智能科学技术教学的认识
来源：UC论文网2016-06-04 16:08
摘要：
结合我院在智能科学技术相关课程中开展的教学实践活动，就教学理念、教师素质培养及创新实践 教学方法应用三方面阐述了作者的一些体会。
智能科学技术是数学、物理、电子、计算机和信息处理以及哲学、生命科学等多学科交叉的综合性学科。智能科学技术课程的教学目标是培养具有信息科学、智能科学、脑与认知|4学、现代科学方法学基本理论知识，掌握计算机、人工智能系统、信息网络、信息处理、自动控制、系统优化专业知识和综合技能的高级复合型人才。
在一定程度上，智能科学与技术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，对全面培养学生的信息素养、创新的思维方式，激发他们对信息技术的追求具有积极意义。因此，为适应社会对从事智能化产品研发人员的迫切需求，同济大学电子与信息工程学院近年来率先提出并建设智能科学与技术课程链，包括计算机控制系统、机器人与人工智能、智能技术等，力图建成各环节有机联系、具有较宽覆盖面的“课程链”。
在实际教学中，为了适应快速的技术发展趋势，更好地利用有限的教学资源、实验资源和课时约束，近年来，我们对智能科学与技术相关的各门课程进行了整合，对课程的教学理念与内容、教师素质培养、教学方法与手段等方面进行了全方位的研究与实践。
1.师生共同实现自我
叶澜教授指出：“教师应该具有与时代精神相通的教育观念。”智能科学技术相关的课程涉及大量前沿科学，我们必须跟上甚至超越先进国家的研究步伐。根据研究型大学创新人才培养的目标定位，吸收现代先进教育观念，我们树立了师生共同实现自我的教学理念。
教学主体应同时包括学生和教师，成功的教学有赖于建立和谐的师生关系。一直以来，以学生为中心已成为大家的共识，学生既是大学的服务对象又是大学品牌的建设者和传播者，社会对大学的认可正是基于毕业生服务社会的能力和表现，因此教学必须从学生的长远利益出发，创造学生价值P]。智能科学技术具有快速的发展趋势和交叉的学科特性，因此要求师生共同把握潮流脉动。学生要积极地、主动地、有目的地学习并创新，也就是“学会学习”，同时带给教师最现代、最崭新的观点与视野。譬如在今年的计算机控制系统课程设计中，几名学生针对春运火车票实名制运行中因人工进行身份核对造成的大负荷工作量、检票时间过长等新问题，大胆提出了火车票实名制电子客票系统的设计方案，以及利用已经商品化的身份证检测装置进行智能检票原型机开发的设想。这让我们惊喜地认识到教育已经不再是简单的知识灌输，而应能够启发学生自主地寻找问题、发现问题，从而解决问题。
面对智能化发展趋势，教师不再是一部百科全书，而应变成向导、顾问及合作伙伴，帮助学生在独立思考的道路上加速前进，引导学生发现新问题，掌握新知识，使学生将理论与实践有机结合，具备合作与解决问题的能力。而教师也在教学过程中不断提升自己，强化专业水平，师生共同进步，实现自我。在机器人与人工智能课程中，讲授实际机器人受到各种不同约束，只用理论公式讲解不仅枯燥而且不易理解。在和学生答疑讨论的过程中，我们发现将这种约束用动画表示出来，学生很感兴趣并且易于掌握各种约束的实质。动画的制作本身就体现了智能技术的发展，学生在这方面的技能往往比教师更新潮、更先进，教师在此时也从学生处获得更多技巧，丰富自我。通过师生间的高频互动，实现教学相长，提高了教师的教学与学术能力。
2.加强教师素质培养
智能科学技术的知识更新速度很快，自20世纪70年代末开始，智能技术应用的基础——处理器已经更新换代了好几代，相应的高校实验课程也随之调整。进入21世纪，技术发展更快，此时在教学中仅依赖个别老教师就显得力不从心。较其他学科，智能科学技术教学对教师提出了更高的要求，更应加强教师梯队尤其是青年教师的培养工作。为此，我院始终坚持制订并实施人才培养计划，推荐和选派中青年骨干教师出国开展教学科研学术交流，及时把握国外顶尖知名大学的专业与学科建设动态信息。在与国际知名企业合作的同时，多次派教师赴企业进行实地参观学习，在引进先进技术的同时也学习其先进的管理观念，使教师具有更合理的能力结构。
另外，我们也借助学校平台开展教师队伍的自身培训工作，通过青年教师讲课竞赛、老教师教学经验讲座以及邀请国内外专家来校交流等形式，进行教学理念和教学方法的交流；发挥新老教师在教学经验、知识面和智能技术应用能力等方面的特长，组织各种教学业务活动，积极推动新老教师之间的相互交流和学习。
教材建设和课件建设是培养青年教师的重要载体。在参编教材过程中，青年教师加深了对课程理论体系、相关技术发展及如何将科研成果运用到教学当中的了解。相比美、欧、日等发达国家，我国的智能科学技术较落后，因此青年教师应充分发挥外语好的优势，直接从外文文献中获得最新资讯,传递给学生。同时，我们也对双语教学乃至全英语教学进行了有益探索，对青年教师提高专业素质和职业素质起到了良好的推动作用。
教育是一个使教育者和受教育者都变得更完善的职业。只有当教育者自觉地完善自己时，才能更有利于学生的完善与发展。
3.科研与教学结合、学习与创新结合
实践是新世纪人才培养的关键环节。智能科学技术与实际相结合才能得到持续的发展。教师的科研与教学相结合、学生的学习与创新实践相结合，是智能科学技术教学的一个有益探索与尝试。在教学过程中，教师将最新科研成果融入教学过程，利用科研方面的优势，教学相长，形成科研与教学的良性互动。学生在学习过程中能够不断跟踪国际研究的前沿，掌握和了解该学科的成就和发展状况，有利于提高专业素质，拓宽知识面，强化超前意识。
通过将科研项目与课程建设相融合，如国家863高技术项目、国家自然科学基金项目、国际合作项目、省部级科研项目等，使得本科教学与实践创新过程和科研项目息息相关，成为智能科学技术实践教学的重要延伸。近几年，我校以国家级科研项目和科技竞赛为背景设立主题研学项目，如机器人技术研究小组、智能小车技术研究小组、嵌入式系统研究小组等，产生了一大批学生创新成果和竞赛佳绩，在全国大学生电子设计竞赛、RoboCup(机器人世界杯赛)、飞思卡尔智能车大赛、嵌入式系统等连续获得30余个重要奖项。在2009年的RoboCup类人组足球赛中，我校借助科研项目对双足移动机器人的研究成果，成功地将视觉处理、基因算法在步态学习中的应用以及基于生物诱导机制的步态产生运用到NAO上，克服了时间短、经验少等问题，成功取得决赛权并进入了16强。
在智能科学技术课堂教学的同时，我们借助校计算机与信息技术国家实验教学示范中心、大学生电子信息科技创新基地、实验中心及大学生创新计划，为课内综合性教学、课外实验选修课、实验研讨课、自主研学等提供了广阔的选择空间，极大地促进了学生创新意识的培养和实践能力的提高。
4.结语
智能科学技术在未来人类社会将起到越来越重要的作用。相比其他学科，该学科具有发展速度快、知识面宽、综合性强等特点，因此在教学中必须针对这一特性做出必要的改革和创新。改革要兼顾知识的传授、能力的培养和素质教育，必须是教师和学生同时作为主体的自我提升过程，从而实现培养具创新意识、思维、能力的21世纪适应型人才的目标。
作者简介：王祝萍（1973-),女，副教授，博士，研究方向为非线性控制、机器人与智能控制；陈启军（1966-),男，教授，博士，研究方向为机器人与智能控制、非线性控制、嵌入式系统及环境理解等。
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