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篇1
不久前剛結束的圍棋人機大戰，使人工智能受到人們空前廣泛的關注。它一方面表明智能科學與技術的發展極為迅速，同時也激起了社會對智能科學技術及其人才培養十分強烈的期待。人們對“中國大腦”計劃的熱議達到了前所未有的程度，“中國制造2025”計劃正在快速推進，我國自主研制的智能服務機器人正在走向服務領域的許多行業，國內許多企業自發興起的“機器換人”浪潮正高歌猛進。國務院政府工作報告中提出的“互聯網+”雖然被人們解釋為互聯網向各領域的強勢滲透，但是更多的有識之士卻把“+”理解為“升級”，即“計算機互聯網絡”向“人工智能互聯網絡”的升級，而這正好與“中國大腦”計劃相呼應！
為了適應這種發展的需要，努力辦好“智能科學與技術”專業，北京郵電大學智能科學與技術研究中心曾經對設置了本專業的全國各主要高校做了一次普遍性的專業調查，結果發現，各校對于“智能科學與技術”專業的理解差異非常巨大。最狹義的理解，是把本專業看做是“計算機科學與技術的一個分支”；最廣義的理解，是把它看做是“從理工到人文和社會幾乎無所不包的綜合學科”。
從科學研究和長遠發展的觀點來看，這樣發散的理解會有利于人們解放思想，激勵創新，把本學科的研究做深做透做到位。不過，從當前的本學科教育教學來說，這樣分散的理解可能使“智能科學與技術”學科的人才培養工作迷失方向。
1基本模型
為了準確理解“智能科學與技術”學科，首先需要建立“智能科學與技術”學科的基本模型，這樣才能從學科整體上厘清它的基本概念、基本原理和基本規律，規制過于寬泛和過于狹窄的偏差。圖1就是為此而設計的基本模型。
在圖1中，底部的橢圓代表外部環境的客體事物，也就是需要研究的“問題”；其上的整個部分代表主體及其與客體相互作用的過程：主體接受來自客體所產生的“本體論信息”，經過主體思考之后產生與客體交互的“智能行為”反作用于客體，解決問題。就在這個主客相互作用的過程中，主體充分展現了自己的智慧能力。其中的主體可以是人類個體，也可以是人類群體。因此，這是研究“智能科學與技術”的基本模型。
不斷提升自己生存與發展的水平，這既是人類與生俱來的目標，也是人類永不枯竭的動力。為了實現這個目標，人類就要運用自己的智慧和知識不斷去發現應當解決而且可能解決的問題，在此基礎上努力去解決所發現的問題，不斷前進。
人類的這種智慧能力包含兩個相互聯系相互作用相輔相成的部分：其一是根據人類所追求的目標和現有的知識去發現問題、定義問題和預設問題求解目標的能力，這是人類在長期實踐過程中積累起來的一種內隱性的智慧能力，所以稱為隱性智慧；其二是在隱性智慧所確定的工作框架內，在求解目標的引導下，運用相關信息和知識去生成解決問題的策略，成功解決問題實現求解目標的能力，這是一種外顯性和操作性的智慧能力，所以稱為顯性智慧。
在圖1的模型中，隱性智慧具體表現為“主體所定義的問題、主體的知識庫里已經擁有的知識、主體為求解問題所預設的求解目標（也存在知識庫內）”，這三者就構成了主體為求解問題所設置的初始工作框架。顯性智慧則具體表現為圖1中的“感知、認知、基礎意識、情感生成、理智生成、綜合決策、策略執行、效果檢驗以及反饋學習優化”所代表的問題求解過程。
由于隱性智慧是人類內隱性的智慧，需要明確的目標、足夠的知識、很強的直覺能力、豐富的想象能力、甚至需要靈感和頓悟能力，才能創造性地發現值得解決的問題，所以，隱性智慧難以用人造機器去模擬。然而，由于顯性智慧具有外顯性和操作性特征，主要具備獲取信息、生成知識、生成和執行策略的能力，因此，顯性智慧有可能被人造機器所模擬。在約定俗成的學術語匯中，“智慧”比較抽象，帶有形而上的色彩；而“智能”則比較具體，帶有形而下的特點。于是，人類的顯性智慧也常常被稱為“人類智能”。
鑒于人類顯性智慧與隱性智慧之間存在不可分割的深刻內在聯系，人們就把研究和探索“人類隱性智慧和顯性智慧奧秘”的科學技術稱為“智能科學技術”，而把其中著重研究和模擬“人類顯性智慧（人類智能）能力”的科學技術稱為“人工智能”科學技術，或者就簡稱為“人工智能”。換言之，人工智能是“智能科學與技術”的一部分。
圖1的基本模型及其相關解釋啟示我們：“智能科學與技術”的內涵既具有極強的基礎性，涉及與物質資源同樣基礎的信息資源；又具有極強的深刻性，涉及人類創造性智慧的深邃奧秘；還具有極強的應用性，涉及極其廣泛的應用領域。
因此，為了研究與學習“智能科學與技術”，人們應當具備人文社會科學、基礎自然科學和應用技術科學的知識與能力，應當自覺遵循“文理交互，理工融通”的交叉科學理念。雖然我國高校仍有文科、理科、工科之分，但是，為了培養有發展能力和創新能力的人才，還是要在發揮各校特色的同時努力貫徹“文理交互，理工融通”的方針。這是智能科學與技術學科的鮮明特點，需要引起教學與研究人員的高度關注。
2基本方法
概念是學科的基石。從圖1的基本模型可以看出，“智能科學與技術”包含了許多重要的新概念。除了上面已經討論過的隱性智慧和顯性智慧的基礎概念之外，還有信息（包括本體論信息和認識論信息，特別是其中的語法信息、語義信息和語用信息）、知識（包括本能性知識、經驗性知識、規范性知識、常識性知識、知識的內部生態系統和外部生態系統）、基礎意識、情感、理智、智能策略、智能行為等一系列基本概念。
考慮到本文篇幅的限制，同時也考慮到讀者可以很容易從現有文獻中詳細了解到這些概念，因此，這里只予以列舉，而不準備展開具體的討論。有需要的讀者可以參閱相關文獻。
這里需要特別關注的，是研究和學習“智能科學與技術”所需要確立的新的科學觀和方法論問題。只有掌握了這些新的科學觀和方法論，才能準確地理解“智能科學與技術”的基本概念、基本內容和基本規律。
有比較才能有鑒別，事物總是相比較而存在。了解“智能科學與技術”所需要的科學觀和方法論的便捷方法之一，就是把它們同讀者已經熟悉的“物質科學與技術”的科學觀和方法論進行對比。眾所周知，智能系統是一類開放的復雜信息系統，因此，這里的比較對象也要選擇相對比較復雜的物質系統。表1就是這種比較的一些結果。
由表1可知，“物質科學技術”所采用的科學觀包括（1）物質觀：認為研究的對象是物質的；（2）結構觀：認為研究的關注點應當是物質的結構；（3）孤立觀：認為所研究的物質對象是與其它對象沒有關聯的；（4）靜止觀：認為所研究的物質對象是靜止的，至少在研究期內是靜止的。
基于這樣的科學觀，在處理比較復雜的物質對象的時候，物質科學技術所采用的方法論就是“分解一分析”，更具體地說就是“分而治之，各個擊破，直接還原”。也就是人們所熟悉的“還原論”。
和“物質科學與技術”的情形不同，“智能科學與技術”的科學觀包括（1）信息觀：認為所研究的對象是信息；（2）系統觀：認為研究的關注點應當是系統化的信息，即必須同時關注信息的形式、內容和價值；（3）生態觀：認為信息不是孤立的或靜止的，而是生長發展的；（4）機制觀：認為信息的生長發展必然存在一定的機制。
基于這樣的科學觀，“智能科學與技術”所采用的方法論就是“轉換―創生”。更具體一些說，就是“智能科學與技術”基本模型（圖1）所展示的“信息轉換與智能創生定律”。其中，“信息轉換”是手段，“智能創生”是目的。
十分清楚，“物質科學與技術”的“分而治之”方法論體現了它的“物質觀、結構觀、孤立觀和靜止觀”；“智能科學與技術”的“轉換創生”方法論體現了它的“信息觀、系統觀、生態觀和機制觀”。
這個對比告訴我們，由于研究對象不同，導致學科的性質也不相同，我們不能把自己所熟悉的“物質科學與技術”的科學觀和方法論統統照搬到“智能科學與技術”學科領域。雖然在研究局部細節問題的時候，這兩種科學觀和方法論的差異表現的不是很明顯，但是在研究系統全局問題的時候，這種差別就會變得十分顯著。這也是值得“智能科學與技術”的研究者和學習者特別關注的特點。
事實上，“人工智能”的研究就經歷了一場方法論的變革。按照“分解―分析”的方法論思想，人工智能被分解為結構模擬（人工神經網絡）、功能模擬（物理符號系統）和行為模擬（感知動作系統）三大學派，結果長期不能互相融通。20世紀末和21世紀初，一些研究人員提出“新的集成”和“現代方方法”試圖找到三者融通的具體方法，但是都沒有取得成功。2007年，本文作者按照“轉換―創生”方法論思想提出了機制模擬的智能生成方法，結果發現：結構模擬（人工神經網絡）、功能模擬（物理符號系統）和行為模擬（感知動作系統）分別是機制模擬的A、B、C型，從而實現了人工智能模擬方法的統一，見表2。
由此可見，以往人們把人工神經網絡課程、物理符號系統課程（即普遍流行的人工智能和專家系統課程）、感知動作系統課程（即智能機器人或智能體課程）分開講授或者只講授其中一門或兩門課程的做法是不合理的。
同時，我們一直把圖1的模型稱為“智能科學與技術的基本模型”。不過，如果注意到“智能科學與技術”的科學觀一信息觀，系統觀，生態觀和機制觀，那么，我們也可以把圖1稱為“生態意義上的信息科學與技術基本模型”。這是因為，雖然在經典意義上的信息科學與技術基本模型只能覆蓋到圖1模型中的信息層次，但在生態學意義上，知識和智能都是信息的生態學產物，因此生態學意義上的信息科學與技術基本模型就覆蓋了圖1模型的全體。在生態學的意義上，“智能科學與技術”基本模型與“信息科學與技術”基本模型就合二為一：自頂向下觀察，圖1就是“智能科學與技術”的基本模型；自底向上觀察，圖1就是“信息科學與技術”的基本模型。于是有：
智能科學與技術=生態學意義的信息科學與技術
如果把“智能科學與技術”模型中的“由信息轉換為知識”和“由信息、知識和目標轉換為智能”這兩個核心部分命名為“核心智能科學與技術”，把非生態學意義上的信息科學與技術命名為“常規信息科學與技術”，那么，也可以有：
智能科學與技術=核心智能科學與技術+常規信息科學與技術
在我國教育部的學科目錄中，“智能科學與技術”其實就是“核心智能科學與技術”，目錄中的“信息科學與技術”其實就是“常規（非生態學意義的）信息科學與技術”，后者又被劃分成“通信”、“計算”、“自動化”、“物聯網”、“信息安全”這樣一些更加狹窄而且相互交疊的二級學科，顯然有待進一步合理化。
3基本課程
北京郵電大學智能科學與技術研究中心最近實施的全國高校智能科學與技術專業教學計劃調查表明，我國多數學校的教學計劃確實體現了“計算機科學與技術的一個分支學科”的特點，很少學校的教學計劃能夠表現“文理相交，理工融通”的交叉科學精神。這就提出了一個尖銳的問題，如果真的把“智能科學與技術學科”辦成“計算機科學與技術學科”的一個分支學科，那么，這樣的“智能科學與技術學科”還有存在的理由嗎？
由以上分析的“智能科學與技術”的基本模型和基本方法可以知道，為了學習、理解和掌握“智能科學與技術”學科，人們的知識結構必須包含社會科學、人文科學、基礎科學、應用技術的基礎知識與綜合能力。
為此，由中國人工智能學會教育工作委員會和清華大學出版社計算機分社共同組建的“全國高校智能科學與技術專業系列教材規劃與編審委員會”（以下簡稱編委會）提出了如下的本學科核心課程和相應的核心教材。
（1）一年級第一學期的課程智能科學與技術導論是一個引導型課程，旨在以準確而通俗的概念、全面而淺近的思路、親切而富有感染力的語言，引導剛剛踏入校門的新生了解：什么是“智能科學與技術”？為什么要學習“智能科學與技術”？怎樣才能學好“智能科學與技術”？
（2）二年級第一學期的課程腦與認知科學基礎是本學科特需的自然科學基礎（腦科學）和社會科學基礎（認知科學），旨在為學生提供關于人類智能的腦科學基礎知識和人類認知能力的科學知識，特別是關于“腦結構如何產生認知能力（物質如何生成精神）”的科學機理。
（3）二年級第二學期的課程不確定性數學引論是本學科特需的數學基礎知識課程，旨在為學生提供關于“智能科學與技術”領域必然涉及到的各種不確定性（包括隨機不確定性、模糊不確定性、粗糙不確定性以及非線性引起的混沌不確定性）的描述與處理知識，特別要闡明這些不確定性的根源、相互關系、描述和處理方法。
（4）三年級第一學期的課程機器智能是本學科的專業基礎課程，旨在用“智能科學與技術”的方法論闡述人類智能的各種模擬方法（包括結構模擬、功能模擬、行為模擬和機制模擬），以及這些不同模擬方法之間的相互關系和統一的途徑，為學生學習機器（人造系統）智能奠定理論和方法的基礎。
（5）四年級第一學期的課程《科技史與方法論》，由于智能科學技術本身富有科學觀和方法論的特色，因此這是一門具有本學科特色的總結性課程，旨在為學生提供關于科學技術發展史（特別是智能科學技術發展史）所展現的科學觀和方法論知識，使學生能夠從“智能科學與技術”的學科知識基礎上站立起來，具有縱觀和把握智能科學技術發展規律的能力，使學生的學術眼界能夠“形成于課堂，而又遠遠超越課堂”。
編委會認為，這些核心課程的綜合（加上各個學校的人文社會科學通識課程和各有特色的專業課程），將為學習者提供必要的“文理相交，理工融通”的交叉學科思維素質和能力。無論是理科型學校還是工科型學校，都要在保證上述核心課程優質教學的基礎上努力發揮自己的特色，而不應當削弱這些核心課程的教學質量。
篇2
幾年來，圍繞智能科學與技術專業應用型創新技術人才的培養定位，努力進行了以“課程體系為基礎，實驗室建設為重點，科學研究為龍頭，師資條件為保證”的可健康發展的有特色的智能科學與技術專業建設[1-2]。為提高應用型人才培養質量，實施了實驗室全面開放，探索并進行了智能科學與技術專業的創新實踐體系構建工作[3]。在這些工作開展過程中，我們特別注意到同學們個人主觀能動性問題，著手進行專業引導教育4年不斷線，并試行了學生專業導師制的探索。良好的開端是成功的一半，“大一”階段將為學生在以后幾年的學習、生活、工作上取得成功奠定良好基礎。因此，我們特別重視學生在“大一”階段的成長。本文主要介紹我們在新生專業引導教育的探索與實踐。
1專業引導教育的必要性
“引”指帶領向某個目標行動。“導”指傳導、引導，另還有教育、啟發的含義。專業引導是對本專業學生行將學習的專業進行鋪墊式引導、概覽介紹，在使之充分了解的基礎上，產生興趣，發揮主觀能動性，從而提高人才培養質量。
“大一”階段是大學生活的第一頁，“大一怎么過”將直接影響到學生后三年的學習、生活狀態，影響到受教育的效果，影響到成長與成才，也影響到高等教育最終目標的實現[4]。為此，我們不僅加強了新生的入學教育，幫助他們盡快適應大學生活，順利完成從中學環境到大學環境的過渡；同時也特別重視新生階段的日常專業引導教育，提高學生的專業興趣，發揮學生的主觀能動性。
1.1幫助學生了解專業概況
調查顯示，絕大部分新生對自己的專業并不了解或者了解不夠全面，通過專業引導，可讓新生知道自己所學專業的課程設置、專業培養目標、就業方向和就業現狀以及學好本專業的方法與技巧等，可減少學生專業學習的盲目性，培養其專業意識，樹立正確的專業思想和學習觀，為學好本專業打下良好基礎。
1.2幫助學生培養專業興趣
興趣是最好的老師。調查顯示，高考填報的志愿在一定程度上反映了學生的興趣，但更多的卻是“從眾”的結果。學生在中學期間學習壓力過大、心理成熟度不高，對于自己的興趣與志向既無時間去思考,也無能力去把握。通過專業引導，可激發學生的學習動機和熱情，培養對本專業的學習興趣。
1.3幫助學生進行職業規劃與制訂學習計劃
就業市場的導向與認識的局限性使一部分學生對自身的專業前途缺乏信心，另一方面也確有一部分學生因高招錄取與現實熱愛的矛盾，從而產生專業厭學情緒。目前相當多的高校在大二、大三階段給學生提供了二次選擇專業的機會。即使同學從小立志從事本專業，但從事專業也有專業方向之分。通過專業引導，可讓新生盡早了解專業發展最新動態及成果，樹立榜樣，有的放矢，制定學習計劃并盡早進行職業規劃工作。
1.4新專業的特殊性
新生面臨許多新問題，最重要的一項就是“專業”問題：專業究竟怎樣？前景如何？如何學好？特別是對于“智能科學與技術”這門尚具一定特殊性、剛剛起步的新專業更顯重要。
智能科學與技術專業的特殊性在于，它是一門綜合交叉性學科，旨在培養具有腦與認知科學、智能科學、信息科學、現代科學方法學的基本理論知識，掌握計算機、智能系統、信息網絡、信息處理的基本技能，綜合運用所學知識與技能去分析和解決實際問題，素質、能力、知識協調統一的應用型高級技術人才。雖具有廣闊的發展前景和巨大的應用需求，但社會普遍缺乏了解。因此，通過專業引導教育使新生逐步了解其所學新專業概括及其特殊性很有必要。
2專業引導教育的指導思想
開展新生專業引導教育過程中，注意強調以下幾個方面的問題。
1) 通過介紹智能科學技術的基本概念、知識體系以及學校的學術特色，努力使學生對“智能科學技術”由完全陌生的狀態逐步建立一個初步、宏觀的科學認識[5]。
2) 通過剖析智能科學技術與相關學科之間的關系，使學生明了智能科學技術、信息科學技術、控制科學技術和計算機科學技術具有各自獨立的研究領域，同時又互相交叉、互相促進。
3) 通過闡明智能科學技術專業培養目標與培養計劃，解析專業課程結構框架，使學生了解專業方向、各門課程(特別是大一階段的C語言程序設計等課程)的在專業培養目標中的地位和作用，指引學生采用正確的學習方法來開展本專業的課程學習，從而有利于本人及早進行職業規劃與制訂學習計劃的工作。
4) 通過同學們普遍感興趣的問題入手，例如機器人足球、人形機器人舞蹈等，因勢利導，將同學們課外興趣從網絡游戲吸引到開放實驗室參與學科競賽與開放項目上來。
3專業引導教育的具體措施
基于上述分析，開展了相對集中的入學教育，經常性的貫穿整個“大一”階段的課程教學與課外創新實踐活動的引導教育。為讓學生能夠及早進行創新實踐活動，特別在第一學期安排了獨立實踐環節“智能科學技術導論――專業認識與實踐”[1，3]。
3.1入學教育
按照學校的總體安排，我們在新生入學教育第1周及時進行全面的入學教育。其主要內容涉及到校情與校風、學風與學籍、培養計劃與專業學習、學習與生活、安全與衛生等諸多個方面。而專業引導教育是入學教育的重要方面，我們采取的具體舉措包括參觀實驗室、專題講座、師生座談、學長交流等多種形式。
3.2專業引導課
目前，我們開設本課程是以專題講座與學生參觀體驗校內實驗室、校外實踐基地多種形式，貫穿整個第1學期來開展。其目的是針對學生的實際需要，系統、科學地解答學生各種各樣的專業問題，為本專業的新生提供適時和恰當的“專業引導”，使他們盡快明確方向，融入環境，積極主動地學習。專題講座由全系教師參與，根據各自專業特長完成。
諸多講座專題中，同學們普遍對機器人足球、人形機器人等比較感興趣。針對此，教師也因勢利導，強調專業課程，特別是強調大一階段的C語言程序設計、高等數學、電路分析等課程的重要地位與學習方法，力爭使新生別在高考后松懈，別在“大一”階段掉隊，鞭策他們贏在起跑線上。
3.3創新實踐活動
目前高校中專業課課內學時本來普遍緊張，本專業更是如此。其前沿性課程較多，理論性較強，受學制限制，不得已對計算機軟硬件、控制系統基礎等課程學時加以一定壓縮。課時如此緊張怎么辦？為提高學生創新實踐能力，我們決定課外開放智能系實驗室，建立課外科技創新實踐體系，開展多種形式的創新實踐活動來強化同學的“軟硬件能力”，從而加強智能專業學生的就業競爭能力。例如，我們在實踐中以同學們普遍感興趣的機器人這個創新實踐平臺，提出了一個基于機器人制作、分層次的課外科技創新實踐方案[3]。針對大一階段的具體情況，我們主要從培養興趣、打牢基礎的角度考慮，讓同學們了解并進入到實驗室，同時也舉辦一系列適宜大一學生參與的相關學科競賽。
3.3.1實驗室開放項目
大一的同學進入開放的實驗室，可進行一些簡易機器人的設計制作，也可參與到大二、大三學長為主體的實驗室開放課題研究小組、學科競賽小組中，做一些輔工作。我們給大一階段設定的目標是鍛煉簡單機械設計與加工、基本電子電路設計、基本程序設計能力。同學們在大一階段就因此接觸到 “大學生電子競賽”、“智能汽車競賽”、“機器人大賽”這一系列學科競賽。雖然他們只能做一些輔工作，但這些輔工作無疑是非常有益的。既使他們培養了興趣，樹立了目標，同時也建立了實驗室開放工作的學生團隊。實踐中，我們又把學科競賽的培訓工作與實驗室開放項目進行有機的結合，使之成為由淺入深、成系統多層次的系列活動。
3.3.2智能系統平臺構建方案競賽
愛因斯坦說“想象比知識更重要，因為知識是有限的，而想象力概括著世界上的一切，推動著進步，并且是知識進化的源泉。” 智能系統平臺構建方案設計比賽不要求做出具體產品，而重點在于方案設計與展示。我們開展這一比賽的目的是為了進一步完善學科競賽的層次性，激發學習興趣并引導新生的專業學習與創新實踐方向。2009年11月我們搞了該學科競賽，它作為后續相關競賽的引導與補充，取得不錯的效果。實踐表明，智能系統平臺構建方案設計比賽引起同學們極大關注。同學們大膽想象，深入調研，廣泛查閱資料，精心進行方案設計并制作了演示文稿。教師與研究生組成的評委進行現場提問與點評，引導同學應該如何通過學習來實現這個方案。這既強化了他們對本專業的認識，又極大地激發了他們創新實踐的興趣。
3.3.3機器人舞蹈競賽
機器人舞蹈競賽是全校性機器人大賽中的一個比賽項目。該項目主要考驗機器人動作的復雜性與藝術性以及每種情感動作與音樂伴奏的配合能力。參賽者需要自由設計機器人并配合一定音樂，根據舞蹈創意和音樂的協調進行程序設計完成舞步編排和整體的舞蹈表演。由于趣味性較強，同學表現出強烈的興趣，這有力促進了同學們對程序設計的學習。
3.3.4C語言程序設計競賽
C語言程序設計是本專業的一門重要的基礎課程，但由于受到學時、學分的限制，課內學時相對不足，要達到新專業的人才培養目標，是值得認真研究與探討的課題。課內的教學改革是必需的，細節不在這里討論。我們在專業引導教育特別注意到了大一新生的C語言程序設計的學習問題，它是智能科學技術導論課程中一個重要專題，此外我們還想到了通過課外競賽來促進該課程的學習。我們不僅利用機器人舞蹈比賽這個平臺，我們還組織、培訓同學參加學校程序設計大賽來促進程序設計的學習。對于其中高水平的學生則進一步鼓勵引導其參加ACM程序設計活動。
3.4發揮專業教師作用
由專業教師擔任學生班主任工作，是我校自動化學院的成功經驗。學生輔導員重在指導學生的思想與生活，班主任則在學生職業生涯規劃、成才教育、學生選課指導等方面扮演重要角色。對此，學生反映普遍良好。在新生的專業引導教育，特別是課外創新實踐活動的引導中，班主任發揮了重要作用。
此外，智能系還試行了“專業導師制”以便更好地適應素質教育的要求和人才培養目標的轉變，促進應用型創新人才培養工作。專業導師制的一項重要任務也是推動學生課外科技創新實踐活動。專業教師針對學生的個性差異因材施教，和學生之間建立一種“導學”關系。通過雙向選擇，智能系教師每人擔任一定數量學生的專業導師，并以此為契機形成高年級-低年級“梯隊”。同學們組建“興趣小組”，以實驗室為平臺，有的參與“教師科研項目”，有的自主申請“學生課外科技基金項目”，當然學生參加更多的課外科技創新實踐活動是“實驗室開放項目”。
3.5發揮優秀學長作用
在專業引導教育過程中，我們還充分發揮研究生、高年級優秀學長的作用。定期開展學長交流系列活動，講座內容包括本科課程學習、專業學習方法、實驗室開放項目、學科競賽等等。在介紹專業知識的同時，學長向本科新生傳授自己的學習經驗，引導他們的專業學習與創新實踐。
4結語
為建設好智能科學與技術新專業，采用專業教師擔任班主任、開設相關導引課程以及開放實驗室等多種措施并把科技創新與學科競賽輔導培養工作提前到“大一階段”，在新生專業引導教育方面進行了一定的探索與實踐。實踐中新生專業引導教育取得了不錯的效果。同學們普遍表現了強烈的興趣：不再沉溺于以前所鐘愛的網絡游戲，進入課外開放實驗室進行創新實踐活動，加入到學生科技競賽的團隊。在2010年6月舉辦的“三星杯”國際仿人機器人比賽、2010年7月舉辦的全國機器人大賽中，不少智能專業09級新生獲得了相關獎項。
筆者認為，著力針對新生進行專業引導教育是必要的，應該充分重視這項工作。通過相對集中的入學教育與貫穿于整個“大一”階段的經常性課內、課外專業引導教育，加強了學生對專業的認識，有助于他們及早進行個人職業規劃與大學四年的學習計劃的制訂。其中，及早的創新實踐活動，特別有利于學生學習主觀能動性的激發，有利于學生創新實踐能力的培養，有利于人才培養質量的提高。
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Exploration on Professional Guide Education in Intelligence Science and Technology Specialty
CHEN Wenbai, WU Xibao, LI Qing, LI Denghua, SU Zhong
篇3
經過十幾年的發展，目前我國已有幾十所高校相繼設立了智能科學與技術專業。作為國家民委直屬的民族高校，為順應學科交叉和未來技術發展的趨勢，中南民族大學計算機科學學院近年來申請并設立了智能科學與技術本科專業。在對智能專業新生培養的過程中，教學團隊借鑒其他高校先進經驗并結合計算機科學學院現狀，針對智能科學與技術專業學生的特點，探索和嘗試一種多元化專業啟蒙教育模式，其目標是通過對大一學生進行專業啟蒙教育調動學生學習專業的主觀能動性，激發學生研究專業知識的興趣，幫助學生認清自己的優勢與不足，制訂出適合自己的專業學習規劃和職業規劃。
我國的傳統教育一向重視啟蒙教育，宋代朱熹就曾著有《易學啟蒙》一書。啟蒙是教育永恒的使命，針對個人的啟蒙通常是教育活動的主要形式。專業啟蒙教育是大學專業教育的起步，對學生的專業學習及職業發展具有基礎性意義。
1 專業啟蒙教育的現狀’
當前一種較普遍的觀點認為專業啟蒙教育就是對新生進行“專業百科知識”的啟蒙，通過專業導論課程教學實現。傳統專業導論課程的教學一般可以分為專業概況介紹、專業培養體系與學習目標講解、學習方法與興趣培養、該專業的社會需求和就業前景等4個部分。與其他許多理工科專業一樣，智能科學與技術專業的教學計劃中也會有在第一學期開設智能科學與技術導論課程，但由于智能專業具有交叉性、綜合性并且受到傳統教學體系等諸多因素的影響，智能專業導論課在實際課堂講授過程中遇到一些困難。例如，由于受教學計劃制訂規則的限制，包括平均的周學時數、學分數以及專業課程前后銜接等，教師在學生大學4年的第1學期甚至第1學年很難安排其他專業課教學。
根據筆者對一些開設智能科學與技術專業院校的教學計劃和大綱的調研情況看，許多學校和中南民族大學計算機科學學院目前的情況相似，在第一學期安排的專業課是C語言程序設計，在第二學期安排數字邏輯和（或）C++程序設計等專業基礎課。這就導致在智能專業第一學年中，智能科學與技術導論課“獨挑”專業啟蒙教育重擔的結果，可能出現的問題主要體現在以下幾個方面。
1.1 專業的“點、線、面”難以顧全
1）有限的課時數與豐富的內容難以匹配。
智能科學與技術專業集計算機軟硬件、自動控制、網絡等現代科技于一身，是一門多學科交叉的綜合性學科，因此其內容之豐富、難度之深、應用面之廣可想而知，而導論課能安排的學時很有限。這使得教師在上導論課時很難兼顧知識面與知識深度，要想完整并系統地在新生面前展現該專業的前沿性內容非常困難；許多學生聽完導論課后難以從宏觀角度理解和認識智能專業，常常會產生“霧里看花”、不知所云的感覺。
2）專業導論課與專業理論課銜接不緊密。
萬事開頭難。大一新生由于知識結構不完整并缺乏認知能力，難以從整體上把握學科形態，對導論所涉及知識的理解和掌握程度有限，然而等到高年級再接觸大量專業課時，學生已基本忘記了入學時學習的導論課基本內容。由于缺乏對該專業的宏觀把握，學生在后來的專業課學習中常常是孤立地學習某一門專業知識，很少會主動并且有意識地將相關課程聯系起來學習。這就妨礙了學生綜合運用所學知識能力的提高，不利于學生發散性和創造性思維的養成。
1.2 學生普遍缺乏對未來的規劃
1）對專業產生片面性認識。
按照現行的教學計劃安排，智能專業的新生多半從計算機類課程開始進行專業課學習。專業啟蒙教育中也特別強調計算機技術的重要性，再加上新生易受“先入為主”效應的影響，一些學生在和筆者座談時就流露出只要學好計算機課程，掌握幾門編程語言，今后就能夠勝任智能系統開發設計工作的想法，這種想法在以技術至上為學習理念的學生中很具有代表性。
2）對專業的學習興趣難以維持。
教師在上導論課時都會精心準備一些課件和素材，以便新生一開始就能產生對該專業知識的好奇，但隨著時間的推移并且較長時間沒有深入到專業學習與研究中，很多學生對該專業的學習興趣下降，有的甚至將興趣轉向其他專業。筆者在跟蹤抽樣走訪中發現有一些學生已流露出厭學情緒和轉專業的想法，對自己的未來也缺乏規劃。
1.3 專業認知度與相互溝通能力有待提高
通過對計算機科學學院2012級智能專業新生進行走訪和座談，筆者了解到很多學生特別是來自于民族地區的學生在上大學前很少或者根本沒聽說過這個專業，許多學生的專業志向是家長或教師幫忙填的，還有相當一部分是專業調劑。這就造成整個年級中，第一志愿報考智能科學與技術專業的學生比例低于50%，也就是說有一半以上的新生是“被智能”。
就民族院校自身而言，少數民族學生的比例超過漢族學生，有較多的學生來自土家、壯、苗、回、畬、朝鮮等民族，即使是漢族學生，他們也多半來自于各地的自治縣或自治鄉，因此這些學生除了具有一般大學新生的特質，如由于在初高中階段一心準備高考，而缺乏對社會的了解，對所報考的專業知之甚少外，還受到基礎弱、底子薄、知識面窄、見識不多、思維不夠活躍、羞于表達、漢語表達能力較弱等因素的困擾。這就勢必導致一些學生對智能專業的認知度低，對即將開始的專業知識學習也沒有準備，興趣不高，得過且過，與教師間的相互交流也存在一定障礙。
2 多元化專業啟蒙教育模式與實施步驟
在對計算機科學學院當前專業素質教育存在的問題進行探討后，筆者認為從大一開始就應采用多元化的策略開展智能專業啟蒙教育，著手培養學生對學科的認知感，在學習方法和創新思維上給予啟蒙和引導，幫助學生形成自己的專業視角和學科分析架構，為今后專業學習打下良好基礎。
2.1 制訂教改計劃。促進專業啟蒙教育
剛入學的新生對于學校的學習和生活環境比較陌生，加上不同民族學生在生活習慣、風俗、待人接物觀念上有差異，新生之間渴望相互交流對新學校和新專業的看法，但苦于交流渠道的欠缺。根據以往的觀察發現，能否有效地融入班級和團隊，是影響學生未來專業學習的一個非常重要的因素，因此筆者在新生專業啟蒙教育中將如何解決學生與人溝通的問題放在第一位考慮。只有先解決了學生思想和交流方面的問題，才能為他們解開心鎖，為專業學習營造一個良好的氛圍。
從2012級智能科學專業的學生進校開始，我們就在新生中開展放飛夢想的“云帆計劃”。選派優秀專業課教師擔任智能科學各小班的班主任。各班主任從新生踏入大學校門的那天起，就從各民族學生自身的特點人手，通過定期個別談話、班委會、各民族學生宣介會、專業學習規劃討論會等形式有計劃、有目的地幫助他們增進彼此了解，加深其對智能專業的認識，引導和強化班級學風建設。這種目的明確、有計劃性的活動形式極大地提升了班級凝聚力，使得班上新生之間的關系更加融洽，同時為后續科研興趣小組和學科研討小組活動的順利推進奠定基礎。
2.2 建立專業教師輔導訪談制
為了進一步提高學生對智能專業的認知和學習興趣，智能專業教學團隊作為輔導教師組織了多次師生訪談。在訪談過程中學生提出很多他們關心的問題，如大學課程學習和高中課程學習有什么不同？與同班同學和同寢室同學間的關系該如何處理？C語言學習的重要性體現在哪些方面？除了專業書籍之外，還有哪些書籍是學生在大學階段需要了解的？考研和找工作的關系該如何處理？機器人與智能專業有何關系？智能專業畢業生的就業趨勢怎樣？少數民族學生如何學好智能科學與技術專業課？
針對這些問題，輔導教師不是只進行簡單的說教，而是本著“授人以魚不如授人以漁”的教育宗旨，盡量從客觀、專業的角度闡述自己的觀點和看法，通過介紹案例、科技信息動態及教師自我學習的親身體會，引導學生就自身關心的問題進行思考和探索。此外，教師還特別提出學生要學會根據自身的情況對前人的成功經驗有所取舍，批判地繼承前人的觀點，力求探索出一條適合各民族學生的求學成長道路。
2.3 改進教學模式
在師生間關系更為融洽的基礎上，筆者采用“縱、橫”結合的方式進行新生專業啟蒙教育。“縱向”方面主要是從課程配套與銜接上進行改革嘗試，以智能專業導論課為專業啟蒙先導，以各專業骨干課程的宣介為后繼，讓新生既了解將要學習的內容，又在第一時間找到和認識相關教師，為其早日進入專業學習作好鋪墊。
“橫向”則是將課堂教學與對學生的平時管理相結合，營造出思想與專業教育相互結合和相互促進的教育氛圍，在學生的感性世界和理性世界之間搭好橋梁。具體做法有：為了激發學生的學習興趣，該教學團隊抓住智能科學與技術導論課開設的時機，摒棄一貫的說教方式，在導論課教學中引人技術宣講會、專題報告會、教學實踐環節，請不同研究方向的教師就各自研究領域的研究動態和應用前景介紹前沿技術和最新動態，讓學生既感到智能的有趣，又了解智能專業的一些重點和難點。
另外，我們還在課余時間通過組織新生參觀開放實驗室和教師研究室、與課題組中的研究生座談、鼓勵新生與高年級優秀學生組成同民族和同鄉學習互助組等活動，讓學生在腦海中初步建立起知識、技術、專業和學科間的聯系。同時，從大一開始就安排新生參加大學生電子設計比賽、大學生創新比賽、機器人設計比賽等一系列學科競賽，激發學生的好奇心和求知欲，幫助他們逐步了解智能專業學習和研究的基本方法。
2.4 組建興趣小組，實現自我引導
在發揮學生自主積極學習的諸多因素中，興趣愛好尤為關鍵。為了使得興趣成為促進學生進一步學習的直接推動力，從新生入學之初，筆者就有意識地引導和協助新生自發組成興趣小組，以小組為單位參與各類學科競賽和班級活動。最初的分組情況表明新生在早期更傾向于以寢室為單位參與各類活動，如在專業規劃演講比賽、電工實習、競賽科目選擇等班級活動中，學生更多地以寢室為單位進行分組，原因在于同一個寢室學生的作息時間比較一致，方便大家統一行動。
然而，隨著學習的深入，寢室的界限漸漸模糊，將學生聯合在一起的更多的是共同興趣和愛好。這種方式建立起來的關系更加牢固，并且在這樣的興趣小組中每個學生的分工更加明確，團隊中的每個成員都希望能為小組作出貢獻，因而更能激發出學生的創作靈感，提高學習積極性。這一點在后續開展的機器人創新比賽中得到了很好的證明，如2012級智能專業的學生通過聯合、分工、協作，利用課余時間完成了選題、分析、搭建構型、軟件編程、報告撰寫、視頻拍攝上傳等流程，最終順利地完成了預定任務，向組委會提交自己的設計作品。通過興趣小組的成功運作，各個興趣小組已開始成為優秀學生專業啟蒙教育的宣傳站，成為吸引新生鉆研科學知識的“吸鐵石”。
2.5 設立多層次考評模式
傳統的考評體系主要偏重于學生的卷面考試成績，這種考評模式過于片面，不利于創新型學生的發展。為了適應當今社會對復合型、創新型人才的需求，結合智能科學與技術的多學科交叉性、融合性、綜合性很高的學科特點，我們在專業啟蒙教育別注重綜合考評體系的建立。
我們將專業導論課的考評分為多個層次：（1）卷面考試。期末考試仍然采用書面形式，注重對學生掌握基本概念和基礎內容情況的考查。（2）討論報告。針對導論課教學內容，組織學生進行專業知識認知的專題討論會，學生以小組為單位進行選題、資料查閱、PPT制作和小論文撰寫，最后進行答辯討論，從而訓練和培養新生分析問題、邏輯推理、書面及口頭表達的能力。（3）實踐環節。教學實踐環節會讓新生實際動手制作小型簡易的微控制裝置，增強感性認識，鍛煉動手能力。
篇4
我國的智能科學與技術(intelligence science and technology，ist)專業創辦至今已有8年歷史了。它從無到有，逐步壯大，現在全國已有近20所大學試辦這個新專業[1-2]。應該說，智能科學與技術專業的8年征途并不平坦，開拓者們也為之付出了艱辛和心血。現在，我們至少可以說，智能科學與技術專業已再不是“嬰兒”，而是“小學生”了。然而，我們需要繼續努力，上好中學、大學以及研究生課程，邁上專業建設的新征途，攀登學科建設的新高峰。
在ist專業建設上，北京大學信息科學技術學院等起了重要的帶頭作用，中國人工智能學會及其教育工作委員會等工作委員會和專業委員會發揮了很好的組織作用[3-4]。他們齊心協力，默默奉獻，做了大量有目共睹的開創性工作，值得充分肯定。現已有北京大學、首都師范大學、北京郵電大學、南開大學、西安電子科技大學等高校培養出ist專業的畢業生。也就是說，我們有了ist專業的第一代“產品”了。然而，我們的ist專業還是有些不盡人意之處，特別是發展速度比預料的要慢，發展規模不如預期的大，發展目標還有待進一步明確。筆者試圖概括我國ist專業發展的喜與憂，探討發展戰略，為ist的專業建設和學科發展出謀獻策，供同行討論與參考。
2喜憂參半
如上所說，我國ist專業的發展既取得可喜成果，又存在某些憂慮，即喜憂參半。下面擬就ist專業的辦學成績和存在問題進行探討。
2.1主要成績
歸納起來，8年來，我國ist專業建設取得的主要成績包括下列各點。
1) 申報并獲準試辦ist專業，促進信息科學和智能科學的發展，為國內外信息科學學科建設開辟了一個新的增長點。
2) 在調查研究和科學分析的基礎上，制定了ist專業教學大綱和教學計劃，為專業建設建立了基本框架[5-6]。
3) 結合ist的專業特點和教育發展要求，初步規范了ist專業課程設置，開展專業建設和課程教學等方面的改革，取得一大批成果[7-8]。
4) 編寫了一批具有明顯特色的相關教材，為新專業教學和學科建設提供必要的資源，起到較好的示范和輻射作用[7,9]。許多學校在實驗教學上進行了一些探討，并積累了不少經驗，值得推廣與借鑒[10-12]。
5) 聚集了一群有志于智能科學技術教育的教師，形成了一支熱愛教育、樂于奉獻、熟悉業務的師資隊伍，為ist專業的人才培養和學科發展打下重要基礎。
6) 經常組織本專業的教育與教學研討會和座談會，進行全國性或校際間的交流，總結心得體會，共同提高，使ist專業沿著正確的方向發展。
7) 培養出一批基本掌握智能科學技術基礎理論和專門知識，具有從事本專業工作能力的本科畢業生，為國家輸送有特色的急需的建設人才。
8) 為爭取我國智能科學與技術一級學科博士學位授予權做了大量工作，并取得重要進展，為ist學科的進一步發展創造重要條件[13]。
2.2瓶頸問題
概括地說，ist專業建設和發展面臨的問題主要涉及如下幾點。
1) 專業規模和發展速度沒有達到預期結果，仍停留在“試辦”狀態。
到目前為止，全國試辦ist專業的學校已近20所，已初具規模，“閃亮登場”[2]。然而，本專業的規模和發展速度不盡人意，離“大發展”的預期結果尚有較大差距。
2) 辦學主體存在一定的局限性，缺乏跨學科大聯合的氛圍。
如前所述，北京大學和中國人工智能學會等對ist專業建設發揮了重要的帶頭和組織作用。由于ist專業具有高度跨學科等重要特點，單純依靠某一兩個現有專業來“派生”和由一兩個學會來“催生”ist新專業，是難以快速發展和如愿以償的。現有專業或學會都有一定的局限性，與其他學會間的交流合作也需要有改進之處。
3) 教學大綱與《國家中長期教育改革和發展綱要》要求存在差距，有待更新。
《國家中長期教育改革和發展綱要》[14](以下簡稱《綱要》)是我國“優先發展教育，建設人力資源強國”的重要戰略部署。《綱要》中許多新思路是我們以前沒有想過的。ist的教學大綱需要按《綱要》的要求進行大刀闊斧的修訂，力求符合《綱要》精神。
4) 實驗教學和網絡教學亟待加強。
在新專業建設初期，實驗室建設投入經費有限，這對開展實驗教學有些不利影響。一些學校的實驗未能滿足ist專業各課程教學的基本要求。
5)ist專業的產學研結合模式急需探討與建立。
產學研結合是高等教育的一項經驗。《綱要》也強調“創立高校與科研院所、行業、企業聯合培養人才的新機制”對本科生教育的重要性。雖然有許多企事業行業適合ist專業就業，但該專業不像機電、化工、通信、冶金等專業那樣有比較對口的實習和就業企業。因此，探討與建立ist專業的產學研結合模式，也是一項比較艱難的急需解決的問題。
3發展策略
針對上述存在問題，以下特就智能科學與技術專業的發展戰略提出若干思考。
1) 樹立“大智能科學技術”思想，突破單個學會的局限性，通過大聯合、大合作，實現大團結、大發展。
一個專業要在全國產生較大影響，發揮該專業的特有作用，沒有足夠大的規模是不行的。例如，自動化、計算機、通信、電子信息等專業，全國有數以千計的大學開設。我們是否可以設定ist專業發展規模的第一個目標，即爭取在5～10年內，有50～100所大學開設該專業？如果能夠實現這個目標，ist專業就走上了“可持續發展”的大道。到那時或者更早一些時日，“試辦”也就必然被“正辦”所取代。
值得指出的是，目前大多數大學強調“辦學資源有限”，不大愿意支持申報新的專業，這對ist專業的發展也產生一定的負面影響。我校的ist專業就是經過3年努力，才向國家教育部呈交《高等學校增設專業申請表》的。
我們需要把圈子搞大些，進行跨學科的大聯合，集思廣益，合作共贏，謀求ist專業的發展大計。基于中國人工智能學會(caai)的學科特色，由caai牽頭組織申報ist專業及其一級學科博士學位授予權，是順理成章的。同時，單個學會也有局限性，雖不能說是“勢單力薄”，但力量不如合作的強大。提倡和實現多學會聯合舉辦智能科學技術教育教學研討會，以及多學科聯合申報與建設ist專業，將克服原有局限性，并以大聯合促進大發展，應視為一種可行策略。在今后的ist辦學過程中，我們需要主動加強與相關學會(含一級學會和二級學會)和高等學校(含重點學校和一般學校)的聯系與合作，力爭辦好已有的ist專業，創造經驗，擴大輻射作用和積極影響，爭取有更多的高校申報與加入ist專業行列。
2) 再接再厲申報一級學科博士學位授予權，力爭獲得批準。
在全國同行及多個學會有代表性的專家建議和支持下，中國人工智能學會及其教育工作委員會積極組織一批有識之士，從事“智能科學與技術”博士學位一級學科授予權的論證和申報工作，并取得重大進展。由于一些原因，申報工作在最后階段未獲通過與批準，需要大家繼續努力。“智能科學與技術”博士學位一級學科授予權的獲得，必將為ist專業提供更為寬闊的發展空間，使ist專業攀登新的高峰。
3) 申報成立“高等學校智能科學與技術教學指導委員會”，并爭取改“試辦”為“正辦”。
目前，國家教育部的專業設置分為“一般”專業和“試辦”專業兩種。絕大多數專業屬于“一般”專業，只有少數專業為“試辦”專業。顧名思義，“試辦”者為“試驗辦學”，經過一定時間的試驗后，成功者就可“轉正”為一般專業；不成功者就可能被取消“試辦”資格。當務之急，是要把“試辦”的ist專業辦好，辦出水平，辦出特色，力爭早日去掉“試辦”帽子。同時，作好必要和充分的準備，盡早向國家教育部申報成立“高等學校智能科學與技術教學指導委員會”，以便得到教育部相關部門的更多指導，并通過“教指委”與兄弟專業交流，更好地學習兄弟專業的辦學經驗。
4) 高標準嚴要求，全面修訂ist專業的教學大綱和教學計劃，以適應國家對智能科學和智能自動化高層人才的需要。
《綱要》中提出的“優化學科專業、類型、層次結構，促進多學科交叉和融合”；“重點擴大應用型、復合型、技能型人才培養規模”；“促進高校、科研院所、企業科技教育資源共享，推動高校創新組織模式，培育跨學科、跨領域的科研與教學相結合的團隊”以及“促進科研與教學互動、與創新人才培養相結合”等思想和教改措施，對于我們轉變辦學觀念和進行教學改革都具有很強的針對性。我們需要以高屋建瓴的姿態認真深入學習，聯系ist的專業實際，注重創新，進一步修訂教學大綱和課程體系，以期更好地滿足國家對專業人才培養的要求。各校在修訂專業教學大綱和教學計劃時，要注意保持不同學校的共性與本校的個性特色。
5) 樹立精品意識，創建更多的精品課程，編寫富有特色和體現創新的ist各類教材。
由于辦學歷史較短，辦學規模較小，ist專業的教材建設遠未達到精品境界。隨著時間的推進和辦學規模的不斷擴大，加上在教材使用中積累的經驗和吸取其他相關專業精品課程教材的編寫經驗，這個問題可望逐步獲得解決。我們一定要對ist專業的精品課程建設及其教材建設，包括基礎教材、專業基礎教材、專業教材和實驗教材等給予高度重視。
6) 下大力氣加強實驗教學和網絡教學。
ist專業是一門前沿交叉學科，也是一門理論密切聯系實際的學科。無論是學習和深入理解課程的基本理論知識，還是培養學生的實際動手能力，都離不開實驗教學和網絡教學。我們可以把網絡教學看做是一種更加先進的實驗教學，它對學生提出了更高要求，能夠讓學生獲取更多的知識，獲取更強的能力。
在新專業建設初期，實驗室建設的投入經費有限對開展實驗教學有些不利影響。為了解決這個問題，我們一方面要因地制宜地設計好實驗項目，充分發揮有限的實驗室建設經費的作用，盡可能開設出本專業教學急需的實驗內容；另一方面要積極利用其他“傳統”專業實驗室或公共實驗室，以彌補現有ist專業實驗室的不足。
建設與發展智能科學與技術專業，還有許多需要考慮的問題，如建設一流教師隊伍、轉變教學觀念、改進教學方法、改善教學管理、探索產學研結合模式、加強校際交流與合作等。這些問題也是十分重要的，都是ist專業發展值得思考的內容。
4結語
我國智能科學與技術學科建設和專業建設已取得可喜成績，但與整個學科和專業的長遠發展目標相比，仍存在較大差距和不少問題。如果能夠突破現有中國人工智能學會和智能科學與技術專業的局限性，樹立智能科學技術大學科思想，實現更廣泛的大聯合，并采取切實措施擴展智能科學與技術專業，我們的學科和專業就有望獲得更快的發展。
一級學科博士點對于學科的發展至關重要。我們要群策群力，集思廣益，繼續申報智能科學與技術一級學科博士點授予權，并在申報過程中最廣泛地團結相關學科和學會的專家學者，爭取理解與支持。
上述兩方面是相輔相成的關鍵問題，需要我們轉變觀念，樹立本專業的科學發展觀。如果在這兩方面
能夠取得突破性進展，那么專業發展的其他問題，如改變專業“試辦”為“正辦”、申報成立智能科學與技術專業教學指導委員會、貫徹執行《國家中長期教育改革和發展綱要》以及課程與教材改革等，就可能迎刃而解。
只要我們再接再厲，團結一心，求真務實，科學發展，我們的ist專業就一定能夠越辦越強，越辦越好，辦成有特色、有影響的專業，辦成一流的專業。
注：本研究得到國家教育部精品課程“人工智能”(2003年)和“智能控制”(2006年)、全國雙語教學示范課程“人工智能”(2007年)、國家級“智能科學基礎系列課程教學團隊”(2008年)、國家級精品視頻公開課“人工智能”(2011)以及湖南省和中南大學精品課程和其他教改項目的支持，謹表感謝。
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篇5
1專業實驗平臺建設思路
面向智能制造專業實驗平臺的建設，依據《廣東省智能制造發展規劃（2015-2025年）》中發展智能裝備與系統，工業產品、制造流程智能化升級改造的任務，從智能科學與技術知識體系中提取專業發展方向的課程，建立完善專業實踐教學體系。以“機器智能”為方向建設人工智能與機器人實驗室為核心，以項目、科技競賽、緊密對接企業協同創新為手段，培養學生能夠運用工程基礎知識和專業理論知識設計工程實驗，分析實際問題的能力，培養學生查詢檢索資料文獻獲取知識的能力，培養學生能夠綜合運用自然科學知識、專業理論知識和技術手段設計系統和過程解決實際問題的能力。通過科技競賽等活動，培養學生在團隊里具有工程組織管理能力、表達能力和人際交往能力。通過與企業的合作，掌握基本創新方法，并讓學生具有追求創新的態度和意識，以培養學生的綜合素質和能力為重點。立足華軟學院電子系電子信息工程嵌入式專業、自動化專業、通信工程專業現有的平臺優勢，按照“整合、集成、共享、提升”的基本思路，完善支撐體系，優化驗教學資源配置，建設一個能夠與廣東智能產業深度融合的階梯形層次化實驗平臺。
2實驗平臺建設內容
智能科學與技術專業實驗實踐平臺的建設要依據實驗教學體系的構建，突出面向智能制造工程實踐為特色，按照學生的成長需要，建立階段化、層次化、模塊化的實驗教學體系。
2.1專業實踐課程體系建設
面向智能制造的智能科學與技術專業定位是以工程應用型人才培養為目標的，是在通識教育基礎上的特色專業教育。專業課程體系的建設首先還是以培養學生具有扎實自然科學基礎知識，人文社會科學知識和外語應用能力為基礎，其次是智能科學與技術專業技術基礎課程，如數字系統與邏輯設計、數字信號處理基礎、信號與系統、電路分析與電子電路；c語言程序設計與算法分析、數據結構、數據庫與操作系統、微機原理與接口、傳感器與檢測技術等。最后是專業方向類課程，也是專業的核心課程，如制造業基礎軟件中的嵌入式軟件、工業控制系統軟件，工業機器人中人工智能技術應用和智能控制技術。主要有知識獲取模式識別；數據通信與網絡；嵌入式系統移植和驅動開發；嵌入式應用開發；人工智能與神經網絡；智能控制技術；機器人學等課程。培養學生具備計算機技術、自動控制技術、智能系統方法、傳感信息處理等技術，完成系統集成，并配合專業實踐課程體系如圖1，完成電子工藝實習、技術基礎課程、核心課程的課程設計和綜合項目實驗，并在工程應用中實施的能力。
2.2實踐教學體系建設
依據專業實踐課程體系，構建主要包括計算機基礎、電路基礎、信息與控制基礎、嵌入式技術、機器智能系統五大模塊開展不同學習階段層次化的實驗教學體系。主要包括基礎類、專業實訓類、綜合創新類。
1）基礎類實驗注重開設與課堂教學中基本理論相結合的精品實驗項目，并逐步提升基礎實驗課時的比例。從實踐中啟發引導學生牢固掌握基礎理論知識。除此之外，還要注重工作方法和學習方法的能力培養，如收集信息查找資料、制定工作計劃步驟、從基礎理論到解決實際問題的思路以及獨立學習新技術的方法和評估工作結果的方法。培養學生厚實的專業基礎知識和能力。
2）專業實訓類實驗主要以項目教學、案例教學、情景教學方式培養學生利用專業知識及方法獨立解決行業領域內的任務和問題并能夠評價結果的能力。如智能傳感應用項目，人工智能技術實驗項目，知識表示與推理項目，計算智能項目，專家系統，多智能體系統；機器人項目，如最小機電系統組成，如何完成對電機的控制；利用單軸或雙軸控制平臺實現基本搬運裝配作業。
3）綜合創新類實驗注重培養學生從理解問題域開始，獲取數據和知識、開發原型智能系統、開發完整智能系統、評估并修訂智能系統、到整合和維護智能系統六個階段構建智能系統。如開展人工智能技術在智能制造中的應用包括產品設計加工、智能生產調度、智能工藝規劃、智能機器人、智能測量等；直角坐標機器人實現碼垛搬運、多關節串聯機器人、弧焊機器人實訓等。
4）科技競賽、與企業協同創新，通過觀察記錄待智能化升級的工廠生產過程，發現定義問題、提出假設、搜集證據檢驗假設、發表結果、建構理論等實驗過程設計的能力。培養學生掌握基本創新的方法，團隊協作管理能力、表達溝通能力等。如嵌入式設計大賽、機器人大賽等科技競賽；以及針對自動化生產線的嵌入式工業控制系統設計；針對原材料制造企業的集散控制、制造絳屑成應用；針對裝備制造企業的敏捷制造、虛擬制造應用；工業機器人在汽車、電子電氣、機械加工、船舶制造、食品加工、紡織制造、輕工家電、醫藥制造等行業的應用。
2實驗教學保障
智能科學與技術實驗平臺建設以人工智能與機器人實驗室建設為核心，結合目前學院嵌入式系統實驗室、自動控制實驗室、傳感器技術實驗室、通信原理實驗室資源，儀器設備共享共建的原則，系統化籌備購置。人工智能機器人實驗室主要針對智能系統設計開發和機器人應用，基于計算機系統的人工智能技術學習應用包括人工智能技術在智能制造應用和工業機器人仿真軟件ABB Robot Studio。基于“探索者”機器人系統控制實訓箱Rino-MRZ02（包含履帶機器人、雙輪自平衡機器人、5自由度機械臂、6自由度機械臂等）
可以開展的項目有：利用啟發式算法、遺傳算法、蟻群算法等模糊數學理論對工業產品設計進行性能模擬、運動分析、功能仿真與評價；利用人工神經網絡自學習、自組織構造產品加工過程新能參數預測模型。利用模式識別、機器學習、專家系統、多智能體系統進行感知、并對環境的改變進行解讀、動作進行規劃和決策；利用專家系統、遺傳算法、模糊邏輯集中式解決生產調度多目標性、不確定性和高度復雜性的問題，尋求最優規則，提高調度的速度；利用蟻群算法、遺傳算法分布式多智能體系統進行問題分解、彼此協商、任務指派、解決沖突。
履帶機器人可開展電機控制實驗；運動控制實驗；HD軌跡控制實驗；無線通信實驗。雙輪自平衡機器人呢可開展自平衡模塊實驗；倒立擺算法實驗；雙輪載具運動實驗。6自由度雙足機器人可開展雙足運動控制實驗；步態規劃實驗；雙足平衡實驗；機構改裝實驗。5自由度機械臂可開展機械臂運動控制實驗；顏色分揀實驗。可擴展為8自由度雙足機器人、輪腿式機器人等技能提高類課程設計。
篇6
我國的智能科學與技術(Intelligence Science and Technology,IST)專業創辦至今已有8年歷史了。它從無到有,逐步壯大,現在全國已有近20所大學試辦這個新專業[1-2]。應該說,智能科學與技術專業的8年征途并不平坦,開拓者們也為之付出了艱辛和心血。現在,我們至少可以說,智能科學與技術專業已再不是“嬰兒”,而是“小學生”了。然而,我們需要繼續努力,上好中學、大學以及研究生課程,邁上專業建設的新征途,攀登學科建設的新高峰。
在IST專業建設上,北京大學信息科學技術學院等起了重要的帶頭作用,中國人工智能學會及其教育工作委員會等工作委員會和專業委員會發揮了很好的組織作用[3-4]。他們齊心協力,默默奉獻,做了大量有目共睹的開創性工作,值得充分肯定。現已有北京大學、首都師范大學、北京郵電大學、南開大學、西安電子科技大學等高校培養出IST專業的畢業生。也就是說,我們有了IST專業的第一代“產品”了。然而,我們的IST專業還是有些不盡人意之處,特別是發展速度比預料的要慢,發展規模不如預期的大,發展目標還有待進一步明確。筆者試圖概括我國IST專業發展的喜與憂,探討發展戰略,為IST的專業建設和學科發展出謀獻策,供同行討論與參考。
2喜憂參半
如上所說,我國IST專業的發展既取得可喜成果,又存在某些憂慮,即喜憂參半。下面擬就IST專業的辦學成績和存在問題進行探討。1主要成績
歸納起來,8年來,我國IST專業建設取得的主要成績包括下列各點。
1) 申報并獲準試辦IST專業,促進信息科學和智能科學的發展,為國內外信息科學學科建設開辟了一個新的增長點。
2) 在調查研究和科學分析的基礎上,制定了IST專業教學大綱和教學計劃,為專業建設建立了基本框架[5-6]。
3) 結合IST的專業特點和教育發展要求,初步規范了IST專業課程設置,開展專業建設和課程教學等方面的改革,取得一大批成果[7-8]。
4) 編寫了一批具有明顯特色的相關教材,為新專業教學和學科建設提供必要的資源,起到較好的示范和輻射作用[7,9]。許多學校在實驗教學上進行了一些探討,并積累了不少經驗,值得推廣與借鑒[10-12]。
5) 聚集了一群有志于智能科學技術教育的教師,形成了一支熱愛教育、樂于奉獻、熟悉業務的師資隊伍,為IST專業的人才培養和學科發展打下重要基礎。
6) 經常組織本專業的教育與教學研討會和座談會,進行全國性或校際間的交流,總結心得體會,共同提高,使IST專業沿著正確的方向發展。
7) 培養出一批基本掌握智能科學技術基礎理論和專門知識,具有從事本專業工作能力的本科畢業生,為國家輸送有特色的急需的建設人才。
8) 為爭取我國智能科學與技術一級學科博士學位授予權做了大量工作,并取得重要進展,為IST學科的進一步發展創造重要條件[13]。2瓶頸問題
概括地說,IST專業建設和發展面臨的問題主要涉及如下幾點。
1) 專業規模和發展速度沒有達到預期結果,仍停留在“試辦”狀態。
到目前為止,全國試辦IST專業的學校已近20所,已初具規模,“閃亮登場”。然而,本專業的規模和發展速度不盡人意,離“大發展”的預期結果尚有較大差距。
2) 辦學主體存在一定的局限性,缺乏跨學科大聯合的氛圍。
如前所述,北京大學和中國人工智能學會等對IST專業建設發揮了重要的帶頭和組織作用。由于IST專業具有高度跨學科等重要特點,單純依靠某一兩個現有專業來“派生”和由一兩個學會來“催生”IST新專業,是難以快速發展和如愿以償的。現有專業或學會都有一定的局限性,與其他學會間的交流合作也需要有改進之處。
3) 教學大綱與《國家中長期教育改革和發展綱要》要求存在差距,有待更新。
《國家中長期教育改革和發展綱要》[14](以下簡稱《綱要》)是我國“優先發展教育,建設人力資源強國”的重要戰略部署。《綱要》中許多新思路是我們以前沒有想過的。IST的教學大綱需要按《綱要》的要求進行大刀闊斧的修訂,力求符合《綱要》精神。
4) 實驗教學和網絡教學亟待加強。
在新專業建設初期,實驗室建設投入經費有限,這對開展實驗教學有些不利影響。一些學校的實驗未能滿足IST專業各課程教學的基本要求。
5)IST專業的產學研結合模式急需探討與建立。
產學研結合是高等教育的一項經驗。《綱要》也強調“創立高校與科研院所、行業、企業聯合培養人才的新機制”對本科生教育的重要性。雖然有許多企事業行業適合IST專業就業,但該專業不像機電、化工、通信、冶金等專業那樣有比較對口的實習和就業企業。因此,探討與建立IST專業的產學研結合模式,也是一項比較艱難的急需解決的問題。
3發展策略
針對上述存在問題,以下特就智能科學與技術專業的發展戰略提出若干思考。
1) 樹立“大智能科學技術”思想,突破單個學會的局限性,通過大聯合、大合作,實現大團結、大發展。
一個專業要在全國產生較大影響,發揮該專業的特有作用,沒有足夠大的規模是不行的。例如,自動化、計算機、通信、電子信息等專業,全國有數以千計的大學開設。我們是否可以設定IST專業發展規模的第一個目標,即爭取在5~10年內,有50~100所大學開設該專業?如果能夠實現這個目標,IST專業就走上了“可持續發展”的大道。到那時或者更早一些時日,“試辦”也就必然被“正辦”所取代。
值得指出的是,目前大多數大學強調“辦學資源有限”,不大愿意支持申報新的專業,這對IST專業的發展也產生一定的負面影響。我校的IST專業就是經過3年努力,才向國家教育部呈交《高等學校增設專業申請表》的。
我們需要把圈子搞大些,進行跨學科的大聯合,集思廣益,合作共贏,謀求IST專業的發展大計。基于中國人工智能學會(CAAI)的學科特色,由CAAI牽頭組織申報IST專業及其一級學科博士學位授予權,是順理成章的。同時,單個學會也有局限性,雖不能說是“勢單力薄”,但力量不如合作的強大。提倡和實現多學會聯合舉辦智能科學技術教育教學研討會,以及多學科聯合申報與建設IST專業,將克服原有局限性,并以大聯合促進大發展,應視為一種可行策略。在今后的IST辦學過程中,我們需要主動加強與相關學會(含一級學會和二級學會)和高等學校(含重點學校和一般學校)的聯系與合作,力爭辦好已有的IST專業,創造經驗,擴大輻射作用和積極影響,爭取有更多的高校申報與加入IST專業行列。
2) 再接再厲申報一級學科博士學位授予權,力爭獲得批準。
在全國同行及多個學會有代表性的專家建議和支持下,中國人工智能學會及其教育工作委員會積極組織一批有識之士,從事“智能科學與技術”博士學位一級學科授予權的論證和申報工作,并取得重大進展。由于一些原因,申報工作在最后階段未獲通過與批準,需要大家繼續努力。“智能科學與技術”博士學位一級學科授予權的獲得,必將為IST專業提供更為寬闊的發展空間,使IST專業攀登新的高峰。
3) 申報成立“高等學校智能科學與技術教學指導委員會”,并爭取改“試辦”為“正辦”。
篇7
一、關于認知科學基礎課程
認知科學是智能科學與技術的生物基礎，是從“自然智能”到“機器智能”之間的橋梁。作為一門研究人類感知和思維信息處理過程的學科，認知科學主要研究目的就是要說明和解釋人類再完成認知活動時是如何進行信息加工的，一直是認知心理學等教學領域的重要課程。[1，2]自我校2009年設立智能科學與技術本科專業以來，認知科學基礎一直是該專業的專業基礎課程，主要目的是培養學生對人腦認知活動中的信息處理方法與過程的認識和理解，培養對新知識、新技術有較敏銳的洞察能力，同時使學生具有數據分析與處理能力的意識，在智能科學與技術專業的學科體系中占據著十分重要的地位。[3]特別是隨著人工智能和腦科學研究的不斷發展，現有的計算架構不能有效實現具有泛化能力的人類認知信息加工機制。借鑒人類腦認知機制，通過腦認知和神經科學與機器學習相融合的方式，構建一種類腦的“學習機器”，而不是簡單的“機器學習”，已成為當前人工智能領域的一個重要研究方向。因此，學習并理解人類認知和信息處理過程，對于提高學生的智能信息和數據建模與分析能力，有著重要的意義。
然而，對于以工程技術應用為背景的智能科學與技術專業而言，該學科涉及多學科內容，比如心理學、神經科學、數學、語言學、人工智能科學乃至自然哲學等，學生存在畏難情緒，學習興趣不太濃厚，教師對于該課程的教學也頗為費心。此外，由于“認知科學基礎”課程在大三上學期開設，大部分學生在模式識別和數字信號處理等上面的基礎較薄弱，對于該門課程的腦功能信號分析與腦機接口技術部分的教學也存在較大的困難。
針對該課程理論和實時性較強、涉及教學內容多、交叉廣泛等特點，筆者自承擔本課程教學來，結合我校學生和專業建設實際情況，立足培養學生的專業知識素養和學習興趣，提高學生的專業基礎能力和綜合素質，積極摸索改進。本文將信號處理和機器學習方法融合進認知科學的神經機制探索與學習，從教學、實驗實踐等方面進行了初步探索。
二、課程建設目標與教學內容設置
本課程將使學生學習到認知科學的基本知識，包括腦與神經系統的基本構造、工作原理、基本研究手段，腦與學習、意識、行為的關系，深入了解感知、注意、記憶的生物和生理學本質，實現人工大腦、人工神經網絡、聽覺計算、視覺計算、腦機接口、認知機器人等前沿技術的理解與應用。
目前認知科學方面的教材大多為國外翻譯教材，并且聚焦于其中的某個方面（比如認知心理學、認知神經科學等）。同時該學科實時性較強，和當前腦與認知科學的前沿研究緊密相連，因此很難找到合適的教材同時將智能信息處理技術和認知科學基礎相融合。
認知神經科學旨在聯合心理學、哲學和神經科學的方法幫助我們理解大腦是如何產生心智的，并闡明人類認知過程中的腦機制，即在分子、細胞、腦功能區到全腦等多個尺度上如何實現認知功能。腦機接口是近二十多年來興起的涉及神經科學、認知科學、計算機科學、控制及信息科學、醫學等多領域的人機接口方式，是在大腦與外部環境之間建立的神經信息交流與控制通路。
該課程在大三年級開設，且該專業的學生已在前面學習中學習人工智能原理、信號處理等課程，這些課程的學習為本課程的理論學習打下了一定的基礎。在教材選擇上，選擇上海人民出版社的《認知、大腦和意識——認知神經科學引論》，并參考其他輔助教材，比如機械工業出版社的《腦機接口導論》、中國輕工業出版社的《認知神經科學》。教學內容主要包括以下幾個部分：
1.腦科學與認知科學的發展歷程及基本概念，包括感覺與知覺、注意與意識、情緒、語言、記憶、學習等。
2.認知活動的生理基礎，包括大腦結構、神經元、神經系統的基本組成等。
3.腦功能信號的采集與分析，包括大腦節律、腦功能信號（EEG、fMRI等）采集、常見腦功能障礙、腦信號分析基本方法（包括基于時域/頻域分析的EEG分析方法、腦電源成像基礎等）。
4.腦機接口技術，包括腦電信號預處理（零參考電位、拉普拉斯空間濾波、數據歸一化、插值技術），腦功能信號特征提取方法、模式分類器（比如Fisher線性分類器、支持向量機）設計。
三、以學生為中心的教學方法
1.提高學生學習興趣。認知科學基礎課程交叉性強，尤其涉及心理學、神經科學等非工科學科，對于我校智能科學與技術專業的學生來講，學習壓力較大，學習興趣不高。為激發學生學習興趣，在授課過程中，盡量發揮自身樂觀活潑的性格特點，選擇大家生活中常見的例子，在語言表達上盡量避免生硬，力求用簡單直白的語言講解知識點。同時，善于利用網絡視頻，比如在課程緒論部分，通過播放網絡公開視頻《打開思想的大門》片段，激發學生學習腦認知功能的興趣。
2.注重與智能科學與技術其他課程知識的銜接。在神經元和神經系統的教學部分，筆者安排了兩個課時的內容講解了常見的人工神經元模型和人工神經網絡結構，并重點講解了神經網絡和支持向量機的基礎——感知機。在腦機接口教學部分，安排了兩個課時的信號處理和數據預處理的基礎知識的回顧，重點復習信號濾波、主成分分析、Fisher線性判別分析和支持向量機等內容，再進入腦機接口系統的學習，教學效率得到了明細提升。
3.適當使用板書，細化推導過程。對于一些知識點，比如動作電位產生過程、部分公式的展示，僅依靠PPT教學過于單薄，學生難以理解，因此在播放PPT時需要適時插入細致的板書。同時板書過程中要結合學生實際情況循序漸進，例如在學習神經細胞和感知機與人工神經網絡時，教師從點到平面的距離入手，并引導學生回顧梯度下降法等相關數學基礎知識，幫助學生切實地把前面學習的信號處理和機器學習的基礎知識應用到本課程。
篇8
在專業開設過程中，我們完成的主要工作如下。
1) 調研國內外相關院校智能科學與相關專業的培養目標和培養方案。
2) 形成智能科學與技術學科的知識體系和能力要求。
3) 制定2010版智能科學與技術專業的教學大綱。
同時，在辦學過程中，我們選擇了腦科學與認知科學概論，人工智能基礎，微機原理及應用、課程設計(微機原理)，可視化程序設計、智能計算與應用四個課程組進行教學模式改革。
1首屆畢業生知識結構
因為是首屆學生，我校大多數課程安排參考了國內兄弟院校的課程設置，也參考了我校自動化專業的部分課程設置。學生的知識結構主要由5個方面組成[1]，如圖1所示。
1) 數理基礎課程群：工科數學分析、高等代數、復變函數與積分變換、概率與數理統計、數學實驗、大學物理、物理實驗、應用力學基礎、離散數學等。
2) 電工電子技術課程群：電路分析基礎、電路實驗技術、模擬電子技術、模擬電子技術實驗、數字電子技術、數字電子技術實驗等。
3) 機電技術基礎課程群：工程制圖基礎、程序設計基礎、信號處理、計算機網絡、微機原理及應用、嵌入式系統、數據庫技術及應用、面向對象程序設計、現代檢測技術、電機控制技術、現代通訊技術、DSP處理器及應用、機械設計基礎等。
4) 專業主干課程群：信息論與編碼、控制工程基礎、腦科學與認知科學概論、人工智能基礎、機器人組成原理、計算智能基礎、模式識別基礎、虛擬現實技術、智能控制及其應用。
5) 實踐創新課程群[2]：計算機應用實踐、電子技術實習、MATLAB編程與工程應用、Linux系統與程序設計、自動控制系統設計與實現、微機原理課程設計、嵌入式系統設計與實現、專業(生產)實習、畢業設計(論文)等。
除了專業課程的學習，學生還參與了很多課外科技活動和競賽，并取得了良好成績，內容如下。
1)“基于Matlab的智能五子棋人機博弈系統”在北京科技大學第十一屆“搖籃杯”課外學術作品競賽中獲三等獎。
2) 第八屆校機器人隊隊員在第八屆亞太機器人大賽國內選拔賽中獲十六強。
3) 在全國大學生電子設計大賽中獲成功參賽獎。
4) 在智能車校內賽中獲二等獎。
5) 在北京市機械創新大賽中獲三等獎。
6) 在北京市大學生電子設計大賽中獲二等獎。
7) 在“飛思卡爾”智能車競賽的校級賽中獲三等獎。
8) 在校級機器人競賽中獲季軍。
9) 在全國大學生節能減排大賽科技類中獲三等獎。
10) 在北京科技大學計算機博弈錦標賽中獲最佳程序設計獎。
11) 在北京科技大學“閃我風采”Flash大賽中獲最佳細節獎。
在參加課外競賽及各種活動之余，首屆智能班還自組織了以小組為單位的指紋識別考勤計時系統編程比賽，歷時一個月，比賽結束后評出了最優編程獎。然后返回給每個小組，再討論再修改，最終確定了最優版，申請了國家軟件著作權，于2010年5月份獲得審批。此次比賽成果是全班學生辛苦勞動的果實，凝聚了24位學生的智慧和努力。圖2展示了該系統的計算機軟件著作權登記證書。
2首屆畢業生畢業設計情況
2010年底，首屆學生進入本科畢業設計環節。在大家的共同努力下，全部學生通過了本科畢業設計。畢業設計的題目如表1所示。
3首屆畢業生去向
智能科學與技術專業首屆24名學生是2009年9月進入大三學習專業課的。目前，我們統計的畢業生去向，專業第1名放棄了保研指標，選擇出國留學，另外有4人保送本校讀研究生。選擇考研的學生還有12人，另外有3人選擇出國留學，還有2人選擇就業，如表2所示。
4經驗和教訓
我們對2007級智能科學與技術首屆畢業生的總體情況還是比較滿意，通過一系列教學改革，取得一定的成效，內容如下。
1) 人工智能基礎。此課程為智能科學與技術專業的理論基礎性課程，具有涉及的面比較廣、內容較多、變化較快的特點。我們結合人工智能學科的發展，在保證課程完整性的同時，盡可能增加學科發展的前沿內容。
2) 微機原理及應用、課程設計(微機原理)。微機原理及其應用是一門實踐性很強的課程，特點是計算機軟硬件結合非常緊密，需要經過大量的實踐環節學習。在充分分析本門課程特點的基礎上，我們對該課程作了如下教學改革：自行研制開發了一套實驗裝置，開發了配套的實驗項目，編寫了相應的實驗講義。圖3是我們使用的微機原理與單片機實驗裝置。
在教學方法上，教師讓學生在學習已有實驗項目的基礎上，做一些由簡單到復雜的新改動，直至最后設計出新的應用電路，并用相關器件實現。為了鼓勵學生親自動手制作電路板，教學團隊花費近3 000元，購買了各種電子元器件和電路制作工具，包括單片機芯片、集成穩壓電路芯片、各種傳感器、小鍵盤、電阻電容、印刷電路板、萬用表、電烙鐵等，保證每位學生都能設計并制作完成一個單片機控制系統。在課堂管理方面，我們實行小班授課，每班不超過30人。學生都很遵守課堂紀律，幾乎沒有遲到早退現象，為該門課程的學習營造了良好的學習氛圍。
3) 可視化程序設計。小班在實驗機房上課，課程將講解部分與上機練習結合起來，教師對每一個知識點進行講解后，讓學生立刻練習，提高學生的動手實踐能力。通過教師的課堂講解和學生的課堂練習，使學生達到融會貫通的程度。
4) 數據結構與算法分析。針對智能科學與技術專業對計算機軟件能力要求高的特點，我們壓縮了計算機專業的數據結構和算法分析兩門課程的學時，保證學生應用能力的培養，并編寫了相應教材。
5) 根據國內外高等教育的最新發展，我們對研究思路、內容、方法進行必要調整。英國、美國、馬來西亞等國近幾年開設了AI相關專業，并且多數與機器人結合。在2010版教學計劃中，我們也將機器人作為學生學習過程中的實驗平臺和設計實現對象，為此探討設立機器人組成原理課程[3]，并在準備教材。我們還與南開大學、河北工業大學合作開發智能科學與技術專業的系列教材[4]。
另一方面，我們在辦學過程中也感覺到一些問題，和南開大學[5]的問題較為類似。
1) 專業宣傳方面的問題。
2) 沒有形成統一的教學指導委員會，各學校還處于單兵作戰階段。
3) 學校的重視程度不夠，經費投入有待加強。
4) 師資結構對其他學科的依賴程度較大，還未形成完整的師資隊伍，多數教師來自其他專業。
5結語
通過兩年的專業課學習，首屆智能科學與技術專業的全體學生在各方面都取得了不錯成績。多門基于專業課程開設的課程設計不僅增強了學生的動手實
踐能力，還加深了學生對專業知識的理解及掌握程度，很好地將理論學習與實踐教學結合起來。特別是在畢業設計階段，學生的論文題目都很有新意，充分體現出智能科學與技術專業的“智能”特點，而且學生在論文答辯環節全部順利通過。首屆畢業生中，出國和保研率達到54.17%，就業率達到45.83%，有很好的發展前景。通過研究首屆畢業生情況，我們認為智能科學與技術專業是一個很有發展潛力的專業，能夠將人工智能科學、計算機技術、智能控制等專業性較強的學術領域綜合起來，培養出具有綜合能力的優秀畢業生。
總結首屆畢業生情況，我們將在隨后的教學過程中進行如下改進：結合人工智能學科的發展，盡可能增加學科發展前沿的內容；針對學有余力的學生，布置學科前沿的自學內容；在教學中嘗試以作業的形式安排實驗內容[6]。同時，我們繼續保持小班授課方式，營造出良好的學習氛圍。在考核方面，結合平時、考試和答辯3種形式，來客觀、公正地評定學生，促進學生的全面發展。通過總結已有的教學經驗，吸取教訓，發展優勢，我們相信智能科學與技術專業一定會一步一步成為更加完備的、更有優勢的、更具時代特征的新型專業。
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The Situation of the Major in Intelligence Science and Technology
in University of Science and Technology Beijing
LIU Jiwei, SHI Zhiguo, WANG Zhiliang
篇9
機器人是一個典型的機電一體化系統，它綜合了機械設計、電工電子、傳感器、計算機、微控制器編程控制系統和人工智能等學科的內容，是智能科學與技術本科專業很多課程教學和實驗的理想的平臺。同時學生經常參加各種機器人相關的比賽，旨在通過大賽全面培養學生的動手能力、創造能力、合作能力和進取精神，同時也深化和應用智能科學與技術專業所學的知識。
與研究生相比，本科生對動手設計的興趣要遠遠高于對理論知識的學習。針對本科生的這一特點，為本科二、三年級的學生設計一些創新性的機器人項目，引導學生自己組隊，搭建相應的硬件電路，為他們在高年級深入理解和學習智能科學與技術的專業課程提供一個硬件平臺，打下一定的專業基礎，并通過這些項目的實施提高學生的綜合應用和創新能力。
1微控制器技術在人工智能領域的應用現狀
微控制器技術應用超大規模集成電路技術把中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口、中斷系統、定時器等功能（部分包括脈寬調制電路、模擬多路轉換器、顯示驅動電路以及A/D轉換器等）集成到一個芯片上，組成一個體積小但功能強大的計算機系統。該芯片可外接多種傳感器，實現對多種信息的采集處理，結合信息融合技術，可以實現機器各種預期的智能行為（如導航裝備、汽車的各種智能控制系統、智能家電等）。
高效地融合微控制器技術與人工智能技術，將智能算法嵌入到機器人微控制器中，系統則會呈現出各種智能行為。可實現智能算法的機器人平臺主要集中在以下幾個方面：智能家庭清掃類機器人、多傳感器融合的智能小車、視覺類機器人等。智能家庭清掃類機器人為機器人避障、路徑規劃等理論提供相應的平臺，方便學生理解、學習根據某個或某些優化準則，在機器人工作空間中尋找一條從初始狀態到目標狀態避開障礙物的最優路徑等相關知識；視覺類機器人為圖像處理、模式識別等相關的理論提供相應的平臺，方便學生理解、學習圖像的獲取和處理的智能算法；多傳感器信息融合類機器人可以為多傳感器融合技術提供一個硬件平臺，方便學生理解、學習、綜合應用控制理論、信號處理、人工智能、概率和統計等相關知識。
2可實現智能算法的機器人平臺設計
各類機器人平臺的總體架構大致相同，都需要包含系統輸入（傳感器）子系統、決策子系統、通訊子系統以及運動控制子系統。各個子系統的功能需要硬件設計和軟件設計共同實現。文中結合微控制器技術重點闡述硬件設計部分，包括機器人的層次架構、硬件選型、電路設計等。結合本科教學的特點，硬件設計從學生的理解能力、可操作性、可實現性、后期智能算法的可應用性等多個方面綜合考慮，應用微控制器技術，實現以下3種機器人平臺。
2.1智能家庭清掃類機器人
家庭清掃類機器人的硬件平臺相對比較成熟，市場上的國內外的產品也較多。此類機器人任務較為單一，傳感器種類較少，硬件平臺搭建較為容易，對學生而言是一個較為理想的智能機器人平臺。
該平臺的硬件設計采用單CPU架構，以輪式機器人為主。車體由車架、電池組、直流電機、車輪、微控制器、傳感器等組成。外部傳感器把環境信息輸入到單片機開發板，單片機開發板對信息進行處理，處理后的決策信號通過擴展轉接板傳給電機，控制電動轉動，從而實現機器人的運動，系統的硬件結構圖如圖l所示。
為保證機器人運動靈活且易于控制，我們采用圓形車體十三輪式移動機構。兩主動輪差速驅動，第三個萬向輪起輔助支撐的作用。傳感器的布置有多種方案供選擇，學生選擇不同的位置安裝傳感器會影響到該機器人后期避障、路徑規劃等智能算法的設計及研究。微控制器采用TI公司的MSP430F149單片機，通過超聲/紅外傳感器感知環境信息，使用L298電機驅動模塊驅動左右兩個直流電機，使用PWM技術對電機的速度進行調節和控制，通過MAX7219驅動6位LED數碼管顯示器顯示系統運行過程中的各種信息。
2.2視覺類機器人
傳統的移動機器人視覺系統通常采用通用計算機進行視覺信息處理。隨著微控制器技術的不斷發展，高端的微控制器也具備了強大的數據處理能力。
由于視覺信息處理計算量很大，為了使設計的視覺類機器人平臺能夠應用已定的圖像處理算法，視覺類機器人的層次架構采用二級CPU架構，主從式控制實現，如圖2所示。一級CPU采用ARM微控制器，嵌入裁剪的Linux系統，負責圖像信息的獲取、處理、系統管理等操作；二級CPU采用單片機微控制器實現對機器人運動的控制。
整個系統的硬件選型為搭載900MHz Quad-core ARM Cortex-A7處理器的樹莓派開發板、MSP430F149開發板、攝像頭、穩壓電源模塊、直流電機、L298N電機驅動板、機器人機體、電源（12V蓄電池）和轉接板。
控制機器人移動的底盤控制方案除了前面清掃類機器人用到的雙輪差動驅動以外，還有一種全向驅動方式。全向驅動方式靈活性更強，其中三輪驅動的方式具有較強的穩定性。結合視覺類機器人需求，該平臺采用全向驅動方式實現機器人的移動。
2.3多傳感器信息融合類機器人
多傳感器信息融合技術是近年來十分熱門的研究課題，它結合了控制理論、信號處理、人工智能、概率和統計的發展，為機器人在各種復雜的、動態的、不確定或未知的環境中工作提供了一種技術解決途徑。信息融合的研究內容極其豐富，涉及的基礎理論較多，如有參數模板法、聚類分析、支持向量機、K均值聚類等分類方法；自適應共振理論（ART）、自適應共振理論映射和模糊自適應共振理論網絡等自適應的方法進行傳感器融合；專家系統、神經網絡和模糊邏輯等人工智能方法對融合大量的傳感器信息，用于非線性和不確定的場合。
單級、二級CPU架構只能滿足簡單的多傳感器技術的需求（如清掃類、視覺類機器人等），復雜的多傳感器融合類機器人的層次結構采用“多CPU架構+分布式控制”方式實現。在主控機上實現多傳感器信息融合算法，下位機則可根據需求設計多個CPU，每個CPU選用單片機控制機器人的不同部位，承擔固定任務，使得機器人系統高速、穩定運行。同時每個微控制器負責獲取不同類型的傳感器信息，通過無線通信模塊將數據傳給上位機。上位機通過智能分析算法得到決策，決策數據通過無線模塊傳到微控制器去執行，如圖3所示。
整個系統的硬件選型為高性能PC機（上位機）、MSP430F149（下位機微控制器）、WIFI模塊、各種傳感器及執行機構（傳感器和執行機構由學生根據機器人項目的環境信息、具體的功能等確定）。
3機器人平臺在教學過程中的實踐及效果
在智能科學與技術專業的本科實踐環節中，組織大二、大三具備C語言基礎、單片機基礎的學生，3～5人自由組隊，根據教師給出的項目任務書進行項目設計、項目實施以及項目答辯等各個環節。圖4展示的是部分小組制作的機器人實物。其中圖4（a）所示的是一個基于超聲傳感器的輪式機器人。顯示屏可顯示機身距離障礙物的距離，該機器人只包含一個微控制器MSP430開發板。基于超聲傳感器檢測的數據實現對機器人的控制。圖4（b）所示的是一個視覺機器人，該機器人包含兩個微控制器，一個為樹莓派開發板，另一個為MSP430開發板。樹莓派開發板主要用于處理圖像信息，MSP430開發板主要用于控制機器人的運動。圖4（c）所示的是一個多傳感器融合的機器人系統。壓力傳感器、MPU6050傳感器等檢測機器人自身狀態的傳感器數據通過MSP430開發板外接的WIFI模塊傳給上位機，上位機的決策也可通過WIFI模塊傳給單片機控制器。
篇10
關鍵詞 ：智能科學與技術；視頻公開課；混合教學模式
第一作者簡介：劉坤，女，講師，研究方向為智能控制、機器視覺等，Liukun03@mails．thu．edu．cn。
1 背景
2001年美國麻省理工學院啟動近九百門免費、開放式網絡課程資源，供給全世界各地的學生和學者使用，使得知識能夠公開、自由地分享。從此，網絡成為開啟民智的知識載體。開放式教育資源運動在全球范圍內方興未艾，國際著名高校紛紛將精品課程公開，共享其教學資源與教育方式。與此同時，國內各大學也陸續各自的視頻公開課程。隨著時代的發展，未來職業需要的是跨學科、具有國際化視野的人才，借鑒國外網絡開放視頻資源和新的課堂行為，對提升國內高校的教育方法和教育水平具有積極意義。雖然國內外的優質網絡視頻資源已經數不勝數，但目前這些視頻資源在高校教學活動中并未得到有效合理的應用，其在使用過程中存在以下問題：
1)缺乏與教學活動的整合與互動。
目前，在高等學校中網絡視頻資源的使用依然是以少數學生獨立學習的模式存在。獨立學習模式受學生自身的積極性、自制力以及背景知識等多方面因素的影響。研究發現，學生的努力預期對使用教育資源的行為產生影響。另外，如何查找資源，能否了解資源的相關性和背景知識，如何構建適合學生需要的個性化學習資源是影響學生使用開放教育資源的關鍵因素。在使用視頻開放課程方面，由于學生的知識和經驗有限，對大量的視頻資源缺乏足夠的甄別和篩選能力，使得很多優質的資源并未得到有效利用。
2)與現有教學體系和課程安排沖突。
由于目前高校中傳統的授課模式并未改變，相應的教學體系與課程安排、授課學時等并未考慮網絡視頻公開課的內容，兩種教學資源的平行與獨立導致學生難以抽出更多時間學習網絡視頻課中的前沿性及實用性知識。另外，由于網絡視頻課缺乏針對特定對象的系統性安排，學習者相應的基礎知識欠缺也會阻礙其學習，雖然目前的網絡載體平臺中建立了交流機制，但交流的單向性和非實時陛很難保證發揮其功效，學習者在學習過程中遇到的問題不能及時得到解決。
2 智能科學與技術專業的特點分析
自2004年教育部批準“關于北京大學設置‘智能科學與技術’本科專業的方案”以來，先后有南開大學、北京郵電大學、河北工業大學等18所高校建立了智能科學技術本科專業。據不完全統計，到2004年為止，包括中國科技大學在內的10所全國重點研究生院就有400多個與“智能”方向密切相關的研究生培養方向。在社會需求方面，畢業生去向也增加了很多相關行業和崗位，如智能產品的開發與應用、新興的“智能服務”業和文化創意產業，以及在研發設計部門擔任智能系統設計工作、在企業擔任智能工程師等與智能有關的崗位。
另外，在國外的知名高校中關于人工智能方面的研究和教學也在不斷增加，包括斯坦福大學、麻省理工學院、卡內基梅隆大學、華盛頓大學、加州大學伯克利分校、德克薩斯大學奧斯汀分校，賓夕法尼亞大學等，其涉及內容覆蓋范圍之廣、前沿性之強前所未有。其中加州大學伯克利分校主要涉足知識表示、推理、學習、規劃、決策、預測、機器人技術以及語音和語言處理等基礎研究的核心領域；德克薩斯大學奧斯汀分校主要涉及機器學習，自然語言處理、規劃、論證，機器人和視覺感知。
智能科學與技術專業作為國內新增開設的面向前沿技術的基礎性本科專業，特點是其屬于交叉性學科，知識覆蓋面很廣，培養目標是要求學生具備多學科交叉知識、受到良好科學思維和研究思維訓練，具有知識自我更新和創新的能力。相比其他專業，該專業對教學內容的新穎性、開放性和前沿性提出了更高要求，然而傳統授課模式難以解決授課內容的基礎性與前沿性的矛盾。視頻公開課程作為課堂教學的延伸與拓展，作為對傳統課堂的補充，對于促進智能科學與技術專業教學工作的擴展具有重要意義。視頻公開課與傳統課堂教學資源的混合模式，可以突破傳統課堂教學的局限性，借助網絡平臺的無限延展性，實現兩種不同教育方法的優勢互補。
3 混合教學模式的提出與實施
3.1 混合教學模式的理論基礎
混合學習理論產生于20世紀末，它的提出源于網絡學習（也稱在線學習或遠程學習）的興起。隨著信息技術和網絡技術的不斷發展，網絡學習模式逐漸興起，相比傳統課堂教學，網絡學習模式在時間和空間上安排更為自由，具有高效、快速、個性化和低成本等特點。國際上還曾就此展開了“有圍墻的大學是否將被沒有圍墻的大學所取代”的激烈辯論。2000年，美國教育部在《教育技術白皮書》中指出：①網絡學習能實現某些特定的教育目標，但它并不能完全代替傳統課堂教學；②網絡學習不能完全取代學校教育，但它會極大地改變課堂教學的目的與功能。這種觀點在國際教育界也逐漸達成共識。
混合學習就是要把傳統課堂教學與網絡學習模式的優勢相結合，既要發揮傳統課堂教學中教師的引導、啟發和監督作用，又要調動學生的積極性、主動性和創造性，盡量實現教學效果最大化。混合學習在表面上是傳統學習方式和網絡化學習的簡單結合，但其蘊含更深層次的結合：教學活動中教師占主導地位與學生占主體地位的結合；傳統課堂教學與網絡學習模式的結合；不同教學媒體形式的結合等。因此，混合學習模式是教育理念與教學策略層面的變革，它要盡可能融合所有教學資源的優勢。構建視頻公開課與傳統課堂教學的整合模式正是源于混合學習理論的思想，將兩者有機結合，發揮二者優勢，避免二者弊端。
與傳統教學過程相比，網絡視頻公開課與大學教學活動進行整合可表現為以下幾個方面的優勢：首先，該模式既能充分體現學生的主體地位，又沒有忽視教師的指導和監督作用，同時調動“教”與“學”的積極性和主動性；其次，讓教學媒介成為創造新的學習環境、促進和激勵學生自主學習的工具；再次，學生獲得知識的渠道更加多元化，網絡視頻資源所提供的虛擬化環境也可以進一步提高學生對知識的理解；最后，該方式為學生提供了更加權威和多元的評價體系。
3.2 視頻應用新模式的探索
網絡視頻公開課與大學教學活動進行整合，要充分發揮兩者的優勢來培養學習者有目標地進行學習的能力。二者的整合主要包括學習資源的混合與學習方式的混合，通過對教學目標、教學策略、學習環境、教學結構、教學評價等要素做系統的調整與安排，達到提高學習效果、培養學生自主學習能力的目的。
翻轉課堂模式是當前比較流行的一種混合模式，在課下學習時學習者可以自主控制學習進度，滿足個性化的學習需求，通過在課上與教師和同伴互動與交流，加深對學習內容的深入理解。該模式也存在一定問題，即現有課程體系的課時安排是在傳統授課模式下設計的，翻轉模式的實現要求學生在課下利用額外時間預習視頻中的學習內容，對于自制力差的學生，課下視頻學習進度難以保證，進一步導致課上討論達不到預期效果。因此，探尋合理的使用模式，使視頻資源得到有效利用是目前亟須解決的問題。
針對智能科學與技術專業的特點及要求，“二次翻轉課堂模式”是適合本專業的視頻公開課與傳統課堂教學的整合模式。與現有的翻轉課堂模式相比，二次翻轉課堂模式首先在課上由任課教師引出學習的內容及目標，提出具體要解決的問題，引導學生對問題進行分析與思考，讓學生帶著問題進入課下的視頻學習環節；模塊化的視頻有助于不同的學生進行個性化的學習，讓網絡視頻課作為學習的有效補充與輔助；最后，學生再回到課堂對提出的問題與解決的方法進行分析與討論，并探索新的解決辦法，拓展開放性思路，培養學生的興趣及創新精神。“二次翻轉課堂”教學模式如圖1所示。
(1) 一次課堂：教師首先在課堂上引出即將學習的內容及期望解決的問題，設定學習目標，并介紹解決該問題所需要的基礎知識，作為后續學習的知識儲備。在此基礎之上，進一步與學生共同分析討論解決此問題有可能用到的方法與途徑，并初步確定解決思路與解決問題的基本框架，讓學生了解知識點的用途與性質，傳統課堂上解決問題的原理和具體的流程等細節問題作為學生課下學習的內容。
(2)課下自主學習：教師首先要創建教學視頻并將其到網絡學習平臺上，這是學習者課下自主學習的前提。教師可根據教學內容自制公開課視頻，或在網絡上選擇比較優秀的適合本門課程的公開視頻課程。學生通過網絡學習平臺先進行視頻資源自學，在學習中遇到的問題，可以通過網絡學習平臺的討論區進行討論與交流，也可以與教師進行在線交流。每節視頻課程，都會有一定數量和難易度不同的題目供學習者練習。在每次課學習結束時，學習者要對觀看過程中遇到的問題和難點進行總結，以便在課上與老師和同學進行交流。
(3)二次課堂：教師在課上根據學生課下自主學習時產生的疑問，結合課程內容總結出一些有探究價值的研究問題；然后根據學生選擇的不同研究問題進行分組，并創建相應的學習環境，包括學生獨立解決問題的個性化學習環境和小組團隊協作學習環境。具體來講，就是在小組內部先將所選擇的探究問題分解成幾個具體的子問題，讓每個小組成員結合自身能力選擇某個子問題進行個性化學習，學習完之后再將每個小組成員學習的結果在本小組內進行協作學習，最終得出問題的解決方法，并通過小型辯論會或報告會的形式進行成果展示。此后，教師對整個學習過程進行綜合評價。該整合模式的評價方式與傳統學習中的評價方式不同，須專門組織相關學者、教師和學生家長等對學習中每個階段的表現采用多維度、多方式進行綜合評價，并將評價的結果反饋給學生。
4 結語
傳統課堂教學與網絡視頻資源的混合模式在國內的高等院校中還未得到廣泛應用，目前清華大學在研究生教學方面展開了初步嘗試。混合模式的實施在實踐過程中需要在教學目標、教學策略、教學結構和教學評價等很多相關方面重新做出調整與安排，除此之外，還需要授課教師重新制定教學內容、選擇網絡視頻資源，重新安排教學計劃與進度等，這樣才能逐漸轉變以教師為主的傳統授課模式，提高學生學習積極性、培養學生自主學習能力。
參考文獻：
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篇11
1 引言
“智能科學與技術”專業教育意指將“智能科學與技術的知識體系”傳授給本科生或研究生。構建智能科學與技術的知識體系通常有兩種途徑：(1)經驗歸納法，從社會實踐和科學研究已經獲得的知識集合中選擇出若干，認為這些知識應該歸屬于“智能科學與技術”，且將其結構化與系統化。(2)概念演繹法。追問“智能科學與技術”的確切含義為何，由此聯想其涉及的主要方面，概念推演形成的軌跡即是知識體系。兩種方法的結論應是一致的。就實際操作而言，前者的主要環節是“選擇知識”和“搭建體系”，而“選擇什么”和“搭建成何樣”就與研究者的偏好相關，常出現觀點相左的情形；后者的主要環節是“明確語義”和“語義延伸”，能被稱為概念的東西總是成熟的，即已有大量的先前研究，對此人們的分歧較少，而從概念出發的語義延伸又是遵循演繹邏輯的，由此而得的知識體系就易被公認。
本文的研究采用概念演繹法，具體的討論依層次遞進展開，首先明確“智能科學與技術”的中文語義，其次討論該語義涉及的關鍵概念之內涵，進而合成這些關鍵概念的具體內容，繼之概括“智能科學與技術的知識體系”，最后設計“智能科學與技術專業教育的課程體系”。
2 “智能科學與技術”的語義
盡管有邏輯上的先后，“科學”與“技術”通常被認為是并列的兩種人類文化活動。“智能科學與技術”就應被分為“智能科學”與“智能技術”。
智能是某種行為主體所具有的能力和所表現的行為。這種具有智能的行為主體目前(也許永遠)只有兩類：生物(其中主要是人類)和機器。若以人類代表生物，智能就有兩種表現形態，人類智能(human intelligence)和人工智能(artificial intelligence)，后者是對前者的模仿與延展。
科學是為了獲得所考察對象的知識體系，技術則是依據某種原理設計制造各種人工系統。由此，“人類智能科學”、“人工智能科學”、“人工智能技術”是無歧義的，而“人類智能技術”就不成立(確切地說，是間接地通過“人工智能技術”的方式表現出來)。
基于上述分析，“智能科學與技術”的語義由三部分構成，“關于人類智能的科學”、“關于人工智能的科學”和“應用人工智能的技術”。根據慣常的教育與研究分工，前者是心理科學領域的重點所在，后二者則是信息科學領域的前沿方向。目前國內所開辦的“智能科學與技術”專業教育大多屬于理工科本科，其側重所在自然是“人工智能”。
支撐著“智能科學與技術”及其三部分構成的關鍵概念是“智能”、“科學”與“技術”，對其進行深入剖析有助于推演出“智能科學與技術的知識體系”。
3 關鍵概念的剖析
3.1 “智”對應于Intelligence
漢語中的“智”是“知”的后起字，而“知”是“出于口者疾如矢也”，意指認識的事物可以脫口而出。“知”添加了“曰”即為“智”，再清楚不過，“智，知而道出也”。智，就是人們日常口語中的“知道”。
英語中的Intelligence源于拉丁語的動詞intellegere，意思是to understand。而intellegere是inter(interl與legere(to choose)的合成詞，故它所表達的是“在推理基礎上的理解”。
可見，漢語的“智”關注知識(識，知也。《說文》)及其共享；英文的Intelligence則強調知識及其可靠來源。有所差異并不妨礙將不同文化系統中的這兩個概念對應起來。
3.2 “智”的派生詞
盡管語義十分貼切，卻不可將Intelligence直接漢譯為“智”。在現代漢語中，單字形式的名詞一般不用于表達抽象概念，因為單音節的高頻率使用在言語交流中難以通暢順口。通常都是采用雙字形式的名詞。“智”需要再添加一字。處理的辦法無非兩類，同義重復或附加意義。前者生成的是“智慧”，后者得到的是“智能”和“智力”。
智慧之“慧”，一方面與“智”同義(知或謂之慧。《方言》)，另一方面又與佛教名詞“般若”(Praina)相連，在中國的文化傳統中，佛是高深至上的，這樣，智慧的真理性就毋庸置疑。作為漢語詞匯的“智慧”固定下來之后，除了與英文的Intelligence相對應，還與英文的wisdom(wise“聰明的”+dom“性質或狀態”)相一致。更重要的是，wisdom就是希臘語的sophy，由此構成了philosophia(英文philosophy)。“智慧”連接著中國的佛教(與中國哲學相通)和西方的哲學。智慧是哲學層面的。
“智能”和“智力”都是“智的能力”的簡稱。推敲其中的意味饒是有趣。作為物理學概念的“能”和“力”，二者是一種源流關系，因而在漢語的習慣中，“能”更本質，“力”則外顯，暗含著有高下之分。這樣，智能有“智能人”、“智能機器”、“智能科學”等，智力則是“智力游戲”、“智力玩具”、“智力商數”等。層次的感覺是明顯的。智能和智力是科學層面的。
“智”的派生詞最常用的有三個：智慧、智能和智力，它們均可英譯為Intelligence，但在漢語中分別屬于三個層次，即哲學領域、科學領域(較高層次)和科學領域(較低層次)。
3.3 關鍵概念的文化比較
將與“智”相關的中文概念和與Intelligence相關的英文概念進行對比，可看出中西方文化的相通與差異，有助于更深刻明晰地理解“智能”的語義。表1是基于英語概念的文化比較。從中可見，“智能”較高于“智力”在西方文化中表現為對現在分詞的偏愛。
表2是基于漢語概念的文化比較。英語的Intelligence可以籠統地表示漢語的“智、智慧、智能、智力”。現限定“構建智能科學與技術的知識體系”是一項科學研究(即不考慮“智慧”)，再用“智能”作為“智能”和“智力”的統稱，這樣，“智能”就成為將要繼續討論的唯一概念。
3.4 智能之“能”
前已闡明，智能就是“智的能力”。這種能力究竟為何，學者們曾有過大量的討論。其中一種通俗簡潔的表述 被包含于后者之中。在人工智能中將二者分開，緣于它們的對象不同，前者針對的是自然界，后者則面向人類已有的知識積累。“推理”是生命體存在的基本前提。所以，關于人工智能的科學只有兩個分支：機器感知／發現理論(派生于人的認識論)和機器推理理論(基于人腦推理理論的討論)。
(4)應用人工智能的技術。第3.6節說明，技術就是應用手段、技能和方法設計與制造人工系統。圖4模型所示意要設計與制造的人工系統只有專家系統和機器人。所以，應用人工智能的技術主要有兩個：專家系統技術和機器人技術。
(5)基于現狀的人工智能科學與人工智能技術的內容調整。前面將“機器感知”和“知識發現”歸于科學范疇，其根據就是因為它們均是客觀存在。然而，現在的“機器感知”還非常簡單，對于諸如表情、語氣等稍微復雜的客觀現象就無能為力：“知識發現”也主要依賴于基于語法的關鍵詞匹配，而對于如何有效地理解語義特別是語用還差得很遠。鑒于如此現狀，將“機器感知”和“知識發現”歸于技術更合適一些。
(6)智能科學與技術的知識體系。集成上述的觀點可得圖5所示的知識體系。理論是概念、原理的體系(《辭海》)，本身就是知識體系。技術包括手段、技能和方法，也是知識或知識指導下的操作。所以，智能科學與技術的知識體系由兩個理論和四種技術構成。
圖5的表示是粗線條的。正是因為它沒有將與“智能”有關的科學理論和技術方法全部羅列出來，才有了一個簡潔的框架，以便在此基礎上進一步細分和添加，最終形成一個系統的圖景。
6 “智能科學與技術”專業教育的課程體系
“智能科學與技術”專業教育的使命就是將圖5所示的知識體系教授給本科生或研究生。學校教育總是以課程方式進行的。智能科學與技術的知識體系必須轉化為課程體系。基于圖5所示模型、兼顧目前大學課程設置的現狀、特別是參照國內學者的研究成果和國內率先開辦智能科學與技術專業的大學的探索性經驗，提出“智能科學與技術專業教育的課程體系”的一種方案，見表3。
如表3所示，“智能科學與技術”專業的課程設置對應于智能科學與技術知識體系的主要內容(見圖5)，共六門主干課程：
(1)“腦與認知科學”。包括“腦科學”與“認知科學”。
(2)“機器學習”。推理是學習過程中所采用的主要方法，機器學習包含機器推理，在一般意義上可以認為二者同義。目前講授機器學習的大學課程主要有：“機器學習”、“模式識別”(是實現機器學習的一種方法)、“計算智能”。后者包括“模糊計算”、“神經計算”、“進化計算”，講授一些具有前沿性的理論與方法。
(3)“機器感知”。包括“機器視覺”模仿人類的視覺、“計算機語音技術”模仿人類的聽覺、“自然語言理解”模仿人類對語言與文字的理解。
(4)“知識發現”。包括“信息檢索”和“數據挖掘”，前者在數據庫中進行關鍵字匹配、在萬維網上進行關鍵字匹配、在語義網上進行語義匹配以獲取所需要的信息，后者將信息組織到數據倉庫中以便尋求信息之間的規律性關聯即獲得知識。
(5)“專家系統”。該課程所講授的內容包括管理信息系統、專家系統、決策支持系統、多Agent系統。它們是人工智能為人類提供的實用型信息產品。
(6)“機器人”。利用機器來獲得身心的解放與擴展是人類的夢想和永遠的追求。擬人機器的設計與制造涉及諸多學科，在大學的專業教育中只能講授一些基礎概念。
可以將整個“智能科學與技術的知識體系”看作是一個對知識進行“輸入一加工一輸出”的結構。由表3可見，與知識輸入有關的是“機器感知技術”和“知識發現技術”；與知識加工有關的是“腦科學理論”和“機器推理理論”；與知識輸出有關的是“專家系統技術”和“機器人技術”。在智能科學與技術學科中，分工專門研究知識輸入、知識加工、知識輸出，就構成了其三個主要的研究方向：知識處理、智能理論與方法、智能系統與應用(如表3所示)。
7 結論
(1)智能科學與技術是人類智能科學、人工智能科學和人工智能技術的總稱。技術的標志是用于設計與制造人工系統，因而“人類智能技術”并不直接存在。
(2)“智能”是“智的能力”的統稱。中文的“智”之本義是“知而道出”，與英文的Intelligence(本義“推理基礎上的理解”)盡管側重不同，仍被認為語義相等。現代漢語不習慣單字形式的概念，“智”便有了三個常用派生名詞“智慧”、“智能”和“智力”。前者屬于哲學概念：后二者屬于科學對象，是“智的能力”的兩種不同簡稱，亦有層次高下之分。在科學領域，“智能”通常涵蓋“智能”和“智力”。
(3)智能科學是指，認知智能事實、歸納智能規律、總結智能理論。
(4)智能技術是指，設計與制造人工智能系統的手段、技能和方法。
(5)智能(intelligence)應該是“能智”。即能知、能日、能推理、能理解、能應用。
(6)智能是以知識為主線的三個環節的序貫過程。智能表現為知識在知識獲取、知識推理、知識應用三類活動中的定向流動和逐級提升。
(7)智能首先遇到的問題是知識表示。人類智能的知識表示是在文化傳承中自然實現的，而人工智能的知識表示則依賴于專門的人為規定。這樣，智能的內容就有四個部分：知識表示、知識獲取、知識推理、知識應用。
(8)智能最簡明最本質的定義是：知識+推理。人類智能的特征是，知識用自然語言表示、推理在人腦中進行；人工智能的特征是，知識用機器語言表示、推理用機器實現。
(9)人類智能的內容主要有五個：感官感知、信息檢索、人腦推理、實際問題解決方案、實際問題解決方案的執行。
(10)人工智能是對人類智能的模仿與延伸，其主要內容也相應有五個：機器感知、知識發現、機器推理、專家系統、機器人。
篇12
智能科學與技術是當前科學研究和工程實踐的理論與技術發展的前沿領域，智能科學與技術專業是一個多學科交叉的跨應用領域專業Ⅲ。智能科學技術的發展將把整個信息科學技術推向“智能化”的高度，這正是當代科學技術發展的大趨勢，對于這方面人才的需求也越來越迫切。智能科學與技術培養掌握堅實智能科學與技術基本理論和系統專門知識，具備作為工程師或領導者及公民的良好人文修養，具有從事科學研究、工程設計、教學工作或獨立擔負本專業技術工作能力，深入了解國內外智能科學與技術領域新技術和發展動向，能結合與本學科有關的實際問題進行創新研究或工程設計的高級專門人才。
高校應穩妥發展與完善智能科學與技術專業的本科生教育，夯實本科教育基礎并積極創造條件，大力開展創新教學，努力培養學生的創新意識、創新精神和工程實踐能力，使之成為具有系統技術基礎理論、專業知識和基本技能，良好科研素質和較強創造能力的智能科學與技術工程師。
2教學計劃與教學管理分析
智能科學與技術屬于計算機類專業，其必修課程設計原則是使學生具備計算機科學與工程的基礎理論知識，尤其是大類專業招生教學的院校，通識課程主要是數學、物理文化基礎，強調扎實的自然科學基礎。專業教學的特色體現在專業必修和專業選修課程，專業必修課一般分為數學基礎和專業課程。計算機類專業數學基礎課程一般包括線性代數、微積分、離散數學、微分方程、概率與統計、數值計算等；專業課程一般包括程序設計基礎、高等程序設計、數據結構、操作系統、計算機組成與結構、數字電路與邏輯設計等。
2.1學分
本科培養計劃的學分中，國內外大學學分總數趨勢是逐步減少，追求少而精。國內院校一般在130～190學分之間，如北京大學為150學分，清華大學為1 70學分，東南大學與浙江大學均為160學分，還有16學時為1學分的，也有18學時為1學分的。
中國臺灣的大學一般在130學分左右。臺灣交通大學最低畢業學分為128學分，其中必修課程須達76學分（共同必修58學分+資工組核心須達分+（資工組副核心課程學分+另2組核心課程學分）），專業選修本系課程須達12學分，其他選修課程須達12學分，通識課程須達28學分（含外語課程必修8學分）。臺灣“中央大學”為136學分，臺灣“清華大學”為136學分，其中必修和必選學分126，其他與導師商量決定。
美國的大學各校差異較大。美國的學分計算有4學期制、兩長一短制及兩學期制，其中加州大學伯克利分校為120學分，麻省理工大學為90學分，加州大學洛杉磯分校為186學分，斯坦福大學為180學分。
2.2教學管理
在教學管理上，斯坦福大學給學生提供了非常寬松的自由發展空間。新生入校后不分專業、不分學院。除了醫學院和法學院學生需要經過一定的選拔程序外，本科生可以在入學后的前一個學期適當時候隨意選擇專業，并且選擇專業后允許更改，只要畢業時滿足專業培養方案即可。
國內的浙江大學是較早實行按大類招生的學校之一，分為大類培養、專業培養和特殊培養3類，前兩年不分專業，按學科分類集中培養。
臺灣的大學專業也是按大類完成前期的基礎課程，再分小專業完成各學程，包括基礎課、核心課和進階課。
教學分組是現在的主流課程架構，也是體現專業方向的主要形式，分組課程是體現專業特色的課程組。國內清華大學采用的是分組教學；臺灣的大學基本上采用的是以教學方向分組的方式，臺灣的大學教學分為課程與修業、學分學程。
2.3實驗與實踐教學
計算機類專業各大院校都強調課程實驗與實驗教學，而目前課程該如何進行教學？這不僅是實驗問題，如何以工程教育專業論證為目標，怎樣使教學目標達到畢業要求是關鍵。做中學是主流實驗教學方式，尤其是美國的大學，大作業體現的是實驗與理論教學的結合，是考查學生是否理解理論知識的重要途徑。學生不僅能夠學習扎實的數學和計算機專業知識，還進行大量的實踐創新訓練。麻省理工大學、加州大學伯克利分校、加州大學洛杉磯分校、斯坦福大學都屬于實踐創新性教學模式。例如，斯坦福大學程序設計范式課程重點比較C、C++、Java的特點和難點，每1～2周有一次大作業，針對不同的任務，要求學生用不同的語言實現，使學生加深理解各類編程語言的應用場合；麻省理工大學的課程計劃是必須先修12學分的實驗課程，再修3門或4門核心課程，最后選擇3門方向學科和1門關于該方向的實驗課、2門專業拓展課。
3智能科學與技術課程體系分析
智能科學與技術課程體系在智能基礎理論研究的基礎上，需要安排基礎性、通用性、關鍵性的智能技術研究，主要包括感知技術和信息融合技術；自然語言處理與理解技術；知識處理（認識）技術，包括知識提煉、知識分類、知識表示技術等；機器學習技術，特別是統計與規則相結合的學習技術；決策技術，即知識演繹技術特別是不確定推理技術等；策略執行技術，即控制與調節技術；智能機器人技術，特別是面向專門領域的智能機器人技術；智能機器人之間的合作技術；基于自然語言理解的智能人機交互與合作技術；智能信息網絡技術。
國內最早創辦智能科學與技術專業的學校包括北京大學，西安電子科技大學是第2批開始培養智能專業學生的院校。北京大學的本科教學計劃中，專業必修課程（2分）包括：①專業數學/理論基礎（15學分）：算法分析與設計、集合論與圖論、概率統計A、代數結構與組合數學、數理邏輯；②硬件與系統基礎（分）：數字邏輯設計、微機原理和信號與系統；③智能基礎（5學分）：腦與認知科學與人工智能基礎。專業限選課程（15學分）包括信息論基礎、計算方法B、數字邏輯設計實驗、微機實驗、數據結構與算法實習、機器感知和智能處理實驗、智能多媒體信息系統實驗。選修組合課程（29～32學分）：學生按照自己的興趣，參考智能的2個專業方向推薦專業課組合，自行選擇，至少選修20學分的智能專業課程。公共核心+專業方向+新技術及其他：①公共核心課程（分）：智能科學技術導論、模式識別基礎、生物信息處理、智能信息處理；②專業方向課程（11～15學分）：機器感知與智能機器人方向、智能信息處理與機器學習方向、新技術及其他。
西安電子科技大學智能專業主要課程包括電路分析理論、信號與系統、數字信號處理、數字電路及邏輯設計、模擬電子技術基礎、微機原理與系統設計、數據結構、軟件工程、人工智能概論、算法設計與分析、最優化理論與方法、機器學習、計算智能導論、模式識別、圖像理解與計算機視覺、智能傳感技術、移動通信與智能技術、智能控制導論、智能數據挖掘、網絡信息檢索、智能系統平臺專業實驗等課程及30多門選修課程。
建議各學校可以根據學院教學特色與實際需求，設計專業核心課程。北京大學偏重“信息處理”，湖南大學偏重“智能系統”，但需要強調的一個前提就是智能科學與技術專業屬于大計算機類，更需要大EECS專業的基礎。編程、電路、數學、數據結構、計算機系統這五大核心基礎就是大EECS；其次是專業，計算機以系統結構、操作系統、網絡、編譯、數據庫五大經典專業核心課為主，湖南大學的智能科學與技術專業強調系統，因此信號與系統、操作系統、嵌入式系統、人工智能是最基本的專業核心課，然后再分不同的分支。湖南大學智能科學與技術專業核心課程包括人工智能概論、機器學習、計算智能導論、模式識別、智能控制導論、智能數據挖掘、機器人學等；研究學位課程包括模式識別、人工智能等，主要體現為智能科學與技術基礎（人工智能概論、機器學習、計算智能導論、模式識別）、核心（智能控制導論、智能數據挖掘）和應用（機器人學）。
4結語
（1）在課程計劃實施過程中，教師需要遵循課程的時序圖，即描述課程的進階關系，從本科直到研究生，同時還可以實行一定的修課限制，如臺灣交通大學計算機概論與程式設計和面向對象程式設計兩科皆不及格者不得修數據結構與算法概論，若數據結構不及格不能修算法設計課程等。
（2）程序設計類課程用上機程序能力考試來設置合格條件，如臺灣交通大學基礎程式設計及格條件為通過“程式能力鑒定”，湖南大學則以CCF―CSP軟件能力測試作為程序設計課程通過的考核標準。
（3）鼓勵學生參與項目、競賽等課外科技活動，如臺灣“清華大學”的綜合論文訓練是由具有同等水平的項目訓練成果或SRT（student research training）計劃項目以及其他課外科技活動成果經認定后代替的。
篇13
關鍵詞 ：雙語教學；智能科學技術；浸入式；C語言
基金項目：2014年遼寧省普通高等教育本科教學改革研究項目“浸入式的C語言程序設計課程雙語教學模式探索與實踐”( UPRP20140592)。
第一作者簡介：申華，男，教授，研究方向為嵌入式系統開發，shenhua@neusoft．edu．cn。
0 引 言
智能科學與技術專業是面向前沿高新技術的基礎性本科專業，是國際上公認的最具發展前景的專業之一，在激烈競爭的國際環境下，先掌握智能科學技術，就有可能掌握制勝的主導權。進入21世紀以后，智能科學技術發展迅猛，新技術、新產品、新應用層出不窮，與國際先進的智能科學技術發展接軌，對于推進我國智能科學技術專業的發展以及培養高層次智能科學技術人才尤為重要。
在教育國際化、科技和經濟發展全球化的趨勢下，我國對精通專業知識和外語的復合型人才需求不斷增加。教育部2001年頒布的《關于加強高等學校本科教學工作提高教學質量的若干意見》指出——按照“教育面向現代化、面向世界、面向未來”的要求，為適應經濟全球化和科技革命的挑戰，本科教育要創造條件使用英語等外語進行公共課和專業課教學——這就明確提出了高等院校雙語教學的要求。《2010-2020國家中長期教育改革和發展規劃綱要》再次提出要擴大教育開放，提高國際交流合作水平，擴大政府間學歷學位互認，支持中外大學間的教師互派、學生互換、學分互認和學位互授。雙語教學已成為我國教育改革與國際接軌以及現代化高等教育未來發展的重要組成部分。
開展雙語教學，是培養具有國際合作意識、國際交流與競爭能力的高素質外向型專業人才的重要手段。一般雙語教學培養目標包括：閱讀最新的外文技術資料和資訊，對外文文獻的理解以及面對面與外國同行直接進行信息交流等。概而言之，就是培養學生的外語應用能力，保持與國外先進知識與技術的同步。
1 智能科學與技術專業的雙語課程體系規劃
智能信息產業具有技術和知識更新快、新產品層出不窮的特點，學生畢業后從事產品開發、生產和科研都不可避免地要接觸國外先進技術，查閱外文技術資料等，若讀研深造，更要經常查閱大量英文資料和科技論文，參加國際學術會議進行技術交流等，而目前工科學生普遍欠缺應用英語進行專業知識交流的能力。為培養學生應用英語學習和迅速了解國外先進智能技術、進行技術交流的能力，造就國際化智能工程技術人才，在智能科學與技術專業實施雙語課程教學是十分必要的。
目前國內高校的專業英語教學可歸納為以下兩種情況：
(1)理工類專業中，專業英語是歷史悠久、開設較為廣泛的一門課程，一般由英語教師教授。該類課程的主要問題是英語教師不具備相關理工專業的知識，所選用的科技類通俗內容與學生所學專業相距甚遠，普遍處于教師不愿教、學生無意學的尷尬局面。
(2)近年來，各高校普遍嘗試開設針對部分學生（如“快班”學生）的專業課程雙語教學，由理工科專業教師講授。這些雙語課程絕大多數是將某門專業課改為雙語教學，很少有高校從專業培養目標人手，系統設計構建雙語課程體系。
正如語言的學習需要一個緩慢、長期、漸進的過程一樣，外語應用能力的培養也需要通過一系列雙語課程的學習逐步開展和提升。從智能科學與技術專業的人才培養目標出發，構建大學期間雙語課程不斷線、面向全體學生的雙語教學體系，通過有針對性的雙語課程立體化培養，使學生既達成專業培養目標的要求，又符合國際化復合型人才的需求。
基于智能科學與技術專業的課程體系，考慮英文在課程中的應用比例，兼顧雙語課程實施的難度，可設計軟件開發和硬件開發兩條專業課程主線（如圖1所示），實現學生雙語能力的系統化培養。
根據智能科學與技術專業的培養目標，雙語課程的軟件主線主要選擇程序設計類課程，這是因為程序本身必須符合英文語法規則，再加上程序編譯器、編譯信息提示和幫助文檔皆為英文，非常適合以英文為工作環境；硬件主線選擇以電路圖、芯片手冊等作為主要技術資料的核心課程，這些知識內容以直觀的圖表作為載體，雙語教學中語言障礙帶來的影響可以被降至最低。
2 雙語教學師資隊伍的建設與培養
教師是雙語教學最直接的實施者，教師的語言水平和教學能力直接關系到雙語教學的成敗。從實際教學活動上看，雙語課程的授課教師要有豐富的教學經驗、扎實的學科知識以及深厚的學術造詣和研究能力，能充分理解運用原版教材，把握學科前沿；同時還要求具備較高的外語水平，能在課堂上熟練地在雙語之間進行切換，準確地表達專業知識。也就是說，承擔雙語授課的教師不僅專業精深、英語好，還要能用英語表述專業知識、解析專業詞匯，并具備良好的教育教學管理能力。
目前，我國高校還沒有學科專業或機構專門針對雙語師資進行培養，而雙語教師的匱乏已成為制約雙語教學發展的瓶頸。為更好鼓勵雙語教學，培養雙語師資隊伍，大連東軟信息學院2012年就制定頒布了《雙語教學管理辦法》，從教師的口語培訓、雙語課程級別的認定、雙語課程的建設、雙語課程的獎勵和雙語課程的效果評估等多個方面，對雙語課程的教學進行系統規劃和管理。
師資培訓采取脫崗培訓、在崗培養等方式，選拔英語基礎較好、教學經驗豐富、教學效果好的教師有計劃地開展外語培訓，提高教師的英文水平并學習國外先進的教學理念。同時，引進高水平的雙語教學人才，優化師資隊伍的學歷結構、職稱結構、年齡結構和知識結構，形成雙語教師梯隊。還應鼓勵教師間互相聽課，定期開展研討，在課程負責人帶領下采用導師制幫助新教師進步與成長。
雙語課程實施根據難易程度，劃分為A、B、C三個級別，均采用外文原版教材及外文課件。A級課程課堂教學中全部使用外語，課程考核全部使用外文并要求學生用外文作答；B級課程課堂教學中使用外語授課達到50%以上，至少50%的課程考核使用外文并要求學生用外文作答；C級課程課堂教學中使用外語授課達到30%以上，至少30%的課程考核使用外文并要求學生用外文作答。根據教師雙語授課能力、課程難易程度以及授課對象的接受程度，各個專業選擇申請開設相應級別的雙語教學課程，學校設有專門的雙語課程評估委員會對申請進行評估，并安排試講。
3 雙語課程的教學設計
雙語教學的實施存在兩個難點，一個是課程知識目標的達成，另一個是引入雙語教學后對學生專業學習帶來的影響，克服語言障礙實現課程培養目標的達成是實施雙語教學的最大挑戰。針對不同類型的雙語課程，須精心設計教學內容，使教學內容的講授既符合專業知識的特點，又能有效減輕語言障礙帶來的困擾。
程序設計類課程因其自身特點使得雙語教學這種新的教學形式實施起來更加有效。很多程序設計語言（如C語言、C++語言、Java語言等），其語言表述、語法結構和算法邏輯與英語思維較接近，而且程序的開發環境也是以英文版本居多，即使是漢化的中文版界面，程序在設計調試過程中的編譯信息和錯誤提示信息也都是用英文表達。在學習這些語言時，不需要進行漢語的翻譯，只需對其英文本意進行直譯，這是該類課程適合雙語教學的最主要原因和最大優勢。另外，程序類課程中采用雙語教學，學生在對專業知識的相關術語和英文表述有了一定的了解和掌握后，當程序設計和調試過程中遇到問題時，可以較好地理解提示信息，大大提高程序調試效率。因此，雙語教學對程序設計類課程的學習有明顯的幫助和促進作用。
以第一門雙語課程C語言程序設計為例，根據該課程培養目標的定位，學生需要掌握基本的C語言語法，并應用C語言進行編程實踐，解決實際問題。基于該目標，須對課程理論知識和實踐內容進行優化，綜合C語言程序設計的知識點，將C程序作為C語法的載體，以編程實踐貫穿整個教學過程；同時，基于課程內容的不同模塊，可安排與實際應用聯系緊密、由簡入繁的程序設計項目，設計出符合學生理解能力和認知規律的教學內容；此外，兼顧知識銜接和教學學時等方面的要素，合理安排章節內容，將理論授課和編程實踐有機結合，使學生理解、掌握基本理論知識并進行編程實踐。
4 雙語課程教學方法與手段
雙語教學對于學生來說最大難度在于外語環境的適應，包括聽、說、讀、寫等多個方面。經過幾年的探索，筆者在雙語課程中采用浸入式( Immersion)教學模式，取得了較好的效果。浸入式教學模式最早起源于加拿大的一種外語教學模式，教師在課堂上不但用第二語言教授第二語言，而且用第二語言講授部分學科課程。也就是說，第二語言不僅是學習的內容，而且是學習的工具。浸入式教學使傳統的、孤立的外語教學向外語與學科知識教學相結合的方向轉變。
專業課程的雙語教學就是要使用外語作為工具來開展專業學科知識的學習，因此，采用浸入式的教學模式極為適合。當然，鑒于學生的外語接受能力以及教師用外語描述專業知識的難度，初步可以采用中英文混合式教學。首先，教師使用常用英語組織課堂、管理課堂；其次，課程中涉及到的各種教學儀器、圖表、
關鍵詞 匯等用英語來表達；再次，課程所涉及的專業術語用英語介紹給學生。而其他的重點知識內容，可以中文表述為主，英文表述為輔。隨著雙語教學進程的推進，學生慢慢適應雙語教學課堂氛圍后，教師可以逐漸加大使用英語講解學科知識內容的比例，最終達到完全使用英語進行專業知識教學。
以C語言程序設計課程為例，遵循浸入式雙語教學的基本思路，課程內容回顧、課程內容小結、一些圖文并茂的應用性內容的講解、課堂提問等環節均采用全英文授課方式，但一些理論性較強、較難理解的內容，則應視學生的掌握情況減少英語講解的比例。同時，作業、習題、實驗、試題和開發環境( Turbo C)也全部采用英文。這樣，學生在課內和課外的所有學習環節中主動或被動地浸入到純英文的學習環境中，從不適應到適應，從不習慣到習慣，學生也逐漸適應雙語學習的形式，甚至覺得英文對專業知識的表述更加簡單、直接，易于理解。
從具體的教學手段上，理論知識可以借助多媒體和計算機技術開展教學，比如使用多媒體和動畫等手段使知識內容形象化展現，提高課堂教學效率。同時采用Turbo C編譯器對程序進行在線編譯、調試，將程序運行過程實時展示給學生，既有助于學生理解程序語法的功能，又能直觀動態地反映程序的執行過程。在實驗和實踐環節，運用案例教學和程序設計項目教學，以提高程序設計能力為重點，精講多練，引導學生運用C語言編程解決實際問題。
5 雙語課程教學資源開發
雙語教學的基本原則是盡量使用原版外文教材和參考資料。原版外文教材的內容體現了理論的前瞻性，有利于學生了解專業前沿理論知識和最新發展動態。另外，選擇原版外文教材給學生營造了一個全面接觸專業外語的環境，包括準確使用專業詞匯、準確表達專業內容。只有使用原版外文教材，才能真正使雙語教學從形式和內容上與世界主流技術和專業思想保持一致。
當然，由于國外教材是根據西方的文化習慣和思維方式編寫的，直接閱讀可能會對大部分學生造成很大學習壓力，甚至會使其迷失于茫茫英語海洋中，嚴重影響學習專業課程的積極性。為此，在使用英文原版教材的基礎上，最好由授課教師開發基于原版外文教材的純英文電子課件，作為原版教材的簡化版本學習資料，這樣學生以電子課件為綱，再閱讀原版教材就會很容易把握知識的難重點。此外，還可根據教學目標設計純英文的實驗項目和習題，使學生在學習過程中不得不“浸入”到英文環境中去，隨著學習進程的不斷推進，語言障礙就會越來越小，部分學生甚至在學習過程中會逐漸形成英語思維習慣。
以大連東軟信息學院電子工程系開設的C語言程序設計雙語課程為例，課程選擇Michael Vine的《C Programming for the Absolute Beginner》作為教材，該教材以程序講述語法，同時精選大量程序范例，在保持知識系統性的同時增加趣味性，尤其適合初次學習C語言的讀者使用。課程組基于該教材開發了全套英文課件，編寫了涵蓋各個章節的全英文實驗指導書，開發了基于萬維考試系統的C語言全英文試題庫，還基于網絡給學生提供大量豐富的外文參考資料以及與課程有關的電子文檔和視頻資料，方便學生自主學習。
6 雙語課程的教學效果評估與反饋
雙語課程作為一種新的教學類型，在實施過程中須采取全流程的監控措施對教學效果進行評估，以保證雙語課程教學質量的持續提高與改善。教學質量管理與保障部專門成立雙語教學督導教師隊伍，針對雙語課程，系統地收集和分析資料，進行課程效果評估，分析判斷雙語課程教學質量的高低、教學目標和教學方法的有效程度，并給出相應的反饋用于指導今后的教學活動。具體可從以下兩個方面全程監控雙語教學質量：
1)雙語教學過程監控。
通過每學期3次網上調查問卷，了解學生對雙語教學的滿意程度，收集大量關于學生學習的反饋信息。督導教師進課堂聽課，通過文字記錄、課堂錄音等形式，對課堂情況（包括外語發音、表達、語速、課堂感染力、學生專注程度等）進行記錄和評估．并通過教學質量管理平臺將相關信息及時反饋給授課教師和開課系部，以便掌握學生的學習需求，及時調整和優化雙語教學活動。
2)雙語教學效果評估。
跟蹤學生的學習效果，了解雙語授課對學生專業能力的提高程度。從短期目標來看，要關注學生經過雙語課程學習后掌握的技能及其掌握程度，可通過課程考核來分析；從長期目標來看，應關注畢業生在工作中的外語應用能力、國際化工作環境的適應能力以及運用外語解決問題的能力等是否得到提升。
7 結語
雙語教學要遵循“循序漸進、因材施教”的原則，根據學生的外語認知水平，選擇適合的教學方法和手段，逐步開展和提升；要注重實效，不能以犧牲學生專業能力為代價，單純追求雙語課程的開設率；還須深入研究雙語課程的特點，從師資隊伍建設、教學設計、教學方法與手段、教學資源建設、教學效果評價與反饋等多個維度探索適宜的雙語教學模式，順利推進雙語教學，保證學生既獲得先進的科學技術和前瞻性的專業知識，又系統培養專業外語應用能力和獲取新知識、新資源的能力，以培養全面發展的復合型、國際化人才，為全球化經濟改革建設服務。
參考文獻：
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[2]黃崇嶺，雙語教學核心概念的解析[J]外語學刊，2008(1): 137-139.
