智能科学与技术论文范文

引言：寻求写作上的突破？我们特意为您精选了12篇智能科学与技术论文范文，希望这些范文能够成为您写作时的参考，帮助您的文章更加丰富和深入。

篇1

就业前景分析方面，谷歌首席经济学家哈尔•瓦里安预计，未来即将出现一类新型的专业人才和职业岗位——数据科学家，当然数据智能分析师也会应运而生。现下时代是数据时代，甚至称之为大数据时代，企事业单位面临大量数据如互联网数据、医疗数据、能源数据、交通数据等，实际应用中普遍遇到分析能力弱、噪声数据多、缺少分析方法、分析软件能力差、模型可信度低等问题，其主要原因在于传统数据分析方法不能满足需要，而数据挖掘技术、机器学习技术、模式识别技术、知识发现等智能技术可以为数据智能分析方法与工具提供技术支撑。2014年4月24日，百度高级副总裁王劲在第4届“技术开放日”上正式宣布推出“大数据引擎”，数据智能概念由此产生。数据智能分析是指通过数据挖掘技术、机器学习、深度学习、模式识别与分析、知识发现等技术，对数据进行处理、分析和挖掘，提取隐藏在数据中有价值的信息和知识，从而寻求有效解决方案及决策支持预测。目前社会急需懂得智能技术的各层次数据智能分析人才，可以预计，熟练掌握智能技术的数据科学家、数据分析师、数据挖掘人员将有广阔的用武之地。培养手段探索方面：①以“点—线—面”结合的方式横向纵向设置课程群，面向数据智能分析，以案例为导向贯穿“线”上的各关节点课程，比如以数学基础课（线性代数、概率统计、数学分析）大类专业课（程序设计、数据结构、数据库技术）数据智能分析专业课（数据挖掘、机器学习、多维数据分析）为主线，理论与实践齐头并进；②立足培养“计算技术+智能信息+知识技术”的高级数据分析师，理论学习—随课实验—集中实践—科技活动—企业实习—毕业设计等教学环节协调配合，“资格认证—竞赛获奖—奖学资助”激励培养；③以大数据智能分析为契机，积极培养本科生的大数据计算思维和认知能力，使其掌握大数据智能分析方法、机器学习数据挖掘工具和开发环境。政策导向分析方面：建议中国计算机学会与中国商业联合会数据分析专业委员会等机构紧密协调合作，设立适应新时代社会与经济发展的“数据智能分析师”认证[6]，当然将大数据智能分析纳入计算机水平考试的可选项也是当前的一种解决方案，提高智能科学与技术专业社会认可度，增强本专业学生的归属感，更好地培养各层次的数据智能分析人才。

2创新型智能技术人才培养

智能科学与技术的发展与计算机技术几乎同时起步，但其进展比计算机技术要慢许多，根本问题在于高级智能的载体——“人脑”是世界上最复杂的系统，人类对它的认识和了解仍然处于初级阶段。近年来通过智能技术解决实际应用问题有了长足进步，国内已相继有20多所高校面向市场变化和未来需求，自2004年以来陆续开办了智能科学与技术本科专业。尽管大多数智能技术的理论基础还不完备，但实际应用的强劲需求与问题解决能力超越了薄弱理论基础的约束。本专业课程的教学内容与课程实践都适合教师与学生以研究者的身份参与到“教”与“学”的活动之中。1）研究型教学。蓬勃发展中的智能技术需要教师启发式、创造式、批判式地“教”，学生也要创造式、批判式地“学”。教与学要能够从研究思维、问题探索、模型改进、算法优化、脑认知和自然智能指导的角度推进教学活动，进行创新性教学和研究型学习。教学实践活动中应强调学生半监督式学习与自监督学习为主导，鼓励引导深度学习，经典案例、前沿讲座、讨论探索贯穿课堂教学，课程考核注重创新科技实践、问题探索、课程内容探索、课程研究性专题报告、以课程为基础的作品开发等创新效果和教学效果。2）“研究型分组”培养。智能科学与技术专业开办时间不长，成熟教材不多，课程体系需要不断适应学生和社会的需求做出调整，又加上智能科学专业课程本身的发展探索与实际应用现在处于同步发展阶段，决定了专业老师大力推进“研究型班级教学”，在教学过程中实施“大班基础讲授”+“小班研究型讨论”+“小组探索型课题实施与报告”的教学体系，同时来自相关研究方向的研究生也作为助教协助专业老师对小班（组）课题讨论进行引导。3）科研训练提高学习积极性。大类培养模式下实施科研训练引导学习，大一、大二年级主要学习公共基础课程和大类专业基础课程，其中的数学基础课，如线性代数、高等数学、概率统计、离散数学等，由于缺乏实际应用案例支撑，很多学生会怀疑这些知识在将来本专业学习中的用处，课堂课后处于被动学习状态，个别学生还会由于认识滞后，产生厌学情绪甚至放弃基础知识学习，以致于专业分流后表现为学习能力严重不足。通过吸收本科生参加科学创新实践和科技活动，使他们发现数学知识能够用来解决实际问题，有利于提高本科生学习基础知识的积极性，变被动学习为主动学习。同时，教师也能从中发现部分优秀本科生的创新潜力和研究能力，激发他们科学研究的兴趣，引导他们把智能科学技术作为研究方向并致力于攻读相关方向硕士研究生、博士研究生，进一步强化其科学创新能力，势必会使其获得高水平创新性成果。大类培养模式下强化专业教育与实践，专业老师要积极主动引导学生，变被动地等待学生选专业转变为吸引优质学生，以大二上学期为主要时间点，引导大类专业学生对特色专业的兴趣，通过科学研究和学生科技活动吸引选拔学生进科研团队，同时实施科研成果进课堂、进教材、进学生活动。专业教师、班导师可宣讲专业特色和就业前景，指导本科生申请大学生科研训练计划、参加科技竞赛、开发智能技术特色作品。大类培养模式下实施科研训练计划，需要本科生积极主动地理解大类下各子专业的特点和特色，结合自己的兴趣爱好和实际情况，在大类培养结束时分流到各特色专业。因此，本科生参加科研实践和专业科技活动的时间点很重要，从大一结束后的暑假开始，一直延续到本科毕业，同时实施“泛毕业设计”（即大二选方向并实施课题基础储备，大三实施课题，大四结合专业实习完善毕业设计）[3]，这样既充分利用了本科生大二大三充裕的课后时间，也缓解了大四本科生面临就业、考研、出国等问题的突出矛盾。

3智能系统开发人才培养

智能技术已成为当前技术革命创新的源泉，智能系统广泛应用于工业、农业、服务业等各领域，比如2014年11月2日开始处女航的皇家加勒比邮轮公司“海洋量子号”邮轮也因为大规模运用了高科技智能系统而号称“世界上第一艘智能邮轮”。智能系统是建立在“智能技术+计算技术”基础上，结合了控制技术、信息技术的软硬件系统。智能系统开发人才培养目标是社会急需的智能系统开发工程师，其从事的工作主要包括智能系统的设计、开发、维护、运营、服务及相关的技术指导。为了适应智能系统开发人才的培养，应该建设智能终端实验平台、计算智能实验平台、脑认知实验平台、高性能计算平台等人才培养基地与实训基地，推进实施智能终端软件开发技术、智能系统应用课程设计、智能系统与工程课程设计、智能游戏开发与设计、人机交互系统开发与设计等教学实践活动。

4复合型智能技术人才培养

智能科学与技术是一门综合学科，智能技术也广泛应用到智能交通、智慧城市建设、电子信息、信息安全、电子政务、电子商务、工业制造、教育、医疗、管理、农业现代化、国防现代化等众多领域，需要大量复合型智能技术人才。笔者认为，以下4条措施是智能科学与技术新兴专业培养复合型人才切实可行的培养方案：①充分发挥大类培养特色明显的人才培养优势，开放“全校特色专业选修课”，跨专业、跨学院科教团队，与大学生科技创新计划融合，重点培养学生的综合性、复合性、应用性；②引导并严格要求B学分课程学习，特别是设计规划实施好“科技创新”、“文体活动”、“技能认证”、“企业实习”、“暑期社会实践”等综合能力提高计划；③交叉融合办好本科生二专业，鼓励学有余力的本科生对知识的渴求，允许学生在本专业的基础上再辅修另一个专业，并提供配套措施，保证二专业学生能获得优质教育，发挥学科交叉融合优势，使本科生形成宽广深厚的知识结构，培养有特色的智能科学技术专业复合人才；④通过与企业横向合作，建立校企实训基地，紧跟企业和市场需求，与企业联合培养复合应用人才。

篇2

中图分类号：G642　文献标识码：A

1　引言

智能科学与技术学科以计算机科学为基础，结合了认知科学、信息学、控制科学、生命科学、语言学等学科的相关理论和研究方法，是一门新兴的交叉学科，将成为21世纪信息科学研究的制高点和信息产业价值的主要提升点。

在国外，许多著名高校都设立了“人工智能”专业并授予智能科学专业学位：世界多数知名的理工类院校都设立有人工智能研究所或实验室，进行智能科学专业的研究生培养及科研工作。在国内，智能科学与技术专业起步则较晚：2003年12月5日，教育部正式批准北京大学信息科学技术学院设立“智能科学与技术”本科专业，这标志着我国“智能科学与技术”专业的诞生。

厦门大学在智能科学与技术领域已经有多年的研究积累和师资储备。2006年12月，教育部正式批准厦门大学设立“智能科学与技术”本科专业，2007年6月6日，厦门大学智能科学与技术系经学校批准成立，并于2007年9月迎来了第一届本科生。本文将简要介绍近几年来厦门大学“智能科学与技术”专业的建设情况。

2　厦门大学智能科学与技术相关领域的科学研究进展

厦门大学在智能科学与技术领域的研究已开展了多年。早在1988年，学校就成立了校级科研机构――“厦门大学人工智能与计算机研究所”，目前，经厦门大学批准，正式更名为“厦门大学人工智能研究所”。它是一个以实用智能技术研究为主、集基础研究与应用开发于一体的研究机构，是厦门大学组建智能科学与技术系的主要基础。

厦门大学智能科学与技术系面向国际学科发展趋势和国家发展的重大需求，利用人工智能研究的方法和手段，不断开辟新的研究领域，逐渐确立了语言信息处理、认知计算、智能信息检索、中医信息处理、视频图像处理、智能机器人等主要研究方向。在语言信息处理方面，现设手写汉字识别、自然语言理解、机器翻译、语料库技术等研究领域；在认知计算方面，现设觉知计算、脑机接口、机器感觉、隐喻逻辑等研究领域；在智能信息检索方面，现设文本信息过滤、信息检索、信息提取、智能数据挖掘、Web挖掘等研究领域；在中医信息处理方面，现主要研究开发多媒体中草药智能查询系统、基于舌象中医智能体检系统；在视频图像处理方面，现设图像数据库、生物特征识别、遥感图像、地理信息系统等研究领域。2008年，系里引进了被称为“人工大脑之父”的著名学者Hugo de Garis教授，并以他为首组建了人工大脑研究室，该研究室的目标是，经过三年左右的时间，建设中国首个人工大脑。

经过十几年的不懈努力，我们在上述研究领域均取得了一批有影响的重要研究成果，在我国学术界具有一定的学术地位，获得数十项国家和省部级项目经费的支持。目前在研的项目有国家自然科学基金项目3项、国家863项目2项、国家863子项目2项、福建省自然科学基金项目1项、福建省科技计划重点项目2项。在汉字识别、词语切分标注、语法分析、词义消歧、指代消解、语言神经基础、汉语理解策略、网上信息的选择翻译、统计机器翻译、语音识别与合成、计算机音乐、计琴学等诸多方面进行了有特色的研究，形成了具体的算法，并且还提出了一种系统性的协动计算理论，出版专著5部，数百篇，其中近三年被EI、SCI等检索的论文达200余篇。

在基础理论研究的基础上，智能科学与技术系还十分注重产学研结合，先后与北京德威特电力系统自动化有限公司和深圳名人电脑等公司进行合作研发，广泛开展应用系统的研制开发，主要包括：手写汉字机器识别系统、汉语分词和词性标注系统、机器翻译系统以及网上汉语文本分类和信息过滤系统。其中，手写汉字机器识别系统获浙江省教育厅科学技术进步三等奖：机器辅助汉英互翻系统获福建省科技厅科技进步三等奖；汉语分词和词性标注系统获得2003年863中文信息处理评测第二名：机器翻译系统(包括XMMT汉英机器翻译系统、Matrix英汉机器翻译系统、Light英汉机器翻译系统和Neon英汉双向机器翻译系统)在863智能接口评测中多次名列前茅，形成多项产品，技术授权国内多家单位使用。

在科研平台建设方面，智能科学与技术系发挥厦门大学多学科交叉的优势，联合人文学院、外文学院和海外教育学院华文系的学术力量，于2003年成立了“厦门大学语言技术中心”，其中，汉外多语言机器翻译为主攻方向之一。2006年获批了“智能信息技术福建省高校重点实验室”；目前，以人工大脑相关内容为研究核心的“福建省仿脑智能系统重点实验室”也已获批。

3　厦门大学“智能科学与技术”专业建设情况

厦门大学智能科学与技术系现有一个本科专业(智能科学与技术)，三个学术型硕士学位授予专业(人工智能基础、模式识别与智能系统、计算机应用技术)，一个“计算机技术”工程硕士培养方向(智能工程及网络安全方向)，一个博士学位授予专业(人工智能基础)。现有在校本科生近90人，硕士研究生80多人，博士研究生25人，博士后2人。本系教职工近30人，其中：教授5人，副教授5人，80％具有博士学位或者博士在读，40岁以下的年轻教师占2／3。

3.1　本科生专业建设

在本科生培养方面，厦门大学智能科学与技术系的目标是要求学生能够有效和系统地掌握本学科的理论基础，比较深入地理解智能科学与技术理论；培养具有一定的分析、综合和创新能力，能够承当智能信息系统设计、开发和智能科学与技术学科教学任务的，德、智、体全面发展的科学技术工作者：毕业生适宜到科研机构、学校、技术或行政管理部门、公司、厂矿等企事业单位从事科技研究、应用开发、信息管理和教学工作，也可以进一步攻读该专业及相关专业的硕士学位。

为了实现上述目标，我们遵循“宽口径、厚基础、抓关键、重实践”四项基本原则，制定了较合理的教学计划，在本科一、二年级安排公共基本课程、校通识教育课程、院系通修课程；从二年级下学期开始结束院系通修课程，转而推出部分学科通修课程，向专业化过渡，三年级开始加入方向性选修课程。其中，公共基本课程621学时、33学分；校通识教育课程262学、15学分；学科通修课程1544学时、90学分；方向性课程120学时、分；学科跨方向性课程108学时、6学分。这样的安排能真正使学生在获得扎实而宽厚的理论基础、合理的知识结构的同时，培养较强的获取新知识的能力和创新精神。

为了能切实提高学生的动手实践能力，我们在办学过程中十分重视和强调实践环节的训练并倡导理论与实际 相结合，已经规划建设一个特色实验室――“仿脑认知与智能机器人”实验室，可支撑仿脑认知与智能机器人两个方向相关课程的教学实验，总经费预算100万元。依托该实验室，结合相关课程，高年级本科生可以进行“心理物理测试实验”、“眼动测试实验”、“面部表情与脑电对照实验”、“行为学与智能关系测试实验”、“机器人避障行走路径规划”、“机器人目标识别与跟踪”、“机器人声控实验”、“机器人智能语言翻译”、“机器人足球比赛”等众多特色实验。

3.2　研究生专业建设

厦门大学智能科学与技术系的研究生培养以加强创新能力的培养为核心，以加强基础课、专业课，实验实践教学、论文创新写作、促进理论与实践相结合为重点，包含硕士研究生和博士研究生两个培养层次。其中，硕士研究生层次又分为学术型研究生和工程硕士两种类型，分别进行培养。

在学术型硕士研究生培养方面，我们的目标是培养适应智能科学与计算机科学的发展，适应国家社会发展与进步事业需要的，德、智、体、美全面发展，系统地掌握本学科基本概念、基本原理、基本方法、基本技能的，具有创新能力、理论联系实际的高级专门人才和能适应未来从事基础研究、应用基础研究、技术开发研究和工程应用研究之人才。毕业生适宜到科研部门、学校从事科学研究和教学工作；适宜到计算机产业相关的企事业单位从事智能科学与计算机科学技术的开发研究、应用与管理等工作；可以继续攻读智能科学与计算机科学及其相关学科的博士学位。目前包含“人工智能基础”、“模式识别与智能系统”和“计算机应用技术”三个专业。其中，“人工智能基础”专业包含如下培养方向：认知科学理论、认知逻辑学、计算语言学、智能计算方法、艺术认知与计算、脑高级功能成像等；“模式识别与智能系统”专业包含如下培养方向：计算机视觉、机器翻译系统、智能中医诊断系统、机器音乐、模式识别、音频信息处理等：“计算机应用技术”专业包含如下培养方向：人工智能应用技术、自然语言处理技术、智能信息检索技术、多媒体综合应用技术、图像与视频处理技术、虚拟现实技术等。

在工程硕士培养方面，目前智能系招收“计算机技术”工程硕士――B方向(智能工程及网络安全)的工程硕士研究生，目标是培养具有扎实的计算机学科专业知识和工程技术能力，掌握现代智能与网络科学前沿知识，在智能工程与网络安全方向具有一定研究深度和项目研发能力的高层次应用型人才。培养方向包括：嵌入式智能家居、视频图像处理、网络视觉监控、模式识别与智能系统、智能机器人、网络内容监管、黑客与网络攻防技术、网络信息安全、信息检索与信息过滤、自然语言处理、机器翻译、语音识别与合成、智能中医信息处理、人工大脑、虚拟现实技术等。

在博士研究生培养方面，设有“人工智能基础”博士学位授予专业，目标是培养基础扎实，具有创新意识，对某一领域有全面深入了解或对某一应用领域有独立解决实际问题的能力，能够解决前人未能解决的科学问题或社会发展中亟待解决的技术问题的高级专业人才：其研究工作对科学技术或社会经济的发展具有明显贡献，为人工智能技术发展和应用提供新的基础或新技术、新方法。培养方向包括：人工智能以及应用技术、艺术认知与计算、数据挖掘技术、认知神经科学、软计算方法及其应用、智能多媒体信息处理、脑功能成像技术等。

篇3

1　引言

“智能科学与技术”专业是国家教委在2006年设置的新专业，代码；080627S，属于工学电气信息类。现已有南开大学、西安电子科技大学等12所高校获准招生。

智能科学技术是信息科学技术的核心和现代科学技术的前沿和制高点，涉及自然科学的深层奥秘，触及哲学的基本命题。智能科学技术的研究将对国民经济、社会进步、国家安全生产产生深刻而巨大的影响，并将为智力革命、知识革命和信息革命建立理论基础，为智能系统的研制提供新概念、新思想、新途径。智能科学的兴起和发展标志着对人类为中心的认知和智能活动的研究已进入新的阶段。目前，国际上对智能科学及其相关学科的研究高度重视。我国对该领域的发展特别关注。

智能科学与技术在一定程度上代表着信息技术的前沿，其理论研究与应用开发对我国现行的教育与教学理念提出了挑战。在现有的教育体系中增加智能理论和智能技术教学，对全面地培养学生的信息素养、创新的思维方式及激发学生们对信息技术未来的追求具有积极的意义。因此，为适应智能科学与技术的深入研究和社会对从事智能化产品研发人员的迫切需求，在本科阶段设立相应的“智能科学与技术”专业是十分必要和及时的。因此，我校设立“智能科学与技术”专业是适应了社会发展要求的，必将为河北乃至全国的社会、经济发展作出巨大的贡献。

近5年来，我校自动化系先后从事的包括11项国家级项目在内的70余项科研课题，发表的近200篇学术论文，均不同程度地与“智能科学与技术”领域相关，积累了深厚的学术基础。由于良好的办学队伍和实验条件，由我校申报的“智能控制技术与装置教育部工程研究中心”已经通过省级审查上报，因此，学科已经具备了承办“智能科学与技术”新专业的条件。

2　办学条件

2.1　师资状况

从我校办学发展来看，“智能科学与技术”专业的设立主要来自于近年来“自动化”专业在“智能化”和“信息化”方向的逐渐发展，以及“自动化”专业与“信息工程”、“计算机科学与技术”等专业的交叉。受专业发展特色和学时等因素的限制，仅靠在原有“自动化”专业课程中增设新课已经难以满足相关领域人才培养的需要，因此可以说“智能科学与技术”专业是由量变积累超出“自动化”专业领域而质变派生出的一个新专业。基于此原因，“智能科学与技术”专业主要由自动化系中抽调人员组织专业课程阶段的教学任务，专业基础课程阶段的教学任务则由电工电子教学中心等单位系协助完成。

由于我校“智能科学与技术”专业是由“自动化”专业发展派生出的新专业，两个专业多门课程的教学内容是相同的，因此“智能科学与技术”专业可以得到“自动化”专业的协助，从而避免多数新专业先期出现的师资力量欠缺问题。

2.2　相关支撑专业

“智能科学与技术”专业的主要相关支撑专业有“自动化”、“信息工程”、“计算机科学与技术”等，其中与同属电气信息类的“自动化”专业关系最近。考虑到我校的具体情况，在新专业的办学初期，“智能科学与技术”专业和“自动化”专业在科研、办学经费、研究生培养等方面的统筹安排上统一划归省重点学科“控制理论与控制工程”管理。两个本科专业的教学与学科的总体发展相互协调和支持，共同进步。

2.3　实验条件

由于“智能科学与技术”和“自动化”两个专业多门专业课程的教学内容是相同的，因此“自动化”专业的多个本科生实验室可以与“智能科学与技术”专业共用，包括：微机原理与微机控制技术实验室、控制理论实验室等，可完成“自动控制理论”、“现代控制理论”、“微机原理”、“微机控制技术”和“单片机原理与应用”等多门专业基础课程的实验。

2.4　生源及就业形势

智能科学与技术已经成为信息技术创新的重要增长点，其广泛的应用前景日趋明显，如智能化电器、智能化楼宇、智能机器人、智能化机器、智能化物流等，所培养的学生正是目前高新技术研究及产业发展急需的人才，同时这类人才也会对传统产业的提升起到积极的作用，就业前景广阔。在招生生源和毕业生就业方面均具备比较好的条件。

3　近期办学规划

3.1　师资队伍建设

在师资建设方面，需要采取积极的人才战略，走引进和培养并重的道路，注重引进和培养具有智能信息处理或智能控制研究背景的人才。同时，聘请人工智能领域经验丰富的专家、教授对本专业的实验及教学进行指导，积极鼓励教师们的学术交流活动。

3.2　实验室建设

(1)利用自动化专业的微机原理与微机控制技术实验室、控制理论实验室等，完成“智能科学与技术”专业本科教学环节中“自动控制理论”、“现代控制理论”、“微机原理”、“微机控制技术”、“单片机原理与应用”5门课程的实验。

(2)建设“智能信息处理实验室”，以通用实验平台的模式用于“数字信号与数字图像处理”、“软件工程”、“数据库与数据挖掘”等课程的实验和上机。

(3)利用教师在承担智能科学与技术相关领域科研课题中购置的相关实验设备和仪器，满足学生在毕业设计阶段和参加科技创新活动中对实验设备的需求。3，3新专业课程体系建设

(1)积极向已经设立“智能科学与技术”专业的南开大学、北京科技大学等高校学习，通过广泛的调研，使新专业的教学体系和课程内容逐步合理化。

(2)紧跟科技发展新趋势，突出“智能科学与技术”新专业的特色，注重学生实践能力的培养，在智能化电器、智能化楼宇、智能机器人、智能化机器、智能化物流等方面培养社会急需的特色人才。

(3)在控制科学与工程一级学科硕士点下设立“智能科学与技术”的相关研究方向，加强该专业的学术梯队建设和人才培养，促进学院整体教学科研的和谐发展。

4　培养方案

4.1　培养目标

我们努力使学生德、智、体、美全面发展，具有坚实的数学、电子、计算机、自动控制和信息处理的基础知识，系统地掌握智能科学的基础理论、基础知识和基本技能与方法，受到良好的科学思维、科学实验和初步科学研究的训练，具有分析问题和解决问题的能力，以及知识自我更新和不断创新的能力。学生能适应智能科学与技术的飞速发展。在个人素质方面，具有全面的文化素质、良好的知识结构和较强的适应新环境、新群体的能力，并具有良好的语言和计算机运用能力。

4.2　基本要求

使学生系统地掌握“智能科学与技术”的基础理论知识，以适应自动化、智能信息处理与技术等方面的工作需求；掌握电路与系统的基本理论和实验技术，具备分析和设计电子设备的能力；掌握信息获取、处理的基本理论和方法，具有系统设计、集成、应用的基本能力；了解智能科学与技术领域的学科前沿、最新进展和发展动态；了解自动化和信息系统及网络技术的应用现状和理论前沿，具有研究开发新系统、新技术和各种智能化工程装备的初步能力。

4.3　主要课程

我校“智能科学与技术”专业的主要规划课程包括电路、电子技术、微机原理、自动控制理论、现代控制理论、嵌入式系统、软件工程、计算机网络、数字信号与数字图像处理、智能控制、数据库与数据挖掘、人工智能概论、信息管理系统等。

篇4

论文摘要：针对智能专业中工程创新人才培养存在的工程实践、专业设置等问题，在分析智能科学与技术专业现状的基础上，本文提出差异性培养目标、课题组制度和以点带面制度等观点，结合河北工业大学智能系三个年级的具体实施情况，在课外实践方面取得令人满意的效果和成绩。 

 

诺贝尔奖金获得者西蒙把自然科学定义为探索自然界的奥秘，阐明自然现象，发现自然现象之间的规律及定律。具体到智能科学，就是研究人的智慧，建立人机结合系统理论，并用其模拟人的智慧。但是，值得注意的是，技术科学从本质上是有别于自然科学的，技术科学是利用自然科学的一般规律与理论，研究人造物的构成方法及原理的科学[1]。如智能技术是在智能科学的框架内创建人机结合智能系统所需要的方法、工具和技术。然而，除了智能科学和智能技术，智能科学技术的研究任务还涵盖一个重要的组成部分——智能工程，即利用智能科学的理念和思想，充分运用智能技术工具创建各种应用系统[2]。由于智能科学、智能技术和智能工程三个领域所强调的研究任务不同，因此智能科学与技术专业人才培养目标可以分为科学技术型(或称为研究型)和工程技术型(或称为应用型)。前者是研究型培养模式，以培养具有学术研究或应用研究能力的人才为主，尤其要体现人才培养的综合性、复合性和创新性；后者是工程型培养模式，以培养在工程领域中具有应用复合能力的人才为主，尤其要体现人才培养的综合性、复合性和应用性[3]。更值得注意的是，进入21世纪之后，随着科学技术的迅猛发展，工程问题的综合性与复杂性也不断增强。在这种情况下，智能科学与技术专业如何解决复杂系统提出的一系列工程问题，培养出具有时代特色的优秀工程人才，是新时代赋予新专业的一种使命。 

1智能科学与技术专业现状问题分析 

由于智能科学与技术专业成立仅有短短7年时间，还处于不断发展之中，所以不可避免地存在一些问题。一般来说，智能科学与技术专业学生的培养存在两种模式：科学型人才和工程型人才。因此，如何根据各个学校的传统优势和培养目标来选择学生的培养模式，非常重要。然而，受传统教育模式的影响，即使在智能科学与技术专业中，对人才的培养仍然偏重科学型，这就导致了目前该专业学生工程能力存在这样或那样的问题[4]。 

1.1缺乏实际的工程训练和实践 

智能科学与技术专业虽然重视基础科学与技术课程学习和学生分析能力的培养，但是对工程实践训练和对学生相关综合素质的培养相对较弱，重理论知识灌输和轻实践能力培养的老问题仍然存在，教学、科研与实际生产的结合不紧密，因此学生的综合能力无法应对如今复杂系统的工程问题，难以满足用人单位的需求[5]。 

1.2专业设置缺乏特色 

随着对智能科学与技术专业的深入理解，人们逐渐认识到这个专业的重要性和光明前景。近几年，设置这个专业的高校正在迅速增加。然而，深入分析这一新专业的高校分布和地域分布，设置该专业的高校有“985”高校、教育部“211”工程重点建设高校、地方重点建设高校；而地域分布更为广泛，在北京、天津、湖南、杭州等多个区域[6]。智能专业的这种不同水平的高校分布和地域分布决定了每个学校的专业设置应该具有自己的特色，应该适应我国产业、经济结构多样性和地区发展不平衡性的需要。因此，院校不问自身条件如何，不看当地经济发展和产业结构如何，使得智能专业的办学模式和专业设置大规模趋同的现象应该得到充分的重视。 

1.3缺乏对学生创新意识的培养 

虽然近几年本科教育模式正在大力革新，如2010年国家层面开始实施的“卓越工程师”教育计划，但是本科教育的填鸭式教学模式仍然广泛存在，使学生被动地学习，以应付考试。这种模式的后果只会导致学生死记硬背，创新意识薄弱，造成了学校培养和实际需要的严重脱节。 

2优秀工程创新人才培养的途径探索 

根据目前智能专业中工程实践和课程设置存在的问题，我们提出了下面的解决方法。首先，根据学校的现实情况设置工程实践的培养目标；其次，根据课程设置的不足提出课题组制度和以点带面制度，作为课程设置的有效补充；最后，结合智能专业较新的专业知识实施创新型选题。通过有效实施这三个方法，培养优秀的工程创新人才。 

2.1差异性培养目标 

培养目标是实现优秀工程创新人才的关键。差异性培养目标是培养学生成才的本质属性，孔子早就说过“因材施教”的理念。所以，对智能科学与技术这个新专业来说，由于它仍处于快速发展和完善之中，尤其是不同类型高校又有实际情况，因此应该制定具有差异性和多样化的培养目标。比如说，研究型大学要致力于培养工程研究型、工程创新型的高端人才，以培养学术研究型的科学家、研发人员和设计工程师为主；而教学型大学工程人才的培养目标定位要突出应用型，以服务地方经济建设为主，培养从事工程施工和管理的工程人才。 

差异性培养目标不但体现在不同地域和不同类型的高校之间，即使在同一所高校，也应根据学生的兴趣和实际情况确定不同的培养目标。具体来说，即使是一个班级的学生，他们的兴趣和目标也不尽相同，如有的学生立志学好英语，有的学生准备全力以赴考研不顾其他，有的学生准备把自己的兴趣当做追求目标。因此，充分考虑和尊重学生目标的差异性，是培养创新人才的一个前提。 

2.2改革培养方式与途径 

目标确定以后，接下来就涉及到优秀工程创新人才培养如何实施的问题，其核心是让学生得到充分的工程训练，调动学生的积极性、主动性。实际操作过程中，教师可以把学生真正放到竞赛的赛场上，如参加教育部“质量工程”建设的物联网创新创业大赛、“挑战杯”设计大赛、“盛群杯”单片机创新设计竞赛、“飞思卡尔”智能车竞赛等。这些竞赛都是以创新为主要诉求，课题的名称自拟。因此，通过这些比赛，学生们可以从选题、制作、参赛、完善作品等多个环节体会工程创新的全过程，大大提高工程实践能力，为成为工程创新人才打下坚实的基础。如何根据智能专业的特点，并结合各种创新竞赛，来实施这样的工程训练呢？通过下面两种制度可以有效实现。 

第一，实施课题组制度。即把智能系的学生分成多个课题组。如我校的第一届学生分成了7个课题组，每组4～5人，在课题组的基础上实行导师制，每位导师可带1～2组。课题组的培养目标是培养学生独立提出问题的能力、独立解决工程实际问题的能力、科学研究能力和科技开发及组织管理能力。但是，有一个前提，课题组制度要保证让学生广泛参与，这样才能最大可能和最大范围地培养优秀工程创新人才。因此，实施下面的以点带面制度，对保证学生的参与广度和培养质量非常必要。 

第二，实施以点带面制度。随着智能专业的快速发展，学生越来越多，课题组越来越多，但教师的精力毕竟是有限的，难以指导太多课题组的学生。我们采用以点带面制度来解决这个问题。从横向方面看，我们采用组长负责制和核心组员制，每个课题组的组长和核心组员由能力相对较强的学生担任，作为导师和课题组组员之间的联系纽带，导师仅仅将相关的课题任务传达给他们即可。这样既能够大大降低指导教师的工作量，也能够充分调动学生的积极主动性和自主性，锻炼他们独立解决问题的能力和团结协作、组织管理的能力。从纵向方面看，在课题组还涉及到不同年级的情况下，以点带面制度就是核心组员指导低年级学生。这样就实现了同一年级之间、不同年级之间的良性循环，保证无论那个年级的课题组，总有一个核心组员在指导，而指导教师一般仅仅亲自指导核心组员，最终实现使用指导教师的有限时间，而使学生的收益最大化。以点带面制度保证了教学指导质量和学生深入、广泛、全过程参与工程训练活动，从而锻炼他们的工程创新能力。

2.3重视对学生创新实践能力的培养 

创新是教育部实施的“质量工程”的核心。对智能专业的学生来说，创新的核心是创新意识和选题。该专业学生一般会接触到最新的智能传感技术、智能控制技术、智能执行技术、智能信息处理技术。这些新的技术自然带来一批新的元器件和新的信息处理方式。因此，使用这些新的元器件和新的信息处理方式，结合我们的生活需求，就比较容易实现具有创新性的选题。选题确定后，就可以采用课题组的方式和以点带面的模式，通过“实践学习”方式，将专业理论的学习与科研实践紧密结合，在项目实践中增强学生的自主学习能力、创新思维能力和实践动手能力，促进学生的综合素质发展，最终培养一批兼具创新力和领导力的精英之才。 

通过以上三个方面的实施，智能系的几个课题组在“挑战杯”、“盛群杯”单片机创新设计竞赛等创新类比赛中制作出很有创意的作品，应用了智能专业的许多知识，取得了优异成绩。这极大锻炼了学生的工程创新能力，初步达到了工程创新人才培养的目标。 

3结语 

在国内各个专业普遍重视工程创新人才培养的大环境下，笔者为培养优秀的工程创新人才提供了一种思路和方案。笔者提出差异性培养目标、课题组制度和以点带面制度，并把这些方法应用到智能系学生的工程能力培养上，确立了学生的自我管理方式。学生做出了优秀的创新作品，通过在创新竞赛中的全过程“实践学习”，增强了实践动手、团结协作和组织协调等工程能力，最终成为能够提出创新问题并有效解决问题的具有工程创新能力的人才。该方法具有较强的实践价值和良好的效果，初步达到了将智能系专业学生培养成为工程创新人才的培养目标。 

 

参考文献： 

[1] 蒋新松. 智能科学与智能技术[j]. 信息与控制,1994,23(1):38-39. 

[2] 杨鹏,张建勋,刘冀伟,等. 智能科学与技术专业课程体系和教材建设的思考[j]. 计算机教育,2010(19):11-14. 

[3] 魏秋月. 关于智能科学与技术专业人才培养和学科建设的思考[j]. 教育理论与实践,2009,29(9):18-19. 

篇5

文章编号：1672-5913（2013）07-0038-04

中图分类号：G642

本科生导师制为本科生配备学业导师，从而进行因人施教、教与育结合的人才培养，是一项创新型的本科生培养模式。作为一种高效的、个性化的人才培养制度，其执行效果不如想象中的那么好，特别是在我国实现高等教育大众化的进程中，大学生在校人数逐年增多，而大学教师相对较少，使得众多的本科生得不到教师的直接指导和帮助，从而使本科生导师制的积极意义不能被完全发挥。因此，我们有必要研究一种切实可行的本科生导师制模式，以适应新形势下高等教育对培养优秀人才的需要。

1 本科生导师制与复合型人才培养的内涵

1.1本科生导师制及其发展现状

本科生导师制（Tutorial System）是在师生双向选择的前提下，由爱岗敬业、品德高尚、知识渊博的教师担任本科生的指导教师，对学生的学习、生活、心理等方面进行个别指导的教学制度。

本科生导师制最早在15世纪由牛津大学发明并实行。美国的普林斯顿大学于1902年引进了导师制。1998年，美国研究型大学本科教育委员会在“重建本科生教育：美国研究型大学发展蓝图”报告中建议每个本科学生都要有一名导师，这种形式应该在所有研究型大学中推广开来。

就我国目前的大学教学现状来看，导师制在传统上只用于硕士和博士研究生层次。而在本科生层次上，只有少数院校的培优班采用了导师制。例如，北京大学的元培计划实验班、北京邮电大学的叶培大学院等，在低年级实行基础课程教育，构建合理的学科知识结构；在高年级由学业导师因人施教，进行个性化的专业教育及素质教育。由于传统教学管理方式及师生资源分配模式的影响，导师制未能充分发挥其积极意义，实施效果不是十分理想。

事实上，从中学进入大学是一个跨越。在这个跨越中，中学的学习方法、生活环境等都与大学中的不同。同时，4年的大学正是大学生思维方法、学习能力、身心素质等方面趋于成熟及稳定的阶段。由此可见，在大学生本科层次施行导师制，对于丰富学生的素质教育、促使教书与育人有机结合、做到因材施教，显得十分重要。

1.2智能科学与技术专业特色及复合型人才培养

智能科学与技术是一门涉及数学、生命科学、认知科学、信息科学、控制科学、计算机科学、哲学等学科的交叉和边缘学科，是信息科学技术的核心、前沿和制高点。我国新型经济的发展需要大量的高层次智能科技人才，而智能科学与技术学科为复合型人才的培养提供了天然的良好环境。具体说来，智能科学与技术专业复合型人才的内涵包含以下几点。

1）基础扎实，知识运用能力强。学生能通过深入学习，掌握智能科学与技术专业的基础理论与技术，同时具备领域相关的多学科知识，包括计算机、自动化、信息、通信等，学会交叉融合，贯通多学科综合知识，从而使本专业的毕业生有能力在未来知识激增的信息社会中适应知识更新和淘汰的多种挑战。

2）学习能力及创新能力强。学生通过参与专题讨论、课程或学术报告、参加学科竞赛等活动来调整、优化知识结构，提高采用智能科学技术与理论解决问题的能力，增强自我学习的意识和创新能力，能够面对新的快速发展的智能科学与技术领域，能够适应层出不穷的新环境、新问题，不断更新知识体系。

3）综合素质高。学生应当具备很强的社会及集体责任感，崇尚“真、善、美”，敢于坚持真理，具有理想与抱负，具备自信、乐观、积极向上的心理状态以及良好的面对困难与挫折的心理素质。

基于此，我们将智能科学与技术专业复合型人才的培养目标设定为：培养具有科学创新精神和实践能力、通晓世界知识、具有踏实的工作作风和良好的语言文化交流能力的高质量人才。学生仅掌握简单的课本知识，远远无法达到智能科学与技术人才的要求，因此亟需探索一种能够增强师生在培养过程中的深度互动与沟通的模式。本科生导师制为学生提供包括学业、思想、生活等在内的全面指导，顺应了这种变化和要求。

北京邮电大学智能科学与技术专业于2006年开始正式招生，至今已完成了近6年的教学实践，积累了很多宝贵的经验和教训。如何将自身经验与学科发展的趋势和方向相结合，深入地研究复合型人才培养模式，有助于高层次人才的建设，对人才培养活动具有调控、规范和导向作用。

2 智能科学与技术专业本科生导师制模式探索

我们以北京邮电大学智能科学与技术专业为试点，探索一种高效、可行的本科生导师制实施方案，为培养高素质、复合型人才提供真实可信的参考依据，从而有助于在未来形成适用范围更广、更具指导意义的本科生导师制可操作规范和导向。

2.1实施对象

该模式实施对象为智能科学与技术专业2年级到4年级的全部学生，共约90人。这与此前国内高校注重本科学生精英的选择与培养模式不同，而是全面覆盖所有学生，挖掘所有学生可能的兴趣和潜力，其培养过程更加大众化、更具有公平性。本科生导师目前限定为负责本专业教学的智能科学与技术中心（以下简称中心）的教师，包括在职13人（其中教授2人、副教授6人、讲师5人）及兼职教授6人。除专业导师外，为便于观察和搜集导师制实施过程中的问题，还应配备1名观察员，随时了解观察实施情况并给予建议。

2.2实施办法

本模式采用学生和教师双向选择的原则，结合成导师与学生组合。导师每人每年级指导2～4名学生。根据教师的具体情况，也可以实行以一位教师为主、多位教师为辅的指导模式。学生可以随时根据自己的情况，在不影响初始组合的情况下，自愿申请得到多位教师的指导。导师组定期通过讲座、专题报告、谈心交流等形式与学生交流，丰富学生的第二课堂。考虑到本科生相对于研究生知识视野和思维模式尚不是十分成熟，还不能一次性成功选择到自己最满意的导师或方向，本次试点研究首次提出导师轮换机制以及多教师辅助的模式，充分利用了各位导师的多样性，采取每年轮换的方法，让每位本科学生在校期间至少可以得到3位不同导师的指导，从而能够帮助学生拓宽视野，更好地找到自己的兴趣和创新意愿。

2.3本科导师角色定位

本科导师的角色应该与学院和班级辅导员相辅相成，完全可以涵盖某些专业课教师对部分学生所起到的课程和学业引导作用，而且较之更加全面和完善。导师不仅是学生学习上的导师，还是学生的伙伴和引路人。导师通过观察、交流，了解学生在学习及生活中的表现，主要在以下方面发挥积极的帮助与激励作用。

1）课程教育：重点指导学生的课程学习，在低年级侧重实行通识教育和大学基础教育，帮助学生制订学习计划，了解专业方向及其应用领域；在高年级针对个体在兴趣、特长等方面的不同，实施个性化的专业素质教育，帮助学生构建合理的知识结构。

2）学术能力培养：重点在于激发学生兴趣，帮助学生挖掘他们的学术潜力和独立从事研究工作的能力；指导学生参加学科竞赛、从事合适的科研活动、撰写学术论文和毕业论文等；注重学生的个性发展，增强创新意识、提高创新能力和创新素质。

3）发展规划指导：针对学生个体给予具体指导，帮助学生认清自我、完善自我，协助学生初步制订个人中长期发展规划并督促落实，尽可能为学生提供就业及考研信息。

同时，还要通过导师的言传身教，帮助学生树立崇高的人生理想，提升学生正确处理社会关系的能力，使其在学业和为人方面变得更加成熟。

上述内容充分体现了本次导师制试点研究工作与实施过程的精细与全面，进一步发展了已有的类似培养计划的主要特点，同时将各方面的工作重点刻画得更加清晰，对本科生导师的工作具有更具体的指导作用。

2.4学生与导师的沟通机制

本科生导师制的实施范围包括课程学习和学术指导，以及将学生的思想、素质与知识整合，帮助学生全面健康发展，使之更好地适应社会工作和生活的需要。实施方式包括导师和学生个别沟通，以及电话、电子邮件、走访等多种形式。

导师必须了解学生的学业进程、心理动态，并对每位学生至少每学期做一次书面评价。根据课程性质、不同学习阶段、学生的独立性等情况，决定见面讨论的频率，但不少于每月一次。

导师以严谨认真的方式对待学生呈交的研究成果，并为其进步与继续发展给予建议与帮助，提供富有启发性的反馈意见，使学生知道他们在做什么。更为重要的是可以使学生根据其理想与现状，明确需要在哪些方面加以改进。

此外，本次试点研究工作首次引入了“主题班会”形式的学生与导师集体沟通的机制，这也是本文工作的创新点之一。针对学生共同关心的一些主题，导师与学生一起展开广泛的讨论，听取各种不同的观点和声音，有效地激发学生学习、创新、生活等多方面的热情，这从会后学生的反馈意见中得到充分的印证。同时，导师们也很认同这样的形式，普遍认为有助于解决个人指导学生过程中所遇到的一些难题。

2.5导师制的监督和评估机制

在人才培养过程中，智能科学与技术中心定期通过教师例会和观察员对本科导师的工作情况进行经常性的检查，特别是关于培养计划的落实情况、教师日常的指导情况、学生的学习状况（包括学习兴趣、学习能力、学习负担等）及生活状况，发现问题及时解决。

我们通过组织学生座谈会，了解学生对于导师制的意见和建议，改进导师制的实施办法；同时，也了解班主任或辅导员、学院学生党委等对于导师制的意见。在我们收集的意见中，班主任或辅导员、学院学生党委等都对我们的工作给予了高度的赞扬和充分的肯定；而学生们可能对各种细节提出自己的观点或问题，但有一点是高度统一的，就是所有学生都很支持本科生导师制的实施，认为与同届的其他专业学生相比，自己能接受这样的培养方式是极其自豪的。

毕业生就业后，我们分别对他们和用人单位进行调查，收集各种反馈意见，并做出相应的评估、调整或改进。目前实施时间较短，上述计划尚未得到实践的经验。

3 智能科学与技术专业本科生导师制的实施与思考

自2011年9月启动智能科学与技术专业本科生导师制以来，导师与学生之间保持至少每月一次的沟通频率。除此之外，导师组还针对学生反映的普遍问题，例如课程与课外活动的时间平衡、学业与未来规划、学风与考风等，召开集体班会，进行更广泛和深入的交流。在坚持导师与学生日常沟通的同时，我们也十分注意加强导师与导师之间的日常交流，充分利用每周一次的教师例会时间，每次都辟出一段时间沟通讨论近期导师指导学生的心得或问题，尤其是观察员充分发挥了“旁观者清”的作用，经常对各种细节提出直率而宝贵的意见和建议，对于各位导师统一思想认识和提高工作方法起到了积极有效的作用。

通过导师对学生的全程指导，我们发现有很好的效果。首先，导师能动态地掌握学生的学习、兴趣、心理等方面的变动情况，并及时对学生加以引导，从而更有效地促进学生成长和发展；其次，学生在学习或生活中遇到困惑时，能直接得到导师的引导或帮助，使个性培养与专业教育的内容和形式更加丰富，有利于提高学生的积极性，增进学生的自我认识。

但是，在导师制的实施过程中我们也看到了一些问题，还需要进行深入研究并解决。

1）导师的职责难以明确。

本科生阶段的导师制侧重由导师引导学生自主学习、自我发现与成长，使学生树立正确的“三观”与高尚的道德情操，并培养学生独立思考和解决问题的能力。而导师在指导学生时，容易出现2个片面的方式：一是传统的以课本为基础的“传授式”，指导本科生的课程学习；二是以科研项目为中心的“任务式”，管理本科生的科研工作。前者忽略了培养学生的学习兴趣和自觉性，后者则忽略了本科生与硕士生、博士生在知识结构、独立科研能力、培养目的等方面的差异。在这个过程中如果缺少合理的引导和帮助，学生很容易产生消极的挫败感。

2）教与育的尺度难以调节。

篇6

继2004年北京大学率先在国内建立“智能科学与技术”本科专业之后,2005年,北京邮电大学、南开大学和西安电子科技大学;2006年,首都师范大学、北京信息科技大学、武汉工程大学和西安邮电学院;2007年,北京科技大学、厦门大学和湖南大学;2008年,河北工业大学和桂林电子科技大学;2009年,重庆邮电大学和大连海事大学;2010年,中南大学和上海理工大学先后经教育部批准先后设立了“智能科学与技术”本科专业[1-2]。在中国人工智能学会教育工作委员会的指导下,自2002年起,各相关专业教师定期召开智能科学与技术教育学术研讨会,并出版教育论文专辑,大力推进了我国智能科学与技术教育的健康、快速发展,并对我国智能科学技术的人才培养和学科建设起到了极大的带动作用。

作为一个发展中的新兴专业,目前各高校仍主要结合自身基础和特点建设该专业。如南开大学以智能技术与智能工程为核心专业课程[3];北京科技大学从社会需求角度出发,以提高学生软件实践能力为切入点[4];河北工业大学根据相关专业的就业现状,以提高学生硬件实践能力为着力点[5]。为了解决南开大学、北京科技大学和河北工业大学3所高校共同面临的课程体系和教材建设等问题,三校教师分别于2010年6月16日和8月2日在南开大学、河北工业大学进行了两次研讨,现将研讨成果汇总于此。

1研讨背景

“智能科学与技术”专业自开办以来,不可避免地要回答如下3个方面的问题:

1) 来自用人单位的问题:“智能科学与技术”专业是做什么的?与其他专业相比优势何在?

2) 来自学生及家长的问题:“智能科学与技术”专业是学什么的?与其他专业相比优势何在?

3) 来自教师自身的问题:“智能科学与技术”专业应该教什么?与其他专业相比优势何在?

无论是做什么、学什么还是教什么,归根到底是课程体系和教材内容。无论是研究生课程下移(带来学生接受知识的困难),还是在其他专业教学体系基础上做简单的增、删、改(带来学生知识结构的凌乱),都是不行的,长此以往的后果将是没有优势,只有劣势。

南开大学、北京科技大学和河北工业大学3所高校的“智能科学与技术”专业建设都源于自动化专业基础,而且都具有典型的工科特色;同时3所高校分别是教育部直属“985”高校、教育部直属国家“优势学科创新平台”建设项目试点高校和河北省属“211”高校,3所高校的“智能科学与技术”专业分别于2006、2007和2008年招生。3所高校在“智能科学与技术”专业建设上的异同特点以及地域便利的条件,为优势互补、交流融合提供了机遇。

2课程体系

根据研究任务的不同,智能科学技术涵盖的内容可以划分为智能科学、智能技术、智能工程三个层次[6]。

1) 智能科学:主要任务是研究人的智慧,建立人机结合系统理论,并用其模拟人的智慧。

2) 智能技术:在智能科学的框架内创建人机结合智能系统所需要的方法、工具和技术。

3) 智能工程:利用智能科学的理念和思想,充分运用智能技术工具创建各种应用系统。它是当前新技术、新产品、新产业的重要发展方向、开发策略和显著标志。

根据上述智能科学技术的划分,智能科学与技术专业的课程体系同样划分为理论、技术与工程应用3个层次,具体框架如图1所示。

需要说明的是,由于课时、学时等因素的限制,有些课程需要包含未列入课程的部分内容。如智能科学与技术概论课程内含系统论的简要介绍;智能控制系统包含可编程序控制器、智能传感器、智能执行器等内容;智能工程包含若干典型智能系统实例。

3教材建设

经南开大学、北京科技大学和河北工业大学3所高校的讨论,一致认为工科专业应以技术和工程应用两个层次为核心,并将人工智能导论和智能信息处理两门课程的教材合并为智能技术。同时,根据南开大学侧重理论、北京科技大学侧重软件、河北工业大学侧重硬件的原则进行分工,编写对应课程的教学大纲和教材内容。

3.1智能技术

本课程包括智能计算和计算机视觉两部分,分别介绍以对人脑的物理结构进行模拟为主要特征的联接主义智能技术和以模拟人类视觉处理为主要特征的计算机视觉两部分。它是智能技术的主干内容;也是实现智能技术、组成智能系统的重要工具,属于本专业本科生的专业基础课。通过智能技术的学习,学生应能够掌握智能技术的基本原理和方法。通过课堂讲解、,并配合一定的作业练习、上机实验等环节,学生应初步具备运用智能技术和方法分析和解决问题的能力。本课程拟定90学时,其中授课54学时,实验36学时。

教材内容包括智能计算和计算机视觉两部分,智能计算部分包括神经网络、模糊理论和遗传算法/蚁群算法,计算机视觉包括计算机视觉导论、计算机视觉理论基础、图像预处理、图像分割、物体识别、图像理解、双目立体视觉、三维视觉技术、主动视觉。

神经网络讲授单个神经元(感知器)的动作原理,与实际生物神经元的对应关系;讲授BP神经网络的组成,网络的特性和对非线性函数的模拟功能;介绍BP算法的优、缺点;讲授H网络的组成结构,H网络在解决优化问题的优越性。模糊理论讲授模糊集合的概念,建立隶属度函数的概念;介绍模糊规则的建立原则,模糊规则与模糊系统收入输出量之间的关系;介绍模糊化以及模糊量精确化的几种常用方法。遗传算法和蚁群算法只作简要介绍,重点介绍这两种算法的特点和成功的应用实例,使学习者有一个感性认识,明确这种类型算法的“迭代”特点以及总体最优目标与个体行为之间的联系。

计算机视觉理论基础主要介绍Marr的视觉计算理论、图像的相关知识、傅立叶变换基础;图像预处理主要介绍像素亮度变换、几何变换、直方图修正、局部预处理、图像复原;图像分割主要介绍阈值处理方法、基于边界的分割方法、基于区域的分割方法;形状表示与描述主要介绍链码、使用片断序列描述边界、尺度空间方法、基于区域的形状表示与描述;物体识别主要介绍知识的表示、统计模式识别、神经元网络、遗传算法、模拟退火、模糊系统;图像理解主要介绍并行和串行处理控制、分层控制、非分层控制;双目立体视觉主要介绍双目立体视觉原理、精度分析、系统结构、立体成像、立体匹配、系统标定;三维视觉技术主要介绍结构光三维视觉原理、光模式投射系统、标定方法、光度立体视觉、由纹理恢复形状、激光测距法;主动视觉主要介绍从阴影恢复形状、从运动恢复结构、主动跟踪。

3.2智能控制理论与技术

本课程是“智能科学与技术”专业的一门重要专业课程,目的是使学生了解智能科学与控制理论结合所产生之智能控制理论的基本概念和应用价值;使学生熟知当前主流智能控制技术的种类,并掌握模糊控制、神经网络控制以及进化计算、群体智能的基础知识,了解智能技术与传统控制方法的结合点;加强MATLAB仿真实验的训练,以使学生更好地理解基础知识,培养学生使用高级智能控制方法解决实际控制问题的能力。本课程的学习将使学生加深对控制理论的理解,明晰智能技术在控制中的应用技巧,也为本科生继续深造打下基础。本课程拟定64学时,其中授课54学时,实验10学时。

教材内容包括智能控制概论,介绍智能控制的发展历程和应用领域,简介几种重要的智能控制方法;专家控制,简介专家系统的基本结构,讲授专家PID控制器的原理与设计方法;模糊控制,讲授模糊数学基础知识、传统的模糊控制原理和控制器设计与实现方法、模糊PID控制的两种形式,特别是PID控制参数的模糊整定技术;神经网络控制,讲授前馈神经网络和递归神经网络中几种典型的网络模型以及学习算法、基于神经网络的线性系统辨识技术、神经网络逆模控制等;进化计算与控制,讲授进化计算的概念、遗传算法的原理及其与其他智能方法的结合,介绍遗传机器人学;群体智能与控制,讲授蚁群算法的基本原理及其在控制问题中的应用,介绍群体机器人学。

3.3单片机原理与应用

本课程是“智能科学与技术”专业的一门专业课程,目的是使学生了解单片机的组成原理及常用控制算法的实现;掌握51系列单片机指令系统和一般汇编程序设计编写方法;熟悉常用的单片机硬件扩展技术;在此基础上,熟练掌握控制算法的单片机程序编写与调试。本课程拟定54学时,其中授课38学时,实验16学时。

教材内容包括单片机系统概述,介绍单片机定义、单片机发展过程及单片机硬件结构;单片机指令系统及程序设计,介绍指令系统和汇编语言程序设计;硬件资源及接口技术,介绍硬件资源和接口技术;单片机使用技术,介绍抗干扰技术、C语言应用程序设计;依次介绍PID控制器、状态反馈控制器、模糊控制器、系统辨识、卡尔曼滤波、滑模控制器、最优控制器、鲁棒控制器、自适应控制器、神经网络控制器的历史沿革、基本原理、常用形式和单片机具体实现方法。

3.4嵌入式系统

本课程以当前主流的嵌入式系统技术为背景,以嵌入式系统原理为基础,以嵌入式系统开发体系为骨架,以嵌入式控制系统开发为目标,较为全面地介绍嵌入式系统的基本概念、软硬件的基本体系结构、软硬件开发方法、相关开发工具、应用领域、热门领域的开发实例以及当前的一些前沿动态,为学生展示较为完整的嵌入式控制系统领域概况。本课程拟定64学时,其中授课48学时,实验16学时。

教材依据嵌入式控制系统的特征,将控制算法、嵌入式系统硬件、操作系统、应用程序设计及组态软件作为统一的技术平台介绍,突出嵌入式技术在控制系统中应用的特点,重点介绍嵌入式控制系统软硬件、电路、操作系统、实时性、可靠性等特性,从软件体系结构及开发的角度出发,强调实时调度、Bootloader、BSP、嵌入式实时多任务系统设计、交叉开发与仿真开发等关键技术,并特别引入了工业控制中需要的电磁兼容性设计和大量的典型嵌入式控制系统实例设计。通过本课程的学习,学生不但可以学会使用工具开发嵌入式软硬件,而且可以从总体角度选择适当的技术和方法,全面规划和设计嵌入式系统。

3.5智能工程

本课程是“智能科学与技术”专业的一门核心专业课程。面向智能技术的实际应用,着眼于解决工程应用中的技术问题,从典型系统设计案例分析出发,通过大量实验提高学生的工程实践能力。本课程拟定36学时,全部为授课学时。

教材内容包括智能工程概论,介绍智能工程现状、工程设计原则和工程实际流程;常用传感器原理,介绍传感器一般特性、光电式传感器和视觉传感器;典型智能系统设计案例,包括智能移动机器人、智能电梯群控电梯等系统。

3.6智能机器人

课程通过对一个具有代表性的仿人机器人的拆解,将知识点拆解成6个主要教学模块:1)机器人控制模块,介绍各类控制模块的原理与组成;2)机器人运动系统,介绍电机与舵机的原理与控制方法;3)机器人动作系统,介绍机器人各部件的协调控制;4)机器人视觉系统,介绍典型的超声波、影像传感器的原理与识别算法;5)机器人表现系统原理,介绍人与机器人的交互原理;6)机器人通信系统原理,介绍机器人之间的数据与信息传递方法。学生学习时,能够与基础知识相联系,并能掌握机器人这门技术,为从事机器人产品研发工作打下坚实的基础。本课程拟定54学时,其中授课44学时,实验10学时。

教材面向“智能科学与技术”专业,同时兼顾信息类专业学生编写,根据这类专业学生的知识结构和特点组织内容。从具体的机器人控制需求出发,将自动控制的基本理论和机器人控制特点相结合,讲授机器人控制系统的组成、规律、特点和设计方法。理论上反映当前的最新进展,内容上考虑初学者的需求,侧重普及性、实用性和新颖性,结构体系符合信息类和控制类专业学生的特点,力求简洁、清楚,对技术的叙述遵循目标、问题、理论依据、实现方法、实际情况、发展方向的方式。做到重点突出,符合实际,满足需要,指导性强。

3.7智能控制系统

本课程是“智能科学与技术”专业的一门专业课程,使学生了解智能控制系统的基础知识;掌握智能控制系统中最新的智能传感技术、智能控制器、智能执行能执行器及智能网络与接口技术;掌握智能控制系统中多个关键硬件装置的识别及其使用。通过学习多个智能控制系统的开发实例,学生应掌握智能控制系统的设计方法与技术,坚实地掌握最新智能控制系统知识,提高理论联系实际的能力,并为学习其他课程的打下坚实基础。本课程拟定64学时,其中授课48学时,实验16学时。

教材内容包括概述,介绍智能控制系统的基本概念、基本内容和机构及其发展趋势;智能传感系统,讲授智能数据采集技术、传感器智能化的数据处理方法、多传感器信息融合的方法、智能传感器实现方法与典型实例;智能控制器设计,讲授基于单片机的智能控制器设计及其应用、基于高性能嵌入式ARM的智能控制器设计及其应用、基于PLC的智能控制器设计及其应用;智能电动执行器,讲授智能电动执行器的硬件实现技术,软件设计技术以及典型的智能电动执行器实例及其应用;智能网络与接口技术,讲授无线传感器智能网络,工业现场总线网络以及智能传感器、智能控制器和智能执行器的网络接口实现技术;智能控制系统设计实例,综合利用前面的知识设计网络化智能压力传感器的系统设计、基于声音定位的智能机器人系统设计、基于微机电惯性传感器的汽车多路况智能防撞系统的设计、大型设备的PLC智能控制系统设计。

4结语

通过南开大学、北京科技大学和河北工业大学3所高校的研讨,我们凝练出较完整的“智能科学与技术”专业课程体系,体现出本专业的特色;提出可供3所高校共同使用的教学大纲和教材内容,体现出学生培养的工程实践导向。这些研究成果可以为开办“智能科学与技术”专业的兄弟院校进一步研讨提供蓝本,也可以为筹建该专业的高校所参考。

注:本文受到北京科技大学教学研究会第六批教学研究课题、北京科技大学教育教学研究基金青年教师教育教学研究立项项目、河北工业大学教改项目(2010-12)支持。

参考文献:

[1] 王万森,钟义信,韩力群,等. 我国智能科学技术教育的现状与思考[J]. 计算机教育,2009(11):10-14.

[2] 教育部关于公布2009年度高等学校专业设置备案或审批结果的通知[S]. 教高〔2010〕2号,2010.

[3] 方勇纯,刘景泰. 南开大学“智能科学与技术”专业教学体系与实验环境建设[J]. 计算机教育,2009(11):21-25.

[4] 石志国,刘冀伟,王志良.“智能科学与技术”本科专业软件实践类课程建设探讨[J]. 计算机教育,2009(11):93-97.

[5] 刘作军,张磊,杨鹏,等. 谈我校增设“智能科学与技术”专业的设想与措施[J]. 计算机教育,2009(11):53-56.

[6] 卢桂章. 无处不在的智能技术[J]. 计算机教育,2009(11):68-72.

A Study on the Course System and Textbook Construction for the Discipline of

Intelligence Science and Technology

YANG Peng1, ZHANG Jian-xun2, LIU Ji-wei3, ZHANG Lei1

(1. Hebei University of Technology, Tianjin 300130, China; 2.Nankai University, Tianjin 300071, China;

篇7

随着信息技术的应用和普及,“智能化”成为信息化后续发展的重要内容之一。在决策领域,20世纪80年代,一种以计算机为工具、应用决策科学及有关学科的理论与方法、以人机交互方式辅助决策者决策的决策支持系统(DSS)应运而生。但是,DSS只能辅助和支持决策者决策,其贡献局限于对可选方案的评价,只能对有量化特性的问题使用数据模型和数值计算方法来辅助决策,不具有表示复杂决策过程的能力,因此,促使人们提出将DSS与专家系统(ES)相结合,以分别发挥DSS的数值分析和ES的符号处理优势,从而将定性分析和定量分析有机结合起来,以既能进行知识处理,又能有效地解决半结构化和非结构化问题,这就是智能决策支持系统(IDSS)的产生背景。

随着人工智能和智能技术的发展,IDSS在广泛的工程技术、经济、管理、医疗和农业科学等诸多领域,得到广泛应用。了解、掌握智能决策的基本知识和技术是计算机科学、智能科学类专业大学生的基本要求,因此,智能决策类课程应运而生,并逐渐发展成为计算机、自动化、管理科学与工程和智能科学技术等专业的专业课之一[1-4]。

在我校,智能决策系统课程作为计算机科学与技术、软件工程、网络工程和其他电子信息类专业的专业限选或选修课程。目前,该课程的教学内容存在如下问题:一是教学内容繁,二是技术更新快,三是涉及的专业知识深,对学生的理论基础知识(特别是数学知识、计算机技术)要求极高,教学难度大。因此,学生在学习过程中不得要领,抓不住课程的核心,只见树木、不见森林,从而影响学生们的学习效果。本文就是在这样背景下,提出并开展教学研究的。

1教学内容改革

智能决策系统是一门计算机科学、管理科学、人工智能和应用数学交叉的新兴专业课程,其学分通常为2～2.5学分,即32～40学时,其中包括0.5学分的实验课程(8学时)。因此,如何在有限学时中容纳下本课程教学内容,完成本课程的教学目标,就成为首要问题。

通过实践和教学改革,我校本课程的理论教学内容主要包括下列6个知识单元。

1) 决策理论概述。主要内容有决策的概念、类型、基础、流程和目标。理论课时数4学时。

2) 决策系统。主要内容有决策支持系统的概念、结构、功能、主要部件与设计要点。理论课时数控制在6学时。

3) 决策模型。主要内容有数据仓库、知识管理、数据挖掘、智能算法和数据处理。理论课时数控制在6学时。

4) 智能决策系统。主要内容有计算智能基础、专家系统的概念和结构、智能决策系统的概念和结构、智能决策系统的设计要点。理论课时数控制在8学时。

5) 群体决策系统。主要内容有协同计算概述,群体决策系统的概念、结构、功能、群体决策过程与建模和实现方法。理论课时数控制在6学时。

6)智能决策系统的发展。主要包括基于网络的决策系统技术和应用,网络技术与基于Agent的决策系统,智慧地球与智能化企业。理论课时数控制在2学时。

实践教学内容包括4个实验,学时总数为8学时,其教学内容设置见本文§3。

2教学方法改革

教学方法是为完成一定的教学目的、教学任务所采取的教学途径或教学程序,是以解决教学任务为目的、师生共同进行认识和实践的方法体系。其方法体系主要包含多个基本要素,比如教、学、信息传输载体(包含文字、图形、图像、肢体语言、表情、感知等)和教学辅助设备等。教学过程就是要充分利用具有信息优势、知识优势的教师,将信息、知识、技能、技巧,系统集成地传输给暂时处于低信息状态的学生。决定这个传输过程顺利进行的至关重要因素有:教师的积极性与责任心和学生的求知欲与基础知识及其结构。从教育学和心理学角度看,课程教学方法改革就是围绕这两个因素展开[5],限于篇幅,本文的讨论仅从如何调动学生的求知欲着手。

2.1探索式教学方法

经过多年教学实践,本文实践了“探索式教学法”,此法强调因材施教,在教学全过程创设教学环境、培养学生创新精神。所谓探索式教学方法是指在教学过程中,在教师的启发、诱导下,学生自主学习和合作讨论,以学习课程知识和科学问题为探索目标,以学生熟悉和能接触到生活原型为研究对象,为学生提供自由表达、质疑、探索、讨论问题的环境,学生通过个体、小组、团队等多种形式完成解难、释疑、尝试学习活动,将学生自己所学知识应用于解决实际问题的一种教学程序。探索式教学方法重视发展学生的创造性思维,培养自学能力,力图通过自我探索引导学生学会学习和初步掌握科学研究方法[6],培养学生的文献获取与加工能力、信息分析与加工利用能力、团队协作与沟通能力、语言表达与写作能力,和创新精神。为其终身学习和工作奠定良好基础。

尽管探索式教学法能够给教师的教学提供思想、理念指导,但是,针对不同教学对象和不同课程内容,其实际应用方法也会存在差异,这就是所谓的教无定法之说。本文以智能决策系统课程第1知识单元课外作业为例,尝试说明该法的具体应用方法,为保证该方法的实施效果,本文拟定了如下的教师操作流程:

1) 制定论文目标:培养学生综合利用参考文献和学会表达的能力。首先,要求学生学会获取、理解、过滤和分析信息;其次,要求学生掌握撰写科技论文的基本技巧;最后,要求学生在观众面前表达自己观点,学习说服听众、推销自己观点的技巧。

2) 论文基本要求:①围绕“关于信息技术对决策影响”的主题,学生自拟题目;②2周时间内,学生完成1 000字左右(2页A4幅面)的论文,其中内容需要包括摘要,关键词,问题或观点概述,目前发展状况,结论或结语;③制作演示幻灯片。

3) 提供信息查阅途径:通过网络教师自己已经掌握的文献资源和网络地址资源,指出查询方法和基本技巧。

4) 抽查式演讲:①使用幻灯片;②介绍主要内容;③结论;④点评、提问与回答。

5) 评价标准:①文档编制能力;②问题发现与分析能力;③表达与陈述能力。

在实施中,要防止出现如下情况:①题目太难或太容易,以免挫伤学生积极性;②提前告示和监督,防止学生偷懒或拷贝;③灵活掌握考评手段,鼓励创新,保护学生学习积极性。

2.2案例教学方法

案例教学法是在教师指导下,根据教学目标的要求,创设学生身临案例场境的教学氛围,使用案例来组织学生的学习、研究、实践等活动的教学方法。本课程利用该方法,加强了理论与实际的结合,为学生学习提供模仿案例,提高了学生对理论知识的理解和实践能力,培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力。案例教学法需要掌握好2个重要环节:

1) 案例选编。必须选择学生容易理解、常见的例子,案例选编必须围绕课程某个具体的教学目标,要适当加工,剔除与课程内容关联性小的内容和技术,降低难度,方便学生理解。同时,案例必须来自于实际,并且问题明确。

2) 案例讲解与分析。案例本身只是对实例的某些情况描述,表面上平铺直叙,但是,其中必须隐藏着多个问题,要引导学生积极思考、深入分析,以发现其中隐藏的问题,并找出问题产生的原因,提出解决方案。在思考和分析过程中,既要培养和开发学生智力,又要培养学生综合运用所学理论知识的能力。案例分析不能苛求解决问题的结果如何,而应该重点强调分析过程是否正确、方法是否恰当,案例讲解和分析的主要任务是培养学生发现问题、分析问题和逻辑思维等能力,通常解决问题的能力正是课程后续需要实施的教学目标。

本文在第4知识单元中,以6子棋计算机博弈系统为例,通过对6子棋计算机博弈平台的仿真实验,选择不同的博弈策略,比如不同的估值函数、不同的搜索策略等,获得不同的实验结果,实现人-机对战、机-机对战,让学生切实体会到机器智能的魔力及其智能系统的构造方法,有力地促进了学生对理论知识的理解,并激发了学生的学习兴趣。

3实验教学内容

3.1实验教学内容的设置

实验课是智能决策系统课程的重要环节,由于总课时有限,实验课时也就不多。但是,本校在专业课程中,仍然坚持设置了0.5学分的实验,以使学生能将理论知识与实践联系起来,使抽象的理论不再是深奥,提高学生灵活运用知识的能力。本课程实验学时为8学时,主要设置了表1中的3个实验。

3.2实验课的操作

为提高学生对课程理论知识的理解和应用设计能力,针对课程实验教学课时少和实验复杂特点,需要注意以下几点。

1) 简化平台、降低实验难度。实验教学过程重在是一个训练学生动手、动眼和动脑的过程,旨在培养学生好奇心和操作技能,以及观察问题、分析问题和解决问题能力。因此,在实验中,要尽量将实验平台简化,以将学生注意力集中于实验内容,保证实验效果。比如实验2,提供给学生智能交通灯控仿真平台,它实际上是一个软件模拟平台,能实现固定交管模式的全部功能,学生能通过标准接口建立自己设计的智能交通管理模式;又如实验3,以FIRA机器人足球5vs5比赛项目的仿真平台为实验平台,利用平台已设置的运球、传球、前进、后退、转动等命令,学生能通过这些命令建立足球机器人的路径规划和避障策略。

2) 科学分组、培养协作能力。由于实验3工作量比较大,需要多人协作完成,发挥集体智慧作用,因此,在实验3中,按照3～5人/组,实行组长负责制。组长监督、管理、协调本组实验过程,每个组员都有明确的任务,并对组长负责,组长对教师负责。实验3的课内实验设置4学时/2次,学时主要在课外完成实验3,历时1个月。

3) 设计算法、培养智能意识。引导学生,模仿人类智能,设计智能算法,实现简单的智能决策。由于课时有限,必须注意控制算法的简洁、实效,以使学生能在短时间内模拟实现简单的智能行为,着重引导学生分析业务行为,发现系统流程,构造智能算法,以此培养学生开发信息系统的智能意识。

4结语

智能决策系统是人工智能、计算机科学、自动控制科学交叉结合的一门新兴专业课程,对推动信息化向智能化方向发展具有重要意义。该课程作为在校主要面对电子信息、计算机专业学生,通过该课程学习,学生反映加深了对智能的理解,提高了对计算机技术应用的认识深度,培养了学生的智能化设计意识,激发了学生的求知欲望。本文的研究成果是源于智能决策系统课程,但是,对其他信息技术课程,也具有积极的借鉴意义。

参考文献:

[1] 钟义信. 智能科学技术导论[M]. 北京:北京邮电大学出版社,2006:1-38.

[2] 张彦铎,王海晖,刘昌辉. 地方工科院校智能科学建设的若干思考[J]. 计算机教育,2009(11):39-42.

[3] 韩力群. 智能科学与技术专业培养规范[R]. 北京:第二届全国智能科学与技术教育学术研讨会.2004.

[4] 王万森,钟义信,韩力群,等. 我国智能科学技术教育的现状与思考[J]. 计算机教育,2009(11):10-14.

[5] 杨德广,谢安邦. 高等教育学[M]. 北京:高等教育出版社,2009.6:1-50.

[6] 张伟峰. 本科高年级人工智能教学的几点思考[J]. 计算机教育,2009(11):139-141.

Research on Teaching Reform of Intelligent Decision System Courses

ZHANG Xiao-chuan, CHEN Feng

篇8

智能机器人作为一个最为典型的工程系统对象，涵盖了机械、电气、信息、通讯、控制、系统等所有现代工程专业的内容，因此机器人作为一个典型的系统对象，是所有创新工程专业教育改革的理想载体，可以贯穿工程训练、专业基础教育和专业创新教育的全过程，是教学实验和研究的最理想的平台。智能机器人实验室是一个涉及多学科，测、控充分结合的实验室，集各种传感与执行机构于一体，又是一个测控一体化的综合实验对象。

首都师范大学智能机器人实验室是专门服务于智能科学与技术专业本科教学和实践的系统平台，是高年级智能机器人、模式识别等专业课程的实践创新基地。经过近10年的建设发展，我们在实验室建设、实验体系研究、目标定位等方面积累了一定的经验。

1 实验室建设定位和配置

智能机器人与模式识别是智能科学与技术专业的特色，其中，智能机器人重点培养学生在智能机器人设计与开发、智能机器人传感器技术、智能控制、多传感器信息采集与融合等方面的实际应用能力；模式识别是基于信号处理、人工智能、计算机等技术，用机器代替人去识别和辨识客观事物，用数学技术方法来研究模式的自动处理和判读的学科内容，其相关系统理论和方法的研究近年来迅速发展，因此实验室的建设主要围绕这两门课程的实践教学和科研活动展开。

实验室自2005年创建，占地面积约150m2。根据教学实践需要，实验室设备配置包括通用计算机系统、小型组足球机器人、轮式智能移动机器人平台、大学生创新实践中级套件、示教型教学工业机器人、各种传感器等。软件系统包括Matlab、机器人编程系统、通用编程语言环境、模式识别工具箱等，在这些设备的基础上，开展智能科学与技术的实践教学。随着设备的老化，根据课程发展的需要，实验室即将购进人形机器人、灭火机器人、游历机器人以及自主设计机器人的各类配件。

2 实验室创新实验体系

2.1 通用创新实验体系

根据智能科学与技术的学科特点，智能机器人实验室提供循序渐进的系统训练课程：初级课程、中级课程、高级课程，具体开课情况见表1。

（1）针对低年级学生的系统化基础工程训练：学生可以利用该平台，进行学科基本能力的培养，包括计算思维能力、算法设计与分析能力、程序设计能力、开发应用能力等；并能够动手组装和调试简单电路；编写控制软件；获得全方位的、系统化的基础工程训练。

（2）针对中年级学生：可以利用该平台，进行系统能力的培养，要求学生能够站在系统的全局去看问题、分析问题和解决问题，从而更加深入地学习并实践自动控制、电子电路、微机原理接口技术及应用、单片机原理与应用等学科知识与试验学习结合起来。

（3）针对高年级学生：利用该平台，深入研究目前前沿的学科知识，进行人工智能、图像处理、语音识别、机器人自主导航、运动控制、机械设计、机械电子学、电机拖动、机器人学、自动控制、数字控制、先进控制、智能控制、传感器、传感器信息融合、信号处理、模式识别、人工智能、面向对象编程、软件工程、图像处理、语音识别、神经网络、遗传算法等多学科的研究验证，进行创新能力培养。

2.2 智能机器人课程实践教学体系

智能机器人是首都师范大学智能科学与技术高年级学生的重要专业课程，涉及的学科范围包括力学、机器人拓扑学、机械学、电子与微电子学、控制论、计算机、生物学、人工智能、系统工程等诸多课程，是理论性、实践性和综合性很强的课程，也是培养学生具有机械设计能力、能够直接解决实际问题的课程。该课程授课课时为36学时，实验课时为36学时，达到了1：1的比例。

第一阶段，教师以最为典型的能力风暴机器人、示教—再现机器人为教学对象，让学生掌握基本程序的编制，掌握电机的控制方法，掌握最简系统的组装、编程、调试的方法，能够实现基本系统的各种控制，实现机器人走正方形、机器人边唱边跳等经典控制项目，从而对机构设计、软件编制以及优化有一定的认识。

第二阶段，设计和开发自己的机器人运动机构，完成机器人综合组装、调试工作，在第一阶段的基础上增加一些标准传感器知识，学生可以通过对典型传感器，如红外传感器、光敏传感器、碰撞开关、光电编码器等使用学习，完成机器人跟人走、避障等实验。另外，学生熟练掌握完整智能控制系统的编程与应用方法，为拓展其他各种传感器与功能模块的应用打下基础。

第三阶段，学生可以在以上基础上增加其他各种扩展芯片、传感器、大学生创新模块套件及执行机构，熟练应用不同传感器，设计方案以及试验环境来实现不同功能，例如完成语音控制机器人小车、加工车床等试验。通过这个环节，学生可以深入掌握不同传感器及执行机构的工作原理与应用方法，培养学生解决实际问题的能力。

第四阶段，面向竞赛和学生科研课题，学生独立进行自主创意或完成指定项目的设计。在这个阶段，学生可以对人工智能、图像处理、自主导航、遗传算法等前沿学科进行深入研究及验证，例如火星陨石标本采集概念机器人的设计、智能图书存取系统设计等。

2.3 模式识别课程实践教学体系

模式识别课程是首都师范大学智能科学与技术高年级学生的重要专业课程，其目的是通过对模式识别基本理论、概念和方法的学习，使学生能够灵活运用所学知识，借助计算机解决实际工程应用中的自动识别问题，其主要任务是使学生掌握对物体进行分类的有关理论和方法。实验课是本课程重要的教学环节，目的是使学生掌握模式识别基本分类方法的算法设计及其验证方法。提高学生分析问题、解决问题的能力。本课程授课课时36学时，实验课时时。

第一类实验是安装并使用模式识别工具箱。本次实验可以让学生了解模式识别软件的具体形态、基本设置以及运行流程，了解基本识别方法的工作过程。

第二类实验使用常用分类算法进行实验，例如，贝叶斯分类算法的原理和使用、最近邻算法的分析试验。

第三类实验为课程设计，例如用支持向量机进行人脸识别。本次实验可以让学生掌握支持向量机的运行机理、参数选择与快速算法等，了解在实际分类中学习样本库的重要性。

3 实验室发展成果

3.1 提高科研水平，促进实验室良性发展

实践证明，科研项目的研究对改善学科软硬件条件作用重大。在带动实验室建设上，科研课题以优势、特色学科为基地，购置大量先进的仪器设备，构建起坚实的实验条件，在完成科研任务的同时，转化为学科教学、科研发展的基础设施，为培养高水平本科人才提供物质支撑。首都师范大学智能科学与技术专业先后申请主持国家自然科学基金项目等国家级项目4项、省部级项目近20项，校级项目若干，发表包括SCI、EI检索在内的学术论文一百多篇，从而极大促进了智能机器人的实验室建设，为实验室的长期发展创造坚实的物质基础和持续的科研动力。

3.2 开展学生科研，培养学生创新能力

智能科学与技术专业坚持以智能机器人实验室为依托，鼓励学生申报、开展各级各类学生科研项目，进行专业实习、完成毕业设计，并按照本科生的学习发展阶段，为学生规划科研申报体系，如图1所示。

近四年来，我们积极组织学生申请全国级大学生创新实验计划6项，参与学生近30人。申请校级各类学生科研项目近20项，参与学生近百人。通过有组织地、循序渐进地开展学生科研，学生极大地发挥了钻研精神和创新能力。

3.3 通过学科竞赛，调动学生实践积极性

篇9

摘要：从智能科学与技术专业的人才培养目标出发，探讨构建不断线的浸入式双语课程教学体系，阐述双语课程在课程设计、授课方法和手段、课程资源建设、师资队伍培养、课程评估评价等方面的思考和实践。

关键词 ：双语教学；智能科学技术；浸入式；C语言

基金项目：2014年辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目“浸入式的C语言程序设计课程双语教学模式探索与实践”( UPRP20140592)。

第一作者简介：申华，男，教授，研究方向为嵌入式系统开发，shenhua@neusoft．edu．cn。

0 引 言

智能科学与技术专业是面向前沿高新技术的基础性本科专业，是国际上公认的最具发展前景的专业之一，在激烈竞争的国际环境下，先掌握智能科学技术，就有可能掌握制胜的主导权。进入21世纪以后，智能科学技术发展迅猛，新技术、新产品、新应用层出不穷，与国际先进的智能科学技术发展接轨，对于推进我国智能科学技术专业的发展以及培养高层次智能科学技术人才尤为重要。

在教育国际化、科技和经济发展全球化的趋势下，我国对精通专业知识和外语的复合型人才需求不断增加。教育部2001年颁布的《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》指出——按照“教育面向现代化、面向世界、面向未来”的要求，为适应经济全球化和科技革命的挑战，本科教育要创造条件使用英语等外语进行公共课和专业课教学——这就明确提出了高等院校双语教学的要求。《2010-2020国家中长期教育改革和发展规划纲要》再次提出要扩大教育开放，提高国际交流合作水平，扩大政府间学历学位互认，支持中外大学间的教师互派、学生互换、学分互认和学位互授。双语教学已成为我国教育改革与国际接轨以及现代化高等教育未来发展的重要组成部分。

开展双语教学，是培养具有国际合作意识、国际交流与竞争能力的高素质外向型专业人才的重要手段。一般双语教学培养目标包括：阅读最新的外文技术资料和资讯，对外文文献的理解以及面对面与外国同行直接进行信息交流等。概而言之，就是培养学生的外语应用能力，保持与国外先进知识与技术的同步。

1 智能科学与技术专业的双语课程体系规划

智能信息产业具有技术和知识更新快、新产品层出不穷的特点，学生毕业后从事产品开发、生产和科研都不可避免地要接触国外先进技术，查阅外文技术资料等，若读研深造，更要经常查阅大量英文资料和科技论文，参加国际学术会议进行技术交流等，而目前工科学生普遍欠缺应用英语进行专业知识交流的能力。为培养学生应用英语学习和迅速了解国外先进智能技术、进行技术交流的能力，造就国际化智能工程技术人才，在智能科学与技术专业实施双语课程教学是十分必要的。

目前国内高校的专业英语教学可归纳为以下两种情况：

(1)理工类专业中，专业英语是历史悠久、开设较为广泛的一门课程，一般由英语教师教授。该类课程的主要问题是英语教师不具备相关理工专业的知识，所选用的科技类通俗内容与学生所学专业相距甚远，普遍处于教师不愿教、学生无意学的尴尬局面。

(2)近年来，各高校普遍尝试开设针对部分学生（如“快班”学生）的专业课程双语教学，由理工科专业教师讲授。这些双语课程绝大多数是将某门专业课改为双语教学，很少有高校从专业培养目标人手，系统设计构建双语课程体系。

正如语言的学习需要一个缓慢、长期、渐进的过程一样，外语应用能力的培养也需要通过一系列双语课程的学习逐步开展和提升。从智能科学与技术专业的人才培养目标出发，构建大学期间双语课程不断线、面向全体学生的双语教学体系，通过有针对性的双语课程立体化培养，使学生既达成专业培养目标的要求，又符合国际化复合型人才的需求。

基于智能科学与技术专业的课程体系，考虑英文在课程中的应用比例，兼顾双语课程实施的难度，可设计软件开发和硬件开发两条专业课程主线（如图1所示），实现学生双语能力的系统化培养。

根据智能科学与技术专业的培养目标，双语课程的软件主线主要选择程序设计类课程，这是因为程序本身必须符合英文语法规则，再加上程序编译器、编译信息提示和帮助文档皆为英文，非常适合以英文为工作环境；硬件主线选择以电路图、芯片手册等作为主要技术资料的核心课程，这些知识内容以直观的图表作为载体，双语教学中语言障碍带来的影响可以被降至最低。

2 双语教学师资队伍的建设与培养

教师是双语教学最直接的实施者，教师的语言水平和教学能力直接关系到双语教学的成败。从实际教学活动上看，双语课程的授课教师要有丰富的教学经验、扎实的学科知识以及深厚的学术造诣和研究能力，能充分理解运用原版教材，把握学科前沿；同时还要求具备较高的外语水平，能在课堂上熟练地在双语之间进行切换，准确地表达专业知识。也就是说，承担双语授课的教师不仅专业精深、英语好，还要能用英语表述专业知识、解析专业词汇，并具备良好的教育教学管理能力。

目前，我国高校还没有学科专业或机构专门针对双语师资进行培养，而双语教师的匮乏已成为制约双语教学发展的瓶颈。为更好鼓励双语教学，培养双语师资队伍，大连东软信息学院2012年就制定颁布了《双语教学管理办法》，从教师的口语培训、双语课程级别的认定、双语课程的建设、双语课程的奖励和双语课程的效果评估等多个方面，对双语课程的教学进行系统规划和管理。

师资培训采取脱岗培训、在岗培养等方式，选拔英语基础较好、教学经验丰富、教学效果好的教师有计划地开展外语培训，提高教师的英文水平并学习国外先进的教学理念。同时，引进高水平的双语教学人才，优化师资队伍的学历结构、职称结构、年龄结构和知识结构，形成双语教师梯队。还应鼓励教师间互相听课，定期开展研讨，在课程负责人带领下采用导师制帮助新教师进步与成长。

双语课程实施根据难易程度，划分为A、B、C三个级别，均采用外文原版教材及外文课件。A级课程课堂教学中全部使用外语，课程考核全部使用外文并要求学生用外文作答；B级课程课堂教学中使用外语授课达到50%以上，至少50%的课程考核使用外文并要求学生用外文作答；C级课程课堂教学中使用外语授课达到30%以上，至少30%的课程考核使用外文并要求学生用外文作答。根据教师双语授课能力、课程难易程度以及授课对象的接受程度，各个专业选择申请开设相应级别的双语教学课程，学校设有专门的双语课程评估委员会对申请进行评估，并安排试讲。

3 双语课程的教学设计

双语教学的实施存在两个难点，一个是课程知识目标的达成，另一个是引入双语教学后对学生专业学习带来的影响，克服语言障碍实现课程培养目标的达成是实施双语教学的最大挑战。针对不同类型的双语课程，须精心设计教学内容，使教学内容的讲授既符合专业知识的特点，又能有效减轻语言障碍带来的困扰。

程序设计类课程因其自身特点使得双语教学这种新的教学形式实施起来更加有效。很多程序设计语言（如C语言、C++语言、Java语言等），其语言表述、语法结构和算法逻辑与英语思维较接近，而且程序的开发环境也是以英文版本居多，即使是汉化的中文版界面，程序在设计调试过程中的编译信息和错误提示信息也都是用英文表达。在学习这些语言时，不需要进行汉语的翻译，只需对其英文本意进行直译，这是该类课程适合双语教学的最主要原因和最大优势。另外，程序类课程中采用双语教学，学生在对专业知识的相关术语和英文表述有了一定的了解和掌握后，当程序设计和调试过程中遇到问题时，可以较好地理解提示信息，大大提高程序调试效率。因此，双语教学对程序设计类课程的学习有明显的帮助和促进作用。

以第一门双语课程C语言程序设计为例，根据该课程培养目标的定位，学生需要掌握基本的C语言语法，并应用C语言进行编程实践，解决实际问题。基于该目标，须对课程理论知识和实践内容进行优化，综合C语言程序设计的知识点，将C程序作为C语法的载体，以编程实践贯穿整个教学过程；同时，基于课程内容的不同模块，可安排与实际应用联系紧密、由简入繁的程序设计项目，设计出符合学生理解能力和认知规律的教学内容；此外，兼顾知识衔接和教学学时等方面的要素，合理安排章节内容，将理论授课和编程实践有机结合，使学生理解、掌握基本理论知识并进行编程实践。

4 双语课程教学方法与手段

双语教学对于学生来说最大难度在于外语环境的适应，包括听、说、读、写等多个方面。经过几年的探索，笔者在双语课程中采用浸入式( Immersion)教学模式，取得了较好的效果。浸入式教学模式最早起源于加拿大的一种外语教学模式，教师在课堂上不但用第二语言教授第二语言，而且用第二语言讲授部分学科课程。也就是说，第二语言不仅是学习的内容，而且是学习的工具。浸入式教学使传统的、孤立的外语教学向外语与学科知识教学相结合的方向转变。

专业课程的双语教学就是要使用外语作为工具来开展专业学科知识的学习，因此，采用浸入式的教学模式极为适合。当然，鉴于学生的外语接受能力以及教师用外语描述专业知识的难度，初步可以采用中英文混合式教学。首先，教师使用常用英语组织课堂、管理课堂；其次，课程中涉及到的各种教学仪器、图表、

关键词 汇等用英语来表达；再次，课程所涉及的专业术语用英语介绍给学生。而其他的重点知识内容，可以中文表述为主，英文表述为辅。随着双语教学进程的推进，学生慢慢适应双语教学课堂氛围后，教师可以逐渐加大使用英语讲解学科知识内容的比例，最终达到完全使用英语进行专业知识教学。

以C语言程序设计课程为例，遵循浸入式双语教学的基本思路，课程内容回顾、课程内容小结、一些图文并茂的应用性内容的讲解、课堂提问等环节均采用全英文授课方式，但一些理论性较强、较难理解的内容，则应视学生的掌握情况减少英语讲解的比例。同时，作业、习题、实验、试题和开发环境( Turbo C)也全部采用英文。这样，学生在课内和课外的所有学习环节中主动或被动地浸入到纯英文的学习环境中，从不适应到适应，从不习惯到习惯，学生也逐渐适应双语学习的形式，甚至觉得英文对专业知识的表述更加简单、直接，易于理解。

从具体的教学手段上，理论知识可以借助多媒体和计算机技术开展教学，比如使用多媒体和动画等手段使知识内容形象化展现，提高课堂教学效率。同时采用Turbo C编译器对程序进行在线编译、调试，将程序运行过程实时展示给学生，既有助于学生理解程序语法的功能，又能直观动态地反映程序的执行过程。在实验和实践环节，运用案例教学和程序设计项目教学，以提高程序设计能力为重点，精讲多练，引导学生运用C语言编程解决实际问题。

5 双语课程教学资源开发

双语教学的基本原则是尽量使用原版外文教材和参考资料。原版外文教材的内容体现了理论的前瞻性，有利于学生了解专业前沿理论知识和最新发展动态。另外，选择原版外文教材给学生营造了一个全面接触专业外语的环境，包括准确使用专业词汇、准确表达专业内容。只有使用原版外文教材，才能真正使双语教学从形式和内容上与世界主流技术和专业思想保持一致。

当然，由于国外教材是根据西方的文化习惯和思维方式编写的，直接阅读可能会对大部分学生造成很大学习压力，甚至会使其迷失于茫茫英语海洋中，严重影响学习专业课程的积极性。为此，在使用英文原版教材的基础上，最好由授课教师开发基于原版外文教材的纯英文电子课件，作为原版教材的简化版本学习资料，这样学生以电子课件为纲，再阅读原版教材就会很容易把握知识的难重点。此外，还可根据教学目标设计纯英文的实验项目和习题，使学生在学习过程中不得不“浸入”到英文环境中去，随着学习进程的不断推进，语言障碍就会越来越小，部分学生甚至在学习过程中会逐渐形成英语思维习惯。

以大连东软信息学院电子工程系开设的C语言程序设计双语课程为例，课程选择Michael Vine的《C Programming for the Absolute Beginner》作为教材，该教材以程序讲述语法，同时精选大量程序范例，在保持知识系统性的同时增加趣味性，尤其适合初次学习C语言的读者使用。课程组基于该教材开发了全套英文课件，编写了涵盖各个章节的全英文实验指导书，开发了基于万维考试系统的C语言全英文试题库，还基于网络给学生提供大量丰富的外文参考资料以及与课程有关的电子文档和视频资料，方便学生自主学习。

6 双语课程的教学效果评估与反馈

双语课程作为一种新的教学类型，在实施过程中须采取全流程的监控措施对教学效果进行评估，以保证双语课程教学质量的持续提高与改善。教学质量管理与保障部专门成立双语教学督导教师队伍，针对双语课程，系统地收集和分析资料，进行课程效果评估，分析判断双语课程教学质量的高低、教学目标和教学方法的有效程度，并给出相应的反馈用于指导今后的教学活动。具体可从以下两个方面全程监控双语教学质量：

1)双语教学过程监控。

通过每学期3次网上调查问卷，了解学生对双语教学的满意程度，收集大量关于学生学习的反馈信息。督导教师进课堂听课，通过文字记录、课堂录音等形式，对课堂情况（包括外语发音、表达、语速、课堂感染力、学生专注程度等）进行记录和评估．并通过教学质量管理平台将相关信息及时反馈给授课教师和开课系部，以便掌握学生的学习需求，及时调整和优化双语教学活动。

2)双语教学效果评估。

跟踪学生的学习效果，了解双语授课对学生专业能力的提高程度。从短期目标来看，要关注学生经过双语课程学习后掌握的技能及其掌握程度，可通过课程考核来分析；从长期目标来看，应关注毕业生在工作中的外语应用能力、国际化工作环境的适应能力以及运用外语解决问题的能力等是否得到提升。

7 结语

双语教学要遵循“循序渐进、因材施教”的原则，根据学生的外语认知水平，选择适合的教学方法和手段，逐步开展和提升；要注重实效，不能以牺牲学生专业能力为代价，单纯追求双语课程的开设率；还须深入研究双语课程的特点，从师资队伍建设、教学设计、教学方法与手段、教学资源建设、教学效果评价与反馈等多个维度探索适宜的双语教学模式，顺利推进双语教学，保证学生既获得先进的科学技术和前瞻性的专业知识，又系统培养专业外语应用能力和获取新知识、新资源的能力，以培养全面发展的复合型、国际化人才，为全球化经济改革建设服务。

参考文献：

[1]程昕．课程语言特点与双语教学模式选择实证研究[J]外语与外语教学，2011(2): 62-65.

[2]黄崇岭，双语教学核心概念的解析[J]外语学刊，2008(1): 137-139.

篇10

1　引言

周济同志在实施“质量工程”的二号文件中指出： “提高高等教育质量，本科教学质量是关键”。智能科学与技术是信息类学科中最年轻的本科专业，也是最具有发展潜力的专业。2008年中国科协举行的“五个10”系列评选活动中，作为智能科学技术核心的“人工智能技术”和作为智能科学技术重要应用领域的“未来家庭机器人”均入选“10项引领未来的科学技术”，这在当今所有学科中独一无二。

文献[2]对中国计算机相关专业作了一次比较全面的调查，调查中发现，目前学生仍处于应试教育模式中，要考很多基础理论课程，而实践课程少，动手能力不强，致使毕业后竞争力较差。调查结果显示，认为毕业生在实际工作中动手能力培养不足的比例高达70％。有的用人单位还反映，学生在校学习过程中没有形成一个好的习惯，没有把基础的东西学好，而是认为学一个语言就可以去用了，结果编程基础很不扎实，稍微复杂点的编程就会出问题，而且编程不太规范，项目工程能力较差，突出的例子就是不喜欢写项目文档。

学生在校期间缺乏有效的、足量的实践环节，是企业和毕业生的共同反映。例如，关于“工作中最有用的技能或知识的来源”的多选题，70.7％的毕业生认为是参加工作之后逐渐学习到的；其次为课程实习，例如硬件试验和上机项目实习题，占40％；第三为到公司实习，占39.2％，都高出大学教师的课堂教学。

对于智能科学与技术专业，将所有专业课程分成两大类：理论性课程和应用实践性课程。有的课程既兼顾理论性，又兼顾实践性，但是有所侧重。理论性课程是方法论的内容，是知识传承的载体，是本科阶段必须强化的内容，目前对于理论性或者偏理论性的课程比较重视，但是比较忽略实践性课程。

虽然每年各类公司招聘应届毕业生的标准几乎一致，但是貌似并未对教学大纲产生过影响。每年各类公司到学校招聘，要求掌握的开发工具和开发平台等，大多没有在课程体系中出现，如图1所示。

为什么在课程体系中没有出现的这些技术呢?不少老师会认为我们是本科教学，这些是专科甚至是职高应该学的内容。然而事实并非如此，2002年开始，我校和比利时鲁汶工学院合办了一个硕士班，这个专业是鲁汶工学院的硕士类专业中的最好专业，毕业生在比利时非常受欢迎。他们的课程覆盖了大部分企业的招聘需求：c++程序设计(QT平台)、用户界面(UI)设计、JavaWeb开发和Flas设计，等等。除了一门“电子媒体导论”属于偏理论性的课程，其他全部是实践性的课程。这些课程是目前国内不屑于开的一些科目，而恰恰又是企业所需要的。

目前对于课程的设置，国内很多专业课程体系和10年前的课程体系设置大体相同。当然，对于基础类课程，没有多大变化是可以理解的。信息类学科每隔5年都会发生重大变化，课程体系却变化很小。这有两方面原因：(1)课程内容变化，第一遍讲解需要大量的备课时间，而且讲课效果还不一定好。(2)要继续学习新技术，不如讲老课程来得熟练、轻松。这样导致新课程开不出来，即使开出来也没有人愿意讲。

2　软件应用实践类课程设计探讨

首先要明确这个体系中有些什么，才能决定需要设置什么。用人单位和毕业生都认为，现在的本科教学有一种教师“闭门造车”之嫌，教师是根据院系的课程安排和课本上的内容、按照自己的思维方式去讲解，其实，就课程安排本身而言就可能已经与社会需求脱节了。

在对所使用的操作平台的调查中，选择使用UNIX／Linux开发平台的比例明显居高。学生在校期间和实际工作中所使用的平台有一些差异，如果能在本科课程中增大UNIX／Linux平台的比例，效果会更好些。在对开发语言与环境方面的调查中，也发现目前在校期间和工作中使用的开发语言和环境不太一致，相差最大的是Java和JSP／J2EE。可见，高校关于开发语言的课程设置中也存在一定问题。

目前在应用开发领域中，从软件开发体系上分类，主要分成三大体系，一种是基于浏览器的B／S(Brower／Server)架构，另一种是C／S(ClientJServer)架构、面向嵌入式系统的开发架构。开发体系如图2所示。

基于B／S架构的开发，目前主要采用三种服务器端语言：JSP(Java Server Pages)、PHP和，这三种语言构成三种常用应用开发组合：JSP+Oracle体系、PHP+MySQL体系以及ASP，NET+SQL Server体系。

基于C／S架构的开发，传统的开发环境有VB、VC以及Delphi等，随着Java体系以及，NET体系的普及，目前更流行NET编程体系和Java编程体系。

对于嵌入式开发，很多老师可能觉得应该并入硬件类课程。我们认为应当并入软件类课程，主要有如下两个原因：(1)目前面向嵌入式的开发，并需要涉及多少硬件设计，开发板都是定制好的，和开发软件的套路没有区别。(2)嵌入式开发环境与普通计算机开发环境已经基本统一，比如QT，Eclipse和Visual 开发套件等。目前，面向嵌入式系统的主流平台分成两种：Linux和WinCE，从开发角度上划分，可以粗略分成应用开发与驱动开发。

将每一个体系都分成基础部分和提高部分，为了能将扩大知识面，将基础部分设置成为必修课程或者选修课，提高部分设置成为选修课。同学可以根据自己的兴趣和发展方向，选择某一个分支学习下去，并在这个方向进行综合案例设计和毕业设计，并以此为作为就业的方向，从而提高最终的就业成功率。基本课程规划如图3所示。

将“算法分析与设计”作为软件类课程的基础，参考MIT大学的智能方向的课程规划，主要讲解智能搜索、排序以及动态规划方面的内容；然后设置3个主线结构：(1)Java基础J2EE开发；(2)NET应用开发基础NET Web开发；(3)基于ARM／DSP系统的Linux应用开发一基于ARM／DSP系统的驱动开发，其中大部分基础类的课程以必修课的形式开出，后面的课程以选修课的形式开出。

通过基础类课程的学习，可以对这个体系的内容有一个初步的认识，学生可以根据自己的就业方向以及兴趣合理选择后续的课程。

3　软件应用实践类课程的教学方法探讨

大部分实践类课程由课堂讲解和上机组成，课堂讲解 将大部分知识点讲解清楚，然后通过上机将课堂的内容进一步巩固，并通过练习，提高课程的动手能力。

如果上午课堂讲解，下午上机练习，效果还可以。很多情况下，要间隔好几天，这样再上机效果将大大降低，根据遗忘规则，很多同学已经忘记课上的大部分内容，上机的效果将大大降低。

我们计划采取一种折中的方法，分成小班在实验机房上课。将讲解部分与上机练习结合起来，对每一个知识点进行讲解后，让同学立刻进行练习，这样可以提高同学的动手实践能力。通过教师的课堂讲解和同学的课堂练习，将知识达到融会贯通的程度，如图4所示。

这种设置提高了对教师的要求，教师除了熟练的知识讲解，还要有快速发现问题的能力，及时查找同学练习中出现了问题。还需要对知识有良好的把握和课堂的整体控制能力。

4　软件应用实践类课程的讲义教材建设探讨

对于讲课的积累，除教学大纲和完整的PPT以外，还应该根据专业特色建立一套完整讲义。每年要对讲义的内容进行完善和修改。讲义是教学过程的总结，一套完善的讲义不仅方便老师教学和同学学习，还能为其他老师授课提供有益的参考。

但是，讲义的编写需要耗费大量时间，是知识再加工整理的过程。内容是讲义和教材的生命，保证内容质量，是提高教学质量的关键。300页的讲义至少需要1200小时以上的时间投入，即使是讲了很多遍的课程，建立讲义的周期也需要半年到1年的时间。

讲义一般情况下使用Word录入，如果对Word不熟悉，对300页左右的书稿进行整理将会非常辛苦。灵活使用Word样式表，可以使排版更加轻松，使整个稿件条理性很强。除此之外，图表的清晰程度也很重要，图题和表题要按照章节进行标注。由于书稿是单栏排列，为了使自己的书稿能够美观大方，尽量不要使用高度大于宽度的图，图的高度与宽度的比例在1：1.5到1：2.5之间比较适宜，比例尽量接近黄金分割点“0.618：1”，这样的图从视觉上是最舒服的。从开始设计大纲到正式完成，科学的方法大概需要5步左右，如图5所示。

前期的预研阶段，需要与同行讨论规划讲义的大纲与章节，并针对每一章定出一级节标题，并反复与同行讨论并修改大纲。如果作为规划讲义的一部分，还需要考虑与其他讲义的衔接、知识点的统筹规划等。根据实际情况，这一阶段一般需要1个月左右。

即使作了充足的预研，到实际写作的时候，也会举“手”维艰，往往投入大量的时间，也看不到多少产出。但是如果不投入时间，则一定不会有产出。很多第一次接手讲义或者教材编写的老师，经常会选择在这个阶段放弃。其实对于第一遍编写，并不需要过于细致，这一阶段需要调动发散性思维，将自己授课的材料，“填鸭式”放到规划的每个章节上，并不断地对资料进行整理，用非口语化的语句，整理素材。讲课的思维很容易影响讲义的语句，因此会出现大量的类似“我们看这样是不是更好啊”、“这样不行了啊”等语句，这些口语化的文字，尽量避免。

第二遍编写和修改，是决定讲义质量好坏的关键过程。按照规划将理论知识、实际案例和综合应用等补充完整。控制好各部分的比例，例如理论知识与实际例子的比例为7：3或者6：4等。对每一章节进行反复细致的修改，并根据内容编写每章习题以及答案。

经过第二遍的编写和修订，写出的内容已经可读了。找个同行进行内容上、技术上和概念上的审查，并根据意见进行修改。因为最终面向的是学生，找几个同学从初学者的角度阅读，只有他们才能感觉到什么地方不连贯、什么地方跳跃有些大了或者什么地方看不懂等。

第三遍修改是一个逐步“求精”的过程。根据同行以及同学的意见，再进行修改，修改的同时，再请他们对相应的地方进行阅读，看调整是否恰当。经过反复修改后，就可以定稿了，在稿件的基础上再编写内容提要和前言等。

经过两遍以上的使用，学生反映良好，就可以在此基础上将讲义建设成为一本教材。如果教材不来源于讲义，不经过课堂的检测，很难是一本好教材。

5　应用实践类课程的考试方法探讨

闭卷考试有很多缺陷，不能客观反映出学生理解、掌握、应用知识的实际情况，但是如果没有闭卷考试的督促，学生会放松学习，从而不能产生良好的学习效果。可以不应拘泥于闭卷这一种形式，对考核内容和形式作适当调整，形成多样化的考评方法。例如：

(1)减少闭卷考试的科目，安排具体实践项目，结合平时组织的小讨论、小论文，做项目、写方案报告，以论文考核为主。

(2)更多地通过课程的实验和成果来考核，鼓励在实验中的创新，理论成绩所占比例可以缩小到总成绩的50％以下。

(3)布置给每位学生的作业都不一样，不以统一的答案标准作为考核依据。

(4)减少必修课比例，鼓励学生选择选修课程。

大部分专业核心课程都有实验环节和课程设计环节。课程设计环节对学生是一个综合性锻炼的机会，要求学生从工程的角度进行考虑和设计，考核时不仅要看程序的运行，更重要的是要看设计思想和程序代码及逻辑，这样就有效地防止了一个学生做出来其他同学就都拷贝的现象。为了保证课程设计的质量，题目事先要进行筛选和评议，根据课程设计的时间长短，题目的难度要进行相应调整，偏难和偏易都不合适。

参考欧洲一些科目考试的经验，并结合国内的课程的特点，我们将课程考核分成3个部分，平时的成绩占10％，课程最终的答辩占30％，闭卷考试占60％，如果有任何一个类别不通过，课程都算不及格，如图6所示。

其中，试卷答题和项目答辩同时进行，某一组在答辩时，其他小组在考试，这样交替进行。每组的项目需要设计出完整的程序演示、系统的需求分析、详细设计以及答辩PPT等。

篇11

摘要：课外科技活动能有效促进学生创新能力的培养和实践能力的提高，在创新型人才培养体系中得到广泛的认可与重视。文章分析课外创新实践活动组织形式与实践效果评价等关键问题，通过对组织体系理论的研究和具体实践，提出基于群体动力的组织构建形式以及有效的评价机制。

关键词 ：群体动力；创新实践；组织形式；实效评价

基金项目：河北工业大学教学改革立项（校政字[2013]168号）。

第一作者简介：宣伯凯，男，实验师，研究方向为智能康复辅具，xuanbokai@126．com。

0 引 言

在知识经济快速发展的时代，综合国力的竞争最终归结为科技创新人才的竞争。大学是培养科技创新人才的基地，现阶段国内高校创新人才培养的质量还不能满足国家发展建设的需要。在总结、借鉴国内外人才培养经验的基础上，建立并完善创新型人才培养体系是当前急待解决的问题。

智能科学与技术是面向前沿高新技术的基础型本科专业，是集电子、信息处理、计算机和控制技术等多学科为一体的交叉综合性学科。智能科学是一个不断发展的学科，技术成果和研究动向更新得很快。智能科学与技术专业必须更加重视学生实践应用能力和创新能力的培养，通过实践环节提高学生的实际动手能力和科学研究能力。

1 创新实践教育现状分析

世界各国的高等教育都非常注重创新人才的培养，发达国家在人才培养模式上各具特色。现代大学起源于欧洲，英国几所著名的大学在创新能力教育方面取得了显著的成效。牛津和剑桥都采用精英化的教育方式并且是最早实施本科生导师制的大学；在创新人才培养上，注重提高学生的独立思考能力和开放性思维能力，强调教育的实践目的。自20世纪90年代以来，美国的大学不断进行教育创新，在研究型大学建立创新人才培养体系。通才教育是美国大学教育最突出的特征，通过跨学科专业和课程培养适应现代高端技术领域的复合型创新人才。在本科阶段，小团体的实验室和研讨会是重要的教学模式。亚洲地区，日本的高等教育水平较高，注重教育资源整合与人才培养；高校和企业建立联合研究、合作研究等多种形式的横向联合。国外高校创新人才培养的体系中，灵活的教学方式和实践性的科研模式是创新人才培养的关键环节。在教学中，教师应注重发挥学生的自主意识和创新意识，让学生参与科研活动，重视实践性教学对学生科研能力和创造力的提高。

由于历史文化传统不同和教育体制的差异，国内大学在创新人才培养的理念、模式方面与国外存在较大差距。在创新人才培养中存在观念陈旧、教学内容和教学手段缺乏创新、评价体系不科学等问题。近年来，国内越来越多的高校开始进行教学改革，探索多样化人才培养模式。清华大学把加速建立研究型大学的人才培养体系定为改革目标，提出全面落实通识教育基础上的宽口径专业教育，让更多本科生参加大学生研究训练，令拔尖人才不断涌现。北京大学实行元培计划，提出复合型人才的培养目标。复旦大学、浙江大学、南京大学等院校也提出了各自的人才培养模式。综观上述高校的改革方案，主要的特点是注重拓宽学生的专业基础，设立大学生研究计划，使本科生及早接受科研训练，激发学生的主动性和创造性，进而培养学生的创新意识和能力。

2 课外创新实践活动的目标

探索加强高校学生创新能力培养的方法和途径不仅是高校教学改革和发展的需要，也是时展的迫切要求。课外科技创新实践活动的组织及实践可以促进学生综合素质的提高，致力形成系统的、高效的课外实践教学体系，全方位培养学生的创新实践能力。

(1)通过课外科技创新实践活动可以激发学生的学习兴趣，加强专业了解。大学生科技创新活动具有理论联系实际的功能，通过实践明确目标，将兴趣爱好发展为专业努力方向，激发学生的创造激情，培养创新意识。

(2)课外科技创新实践活动融会专业课程内容，促进第一课堂的学习。学生不再是课堂内被动吸收知识的服从者，而成为创新活动的参与者。实践活动能够调动学生课堂学习的主动性和积极性，形成课内外相互促进的良性机制。

(3)通过课外科技创新活动增强学生的创新应用能力，有助于学生适应社会发展需求。在我国社会经济发展的新形势下，知识和技术更新日趋加快，市场对专业人才素质的基本要求是具有较高的知识迁移、解决问题、动手实践和创新思维能力。科技实践活动能为学生提供更广阔的平台，使学生在实践中学会运用专业知识分析问题和解决问题，使知识转化为能力，进而应用于实践。

(4)课外科技活动对学生的科学研究能力培养具有推动作用。创新实践活动能够让学生在实践中了解学科最新技术成果，培养大学生从事科学研究的严谨态度与科学方法，积累科研经历和体验。对创新素质、探索精神、科学实验能力的提高具有不可替代的作用，为培养和造就高尖端科技人才奠定基础。

3 课外创新实践活动的组织形式

3.1 构建学生团队，激发群体学习动力

20世纪30年代末，美籍德国人库尔特·卢因提出“群体动力理论”。根据群体动力理论，积极的群体行为会对个体产生良性影响。群体开展实践学习比个体独自学习的效率更高、凝聚力更强、吸引力更大。创新实践教育必须建立在个体内在需求与环境外力推动的共同作用下，以群体动力理论为指导，构建以团队为基础的创新实践教育模式。

基于群体动力的团队运作模式在认知能力、信息加工决策、目标执行过程等方面存在优势。教师应积极组织鼓励学生全体参与，在群体模式下组建活动基本单元——学生课题组，并在课外创新实践活动的组织过程中，将课题组制与导师制相结合，合理调配智力资源，提升学与教的效果；充分发挥团队运作模式的优势，结合导师在理论深度和实践经验方面的优势，增强对创新型人才的培养；在创新培养体系中以学生为中心，注重激发学生的学习主动性，培养创新进取精神与团队协作能力。

3.2 课外创新实践的组织建设

1)学生课题组的形成。

教师在学生的培养过程中可以学生为主体、以团队合作的形式促进学习的深入。团队成员之间知识结构的互补、及时有效的互动交流都会增强合作学习的效果。Vaneijl和Pilot( 2005)在研究中指出小组规模很重要，因为学生在学习步骤、兴趣、学习习惯等方面有明显差异，实践表明3～4人比更大的组有效。选定4人制小组为学生团队的基本单元，既有利于充分发挥学生个人能力，又能实现一定程度的互动协作并且具有应对成员变化的弹性。在我们对智能专业学生的问卷调查中也印证了这一结论，在最初形成的课题组中，因关系亲近而形成团队的占63%，因指派、学号、位置等因素随机组成的占24%，考虑到成员知识能力互补等因素的占13%。在确定课题组成员时，应遵循有利于沟通交流和情感培养的原则，以能力全面、综合素质高为目标，提高团队的绩效。

2)学生课题组的结构优化。

团队结构与任务完成效果有直接关系。笔者以智能专业学生为研究对象，组成的课题小组属于平行结构。在没有其他专业知识背景成员的情况下，教师应该对课题组成员的知识结构进行优化调整；在全面提高学生个人能力的基础上，将课题组结构优化与个性化发展培养相结合；在学习和完成任务的过程中明确学生个人的能力和特点，制订适合的个性化培养计划，使每个成员各有专长，都具有独立解决某方面专业问题的能力。

3)课题组的重组与大团队培养。

任务的内容和规模与团队的规模、结构紧密相关，应对不同规模、性质的任务时，教师需要对已有的课题组进行调整或重组。课题组的重组不是盲目将成员从一个课题组转到另一组，而是在原课题小组的活动中积累一定的实践经验，对个人的专长和能力有更明确的认识，能够在新团队中进行协作。教师在进行课题组小团队培养的同时，可将有共同目标（参加同一比赛）的课题组组织成大团队，进行针对性的培训，搭建更大的交流合作平台；在大团队氛围下，逐步形成良性竞争的关系，激发学生最大的潜力。

4)课题组导师的系统化指导。

课题组导师在学生知识体系构建和解决问题能力的培养上起着主导作用，承担对学生课题组研究内容连续性和继承性的管理。对人才的培养是一项长期的、持续性的工作。以某项竞赛活动临时组成的课题小组对研究没有长期的目标和规划，无后续活动或者研究内容空洞缺少锻炼价值，而通过课题组导师的引导，可以确定长期稳定的学习、研究内容，增强学生的兴趣，帮助学生进行深入的研究。成熟的科技竞赛项目具有完善的赛事规定且面向群体，学生参与的过程也有较强的连续性，可以在不同年级之间形成继承关系，避免走弯路，提高作品质量；发挥高年级学生榜样带动作用，指导低年级学生汲取更多经验，构建阶梯队伍，营造良好的活动氛围。

4 课外创新实践活动的实效评价

指导大学生参加创新实践活动是培养大学生创新能力的有效途径。由于学生课题组制的活动具有很大的灵活性，因此需要建立一套与传统课堂教学考试不同的实效评价体系。通过问卷调查发现，参与创新实践活动的学生都希望通过活动提高自身素质，其中近50%的学生明确表明在意是否获得奖励激励。创新实践活动管理和运行机制应与学分设置、学生评价制度、物质精神奖励等因素密切结合，通过导师评价、竞赛成绩评价和成果评价对参与活动的学生给予综合评价和适当激励，并跟踪学生的长期发展状况，评估活动的整体影响。

通过调查分析发现，对创新实践活动的科学评价是对创新实践教学理论研究内容的完善，能够促进组织模式的改进，调动学生、老师、学校更大的积极性，提高人才培养质量。

(1)导师评价。导师评价与学生科技创新学分关联。课题组导师是学生科研活动的管理者，了解和掌握学生在科研、竞赛中的表现。导师可根据创新实践活动的特点制订相关的考核标准，依据实际情况参照标准要求，决定学生是否获得相应学分。

(2)竞赛成绩评价。科技竞赛不仅能激发学生的创新意识，提高学生对知识理解和应用的能力，同时也提供了积极竞争的平台，具有完整的评价体系。学生参与科技竞赛的级别和获得成绩的级别能客观反映学生的创新能力和执行能力，尤其竞赛的宣传展示和现场答辩环节是对学生综合素质的一项考察。依据学生在竞赛体系中的成绩给予奖励，也是对学生参与创新实践的一种激励。

(3)成果评价。创新实践活动的评价可以借鉴科研项目的评价标准，以学生参与发表的论文、专利、参与的实际项目等指标作为评价依据。除了这些评价标准外，教师可对学生的长期发展进行跟踪，调查实践活动对学生考取研究生、就业情况等的影响，对创新实践活动的成果作综合性评估。

通过调查分析发现，对创新实践活动的科学评价是对创新实践教学理论研究内容的完善，可以促进活动组织模式的改进，调动学生、老师、学校更大的积极性，提高人才培养质量。

5 结语

创新实践活动对学生能力素质的全方位培养起着重要的作用，要采取科学合理的方式调动大学生群体参与科技创新活动的积极性，既要注意科技创新教育的普遍性，又要注意发现和培养一批优秀学生，充分发挥其带头示范作用。实践表明，基于群体理论的课外创新实践活动的组织形式与科学的实践效果评价具有良好的可操作性，指导本科智能专业学生在多项科技活动和竞赛中获得了优异成绩，人均获奖一次以上，达到了创新实践能力培养的目标。

参考文献：

[1]李邓化，李雪菲，庞关飒，智能科学与技术专业本科实验教学模式探讨[J]．计算机教育，2011(15): 117-119．

[2]周延泉，张博，“智能科学技术导论”课程教学模式新思考[J]．计算机教育，2009(11): 78-80．

[3]高雪莲．国外创新型人才培养模式对我国高等教育改革的启示[J]高等农业教育，2007(1): 85-87．

篇12

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)20-30326-02

Application of Neural Network Forefront

LI Bing-fu1,2

(1.Zhanjiang Normal College, Zhanjiang 524048, China; 2.Chongqing University, Master of the Computer College, Chongqing 400030, China)

Abstract: The rise of neural networks, has been on the cognitive and intellectual nature of the computer industry and basic research has produced an unprecedented excitement and great role. Therefore, in all fields has greatly applied research.

Key words: Neural Networks; Intelligent; Computing; Applied Research

1 引言

神经网络是一门模仿人类神经中枢――大脑构造与功能的智能科学，利用物理器件来模拟生物神经网络的某些结构和功能，即由许多功能简单的神经元互联起来，形成一种能够模拟人的学习、决策和识别等功能的网络系统。他具有快速反映能力，便于对事物进行适时控制与处理；善于在复杂的环境下，充分逼近任意非线形系统，快速获得满足多种约束条件问题的最优化答案；具有高度的鲁棒性和容错能力等优越性能。

神经网络的崛起，已对认知和智力的本质的基础研究乃至计算机产业都产生了空前的刺激和极大的推动作用。因此在各个领域都有很大的应用研究。

2 神经网络（ANN）的研究内容

1) 理论研究：ANN模型及其学习算法，试图从数学上描述ANN的动力学过程，建立相应的ANN模型，在该模型的基础上，对于给定的学习样本，找出一种能以较快的速度和较高的精度调整神经元间互连权值，使系统达到稳定状态，满足学习要求的算法；2) 实现技术的研究：探讨利用电子、光学、生物等技术实现神经计算机的途径；3) 应用的研究：探讨如何应用ANN解决实际问题，如模式识别、故障检测、智能机器人等。

3 神经网络在各领域的应用研究

3.1 智能机器领域的应用研究

智能机器领域的应用研究主要是进一步研究调节多层感知器的算法，使建立的模型和学习算法成为适应性神经网络的有力工具，构建多层感知器与自组织特征图级联想的复合网络，是增强网络解决实际问题能力的一个有效途径。重视联结的可编程性问题和通用性问题的研究，从而促进智能科学的发展。通过不断探索人类智能的本质以及联结机制，并用人工系统复现或部分复现，制造各种智能机器，可使人类有更多的时间和机会从事更为复杂、更富创造性的工作。

智能的产生和变化经过了漫长的进化过程，我们对智能处理的新方法的灵感主要来自神经科学，例如学习、记忆实质上是突触的功能，人类大脑的前额叶高度发育，它几乎占了30%大脑的表面积，在其附近形成了人类才出现的语言运动区，它与智能发育密切相关，使神经系统的发育同环境的关系更加密切，脑的可塑性很大，能主动适应环境还能主动改造环境，人类向制造智能工具方向迈进正是这种主动性的反映。脑的可塑期越长，经验对脑的影响就越大，而人类的认知过程很大程度上不仅受经验主义的影响，而且还接受理性主义的模型和解释。因此，对于智能和机器的关系，应该从进化的角度，把智能活动看成动态发展的过程，并合理的发挥经验的作用。同时还应该从环境与社会约束以及历史文化约束的角度加深对它的理解与分析。

神经网络是由大量处理单元组成的非线性、自适应、自组织系统，它是在现代神经科学研究成果的基础上提出的，试图模拟神经网络加工、记忆信息的方式，设计一种新的机器，使之具有人脑风格的信息处理能力。智能理论所面对的课题来自“环境－问题－目的”，有极大的诱惑力与压力，它的发展方向就将是，把基于联结主义的神经网络理论、基于符号主义的人工智能专家系统理论和基于进化论的人工生命这三大研究领域，在共同追求的总目标下，自发而有机的结合起来。在21世纪初，智能的机器实现问题的研究将有新的进展和突破。

3.2 神经计算和进化计算的应用研究

计算和算法是人类自古以来十分重视的研究领域，本世纪30年代，符号逻辑方面的研究非常活跃。例如Church、Kleene、Godel、Post、Turing等数学家都给出了可计算性算法的精确数学定义，对后来的计算和算法的发展影响很大。50年代数学家Markov发展了Post系统。80年代以后，神经网络理论在计算理论方面取得了引人注目的成果，形成了神经计算和进化计算新概念，激起了许多理论家的强烈兴趣，大规模平行计算是对基于Turing机的离散符号理论的根本性的冲击，但90年代人们更多的是批评的接受它，并将两者结合起来，近年来，神经计算和进化计算领域很活跃，有新的发展动向，在从系统层次向细胞层次转化里，正在建立数学理论基础。随着人们不断探索新的计算和算法，将推动计算理论向计算智能化方向发展，在21世纪人类将全面进入信息社会，对信息的获取、处理和传输问题；对网络路由优化问题；对数据安全和保密问题等等将有新的要求，这些将成为社会运行的首要任务，因此，神经计算和进化计算与高速信息网络理论联系将更加密切，并在计算机网络领域中发挥巨大的作用，建立具有计算复杂性、网络容错性和坚韧性的计算理论。

基于人类的思维方式的转变：线性思维转到非线性思维。神经元、神经网络都具有非线性、非局域性、非定常性、非凸性和混沌等特性，故此在计算智能的层次上进行非线性动力系统、 混沌神经网络以及对神经网络的数理研究。从而进一步研究自适应性子波、非线性神经场的兴奋模式、神经集团的宏观力学等。因为，非线性问题的研究是神经网络理论发展的一个最大动力，也是它面临的最大挑战。此外，神经网络与各种控制方法有机结合具有很大发展前景，建模算法和控制系统的稳定性等研究仍为热点问题，而容忍控制、可塑性研究可能成为新的热点问题。开展进化并行算法的稳定性分析及误差估计方面的研究将会促进进化计算的发展。把学习性并行算法与计算复杂性联系起来，分析这些网络模型的计算复杂性以及正确性，从而确定计算是否经济合理。因而关注神经信息处理和脑能量两个方面以及它们的综合分析研究的最新动态，吸收当代脑构象等各种新技术和新方法是十分重要的。

离散符号计算、神经计算和进化计算相互促进或者最终导致这3种计算统一起来，这算得上是我们回避不了的一个重大难题。预计在21世纪初，关于这个领域的研究会产生新的概念和方法。尤其是视觉计算方面会得到充分地发展。我们应当抓住这个机会，力求取得重大意义的理论和应用成果。

3.3 神经网络结构和神经元芯片的应用研究

神经网络结构的研究是神经网络的实现以及成功地实现应用的前提，又是优越的物理前提。它体现了算法和结构的统一，是硬件和软件的混合体，这种硬软混合结构模型可以为意识的作用和基本机制提供解释。未来的研究主要是针对信息处理功能体，将系统、结构、电路、 器件和材料等方面的知识有机结合起来，建构有关的新概念和新技术，如结晶功能体、最子效应功能体、高分子功能体等。在硬件实现上，研究材料的结构和组织，使它具有自然地进行信息处理的能力，如神经元系统、自组织系统等。神经计算机的主要特征是具有并行分布式处理、学习功能，这是一种提高计算性能的有效途径，使计算机的功能向智能化发展，与人的大脑的功能相似，并具有专家的特点，比普通人的反应更敏捷，思考更周密。光学神经计算机具有神经元之间的连接不仅数量巨大而且结合强度可以动态控制，因为光波的传播无交叉失真，传播容量大，并可能实现超高速运算，这是一个重要的发展领域，其基础科学涉及到激光物理学、非线性光学、光紊乱现象分析等，这些与神经网络之间在数学构造上存在着类似性。近年来，人们采用交叉光互连技术，保证了它们之间没有串扰，它有着广阔的发展前景。在技术上主要有超高速、大规模的光连接问题和学习的收敛以及稳定性问题，可望使之得到突破性进展；另一种是采用LSI技术制作硅神经芯片，以及二维VLSI技术用于处理具有局部和规则连接问题。在未来一、二十年里半导体神经网络 芯片仍将是智能计算机硬件的主要载体，而大量的神经元器件，如何实现互不干扰的高密度、高交叉互连，这个问题可望尽早得到解决。此外，生物器件的研究正处于探索之中，研究这种模型的理论根据是当硅集成块和元件间的距离如果接近0.01微米时，电子从邻近元件逸入的概率将很有限，便产生“隧道效应”的现象，它是高集成电路块工作不可靠的原因之一。而生物芯片由于元件是分子大小的，其包装密度可成数量级增加，它的信号传播方式是孤电子，将不会有损耗，并且几乎不产生热。因此，它有更诱人的前景。随着大量神经计算机和神经元芯片应用于高科技领域，给神经网络理论和方法赋予新的内容，同时也会提出一些新的理论课题，这是神经网络迅速发展的一个动力。

4 结束语

近年来，我国“863”计划、攻关计划、“攀登”计划和国家自然科学基金等，都对神经网络的研究给予了资助，吸引了大量的优秀青年人才从事神经网络领域的研究工作，并促进我国能在这个领域取得世界上的领先地位。在21世纪科学技术发展征程中，神经网络理论的发展将与日俱增。

参考文献：