趙 佳

（阜陽師范大學 計算機與信息工程學院，安徽 阜陽 236037）

人工智能（artificial intelligence，AI）起源于1956年美國達特茅斯學院舉辦的夏季學術(shù)研討會，當時的觀點認為如果機器具有邏輯推理能力，就稱機器具有智能，此時的人工智能著力點在于機器的“推理”，這時的人工智能處于“推理期”[1]，以“邏輯理論家”程序[2]及“通用問題求解”[3]程序為經(jīng)典代表。其后人們意識到機器僅具有推理能力是不夠的，人類之所以能夠認識世界、了解世界，是學會了若干“知識”，于是到20世紀70年代，人工智能進入了總結(jié)“知識”的階段，即進入了“知識期”，專家系統(tǒng)[4]的研究也成為了當時的熱點領(lǐng)域。但隨著“知識”越來越多樣化，人類更加難以總結(jié)知識，且總結(jié)的知識更難以交給計算機，這一瓶頸促使一些學者研究如何讓機器能夠自主學習知識，即機器學習的誕生，人工智能進入到“學習期”。進入二十一世紀，隨著硬件的提升及大數(shù)據(jù)的興起，深度學習相繼在語音[5]、圖像[6]、文本[7]、視頻[8]等領(lǐng)域取得重大進展，圍繞智能語音、視覺等信息的企業(yè)[9-10]也大量涌現(xiàn)，人工智能開始進入“數(shù)據(jù)期”[11]，大數(shù)據(jù)時代也隨即到來。

1 人工智能發(fā)展現(xiàn)狀

目前人工智能已成為當前科技發(fā)展的主流，其應(yīng)用也逐漸普及，并引起了經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、社會生活和工作方式的深刻變革，多個國家也先后將人工智能作為未來的重要發(fā)展方向[12]。我國在2016年8月發(fā)布的《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》中，將人工智能技術(shù)作為發(fā)展新一代信息技術(shù)的主要方向，更在2017年7月，頒布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》；2016年10月，美國發(fā)布《國家人工智能研發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃》，并于2019年初，正式啟動“美國人工智能計劃”；2018年4月，歐盟發(fā)布《歐盟人工智能》，（前）歐盟國家也紛紛制定適應(yīng)本國的人工智能計劃，如德國的“工業(yè)4.0”、法國的《法國人工智能發(fā)展戰(zhàn)略》以及英國的《人工智能行業(yè)新政》等；日本和韓國針對本國的優(yōu)劣勢，也先后發(fā)布人工智能發(fā)展戰(zhàn)略，人工智能已經(jīng)獲得政府的大力推動。

人才培養(yǎng)及需求方面，領(lǐng)英大數(shù)據(jù)[13]表明，截至2017年一季度，全球人工智能領(lǐng)域人才超過190萬，而中國這一數(shù)字僅5萬余。2018年4月，人民日報報道，人才正在成為人工智能及相關(guān)行業(yè)持續(xù)發(fā)展的瓶頸，有資料顯示，2018年我國已出現(xiàn)超過500萬的人工智能人才缺口[14]。國內(nèi)人工智能人才培養(yǎng)也正蓬勃發(fā)展，截至2019年7月初，國內(nèi)成立了72所人工智能學院/研究院[15]，但人才培養(yǎng)數(shù)量仍遠遠達不到需求。隨著中國經(jīng)濟體量的持續(xù)增長，對人工智能人才的需求也會更加強烈，培養(yǎng)人工智能人才勢在必行，在部分專業(yè)中加入人工智能課程，也能夠培養(yǎng)更多的具有人工智能背景的跨專業(yè)人才。

2 傳統(tǒng)教育與線上教育模式的優(yōu)劣

我校在教學過程中，主要采用“教師課堂講授”的主客對立教學模式。主講教師往往占用實驗課講授理論知識及實驗內(nèi)容，擠占了學生實踐時間。同時，由于我校部分學生主動學習能力不強、積極學習勁頭不夠、努力學習環(huán)境不好等現(xiàn)象，造成學生重理論、輕實踐的現(xiàn)象，使得部分學生編程實踐能力較差，進而影響學生學習后續(xù)課程的積極性。主客對立教學模式存在如下不足[16]：忽視了學生的差異性及個性化需求；忽視了學生的課堂自主活動；課堂講授時間過長；現(xiàn)代教育技術(shù)的片面應(yīng)用。而以MOOC為代表的線上教育，受到了國內(nèi)外專家學者的關(guān)注，以MOOC為背景的各類教學研究項目也紛紛立項，學生也可以通過網(wǎng)絡(luò)學習國內(nèi)外知名高校的課程。但線上教育存在：缺少校園文化；缺少人際關(guān)系；師生關(guān)系疏遠等方面的不足[16]。

而隨著人工智能的發(fā)展，人工智能領(lǐng)域的人才需求量越來越多。而當前人工智能教育存在：師資培訓問題；教學資源短缺問題[17]。而百度AI平臺[18]（以下簡稱為平臺）其中一個模塊是由百度大腦推出的云端AI在線教育平臺，能夠幫助學校、機構(gòu)建立自己的線上教學班級，并提供從教學項目、AI在線實訓環(huán)境、教學管理等的教學全流程一站式解決方案。為此，可選擇百度AI平臺講授人工智能類課程，如數(shù)字圖像處理、機器學習、模式識別、知識表示與推理、計算機視覺、自然語言處理、深度學習與應(yīng)用、數(shù)據(jù)挖掘以及強化學習等，可使用學生課前預(yù)習、課堂理論指導、線上自主編程、實驗課程理論驗證以及課程結(jié)束自主學習提升類課程等模式。

3 人工智能類課程教學實踐

下面以數(shù)據(jù)挖掘課程為例，探討人工智能類課程教學實踐。針對目前實踐類課程以及線下教學模式存在的問題，本文對上學期基于平臺進行的教學實踐為例，總結(jié)在教學過程中出現(xiàn)的問題，分析問題的原因并給出具體的建議。以數(shù)據(jù)挖掘課程為例的教學過程如下。

3.1 課前預(yù)習

教師可使用教師身份登錄平臺，提前建立課程并將學生導入到該課程中，然后將課件、視頻、程序、鏈接及其他需要學習的資料分課節(jié)上傳，并可添加教學大綱，讓學生提前了解課節(jié)內(nèi)容，教師可對學生的預(yù)習情況進行追蹤并可導出學習狀態(tài)如圖1所示。

圖1 教學模塊界面(a)上傳教學資料圖例；(b)學習跟蹤圖例

學生可提前預(yù)習教師發(fā)布的學習資料，對資料中需要的先修知識提前收集資料并查漏補缺，對資料中的難點提前預(yù)習，對資料中的程序提前熟悉編程環(huán)境。調(diào)整自己的學習心態(tài)，變被動為主動，將不懂、不會、不能編程實現(xiàn)的內(nèi)容提前準備，在課下與教師溝通，或通過網(wǎng)絡(luò)資料學習。

3.2 理論教學

在實踐類課程中，教師與學生的軟硬件環(huán)境的差異會給教學帶來較大的影響，而平臺不存在這個問題。該平臺提供了在線的編程環(huán)境，教師可登錄平臺，下載或在線講解教學資料；學生可登錄自己的學生賬號，結(jié)合預(yù)習情況，在聽課過程中查漏補缺并可根據(jù)課程學習情況，快速復現(xiàn)教師在課堂中講授的代碼，以提升自己的視野和能力。

3.3 實踐教學

在實驗課環(huán)節(jié)，教師與學生分別登陸自己的平臺。學生結(jié)合課堂的學習、教師布置的任務(wù)，以及平臺提供的其他在線學習資料，鞏固課堂內(nèi)容，理解算法原理，快速實現(xiàn)代碼。該環(huán)節(jié)教師可線下查看學生代碼熟練情況，根據(jù)學生學習進度適時調(diào)整自己的授課計劃及發(fā)布任務(wù)的難度；針對部分能力較強的同學，教師可推薦平臺開源項目及人工智能前沿方向，讓學生主動完成項目，為以后學生進入人工智能領(lǐng)域就業(yè)/深造打下基礎(chǔ)。

3.4 期末考察

數(shù)據(jù)挖掘為實踐類課程，鑒于學生在前期沒有python編程基礎(chǔ)，上手難度較大，在本課程的考察環(huán)節(jié)，以大型綜合類項目作為考察內(nèi)容。以小組形式考察，每個小組6人，考察時由組長提前將代碼提交在平臺中，教師提前查看代碼，并根據(jù)代碼完成情況在線下考察時向組內(nèi)成員提問，要求小組每位同學均需了解代碼實現(xiàn)過程以及算法原理。最終期末成績以任務(wù)的準確率排名及小組每位同學的綜合表現(xiàn)打分。通過此形式的考察，部分積極性不足的學生能夠在其他同學幫助下了解決數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)的步驟，主動性較強的學生也可以挑戰(zhàn)更高準確率的算法。

3.5 后續(xù)研究

部分對人工智能有興趣的同學，可進行的后續(xù)研究：可加入平臺的其他優(yōu)質(zhì)在線課程；也可直接從項目入手，實現(xiàn)人工智能算法，解決人工智能任務(wù)；還可以通過比賽鍛煉自己，認識更多人工智能領(lǐng)域的專家學者如圖2所示；也可以加入教師的科研團隊，接受教師更專業(yè)的指導，訓練自己的科研能力，提高自己在就業(yè)以及考研的競爭力。

圖2 百度AI平臺提供課程圖例

4 教學反思

由于課程難度較大、先修課程基礎(chǔ)不牢以及平臺不熟悉等問題，部分學生在課程初期出現(xiàn)了畏難情緒，隨著課程進度的調(diào)整、其他師生的幫助以及學習興趣的提升，學生的主動性也越來越高。但在教學過程中仍存在以下問題：1）學生的學習興趣不足，在之后的教學過程中將適當引入內(nèi)容將簡單且前沿的課程，讓學生對人工智能各領(lǐng)域有一定的了解，提高學生的學習興趣；2）學校政策的影響，學校實行的“無手機課堂”使得學生在課堂聽課過程中不能在線修改項目，影響了學生的學習進度，在之后的教學過程中將引導學生對人工智能實踐類課程以電腦操作為主，同時建議學校對部分實踐類課程調(diào)整政策，以適應(yīng)時代的發(fā)展；3）考察環(huán)節(jié)出現(xiàn)了“搭便車”現(xiàn)象，在課程結(jié)束的考察環(huán)節(jié)，少數(shù)學生積極性太低，代碼實現(xiàn)能力太弱，以致出現(xiàn)“一問三不知”的現(xiàn)象，在之后的教學過程中將設(shè)置期中考察，針對此類學生，將給他們分配由他們單獨完成的簡單任務(wù)，防止此類現(xiàn)象的再發(fā)生。

5 小結(jié)

隨著AI的發(fā)展，各學校紛紛開始申報人工智能專業(yè)，AI類課程師資的需求量以及教學任務(wù)也大大增加，平臺提供的教學資源以及一體化的解決方案，在AI軟硬件環(huán)境不完備的學校有較大的適用性。基于平臺的人工智能類課程教學，為學生的發(fā)展提供了更廣闊的空間，為缺少師資的學校提供了在線環(huán)境，為各個學校建立人工智能課程群及人工智能專業(yè)建設(shè)提供了緩沖，也為我國人工智能領(lǐng)域人才的積累提供有力的保證。