任育杭

摘 要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化技術(shù)也快速發(fā)展。智能化技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用越來(lái)越廣發(fā)和深刻，逐漸成為未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重要的趨勢(shì)。在進(jìn)行計(jì)算機(jī)專業(yè)教育的過(guò)程中，需要順應(yīng)趨勢(shì)進(jìn)行課程內(nèi)容的改革與創(chuàng)新，就人工智能、計(jì)算思維進(jìn)行培養(yǎng)，結(jié)合有效的教學(xué)方式，不斷推進(jìn)計(jì)算機(jī)教學(xué)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：人工智能;計(jì)算思維;創(chuàng)新思維

1 前言

在教育理念的不斷發(fā)展下，教育的過(guò)程中，不再只是重視對(duì)于相關(guān)的知識(shí)與技能進(jìn)行傳授，同時(shí)還需要更加注重對(duì)于學(xué)生自我精神的喚醒，不斷激發(fā)學(xué)生自我思考、自我創(chuàng)造的思維。這一現(xiàn)象反饋到計(jì)算機(jī)行業(yè)，反饋到人工智能教學(xué)，就需要在進(jìn)行基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)知識(shí)教學(xué)、技能訓(xùn)練的過(guò)程中，對(duì)計(jì)算思維進(jìn)行培養(yǎng)。當(dāng)然，由于傳統(tǒng)教育思想等影響，目前在計(jì)算思維的培養(yǎng)相對(duì)弱化，本文針對(duì)這一問(wèn)題，探討相關(guān)的針對(duì)性解決策略。

2 人工智能與計(jì)算思維培養(yǎng)相關(guān)概念

探索人工智能教學(xué)，就需要結(jié)合相關(guān)的理念、技術(shù)以及實(shí)踐進(jìn)行分析，就計(jì)算思維涉及的方面進(jìn)行討論，進(jìn)而為推進(jìn)計(jì)算思維的發(fā)展而不斷的作出創(chuàng)新。

2.1 計(jì)算思維概念

所謂的計(jì)算思維，就是運(yùn)用電子計(jì)算機(jī)運(yùn)行的一個(gè)基本的原理、規(guī)則來(lái)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析解決，將人的思維轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，通過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)算來(lái)高效的解決問(wèn)題，然后又轉(zhuǎn)換為人類語(yǔ)言，以供人類使

用[1]。在這一過(guò)程中，計(jì)算思維本身是一種計(jì)算機(jī)的運(yùn)算準(zhǔn)則的體現(xiàn)，但是最本質(zhì)的還是人類思維的體現(xiàn)，只是借用了計(jì)算機(jī)這一更加高效的運(yùn)算機(jī)器來(lái)實(shí)現(xiàn)問(wèn)題解決過(guò)程中的計(jì)算、選擇問(wèn)題，幫助人腦完成大量的計(jì)算。在計(jì)算思維的奠定下，解決問(wèn)題的過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)人與計(jì)算機(jī)共同存在的問(wèn)題，在解決問(wèn)題的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)人幾互存。自動(dòng)化則體現(xiàn)在問(wèn)題計(jì)算過(guò)程中，利用判斷語(yǔ)句等完成對(duì)于結(jié)果方式的選擇，代替人類去作判斷選擇，同時(shí)滿足人類的最終需求。

2.2 人工智能教學(xué)與計(jì)算思維教學(xué)的關(guān)系

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷提升，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷升級(jí)，以及工農(nóng)業(yè)等升級(jí)轉(zhuǎn)型的需求，人工智能的發(fā)展前景極為可觀，人工智能的教學(xué)也正是在這一基礎(chǔ)上進(jìn)行的，主要包含的教學(xué)內(nèi)容，主要如下：

1）知識(shí)的表達(dá)、運(yùn)算。人工智能，需要實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器的互動(dòng)，才能讓計(jì)算機(jī)幫助人類完成人類想要完成的任務(wù)，這就需要知識(shí)的表達(dá)，在發(fā)展的過(guò)程中，需要轉(zhuǎn)化人類知識(shí)為計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，讓計(jì)算機(jī)明確自身計(jì)算的任務(wù)。再者，就是需要實(shí)現(xiàn)運(yùn)算，在運(yùn)算的過(guò)程中，需要面對(duì)的是問(wèn)題是什么，運(yùn)算過(guò)程是什么，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果怎么判定和做出選擇等。2）計(jì)算機(jī)搜索技術(shù)。在利用計(jì)算機(jī)的過(guò)程中，由于計(jì)算機(jī)的表達(dá)方式的問(wèn)題，加上問(wèn)題答案的多樣性，在進(jìn)行相關(guān)問(wèn)題的答案選擇的過(guò)程中，可能需要面對(duì)特別多的問(wèn)題。在這一過(guò)程中，搜索技術(shù)能夠很好的面對(duì)，通過(guò)相對(duì)應(yīng)的搜索方式，能夠?qū)崿F(xiàn)人類對(duì)于計(jì)算機(jī)的快速訪問(wèn)。3）機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)。智能化的使用過(guò)程中，常常需要反復(fù)處理一類事物，這類事物存在很多的共性，這就要求機(jī)器的使用過(guò)程中同時(shí)具備學(xué)習(xí)功能，通過(guò)對(duì)相應(yīng)問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)、歸納、類比等，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)功能，更加高效的解決問(wèn)題。

3 人工智能主要教學(xué)內(nèi)容

人工智能的教學(xué)過(guò)程中，教學(xué)內(nèi)容的選擇是一項(xiàng)極為重要的工作，對(duì)于學(xué)生的發(fā)展極為重要。為了推進(jìn)計(jì)算思維的發(fā)展，就需要對(duì)人工智能主要的理論與計(jì)算思維之間的聯(lián)系進(jìn)行探究，理清關(guān)系，進(jìn)而確定教學(xué)過(guò)程中的相關(guān)內(nèi)容。人工智能包含的命題、符號(hào)化、賦值等，都是實(shí)際教學(xué)中關(guān)鍵的教學(xué)內(nèi)容，如何做好與計(jì)算思維的聯(lián)系是一項(xiàng)非常重要的事情[2]。

3.1 理論教學(xué)部分

在教學(xué)過(guò)程中，知識(shí)表達(dá)、推理需要利用符號(hào)表示、邏輯思維、抽象思維等各種計(jì)算思維，這些技術(shù)的應(yīng)用能夠帶動(dòng)智能化技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)也是課堂教學(xué)的重要內(nèi)容。人工智能的相關(guān)內(nèi)容為計(jì)算思維的培養(yǎng)，可以提供許多實(shí)際的案例進(jìn)行分享，而計(jì)算思維則可以為人工智能化理念、人工智能化技術(shù)提供更多的發(fā)展，促進(jìn)人工智能行業(yè)的發(fā)展。

1）與對(duì)象相匹配的知識(shí)表示方法。機(jī)器與人的互動(dòng)是人工智能理解人類命令、準(zhǔn)確執(zhí)行命令的基礎(chǔ)，在這一過(guò)程中，就需要一套與對(duì)象相匹配的只是表達(dá)方式[3]。這一表示方法，在編程語(yǔ)言基礎(chǔ)上，起著人類與機(jī)器溝通的翻譯官角色，能夠?qū)⑷祟惖乃季S、命令等很好的轉(zhuǎn)化為機(jī)器語(yǔ)言，機(jī)器語(yǔ)言根據(jù)自身的識(shí)別做出相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)智能化系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。2）搜索功能的教學(xué)。在進(jìn)行教學(xué)的過(guò)程中，關(guān)于搜索的教學(xué)是一項(xiàng)非常重要的教學(xué)內(nèi)容。在面對(duì)人類傳達(dá)的任務(wù)的時(shí)候，需要機(jī)器對(duì)知識(shí)庫(kù)進(jìn)行搜索，找出相對(duì)應(yīng)的知識(shí)，根據(jù)知識(shí)線索決定解決問(wèn)題的推理路徑，在盡快地時(shí)間完成人類下達(dá)的命令。搜索是一項(xiàng)重要的智能化技術(shù)，同時(shí)也是計(jì)算機(jī)教學(xué)的一個(gè)重要內(nèi)容，在教學(xué)過(guò)程中，涉及模擬退火、遺傳算法、粒子群優(yōu)化等多種計(jì)算機(jī)搜索技術(shù)，通過(guò)對(duì)與搜索功能的相關(guān)教學(xué)，提升計(jì)算思維的培養(yǎng)。

3.2 人工智能實(shí)驗(yàn)課程

人工智能作為一門應(yīng)用學(xué)科，除開(kāi)理論教學(xué)，人工智能實(shí)驗(yàn)課程也是必須重視的另一方面。為了對(duì)學(xué)生的計(jì)算思維進(jìn)行培養(yǎng)，需要通過(guò)加強(qiáng)實(shí)踐的方式來(lái)推進(jìn)。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，需要根據(jù)人工智能技術(shù)與原理，設(shè)定相關(guān)問(wèn)題的約束問(wèn)題、問(wèn)題結(jié)構(gòu)以及完成建模，利用計(jì)算機(jī)完成過(guò)程的運(yùn)算。為了實(shí)現(xiàn)這一層面的發(fā)展，在實(shí)踐中，必須不斷增加相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課程，并且引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行新思維的創(chuàng)造，探討新方向。在這一過(guò)程中，將大力推進(jìn)學(xué)生的解決問(wèn)題能力、創(chuàng)新發(fā)展能力、科研鉆研能力的發(fā)展。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，需要滿足以下要求：

1）掌握人工智能優(yōu)點(diǎn)并加以運(yùn)用。知識(shí)學(xué)習(xí)的最終目的，還是用于指導(dǎo)實(shí)踐，人工智能學(xué)習(xí)的目的，也是為了在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行運(yùn)用。為了能夠推進(jìn)對(duì)于人工智能化運(yùn)用，就需要相關(guān)學(xué)習(xí)者在過(guò)程中明確人工智能的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)其優(yōu)點(diǎn)選擇合適的運(yùn)用場(chǎng)景，更好地發(fā)揮人工智能優(yōu)勢(shì)，推進(jìn)問(wèn)題的解決。我們?cè)谶M(jìn)行教育的過(guò)程中，需要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)智能化技術(shù)進(jìn)行實(shí)際的應(yīng)用，讓學(xué)生們?cè)趧?dòng)手的同時(shí)區(qū)思考，明確各種人工智能技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)，然后加以利用。實(shí)驗(yàn)課程是學(xué)生了解和學(xué)習(xí)的最重要的場(chǎng)所之一，在實(shí)驗(yàn)課堂上，通過(guò)有趣的實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐，通過(guò)引導(dǎo)，讓學(xué)生主動(dòng)觀察和思考，更好的發(fā)展。2）進(jìn)行建模人工智能問(wèn)題教學(xué)。建模是人工智能的一個(gè)重要的實(shí)踐內(nèi)容，也是人工智能實(shí)現(xiàn)的一個(gè)重要基礎(chǔ)工作。在大學(xué)階段，可以將這一過(guò)程作為畢業(yè)論文的研究方向進(jìn)行引導(dǎo)，因此將課程實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)與學(xué)生興趣相結(jié)合，適當(dāng)引導(dǎo)和改進(jìn)，將細(xì)化和形成學(xué)生的畢業(yè)課題和課外研究方向，能夠在較好的作用下，推進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維、解決問(wèn)題能力的發(fā)展，通過(guò)課程中對(duì)涉及的人工智能算法的研究等，不斷的推進(jìn)發(fā)展。這樣，在鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)以探索未知的同時(shí)，不斷為學(xué)生提供尋找高峰體驗(yàn)的機(jī)會(huì)，無(wú)形中培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維和創(chuàng)新思維能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷推動(dòng)下，人工智能是一個(gè)重要的未來(lái)趨勢(shì)，這就要求在計(jì)算機(jī)教學(xué)的過(guò)程中，對(duì)計(jì)算思維的培養(yǎng)需要加強(qiáng)重視。在進(jìn)行計(jì)算思維的培養(yǎng)的過(guò)程中，可以從理論部分的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)方面的教學(xué)兩個(gè)方面進(jìn)行，幫助學(xué)生了解人工智能技術(shù)，對(duì)自身的理論、技術(shù)以及創(chuàng)新能力進(jìn)行不斷地提升。

參考文獻(xiàn)

[1]教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì).高等學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才專業(yè)能力構(gòu)成與培養(yǎng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2017.

[2]董榮勝.計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)導(dǎo)論[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2019，36（4）：50-52.

[3]董榮勝，古天龍.計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)方法論[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2017，36（1）：1-4.