伍的人数不多。纵观整个发展过程，无论是中小学还是大中专院校，机器人教师需求缺口较大。?一方面是培养出口师资力量薄弱，另一方面受薪资待遇的影响，?具有机器人操作技术和技能的人才就业口径比较宽，较少人愿意去当教师。为此，应加强教师队伍建设及师资长远规划，将崇尚教育、乐教和施教的人聚集过来。

五、破解教育机器人产业化难题的对策

1. 构筑机器人教育云平台

当前，教育机器人可以应用于教学的资源很少，因为每个厂家基于自己的水平开发资源平台，彼此不兼容，不同机器人安装不同的APP程序，资源设计者从单一的角度设计教学资源，没有考虑普众需求，制约了产品的应用推广。为此，开展机器人教育工程技术方面的研究，从教育机器人资源共享标准制定、服务技术策略及数字化资源服务设计与推送角度出发，立足自主知识品牌，促进规模及规范的产业化发展，充分考虑物联网、大数据及云服务技术，在共建共享技术上对教育机器人进行完善与功能提升。

2. 健全教育机器人法律体系

教育机器人在设计、开发、生产、销售和使用过程中，关乎国内外的道德准则、社会伦理、用户安全和权益诉求等诸多法律方面的问题。一是探究国际规则，深化法律规范，构建风险防控机制和预警监测体系，研判就业替代与社会伦理道德问题，促使教育机器人教育资源绿色健康、安全可靠可控、造福于民。二是研究机器人教育与教师职业岗位有机结合与协调发展问题，依托机器人智能技术发展，构建教育机器人的伦理学特性。

3. 加快行业标准完善

据了解，工业机器人标准相对成熟，但从教育机器人这个角度来说，无论外国品牌还是正在崛起的中国自主研发的品牌，都缺乏与之相适应的规范与标准约束。教育机器人是机器人产业细分领域的一大类产品，研究制定科学化、规范化的标准体系，才能促进教育机器人产业健康发展。所以，加快教育机器人相关标准的研究时不我待，同时需要尽快上升为国家标准，从而引领国际标准，倒逼产业，给产业发展提供方向，规范和促进产业发展。

4. 构建教育机器人产业联盟，提高教育产业转化度

为了更好地满足多样化的用户需求，坚持经济全球化大方向，发挥高校、科研院所、企业和行业组织的作用，健全高效灵活、优势互补的教育机器人产学研用协同创新体系，在教育机器人产品试制、功能完成、系列产品打造和产业链塑造等方面进行全方位一体化设计。以笔者所在中职学校为例，可以联合当地的高校、政府和其他企业单位建设产学研平台，丰富教学实践手段，提高教育机器人在教育产业中的转化度。

5. 强化产品开发，增强教师参与度和教学应用度

机器人教育产业链涉及硬件制造、平台开发、应用服务提供等几类厂商，但目前很多机器人公司只负责教育机器人硬件的开发、制造、组装及测试，提供简单的产品说明和操作手册，并不参与课程开发和教学设计。这样的产业模式显然不利于机器人教育发挥最大的作用。只有当教育机器人的制造商与学校教师共同参与课程开发和教学设计，设计开发出丰富的教学情境应用程序、服务与内容，才能使教育机器人真正满足教与学的需求。

总之，教育机器人的产业化应该结合当地经济社会和文化特点，真正有力有效服务于地方教育和经济文化。同时要注意在“互联网+”时代，恰当发挥政府宏观调控的杠杆优势，立足本国，面向国际，引导教育机器人产业进行科学布局，打造具有时代特色的教育机器人产业基地，形成中国特色产业集群。

［1］ 黄荣怀，刘德建，徐晶晶，等 . 教育机器人的发展现状与趋势［J］.现代教育技术，2017，27（01）：13-20.

［2］ 张剑平， . 机器人教育：现状、问题与推进策略［J］.中国电化教育，2006（12）：65-68.

［3］ Rogers C，Portsmore M. Bringing Engineering to Elementary School［J］.Journal of Stem Education Innovations & Research，2004（05）.

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关键词：成本会计；教学改革；“新工科”

1“新工科”教育理念的提出

在新一轮科技革命与产业变革的大背景下，我国政府提出服务创新驱动发展和“中国制造2025”等一系列国家战略。为配合这些远景规划实施，教育部自2017年开始积极推动“新工科”建设，全力探索世界领先的工程教育“中国模式”，助力高等教育强国建设。

“新工科”倡导重实践、跨学科，在人才培养整个过程中都要贯穿创新创业教育；产学合作，在实践课堂中融入理论课程；协同育人，按企业和社会需要持续改进创新人才的培养目标、方案、课程体系和教学要求。“新工科”教育理念是在国内工业经济转型的大背景下提出，它意味着高校各类学科专业人才培养目标从单纯“以学科为基础”向注重“以市场为导向”的转变，这不仅是经济社会发展对高等教育提出的要求，也是高等教育引领社会进步所必须承担的责任和义务。

《成本会计》作为国内高校会计、财务管理、审计等专业的核心课程之一，也是与企业生产、技术联系最紧密的一门课程，其诞生与发展就是企业制造技术与管理理论、方法创新的结果，是一个需求带动制度创新的过程。随着会计行业变革和“新工科”教育理念提出，《成本会计》课程的教学目标、教学内容和教学方法也势必要与时俱进，以确保培养出适应未来新兴产业和新经济需要的实践和创新能力强、具有国际竞争力的复合型高素质会计人才。

2以“技管双强”作为《成本会计》教学改革目标

“新工科”教育理念强调科学、人文、工程的交叉融合，以培养学生整合能力、实践能力、领导能力和全球视野为目标。可见，“新工科”背景下《成本会计》课程的培养目标要从以往注重培养学生核算能力向复合管理能力转变。另一方面，伴随企业财务外包、人工智能财务时代到来等一系列会计行业环境的深刻变革，成本会计人员的岗位能力需要从以往成本核算转向成本管理，俨然也已成为时代的强烈需求。由此，“新工科”背景下《成本会计》课程的教学目标要进一步强化学生的成本管理和分析本领，以培养既有扎实理论功底又有较强实践能力、既有持续学习能力又有较强创新能力的“技管双强”型人才为目标。

3依托“产学合作，协同育人”作为《成本会计》教学改革的途径

目前我国大多数高等院校的《成本会计》课程内容都有重理论、轻实践，重知识、轻能力的缺陷。虽然也有教师倡导建立“成本会计实训实验室”或实施案例教学等方法，但由于实验室建设需投入大量软硬件资源且后续运行和维护成本较高，而企业成本信息又属于商业机密，很难找到源于实际工作的成本教学案例等一系列原因导致这些建议的可操作性较低，教学效果并不理想。

“新工科”教育理念强调“产学合作，协同育人”其实已为教学改革指明了路径。针对会计专业学生在校期间普遍存在与企业实务接触较少和创新能力薄弱的现状，可考虑通过校企合作方式，对《成本会计》课程教学内容加以改革，以实现“新工科”背景下课程教学改革目标。

实践型和创新型人才的培养工作不可能由高校独自完成。《关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见》明确提出：“高校应创新人才培养机制，探索建立校企、校地的协同育人新机制，积极吸引社会资源投入创新创业人才培养。”可见政府、高校、企业及相关部门要互为依托，协同运作，才能使企业需求与人才培养有效对接，实现学生所学理论与岗位实际需要有效结合，提高会计专业学生的实践能力和创新能力。為了实现这一目的，需要充分利用各高校已有的校企合作优势，深入合作企业调查人才培养需求，并依托合作企业提供的各种资源和真实的成本会计实务资料进行人才培养，建立了“资源拿过来，人才送过去”的“校企合作”教学模式。具体措施包括：

3.1与新工业企业共建实践基地

目前各高校虽然都建有企业实践基地，但绝大多数本意仅是为满足各级教学评估的硬性要求，凭借各种人脉关系与企业签订合作协议，双方各自的责任、权利并未在协议中明确界定。另一方面，企业从这种停留在“纸上”层面的实践基地中难以获得利益，也就没有动力与学校深入合作，最多只能“碍于情面”，提供场地让学生走马观花似的认识实习，无法让学生深入了解企业实际生产流程和经营状况，实践难以得到真正落实。

理想的实践基地需要有一个共同建设的过程，双方都要付出努力，而且必须保证双方都可从中得到切实好处，这样的合作关系才能持久、稳定。从高校角度而言，通过与企业合作可以解决学生实践问题，推进教师培养和专业课程建设，及时准确掌握最新职业变化和人才需求等。从企业角度而言，通过与高校合作可以获得稳定的人力资本来源和降低招聘成本，因为企业从人才市场上招聘的成本要远高于通过深度校企合作共同培养人才的成本，而且前者的业务上手速度和精通程度要远低于后者。另外，新工业的飞速发展对实际工作中传统的会计体系不断冲击，企业也需要从高校获得更多员工培训、技术支持、合作科研开发机会。由此可知，以实践基地为纽带，加强校企合作，在产学研结合上取得突破，有利于高校与企业互相支持、互相渗透、资源互用，实现“双赢”。

3.2选派成本会计教师去新工业企业深入了解会计实务

教育本身是一个言传身教的过程，教师作为人才培养过程中的关键因素，若要把学生培养成“技管双强”的实践型和创新性型人才，教师自己首先要具备这些素质。因此，“新工科”教育理念对成本会计教师的实践和创新能力提出了更高要求：既要有渊博的专业理论，又要有丰富的实践经验；既要有精湛的教学水平，又要有灵活的创新能力。这样才能成为胜任教学科研和生产实践活动的坚强后盾。但目前国内高校的成本会计教师基本上都是本科、硕士、博士一路读过来，从大学校门到大学校门，储备的都是理论知识，没有经过完整的职业技能训练，而且这些理论知识是以传统工业为对象，缺乏对新工业实践知识的及时补充，创新能力也不高。另外，他们还习惯于向学生灌注书本知识的方式，在课堂上扮演着“支配者”角色，忽略培养学生独立思考能力，从而束缚了学生创新思维的发挥。

为解决这个问题，学校可以利用部分教师待岗培训时间、寒暑假或其他无课时间，以挂职锻炼等形式，安排主讲教师深入新工业企业一线学习实务，和基层成本会计人员虚心探讨。这样既可以获得现场教学素材，搜集高质量教学案例，又便于发现问题，在课堂上启发学生思考，还能够为科研工作积累资料，更好地通过科研解决新工业企业成本会计中存在的实际问题。实现教学与科研相资相长，对教师本人的职业成长大有裨益，也能更有效地为企业和社会创造更大价值。

3.3选聘新工业企业中的成本会计实务专家担任兼职教师

高校可以主动选聘合作企业中理论基础扎实、成本管理经验丰富的人员担任校外兼职教师。校外教师负责指导和监督学生在实践基地的实践活动，以提高实践的教学效果。同时还要定期来学校开设讲座或与校内教师穿插授课，为学生介绍新工业企业的生产方式、成本核算流程和方法、成本控制的重点和难点、最新成本管理思路与模式，以及一线工作中对成本会计人员的素养要求等，让学生尽早了解企业的实际状况、岗位职责和用人需求，按此方向去学习和努力，以便未来更快、更好地适应工作需要。

3.4与企业合作开发真实的成本会计教学案例

由主讲教师联合新工业企业的财务总监、成本会计人员组建成本会计案例编写团队，搜集典型案例和真实的证账资料编写案例，能够确保“再现”企业生产活动的真实面貌。例如有的高新技术企业对机器人费用的处理，并非照搬书本上的理论方法——和其他机器设备一样计入制造费用，而是参照人工费用处理方法，单独列示为一个成本项目。这样既简便易行又可以达到成本核算与控制的目的。在教学中多采用这些活灵活现的案例，自然能激发学生的学习兴趣，而且有利于培养他们的创新思维和能力。编写案例时还要注意实现教学案例与教学内容的全面相容，并贯穿于教学全过程。鉴于各个企业的生产特点和管理要求会有较大差异，成本核算和管理也各具特色，教学案例需要分类收集整理，并尽可能涵盖企业生产全过程。

除以上措施外，教师在课堂教学过程中也要注意采用以启发式教育为主的多种教学方式，如课堂分组讨论、案例分析、课堂辩论等，让学生自主参与到课堂教学中，以学生为中心，弱化教师在课堂的中心地位，让学生变被动学习为主动学习。在考核方式方面，除闭卷考试外，可适当采用讨论、演讲、竞赛、提问等多种方式，以激发学生学习兴趣，发挥学生主体作用，帮助他们在掌握知识基础上实现能力突破。

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向量是近代数学中重要和基本的数学概念之一，它是沟通代数、几何与三角函数的一种工具，有着丰富的实际背景.近40年来，国外课程内容发生较大的变化，而我国数学课程对一些现代数学内容却是拉锯式的进进出出，特别是向量的内容基本上很少涉及.由于向量具有的代数性质与几何性质，高中生感觉比较抽象，无法理解与掌握，只会解决一些基本的代数运算与变形，对具体的应用基本上束手无策.呈现出“重代数，轻背景；重运算，轻应用”的现象，所以如何帮助高中生掌握并学会应用向量，是摆在我们高中数学教师面前一个比较迫切的课题.基于这个观点，本文根据ACT-R理论中“精致练习”的方法，从建构主义学习理论和情境认知理论视角，结合具体的教学实践，来研究如何合理地进行向量教学的设计，让学生理解向量的知识结构，理解向量的性质，从而掌握向量，用好向量.

2.ACT-R理论

ACT-R（Adaptive Control of Thought-Rational）是一种认知体系结构的理论和计算模型，它是由美国人工智能专家和心理学家安德森（John R.Anderson）等人建立的理论，在国际心理学界可谓是独树一帜.其基本观点是：“复杂认识（complex cognition）是由相对简单的知识单元（knowledge uni‘ts）所组成的，而这些知识单元则是通过相对简单的原理（pfin―ciples）而获得的.”

ACT-R理论走的是一条“数学化”的道路：把复杂问题简单化，这种简单化的处理有利于揭示认知过程的本质特征.它提倡的是一种“精致练习（deliberate practice）”，而只有所谓的“精致的练习”才能导致真正的学习.“精致的练习”界定为具有良好的动机、接受有意义的反馈、及仔细的不断的指导与监督.这实际上是保证学习者的时问真正用于相应的学习任务上，而不是其它无关的活动上.

“精致练习”的概念对我国的“四基”教学来说是十分有意义的.实际上，我国传统教学在这方面有许多很好的经验，其中包括“变式训练”和“嵌入式训练”.实践表明，变式训练不仅可以提供多角度的理解，还可以提高练习的新鲜感和双基应用的灵活性；而嵌入式训练是指在学生初步掌握“四基”后，把它们结合到各种问题情境中去，也就是通常所说的“以实战代训练”.从ACT-R的角看，这有助于三种记忆信息：陈述性记忆、产生式和目标层级之间的联结.

3.具体教学案例

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The Case Teaching Practice of Python Series Course

LIU Qing

（School of statistics and Information，Shanghai University of International Business and Economics， Shanghai 201620， China）

Abstract：Under the background of big data， the ability of the programming capability set new requirements to the students majoring in economics and management. On the basis of computational thinking method， taking Python series curriculum as the carrier， this paper expounds a case practice mode of computer programming teaching combined with three aspects of the Python series curriculum system setting， the case of complex system reduction and the case of ideological and political education of course.

Key words：big data； computational thinking； Python； case teaching； ideological and political education of course

1 引言

面向?算思维的教学改革需要理解计算思维的时代性，即计算思维是基于计算机技术的科学思维，教学改革要符合并适应计算机技术的发展阶段[1]。而当今大数据的出现，必将颠覆传统的数据管理方式。在数据来源、数据处理方式和数据思维等方面都会对其带来革命性的变化[2]。这种转变对财经类院校的影响是巨大的，这就要求财经类院校专业人才的培养要跟上时代的发展和社会的潮流，适应社会需求，从而传授数据获取、数据分析等相关知识就成为必不可少的教学内容。在这样的大数据背景下，针对财经类院校的经管类专业的学生，更需要设计面向计算思维的课程教学体系以及具体的教学设计来培养学生的计算思维能力。

2 Python语言、数据分析与计算思维

Python语言是一种面向对象的解释性语言，语法结构简单，功能丰富，除了自带的库以外，还有种类和数量繁多且功能强大的第三方库。大数据时代的到来，给经管类专业的学生提出了更高的要求，数据分析成为经管类专业的学生必须掌握的基本技能之一。目前Python在国际上非常流行，可以完成许多任务，功能非常强大。在众多的编程语言和分析工具中，Python是最好的数据分析工具之一。TIOBE的2018年4月编程语言排行榜中，Python已经超过了C#位居第4位。而Python编程模式也非常符合人类的思维习惯，这将有助于我们将计算思维的教学理念融入实验教学中。

3 经管类专业Python系列课程体系设置

上海对外经贸大学是以经济管理类专业为主的国家财经类大学之一，是我国对外经贸人才的摇篮。2016 年，教育部高等学校大学计算机课程教学指导委员会才首次建议将 Python 语言作为程序设计入门课程的教学语言[3]。我校适应大数据时展的要求，从2015年开始就为经管类专业开设了Python程序设计的必修课，是全国财经类高校中较早开设Python程序设计的高等院校，经过几年的建设，又陆续开出一系列Python课程，走在财经类高校的前列。我校开出的Python系列课程有《Python程序设计》《Python高级程序设计》《Python数据分析》《数据挖掘》。

《Python程序设计》作为经管类专业学生的必修课，属于基础级的课程，主要讲述基本的数据类型、控制语句、函数、文件等基础知识，学生掌握基本语法和算法，能够利用计算机程序解决简单的问题；《Python高级程序设计》《Python数据分析》位列于通识教育课程中，供学生选修，这三门课相互依托、相互映衬，相辅相成。《Python高级程序设计》是学完必修课《Python程序设计》的进阶课程，以类和对象为起点，以网络爬虫技术为依托，学习推导式、正则表达式、爬虫框架、多线程、数据库等高级技术，学生掌握数据获取相关知识，为后续的数据分析及可视化提供数据来源。《Python数据分析》主要涉及数据分析工具pandas，使用numpy和scipy进行科学计算，了解matplotlib绘图库基本绘图功能，这些技术是经管类学生以后利用数据进行数据挖掘必不可少的技术准备，为他们以后的专业学习打下良好的基础。《数据挖掘》最早是为研究生开设的一门课程，主要是通过numpy计算库、matplotlib绘图库、sklearn机器学习库等来实现数据挖掘分类算法，如决策树、朴素贝叶斯、knn、支持向量机、关联规则挖掘算法、聚类算法等，并能利用这些算法解决具体的应用问题，将这些算法应用到各专业领域中。

4 案例教学实践

在以前的程序设计的教学中往往采用的均是水仙花数、百钱买百鸡等经典算法教学，学生学完以后不知能够做什么，感觉很迷茫，大大影响了教学效果。随着云计算、物联网、移动互联网、大数据、人工智能等重大技术和科技需求的不断发展，人们对计算问题及程序设计的认识发生了根本的转变，从以知识验证为主的问题求解转变为面向实际问题解决为主的计算求解[4]。这就需要我们在教学中与时俱进，重新设计案例，以期达到最好的教学效果。在案例教学中，我们根据具体教学内容和我校学生特点，运用计算思维的一系列方法（问题的约简、关注点分离、仿真、启发式推理、递归思维、回推等等）设计出一系列教学案例，通过这些案例给学生讲解最实用的方法和技巧，培养学生的计算思维能力。

4.1 以结合经管类专业特点的案例教学为基石，培养学生基本计算思维能力

我们的案例来自某一个系统的一部分。让学生直接上手一个系统显然是不合适的。我们根据计算思维中问题的约简、关注点分离等方法，把一个复杂的系统按照合理的方法，根据具体的教学内容分解成多个模块和小问题，学生只需逐个掌握小问题的解决方法，就能实现一个完整的系统。在《Python程序设计》课程中，当讲到多分支和选择结构嵌套的时候，我们设计了一个根据订货量、价格计算应付货款、折扣的案例。这个案例贯穿于选择、循环、文件始终。讲到多分支的时候，我们给学生设计的题目是：从键盘输入订货量、价格。根据订货量大小、价格给以不同的折扣，计算应付货款（应付货款=订货量×价格×（1-折扣））。订货量500以下，折扣为3%；订货量500及以上，1000以下，折扣5%；订货量1000及以上，2000以下，折扣8%；订货量2000及以上，折扣10%。这个问题可以通过多分支来完成。讲到选择结构嵌套的时候，我们给学生设计的题目是：输入客户类型、货品价格和订货量。根据客户类型和订货量给予不同的折扣，计算应付货款。如果是新客户：订货量800以下，没有折扣；否则折扣为2%。如果是老客户：订货量500以下，折扣为3%；订货量500及以上，1000以下，折扣5%；订货量1000及以上，2000以下，折扣8%；订货量2000及以上，折扣10%。老客户根据订货量享受的折扣就是前面通过多分支解决了的问题，只需再加一层条件判断新老客户即可，这就是选择结构的嵌套。再给学生留一个悬念，现在每次只能输入一次数据，如果需要多次输入怎么办？就要用循环结构来解决。讲到循环结构的时候，我们就顺势解决了这个不定循环次数的问题。然后又给学生留了另外一个悬念，当数据多了的时候一般不是在程序执行时通过键盘一个个来输入数据，而且从键盘输入的数据以及得到的结果均是一次性的，不能保存，那么如何解决这个问题？答案当然是将数据保存在文件中，那么当需要的数据在文件中的时候我们该如何将数据读出来为我们所用？另外计算出来的结果通过文件永久保存下来又将如何把数据写入文件？讲到文件的时候，我们就用文件的读写解决了这个问题。再次给学生留个悬念，当数据量大又涉及多个文件排序和查询的时候是否有更好的解决方法？当然就用数据库来解决。继而在《Python高级程序设计》课程中，我们是将数据保存在数据库中，教会学生如何做一个管理系统。因为在《Python程序设计》的初级课程中已经解决了基本的模块和小问题，为管理系统奠定了良好的基石，因而在《Python高级程序设计》的高级课程中，管理系统就像搭积木似的可以快速地搭建起来。

4.2 结合课程思政设计教学案例，教学案例结合综合任务，促进计算思维能力更上一层楼

“课程思政”是将思想政治教育融入课程教学的各环节、各方面，以“隐性思政”的功用，与“显性思政”――思想政治理论课一道，共同构建全课程育人格局[5]。立德树人是高校立身之本，所有课堂都有育人功能[6] 。高校通识教育要有灵魂，要成为培育和践行社会主义核心价值观的重要课堂，其使命就是在潜移默化中加强理想信念教育[7]。由于课程思政教育在课堂教学中的重要性，我们在《Python数据分析》课程中，将德育内涵和思政元素渗透到每一个教学环节中，使得这门数据分析课程不再是一门“冷冰冰”的只与计算机和数据打交道的课程，而是被打造成“一堂生机勃勃的正能量大课”，通过数据分析给予学生满满的正能量，激发学生对祖国日新月异发展的自豪感，实现知识的传授与价值引导的有机统一，激励学生成长成才。

计算思维是帮助学生模拟计算机的思维来思考解决现实问题的思想和方法，提升学生分析和解决问题的能力[8]。在这门课程中，我们采用的案例更多地融入正能量素材和主题，将时代的、社会的正能量内容引入课堂，运用计算思维的方法帮助学生解决现实问题。现在的学生喜欢看电影，在课堂中，我们以近期宣传正能量的主题电影如“战狼”为案例，爬取影评信息，分析电影评论，以此获得电影好评和差评的原因。课下，我们把学生分成不同的小组，以小组为单位完成几项综合任务：以政府工作报告为素材，让学生以词云的方式展示报告中提得最多的关键字，让学生了解时代的主题；爬取“红海行动”、“厉害了，我的国”等影评信息以及评论人所在地、性别、年龄等信息，分析电影评论中给予的好评和差评是否和个人所在区域、性别、年龄等相关。学生在完成综合任务，掌握课程知识的同时，潜移默化中培养了学生的爱国精神，让他们为祖国感到骄傲和自豪。而且小组项目是需要团队合作的，通过团队合作找出解决问题的方法，培养学生团队精神和探索精神，培养学生不畏艰难、不断追求的科学精神。

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研究目的：曾几何时，教育在某种程度上偏离了正常运行轨道，传统课堂的满堂灌、填鸭式、“题海战术”让学生不堪重负、身心受损，教育已成为沉重而艰难的话题，接受优质教育成了人民群众的迫切需求。当今经济全球化、知识大爆炸的现实背景和建设学习型、创新型国家的时代背景都对教育提出了更严峻的挑战。推进课程改革，创新教学模式，提高课堂效率也就成了我们教育工作者的必然选择。全面提高和改善小学生口语交际水平，使小学英语逐步转变为口语化，日常化的使用，确保我校英语口语交际教学工作的顺利开展，不断改进教学方法，整体提高小学生英语口语的教学质量，特选定小学英语交际课“导学―自学―互学”模式研究为课题进行长期的事件和总结。意义：我国目前的英语学生一般来说，应试技能极强，关于英语语音、词汇、语法等方面的语言知识也较出色，但交际技能相对滞后。我们之所以选用此课题，是为了让学生学会一门外语，不但是多了一双眼睛、一对耳朵和一条舌头，甚至还多了一个头脑！从这个意义上说，学好英语，畅通交流的同时，除见闻之娱和表达之乐，更可尽享思无定契的愉快。

二、本课题国内外研究的现状

一个学生可以考出令美国人刮目相看的TOEFL高分，GRE词汇测试部分的难词识得多多，英语从句套从句的句法规则也可以分析得头头是道，但一到实地交际，常常听不懂也说不出，成了“聋哑英语”之所以出现以上情况，原因之一是我们传统的考试观中有些消极因素作祟，把考试的“指挥棒效应”畸形放大。结果是，从院校领导、学生未来的雇主、教师、家长，直至学生本人，无一不多少受一点“分数崇拜”的影响，过分看重外语学习过程中可以量化的指标，忽略了交际得体和有效与否等无法简单量化的事实。

三、本课题研究的基本内容

课堂教学是实施素质教育的主渠道，学生实践能力和创新精神的培养应该首先从课堂教学上予以突破，课堂教学的高效率更是“减负提质”的关键。面对现实，在充分调研的基础上，专门召开了学校教学工作会，反思学校教学工作中诸多与现代教育理念和要求相悖的现象，与全校英语教师共同探讨如何实施有效教学的问题，旗帜鲜明地提出：学校要发展，必须走课堂教学改革之路，并明确了改革的目标、方向和途径。

我们组织英语教师广泛学习相关教育教学理论文章，学习主体合作互动理论、活动教学理论、交往实践理论，学习有效教学理论等。认真研究先进学校的课改经验，熔铸各家之长，整合八方经验，注入校本特色。通过理念引领、行动研究、总结反思，逐步形成符合我校英语特点的“导学导练，自学自测，互学互助”校本课堂教学模式，简称“自互导”模式。

“导学导练，自学自测，互学互助”英语课堂教学模式倡导学生自主学习、互助学习、探究学习，倡导能学不教、多学少教、先学后教。此模式是在教学过程中，以学生为主体，以学生发展为中心，变教为学，生生互动，师生互动，以切实提高课堂教学效率的一种课堂教学模式。课堂的组织流程为“自、互、导”三个环节。

“自互导”课堂教学模式注重分层要求，力求“人人有所得，人人有提高，人人有发展”。做到学优生：自学自测中得心应手，互学互助中大显身手，导学导练后个中高手。中等生：自学自测中掌握书本，互学互助中理解基本，导学导练后了解根本。学困生：自学自测中掌握要点，互学互助中明白几点，导学导练后尽量得点。

我们的主要研究观点是：在培养和激活学生兴趣的前体下，采用“自互导”教学模式，全面提高学生的英语口语日常交际能力。托尔斯泰说过：“成功的教学所需要的不是强制而是激发学生兴趣”。但小学生的学习兴趣不是先天就有的。如何在小学英语教学中激发学生的学习兴趣，减轻学习上的焦虑情感呢？心理学研究表明：学生的学习兴趣，是在学习的过程中，由于经常体验到学习的乐趣，多次获得成功的满足，逐渐形成了一种比较稳定的学习动机和求知欲望。因此要在教学中为学生积极创造能够获得学习乐趣和成功的机会，从而激发学生学习的兴趣，提高学习的效果。

我们将在今后的教学中，大胆进行改革和创新。英语课程在目标设定、教学过程、课程评价和教学资源的开发等方面都突出以学生为主体的思想。课程实施应成为学生在教师指导下构建知识、提高技能、磨砺意志、活跃思维、展现个性、发展心智和拓展视野的过程。教师应在教学过程中有意识的加以适当的引导，激发学生对于掌握一门外语的迫切需要性，引发他们学习的积极性和主动性，充分发挥学生在课堂上的主体作用。一堂成功的课，应该让学生自始至终掌握主动权，教师只是充当“组织者”、“促进者”、“合作者”、“咨询者”、“参与者”、“引导者”、“顾问”等多种角色，最大限度地给学生提供参与的机会，学生的主体性得到了体现，自然就产生了求知和探究的欲望，也就把学习当作一件乐事。

四、本课题研究的创新之处是

1.选题富有挑战性。本选题基于信息化大发展，传统教育与新型教育大更替的阶段，具有承上启下的作用。

2.大胆打破传统的英语教学模式。课题研究中，必须以全新的教育教学理念为指导，采用生动活泼的英语口语课堂教学与丰富多彩的课外交流教育相结合的形式进行教育教学实践。

3.方法多样。利用校园环境和个人交流信息，给学生一个充分自主的交流空间和积极思维的素材，强化培养学生“交流”意识的目的性。

五、本课题的研究思路和方法

1.本课题研究的思路是：建立一个基于交流平台的符合当代教育理念、具有现代教育特色、综合教育效益很高的新型英语口语教育教学模式。

2.本课题的主要研究方法为文献索引法、实验研究法。以网络技术、人工智能、多媒体技术为基础的信息技术作为研究手段，采用观察、文卷调查、经验总结、实验、对比分析等方法和手段，进行多个轮回的研究。

3.研究工作方案和进度计划：

第一阶段（2013.3――2013.4）准备阶段（分工：课题组全体成员）收集有关信息资料、学习有关教育理论。

第二阶段（2013.5――2013.8）调查研究阶段（分工：课题组全体成员）调查英语课堂口语教学现状，组织课题成员进行培训。