智能科学与技术论文范文
时间：2023-04-09 01:15:06
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中图分类号：G642 文献标识码：A
1 引言
随着智能科学技术在人类生活各个领域的不断渗透，它所带动的智能技术浪潮正在不断地扩大，并对社会、文化、教育的发展发挥了巨大的作用。
“智能科学与技术”本科专业作为一门刚刚起步的新专业，具有广阔的发展前景和巨大的应用需求。它是一门综合交叉性学科，旨在培养具有脑与认知科学、智能科学、信息科学、现代科学方法学的基本理论知识，掌握计算机、智能系统、信息网络、信息处理的基本技能，综合运用所学知识与技能去分析和解决实际问题，具有较强的自学能力和创新能力的高级复合型人才。
“智能科学技术导论”课程是“智能科学与技术”专业的基础课程，作为本专业的“敲门砖”，可以帮助学生对“智能科学与技术”专业有一个整体上的认识，对智能科学领域有一个初步的了解。
2 课程概述
对于刚刚迈进大学校园的青少年来说，他们面临着许许多多的新问题，其中最重要的一项，就是“专业”问题。自己将要学习的专业究竟是怎样的?它的前景如何?怎样才能学好它?“智能科学技术导论”课程是学生接触到的第一门涉及本专业知识的课程，它针对学生的实际需要，系统、科学地解答了学生各种各样的专业问题，为本专业的新同学们提供适时和恰当的“专业引导”，使他们很快进入环境，成为一批积极主动、方向明确、方法正确的新型学习者。
本课程具有以下特点：
(1)从宏观上介绍智能科学技术领域的相关内容，综合性强。
课程整体地介绍了智能科学技术以及智能科学领域的基本概念、学术思想、知识体系、学术特色，使学生对“智能科学技术”由完全陌生的状态变为能够对它的基本模型和基本问题建立一个初步、宏观的，然而又是准确和科学的认识。
课程剖析了智能科学技术与相关学科之间的关系，使学生明了智能科学技术、信息科学技术、控制科学技术和计算机科学技术各有各的独立研究领域，各有各的独特作用，不能互相替代，但是又互相交叉、互相作用、互相促进。
通过回顾和展望，本课程揭示了智能科学技术的精彩发展前沿技术与巨大的创新机遇，指明当代智能科学与脑科学、神经科学、认知科学的结合将开辟极其广阔的发展空间，同时也指出智能科学技术面临着科学研究方法论的深刻变革。
(2)解析专业课程结构框架，指引学生采用正确的学习方法开展本专业的课程学习。
科学的学习方法是受多因素制约的多层次、多序列的复杂的动态体系。从微观上说，怎样读书，怎样上课，怎样实验，怎样实践，怎样做笔记，怎样记忆，怎样运用学习时间等都是方法问题；从宏观上看，怎样制定学习战略，怎样选择治学途径，怎样不断优化知识结构，如何确立学习观和学习原则等也都包含着“方法”问题。
本课程通过阐述智能科学与技术专业的知识结构，并对其进行深入分析，帮助学生认识整个专业的知识体系，明晰本专业课程的组成、每门课程的作用以及课程之间的逻辑关系，指引学生采用正确得当的学习方法开展本专业的课程学习。
(3)激发学生热情，培养学生兴趣。
本课程从根本上阐明了智能科学技术必然在现今时代崛起并迅速登上现代科学技术舞台的内在缘由，启示学习智能科学技术的必要性和重要性，启发学生的历史责任感和崇高使命感，使他们认识到能够学习“智能科学与技术”专业是他们这一代人的幸运。同时，通过分析和案例介绍，说明智能科学技术对于经济发展和社会进步的巨大作用，认识到信息化必须走向智能化才能建成现代化国家，从而有效地增强学生学习智能科学技术的自觉性、自豪感。
通过介绍一些典型的智能系统，使学生初步建立起智能科学技术的直观形象和感性认识，相当于进行了一次“智能科学技术的认识实习”，以此激发学生的学习热情。
3 课程教学的认识与思考
3.1 着重实际应用，激发学生兴趣
智能科学是一个不断发展的学科，它的技术成果、研究动向更新地很快。教师应及时地介绍智能科学技术领域的最新科技成果，将其引入课程教学，增加操作环节，可由教师进行演示，或由学生自己在实验室进行运行。
通过操作加深感悟，是学生参与知识形成过程的关键。通过亲手执行包含智能技术的应用系统，使学生获得关于智能科学技术更为深刻的体验，大大拉近学生与智能科学技术之间的距离，使他们感觉到“智能科学技术就在自己身边”。这样，既增强了学生对本课程的兴趣，又使学生及时掌握了本学科领域发展的最新动态，扩大了知识面。
3.2 组建研究小组，鼓励创新思维
智能科学技术本身处在创新发展时期，特别需要培养具有创新精神的人才。智能科学技术是一个高度综合又非常深邃的学科，依靠常规的学习方法很难把握，同时，它又是一门研究思维规律的学科，思维规律之中最重要的是创新思维。所以，培养智能科学与技术专业的高层次人才，一定要着重创新思维的建立。
教师可综合考虑课程侧重点与学生兴趣，指定几个研究方向，组建研究小组。鼓励学生通过查阅资料、调查实践等方式解答问题，提出自己的新想法。整个活动以互动的形式开展，教师引导学生积极思考问题，通过师生的交流和探讨使学生获得对同一问题的多种思考结果，学生可依照自己的新思路将研究逐步深入，最终，以组为单位向教师和全体学生做专题介绍。这种参与式教学模式使学生在“教”的同时，巩固提高了对知识的理解，并锻炼了学生的逻辑表达能力和心理素质，给学生一个展现自我的平台。
3.3 采用灵活考评方式，建立综合考评体系
传统的单纯以期末考试成绩作为考量的考评方式过于片面，同时也容易束缚学生的思维。综合考虑智能科学技术专业的培养计划以及智能科学技术导论的课程特点，笔者认为，应采用灵活的考评方式，建立综合的考评体系。
本课程考评体系可分为三部分：期末考卷、调研表现、小论文。期末考卷只要基于本课程教材的基本理论、基础知识、课堂内容进行测试。调研即3.2节中所提到的组建研究小组，每个小组就自己的研究方向进行调研，参阅书籍、查找资料、深入探讨，以PPT的形式向教师和全体学生进行总结汇报。小论文指学生以自己的调研方向为题目，撰写专题论文。这种考评方式是以书本为平台，培养学生主动系统地获得新知识、新技术的能力，主要包括基本学习能力、自学能力、实践操作能力和表达能力，鼓励学生勇于创新的精神。同时，也调动了学生查阅资料，自主思考问题的积极性，扩展了知识面。
3.4 参观实验室，了解领域研究现状
智能科学技术学科的大学毕业生，应该既可以从事智能理论和智能系统的研究、智能科学技术相关专业的教学，又可以从事实际与智能技术相关的工程开发工作。而对于刚刚接触这个专业的学生来说，很难从书本中明了自己今后的究竟能做些什么，也很难将书面知识与实际应用相结合。通过参观与专业相关的实验室，进行现场教学，帮助学生将课本上的抽象理论与具体实践结合起来，让学生了解将来可能会从事的工作，了解学科领域的研究现状，亲身感受实验室的学术氛围，激发学生对专业领域高水平研究的向往。
同时，还可以组织本专业博士、硕士研究生开展系列讲座，讲座内容可包括本科课程学习、专业学习方法、实验室在研项目、领域前沿技术等等。在介绍专业知识的同时，向本科新生传授自己的学习经验，引导他们在智能科学与技术专业的这条道路上稳步前行。
篇2
1 智能系·信科院
智能科技系是2002年9月初正式成立的，它完全根植于北人信息科学中心，末作增扩。后者的简称——“信息中心”——虽然易与“计算中心”或“情报资料中心”混淆，却是上世纪八十年代中期北大一些有识之士倡议建立的第一个多学科交叉研究中心。它以数学系、无线电f电子学)系和计算机系为主，联合心理学、中文、遥感等共十个系所而组成，宗旨是开展多学科交叉研究，充分发挥北大的综合优势。即使放在二十余年后的今天来看，这样的举措也是颇有前瞻性和魄力的。在此基础上，北大很快于1986年建立了第一个国家重点实验室。就是这样人数不多的一个机构，先后出过三名院士和一名北大常务副校长。以指纹识别为代表的研究成果进入国际先进行列，在国内得到广泛应用。
2003年9月10日，北京大学最大的学院——信息科学技术学院——成立。它包括计算机、电子学、微电子学和智能科学四个系，有十二个(研究)所和中心，两个国家重点实验室和若干部门实验室。系是教学单位，所和中心是研究实体。从此，智能科学系(暨信息中心、国家实验室三位一体)翻开了新的一页。
2 专业增列·学会指导
成立智能科学系除了要顺应北大“系并院”的潮流，也是完善作为学校基本建制单位所必备的。何新贵院士为系取了名称，如今许多学校也大都采用这样的称谓。查红彬教授担任系主任，笔者是主管学科建设和教学的副主任，具体参与负责各项相关工作。创办国内第一个智能科学与技术本科专业也是我们这一班人继承传统的首要任务。事实上，早在一年多前，大家就进行了酝酿，特别是中国人工智能学会教育工作委员会多次组织的相关研讨，成为重要的准备基础。
北大是一级学科下自主增设、增列学科专业的学校。系领导上任伊始第一件事就是要在当年申办智能本科专业，而且志在必得。为此，我们在前期制定了详细的步骤计划，进行了深入调研和各项准备工作。我们起草完成了所需的各项材料(人才需求论证、专业建设规划和适应培养目标的教学计划与课程设置方案、教师教辅队伍和基本办学条件说明以及国内外背景对比材料等)，中国人工智能学会涂序彦等学者对此进行了专家论证，协助完成了论证报告。这些工作就绪后，我们在2003年10月下旬向学校主管副校长、教务部负责领导和学院领导做了汇报说明，并于10月30日正式提交申请材料。经学校的学部讨论通过，校教务部审核和校教学科研工作委员会论证(由于是国家公布专业目录外者)，再经校学术委员会审议，报校长办公会批准，最后于12月15日前顺利完成了全部程序，报教育部备案。2004年初，教育部正式批复并公布了北京大学“智能科学与技术”新的本科招生专业。这个专业名称是查红彬教授建议的，日后成为教育部批复新申办学校的统一提法。
由于“智能科学与技术”未在国家公布的专业目录中，因此是增列而非设置，北京大学将其置于计算机科学与技术一级学科之下。由于北大历来严格控制招生规模，我们的30名招生计划是由信息学院其他三个系从原有计划分配名额中挤出来的。新专业的计划发展规模最终为50名。
3 教学计划·四校会议
智能科学系虽然成功地创建了国内第一个“智能科学技术本科”专业，但也面临着许多挑战。首先是缺乏本科教学的经验。尽管信息中心前身具有北大最早的硕士点、博士点和博士后流动站，研究生培养己历十余年，但一直实施科研主导体制，未曾从事过本科教学。师资队伍扩充快，新进年轻博士比例大，而真正有过本科教学经历者寥寥无几。此外，信息学院成立后开始调整教学计划，制定了一年级统一课程内容，新生是按学院统一招进来，第一年共同学习，后三年才分专业培养。我们虽然为申办专业制定了一套课程计划，但因不兼容学院的统一规划而未能第一次通过学院教学指导委员会的审核。为此，我们组织学院经验丰富的老教授，为本系青年教师进行教学培训，听取学院主管负责领导和几位多年从事本科教学管理的老系主任对教学计划的修订意见。
通过几个月的努力，我们完善了智能科学系的课程体系，并最终通过学院教学指导委员会的审核。这个教学计划具有几个特点：一个大基础——以学院的数、理和信息类为主，强调宽厚扎实;三个核心课程群作为专业理论基础，包括智能基础课程群(智能科学技术导论、人工智能、脑与认知科学、信息论、信号与系统)、机器感知课程群(生物信息处理、图像处理、数字信号处理、模式识别)和计算智能与知识发现课程群(智能信息处理、机器学习、数据挖掘、计算智能等)，以及两门实验(机器感知和机器智能)和其他各种选修课。四年学分150分，其中必修88学分(包括全校公选26学分、大类平台20学分、学院要求的13学分、专业必修29学分)，专业选修56学分(含专业课44学分、通选课12学分)，毕业设计6学分。
为了更好地交流经验，扩大本专业的影响力，2005年5月，我们发起并与第二批获准的学校(南开、北邮、西电)在北大召开了四校研讨会，围绕各个学校在智能科学与技术本科专业的建设、招生、教学计划制定和未来发展设想等方面进行交流研讨，并建立了联系机制和网站。全国一些兄弟院校也纷纷来北大了解情况，开展座谈，我们则尽可能贡献自己的经验，给予支持。
4 招生·分流
从2004年开始，信息科学技术学院按学院大类招生，每年接收330～340名本科生，占全校的1/9左右。学生高考排名在全校属中上，但成绩分布差异较大。与学校的其他学院(多从一个系成长为一个学院，如数、理、化、生等)相比，信息学院是由四个不同的系合并而来的，专业跨度大，因此采用一年分流的模式(上述学院为二年分流)，笔者被指定负责这项工作。我们提出自愿为主、计划为辅的方针，尽量满足同学们的兴趣志向。制定的分配计划是：电子学系120人、计算机系110人、微电子系70人、智能科学系30人，允许有10%的调整。分流工作在大一下学期(每年4月份)进行，包括全院动员、四个系专题介绍宣传、开放日参观咨询等几个步骤，可谓热闹非凡，同学们可以充分了解了四个系的专业特色。
为了克服盲目性引发的偏差，我们建立了一个网上分流系统，在正式填报专业前，增加了摸底预填报的环节，及时反馈群体意向的分布信息，指导学生们的选择，也便于学院掌握动向，调整措施。这种大类招生、进来一段时间后再分专业的举措体现了北大的人文关怀。智能专业初办，基础条件差，缺乏毕业生记录的宣传说明，与学院其他三个老牌系(电子学系50年历史、计算机和微电子系30年历史)相比较并无优势可言，但是我们通过扎扎实实的工作和细致有效的改进，使这个新方向日益显现出魅力。随着智能专业的成熟，特别是有了第一届毕业生后，就愈加受到更多学生的喜爱。
选择智能专业的人数逐年上升，2004级34人、2005级36人、2006级39人、2007级43人，目前正在进行的2008级分流达到45人。除了在信息学院内部的影响力不断扩大，北京大学其他学院的转系情况也开始有了可喜的变化。北大最好的元培计划实验班今年第一次有4名学生选择智能专业，医学部和光华管理学院也有申请者(本文成稿时这项工作还在进行)，2008级学生肯定突破50名，我们在第五年就达到了创办智能科学专业的规划目标。
5 首届生·班主任
在新办专业中，有一项由教授担任智能本科专业班主任的举措。这是利用教授的学识、经验和责任心来更好地管理呵护自己的学生，避免了年轻教师因职称晋升等压力可能出现的疏漏。这一做法取得明显效果，不仅受到同学们的普遍欢迎，信息学院也开始考虑推行。笔者担任了智能专业的第一任班主任。首届学生(2004级)有34名，他们进入北大后毅然选择全新的智能专业是很有勇气的，全班有11名来自北京的学生，5名女同学，这个比例迥异于整个信息学院的总体分布。
该班学生的年龄恰与我自己的孩子相同，我天然地熟悉他们的一般特点，也理解家长们的想法。北大信息学院的淘汰率平均是7%，每年都有20多人退学。这班学生在大一时的成绩并不占优，其中有几人处在边缘位置，因此，我立下的最低目标就是确保所有同学不掉队。我首先通过全班民主选举任命了一个5人组成的班委会，这个5人机构在随后的几年中发挥了重要作用：其次走访宿舍，了解每个人的情况，为了消除代沟，我努力融入同学当中，学习熟悉他们的语境和思维想法。我同多数同学家长有过接触，从中更深入地掌握学生的性格特点，也包括寻求家长的必要配合。我与所有同学做过不止一次的个人交谈，经常是在晚间，很多时候是他们主动找我，谈遇到的各种困惑、自己的想法、志向等，我利用这些机会及时解决了具体问题。在学习上，我组织全班同学开展互帮互学，尤其对几门有难度的专业课程进行“联合攻关”。全班的“数据结构与算法”课程成绩甚至超过了计算机系。
几年来，全班团结互助，像一个大家庭，班委会也一再连任，得到全体拥护。到毕业时全部合格，实现了我的愿望。不仅如此，全班的学习成绩在学校的综合评估中优良率达93‰毕业设计都在良以上，有14人获优秀，更有三名同学的毕业论文被评为学院“十佳”论文。学院的第一、三名也都出自我班。34名同学中有22名继续保送本校读研(其中20人仍在本系)，4名同学去了大的国企和知名外企工作，8名同学出国深造，在欧、美一些名校攻读博士，其中有一名学生同时拿到了包括哈佛、MIT、CMU、UCLA在内的著名大学的全额奖学金(最后选择MIT)。第一届智能专业学生的良好成绩极大鼓舞了我们，增强了我们办智能专业的信心，也为以后的几届同学做出榜样。
几年班主任的经历让我深深地体会到，进入二十一世纪的大学，教书、育人同等重要。要适应新时代年轻人的特点，保持我们民族的优良传统，把人格培养放在首位。能够进入北大的学生都是各地的尖子，当他们聚集在这所著名学府时，首先要调整原来俯视周围的习惯，学会平视甚至仰视其他同学，平和自己的心态，开阔胸怀，树立人生抱负和刻苦努力的决心，这样才能正确对待困难和挫折，才有所作为。班主任的工作往往细致入微，其实是把70%的精力用到30%的人上面。一些学生掉队是否可以避免，关键看班主任的工作是否到位。
6 培养体系·本研贯通
北大是(文)理科性质的学校，“智能科学与技术”专业也是按理学设置，尽管它更强调学科交叉。从智能科学的内涵来看，我们设立的培养方向更多地是继承自身传统和学校的综合优势，突出“以人为本”的脑认知和与心理生理结合，开展机器感知(视、听、触)和数据转换信息，进而发现知识的机器智能两个方面的研究。同时，我们配合学院的教学指导规划设置课程计划，除了全校的公共必修课程(外语、政治和体育)，还有学院的公共平台课。第一年主要是夯实数学、物理和信息类的基础，后三年的专业课程安排是以必修的专业基础和机器感知与机器智能两个方向的专业核心课程为架构。为了强调学生的动手能力，还重点建设了两门实验课程。此外，还利用学校的各种本科科研基金项目(包括大学生创新基金、著政基金、泰兆基金、校长基金)和各个实验室承担的项目来吸引学生，培养他们思考问题的能力，提高他们的研究兴趣，为日后进一步深造打基础。由于绝大多数学生都将读研，这样的安排无疑起到了积极作用，并成为撰写毕业论文的基础。我们还打通了本科高年级与研究生一年级的课程，利用各种机会举办研究讲座，如龙星计划、专题报告、国际人工智能远程教学等活动，开阔学生的视野，引导研究方向，调动学生的潜质。从专业特点来看，我们的智能学科更偏向于“软”的一侧，因此也充分利用信息学院，特别是计算机系的各类教学资源来帮助扶持新办专业的成长。
我们原有的博士、硕士点是计算机应用技术和信号与信息处理两个方向，为了让我们的培养体系更加系统，我们进行了两年的精心准备。2007年底，我们正式向北大研究生院申请增列“智能科学与技术”硕士和博士点。经过必要的论证，最终获得批准，及时衔接第一届本科毕业生升研。至此，本、硕、博一以贯通，作为计算机科学与技术下的二级学科，一个完整的智能科学技术专业培养体系建立起来，从培养体制上保证了新兴智能专业的顺利发展。
7 特色专业·教学团队
五年来，北京大学智能科学技术本科专业从酝酿到创办，可谓初见成效，走过了颇具挑战的历程。除了确定具有特色的培养目标和方向外，还需要扎扎实实落实每一个环节，并在实践中检验。本科教学迥异于研究生培养，它的计划性、按部就班执行的严格性以及每堂课程的内容安排和效果评估必须一丝不苟。
信息学院秉承了北大的优良传统，对这个新办的专业给予了巨大支持和关怀，使我们能迅速成长起来。我们从一开始就有一套严格的课程设置审核程序、教案检查制度和新教师上岗准入的试讲考核手续。学院有一支由经验丰富的退休教师组成的督导组，随堂听课评估每一位教师的讲课内容、方式和教学效果，及时纠正问题。作业批改和试卷出题也都有严格规定。在课程体系的建设方面，信息学院打通了一年级的公共部分，深化和夯实了数理基础。
在专业课程上，智能科学系提炼了三个课程群，并组织教师进行重点建设。此外还加强对学生动手能力和独立思考解决问题能力的培养。
除了在专业上实施分流培养外，我们还针对北大学生的特点，在基础课采用实验班的A、B分级组合方式，满足不同专业对各自基础培养的要求。在专业课程群中，也允许不同兴趣的组合选择，充分发挥和提升学生的能力。为了更好地关怀学生顺利成长，我们除规定教授担任班主任外，还设立了本科生学术导师制，加强对学生的各种指导。智能科学系也注重师资队伍建设，引进了一大批(半数以上)优秀的年轻教师，其中信息学院中从国外回来的教师比例是最高的，为这一新兴学科注入了最具活力和新思想的力量。在招聘教师时，教学需求和能力成为评价的重要指标。
2007年，我们接受了教育部的学科评估，新办专业得到好评。学校开始关注我们的进步，在随后的一年中，我们一再从学校的竞争中脱颖而出，陆续获得了国家一类特色专业、北京市一类特色专业和北京市优秀教学团队等称号，2008年又获得国家级教学团队称号。我们的培养体系和人工智能双语教学也分获北京大学的教学一、二等奖。
8 结语·致谢
尽管北大年轻的“智能科学与技术”本科专业建设初见成效，但征程是漫长的，我们还会面临更多的挑战和问题。然而，智能科学这个本科专业方向是很有希望的，它不仅吸引了大学的新生，也在高考人群中产生着愈加重要的影响，它的健康发展需要大家共同的努力和精心培植。每所大学都有不同的特点，我们应该从学校、师资、方向、生源以及学科培养性质和目标等条件出发来建设新兴专业。以上是笔者对北京大学第一个“智能科学与技术”本科专业创建历程的回顾，希望与同行共享。
在专业建设过程中，许多人给予了热情帮助和支持。这里要特别感谢北大信息学院陈徐宗教授，感谢中国人工智能学会涂序彦和王万森教授。
最后引龚定庵一句名言：“但开风气不为师”。
9 总结与展望
本文介绍了厦门大学智能科学与技术系在学科发展、科学研究和人才培养方面的基本建设情况。我们希望这些初步的工作总结能对目前正积极筹办本专业的兄弟院校起到一定的借鉴作用。
“智能科学与技术”专业在我国的发展尚属初级阶段。尽管近几年得到了国内部分高校的重视，但其发展并不是很快，且进一步发展也存在一些障碍。比如，从专业配置来看，目前智能科学与技术并非一级学科，多数学校的“智能科学与技术”专业博士培养都是依附于其他相关专业。从长远来看，这并不利于整个学科的发展。希望通过各相关高校的广泛交流和积极配合，“智能科学与技术”专业在国内的发展能更上一层楼。
篇3
关键词：智能科学与技术；专业启蒙教育；课程
0 引言
经过十几年的发展，目前我国已有几十所高校相继设立了智能科学与技术专业。作为国家民委直属的民族高校，为顺应学科交叉和未来技术发展的趋势，中南民族大学计算机科学学院近年来申请并设立了智能科学与技术本科专业。在对智能专业新生培养的过程中，教学团队借鉴其他高校先进经验并结合计算机科学学院现状，针对智能科学与技术专业学生的特点，探索和尝试一种多元化专业启蒙教育模式，其目标是通过对大一学生进行专业启蒙教育调动学生学习专业的主观能动性，激发学生研究专业知识的兴趣，帮助学生认清自己的优势与不足，制订出适合自己的专业学习规划和职业规划。
我国的传统教育一向重视启蒙教育，宋代朱熹就曾著有《易学启蒙》一书。启蒙是教育永恒的使命，针对个人的启蒙通常是教育活动的主要形式。专业启蒙教育是大学专业教育的起步，对学生的专业学习及职业发展具有基础性意义。
1 专业启蒙教育的现状’
当前一种较普遍的观点认为专业启蒙教育就是对新生进行“专业百科知识”的启蒙，通过专业导论课程教学实现。传统专业导论课程的教学一般可以分为专业概况介绍、专业培养体系与学习目标讲解、学习方法与兴趣培养、该专业的社会需求和就业前景等4个部分。与其他许多理工科专业一样，智能科学与技术专业的教学计划中也会有在第一学期开设智能科学与技术导论课程，但由于智能专业具有交叉性、综合性并且受到传统教学体系等诸多因素的影响，智能专业导论课在实际课堂讲授过程中遇到一些困难。例如，由于受教学计划制订规则的限制，包括平均的周学时数、学分数以及专业课程前后衔接等，教师在学生大学4年的第1学期甚至第1学年很难安排其他专业课教学。
根据笔者对一些开设智能科学与技术专业院校的教学计划和大纲的调研情况看，许多学校和中南民族大学计算机科学学院目前的情况相似，在第一学期安排的专业课是C语言程序设计，在第二学期安排数字逻辑和（或）C++程序设计等专业基础课。这就导致在智能专业第一学年中，智能科学与技术导论课“独挑”专业启蒙教育重担的结果，可能出现的问题主要体现在以下几个方面。
1.1 专业的“点、线、面”难以顾全
1）有限的课时数与丰富的内容难以匹配。
智能科学与技术专业集计算机软硬件、自动控制、网络等现代科技于一身，是一门多学科交叉的综合性学科，因此其内容之丰富、难度之深、应用面之广可想而知，而导论课能安排的学时很有限。这使得教师在上导论课时很难兼顾知识面与知识深度，要想完整并系统地在新生面前展现该专业的前沿性内容非常困难；许多学生听完导论课后难以从宏观角度理解和认识智能专业，常常会产生“雾里看花”、不知所云的感觉。
2）专业导论课与专业理论课衔接不紧密。
万事开头难。大一新生由于知识结构不完整并缺乏认知能力，难以从整体上把握学科形态，对导论所涉及知识的理解和掌握程度有限，然而等到高年级再接触大量专业课时，学生已基本忘记了入学时学习的导论课基本内容。由于缺乏对该专业的宏观把握，学生在后来的专业课学习中常常是孤立地学习某一门专业知识，很少会主动并且有意识地将相关课程联系起来学习。这就妨碍了学生综合运用所学知识能力的提高，不利于学生发散性和创造性思维的养成。
1.2 学生普遍缺乏对未来的规划
1）对专业产生片面性认识。
按照现行的教学计划安排，智能专业的新生多半从计算机类课程开始进行专业课学习。专业启蒙教育中也特别强调计算机技术的重要性，再加上新生易受“先入为主”效应的影响，一些学生在和笔者座谈时就流露出只要学好计算机课程，掌握几门编程语言，今后就能够胜任智能系统开发设计工作的想法，这种想法在以技术至上为学习理念的学生中很具有代表性。
2）对专业的学习兴趣难以维持。
教师在上导论课时都会精心准备一些课件和素材，以便新生一开始就能产生对该专业知识的好奇，但随着时间的推移并且较长时间没有深入到专业学习与研究中，很多学生对该专业的学习兴趣下降，有的甚至将兴趣转向其他专业。笔者在跟踪抽样走访中发现有一些学生已流露出厌学情绪和转专业的想法，对自己的未来也缺乏规划。
1.3 专业认知度与相互沟通能力有待提高
通过对计算机科学学院2012级智能专业新生进行走访和座谈，笔者了解到很多学生特别是来自于民族地区的学生在上大学前很少或者根本没听说过这个专业，许多学生的专业志向是家长或教师帮忙填的，还有相当一部分是专业调剂。这就造成整个年级中，第一志愿报考智能科学与技术专业的学生比例低于50%，也就是说有一半以上的新生是“被智能”。
就民族院校自身而言，少数民族学生的比例超过汉族学生，有较多的学生来自土家、壮、苗、回、畲、朝鲜等民族，即使是汉族学生，他们也多半来自于各地的自治县或自治乡，因此这些学生除了具有一般大学新生的特质，如由于在初高中阶段一心准备高考，而缺乏对社会的了解，对所报考的专业知之甚少外，还受到基础弱、底子薄、知识面窄、见识不多、思维不够活跃、羞于表达、汉语表达能力较弱等因素的困扰。这就势必导致一些学生对智能专业的认知度低，对即将开始的专业知识学习也没有准备，兴趣不高，得过且过，与教师间的相互交流也存在一定障碍。
2 多元化专业启蒙教育模式与实施步骤
在对计算机科学学院当前专业素质教育存在的问题进行探讨后，笔者认为从大一开始就应采用多元化的策略开展智能专业启蒙教育，着手培养学生对学科的认知感，在学习方法和创新思维上给予启蒙和引导，帮助学生形成自己的专业视角和学科分析架构，为今后专业学习打下良好基础。
2.1 制订教改计划。促进专业启蒙教育
刚入学的新生对于学校的学习和生活环境比较陌生，加上不同民族学生在生活习惯、风俗、待人接物观念上有差异，新生之间渴望相互交流对新学校和新专业的看法，但苦于交流渠道的欠缺。根据以往的观察发现，能否有效地融入班级和团队，是影响学生未来专业学习的一个非常重要的因素，因此笔者在新生专业启蒙教育中将如何解决学生与人沟通的问题放在第一位考虑。只有先解决了学生思想和交流方面的问题，才能为他们解开心锁，为专业学习营造一个良好的氛围。
从2012级智能科学专业的学生进校开始，我们就在新生中开展放飞梦想的“云帆计划”。选派优秀专业课教师担任智能科学各小班的班主任。各班主任从新生踏入大学校门的那天起，就从各民族学生自身的特点人手，通过定期个别谈话、班委会、各民族学生宣介会、专业学习规划讨论会等形式有计划、有目的地帮助他们增进彼此了解，加深其对智能专业的认识，引导和强化班级学风建设。这种目的明确、有计划性的活动形式极大地提升了班级凝聚力，使得班上新生之间的关系更加融洽，同时为后续科研兴趣小组和学科研讨小组活动的顺利推进奠定基础。
2.2 建立专业教师辅导访谈制
为了进一步提高学生对智能专业的认知和学习兴趣，智能专业教学团队作为辅导教师组织了多次师生访谈。在访谈过程中学生提出很多他们关心的问题，如大学课程学习和高中课程学习有什么不同？与同班同学和同寝室同学间的关系该如何处理？C语言学习的重要性体现在哪些方面？除了专业书籍之外，还有哪些书籍是学生在大学阶段需要了解的？考研和找工作的关系该如何处理？机器人与智能专业有何关系？智能专业毕业生的就业趋势怎样？少数民族学生如何学好智能科学与技术专业课？
针对这些问题，辅导教师不是只进行简单的说教，而是本着“授人以鱼不如授人以渔”的教育宗旨，尽量从客观、专业的角度阐述自己的观点和看法，通过介绍案例、科技信息动态及教师自我学习的亲身体会，引导学生就自身关心的问题进行思考和探索。此外，教师还特别提出学生要学会根据自身的情况对前人的成功经验有所取舍，批判地继承前人的观点，力求探索出一条适合各民族学生的求学成长道路。
2.3 改进教学模式
在师生间关系更为融洽的基础上，笔者采用“纵、横”结合的方式进行新生专业启蒙教育。“纵向”方面主要是从课程配套与衔接上进行改革尝试，以智能专业导论课为专业启蒙先导，以各专业骨干课程的宣介为后继，让新生既了解将要学习的内容，又在第一时间找到和认识相关教师，为其早日进入专业学习作好铺垫。
“横向”则是将课堂教学与对学生的平时管理相结合，营造出思想与专业教育相互结合和相互促进的教育氛围，在学生的感性世界和理性世界之间搭好桥梁。具体做法有：为了激发学生的学习兴趣，该教学团队抓住智能科学与技术导论课开设的时机，摒弃一贯的说教方式，在导论课教学中引人技术宣讲会、专题报告会、教学实践环节，请不同研究方向的教师就各自研究领域的研究动态和应用前景介绍前沿技术和最新动态，让学生既感到智能的有趣，又了解智能专业的一些重点和难点。
另外，我们还在课余时间通过组织新生参观开放实验室和教师研究室、与课题组中的研究生座谈、鼓励新生与高年级优秀学生组成同民族和同乡学习互助组等活动，让学生在脑海中初步建立起知识、技术、专业和学科间的联系。同时，从大一开始就安排新生参加大学生电子设计比赛、大学生创新比赛、机器人设计比赛等一系列学科竞赛，激发学生的好奇心和求知欲，帮助他们逐步了解智能专业学习和研究的基本方法。
2.4 组建兴趣小组，实现自我引导
在发挥学生自主积极学习的诸多因素中，兴趣爱好尤为关键。为了使得兴趣成为促进学生进一步学习的直接推动力，从新生入学之初，笔者就有意识地引导和协助新生自发组成兴趣小组，以小组为单位参与各类学科竞赛和班级活动。最初的分组情况表明新生在早期更倾向于以寝室为单位参与各类活动，如在专业规划演讲比赛、电工实习、竞赛科目选择等班级活动中，学生更多地以寝室为单位进行分组，原因在于同一个寝室学生的作息时间比较一致，方便大家统一行动。
然而，随着学习的深入，寝室的界限渐渐模糊，将学生联合在一起的更多的是共同兴趣和爱好。这种方式建立起来的关系更加牢固，并且在这样的兴趣小组中每个学生的分工更加明确，团队中的每个成员都希望能为小组作出贡献，因而更能激发出学生的创作灵感，提高学习积极性。这一点在后续开展的机器人创新比赛中得到了很好的证明，如2012级智能专业的学生通过联合、分工、协作，利用课余时间完成了选题、分析、搭建构型、软件编程、报告撰写、视频拍摄上传等流程，最终顺利地完成了预定任务，向组委会提交自己的设计作品。通过兴趣小组的成功运作，各个兴趣小组已开始成为优秀学生专业启蒙教育的宣传站，成为吸引新生钻研科学知识的“吸铁石”。
2.5 设立多层次考评模式
传统的考评体系主要偏重于学生的卷面考试成绩，这种考评模式过于片面，不利于创新型学生的发展。为了适应当今社会对复合型、创新型人才的需求，结合智能科学与技术的多学科交叉性、融合性、综合性很高的学科特点，我们在专业启蒙教育别注重综合考评体系的建立。
我们将专业导论课的考评分为多个层次：（1）卷面考试。期末考试仍然采用书面形式，注重对学生掌握基本概念和基础内容情况的考查。（2）讨论报告。针对导论课教学内容，组织学生进行专业知识认知的专题讨论会，学生以小组为单位进行选题、资料查阅、PPT制作和小论文撰写，最后进行答辩讨论，从而训练和培养新生分析问题、逻辑推理、书面及口头表达的能力。（3）实践环节。教学实践环节会让新生实际动手制作小型简易的微控制装置，增强感性认识，锻炼动手能力。
该考评模式设立的目的是让新生除了重视基本学习能力的提高外，还要从一开始就注重锻炼自己的自学能力、操作能力、表达能力、思维能力和创新能力等。这种多层次的考评结果同时也可以作为日后选拔竞赛学生的重要评判依据。
篇4
涂序彦曾任中国人工智能学会理事长、学术指导委员会主席，是中国人工智能学会的主要创建人、我国“人工智能”学科的奠基人之一，他提出的“广义智能信息系统论”为“人工智能”学科提供了统一的理论架构，他倡导的多学派兼容、多层次结合、多智体协同的“广义人工智能”学科体系，为现代“人工智能”学科的全面、协调、持续发展，提供了研究开发策略，他提出的“广义智能学”促进了“智能科学技术”新学科的诞生。1988年，他编著的高等学校教材《人工智能及其应用》电子工业出版社，获电子工业部优秀教材一等奖。
1977年，他在中国科学院自动化研究所工作，主持“控制论组”，与北京市中医院合作，研究开发我国第一个中医专家系统“关幼波中医肝炎诊断治疗程序”，这也是世界第一个中医专家系统。1985年，主持“国家经济信息专家系统关键技术”研究，提出大型“多级专家系统”新方法，获国家“七，五”攻关重大成果奖。
1960年，在第一届国际自动控制联合会IFAC世界大会，创立多变量控制系统的新原理：“协调控制”理论，他提出的升船机多电机同步的“协调控制”方法应用于三峡工程。1981年，在《科技管理与科学学》发表“论协调”，提出创建“协调学”新学科。
1977年，涂序彦发表我国“大系统理论及应用”首篇论文，1985年，创立“大系统控制论”，1994年，撰写出版《大系统控制论》专著，发展“控制论”的新学科。
1979年，根据国情，他创立具有中国特色的“最经济控制”理论，提出天文科学卫星“最经济姿态控制”新方法，在《自动化学报》发表了关于“最经济控制”多篇论文。
1980年，总结有关“生物控制论”的科研成果，主持编著我国第一本《生物控制论》专著，由科学出版社出版，重点研究“人体控制论”，他提出“针麻－多级协调控制过程”，“经络－人体控制系统”新学说。
1977年，涂序彦发表我国“智能控制及其应用”首篇论文，开拓“智能控制”新技术，1985年，提出“多级自寻优、自协调控制”新方法，1990年，参与发起主办“全球华人智能控制与智能自动化”大会，任大会主席之一。2004年，在国际“人工生命与机器人”AROB学术会议宣读论文“Intelligent Control System based onArtificial Life”。
1985年，在IFAC／IFORS／IFIP国际学术会议，涂序彦提出“智能管理”(Intelligent Management)新概念，开拓我国“智能管理”新方法、新技术，1995年，撰写《智能管理》专著，由清华大学出版社出版。2010年，他和马忠贵博士撰写《协调智能调度》专著，由国防工业出版社出版。
1995年，在“人工智能”与计算机“仿真技术”相结合的基础上，涂序彦提出“智能仿真”的概念与系统架构，2009年，应邀在中国计算机仿真高层论坛作“协同智能仿真”大会报告。
2000年，开发“智能信息推拉”技术、“基于公共知识库的智能通信”系统，2004年，在中国人工智能学会智能信息网络学术会议，作大会报告“智能通信与智能网络”，2005年，提出“互动智能通信”的概念，2008年，他和马忠贵博士撰写《智能通信》专著，由电子工业出版社出版。
2002年，涂序彦发起并主持中国人工智能学会首届“人工生命及应用”学术会议，提出“广义人工生命”的概念和类谱，2003年，在国际“人工生命与机器人”AROB学术会议宣读论文“Generalized Artificial LifeRace＆Model”，2004年，主编《人工生命及应用》论文集，2005年，北京邮电大学出版社。
2002年，涂序彦与曾广平教授等合作，提出“软件人”的新概念，2003年，获国家自然科学基金项目“计算机网络环境中的虚拟机器人一软件人”支持，2004年，提出“广义软件人”，2007年，总结相关研究开发成果，撰写《“软件人”研究及应用》专著，由科学出版社出版。2008年，主持InternationalConference on Humanized Systems，作大会主题报告“Advanced Intelligence，Humanics，SoftMan”。
2002年，涂序彦与韩力群教授合作，提出“多中枢自协调人工脑”的新概念，2004年，在AROB国际学术会议“Study of ArtificialBrain based on Multi-Centrum Self-Coordination Mechanism”，2009年，总结相关研究开发成果，撰写《多中枢自协调人工脑》专著，由科学出版社出版。
2003年，他在中国人工智能学会第十届全国人工智能学术大会报告中，提出“人工智能”的姐妹学科：“人工情感”的新学科架构。2004年，在北京主持召开中日国际学术会议，作大会报告“Artificial Emotionand its Applications”，提出“IntelligentAnimation，Intelligent Game，IntelligentFilm＆Television”。
1991年，在全国“智能控制”学术会议的大会报告中，涂序彦提出“智能控制论”新学科架构，2010年，他与王枞教授等合作，撰写出版《智能控制论》专著，在科学出版社出版。
2004年，在“智能系统”国际学术会议，涂序彦提出“拟人系统”新概念，2005年，在中国武汉，发起并主持第一届“拟人系统”国际学术会议，他提出创建“拟人学”新学科，2008年，在中国北京，主持召开“拟人系统”国际学术大会。
2005年，他的诗集《糊涂集》包括：理智篇、山水篇、情感篇等涂诗四百首，由北京邮电大学出版社出版。
篇5
钟老师，您已经研究了几十年的信息科学。《信息科学原理》一书已经重印到第五版。您能否给读者们讲一讲，信息科学是什么？有什么特点？
钟义信：简要地说，信息科学就是研究信息及其运动规律的科学。具体地说，信息科学是“以信息为研究对象、以信息运动规律为研究内容、以信息科学方法为研究指南、以扩展人的智力能力（它是信息能力的有机整体）为研究目标”的一门新兴横断科学。
武健：从概念、定义来看，信息科学与计算机科学并不完全一样。因为信息科学是以信息运动规律为研究内容的，研究内容既不专指计算，也不是专指计算机。从这个角度思考，信息科技课程与计算机课程的内容将有很大的区别。这对于一线信息技术教师来说，了解信息科学就更加重要了。您能否给我们讲一讲信息科学的核心内容是什么？它对于整个社会能发挥什么作用？
钟义信：信息科学的概念（定义）也可以通过它的基本模型来表现（见下页图1）。
这个模型也可以简化为以下更直观一些的模型（见下页图2）。
考察信息科学的定义和它的基本模型（以及简化模型）可以知道：
信息科学最大的特点是研究“信息”（而不是物质和能量）。
它的核心内容就是研究“信息运动规律，即信息-知识-智能转换的规律”。
世间一切物质的运动都会产生信息。人类正是通过研究信息，才能认识世界（包括自然和社会）。因此，信息科学的研究目标，就是“扩展人类的智力能力，也就是扩展人类认识世界和改造世界的能力”。这就是信息科学对于整个社会的作用所在。
武健：我记得您曾经讲过信息分成主客体关系，那么我们理解基本模型与简化模型也是一步步地发展出来的。从简到繁是否可以这样理解？（如下页图3）
从信息定义的基本模型中，还可以看到信息科学在特别关注着策略，尤其是人的策略。从这个角度来看，信息科技课程中会有着一批以前没有的教学内容。技术课中的学习计算机操作的教学目标是学会操作。而信息科技框架下的课程则需要以应用技术，挖掘其中的问题解决策略，了解信息科学概念与原理为主要目标了。
每个学科都会有一批本学科的科学家，像牛顿对于物理，哈勃对于天文，欧姆对于电学……信息科学是一门新兴的横断科学，那么您认为这门学科中有代表性的信息科学家有哪些人？
钟义信：横断科学，是在概括和综合多门学科的基础上形成的一类学科。它不是以客观世界的某种物质结构及其运动形式为研究对象，而是从许多物质结构及其运动形式中抽出某一特定的共同方面作为研究对象，其研究对象横贯多个领域甚至一切领域。所以，信息科学家、信息技术专家会有自己的领域，但会在共同的信息方向有突出贡献。
如香农（Shannon）在1948年发表了论文“通信的数学理论”，奠定了“通信信息论”;维纳（Wiener）在1948年出版了著作《控制论》，奠定了随机控制理论，贝塔朗菲（Bertalanffy）在20世纪60年代出版了《一般系统论》，建立了系统论。西蒙（Simon）对功能模拟的人工智能理论做出了奠基性的贡献，费根鲍姆（Feigenbaum）是人工智能专家系统的开拓者，闵斯基（Minsky）对人工神经网络和认知理论有突出的贡献，查德（Zadeh）创建了支持信息科学研究的模糊集合和模糊逻辑， 柯尔莫戈洛夫（Kolmogorov）对信息理论和控制理论都有杰出贡献，等等。这些人都在信息科学领域有过不同方面的重要建树，都可以称之为信息科学家。
由于我国只有各种信息技术的学术机构而没有专门的信息科学的学术机构，很少纯粹信息科学方面的交流机会，因此很难确定谁是信息科学家。不过，由于我国信息化建设的迅猛发展，确实出现了不少在信息科学技术方面做出重要贡献的人员。
武健：信息科学是一门新兴的学科。既然是“新兴”，那么它一定在发展，甚至是快速发展。您认为信息科学主要研究的方向与进展如何？现阶段出现了什么样的困难？
钟义信：相对而言，信息科学是一门非常年轻的学科。因此，它的主要研究方向应当是信息科学的基础理论，研究信息的基本运动规律。其中包括信息理论、知识理论、智能理论，特别是信息、知识、智能之间的转换理论（一体化理论）。
经过半个多世纪的研究和探索，我们在这些基础研究方面取得了可喜的进展，具体表现在：建立了超越与拓展传统信息论的“全信息理论”，发现了“知识的生态学规律”，创建了“机制模拟的人工智能理论”，实现了“结构主义、功能主义、行为主义人工智能理论”的统一，还创建了“基础意识―情感―理智三位一体的高等人工智能”，特别值得提到的是，发现了意义重大的“信息转换与智能创生定律”。
在取得这些进展的过程中，发现物质科学（代表性科学是物理科学）的科学观（还原论）和方法论（分而治之）不适用于信息科学（和智能科学）研究，总结并提出了适用于信息科学研究的新的科学观和方法论。
面临的主要困难是：由于信息科学和智能理论的研究对象多数是非常复杂的问题，因此现有的数学工具不敷应用，特别是其中的逻辑理论还相当单薄，不足以支持这些复杂问题的创新研究。这是当前信息科学发展中的“瓶颈”。
武健：信息科学关系到的方法论可以分成信息科学研究的方法论和信息技术应用的方法论。根据这样的观点，在信息科技课程中，需要以完整的信息综合活动展开教学，而不适合片面地学习信息获取、信息处理某一个片段。因为信息科学方法论更强调从整体到局部，不建议从信息运动中的某一细节去理解典型的信息过程。
信息科技的方法论分成理论研究层级和技术应用层级。您认为在信息科学研究中，常用的方法与手段有哪些？
钟义信：与物理科学研究方法最大的不同，是不再采用“分而治之，各个击破”这种流行了数百年之久而且一直行之有效的传统科学研究方法论，而是改为运用全新的“信息转换与智能创生”方法论。
原因是：“分而治之”方法论在把系统分解为若干子系统的时候，必定会丢失各个子系统之间相互联系相互作用的信息，而这些信息正是复杂信息系统的生命线。就像研究人脑思维奥秘的时候，如果采用“分而治之”的方法把人脑分解为若干部分进行研究，即使把每个部分都研究好了，也无法揭示人脑思维的奥秘，因为分解之后的这些人脑部分根本无法复原为活的人脑。
“信息转换与智能创生”方法认为，信息系统是一个生态系统：由信息生成知识进而生成智能（策略），从而按照策略解决问题。它强调信息、知识、智能（策略）之间的相互联系和相互作用，强调信息、知识、智能（策略）之间的生态联系，根据外部世界客体的信息和认识主体的目的，可以通过学习创生解决问题的智能策略。
至于具体的研究工具，基本也是硬件试验和软件仿真（包括虚拟现实）。
武健：在信息科学体系中，您认为这个领域中最基本的概念和原理是什么？
钟义信：信息科学最基本的概念包括信息、知识、智能。人们往往把信息科学技术仅仅局限在“信息”范畴，这其实是对信息科学技术严重的。经过这样的信息科学技术的作用，就大大被削弱了。
信息科学最基本的原理则是：信息―知识―智能转换原理。正确运用这个基本原理，人们就可以在具体的环境中求出解决问题、而且保证实现“主客双赢”的智能策略，从而满意地解决问题。
武健：一般人都知道，现代科学与技术有着不可分割的密切关系。一方面，很多人还不知道什么是信息科学，另一方面，还不能想象信息科学与信息技术之间有什么关系。您认为两者有什么样的区别与联系？
钟义信：信息科学与信息技术是一对孪生的概念，信息科学是信息技术的理论基础，信息技术是信息科学理论的具体实现。两者相互联系，相互促进。
武健：很多人认为信息技术就是计算机技术加上网络技术，信息技术就是能够用计算机上网。这部分人觉得，信息技术就是信息技术，不是什么“关于信息的技术”。关于这些观点您是怎么看的？从信息科学的角度来看信息技术应当包含什么内容？
钟义信：只要对照信息科学的简化模型，就可以很明确地回答：信息技术不等于计算机技术和网络技术，因为这个说法很不全面，忽略了传感技术，忽略了控制技术，特别是忽略了人工智能技术。
实际上，在以往，关于“信息技术”的概念，确实曾经流行过很多各不相同的说法。其中比较出名的包括：
1C说――认为“信息技术就是Communication技术”，理由是：信息论就是通信论;也有一些人认为“信息技术就是Computer技术”，理由是：计算机就是用来处理信息的技术。
2C说――认为“信息技术就是Computer+ Communication技术”。
3C说――认为“信息技术就是Computer+ Communication + Control技术”。
但是，对照信息科学的简化模型就可以明白，这些说法都属于“以偏概全”的认识，都是不全面的认识。
从信息科学的简化模型可以非常清晰地了解到具体的信息技术内容，包括实现信息获取功能的“传感技术”，实现信息传递和策略传递功能的“通信技术”，实现信息预处理功能的“计算机技术和存储技术”，实现信息认知功能和智能决策功能的“人工智能技术”，实现策略执行功能的“控制技术”，以及实现反馈学习和策略优化的“信息系统自组织技术”等。
武健：您认为未来20～30年，信息科技最有意思的发展可能是什么？
钟义信：根据“科学技术拟人律”，未来20～30年，信息科学技术最有意义的发展将是人工智能技术。
对照信息科学简化模型就知道，扩展感觉器官功能的传感技术、扩展传导神经系统的通信技术、扩展思维器官预处理功能的计算机技术以及扩展效应器官功能的控制技术都是相对而言的技术，扩展思维器官认知功能和决策功能的人工智能技术才是核心技术。目前信息技术已经得到长足的发展（未来当然还会继续发展），这就为核心信息技术的发展打好了基础，也产生了需求。因此，未来20～30年间，人工智能科学技术必然成为发展的主导潮流。
武健：您认为学习信息科技的知识对于中小学生来说有何意义？有没有哪一部分内容需要在现阶段特别强调的？
钟义信：中小学生绝对应当学习基本的信息科学知识，掌握信息技术的基本能力。当今的时代是信息时代，不学习信息科学技术，就会成为落伍的一代，被淘汰的一代。这是非常危险的。
当然，中小学生学习信息科学技术应当遵循“循序渐进”的认知规律和“兴趣引导”的教学方法。事实上，信息科学技术本身的发展就是循序渐进的，如图4所示。
武健：您对中小学的信息科学与技术课程（不等同于计算机课程）有何期望与要求？
钟义信：根据“信息科学技术”的定义，“计算机科学技术”只是“信息科学技术”的一个组成部分。部分不等于全体，部分不能代替全体。所以，不能用“计算机”课程代替“信息科学技术”课程。
中小学的信息科学技术教育是一个极其重要的问题，又是一个十分复杂的问题。我们不能就事论事孤立地讨论中小学的信息科学技术课程，而应当把它作为“国家信息科学技术教育系统工程”来统筹考虑：小学阶段学什么？中学阶段学什么？大学阶段学什么？硕士研究生阶段学什么？博士研究生阶段学什么？等等。
按照“信息科学技术教育系统工程”的思路，中小学生应当通过“学习最为基础的信息科学概念”和“掌握最为基本的信息技术能力”形成“最浅层（然而又是准确的）的信息科学技术观念和浓厚的兴趣”。其中，“观念和兴趣”是最重要的，而“概念和能力”则是支撑这种“观念和兴趣”的支柱。
武健：钟老师，感谢您的指导。您认为2010年后，学科基本研究才逐步成熟起来。一门学科从成熟到走进基础教育往往需要十多年的工作，而信息科技课程的发展将是长期的。希望您以后能够经常关注基础教育中的信息科技课程发展，给我们更多指导。
附录：
篇6
论文关键词：发现式教学 网络技术 工程应用
论文摘要：介绍了桂林电子科技大学在计算机网络课程教学改革方面的具体措施和方法。结合实际情况提出坚持“教师为主导、学生为主体，因材施教”的教学模式；采用“发现式”互动教学方法，引进多媒体教学，网络教学；重视实践环节，以网络技术构建网络课程教与学的互动平台，理论与工程应用并重。
一、教学目标定位
“计算机网络”课程是桂林电子科技大学计算机科学技术、网络工程、信息安全等专业的核心专业技术基础课之一，也是电子信息工程、自动化、智能科学等专业的专业限选课或任选课之一，通过该课程的教学使学生懂得网络的总体框架结构，能建立网络的概念，重点是使学生掌握网络基本原理和核心协议，并熟悉最常用的网络服务和网络工具，了解网络技术的新发展。
教学目标的正确定位是教学改革行之有效的前提和保障，即明确教学是为培养什么类型人才而服务。计算机网络的教学目标大致可分为三个层次：[1]网络基本应用、网络管理员或网络工程师、网络相关科学研究。其中，网络基本应用目标要求掌握计算机网络的基础知识，在生活、学习和工作中可熟练利用各种网络资源，如浏览新闻、收发电子邮件和查找资料等，适合于电子信息工程、自动化、智能科学等非计算机专业；网络管理员或网络工程师目标要求掌握网络集成、网络管理、网络安全、网络编程等知识和技能，并对其中一项或若干项有所专长，可以胜任如网络规划设计、网络管理与维护、架设各种服务器和网络软硬件产品的开发等工作，适合于计算机科学与技术、网络工程、信息安全等专业；网络相关科学研究要求具备深厚的网络及相关学科的理论基础，今后主要从事科研和深层次开发工作，适合网络相关的研究生。本文主要研究第二层次的改革与实践。
二、“计算机网络”课程教学中存在的问题
传统的“计算机网络”课程教学模式不利于提高学生的学习兴趣，对新形势下的培养目标有一定的制约作用，主要问题表现在几个方面。[2]
1.教材知识结构理论性偏强，教学内容偏离实际应用
目前国内的大多数计算机网络教材都是以OSI/RM为索引，分层次展开，全方位介绍各个网络层次的工作原理、相关协议、运行机制等，知识点较多且内容抽象，学生理解起来比较困难，难以提高学习兴趣。OSI体系结构是一个较为全面的网络层次结构，但是在实际中并没有得到广泛应用，实际中的网络案例又不完全符合OSI体系结构，这往往会使学生对网络结构感到困惑。
2.教学模式落后
最初的教学模式是以教师为中心，通过黑板板书和语言描述向学生传授网络知识。这种方式有利于教师组织和监控整个教学过程，便于系统地传授知识，但不利于学生认知主体作用的发挥，不利于学生自主学习能力的培养。对于网络协议这类较为抽象的理论知识，单纯的板书和描述难以帮助学生对学习内容进行深入理解。
3.实践环节薄弱
一方面，计算机网络实验室的建设相对薄弱，实验设备落后，与实际应用的网络设备具有较大差距，且数量不足，无法保证每名学生具有较好的实验环境。另一方面，实验课程的内容过于流程化和简单化，没有突出对学生创新能力的培养。
4.忽视工程应用
课程的综合性、设计性实验缺乏与工程应用相结合的内容，与之相适应的软件建设滞后，难以将工程应用融入到课堂。
三、“计算机网络”课程的改革与实践
针对以上不足，我们主要在五个方面进行了改革和实践。
1.教材选用与内容优化
不同的专业有不同的教学目标，必须选择相对应的教材。对桂林电子科技大学计算机科学与技术、网络工程、信息安全等专业而言，“计算机网络”课程是专业技术基础课之一，除了要掌握一定的基本网络理论和核心协议，还要求掌握更高一等的技术和技能。经过课题组成员比较，选择谢希仁教授主编的《计算机网络》；在外文教材和双语授课时选择Andrew S.T.的《computer network》英文教材。
对电子信息工程、自动化、智能科学等专业而言，“计算机网络”课程是专业限选课或任选课之一，侧重于网络基本理论与应用。经过课题组成员比较，拟选择乔正洪的《计算机网络技术与应用》。
针对教材内容太多、偏重于介绍理论、欠缺实践环节、与工程联系不够紧密等问题，在讲授的时候略去了部分内容，比如安全方面的内容（另外一门课讲授），增加了一些实践相关的内容，如WinSock编程、路由器基本操作等。在教学内容上力求推陈出新，引进和精选当代网络技术新发展及新应用作为网络基础的指向，在不断更新教学内容的同时优化课程体系，将基础知识与现代技术紧密结合，培养学生的创新意识和发展意愿。
2.坚持“教师为主导、学生为主体，因材施教”的教学模式
（1）贯彻基础课的教学必须和科学技术同步发展的教学观念，[3]建立终身教育的观念。科学发展与基础课程的教学改革相结合，以学科建设推动基础课程教学的改革。基础课程教学的改革又支撑新型专业建设与学科的发展，推进人才培养目标的实现。
更新教学内容的同时优化课程体系，将基础知识与现代通信技术紧密结合，将专业基础知识传授、能力培养和素质教育融为一体，实施知识结构合理、基础扎实、适应能力强、有创新精神和实践能力为基本内容的人才培养模式。
（2）教师为主导，学生为主体，因材施教。改进课堂的教学方法，以人为本，因材施教，充分发挥学生的潜力，提高教师的授课质量。教师努力研究课程的基本知识点以及这些知识点之间的相互关系，处理好信号、数据、信息之间的关系和传输特点；研究重点理论和实践知识点的教学方法，使教学内容更贴近学生，引导和帮助学生掌握基础知识和基本技能。
教师采用“发现式”互动教学方法，通过精心设计教学过程，采用“提出问题+要求解决方法”、“引导思考+适当提示”、“找出学生思路正确部分引申”、“扩充认识解决问题的条件”等方式，把握课程的进度，活跃课堂气氛，开发学生的潜能，使学生在获得知识的同时能从应用的角度思考网络通信中的问题和解决问题的思路，使学生建立科学的思维方法与创新意识。
3.采用先进的教学手段
（1）把多媒体技术引入课堂教学中，使理论和协议架构分析变得生动、形象、具体，同时解决了传统教学中课堂画图既费时效率又低的问题。再辅以现场概要线图等，让学生在学习具体知识时心中有网络体系大框架，便于知识定位。
（2）建立网络教学环境。目前桂林电子科技大学已有四个相关网上资源供学生使用：“计算机网络”课程网站，使师生在任何时候都可以利用网络资源学习；网络辅助教学平台（Blackboard）：向学生提供资源下载口、作业提交口、讨论区等；思科网络技术培训网站（http：//cisco.netacad.net）作为思科网络技术培训基地之一，目前为部分优秀学生开放思科培训网站，让学生参与全球交流，直接接触最新网络技术；教师FTP：作为系统冗余，从教师FTP中学生也可以下载课件等。
4.加大实践教学环节，重视实践能力培养，培养学生的创新意识和创新能力
计算机网络是理论和实践结合非常紧密的一门课程。目前国内外计算机网络相关教材一般都偏重于理论的讲授，而忽视了动手实践方面的引导，为此应实验单独设课，独立考试。实验课学时占总学时的25%，并要求课外1∶1配套。实验内容根据学生的层次、学生的兴趣分为基础层、提高层、综合应用层三个层次。同时，补充了教材上没有的相关内容，如利用套接字进行网络通信编程，培养实践动手能力。而且把原来以教师为中心的实验教学变成了以学生为中心，积极开展开放性实验，延长实验室开放时间，增加大量的设计性或综合性实验，为学生近一步提高动手能力奠定了良好的基础，培养学生的创新意识和创新能力。
5.在课程教学的各环节中大力开发和应用网络技术，以网络技术构建网络课程教与学的互动平台，理论与工程应用并重
计算机网络是一门理论和实验实践相结合的专业基础课程，教师在讲授的过程中贯彻教学理念，引用网络发展历史背景故事和实际应用具体案例来帮助学生理解理论知识，引导学生形成提出问题、分析问题和解决问题的思维模式，培养学生的创新思维能力和综合专业素养。教学采用理论结合实践教学法，通过实验课程开设、实际网络系统参观和课程设计三个渠道将相关网络技术的应用充分融合到课程教学之中，使同学们接触到真实的网络世界，提高实践运用能力，理论与工程应用并重。
实验课程通过综合设计性实验，充分发挥学生的想象力和创新能力，是使学生获得对网络的工作原理与操作方法的感性认识，加深理解、验证、巩固课堂教学内容的最佳途径。
实际网络系统参观是在课程讲授过程中安排并带领学生参观校园网、学院局域网和企业的网络系统，使学生对计算机网络有感性认识。
课程设计要求学生独立设计一个网络应用系统或者分析企业已有计算机网络系统中存在的问题，提出改进方案，为企业设计满足实际需求的计算机网络系统，使学生理论联系实际，加深对计算机网络课堂教学内容的理解，培养学生灵活运用所学知识的能力。
四、结束语
本课程已建立课堂教学、实验教学、网络教学和工程应用交叉融合的教学结构，各教学环节相辅相成、互相交融，实现“加强基础，注重实践，因材施教，促进创新”的目标，形成了立体化的教学模式。通过这样的互动平台，使教与学进入互动沟通的最佳状态。不仅使教师实现了教懂、教准、教活，学生达到了乐学、善学、活学，而且增强了学生日常使用网络的能力，培养了学生的创新精神和实践能力。
参考文献
[1]王绍强.应用型本科计算机网络教学改革的研究与实践[J].计算机教育，2009，(18):16-18.
篇7
关键词：模糊数学；汉字识别；模糊匹配
中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)21-5176-02
Fuzzy Theory Application to Chinese Characters Recognition
MA Hong-yan
（Information Engineering Institute, Longdong University ,Qinyang 745000,China）
Abstract: The fuzzy mathematics since its birth has achieved rapid development, with the popularization and application of computer tech? nology, especially the popularization of Internet, people depend more and more on computers to get all kinds of information, a lot of infor? mation processing are transferred to a computer for. In daily life and work, there are a large number of text information processing prob? lems, the text information to the computer processing requirements becomes very urgent. Character recognition is the field of pattern rec? ognition is an important direction, involving many aspects of knowledge, and its practical significance is far-reaching.
Key words: fuzzy mathematics;Chinese characters recognition;fuzzy matching
1965年,美国加州大学的L.A.Zadeh教授发表的题为:“Fuzzy Sets”和“Fuzzy Sets and Systems”两篇开创性的论文是模糊数学诞生的标志。
模糊性概念现在用模糊集来进行描述,运用模糊数学的概念可以进行判断、推理、评价、决策以及控制的过程等。例如模糊聚类分析、模糊模式识别等。这些方法构成了一种模糊性系统理论，构成了一种思辨数学的雏形，在气象、医学、心理、地质、石油、环境、生物、林业、农业、经济管理、化工、语言、遥感、控制、体育、教育等方面已经取得了明显的成果。模糊数学的应用领域主要是计算机智能方面，这也是计算机发展的一个主要方向。模糊数学主要研究的内容是三个方面：第一是模糊数学理论的研究，以及它和传统的精确数学、随机数学之间的关系。第二是模糊语言学以及模糊逻辑的研究。这两方面的研究目前还不是很成熟，需要进一步的深入研究。第三是模糊数学的应用的研究，这是模糊数学的主要研究方向。模糊数学的研究对象是不确定性的事物，因此它对于传统的精确数学、随机数学的不足能起到弥补的作用。现已有模糊群论、模糊拓扑学、模糊概率、模糊图论、模糊逻辑学、模糊语言学等分支。
1模式识别
模式识别的主要任务是让机器模拟人的思维方法，对客观世界中带有模糊特征的事物进行识别和分类。计算机分析各种模式，并对未知模式给出分类和结构描述。模式识别问题是已知事物的各种类别，然后来判断给定的对象是属于哪一个类别的问题，"模式"是指标准的模板。实际生活中，有些事物的类别（即模式）是明确、清晰和肯定的，但也有很多事物的模式带有不同程度的模糊性，对这些具有模糊性的模式借助于模糊理论来刻画。具有"模糊模式"的模式识别问题，可以用"模糊模式识别"方法来处理[1]。
解决模式识别的问题时使用模糊逻辑的方法或思想的方法就是模糊模式识别。模糊技术在统计模式识别及句法模式识别方面均有较好的应用。其主要特点是它能更直接更自然地表达人们习惯使用的一些逻辑含义，模糊数学对于直接的或者高层的知识表示很是适用，这就使得模糊概念的模式识别能成为智能科学前沿领域的研究的有效工具之一。
模糊模式识别通常由传感器部分、预处理部分、特征提取部分、识别分类部分四部分组成的，在模式识别征的提取是非常重要的。模式识别的方式有两种：第一种是最大隶属原则（直接方法），这种方法应用相当广泛，象三角形的识别、染色体的识别等都属于这一类，这类问题的难点在于隶属函数的建立。第二种是择近原则（间接方法），择近原则是模式识别中的一种间接方法，目前它已用于计算机识别手写数码及文字。对于文字识别，无论是印刷体还是手写体，让计算机识别时，输入的模型都是选取特征后面的平面格点，它是一个模糊集，而计算机原来存贮的模型也是几个模糊集，这时需要考虑的就是贴近问题。
汉字识别技术是一种高速、自动的信息录入手段，是未来计算机的重要职能接口，同时也是办公自动化、新闻出版、机器翻译等
在自然语言的处理过程中，模糊字辨认还是一个比较困难的事情，因此迫切需要一种高效率的自动的辨认方法。该文提出了一种基于语义的模糊匹配算法，能够很好地解决这个问题，而且具有实际应用的可能。
模糊数学是一门崭新的数学学科，它的产生不仅拓广了经典数学的基础，而且是使计算机科学向人们的自然机理方面发展的重大突破。它在科学技术、经济发展和社会学等问题的广泛应用领域中显示了巨大的力量。它虽然只有二十多年的历史，但已被国内外数学界以及信息、系统、计算机和自动控制科学、人员的普遍关注，它是正在迅速发展中的有着广阔应用前景的一门崭新学科。
[1]周拥,张彪,夏宽理.基于语义的模糊匹配在模糊汉字辨认中的应用[J].计算机工程,2002(5).
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[3]谢季坚,刘承平.模糊数学方法及其应用[M].3版.武汉:华中科技大学出版社,2006.
篇8
北京大学计算机实验教学中心为了更好地培养本科生的创造能力，为优秀人才的脱颖而出创造条件，在改革计算机实验教学课程体系、提升计算机实验教学软环境方面进行了深入地探索和实践。
1实验教学中心概况
随着计算机科学技术的普及与发展, 2000年7月北京大学规定所有本科生必须修满两学期以上的计算机基础课程，并将该系列课程列为本科生主干基础课进行重点建设。学校出于计算机教学统筹规划与建设的考虑，将原北京大学计算中心教学实验室、北京大学计算机科学技术系软件实验教学实验室和“北大-IBM联合实验室”整合为计算机实验教学中心，由计算机科学技术系统一组织授课。
实验教学中心成立以来，在学校的支持下，通过“211工程”、“985工程(一期)”建设资金投入，已建设成优良的实验教学环境。几年来共投入建设经费近2300万元，在具备良好实验环境的基础上，保证设备完好率达到了99％以上，为全校近90门课程提供计算机实习环境，其中面向全校学生的实验室全年362天开放。
经过几年的建设，通过融合多个学科领域的教学资源，北京大学计算机实验教学中心已经建成为一个包含六类计算机实验教学实验室，服务全校本科生的全校最大的实验教学中心。这六类实验室分别是大型基础实验室、软件实验室、IBM实验室、ACM竞赛实验室、国防生实验室和创新实验室等。其中大型基础实验室完成全校非信息科学技术学院本科生(文理工医)的上机实习任务；软件实验室完成信息科学技术学院本科生的上机实习任务；IBM实验室为开设各种与公司合作的课程提供先进的授课环境；ACM竞赛实验室用于培养对竞赛感兴趣的学生自主学习和培训，并为北大ACM集训队的学生24小时开放；国防生实验室专门为国防生提供上机服务。以上五类实验室根据实验教学内容的要求，都进行了开放运行，并且大型基础实验室和软件实验室在没有课堂教学的时间对学生实行全面开放。而创新实验室，是由计算机系微处理器研究中心、软件工程研究中心、计算机网络研究中心、数据库研究中心、计算机语言所以及人工智能研究中心等的研究平台上为本科生提供的科研实习基地建设而成，用于本科生参与科研实习的项目。
计算机实验教学中心由专职教师和兼职教师组成。固定编制人员中教师系列人员作为教学梯队的核心力量，负责实验教学与改革，部分专职教师还承担理论课教学工作；实验技术系列人员承担日常教辅工作和新教学仪器设备的研发任务，中心和所属实验室的主要管理岗位由教师系列中的骨干人员兼任，实行教学管理和实验室管理的一体化，以减少固定编制数量和提高工作效率。兼职教师队伍来自各个学科专业，与专职实验教师共同进行实验教学与改革，担任实验课程主持人。这种实验教学队伍组成模式为理论与实践的互动、教学与科研的相互促进奠定了基础。经过几年的建设，实验教学中心形成了以中心在编教师为核心，兼职教师为骨干，研究生助教为补充的实验课教学梯队。
2实验课程教学体系建设
实验教学中心依托信息学院科研优势促进实验教学，建立了课程教学和科研实践相结合的实验教学体系。
实验教学中心为全校三个层次的学生提供不同模块的计算机教学课程。三个层次分别是全校文理工医本科生、信息科学技术学院本科生和信息学院计算机科学技术系本科生。对于同一受众群体，根据学生情况分班分层次教学。基础好、领悟力强的学生给予实验班教学、大部分学生在普通班学习、为基础较差的学生开设辅导班个别辅导。在同一授课层次的授课内容中，采取基础训练(30%)、综合实践(40%)和创新培养(30%)相结合的培养模式。
实验教学中心主要承担三个层次的实验教学课程。一是全校本科生一年级主干必修课――计算机基础课实习部分，包括“文科计算机基础”(上学期、下学期)，理科“计算概论B”(上学期)，理科“数据结构与算法B”(下学期)。二是信息科学技术学院本科生与计算机有关的课程软件实习部分。三是计算机辅修、双学位、全校通选、公选计算机课程的软件实习部分。其中信息科学技术学院的实验课程体系建设与信息学院的课程体系建设相配套。
北京大学信息科学技术学院目前有四个本科生专业，分别为计算机科学与技术、电子学、微电子学和智能科学。其中前三个是成立学院时就有的专业，而第四个是学院成立后设立的全国第一个智能科学专业。在原有的教学体系中，每个专业的课程自成体系。一方面每个专业的学生知识面较窄，不利于学生适应快速发展的社会需求；另一方面有些课程在不同专业重复设置，浪费教学资源。2002年学院成立后制定了新的本科生教学计划，打通一年级四个专业的主要基础课程，建立信息学院的基础教学平台课，然后在此基础上构建各个专业的核心课，并在2005 年、2007 年两次进行了修订。提出了重视基础，分阶段、多层次的模块式教学计划，把课程分成三个阶段安排(一年级、二年级和高年级三个阶段)，除学校公共必修课外，把课程分成四个层级：学院公共平台必修课、专业基础必修课、专业核心选修课、任选课。为了加强基础，淡化专业，一年级统一安排数学、物理、计算机和电路方面的基础课，使得不同专业的学生在软硬件方面都得到加强。
为了与信息学院的课程体系相配套，实验教学中心调整实验课程教学体系，并对实验室及实验设备进行合理配置，将全院各专业与计算机有关课程的软件实习部分安排在中心的软件实验室进行，这样一方面减轻了原专业实验室的压力，同时又充分利用了软件实验室的设备与管理优势，融合多学科课程实验平台，实现资源共享，提高设备的利用率，从而有力地保障了打通四个专业后计算机实验教学的有序进行。实验教学中心为信息学院本科生所开设的与计算机有关的部分实验课程如表1所示。
在实验课程建设中我们采取“三个依托”的建设模式，即一是依托先进的教学辅助系统，强化本科生基础编程能力；使用北京大学自主研发的“百练”程序在线评测系统，在“计算概论”、“程序设计实习”、“数据结构与算法”、“算法设计与分析”等系列课程中，使用该系统实行上机考试一票否决制。二是依托科研团队，建设系列专业课程；不同方向的研究团队负责建设研究方向相关的系列课程，保持教学内容与学科发展同步。三是依托科研项目，培养学生创新实践能力。信息学院本科生从一年级陆续进入课题组；80%在三年级进入课题组；100%在四年级进入课题组，统一制定了相应的本科生科研实习管理办法，每个研究所制定了本科生科研实习培养方案细则。
具体的操作方法和实施手段包括：
(1) 基本功训练。利用程序设计基础课程群强化基础编程能力，系统软件和硬件课程群强化理论和实践并重。
在编程基本功训练方面，将“计算概论”、“程序设计实习”、“数据结构与算法”、“算法分析与设计”作为一个训练基本功的系列课程平台来建设，编制一整套分层次分知识点的上机实习题集；采用北京大学自主研发的“百练”程序在线评测系统POJ，保证学生全年365天每天24小时，随时随地有上机实习编程的环境；在实习内容上比较国际一流大学的深度和广度，广泛吸收全球大学生程序设计竞赛中的优秀题目。
在硬件基础能力训练方面，将“数字逻辑”、“微机原理”、“计算机组成和体系结构”、“计算机网络”作为一个系列基本训练课程平台来建设，搭建一个层次分明、衔接过渡平缓、深度和广度与国际研究最前沿看齐的教学体系。并将理论和实习单独设课，强化学生动手能力、综合能力、创造能力的培养。
在系统软件理论与实践并重方面，“编译原理”和“编译实习”、“操作系统”和“操作系统实习”，理论课和实习课分别独立设课，实习部分采用MIT的实验课程模块，按学生团队分别完成实项目的方式，提高学生对理论的理解和实际应用的能力，并在项目中培养合作能力和创造力。
(2) 在科研实践中培养创新能力和综合能力。建立一整套本科生科研实习制度。
本科生全员参与科研实习，将科研实习与本科生课程训练并列为本科生培养的两个组成部分。在一二年级学生中遴选一些基础好的学生通过“校长基金”、“q政基金”、“教育部大学生科研实践计划”、教师自筹等项目进入课题组参与科研项目的研究。在三年级，各个研究所实验室制度化招收实习本科生，包括组织报名、考核、录取、基础培训、规章制度培训、前沿介绍、与学生讨论确定选题，之后进入与研究生同样的培养模式进行培养。在四年级，所有没进入实验室实习的学生通过双向选择进入研究所实验室完成本科论文。
3实验教学中心教学特色
实验教学中心在走课程教学和科研实践相结合的实验教学体系道路的同时，利用竞赛带动实验教学改革，利用自主研发的程序在线评测系统改革传统实验课程教学模式。
从2002年开始，实验教学中心每年面向全校学生举办一次北京大学程序设计竞赛及北京大学ACM代表队选拔赛，为学生提供展示程序设计水平和能力的平台，提高了学生的学习积极性。组织北京大学ACM代表队参加国际大学生程序设计竞赛亚洲区预选赛及全球总决赛，培养了一批出类拔萃的计算机学科优秀人才。在培训ACM代表队的过程中，积累了大量优秀的考试题目，这些题目是来自全球的优秀教师多年出题的积累，融趣味性和知识性于一体，覆盖计算机专业基础课程的绝大部分内容，兼顾宽度和深度。我们把这些题目做适当筛选，分层次融入“计算概论”、“程序设计实习”、“数据结构与算法”、“算法分析与设计”等系列课程正常的教学中，取得了很好的教学效果。
自主研发的目前服务全球的北京大学程序在线评测系统(Peking University Online Judge，简称POJ)，在基础实验教学中广泛地应用，为改革传统实验课程教学模式发挥了很大作用。POJ是一个基于万维网的服务系统，全天24小时向全球提供服务。用户在练习某个题目时，只需要将源程序通过网页提交，在几秒种之内就会得到正确与否的回答。POJ对于程序的评判是极为严格的，学生的程序根据POJ给出的输入数据进行计算并输出结果。POJ在服务器端编译、运行被提交的程序，取得输出结果和标准答案对比，必须一个字节都不差程序才能算通过。这对于培养严谨、周密的程序设计作风极为有效，学生必须考虑到每一个细节和特殊边界条件，而不是大体上正确就能通过。传统的人工评判是难以做到这一点的。使用POJ系统进行程序设计类相关课程教学时，一方面可以在网上布置作业题目，学生随时完成作业、提交并获得评测结果，减轻了教员批改作业的负担同时增强了批改的准确性；另一方面教员亦可在网上监督学生作业完成情况，并就存在的问题进行解答。网上实时的编程考试，更能考察出学生的动手能力，同时有助于威慑和杜绝作弊现象。POJ程序在线评测系统提供免费软件下载，供有兴趣的学校和个人搭建自己的在线评测系统。
4实验教学中心管理特色
实验教学中心6大类实验室中各个实验室根据实验教学需要可以固定时间段授课、多时间段开放和全开放运行，并可以进行适当调配。大型基础实验室面向全校学生开放，软件实验室面向信息学院的学生开放，两个实验室在管理方法上有着各自的特点，都坚持技术与管理自主创新的原则。
大型基础实验室拥有8个机房600多台微机，全校文科的“计算机基础(上、下)”、理科的“计算概论”和“数据结构与算法B”，以及“大学英语”等课程均由该实验室承担。大型基础实验室在构建网络化、一流的实验环境中，以人为本，自主创新，发挥多年来软硬件、网络等综合技术优势，中心先后率先在高校研制了三个版本的计算机实验室管理系统，即基于windows NT局域网账户计费管理系统；基于windows NT的跨网段账户计费管理系统；基于windows 2000的跨网段账户计费管理系统。实现了跨网段、跨域、多机房一体化安全集中高效管理；同时也实现了机房无卡账户计费管理，一账号多功能(大型基础实验室上机、学校网关上网、收发Email)、无卡(出入机房卡、写保护卡)、无瓶颈、无时间/无机房/无宿舍限制，使用简单便捷，该系统推广到原北京医科大学、地质大学、经贸大学等十几个院校使用。大型基础实验室机房整体布局，自主设计的终端桌技术使得在无防静电地板的情况下，桌面地面上无线，既节省资金，又便于使用、维护维修和卫生清扫。
软件实验室全面承担信息学院学生的软件实习课程，提供灵活的实验环境。软件实验室利用自行研发的“计算机开放实验室机时管理系统”进行自动化管理。全方位开放时间为早8:00至晚21:00。上机用户在开放时间可随时自由进入实验室使用机房中的任何一台计算机，并且可以随时退出系统。若遇到机时不足的情况，可以在实验室开放时间内随时增加机时。上机用户可以使用实验室及局域网上所有资源，通过自己的专有账户备份需要的信息。若用户对自己的机时使用情况有疑义，可申请打印机时清单。软件实验室人员可随时远程关闭实验室内的任意一台计算机。可通过软件控制实验室内的机器是否与外网连接，为教师提供了灵活方便的教学环境。
在课程安排上，除自由上机外，软件实验室为信息学院计算机平台课提供固定时间、固定机位(帐号与机位邦定)的实习条件，以充分保证信息学院学生打好牢固的编程基础，利于助教了解学生的情况，避免学生不参与实验课的情况发生。对于计算机专业课，主要是高年级学生选课，人数相对较少，学生以自由上机为主，同时可根据教师要求固定实验教学时间。另外软件实验室还利用小机房为一些特色小班课在固定的时段内开放本地管理员权限，在方便学生上机的同时，在有限的空间里提供了更多的服务。
篇9
关键词：离散数学；教学模式；改进；创新
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）11-0129-03
离散数学是数学的几个分支的总称，主要研究有限个或无穷个变量关系及结构的一门学科。它是计算机及相关专业的核心基础课程，[1]对培养学生抽象思维能力和逻辑思维能力有重要的作用。但这门课程具有概念多、理论性强、高度抽象[2]等特点，给教师的教学和学生的学习带来一定的困难。因此，如何提高教学水平，对计算机及相关专业的学生及教师都具有重要的意义。笔者结合离散数学课程的教学实际，从发现问题入手，着手解决实际问题，提出改进和创新离散数学教学模式的理念，以便于提高教学水平。
一、发现问题
离散数学传统的教学模式：讲―练―考。
1.讲的状况
（1）离散数学自身的特点。离散数学涵盖计算机专业的所有学科，它本质上是一门理论性较强的数学课。[3]这门课程具有内容涵盖面广，包含若干独立分支，知识点多，概念抽象，学习难度较大[4]等特点。
（2）教学内容与实际情况不统一。
1）大多数离散数学课程教材编辑的数学知识较多，大篇幅罗列数学知识，没有体现出数学知识体系结构，也没有体现运用数学方法、数学思维解决实际问题目的。
2）很多数学知识是直接拿出来的，没有讲明它的来源及应用背景，给人很突然的感觉。学生学而无趣，难接受。
3）教材中有些内容重复：先修课程已写此内容，后继课程又重提此内容。另外，教材内容深浅不当：有些内容写得过深，有些内容又过浅，一方面浪费时间，另一方面有些东西又没讲，给学生后继课程的学习带来诸多不利。
（3）教学方法单一。离散数学目前大多采用讲授型教学，而讲授型教学是一种传统的教学方法，其优点很多：能使较多的学生在较短的时间里获得大量知识；有利于发挥教师在教学中的主导作用，便于教学过程的控制。[5]但它存在不利于因材施教，不利于自学能力培养的局限性，一旦操作不好就很容易变成了填鸭式教学。课堂上，只有教师唱独角戏，学生思维不活跃，积极性不高，教学效果不好。
2.学生学状况
基于研究的需要，结合计算机科学与工程学院实际情况，笔者对计算机学院的50名同学进行了离散数学学习调查，其中男女各占一半。通过调查，笔者发现，有68%的男生有过逃课经历，而女生中有40%的人有过逃课经历。为什么会有如此之多的学生逃课呢？针对这一问题，笔者也做了调查。66%的同学埋怨学院目前开设的离散数学课程不适应社会发展；30%的同学认为学院师资力量有限，老师讲课的内容和方式过于死板和单调，不能吸引学生；4%的同学希望通过自学的渠道使自己有更多的自由时间学习，同时也认为教学内容过于简单。在提到师资力量方面的时候，52%的同学埋怨老师授课方式呆板，照本宣科；10%的同学认为老师忙于科研，不重视教学。同时，他们对减少离散数学逃课现象提出了宝贵意见。大多数的同学希望老师能够丰富课堂内容，激发学生学习兴趣。因此，只要从逃课的根源入手，阐述它的负面影响，找到解决它的有效措施，便能从根本上解决这一问题。
3.考的状况
以下是计算机学院一个年级学生的离散数学考试成绩情况：计算机科学1～2班、智能科学1～2班、计算机工程1～2班、软件工程1～2班和网络工程1～2班共10个班，参加考试人数271人。试卷成绩没有班级平均分达到期望值72分（见表1）。全体学生试卷成绩平均分为54.13分，没有达到期望值。不及格率为58.67%，优分率为0.74%（见表2）。从试卷成绩上看学生成绩不理想。
表2 计算机专业笔试成绩数据分析
考试人数 总分 均分 最低分 最高分 不及格率（%） 优分率（%） 0～
59 60～
69 70～
79 80～
89 90～
100
271 14670 54.13 4 95 58.67% 0.74% 159 53 36 21 2
二、解决问题
离散数学新的教学模式：以学生为主导―以教师为辅―结合实际问题考核。
1.提高学生认识，调动学生的积极性
学生学习的积极性不高，主要原因：学生认识存在局限性；学生对数学课程学习无兴趣。
（1）提高学生的思想认识。在教学过程中，教师要使学生摆脱认识误区，重视离散数学的学习。计算机专业的知识体系是建立在数学的基石上的，如果没有打好数学的基础，大学生很难真正理解高深的应用技术。离散数学的发展与兴起和计算机科学的发展息息相关。[6]很多计算机专家是数学家。例如，冯诺依曼就是一位有名的数学家。
高等教育层次结构不同。本科教育和职业教育是高等教育的两个不同层次结构，因而不同的教育层次结构就不能简单地和经济收入分配对应，要剔除简单的用金钱区分教育层次结构差异的思想局限性。教师要向学生讲解本科教育和职业教育的差别。本科教育侧重培养科学技术人才，而职业教育侧重培养技工型人才，培养的目标不同，培养的时间不同。国家科技的进步，国家未来的发展，需要各种类型的科学技术人才。
（2）激发学生的学习兴趣。兴趣是最好的老师，是学生获得知识技能的一种力量，是推动学习的动力之源。[7]教师培养学生学习离散数学兴趣应做到以下两点：
第一，注重课程重要性的介绍。在上第一次课时，教师向学生介绍该课程的重要性，提高学生的学习兴趣。例如，讲一个事实：美国的软件之所以能够领先，其关键在数学基础上，他们有很强的实力，而中国的信息技术的数学基础十分薄弱，因而难成为软件强国。摆事实能够起到激发学生学习动力的作用。
第二，注重教学技巧，增强教学的趣味性。创设悬念，学习新知。在讲解新知识时，教师要适当设问，让学生勤动脑。引用故事，激发兴趣。离散数学的发展是许多数学家共同努力的成果，在创造成果的过程中，有许多趣味横生的故事。如，欧拉的哥尼斯堡七桥问题[8]是欧拉在旅途中开创了图论的著名故事。动手操作，激发兴趣。理论课程的学习不仅仅是讲原理和思想，更重要的是运用原理和思想解决实际问题。鉴于离散数学的特点，教师可适当布置课堂作业让学生动手动脑。注重语言激励，调动学生的兴趣。根据心理学研究表明：每个人都有希望获得赞扬的心理。教学过程中，教师要适当表扬一些在课堂上表现积极的学生，激活课堂气氛。
2.创造条件，实施新的教学模式
（1）优化教学内容。教材的内容往往与实际的教学内容存在差别。根据离散数学的特点和实际情况，可作如下安排：
教学内容设置侧重点安排。离散数学的内容繁多，而授课时间偏少。这样内容面面俱到是不可能的，时间不允许。所以在教学过程中对讲授的内容设置上要有所侧重，甚至有些内容可以删除。比如，学生对集合论的许多内容在中学数学中已经有所了解，重点放在应用集合论的方法解决实际问题上等。
教学内容设置应用安排。在讲解离散数学知识时，教师可适当增加一些离散数学知识在计算机应用的例子，使理论和实践相结合。
教学内容设置知识背景安排。在讲解离散数学知识时，教师还可穿插一些知识的来源及应用背景，增强教师授课的生动性和学生学习的趣味性，达到优化课堂教学内容的目的。
实验教学内容的安排。离散数学的教学一般都是理论教学，这就导致教学形式单一，学生学得枯燥乏味。根据教学需要可安排离散数学的实验课。
（2）创设学生自学，教师辅助课堂“自学―互学―导学”。“自学―互学―导学”课堂教学模式的基本环节和具体操作方法。
1）导入环节：导入阶段的目的就是教师通过各种途径，运用各种有效的方法把学生带进自学的情景之中，激发学生学习心理，引发学生学习欲望，调动学生积极性，驱使学生主动投入到学习活动中。导入的途径和方法：课题设疑导入，相关事物导入，情景导入，操作导入。
2）自学环节：自学环节就是学生在教师导入的情境中，带着急切求知的欲望，进入完全自我学习课本知识的阶段。学生在这个阶段中的自学包括两方面的内容：一是自己初步了解、初步理解和初步消化的内容，二是自己在自学时有哪些不明白的地方。这一环节的学习效果主要是通过学生个体发言进行反馈。教师在进行这个环节的教学时，注意把握的原则就是注意使用夸赞与鼓励的语言，流露真情关爱的眼光，运用合理的评价手段，营造宽松和谐的学习气氛。特别是对待回答问题不完全正确或完全不正确的学生，教师也要肯定他们积极动脑、认真思考的学习精神，让每个学生都能感受到成功的喜悦与自豪。
3）互学环节：互学环节是通过生生之间的互学和交流，完成在自学阶段中自己没有学懂的内容。教师在进行这个环节的教学时，主要做的是：注意倾听和立刻整理来自学生的各种学习信息，弄清楚哪些知识是学生已经学懂的，哪些是学生没懂的，哪些是学生应该学懂却忽略，是课时教学任务要求但学生没有提出或没有解决的。充分发挥教师的组织作用，积极创设良好的学习共同体，为学生能够顺利进行互学和交流提供有效环境。
4）导学环节：这个环节主要完成两方面的任务。一是教师通过搭桥、启发、引导学生解决他们在自学或互学时都无法解决的问题；二是教师要根据课程的要求、根据教学的任务和目的，完成学生忽略的却是本课时应该掌握的内容。完成“导学”环节的任务，主要是围绕着以下三个方面进行，一是围绕课本的“知识方面”；二是能够达到举一反三的“学习方法”；三是完成学生健康品行的教育任务。
5）总结环节―：这个环节是组织学生对本课程学习的梳理和总结，同样要坚持“以生为本”的教学思想，教师起到组织和引导作用，让学生通过自己的努力进行知识方面、方法和技能技巧方面、情感态度方面的整理总结。
3.结合实际，设计多种方式考核
（1）课堂问答考核。教师在备课时可创设一些问题，给出问答考核的标准，在课堂上可先提一些问题，让学生在学习此章节时带着问题自学。教师要了解学生的自学情况，可让学生回答提出的问题，教师根据问题的考核标准对学生评判给分。教师根据学生回答问题的情况，也了解学生掌握知识的情况。对于学生掌握得好的地方给予表扬；对于掌握得不好的地方，教师可以补充总结，使学生对知识的学习更加全面牢固。
（2）作业形式考核。在学完一章节后，教师要布置一定的作业让学生课外完成。教师根据学生的课外作业制订考核标准。根据作业考核标准，教师给学生的作业予以考核评判。最后，根据每次作业的评判，教师最后给予综合评判。
（3）论文形式考核。教师根据后继课程的一些综合问题以小论文的形式出题目，让学生运用离散数学的知识解决相应的问题。最后根据论文的标准给学生评判。
（4）试卷形式考核。学完了离散数学后，教师出一套离散数学试卷考核学生，以便全面了解学生的离散数学的学习情况。
最后，将四种形式的考核按一定的权值取综合成绩作为离散数学课程的最终成绩。
三、结语
离散数学课程是计算机及相关专业的一门核心课程，该课程的教学地位对后续课程的教学具有重要的影响，努力提高该课程的教学水平势在必行。在以后的教学和学习中，要不断结合实际，勇于改进与创新离散数学教学模式，达到更好的教学效果。
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