智能科学技术论文范文

时间:2023-03-15 10:05:17

智能科学技术论文

智能科学技术论文范文第1篇

关键词:智能科学技术;课程;教学

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。

4 结束语

智能科学技术论文范文第2篇

关键词:智能科学与技术;科学研究;专业建设

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。

4 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。

智能科学技术论文范文第3篇

关键词:智能科学基础;系列课程;部级教学团队;改革;建设

在国家教育部质量工程的支持下,中南大学信息科学与工程学院对部级精品课程人工智能[1-2]和智能控制[3]、全国双语教学示范课程人工智能和部级智能科学基础系列课程教学团队[4]等进行持之以恒的改革与建设,取得一些成果。

“智能科学基础系列课程教学团队”的教学队伍是一支由部级教学名师领衔[5],知识结构、梯队结构和年龄结构比较合理,具有明显的学科优势、课程优势、人才优势和教学科研优势的颇具特色与影响力的教学团队。该团队以中南大学智能科学研究中心为核心,主要承担人工智能基础、智能控制导论、机器人学、专家系统等本科基础和专业基础课程,硕士学位课程人工智能、智能控制和机器人控制技术以及留学生硕士学位课程Artificial Intelligence和博士生学位课程智能系统原理与应用的教学。

教学团队在建设过程中,注重教学改革,加大课程建设和教材建设力度,不断改进教学方法,在课程改革、教材建设、教学手段、队伍建设以及交流合作等方面取得一些进展。本文拟就教学团队的改革与建设的相关理念与实践问题加以总结,谈谈我们的见解。

1创新教学方法

教学是教师的本职和核心工作。本教学团队一直致力于教学方法与教学模式的改革与创新,虚心学习国内外先进教学经验和方法,积极探索教学新路,形成了“以趣导课、以疑启思、以法解惑、以律求知”的教学模式和教学方法[6-7]。充分激励学生的学习积极性和主动性,发挥独立思考和创新思维,多方位培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。我们在教学过程中应用了课堂演示、课堂互动、课堂辩论、课后网络教学、网络实验等一系列现代化全方位的教学新模式。此外,为提高学生的动手能力和理论水平,让学生直接参与部分教师课题,理论联系实际,为毕业后的工作学习打下良好基础。具体措施如下:

1) 举行课堂讨论会,营造自由探索氛围。

为调动学生的积极性,我们在授课过程中多次开展课堂讨论会和辩论会等活动,让学生自己查阅资料,分析整理,提出自己的观点,使学生全方位地接触所学课程,培养学生的研究能力,真正实现师生互动,并鼓励学生用英语讨论。学生对有些问题展开了激烈的争论,激发了学习潜能,明确了学习目标。课程中还经常请来在科研工作中担任主要任务的教授和博士生来给学生介绍最前沿的科学动态,激发学生们对所学知识和科学研究的兴趣。在研究生教学方面,我们更进一步通过举办课程课堂学术研讨会,让学生在一年级就开始接触学科前沿,自己查阅资料和动手写科技论文,并在研讨会上宣读讨论,培养独立工作能力和从事学科前沿研究的能力,为将来的高层次研究打下基础。

2) 倡导启发式教学,培养学生学习能力。

注意采用面向问题的启发式方法进行教学,启发学生求解问题能力,强化学生的参与意识,提高他们的学习积极性。教学中还注意采用了多种交互式策略,如课堂教师提问、鼓励或指定学生用英语提问、学生就某个知识点进行主题发言后老师点评等。此外,师生通过互联网进行交互,方式包括Email、BBS和QQ谈和交换文件等。

根据学生的兴趣和创新潜力,对有专业特长的本科生,在自愿情况下,挑选2~3名参与部级项目研究工作,进行中长期培养试点,实现本科培养过程与硕士、博士研究生培养过程的衔接。

3) 增强课程实验教学环节,筹建智能专业实验室。

智能科学基础课程的概念性较强,初学者感到比较抽象,而实验教学又是薄弱环节。因此,结合学生实际情况,我们对实践教学环节十分重视,设计了一些新的实验项目,探索新颖的实验方法。新开实验项目包括人工智能实验、智能控制实验、专家系统实验、机器人学实验、人工智能课程设计等。对相关课程的原有实验,我们也进行了一些改革,增设了个性化的实验,使得学生的实验数据和实验结果分析既有格式要求,又给学生报告自己研究的过程和结果留有空间。这些做法能够鼓励学生进行独立性研究,满足他们学习的需求。通过实验教学,学生能够理论联系实际,验证所学理论知识和概念,加深理解,充分调动了学生的学习积极性,培养了他们的创造能力。

除课堂实验外,我们还充分发挥虚拟实验的优点,设计了网络虚拟实验,让学生在课外上网练习。通过虚拟实验,学生可以了解算法的具体运行过程,调整参数和过程,并进行验证以加深对知识的理解,提高学习兴趣,从而达到教学目的。

结合科研,购进和自制部分新设备、新系统,计划建设智能专业实验室,为教学提供更多的优良实验设备。例如,已研制“中南移动一号”和“中南移动二号”自主移动机器人共7台,已购进RCB-1型教学机器人20套等。

教学团队教师还指导学生参加全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛活动、大学生创新性实验计划及创新教育计划项目等,取得优秀成果。

2推进课程改革

教学改革是课程建设和学科发展的生命线。我们把部级精品课程和全国双语教学示范课程放在优先建设的位置,并以它们带动其他课程建设,完善系列课程建设,同时新办了智能科学与技术专业。

2.1搞好精品课程建设,改进双语示范课程教学,稳步推进系列课程建设

本团队着力搞好已有的2门部级精品课程、1门全国双语教学示范课程,更新精品课程网站,丰富课程内容。为了及时反映上述课程中相关科学技术的最新进展,我们调整了教学体系和教学内容,修订了教学大纲,并对教学内容进一步优化和更新,极大充实了各课程教学内容。同时,通过校际教学活动和网上资源共享对精品课程、双语教学示范课程进行交流和推广,起到较好的辐射作用[8-9]。

为加强精品课程建设,完善和拓展课程体系,在总结现有精品课程的建设经验的基础上,又建成省级精品课程1门,校级精品课程1门。

为提高学生的专业英语水平和学习兴趣,使得学生能够开拓眼界,追踪国际前沿科学研究,本团队长期对双语教学进行研究和实践。除改进人工智能双语教学示范课程外,团队承担的其他课程,如智能控制、机器人学、专家系统、数据结构等也实行了双语教学,并为该课程引进英文辅助教材。例如,对人工智能课程,我们先后采用Nilsson和Russell等编著的国外影响较大的英文原版教材作为主要教学参考书[10-11],供学生学习参考。在双语教学中,一般以汉语讲授为主,英语为辅,并对一些关键词同时用汉语和英语表示。对部分章节或某个专题,采用纯英语教学或以英语为主汉语为辅的教学。对PPT课件的编写分为纯汉语、纯英语和英汉混合几种方式。英语教学比例要根据教学内容和学生英语水平而定,其检验标准是学生的接受程度与学习效果,根据这一点来适时调整双语教学中英语对汉语的比例。

通过教改实践,我们承担的智能科学基础课程逐步形成为具有明显特色的课程体系。我们讲授的课程从智能科学的基础课程到专业基础课程,再到专业实践课程,形成了配置合理、特色鲜明、循序渐进、优势互补、协调发展的智能科学与技术学科从基础到应用的系列课程体系。

2.2新办智能科学与技术专业

智能科学与技术是当代科技发展的前沿学科和重要组成部分,其人才需求日益增加,超出了目前高校的培养能力[12]。我校的智能科学与技术学科方向经过近20年的发展,已形成了具有自身优势和特点的学科,在国内具有一定的知名度和优势。为了促进智能科学与技术学科的发展,经过多年积极准备,我们于2009年申报了智能科学与技术专业并获得教育部批准。通过向兄弟学校学习调研,了解该专业人才需求、专业建设规划,设定适应培养目标的教学计划与课程设置方案。虽然我们开办“智能科学与技术”专业较晚,但我们从2002年开始,就一直关注和积极参与国内智能科学的学科的讨论与新专业筹备工作[13]。

我校于2009年申报获准,在自动化专业增设了智能科学与技术专业方向,目前已招收2届学生共84人。我们为选读智能科学与技术本科专业方向的每个学生选定指导老师。每个学生都可以参加指导老师的课题,指导老师也可以利用自己的学识、经验和责任心来更好地管理呵护学生。这一做法取得明显效果,不仅受到同学们的普遍欢迎,也得到了学校的肯定。我们还多次召开师生见面会并通过指导老师走访宿舍,了解每个人的情况。为了消除代沟,努力融入同学当中,学习熟悉他们的语境和思维想法。我们的目标就是不让一个学生掉队。

创建与建设智能科学与技术新专业,将为智能科学基础系列课程教学建设提供一个更加宽广的平台,并对计算机、自动化和电子信息等学科的专业建设和课程建设提供一个新的增长点。我们将以智能科学与技术专业建设为契机,虚心学习兄弟学校的专业建设的做法和经验,进一步规范智能科学与技术的基础课程教学,让智能科学基础课程教学建设登上一个新的台阶。

3加强教材建设

教材是教学的重要工具和资源,其水平直接影响教学效果和教学质量。在教学过程中,我们与时俱进,对教学内容不断优化与更新,精益求精地编写反映学科发展的教材[14]。

我们对原有编写出版的教材进行修订,反映新世纪学科发展水平和发展趋向,以适应教改需要。把这些最新内容用于教学,使学生了解到国际前沿动态和本学科的最新成果。

以相关系列课程为平台,注重教材配套,服务因材施教,着眼长远教材建设。仅2007年以来我们已出版的相关教材及专著如下:

《智能控制原理与应用》,部级精品课程配套教材,2007;《智能控制导论》,部级精品课程配套教材,2007;《未知环境中移动机器人导航控制理论与方法》,2008;《机器人学》,第二版,部级教学团队配套教材,2009;《机器人学基础》,部级教学团队配套教材,2009;《人工智能及其应用》,第四版,部级“十一五”规划教材,国家精品课程配套教材,2010;《人工智能基础》,第二版,部级“十一五”规划教材,国家精品课程配套教材,2010;《移动机器人协同理论与技术》,2010。

4优化队伍结构

师资队伍建设是团队建设的源头,没有一流的教师队伍就没有一流的教学团队。在师资队伍建设上,我们一直采取引进优秀人才和在职培养相结合的做法。对于人才的引进主要通过办专业和办学科点等方式吸引人才,还通过创造教学和科研条件,稳定教师队伍,解决个人的发展问题。

采取有效措施,提高主讲教师的学术积累和教学水平。一是教研组教师,特别是中青年教师积极参加重要科研项目,提高学术水平。二是派中青年教师赴国外研修访问,了解和学习发达国家同类课程的先进教学经验、相关课程设置情况与发展趋势,将国外教学思想引入课程教学。

教学始终是教师的第一要务,为了提高青年教师的教学素质,我们实施并完善了一系列管理措施和制度。

1) 设立名师工作室,实现名师资源共享形成多元化的带教制度,安排高年资的教师对年轻教师进行传、帮、带,可以有业务方面的指导,也可以有认识方面的交流。通过老教师对年轻教师全方位的指导,使老教师的教学理念和经验得以继承,加快了年轻教师的成长。

2) 有计划地安排年轻教师虚心旁听有经验教师的讲课。通过听课,不仅使年轻教师进一步掌握课程的内容,更重要的是使年轻教师学到了老教师的教学方法和经验,对其今后从事教学工作起到了积极的指导作用。

3) 对于第一次上课和第一次上某门新课程的年轻教师,团队都要在课前组织他们试讲。试讲前,安排老教师进行指导,传授教学经验。试讲时,由团队的教师参加听课并对其进行讲评,肯定其优点,指出其不足,帮助青年教师尽快掌握课程的重点,找到更合适的讲授方法。此外,我们还备课,统一基本教案,帮助年轻教师成长。

近两年来本教学团队获得的主要教学奖励就有徐特立教育奖、茅以升教学专项奖等。

5扩大交流合作

我们在做好自身团队建设的同时,增进与全国相关高校和教学团队的交流,学习兄弟团队的建设经验,在课程示范、教材推广、网络资源辐射等方面发挥积极作用。我们还开展校内合作,联合不同院系进行教学和精品课程的申报与建设,在校内推广改革成果;发表了一系列教改论文;发起筹备《全国智能科学技术课程教学研讨会》;邀请企业界科技精英做本科生就业指导相关报告。

1) 增进校际交流,发挥辐射作用。

我们经常以讲座报告形式在许多兄弟院校进行教学与教改交流。例如,最近一年来就应邀先后到上海交通大学、同济大学、东华大学、东南大学、国防科技大学、中国矿业大学、北京科技大学、清华大学等校就智能科学技术课程的教学、教改和建设问题作专题报告,在兄弟院校师生中引起热烈反响。已有数以百计的高等院校采用我们编著的教材和网络课程进行教学,国内已有众多的从事人工智能课程和智能控制课程教学的教师,来信来函索取我们开发的课程教案、课程演示和网络课程相关资料等,我们一直尽力地搞好推广和服务工作。

2) 撰写课程改革论文,进行国内外交流。

本团队成员仅近一年多来,就在中国教育开放资源网、中国人工智能学会13届年会、计算机教育、高等理科教育、计算机与现代化等会议及刊物上发表10篇教改论文,在国内外进行交流,起到介绍情况,交流信息和经验的积极作用。

3) 筹备全国相关课程教学研讨会。

为了更好地交流经验,扩大影响和辐射作用,我们发起并联合中国人工智能学会教育工作委员会、中国计算机学会人工智能与模式识别专业委员会、中国人工智能学会智能机器人专业委员会、中国自动化学会智能自动化专业委员会、中国人工智能学会人工智能基础专业委员会,筹备召开了首届《全国智能科学技术课程教学研讨会》[15]。围绕各个学校在智能科学与技术本科专业的课程改革与建设、课程和专业教学计划制定和未来发展设想等方面进行交流研讨。通过交流研讨,认真学习兄弟学校的经验,并尽可能汇报我们的经验。我们相信,在与会全体代表的共同努力下,本次课程教学研讨会一定能够取得积极的成果。

注:本研究获得教育部部级精品课程人工智能(2003年)和智能控制(2006年)、全国双语教学示范课程人工智能(2007年)、部级智能科学基础系列课程教学团队(2008年)等项目支持。

参考文献:

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Construction of State Teaching Group of Series Course for Intelligence Science Basis in CSU

CAI Zi-xing, CHEN Bai-fan, LIU Li-jue

(Institute of Information Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)

Abstract: The reformation and construction of the State Teaching Group of Series Course for Intelligence Science Basis in CSU have been introduced; which deal with the advances in the course construction, textbook writing, teaching means, teacher group training as well as the intercourse and cooperation. A novel teaching mode and means called “lecturing by interest, thinking by query, disabusing by ways, learning by laws” has been propose and set up .The construction of the state fine courses and the bilingual teaching demonstration course have been placed in the precedence position. The teacher group training has been done by introducing the high-caliber personnel connected with the in-service training. The intercourse and cooperation with other schools and teaching groups have been constantly enhanced. As a result, an exemplary role in the teaching group construction has been actively played.

智能科学技术论文范文第4篇

关键词:专业建设;人才培养;教学改革;课程体系;教学模式

21世纪是智能科学技术快速发展的时期,智能科学与技术本科专业应当抓住这个契机,大力推进智能科学与技术的本科教育和专业建设,培养适合社会发展和市场需求的智能科学技术人才[1]。坚持以学生为根本,以传授知识、培养能力、提高素质和协调发展为己任,以我国经济结构战略性调整的要求和社会发展对人才的迫切需求为重心,针对师资队伍、人才培养模式、教学内容与课程体系、教学方法与手段、教学管理及培养质量等方面进行深入改革,形成具有先进的办学理念、完善的管理体制、领先的改革思路、优秀的师资队伍的龙头专业。智能科学与技术作为具有广阔发展前景和巨大应用需求的综合交叉学科,高校应进一步拓展相关研究领域,结合办学条件、管理制度及政策倾斜,突出人才培养和专业建设的特色。

1深化实践教学改革,探讨多元复合型人才培养模式

智能科学与技术专业要协调发展,首先必须明确专业特色,形成自己特有的学科体系、人才培养模式和课程特色。在智能科学技术相关研究已经渗透到各个领域的形势下,对人才的培养要从多元化角度来考虑[2]。一方面,当前国内外智能科学领域的相关研究如火如荼,原创性理论与核心技术的研究步伐在进一步加快,国际上对智能科学与技术专业研究型人才求

贤若渴。另一方面,智能科学领域的一系列学术研究成果,迫切需要转化成能够产生社会效益、支持社会主义经济发展及人民生活需要的产品,大型企业、著名公司对具有智能科学技术专业知识的应用型和工程型人才的需求势头正旺,因此,目前探讨智能科学与技术专业的人才培养模式正当其时。

1) 多元化人才培养模式。智能科学与技术专业是一个集智能技术、通信技术、计算机技术、控制技术等多学科交叉、跨应用领域的本科专业。根据社会经济的发展、市场对人才的需求以及专业自身的发展特点,智能科学与技术专业的人才培养应当兼顾研究型、应用型和工程型等多元复合型人才需求,因此,智能科学专业在充分整合优质教育资源的基础上,需要不断改革教育模式。一方面,通过各种教学活动,丰富各层次、各类型的课程教学资源,如:积极开设双语教学、探究式教学、“本、研合一”的高水平课程、校外名师课程等,强化学生创新知识和科研学术能力的培养,推进高素质人才的培养计划;另一方面,针对智能科学与技术专业的应用特点,积极开展学生科研活动和实践训练,使学生通过项目实践锻炼自己的实际研发能力,提高运用所学知识解决实际问题的能力。此外,充分利用我校多学科、综合化的人才培养优势,通过以跨学科、跨专业的交叉融合,打通各方的优质教学资源,给学生提供更加广泛的学习空间,促进优质高效的复合型人才培养。

2) 专业素养培养。完善由智能科学与技术专业基础课程、专业核心课程、专业方向课程三部分组成的定位明确、特色突出、规范合理的专业教育课程体系,加强学生在基础知识训练和智能科学专业技能的素养培养,强化专业基础的相关性,突出专业核心的稳定性,扩大专业方向的多样性。

3) 科研素养和适应发展能力培养。智能科学与技术专业面对多元化人才需求,不仅要培养学生独立从事科学研究的能力,自主不断学习新理论、新方法和新技术的能力,以胜任学科的前沿研究和技术发展;同时还要重视学生在研发团队的协同工作能力,以适应学科在实际中的各种应用需求,在不断开发高质量智能软件系统及项目研发的实际锻炼中,培养学生的高效工作能力和良好的沟通能力。

基于以上观点,我校在教学模式的改革中,积极提倡“夯实基础、综合提高、加强实践”的三结合人才培养改革思想,针对学生的专业素养、专业技能等多个方面细化培养方案,不仅注重培养学生的实际应用能力,还要兼顾培养学生的研究型思维、科学研究的能力及创新精神,从整体上提升智能科学技术人才培养的素质。

我校智能科学与技术专业坚持“教学、科研、团队的协调发展,学科、专业、课程的整体建设”,依托北京市实验教学示范中心、北京市高等学校工程研究中心,北京市重点建设学科“计算机应用技术”、校级重点建设学科“软件理论与技术”以及与其他专业和兄弟院校的联合,开展了以教师队伍建设为基础、以人才培养改革为核心,以促进学生知识、能力、素质协调发展为目标的专业建设工作,并形成了层次型人才培养方案,如图1所示。

图1层次型人才培养方案

1.1层次型人才培养方案及教学模式

结合智能科学与技术本科专业的特点,针对多元化人才培养需求,我们构建了“教―学―用”的层次型培养模式,形成了“2+1+1”的教学模式。前两个学年主要学习计算机科学技术和智能科学基础理论知识,以学习、理解和掌握知识为主,同时采用启发引导及探究讨论的教学策略,培养学生自主学习的能力和主动探究的兴趣,进一步结合相关问题、设计方法、分析讨论和问题求解培养学生的专业素养[3]。第三学年侧重学习智能专业核心课程,如:智能机器人、智能游戏与虚拟现实技术、模式识别、智能信息获取与决策管理、自然语言处理等体现智能科学与技术专业特色的课程,使学生在理论方法的学习中提高专业技能,同时所设课程与相应的实验课相结合,加强学生理论知识的消化和实践能力的训练。第四学年,以综合实践训练为主,学生根据各自的情况和兴趣,参加学生科研立项、各类科研竞赛活动、大学生创新实验、专业实习、毕业设计及教师的科研项目等,进一步强化实践能力培养环节,有利于学生整体综合素质的提高。同时,以问题为纲,培养学生在解决问题的同时自主发现新问题和新知识,进一步培养学生的主动思维和创新提高的科学研究素养[4]。

1.2 “本、研合一”的教学体系

本科生与研究生的培养互动是推动本科生创新能力培养的有效措施。我校智能科学与技术专业经过几年的探索和实践,形成了“本、研合一”的教学体系。“本、研合一”教学体系的设计思路是将学生在各个学习阶段的知识结构、实际应用能力和科学研究能力进行一体化设计,使学生在有限的时间里掌握尽可能多的知识,得到尽可能充分的实践与锻炼,并在一体化的教学体系设计中逐步培养学生的研究型思维、应用型和工程型能力,以及创新型精神,提升智能科学与技术专业的人才素质。

我校智能科学与技术专业借助已获批北京市和校级精品课程、探究式课程、双语课程及网络多媒体课程,包括智能信息获取技术、人工智能原理、模式识别、智能科学与技术导论、智能机器人和自然语言处理等,在三年级开设提高性的研究型课程,这种提高性教学采取本科生与研究生合班上课的形式,使一部分本科学生在本科阶段先行选修部分研究生课程,并接受高水平教师的培养。这一阶段要求教师面向研究和学习对象,将每一阶段的理论知识与实际应用系统对应设计,同时要求理论课和专业技术课都要针对研究和学习对象设计问题,留出解决问题的空间。在完成整个学习阶段后,组织学有余力的本科生与研究生联合申请科研立项(由学校条装处资助)、实验室开放基金(由学校学生处资助);有计划地将本科生按照他们的兴趣爱好,逐步吸纳到由研究生导师、研究型教师、研究生、本科生组成的科研课题组或特色研究小组,以科研项目组为单位,对学生进行系统的综合提高训练。

1.3积极开展“研、教互动”,培养具有前沿性、时代性和实用性的复合型人才

教师的科研和教改项目为学生提供了课外学习的平台和广阔的发展空间。部分学生将课程组教师的研究成果,实现了直观验证和探索归纳两种实验分析模式。另外,我们还组织部分有能力、有兴趣的学生成立课外科研兴趣小组,参加各种科研活动,4年来课程组教师指导的36个校级科研项目中有22个获得学校奖励。科研活动与教学的互动不仅提高和增强了学生学习的兴趣和动力,更激发了他们钻研与探索的精神。在本科第三年,一方面聘请国内外知名教授,为本科生开设前沿性的科研讲座;另一方面要求学生去联合实践基地、对口企业进行为期三个月的专业实习和相关实践活动,由双方共派导师形成导师组联合指导培养学生。这些项目不仅给学生从事基础研究创造了机会,也加强了专业科研对外合作,有利于专业人才培养水平的提高。

2以多渠道交流、合作及开放的方式,加强“产、学、研”结合的多元化培养模式

我校智能科学与技术专业广泛利用国内外优势教育资源开展主题鲜明、形式多样的教学科研合作,积极开拓产学研结合渠道,与企业共建科研开发中心合作,一方面提供学生进行专业实习、毕业设计、综合训练等,另一方面,还为学生提供科技创造的实践环境和为社会提供各种技术服务的平台。智能专业除了与本校的兄弟学院建立教学科研合作之外,还与澳洲悉尼科技大学、美国密西根州立大学、中科院高能所、中科院自动化所、IBM公司、北京上善中加信息技术有限公司、北京智能谷科技有限公司等几十家中外著名大学、软件公司、企业及高级研究机构建立了开发、科研与人才培养合作的机制,通过多种多样的方式在学校和校外各方进行联合,积极开拓产学研结合渠道,引进最先进的智能研发环境,培养学生掌握最新的研究成果和开发技术,成为适应国家科学研究、社会主义市场经济和信息产业发展需要的研究型、应用型、工程型的复合型人才,力争在人才竞争中保持优势。

3加强师资队伍建设

师资队伍建设一直以来都是专业建设的基本保证,我校智能专业注重建立教师深造培训、学术交流和工作分配的有效机制,进一步为教师提供丰富教学经验、了解人才需求的平台,以人尽其才的用人方式激发教师的工作积极性。近年来,我们已先后从中国科学院、北京理工大学、西安工业大学、北京科技大学等国内知名高校和科研机构引进了多名具有博士学位的教师,并结合智能专业的特点,建立了一支多学科、多专业的基础理论课教师、专业核心课教师、科研及工程技术人员组成的专兼结合的教师团队。这支以中青年为主的教师队伍长期工作在教学、科研第一线,积累了丰富的教学经验,教学效果显著,其中教授3人,副教授2人,研究生导师6人,具有博士学位的教师6人。经过多年的建设,专业已形成了一支知识结构、学缘结构和年龄结构比较合理的师资队伍,教师具有扎实的专业基础,深厚的教学功底,开阔的学术视野和较强的科研能力,其中,2人获北京市优秀青年骨干教师称号,3人多次获得学校优秀主讲教师、优秀导师和优秀毕设指导教师等称号。

在专兼结合的教师团队中,智能科学与技术专业的教师侧重培养学生扎实的理论基础和专业知识,同时注重院校内部交叉学科知识的融会贯通,联合院内信息工程专业、计算机科学专业、软件工程专业以及教育科学学院从事相关研究的学者,通过讲座与项目联合的方式,培养学生对跨学科交叉领域知识的掌握与应用。同时,积极开展与国内外著名软件公司、企业及高级研究机构的交流与协作,建立相关产业和领域一线工程技术人员到学校兼职授课的制度和机制,进一步扩充师资队伍的力量。另外,在教师队伍的建设建设中,采用以老带新和以新促长的方式,注重分工协作和交流发展,采用课程主讲教师负责制,全面负责课程的教学、实验、实习和实践;而实验教师负责实验、实习和实践教学,从而保证了队伍的连续性和优势互补性。此外,教授、副教授每学年必须为本科生开设核心课程,并要承担一定的教学实验、专业实习、指导本科学生科研立项、毕业论文指导等工作,切实保障了课程理论学习与实验、实践、研究环节的紧密跟踪与指导。

4优化课程体系

课程建设是专业建设的重要内容,课程教学的质量直接关系到人才培养的质量。智能科学与技术专业目前有北京市、校级精品课程、优秀课程、探究式课程、双语课程及多媒体网络课程7门,智能信息获取技术、人工智能原理、模式识别、智能决策支持系统、智能机器人、自然语言处理,另外还有多门课程的建设工作验收合格。智能科学与技术专业在课程体系的设置和改革方面,参考了国内外著名高等学校,包括麻省理工大学、斯坦福大学、东京大学、悉尼大学以及北京大学、南开大学、西安电子科技大学、北京邮电大学的智能科学专业的课程设置,充分考虑了我院在信息处理技术方面的特色,以及智能科学专业多年来在机器学习、模式识别、自然语言理解以及智能信息处理等方向的科研成果及研究生培养经验积累,以智能机器人、智能游戏及智能信息处理等为特色课程,以建设“理论―研究―实践”为指导思想,设置了协同递进的特色课程体系,如图2所示。通过“学习+提高+实践”的协同递进和不断深化的过程,达到系统掌握和融会贯通,并由“基础训练”提高到“专业素养”,最终上升为综合能力。在理论基础和实践训练的协同学习过程中,案例学习与项目带动的一体化方式可以激发学生的学习热情和科研兴趣,同时使学生感知理论基础知识的重要性。

图2协同递进的课程体系

5拓宽多学科领域的教学科研合作,提高人才培养质量

智能科学与技术专业自身特点决定了在人才培养方面的学科综合交叉性[5],体现了与其他领域的技术相互渗透的必要性,这种跨学科的交叉应用研究更能激发智能科学与技术专业的活力,更能充分发挥智能专业的科研潜力。拓宽领域合作是各个学科在教学改革中值得思考的问题,我校智能科学与技术专业结合本校的办学特色,与教育科学学院教师联合开展了在教育信息智能化方面的相关合作,将专业技术广泛应用于教育信息的智能处理中,从学业表情、知识驱动、网络信息监管与安全分析入手,基于情感计算、数据挖掘、Multi-agent、分布式智能检测、教育信息等技术,在情绪信息认知计算模型和信息安全监控模型方面进行广泛深入的合作研究。这种交叉领域的教研合作,有利于促进专业相关课程及其实验、实习、科研、毕业论文、学生科研活动取得良好的应用效果[6]。

6人才培养和专业建设的架构

本校智能科学与技术专业结合近年来在人才培养和教学改革中的经验和教训,缜密剖析了当前智能科学与技术专业在我国的学科地位、自身特点和未来发展,建立起了“专业基础+项目实践+社会服务”的人才培养与专业建设架构,如图3所示。

图3人才培养与专业建设架构

7结语

智能科学与技术是一个与学科领域前沿及最新发展紧密结合的多学科交叉专业,因此要结合心理学、哲学、生命科学等多学科不断优化知识结构,根据教育部、教学指导委员会和国家及北京市科技发展中长期规划纲要,突出重点领域和前沿技术优先发展的有关要求,认真研究专业定位,规范智能科学与技术专业建设的基本内容,加强基础,提高素质,优化结构,增强优势,协调发展,突出特色;顺应社会的

发展需求,面向市场的用人需求, 构建经济社会发展需要的课程体系,规范课程教学内容设置,加强精品课程建设,开设高水平课程。同时,政策倾斜、条件改善和严格管理是提高人才培养质量的保障,高校应当进一步加大投入,支持智能科学与技术专业的实验室、实习基地、图书资料、基础设施、师资优化等教学条件的建设和改善,使其具有更好的办学条件和更加先进的教学手段,满足多元复合型人才培养的需要。此外,专业建设实行专业责任制,明确专业建设目标,理清专业建设思路,切实制定和完善专业建设实施规划,加强师资队伍建设,在课程改革与建设、教材建设、实践教学基地建设、教学改革与管理等方面落实相关人员责任,落实专业建设经费,确保达到专业建设的预期目标。最后,加强专业毕业生就业服务与跟踪调查:以科学发展观为指导,以学生的全面和谐发展为中心,在统筹兼顾的前提下,重点加强专业的毕业生就业服务与指导工作,努力提高就业率,积极开展就业跟踪调查,多渠道了解信息,建立更加完善的毕业生社会评价反馈体系,加强专业毕业生的后续管理,进一步提高专业的影响力和社会声誉。

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The Discussion on the Undergraduate Training and Professional Building of the Specialty of

Intelligence Science and Technology

LIU Li-zhen, SHI Chang-di, LI Zhi-ping, ZHANG Cong-xia

(College of Information Engineering, Capital Normal University, Beijing 100048, China)

Abstract: To promote the Specialty of Intelligence Science and Technology undergraduate training and professional building, the paper discussed the mode of training, the ideas of educational reform and the optimization of curriculum system combining with the condition of running school, characteristics and employment prospects, and focused on professional development planning and programs of deepening the reform of teaching practice, enhancing construction of teaching staff, optimiazing educational frame and improving the the quality of personnel training.

智能科学技术论文范文第5篇

论文关键词:人才培养 课题组制度 实践学习 创新工程

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。

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智能科学技术论文范文第6篇

中图分类号:G642 文献标识码:A

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项部级项目在内的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。

在课程的设置上,我校适应社会发展需求,突出“工学并举”实践能力的培养,开展有自身特色的“智能科学与技术”本科生教学。区别于北京大学等高校的智能理论算法为主、南开大学等高校的智能信息处理为主、西安电子科技大学等高校的通信工程应用为主的办学主导方向,突出河北工业大学地方工科院校的自身特色,以培养学生研究开发新系统、新技术和各种智能化工程装备的基础能力为目标,设置相关的课程。其中,学科基础课程、专业必修课程和专业选修课程安排如表1~表3所示。

5 结束语

智能科学技术论文范文第7篇

关键词:智能科学;智能技术;智能工程

中图分类号:G642 文献标识码:B

1 对智能科学技术的再认识

1.1 从“人工智能”到人机系统

Wiener的“控制论”和钱学森的“工程控制论”是人们研制较为简单的系统,且系统运行的环境也不复杂情况下的一面旗帜。

1956年,在美国Dartmouth举行的一个信息科学大会上,J.McCarthy和H.Simon倡议开展人类思维活动规律的研究,并给予其“人工智能”(Artificial Intelligence)的命名。人工智能主要研究用人工的方法和技术来模仿、延伸及扩展人的智能,从而实现机器智能。迄今为止,这一方向虽然已取得了不少成就,如博弈、自动定理证明、模式识别、自然语言理解、自动编程和专家系统等,但是,传统的人工智能在方法论上以符号推理为中心,企图用机器来实现人类的思维活动。所以,许多年来的研究虽然取得了一些成就,但距离人工智能提出的目标还有很大距离。

近三十年来,人工智能进展缓慢。1979年,H.L.Dreyfus《计算机不能做什么?》一书的副标题就是“人工智能的极限”,提出了人工智能存在不可逾越的障碍。紧接着,以人工神经网络为代表的“计算智能”和Brooks的反应式结构(“没有表示”、“没有推理”的系统)给传统的符号智能带来了巨大冲击。特别是日本提出的“第五代计算机”并没有达到预期的目标,仅以实现一个“人机对弈”而告终,这些事实都促使人们对“智能”(或“人工智能”)要有一个重新的认识。对人工智能四十年的研究进行反思,使人们从科学概念上明白了以往不自觉地企图用机器解决一切问题的局限性,并试图从科学观念、研究目标和方法论上打开思路,以重新认识,寻求新的途径。

另一方面,四十年来,特别是从最近二十多年科学技术的发展来看,在当前的信息社会中,信息技术是立国之本,信息化的进一步发展必然走向“智能化”,因此,以“智能”为核心的技术是至关重要的。从两次海湾战争以及其他局部战争,我们可以十分清楚地看出,今后的战争是人――机结合的智能系统之间的对抗,而智能技术将会覆盖几乎所有的工程技术领域。

既然完全基于机器的符号推理(也包括其他的智能方法)不能达到实现人的思维的目的,那么有没有其他道路可循?这是人们都很关心的问题。解决这个问题要从两方面着手。一方面,需要脑科学、认知科学等一些研究人的智慧的基础学科继续研究人的思维规律――这也是人类永远的追求。虽然目前还不能做到这一点,但人们总是在不遗余力、一步一步地向着这一目标前进。当然,这也是人类社会发展赋予智能学科的一个任务,这就是智能科学的目标。另一方面,社会生产、生活、科技、军事各个方面又提出了层出不穷的需求,迫切要求设备、系统、工程要“智能化”,而现在尚没有真正能模拟人的智慧的计算机,因此计算机还不能代替人。解决这个问题只有从两方面入手,一方面实事求是,尽量开拓、发展当前的计算机科学技术,使计算机尽可能多地帮助人做工作:另一方面,尽可能把人的智慧包含到系统中去,人要起主导作用,但要充分发挥计算机科学与技术的优势,创造出最有“智能”的人机结合系统。

具体来说,人机结合的系统就是将人作为一个组成部分包括到系统之中,并能清楚地区分出哪些工作应该由人完成,哪些工作应该由机器完成。在运行过程中,当进行到需要人完成的工作时,系统就将工作交给人;而当需要机器完成时,就将任务转交给机器,最终构成一套和谐的、协调的、高效的运行机制,以保证系统目标的实现。

1.2 “智能”学科的三个层次

根据研究任务的不同,智能科学技术的学科内容可以划分为智能科学、智能技术、智能工程三个层次。

(1)智能科学(Intelligence science)

这是基础研究的层次,它的主要任务是研究人的智慧,建立人机结合系统的理论,并用其模拟人的智慧。智能科学主要包括脑科学、思维科学、认知科学等在内的基础学科。

思维科学着重研究人的思维规律,也就是研究人是如何思维的,这种研究的目的是为了给人工智能提供基础,也就是告诉计算机要模拟什么。而认知科学则是研究人的认识,也就是人是如何认识事物的,并将其扩展去研究动物的智能。

智能科学的成果将是整个智能科技发展的基础和先导。

(2)智能技术(Intelligence Technology)

在智能科学的框架内创建人机结合的智能系统,需要有合适的方法、工具和技术,这就是智能技术。

信息的本质是知识,而知识是构成智能的基础。因此,信息化发展必然走向智能化。

模拟人的某些智能行为,或者在现有系统中增加某些智能功能,是智能技术最基本的能力。针对这些要求,在智能科学理念的指导和启发下,人类已经提出了许多有效的技术和工具,它们被应用在各个领域中,创建出许多卓有成效的智能系统,主要包含如下的技术:

基于传统人工智能方法的智能技术;

基于计算智能(软智能)方法的智能技术;

基于模式识别的智能技术;

人机系统技术(包括多媒体技术,虚拟现实技术);

基于通信的智能技术;

基于多Agent系统的智能技术。  以上列举的是当前部分主流的智能技术,这些技术已经在科学技术特别是在高技术领域中发挥了巨大作用,这也是将自动化推向智能化过程中,需要我们十分关注的技术领域。

(3)智能工程(Intelligence Engineering)

用智能科学的理念和思想,充分运用智能技术工具去创建各种应用系统,这就是智能工程。“智能化”实质上就是智能工程实现的过程和归宿。智能工程是当前科学技术和社会发展的前沿阵地,特别是高技术发展的核心动力之一。同时,它也是当前新技术、新产品、新产业的重要发展方向、开发策略和显著标志。

2 无处不在的智能科技

2.1 前沿高技术是智能科学技术发展的动力和源泉

智能科学技术是一个融合计算机、人工智能、模式识别等研究领域的交叉性学科,这些前沿高技术也是当前智能科学发展的动力和源泉。

在所有系统中,体现智能行为的工具和载体就是计算机。所以,计算机科学很自然地成为智能科学发展最重要的支撑点和原动力之一。

以符号推理为基础的人工智能方法和以人工神经元网络为代表的计算智能方法仍然是当前智能技术的重要组成部分。它们从不同的途径和方法进行问题求解,在搜索、规划、学习等各类问题中取得了相当有价值的成果。

模式识别是人类智能的一种体现。“模式”是一个极为广泛的概念,如图像、图形、文字、语言都是一种“模式”。按Zadeh的定义,“模式识别”是一种从“模式”出发的一种非线性映射,它是一种技术,可以用来实现人类智慧的一部分功能,如文字识别(认字)、语言的说与听等。模式识别的目的是将对象进行分类,可以是图像、信号波形式或者任何可测量且需要分类的对象。模式识别在工业自动化以及信息处理和检索中变得日益重要,这种趋势把模式识别推向工程应用研究的高级阶段。在大多数机器智能系统中,模式识别是用于决策的主要部分。

模式识别技术在各种工程实际系统中大量存在。机器视觉的主要技术基础就是模式识别;OCR(光学字符识别)是模式识别的另一个重要应用,它是识别文字字符信息的很主要的手段;计算机辅助诊断也是另一个重要的应用,多种医学图像处理已成为当前信息产业的一个热点;语言识别当然是模式识别另一个研究和应用的热点。其他如指纹识别,以及其他生物器官的识别、签名认证、文本检索、表情和手势识别,都是很有趣的研究领域,也是用来开发人机结合智能系统的很有价值的技术。

当前,对复杂智能系统进行研究的核心是解决人与机器的结合问题,也就是人作为系统的一个组成部分参与到系统的运行中,系统功能中也应体现出人的一部分作用。人与机器的结合有两个层次,一是人作为一个成员,综合到系统的体系结构中;一是人和机器的结合通过某个“人机界面”来实现。当然,这种界面不仅仅是目前计算机普通采用的图标界面,而是包含了模式识别这类涉及感知方面问题的广义的人机界面。这是当前十分活跃的一个研究领域,最有代表性的包括多媒体技术和虚拟现实(VirtualReality)技术。

此外,在控制科学与控制工程领域,随着智能科学技术的发展,已经形成了一整套智能控制的理论、方法和技术。主要的智能控制方法有:

基于计算机视觉的导航控制:

基于计算智能的控制方法与技术;

基于知识的专家系统控制;

基于自动检测技术的智能制造系统的控制;

以自动规划技术为核心的自主控制系统:

多智能体系统的控制。

这些方法都是智能控制中应用卓有成效的技术与方法。

在信息技术中,人类也广泛地提升了智能化的水平,主要包括信息获取与信息处理等多方面的智能技术:

信息获取:智能传感器网络技术:

信息安全:各种识别技术(指纹、人脸、视网膜等)的应用;

信息服务:语言翻译、信息自动查询、自动化办公系统等:

信息处理:文档理解、目标识别、航测照片判读;

计算机网络智能化:利用软件智能体增强网络服务,计算机网络的智能故障检测等。

2.2 现代工业生产和复杂工程急需智能科学技术

随着社会的发展,人类在生产、生活等各个方面也不断提出新的需求,因此现代工业生产不断壮大,并日趋复杂。现在,现代工业生产和复杂工程急需智能科学技术,一批已经在发挥重要作用的技术如下:

智能自动化和控制技术生产过程监控、产品自动检测和质量控制、工艺参数的优化和自动设定、故障自动诊断的报警等;

智能CAD复杂工程的优化设计智能仪表对工艺参数的自动分析、监测、报警和调整:

智能交通红绿灯管理、基于GPS与电子地图的定位与导航、安全监控、车流自动疏导等;

智能仿真技术,这是大型复杂工程设计不可缺少的手段。

2.3 智能科技是现代军事科技(包括航天领域)最重要的关键技术之一

智能科技是现代军事科技最重要的关键技术之一。近代科技发展的历史表明,军事的需求总是科技创新的最大动力之一,“以军带民”是一般规律。军用技术辐射和带动国民经济是一条促进社会经济发展十分有效的途径。因此,军事科技(包括航天领域)也是应用智能技术最多的领域之一。

未来战争的重要武器――无人作战平台(无人机、无人战车、自主水下机器人、机器人士兵等)的自动导航、路径规划、自动避障、目标识别、自动驾驶和其他自主控制技术等都是智能技术的典型应用。以无人机为例,它是现代战争中掌握制空权的重要手段,在近年来的几次局部战争中都发挥了很大作用,例如它可以进行侦察,发现目标后引导有人飞机实行攻击,并对攻击效果进行评估。

在地面军用机器人中,智能技术也发挥着重要作用。地面军用机器人不仅可以在平时帮助人类排除炸弹,完成要地保安任务,还可以在战时代替士兵执行扫雷、侦察和攻击等各种任务。例如,美国的ALV是一种高水平的陆地自主军用机器人,它采用各种智能技术来实现自主操作。ALV装有高级彩色摄像机(视觉),用以识别道路,同时还配备有阵列激光测距仪,用以识别障碍;它可以根据道路场景规划行车路径,避免碰撞,躲避障碍,实现公路上的自动驾驶,行车速度可达60千米/小时。除此之外,车上还可装载各种仪器,以完成不同的侦察任务。

防爆(暴)机器人是机器人发挥威力的另一重要领域。暴徒、爆炸、火灾以及其他灾害都是非常危险的环境,因此用机器人去处理是减少危险、提高成功率的有效途径。在反恐斗争中,有针对性地研制这类机器人,是当前迫切需要解决的问题。

航天领域综合展现了最高水平的智能科技,人造卫星、航天器和各种太空探测器是当代高水平智能技术的综合体现。在2004年初,在火星成功着陆的火星探测机器人是最有说服力的例子之一。

2.4 为人类生活服务是智能科技发展的广阔天地

为人类生活服务是科技的重要方向。随着人类生活水平的不断提高,生活质量也需要不断改善,服务要求更周到,做到方便、舒适、节约、安全,更具人性化。这种需要也为智能科技的发展增添了新的活力。

在日常生活中,无处不在的服务都和智能技术的发展紧紧扣在一起。事实上,我们身边总有许许多多的智能系统在运转,一个个智能工程在提供着实实在在的服务。例如:

智能交通

红绿灯智能管理、电子地图导航、安全监控、车流疏导等。

智能楼宇

现代的大楼管理系统是一个智能化的综合管理系统。它能够将收集到的楼内相关资料分析整理成具有高附加值的信息,运用先进的技术和方法,使大楼的作业流程更有效、运行成本更低、竞争力更强。

智能信息处理、管理、查询等

医学图像处理

如CT、MR、PET等,都是智能技术的典型代表,也是和人的健康息息相关、不可或缺的智能技术。

智能服务机器人

具有一定智能的机器人代替人做服务工作是一种发展趋势,这也是智能技术为人类服务最有代表性的事件之一。

这类机器人的典型例子有:可以自动完成清扫任务和自动充电的清扫机器人;能辅助医生进行外科手术的医疗机器人;能为病人服务的机器人护士;可在家中进行巡视、监测潜在危险情况并适时报警的家庭保安机器人:用于照顾老、病、残的服务机器人等。

总而言之,只要有需要的地方,就有可能是机器人可以服务的地方。

3 对“智能科学与技术”专业架构的思考

从上面列举的很少一部分实例,我们已经可以看出当前智能科技的发展状况。它无处不在、发展迅猛、功效卓著,已经成为当前科技发展不可缺少的部分。它是许多重大工程的支撑,引领许多传统领域向现代化方向发展,是当代前沿高技术发展的重要方向。

另一方面,计算机科学、信息科学、控制科学等学科的进步,也极大地促进了智能科技的快速发展,智能化科技已经展现出一幕幕诱人的场景。科技发展的根本是人才,“智能科学与技术”大学本科专业已经成功设立,迈出了培养高层次人才的关键一步,这必将推动我国的智能科技更快地向前发展。

目前,追溯各个设立“智能科学与技术”专业学校的本源,可以发现各校之间差别甚大。有的学校的“人工智能”专业从计算机科学延伸而来,有的则来自控制科学和控制工程,还有的由信息科学的其他分支演变而来。在归属方面,有的学校将其归于理科,而有的学校则将其纳入工程学科。此外,设置该专业的行政学院亦有所区别,不同学校的智能学科分别隶属于各类学院。这种现象正好说明“智能科学与技术”这一学科发展的多源性,学科发展的空间大,应用需求面广。

另一方面,面对这样一个蓬勃发展、涉及面极广的新兴学科,如果培养各层次的人才,高校教育应该有一个怎样的架构,已经成为一个不可回避的问题摆在我们面前。解决好这个问题,就可能推动学科和人才培养顺利发展。从学科发展的多源性和应用面的广谱性来看,智能学科不可能作为另一个学科的二级学科来发展。从学科的性质来说,“智能科学与技术”应该建立一级学科的架构。根据我国教育体制的结构以及多层次人才培养的需求,可以设想如下架构。

“智能科学与技术”作为一级学科,设一级学科博士点,根据各个学校的不同情况,将其分别归属为理学或工学。对于不同的归属,该专业在培养目标和培养方式上应有所区别,理学应偏重基础研究,而工学则应注重技术和工程。一级学科下设若干个二级学科,二级学科设硕士点和博士点。二级学科的设置需要更进一步考虑学科发展的多源性以及延拓应用的专业性,梳理分类,并结合现实的需要与可能,经过充分的讨论后来决定,这是多层次架构中最复杂的环节。

以上架构属于人才培养架构的高层次,即研究生培养阶段。目前,更有现实意义的是解决本科阶段培养中的问题。现在,多所高校招收了“智能科学与技术”专业的本科学生,并开始有毕业生走向社会,因此正是总结经验,走向新的发展阶段的时机。本科教育是学科发展的根本,有了本科基础,各层次人才培养就有了基础,高层次创新人才培养就有了希望。由于“人工智能”学科的多源性,各个学校的培养方案有不少差别,有的按理学,有的按工学。按照国家的教育体制和社会需求,按理学或工学适当规范本科教学方案,对当前推进“智能科学与技术”专业的健康发展是非常重要的。

智能科学技术论文范文第8篇

关键词:本科生导师制;智能科学与技术;复合型人才;角色定位;质量监控

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。

导师制所遵循的教育理念应是培养智慧与理性全面发展的人才,提高学生探究知识和独立思考的能力。同时,本科生导师制也强调人文关怀,不仅传授知识和技能,在面对学生的各种问题时,包括考风问题、个人感情问题、与人处事问题等,导师还要以自己良好的师德和品格影响学生,做到既教书又育人。

4 结语

智能科学技术论文范文第9篇

为了探讨我国信息安全工作的未来趋势和发展前景,并进一步明确信息安全工作的研究方向,明确信息安全工作的研究思路,2012年7月27日,以“构建安全可信的网络空间—新形势下的信息安全重点工作及新一代信息安全架构”为主题的2012中国信息安全技术大会在北京举行,近500名信息安全领域的专家学者参加会议,为信息安全的发展出谋划策。贵州大学信息安全与智能科学技术研究室主任汪学明教授参加大会并在会上作了题为《多方安全协议形式化分析方法研究与应用》的报告。在信息安全领域,他与研究室成员一起,取得了诸多优秀的科研成果,为我国信息安全技术的发展作出了重要贡献。在大会的休息时间,汪学明教授接受了我们的采访。

艰难起步 成就辉煌

汪学明是一个很不容易对自己满足的人,这在他一直坚持不懈地追求知识并完善自己的漫长道路中有着很好的体现。1987年毕业于安庆师范学院,他考上了贵州工学院硕士研究生。1990年硕士毕业至今,在贵州大学(原贵州工业大学)计算机科学与信息学院从事计算机科学和信息安全等专业的教学科研工作。在这期间,虽然教学和研究工作繁忙,但他一直没有放松对自己的严格要求,抓住一切机会进行学习和深造。2002年7月,他参加贵州工业大学计算机应用专业硕士研究生班课程学习,获得优异成绩;2004年7月参加教育部举办的暑期计算机科学与技术高级研讨班学习,主修《可计算性与计算复杂性》、《密码学及应用》两门主要课程,为从事密码学与信息安全方面的研究奠定了基础。通过不断学习、不断提高自己的科研学术水平,2008年7月他拿到了贵州大学计算机软件与理论专业的博士学位。在团队建设方面,他带领着研究室成员一路拼搏奋进,也取得了不俗的成绩。

汪学明教授介绍说,贵州大学信息安全与智能科学技术研究室成立于2004年,刚刚成立时的名字是贵州工业大学信息安全与智能网技术研究室。2005年,贵州工业大学与贵州大学合并成立新贵州大学(211重点建设大学),研究室更名为贵州大学信息安全与智能网研究室。直到2008年,研究室才正式更名为贵州大学信息安全与智能科学技术研究室。“研究室刚刚建立的时候,技术力量比较薄弱,实验条件也比较差,当时办公条件很简陋,只有几台电脑。”就在这种只有几台电脑的窘境下,他带领着研究室成员从艰难的起点开始,一步一个脚印地向前迈进。经过了近8年的发展,研究室已经颇具规模,目前有教授8人、副教授4人、讲师4人、博士后3人、博士10人,另外还有若干名硕士。在他们的共同努力下,研究室工作开展得如火如荼。研究室的研究方向主要有:密码学与信息安全、通信与信息系统、逻辑科学与智能科学。其中,密码学与信息安全、智能网新技术是研究室两个重要研究方向。

密码学与信息安全方面的研究内容主要包括研究公钥密码、分组密码、Hash函数、数字签名、密钥管理、访问控制、信息安全系统体系结构等信息安全核心理论,开发网络信息安全产品。在公钥密码分析研究中,形成了欧几里德辗转相除攻击法、连分数攻击法、零知识分析策略等有效的攻击和分析技术,并在(超)椭圆曲线密码学、门限密码学、数字签名、多方计算和多方安全协议形式化分析等方面进行了深入研究,取得了重要成果。

在智能网新技术研究方面的主要研究内容包括移动增值语音及数据业务、移动智能网、下一代网络与软交换技术、业务支撑网络、宽带IP智能网、移动商务技术、异构环境增值业务和网络技术、独立智能外设及多媒体技术、WAP技术等。

研究室在上述研究方向中不遗余力,几年来承担了包括国家自然科学基金项目、贵州省自然科学基金项目、贵阳市科技攻关项目、教育部特色专业建设项目等在内的科研项目20多项,获得了诸多优秀成果,多部论文著作被SCI、EI、ISTP收录。

在这些研究工作中,汪学明教授主持和参加的项目包括国家自然科学基金3项、贵州省自然科技基金项目5项、省教育厅自然基金项目3项、贵阳市科技攻关项目2项、校级基金项目8项;共计60余篇,其中包括核心期刊登载16篇、SCI收录1篇、EI收录12篇、ISTP收录8篇;他还主编了《逻辑学及其应用研究》、《Java程序设计指导》、《Java语言及应用》3部著作。

从研究室刚刚成立时的简单和简陋,到现在无论是他个人还是研究室都取得了这么多优秀的成绩,这样的发展和进步让他觉得十分欣慰和骄傲。“我们是西部地区,科学技术的发展比较薄弱,但是我们能够克服这些不利条件开展研究工作,无论是对我们学校还是贵州省的科研工作,都起到了重要的带动作用,对于促进贵州大学乃至西部地区高校的科研工作也有非常大的促进作用。”他自豪地说。

他告诉我们:“目前国家自然科学基金项目已经有了,我们下一步就是要申报国家重大科技攻关项目,争取在信息安全方面为国家做出更大的贡献。”同时,他还透露了一个心愿,那就是希望可以与贵州省及国内其他地方的信息安全相关企业合作,将研究室的最新研究成果转化为实际的信息安全新产品,为我国的电子政务和电子商务安全保障保驾护航。

追求卓越 志在创新

智能科学技术论文范文第10篇

关键词:智能科学与技术专业;课程体系;教材建设

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;

3. University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)

Abstract: A full course system and some courses’ textbook content for the discipline on intelligence science and technology, which are the outcome of two workshops, are provided by the teachers from Nankai University, University of Science and Technology Beijing and Hebei University of Technology. The achievements can help the three universities and other colleges promote teaching quality.

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