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篇1
不久前刚结束的围棋人机大战，使人工智能受到人们空前广泛的关注。它一方面表明智能科学与技术的发展极为迅速，同时也激起了社会对智能科学技术及其人才培养十分强烈的期待。人们对“中国大脑”计划的热议达到了前所未有的程度，“中国制造2025”计划正在快速推进，我国自主研制的智能服务机器人正在走向服务领域的许多行业，国内许多企业自发兴起的“机器换人”浪潮正高歌猛进。国务院政府工作报告中提出的“互联网+”虽然被人们解释为互联网向各领域的强势渗透，但是更多的有识之士却把“+”理解为“升级”，即“计算机互联网络”向“人工智能互联网络”的升级，而这正好与“中国大脑”计划相呼应！
为了适应这种发展的需要，努力办好“智能科学与技术”专业，北京邮电大学智能科学与技术研究中心曾经对设置了本专业的全国各主要高校做了一次普遍性的专业调查，结果发现，各校对于“智能科学与技术”专业的理解差异非常巨大。最狭义的理解，是把本专业看做是“计算机科学与技术的一个分支”；最广义的理解，是把它看做是“从理工到人文和社会几乎无所不包的综合学科”。
从科学研究和长远发展的观点来看，这样发散的理解会有利于人们解放思想，激励创新，把本学科的研究做深做透做到位。不过，从当前的本学科教育教学来说，这样分散的理解可能使“智能科学与技术”学科的人才培养工作迷失方向。
1基本模型
为了准确理解“智能科学与技术”学科，首先需要建立“智能科学与技术”学科的基本模型，这样才能从学科整体上厘清它的基本概念、基本原理和基本规律，规制过于宽泛和过于狭窄的偏差。图1就是为此而设计的基本模型。
在图1中，底部的椭圆代表外部环境的客体事物，也就是需要研究的“问题”；其上的整个部分代表主体及其与客体相互作用的过程：主体接受来自客体所产生的“本体论信息”，经过主体思考之后产生与客体交互的“智能行为”反作用于客体，解决问题。就在这个主客相互作用的过程中，主体充分展现了自己的智慧能力。其中的主体可以是人类个体，也可以是人类群体。因此，这是研究“智能科学与技术”的基本模型。
不断提升自己生存与发展的水平，这既是人类与生俱来的目标，也是人类永不枯竭的动力。为了实现这个目标，人类就要运用自己的智慧和知识不断去发现应当解决而且可能解决的问题，在此基础上努力去解决所发现的问题，不断前进。
人类的这种智慧能力包含两个相互联系相互作用相辅相成的部分：其一是根据人类所追求的目标和现有的知识去发现问题、定义问题和预设问题求解目标的能力，这是人类在长期实践过程中积累起来的一种内隐性的智慧能力，所以称为隐性智慧；其二是在隐性智慧所确定的工作框架内，在求解目标的引导下，运用相关信息和知识去生成解决问题的策略，成功解决问题实现求解目标的能力，这是一种外显性和操作性的智慧能力，所以称为显性智慧。
在图1的模型中，隐性智慧具体表现为“主体所定义的问题、主体的知识库里已经拥有的知识、主体为求解问题所预设的求解目标（也存在知识库内）”，这三者就构成了主体为求解问题所设置的初始工作框架。显性智慧则具体表现为图1中的“感知、认知、基础意识、情感生成、理智生成、综合决策、策略执行、效果检验以及反馈学习优化”所代表的问题求解过程。
由于隐性智慧是人类内隐性的智慧，需要明确的目标、足够的知识、很强的直觉能力、丰富的想象能力、甚至需要灵感和顿悟能力，才能创造性地发现值得解决的问题，所以，隐性智慧难以用人造机器去模拟。然而，由于显性智慧具有外显性和操作性特征，主要具备获取信息、生成知识、生成和执行策略的能力，因此，显性智慧有可能被人造机器所模拟。在约定俗成的学术语汇中，“智慧”比较抽象，带有形而上的色彩；而“智能”则比较具体，带有形而下的特点。于是，人类的显性智慧也常常被称为“人类智能”。
鉴于人类显性智慧与隐性智慧之间存在不可分割的深刻内在联系，人们就把研究和探索“人类隐性智慧和显性智慧奥秘”的科学技术称为“智能科学技术”，而把其中着重研究和模拟“人类显性智慧（人类智能）能力”的科学技术称为“人工智能”科学技术，或者就简称为“人工智能”。换言之，人工智能是“智能科学与技术”的一部分。
图1的基本模型及其相关解释启示我们：“智能科学与技术”的内涵既具有极强的基础性，涉及与物质资源同样基础的信息资源；又具有极强的深刻性，涉及人类创造性智慧的深邃奥秘；还具有极强的应用性，涉及极其广泛的应用领域。
因此，为了研究与学习“智能科学与技术”，人们应当具备人文社会科学、基础自然科学和应用技术科学的知识与能力，应当自觉遵循“文理交互，理工融通”的交叉科学理念。虽然我国高校仍有文科、理科、工科之分，但是，为了培养有发展能力和创新能力的人才，还是要在发挥各校特色的同时努力贯彻“文理交互，理工融通”的方针。这是智能科学与技术学科的鲜明特点，需要引起教学与研究人员的高度关注。
2基本方法
概念是学科的基石。从图1的基本模型可以看出，“智能科学与技术”包含了许多重要的新概念。除了上面已经讨论过的隐性智慧和显性智慧的基础概念之外，还有信息（包括本体论信息和认识论信息，特别是其中的语法信息、语义信息和语用信息）、知识（包括本能性知识、经验性知识、规范性知识、常识性知识、知识的内部生态系统和外部生态系统）、基础意识、情感、理智、智能策略、智能行为等一系列基本概念。
考虑到本文篇幅的限制，同时也考虑到读者可以很容易从现有文献中详细了解到这些概念，因此，这里只予以列举，而不准备展开具体的讨论。有需要的读者可以参阅相关文献。
这里需要特别关注的，是研究和学习“智能科学与技术”所需要确立的新的科学观和方法论问题。只有掌握了这些新的科学观和方法论，才能准确地理解“智能科学与技术”的基本概念、基本内容和基本规律。
有比较才能有鉴别，事物总是相比较而存在。了解“智能科学与技术”所需要的科学观和方法论的便捷方法之一，就是把它们同读者已经熟悉的“物质科学与技术”的科学观和方法论进行对比。众所周知，智能系统是一类开放的复杂信息系统，因此，这里的比较对象也要选择相对比较复杂的物质系统。表1就是这种比较的一些结果。
由表1可知，“物质科学技术”所采用的科学观包括（1）物质观：认为研究的对象是物质的；（2）结构观：认为研究的关注点应当是物质的结构；（3）孤立观：认为所研究的物质对象是与其它对象没有关联的；（4）静止观：认为所研究的物质对象是静止的，至少在研究期内是静止的。
基于这样的科学观，在处理比较复杂的物质对象的时候，物质科学技术所采用的方法论就是“分解一分析”，更具体地说就是“分而治之，各个击破，直接还原”。也就是人们所熟悉的“还原论”。
和“物质科学与技术”的情形不同，“智能科学与技术”的科学观包括（1）信息观：认为所研究的对象是信息；（2）系统观：认为研究的关注点应当是系统化的信息，即必须同时关注信息的形式、内容和价值；（3）生态观：认为信息不是孤立的或静止的，而是生长发展的；（4）机制观：认为信息的生长发展必然存在一定的机制。
基于这样的科学观，“智能科学与技术”所采用的方法论就是“转换―创生”。更具体一些说，就是“智能科学与技术”基本模型（图1）所展示的“信息转换与智能创生定律”。其中，“信息转换”是手段，“智能创生”是目的。
十分清楚，“物质科学与技术”的“分而治之”方法论体现了它的“物质观、结构观、孤立观和静止观”；“智能科学与技术”的“转换创生”方法论体现了它的“信息观、系统观、生态观和机制观”。
这个对比告诉我们，由于研究对象不同，导致学科的性质也不相同，我们不能把自己所熟悉的“物质科学与技术”的科学观和方法论统统照搬到“智能科学与技术”学科领域。虽然在研究局部细节问题的时候，这两种科学观和方法论的差异表现的不是很明显，但是在研究系统全局问题的时候，这种差别就会变得十分显著。这也是值得“智能科学与技术”的研究者和学习者特别关注的特点。
事实上，“人工智能”的研究就经历了一场方法论的变革。按照“分解―分析”的方法论思想，人工智能被分解为结构模拟（人工神经网络）、功能模拟（物理符号系统）和行为模拟（感知动作系统）三大学派，结果长期不能互相融通。20世纪末和21世纪初，一些研究人员提出“新的集成”和“现代方方法”试图找到三者融通的具体方法，但是都没有取得成功。2007年，本文作者按照“转换―创生”方法论思想提出了机制模拟的智能生成方法，结果发现：结构模拟（人工神经网络）、功能模拟（物理符号系统）和行为模拟（感知动作系统）分别是机制模拟的A、B、C型，从而实现了人工智能模拟方法的统一，见表2。
由此可见，以往人们把人工神经网络课程、物理符号系统课程（即普遍流行的人工智能和专家系统课程）、感知动作系统课程（即智能机器人或智能体课程）分开讲授或者只讲授其中一门或两门课程的做法是不合理的。
同时，我们一直把图1的模型称为“智能科学与技术的基本模型”。不过，如果注意到“智能科学与技术”的科学观一信息观，系统观，生态观和机制观，那么，我们也可以把图1称为“生态意义上的信息科学与技术基本模型”。这是因为，虽然在经典意义上的信息科学与技术基本模型只能覆盖到图1模型中的信息层次，但在生态学意义上，知识和智能都是信息的生态学产物，因此生态学意义上的信息科学与技术基本模型就覆盖了图1模型的全体。在生态学的意义上，“智能科学与技术”基本模型与“信息科学与技术”基本模型就合二为一：自顶向下观察，图1就是“智能科学与技术”的基本模型；自底向上观察，图1就是“信息科学与技术”的基本模型。于是有：
智能科学与技术=生态学意义的信息科学与技术
如果把“智能科学与技术”模型中的“由信息转换为知识”和“由信息、知识和目标转换为智能”这两个核心部分命名为“核心智能科学与技术”，把非生态学意义上的信息科学与技术命名为“常规信息科学与技术”，那么，也可以有：
智能科学与技术=核心智能科学与技术+常规信息科学与技术
在我国教育部的学科目录中，“智能科学与技术”其实就是“核心智能科学与技术”，目录中的“信息科学与技术”其实就是“常规（非生态学意义的）信息科学与技术”，后者又被划分成“通信”、“计算”、“自动化”、“物联网”、“信息安全”这样一些更加狭窄而且相互交叠的二级学科，显然有待进一步合理化。
3基本课程
北京邮电大学智能科学与技术研究中心最近实施的全国高校智能科学与技术专业教学计划调查表明，我国多数学校的教学计划确实体现了“计算机科学与技术的一个分支学科”的特点，很少学校的教学计划能够表现“文理相交，理工融通”的交叉科学精神。这就提出了一个尖锐的问题，如果真的把“智能科学与技术学科”办成“计算机科学与技术学科”的一个分支学科，那么，这样的“智能科学与技术学科”还有存在的理由吗？
由以上分析的“智能科学与技术”的基本模型和基本方法可以知道，为了学习、理解和掌握“智能科学与技术”学科，人们的知识结构必须包含社会科学、人文科学、基础科学、应用技术的基础知识与综合能力。
为此，由中国人工智能学会教育工作委员会和清华大学出版社计算机分社共同组建的“全国高校智能科学与技术专业系列教材规划与编审委员会”（以下简称编委会）提出了如下的本学科核心课程和相应的核心教材。
（1）一年级第一学期的课程智能科学与技术导论是一个引导型课程，旨在以准确而通俗的概念、全面而浅近的思路、亲切而富有感染力的语言，引导刚刚踏入校门的新生了解：什么是“智能科学与技术”？为什么要学习“智能科学与技术”？怎样才能学好“智能科学与技术”？
（2）二年级第一学期的课程脑与认知科学基础是本学科特需的自然科学基础（脑科学）和社会科学基础（认知科学），旨在为学生提供关于人类智能的脑科学基础知识和人类认知能力的科学知识，特别是关于“脑结构如何产生认知能力（物质如何生成精神）”的科学机理。
（3）二年级第二学期的课程不确定性数学引论是本学科特需的数学基础知识课程，旨在为学生提供关于“智能科学与技术”领域必然涉及到的各种不确定性（包括随机不确定性、模糊不确定性、粗糙不确定性以及非线性引起的混沌不确定性）的描述与处理知识，特别要阐明这些不确定性的根源、相互关系、描述和处理方法。
（4）三年级第一学期的课程机器智能是本学科的专业基础课程，旨在用“智能科学与技术”的方法论阐述人类智能的各种模拟方法（包括结构模拟、功能模拟、行为模拟和机制模拟），以及这些不同模拟方法之间的相互关系和统一的途径，为学生学习机器（人造系统）智能奠定理论和方法的基础。
（5）四年级第一学期的课程《科技史与方法论》，由于智能科学技术本身富有科学观和方法论的特色，因此这是一门具有本学科特色的总结性课程，旨在为学生提供关于科学技术发展史（特别是智能科学技术发展史）所展现的科学观和方法论知识，使学生能够从“智能科学与技术”的学科知识基础上站立起来，具有纵观和把握智能科学技术发展规律的能力，使学生的学术眼界能够“形成于课堂，而又远远超越课堂”。
编委会认为，这些核心课程的综合（加上各个学校的人文社会科学通识课程和各有特色的专业课程），将为学习者提供必要的“文理相交，理工融通”的交叉学科思维素质和能力。无论是理科型学校还是工科型学校，都要在保证上述核心课程优质教学的基础上努力发挥自己的特色，而不应当削弱这些核心课程的教学质量。
篇2
几年来，围绕智能科学与技术专业应用型创新技术人才的培养定位，努力进行了以“课程体系为基础，实验室建设为重点，科学研究为龙头，师资条件为保证”的可健康发展的有特色的智能科学与技术专业建设[1-2]。为提高应用型人才培养质量，实施了实验室全面开放，探索并进行了智能科学与技术专业的创新实践体系构建工作[3]。在这些工作开展过程中，我们特别注意到同学们个人主观能动性问题，着手进行专业引导教育4年不断线，并试行了学生专业导师制的探索。良好的开端是成功的一半，“大一”阶段将为学生在以后几年的学习、生活、工作上取得成功奠定良好基础。因此，我们特别重视学生在“大一”阶段的成长。本文主要介绍我们在新生专业引导教育的探索与实践。
1专业引导教育的必要性
“引”指带领向某个目标行动。“导”指传导、引导，另还有教育、启发的含义。专业引导是对本专业学生行将学习的专业进行铺垫式引导、概览介绍，在使之充分了解的基础上，产生兴趣，发挥主观能动性，从而提高人才培养质量。
“大一”阶段是大学生活的第一页，“大一怎么过”将直接影响到学生后三年的学习、生活状态，影响到受教育的效果，影响到成长与成才，也影响到高等教育最终目标的实现[4]。为此，我们不仅加强了新生的入学教育，帮助他们尽快适应大学生活，顺利完成从中学环境到大学环境的过渡；同时也特别重视新生阶段的日常专业引导教育，提高学生的专业兴趣，发挥学生的主观能动性。
1.1帮助学生了解专业概况
调查显示，绝大部分新生对自己的专业并不了解或者了解不够全面，通过专业引导，可让新生知道自己所学专业的课程设置、专业培养目标、就业方向和就业现状以及学好本专业的方法与技巧等，可减少学生专业学习的盲目性，培养其专业意识，树立正确的专业思想和学习观，为学好本专业打下良好基础。
1.2帮助学生培养专业兴趣
兴趣是最好的老师。调查显示，高考填报的志愿在一定程度上反映了学生的兴趣，但更多的却是“从众”的结果。学生在中学期间学习压力过大、心理成熟度不高，对于自己的兴趣与志向既无时间去思考,也无能力去把握。通过专业引导，可激发学生的学习动机和热情，培养对本专业的学习兴趣。
1.3帮助学生进行职业规划与制订学习计划
就业市场的导向与认识的局限性使一部分学生对自身的专业前途缺乏信心，另一方面也确有一部分学生因高招录取与现实热爱的矛盾，从而产生专业厌学情绪。目前相当多的高校在大二、大三阶段给学生提供了二次选择专业的机会。即使同学从小立志从事本专业，但从事专业也有专业方向之分。通过专业引导，可让新生尽早了解专业发展最新动态及成果，树立榜样，有的放矢，制定学习计划并尽早进行职业规划工作。
1.4新专业的特殊性
新生面临许多新问题，最重要的一项就是“专业”问题：专业究竟怎样？前景如何？如何学好？特别是对于“智能科学与技术”这门尚具一定特殊性、刚刚起步的新专业更显重要。
智能科学与技术专业的特殊性在于，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，素质、能力、知识协调统一的应用型高级技术人才。虽具有广阔的发展前景和巨大的应用需求，但社会普遍缺乏了解。因此，通过专业引导教育使新生逐步了解其所学新专业概括及其特殊性很有必要。
2专业引导教育的指导思想
开展新生专业引导教育过程中，注意强调以下几个方面的问题。
1) 通过介绍智能科学技术的基本概念、知识体系以及学校的学术特色，努力使学生对“智能科学技术”由完全陌生的状态逐步建立一个初步、宏观的科学认识[5]。
2) 通过剖析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具有各自独立的研究领域，同时又互相交叉、互相促进。
3) 通过阐明智能科学技术专业培养目标与培养计划，解析专业课程结构框架，使学生了解专业方向、各门课程(特别是大一阶段的C语言程序设计等课程)的在专业培养目标中的地位和作用，指引学生采用正确的学习方法来开展本专业的课程学习，从而有利于本人及早进行职业规划与制订学习计划的工作。
4) 通过同学们普遍感兴趣的问题入手，例如机器人足球、人形机器人舞蹈等，因势利导，将同学们课外兴趣从网络游戏吸引到开放实验室参与学科竞赛与开放项目上来。
3专业引导教育的具体措施
基于上述分析，开展了相对集中的入学教育，经常性的贯穿整个“大一”阶段的课程教学与课外创新实践活动的引导教育。为让学生能够及早进行创新实践活动，特别在第一学期安排了独立实践环节“智能科学技术导论――专业认识与实践”[1，3]。
3.1入学教育
按照学校的总体安排，我们在新生入学教育第1周及时进行全面的入学教育。其主要内容涉及到校情与校风、学风与学籍、培养计划与专业学习、学习与生活、安全与卫生等诸多个方面。而专业引导教育是入学教育的重要方面，我们采取的具体举措包括参观实验室、专题讲座、师生座谈、学长交流等多种形式。
3.2专业引导课
目前，我们开设本课程是以专题讲座与学生参观体验校内实验室、校外实践基地多种形式，贯穿整个第1学期来开展。其目的是针对学生的实际需要，系统、科学地解答学生各种各样的专业问题，为本专业的新生提供适时和恰当的“专业引导”，使他们尽快明确方向，融入环境，积极主动地学习。专题讲座由全系教师参与，根据各自专业特长完成。
诸多讲座专题中，同学们普遍对机器人足球、人形机器人等比较感兴趣。针对此，教师也因势利导，强调专业课程，特别是强调大一阶段的C语言程序设计、高等数学、电路分析等课程的重要地位与学习方法，力争使新生别在高考后松懈，别在“大一”阶段掉队，鞭策他们赢在起跑线上。
3.3创新实践活动
目前高校中专业课课内学时本来普遍紧张，本专业更是如此。其前沿性课程较多，理论性较强，受学制限制，不得已对计算机软硬件、控制系统基础等课程学时加以一定压缩。课时如此紧张怎么办？为提高学生创新实践能力，我们决定课外开放智能系实验室，建立课外科技创新实践体系，开展多种形式的创新实践活动来强化同学的“软硬件能力”，从而加强智能专业学生的就业竞争能力。例如，我们在实践中以同学们普遍感兴趣的机器人这个创新实践平台，提出了一个基于机器人制作、分层次的课外科技创新实践方案[3]。针对大一阶段的具体情况，我们主要从培养兴趣、打牢基础的角度考虑，让同学们了解并进入到实验室，同时也举办一系列适宜大一学生参与的相关学科竞赛。
3.3.1实验室开放项目
大一的同学进入开放的实验室，可进行一些简易机器人的设计制作，也可参与到大二、大三学长为主体的实验室开放课题研究小组、学科竞赛小组中，做一些辅工作。我们给大一阶段设定的目标是锻炼简单机械设计与加工、基本电子电路设计、基本程序设计能力。同学们在大一阶段就因此接触到 “大学生电子竞赛”、“智能汽车竞赛”、“机器人大赛”这一系列学科竞赛。虽然他们只能做一些辅工作，但这些辅工作无疑是非常有益的。既使他们培养了兴趣，树立了目标，同时也建立了实验室开放工作的学生团队。实践中，我们又把学科竞赛的培训工作与实验室开放项目进行有机的结合，使之成为由浅入深、成系统多层次的系列活动。
3.3.2智能系统平台构建方案竞赛
爱因斯坦说“想象比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。” 智能系统平台构建方案设计比赛不要求做出具体产品，而重点在于方案设计与展示。我们开展这一比赛的目的是为了进一步完善学科竞赛的层次性，激发学习兴趣并引导新生的专业学习与创新实践方向。2009年11月我们搞了该学科竞赛，它作为后续相关竞赛的引导与补充，取得不错的效果。实践表明，智能系统平台构建方案设计比赛引起同学们极大关注。同学们大胆想象，深入调研，广泛查阅资料，精心进行方案设计并制作了演示文稿。教师与研究生组成的评委进行现场提问与点评，引导同学应该如何通过学习来实现这个方案。这既强化了他们对本专业的认识，又极大地激发了他们创新实践的兴趣。
3.3.3机器人舞蹈竞赛
机器人舞蹈竞赛是全校性机器人大赛中的一个比赛项目。该项目主要考验机器人动作的复杂性与艺术性以及每种情感动作与音乐伴奏的配合能力。参赛者需要自由设计机器人并配合一定音乐，根据舞蹈创意和音乐的协调进行程序设计完成舞步编排和整体的舞蹈表演。由于趣味性较强，同学表现出强烈的兴趣，这有力促进了同学们对程序设计的学习。
3.3.4C语言程序设计竞赛
C语言程序设计是本专业的一门重要的基础课程，但由于受到学时、学分的限制，课内学时相对不足，要达到新专业的人才培养目标，是值得认真研究与探讨的课题。课内的教学改革是必需的，细节不在这里讨论。我们在专业引导教育特别注意到了大一新生的C语言程序设计的学习问题，它是智能科学技术导论课程中一个重要专题，此外我们还想到了通过课外竞赛来促进该课程的学习。我们不仅利用机器人舞蹈比赛这个平台，我们还组织、培训同学参加学校程序设计大赛来促进程序设计的学习。对于其中高水平的学生则进一步鼓励引导其参加ACM程序设计活动。
3.4发挥专业教师作用
由专业教师担任学生班主任工作，是我校自动化学院的成功经验。学生辅导员重在指导学生的思想与生活，班主任则在学生职业生涯规划、成才教育、学生选课指导等方面扮演重要角色。对此，学生反映普遍良好。在新生的专业引导教育，特别是课外创新实践活动的引导中，班主任发挥了重要作用。
此外，智能系还试行了“专业导师制”以便更好地适应素质教育的要求和人才培养目标的转变，促进应用型创新人才培养工作。专业导师制的一项重要任务也是推动学生课外科技创新实践活动。专业教师针对学生的个性差异因材施教，和学生之间建立一种“导学”关系。通过双向选择，智能系教师每人担任一定数量学生的专业导师，并以此为契机形成高年级-低年级“梯队”。同学们组建“兴趣小组”，以实验室为平台，有的参与“教师科研项目”，有的自主申请“学生课外科技基金项目”，当然学生参加更多的课外科技创新实践活动是“实验室开放项目”。
3.5发挥优秀学长作用
在专业引导教育过程中，我们还充分发挥研究生、高年级优秀学长的作用。定期开展学长交流系列活动，讲座内容包括本科课程学习、专业学习方法、实验室开放项目、学科竞赛等等。在介绍专业知识的同时，学长向本科新生传授自己的学习经验，引导他们的专业学习与创新实践。
4结语
为建设好智能科学与技术新专业，采用专业教师担任班主任、开设相关导引课程以及开放实验室等多种措施并把科技创新与学科竞赛辅导培养工作提前到“大一阶段”，在新生专业引导教育方面进行了一定的探索与实践。实践中新生专业引导教育取得了不错的效果。同学们普遍表现了强烈的兴趣：不再沉溺于以前所钟爱的网络游戏，进入课外开放实验室进行创新实践活动，加入到学生科技竞赛的团队。在2010年6月举办的“三星杯”国际仿人机器人比赛、2010年7月举办的全国机器人大赛中，不少智能专业09级新生获得了相关奖项。
笔者认为，着力针对新生进行专业引导教育是必要的，应该充分重视这项工作。通过相对集中的入学教育与贯穿于整个“大一”阶段的经常性课内、课外专业引导教育，加强了学生对专业的认识，有助于他们及早进行个人职业规划与大学四年的学习计划的制订。其中，及早的创新实践活动，特别有利于学生学习主观能动性的激发，有利于学生创新实践能力的培养，有利于人才培养质量的提高。
参考文献：
[1] 李擎,陈雯柏,李邓化,等. 智能科学与技术专业建设的实践[J]. 计算机教育, 2009(11):34-37.
[2] 李擎,苏中,李邓化. 智能科学与技术专业建设的规划与思考[J]. 清华大学教育研究,2008(增刊1):21-25.
[3] 陈雯柏,李擎,彭书华,等. 智能科学与技术专业创新实践体系构建的探索[J]. 计算机教育,2010(15):114-118.
[4] 杨菁,邵建防.大学新生入学教育研究[J]. 湖北经济学院学报:人文社会科学版,2006(4):130-131.
[5] 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.
Exploration on Professional Guide Education in Intelligence Science and Technology Specialty
CHEN Wenbai, WU Xibao, LI Qing, LI Denghua, SU Zhong
篇3
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。
篇4
我国的智能科学与技术(intelligence science and technology，ist)专业创办至今已有8年历史了。它从无到有，逐步壮大，现在全国已有近20所大学试办这个新专业[1-2]。应该说，智能科学与技术专业的8年征途并不平坦，开拓者们也为之付出了艰辛和心血。现在，我们至少可以说，智能科学与技术专业已再不是“婴儿”，而是“小学生”了。然而，我们需要继续努力，上好中学、大学以及研究生课程，迈上专业建设的新征途，攀登学科建设的新高峰。
在ist专业建设上，北京大学信息科学技术学院等起了重要的带头作用，中国人工智能学会及其教育工作委员会等工作委员会和专业委员会发挥了很好的组织作用[3-4]。他们齐心协力，默默奉献，做了大量有目共睹的开创性工作，值得充分肯定。现已有北京大学、首都师范大学、北京邮电大学、南开大学、西安电子科技大学等高校培养出ist专业的毕业生。也就是说，我们有了ist专业的第一代“产品”了。然而，我们的ist专业还是有些不尽人意之处，特别是发展速度比预料的要慢，发展规模不如预期的大，发展目标还有待进一步明确。笔者试图概括我国ist专业发展的喜与忧，探讨发展战略，为ist的专业建设和学科发展出谋献策，供同行讨论与参考。
2喜忧参半
如上所说，我国ist专业的发展既取得可喜成果，又存在某些忧虑，即喜忧参半。下面拟就ist专业的办学成绩和存在问题进行探讨。
2.1主要成绩
归纳起来，8年来，我国ist专业建设取得的主要成绩包括下列各点。
1) 申报并获准试办ist专业，促进信息科学和智能科学的发展，为国内外信息科学学科建设开辟了一个新的增长点。
2) 在调查研究和科学分析的基础上，制定了ist专业教学大纲和教学计划，为专业建设建立了基本框架[5-6]。
3) 结合ist的专业特点和教育发展要求，初步规范了ist专业课程设置，开展专业建设和课程教学等方面的改革，取得一大批成果[7-8]。
4) 编写了一批具有明显特色的相关教材，为新专业教学和学科建设提供必要的资源，起到较好的示范和辐射作用[7,9]。许多学校在实验教学上进行了一些探讨，并积累了不少经验，值得推广与借鉴[10-12]。
5) 聚集了一群有志于智能科学技术教育的教师，形成了一支热爱教育、乐于奉献、熟悉业务的师资队伍，为ist专业的人才培养和学科发展打下重要基础。
6) 经常组织本专业的教育与教学研讨会和座谈会，进行全国性或校际间的交流，总结心得体会，共同提高，使ist专业沿着正确的方向发展。
7) 培养出一批基本掌握智能科学技术基础理论和专门知识，具有从事本专业工作能力的本科毕业生，为国家输送有特色的急需的建设人才。
8) 为争取我国智能科学与技术一级学科博士学位授予权做了大量工作，并取得重要进展，为ist学科的进一步发展创造重要条件[13]。
2.2瓶颈问题
概括地说，ist专业建设和发展面临的问题主要涉及如下几点。
1) 专业规模和发展速度没有达到预期结果，仍停留在“试办”状态。
到目前为止，全国试办ist专业的学校已近20所，已初具规模，“闪亮登场”[2]。然而，本专业的规模和发展速度不尽人意，离“大发展”的预期结果尚有较大差距。
2) 办学主体存在一定的局限性，缺乏跨学科大联合的氛围。
如前所述，北京大学和中国人工智能学会等对ist专业建设发挥了重要的带头和组织作用。由于ist专业具有高度跨学科等重要特点，单纯依靠某一两个现有专业来“派生”和由一两个学会来“催生”ist新专业，是难以快速发展和如愿以偿的。现有专业或学会都有一定的局限性，与其他学会间的交流合作也需要有改进之处。
3) 教学大纲与《国家中长期教育改革和发展纲要》要求存在差距，有待更新。
《国家中长期教育改革和发展纲要》[14](以下简称《纲要》)是我国“优先发展教育，建设人力资源强国”的重要战略部署。《纲要》中许多新思路是我们以前没有想过的。ist的教学大纲需要按《纲要》的要求进行大刀阔斧的修订，力求符合《纲要》精神。
4) 实验教学和网络教学亟待加强。
在新专业建设初期，实验室建设投入经费有限，这对开展实验教学有些不利影响。一些学校的实验未能满足ist专业各课程教学的基本要求。
5)ist专业的产学研结合模式急需探讨与建立。
产学研结合是高等教育的一项经验。《纲要》也强调“创立高校与科研院所、行业、企业联合培养人才的新机制”对本科生教育的重要性。虽然有许多企事业行业适合ist专业就业，但该专业不像机电、化工、通信、冶金等专业那样有比较对口的实习和就业企业。因此，探讨与建立ist专业的产学研结合模式，也是一项比较艰难的急需解决的问题。
3发展策略
针对上述存在问题，以下特就智能科学与技术专业的发展战略提出若干思考。
1) 树立“大智能科学技术”思想，突破单个学会的局限性，通过大联合、大合作，实现大团结、大发展。
一个专业要在全国产生较大影响，发挥该专业的特有作用，没有足够大的规模是不行的。例如，自动化、计算机、通信、电子信息等专业，全国有数以千计的大学开设。我们是否可以设定ist专业发展规模的第一个目标，即争取在5～10年内，有50～100所大学开设该专业？如果能够实现这个目标，ist专业就走上了“可持续发展”的大道。到那时或者更早一些时日，“试办”也就必然被“正办”所取代。
值得指出的是，目前大多数大学强调“办学资源有限”，不大愿意支持申报新的专业，这对ist专业的发展也产生一定的负面影响。我校的ist专业就是经过3年努力，才向国家教育部呈交《高等学校增设专业申请表》的。
我们需要把圈子搞大些，进行跨学科的大联合，集思广益，合作共赢，谋求ist专业的发展大计。基于中国人工智能学会(caai)的学科特色，由caai牵头组织申报ist专业及其一级学科博士学位授予权，是顺理成章的。同时，单个学会也有局限性，虽不能说是“势单力薄”，但力量不如合作的强大。提倡和实现多学会联合举办智能科学技术教育教学研讨会，以及多学科联合申报与建设ist专业，将克服原有局限性，并以大联合促进大发展，应视为一种可行策略。在今后的ist办学过程中，我们需要主动加强与相关学会(含一级学会和二级学会)和高等学校(含重点学校和一般学校)的联系与合作，力争办好已有的ist专业，创造经验，扩大辐射作用和积极影响，争取有更多的高校申报与加入ist专业行列。
2) 再接再厉申报一级学科博士学位授予权，力争获得批准。
在全国同行及多个学会有代表性的专家建议和支持下，中国人工智能学会及其教育工作委员会积极组织一批有识之士，从事“智能科学与技术”博士学位一级学科授予权的论证和申报工作，并取得重大进展。由于一些原因，申报工作在最后阶段未获通过与批准，需要大家继续努力。“智能科学与技术”博士学位一级学科授予权的获得，必将为ist专业提供更为宽阔的发展空间，使ist专业攀登新的高峰。
3) 申报成立“高等学校智能科学与技术教学指导委员会”，并争取改“试办”为“正办”。
目前，国家教育部的专业设置分为“一般”专业和“试办”专业两种。绝大多数专业属于“一般”专业，只有少数专业为“试办”专业。顾名思义，“试办”者为“试验办学”，经过一定时间的试验后，成功者就可“转正”为一般专业；不成功者就可能被取消“试办”资格。当务之急，是要把“试办”的ist专业办好，办出水平，办出特色，力争早日去掉“试办”帽子。同时，作好必要和充分的准备，尽早向国家教育部申报成立“高等学校智能科学与技术教学指导委员会”，以便得到教育部相关部门的更多指导，并通过“教指委”与兄弟专业交流，更好地学习兄弟专业的办学经验。
4) 高标准严要求，全面修订ist专业的教学大纲和教学计划，以适应国家对智能科学和智能自动化高层人才的需要。
《纲要》中提出的“优化学科专业、类型、层次结构，促进多学科交叉和融合”；“重点扩大应用型、复合型、技能型人才培养规模”；“促进高校、科研院所、企业科技教育资源共享，推动高校创新组织模式，培育跨学科、跨领域的科研与教学相结合的团队”以及“促进科研与教学互动、与创新人才培养相结合”等思想和教改措施，对于我们转变办学观念和进行教学改革都具有很强的针对性。我们需要以高屋建瓴的姿态认真深入学习，联系ist的专业实际，注重创新，进一步修订教学大纲和课程体系，以期更好地满足国家对专业人才培养的要求。各校在修订专业教学大纲和教学计划时，要注意保持不同学校的共性与本校的个性特色。
5) 树立精品意识，创建更多的精品课程，编写富有特色和体现创新的ist各类教材。
由于办学历史较短，办学规模较小，ist专业的教材建设远未达到精品境界。随着时间的推进和办学规模的不断扩大，加上在教材使用中积累的经验和吸取其他相关专业精品课程教材的编写经验，这个问题可望逐步获得解决。我们一定要对ist专业的精品课程建设及其教材建设，包括基础教材、专业基础教材、专业教材和实验教材等给予高度重视。
6) 下大力气加强实验教学和网络教学。
ist专业是一门前沿交叉学科，也是一门理论密切联系实际的学科。无论是学习和深入理解课程的基本理论知识，还是培养学生的实际动手能力，都离不开实验教学和网络教学。我们可以把网络教学看做是一种更加先进的实验教学，它对学生提出了更高要求，能够让学生获取更多的知识，获取更强的能力。
在新专业建设初期，实验室建设的投入经费有限对开展实验教学有些不利影响。为了解决这个问题，我们一方面要因地制宜地设计好实验项目，充分发挥有限的实验室建设经费的作用，尽可能开设出本专业教学急需的实验内容；另一方面要积极利用其他“传统”专业实验室或公共实验室，以弥补现有ist专业实验室的不足。
建设与发展智能科学与技术专业，还有许多需要考虑的问题，如建设一流教师队伍、转变教学观念、改进教学方法、改善教学管理、探索产学研结合模式、加强校际交流与合作等。这些问题也是十分重要的，都是ist专业发展值得思考的内容。
4结语
我国智能科学与技术学科建设和专业建设已取得可喜成绩，但与整个学科和专业的长远发展目标相比，仍存在较大差距和不少问题。如果能够突破现有中国人工智能学会和智能科学与技术专业的局限性，树立智能科学技术大学科思想，实现更广泛的大联合，并采取切实措施扩展智能科学与技术专业，我们的学科和专业就有望获得更快的发展。
一级学科博士点对于学科的发展至关重要。我们要群策群力，集思广益，继续申报智能科学与技术一级学科博士点授予权，并在申报过程中最广泛地团结相关学科和学会的专家学者，争取理解与支持。
上述两方面是相辅相成的关键问题，需要我们转变观念，树立本专业的科学发展观。如果在这两方面
能够取得突破性进展，那么专业发展的其他问题，如改变专业“试办”为“正办”、申报成立智能科学与技术专业教学指导委员会、贯彻执行《国家中长期教育改革和发展纲要》以及课程与教材改革等，就可能迎刃而解。
只要我们再接再厉，团结一心，求真务实，科学发展，我们的ist专业就一定能够越办越强，越办越好，办成有特色、有影响的专业，办成一流的专业。
注：本研究得到国家教育部精品课程“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)、国家级“智能科学基础系列课程教学团队”(2008年)、国家级精品视频公开课“人工智能”(2011)以及湖南省和中南大学精品课程和其他教改项目的支持，谨表感谢。
参考文献：
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篇5
1专业实验平台建设思路
面向智能制造专业实验平台的建设，依据《广东省智能制造发展规划（2015-2025年）》中发展智能装备与系统，工业产品、制造流程智能化升级改造的任务，从智能科学与技术知识体系中提取专业发展方向的课程，建立完善专业实践教学体系。以“机器智能”为方向建设人工智能与机器人实验室为核心，以项目、科技竞赛、紧密对接企业协同创新为手段，培养学生能够运用工程基础知识和专业理论知识设计工程实验，分析实际问题的能力，培养学生查询检索资料文献获取知识的能力，培养学生能够综合运用自然科学知识、专业理论知识和技术手段设计系统和过程解决实际问题的能力。通过科技竞赛等活动，培养学生在团队里具有工程组织管理能力、表达能力和人际交往能力。通过与企业的合作，掌握基本创新方法，并让学生具有追求创新的态度和意识，以培养学生的综合素质和能力为重点。立足华软学院电子系电子信息工程嵌入式专业、自动化专业、通信工程专业现有的平台优势，按照“整合、集成、共享、提升”的基本思路，完善支撑体系，优化验教学资源配置，建设一个能够与广东智能产业深度融合的阶梯形层次化实验平台。
2实验平台建设内容
智能科学与技术专业实验实践平台的建设要依据实验教学体系的构建，突出面向智能制造工程实践为特色，按照学生的成长需要，建立阶段化、层次化、模块化的实验教学体系。
2.1专业实践课程体系建设
面向智能制造的智能科学与技术专业定位是以工程应用型人才培养为目标的，是在通识教育基础上的特色专业教育。专业课程体系的建设首先还是以培养学生具有扎实自然科学基础知识，人文社会科学知识和外语应用能力为基础，其次是智能科学与技术专业技术基础课程，如数字系统与逻辑设计、数字信号处理基础、信号与系统、电路分析与电子电路；c语言程序设计与算法分析、数据结构、数据库与操作系统、微机原理与接口、传感器与检测技术等。最后是专业方向类课程，也是专业的核心课程，如制造业基础软件中的嵌入式软件、工业控制系统软件，工业机器人中人工智能技术应用和智能控制技术。主要有知识获取模式识别；数据通信与网络；嵌入式系统移植和驱动开发；嵌入式应用开发；人工智能与神经网络；智能控制技术；机器人学等课程。培养学生具备计算机技术、自动控制技术、智能系统方法、传感信息处理等技术，完成系统集成，并配合专业实践课程体系如图1，完成电子工艺实习、技术基础课程、核心课程的课程设计和综合项目实验，并在工程应用中实施的能力。
2.2实践教学体系建设
依据专业实践课程体系，构建主要包括计算机基础、电路基础、信息与控制基础、嵌入式技术、机器智能系统五大模块开展不同学习阶段层次化的实验教学体系。主要包括基础类、专业实训类、综合创新类。
1）基础类实验注重开设与课堂教学中基本理论相结合的精品实验项目，并逐步提升基础实验课时的比例。从实践中启发引导学生牢固掌握基础理论知识。除此之外，还要注重工作方法和学习方法的能力培养，如收集信息查找资料、制定工作计划步骤、从基础理论到解决实际问题的思路以及独立学习新技术的方法和评估工作结果的方法。培养学生厚实的专业基础知识和能力。
2）专业实训类实验主要以项目教学、案例教学、情景教学方式培养学生利用专业知识及方法独立解决行业领域内的任务和问题并能够评价结果的能力。如智能传感应用项目，人工智能技术实验项目，知识表示与推理项目，计算智能项目，专家系统，多智能体系统；机器人项目，如最小机电系统组成，如何完成对电机的控制；利用单轴或双轴控制平台实现基本搬运装配作业。
3）综合创新类实验注重培养学生从理解问题域开始，获取数据和知识、开发原型智能系统、开发完整智能系统、评估并修订智能系统、到整合和维护智能系统六个阶段构建智能系统。如开展人工智能技术在智能制造中的应用包括产品设计加工、智能生产调度、智能工艺规划、智能机器人、智能测量等；直角坐标机器人实现码垛搬运、多关节串联机器人、弧焊机器人实训等。
4）科技竞赛、与企业协同创新，通过观察记录待智能化升级的工厂生产过程，发现定义问题、提出假设、搜集证据检验假设、发表结果、建构理论等实验过程设计的能力。培养学生掌握基本创新的方法，团队协作管理能力、表达沟通能力等。如嵌入式设计大赛、机器人大赛等科技竞赛；以及针对自动化生产线的嵌入式工业控制系统设计；针对原材料制造企业的集散控制、制造绦屑成应用；针对装备制造企业的敏捷制造、虚拟制造应用；工业机器人在汽车、电子电气、机械加工、船舶制造、食品加工、纺织制造、轻工家电、医药制造等行业的应用。
2实验教学保障
智能科学与技术实验平台建设以人工智能与机器人实验室建设为核心，结合目前学院嵌入式系统实验室、自动控制实验室、传感器技术实验室、通信原理实验室资源，仪器设备共享共建的原则，系统化筹备购置。人工智能机器人实验室主要针对智能系统设计开发和机器人应用，基于计算机系统的人工智能技术学习应用包括人工智能技术在智能制造应用和工业机器人仿真软件ABB Robot Studio。基于“探索者”机器人系统控制实训箱Rino-MRZ02（包含履带机器人、双轮自平衡机器人、5自由度机械臂、6自由度机械臂等）
可以开展的项目有：利用启发式算法、遗传算法、蚁群算法等模糊数学理论对工业产品设计进行性能模拟、运动分析、功能仿真与评价；利用人工神经网络自学习、自组织构造产品加工过程新能参数预测模型。利用模式识别、机器学习、专家系统、多智能体系统进行感知、并对环境的改变进行解读、动作进行规划和决策；利用专家系统、遗传算法、模糊逻辑集中式解决生产调度多目标性、不确定性和高度复杂性的问题，寻求最优规则，提高调度的速度；利用蚁群算法、遗传算法分布式多智能体系统进行问题分解、彼此协商、任务指派、解决冲突。
履带机器人可开展电机控制实验；运动控制实验；HD轨迹控制实验；无线通信实验。双轮自平衡机器人呢可开展自平衡模块实验；倒立摆算法实验；双轮载具运动实验。6自由度双足机器人可开展双足运动控制实验；步态规划实验；双足平衡实验；机构改装实验。5自由度机械臂可开展机械臂运动控制实验；颜色分拣实验。可扩展为8自由度双足机器人、轮腿式机器人等技能提高类课程设计。
篇6
我国的智能科学与技术(Intelligence Science and Technology,IST)专业创办至今已有8年历史了。它从无到有,逐步壮大,现在全国已有近20所大学试办这个新专业[1-2]。应该说,智能科学与技术专业的8年征途并不平坦,开拓者们也为之付出了艰辛和心血。现在,我们至少可以说,智能科学与技术专业已再不是“婴儿”,而是“小学生”了。然而,我们需要继续努力,上好中学、大学以及研究生课程,迈上专业建设的新征途,攀登学科建设的新高峰。
在IST专业建设上,北京大学信息科学技术学院等起了重要的带头作用,中国人工智能学会及其教育工作委员会等工作委员会和专业委员会发挥了很好的组织作用[3-4]。他们齐心协力,默默奉献,做了大量有目共睹的开创性工作,值得充分肯定。现已有北京大学、首都师范大学、北京邮电大学、南开大学、西安电子科技大学等高校培养出IST专业的毕业生。也就是说,我们有了IST专业的第一代“产品”了。然而,我们的IST专业还是有些不尽人意之处,特别是发展速度比预料的要慢,发展规模不如预期的大,发展目标还有待进一步明确。笔者试图概括我国IST专业发展的喜与忧,探讨发展战略,为IST的专业建设和学科发展出谋献策,供同行讨论与参考。
2喜忧参半
如上所说,我国IST专业的发展既取得可喜成果,又存在某些忧虑,即喜忧参半。下面拟就IST专业的办学成绩和存在问题进行探讨。1主要成绩
归纳起来,8年来,我国IST专业建设取得的主要成绩包括下列各点。
1) 申报并获准试办IST专业,促进信息科学和智能科学的发展,为国内外信息科学学科建设开辟了一个新的增长点。
2) 在调查研究和科学分析的基础上,制定了IST专业教学大纲和教学计划,为专业建设建立了基本框架[5-6]。
3) 结合IST的专业特点和教育发展要求,初步规范了IST专业课程设置,开展专业建设和课程教学等方面的改革,取得一大批成果[7-8]。
4) 编写了一批具有明显特色的相关教材,为新专业教学和学科建设提供必要的资源,起到较好的示范和辐射作用[7,9]。许多学校在实验教学上进行了一些探讨,并积累了不少经验,值得推广与借鉴[10-12]。
5) 聚集了一群有志于智能科学技术教育的教师,形成了一支热爱教育、乐于奉献、熟悉业务的师资队伍,为IST专业的人才培养和学科发展打下重要基础。
6) 经常组织本专业的教育与教学研讨会和座谈会,进行全国性或校际间的交流,总结心得体会,共同提高,使IST专业沿着正确的方向发展。
7) 培养出一批基本掌握智能科学技术基础理论和专门知识,具有从事本专业工作能力的本科毕业生,为国家输送有特色的急需的建设人才。
8) 为争取我国智能科学与技术一级学科博士学位授予权做了大量工作,并取得重要进展,为IST学科的进一步发展创造重要条件[13]。2瓶颈问题
概括地说,IST专业建设和发展面临的问题主要涉及如下几点。
1) 专业规模和发展速度没有达到预期结果,仍停留在“试办”状态。
到目前为止,全国试办IST专业的学校已近20所,已初具规模,“闪亮登场”。然而,本专业的规模和发展速度不尽人意,离“大发展”的预期结果尚有较大差距。
2) 办学主体存在一定的局限性,缺乏跨学科大联合的氛围。
如前所述,北京大学和中国人工智能学会等对IST专业建设发挥了重要的带头和组织作用。由于IST专业具有高度跨学科等重要特点,单纯依靠某一两个现有专业来“派生”和由一两个学会来“催生”IST新专业,是难以快速发展和如愿以偿的。现有专业或学会都有一定的局限性,与其他学会间的交流合作也需要有改进之处。
3) 教学大纲与《国家中长期教育改革和发展纲要》要求存在差距,有待更新。
《国家中长期教育改革和发展纲要》[14](以下简称《纲要》)是我国“优先发展教育,建设人力资源强国”的重要战略部署。《纲要》中许多新思路是我们以前没有想过的。IST的教学大纲需要按《纲要》的要求进行大刀阔斧的修订,力求符合《纲要》精神。
4) 实验教学和网络教学亟待加强。
在新专业建设初期,实验室建设投入经费有限,这对开展实验教学有些不利影响。一些学校的实验未能满足IST专业各课程教学的基本要求。
5)IST专业的产学研结合模式急需探讨与建立。
产学研结合是高等教育的一项经验。《纲要》也强调“创立高校与科研院所、行业、企业联合培养人才的新机制”对本科生教育的重要性。虽然有许多企事业行业适合IST专业就业,但该专业不像机电、化工、通信、冶金等专业那样有比较对口的实习和就业企业。因此,探讨与建立IST专业的产学研结合模式,也是一项比较艰难的急需解决的问题。
3发展策略
针对上述存在问题,以下特就智能科学与技术专业的发展战略提出若干思考。
1) 树立“大智能科学技术”思想,突破单个学会的局限性,通过大联合、大合作,实现大团结、大发展。
一个专业要在全国产生较大影响,发挥该专业的特有作用,没有足够大的规模是不行的。例如,自动化、计算机、通信、电子信息等专业,全国有数以千计的大学开设。我们是否可以设定IST专业发展规模的第一个目标,即争取在5~10年内,有50~100所大学开设该专业?如果能够实现这个目标,IST专业就走上了“可持续发展”的大道。到那时或者更早一些时日,“试办”也就必然被“正办”所取代。
值得指出的是,目前大多数大学强调“办学资源有限”,不大愿意支持申报新的专业,这对IST专业的发展也产生一定的负面影响。我校的IST专业就是经过3年努力,才向国家教育部呈交《高等学校增设专业申请表》的。
我们需要把圈子搞大些,进行跨学科的大联合,集思广益,合作共赢,谋求IST专业的发展大计。基于中国人工智能学会(CAAI)的学科特色,由CAAI牵头组织申报IST专业及其一级学科博士学位授予权,是顺理成章的。同时,单个学会也有局限性,虽不能说是“势单力薄”,但力量不如合作的强大。提倡和实现多学会联合举办智能科学技术教育教学研讨会,以及多学科联合申报与建设IST专业,将克服原有局限性,并以大联合促进大发展,应视为一种可行策略。在今后的IST办学过程中,我们需要主动加强与相关学会(含一级学会和二级学会)和高等学校(含重点学校和一般学校)的联系与合作,力争办好已有的IST专业,创造经验,扩大辐射作用和积极影响,争取有更多的高校申报与加入IST专业行列。
2) 再接再厉申报一级学科博士学位授予权,力争获得批准。
在全国同行及多个学会有代表性的专家建议和支持下,中国人工智能学会及其教育工作委员会积极组织一批有识之士,从事“智能科学与技术”博士学位一级学科授予权的论证和申报工作,并取得重大进展。由于一些原因,申报工作在最后阶段未获通过与批准,需要大家继续努力。“智能科学与技术”博士学位一级学科授予权的获得,必将为IST专业提供更为宽阔的发展空间,使IST专业攀登新的高峰。
3) 申报成立“高等学校智能科学与技术教学指导委员会”,并争取改“试办”为“正办”。
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一、关于认知科学基础课程
认知科学是智能科学与技术的生物基础，是从“自然智能”到“机器智能”之间的桥梁。作为一门研究人类感知和思维信息处理过程的学科，认知科学主要研究目的就是要说明和解释人类再完成认知活动时是如何进行信息加工的，一直是认知心理学等教学领域的重要课程。[1，2]自我校2009年设立智能科学与技术本科专业以来，认知科学基础一直是该专业的专业基础课程，主要目的是培养学生对人脑认知活动中的信息处理方法与过程的认识和理解，培养对新知识、新技术有较敏锐的洞察能力，同时使学生具有数据分析与处理能力的意识，在智能科学与技术专业的学科体系中占据着十分重要的地位。[3]特别是随着人工智能和脑科学研究的不断发展，现有的计算架构不能有效实现具有泛化能力的人类认知信息加工机制。借鉴人类脑认知机制，通过脑认知和神经科学与机器学习相融合的方式，构建一种类脑的“学习机器”，而不是简单的“机器学习”，已成为当前人工智能领域的一个重要研究方向。因此，学习并理解人类认知和信息处理过程，对于提高学生的智能信息和数据建模与分析能力，有着重要的意义。
然而，对于以工程技术应用为背景的智能科学与技术专业而言，该学科涉及多学科内容，比如心理学、神经科学、数学、语言学、人工智能科学乃至自然哲学等，学生存在畏难情绪，学习兴趣不太浓厚，教师对于该课程的教学也颇为费心。此外，由于“认知科学基础”课程在大三上学期开设，大部分学生在模式识别和数字信号处理等上面的基础较薄弱，对于该门课程的脑功能信号分析与脑机接口技术部分的教学也存在较大的困难。
针对该课程理论和实时性较强、涉及教学内容多、交叉广泛等特点，笔者自承担本课程教学来，结合我校学生和专业建设实际情况，立足培养学生的专业知识素养和学习兴趣，提高学生的专业基础能力和综合素质，积极摸索改进。本文将信号处理和机器学习方法融合进认知科学的神经机制探索与学习，从教学、实验实践等方面进行了初步探索。
二、课程建设目标与教学内容设置
本课程将使学生学习到认知科学的基本知识，包括脑与神经系统的基本构造、工作原理、基本研究手段，脑与学习、意识、行为的关系，深入了解感知、注意、记忆的生物和生理学本质，实现人工大脑、人工神经网络、听觉计算、视觉计算、脑机接口、认知机器人等前沿技术的理解与应用。
目前认知科学方面的教材大多为国外翻译教材，并且聚焦于其中的某个方面（比如认知心理学、认知神经科学等）。同时该学科实时性较强，和当前脑与认知科学的前沿研究紧密相连，因此很难找到合适的教材同时将智能信息处理技术和认知科学基础相融合。
认知神经科学旨在联合心理学、哲学和神经科学的方法帮助我们理解大脑是如何产生心智的，并阐明人类认知过程中的脑机制，即在分子、细胞、脑功能区到全脑等多个尺度上如何实现认知功能。脑机接口是近二十多年来兴起的涉及神经科学、认知科学、计算机科学、控制及信息科学、医学等多领域的人机接口方式，是在大脑与外部环境之间建立的神经信息交流与控制通路。
该课程在大三年级开设，且该专业的学生已在前面学习中学习人工智能原理、信号处理等课程，这些课程的学习为本课程的理论学习打下了一定的基础。在教材选择上，选择上海人民出版社的《认知、大脑和意识——认知神经科学引论》，并参考其他辅助教材，比如机械工业出版社的《脑机接口导论》、中国轻工业出版社的《认知神经科学》。教学内容主要包括以下几个部分：
1.脑科学与认知科学的发展历程及基本概念，包括感觉与知觉、注意与意识、情绪、语言、记忆、学习等。
2.认知活动的生理基础，包括大脑结构、神经元、神经系统的基本组成等。
3.脑功能信号的采集与分析，包括大脑节律、脑功能信号（EEG、fMRI等）采集、常见脑功能障碍、脑信号分析基本方法（包括基于时域/频域分析的EEG分析方法、脑电源成像基础等）。
4.脑机接口技术，包括脑电信号预处理（零参考电位、拉普拉斯空间滤波、数据归一化、插值技术），脑功能信号特征提取方法、模式分类器（比如Fisher线性分类器、支持向量机）设计。
三、以学生为中心的教学方法
1.提高学生学习兴趣。认知科学基础课程交叉性强，尤其涉及心理学、神经科学等非工科学科，对于我校智能科学与技术专业的学生来讲，学习压力较大，学习兴趣不高。为激发学生学习兴趣，在授课过程中，尽量发挥自身乐观活泼的性格特点，选择大家生活中常见的例子，在语言表达上尽量避免生硬，力求用简单直白的语言讲解知识点。同时，善于利用网络视频，比如在课程绪论部分，通过播放网络公开视频《打开思想的大门》片段，激发学生学习脑认知功能的兴趣。
2.注重与智能科学与技术其他课程知识的衔接。在神经元和神经系统的教学部分，笔者安排了两个课时的内容讲解了常见的人工神经元模型和人工神经网络结构，并重点讲解了神经网络和支持向量机的基础——感知机。在脑机接口教学部分，安排了两个课时的信号处理和数据预处理的基础知识的回顾，重点复习信号滤波、主成分分析、Fisher线性判别分析和支持向量机等内容，再进入脑机接口系統的学习，教学效率得到了明细提升。
3.适当使用板书，细化推导过程。对于一些知识点，比如动作电位产生过程、部分公式的展示，仅依靠PPT教学过于单薄，学生难以理解，因此在播放PPT时需要适时插入细致的板书。同时板书过程中要结合学生实际情况循序渐进，例如在学习神经细胞和感知机与人工神经网络时，教师从点到平面的距离入手，并引导学生回顾梯度下降法等相关数学基础知识，帮助学生切实地把前面学习的信号处理和机器学习的基础知识应用到本课程。
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在专业开设过程中，我们完成的主要工作如下。
1) 调研国内外相关院校智能科学与相关专业的培养目标和培养方案。
2) 形成智能科学与技术学科的知识体系和能力要求。
3) 制定2010版智能科学与技术专业的教学大纲。
同时，在办学过程中，我们选择了脑科学与认知科学概论，人工智能基础，微机原理及应用、课程设计(微机原理)，可视化程序设计、智能计算与应用四个课程组进行教学模式改革。
1首届毕业生知识结构
因为是首届学生，我校大多数课程安排参考了国内兄弟院校的课程设置，也参考了我校自动化专业的部分课程设置。学生的知识结构主要由5个方面组成[1]，如图1所示。
1) 数理基础课程群：工科数学分析、高等代数、复变函数与积分变换、概率与数理统计、数学实验、大学物理、物理实验、应用力学基础、离散数学等。
2) 电工电子技术课程群：电路分析基础、电路实验技术、模拟电子技术、模拟电子技术实验、数字电子技术、数字电子技术实验等。
3) 机电技术基础课程群：工程制图基础、程序设计基础、信号处理、计算机网络、微机原理及应用、嵌入式系统、数据库技术及应用、面向对象程序设计、现代检测技术、电机控制技术、现代通讯技术、DSP处理器及应用、机械设计基础等。
4) 专业主干课程群：信息论与编码、控制工程基础、脑科学与认知科学概论、人工智能基础、机器人组成原理、计算智能基础、模式识别基础、虚拟现实技术、智能控制及其应用。
5) 实践创新课程群[2]：计算机应用实践、电子技术实习、MATLAB编程与工程应用、Linux系统与程序设计、自动控制系统设计与实现、微机原理课程设计、嵌入式系统设计与实现、专业(生产)实习、毕业设计(论文)等。
除了专业课程的学习，学生还参与了很多课外科技活动和竞赛，并取得了良好成绩，内容如下。
1)“基于Matlab的智能五子棋人机博弈系统”在北京科技大学第十一届“摇篮杯”课外学术作品竞赛中获三等奖。
2) 第八届校机器人队队员在第八届亚太机器人大赛国内选拔赛中获十六强。
3) 在全国大学生电子设计大赛中获成功参赛奖。
4) 在智能车校内赛中获二等奖。
5) 在北京市机械创新大赛中获三等奖。
6) 在北京市大学生电子设计大赛中获二等奖。
7) 在“飞思卡尔”智能车竞赛的校级赛中获三等奖。
8) 在校级机器人竞赛中获季军。
9) 在全国大学生节能减排大赛科技类中获三等奖。
10) 在北京科技大学计算机博弈锦标赛中获最佳程序设计奖。
11) 在北京科技大学“闪我风采”Flash大赛中获最佳细节奖。
在参加课外竞赛及各种活动之余，首届智能班还自组织了以小组为单位的指纹识别考勤计时系统编程比赛，历时一个月，比赛结束后评出了最优编程奖。然后返回给每个小组，再讨论再修改，最终确定了最优版，申请了国家软件著作权，于2010年5月份获得审批。此次比赛成果是全班学生辛苦劳动的果实，凝聚了24位学生的智慧和努力。图2展示了该系统的计算机软件著作权登记证书。
2首届毕业生毕业设计情况
2010年底，首届学生进入本科毕业设计环节。在大家的共同努力下，全部学生通过了本科毕业设计。毕业设计的题目如表1所示。
3首届毕业生去向
智能科学与技术专业首届24名学生是2009年9月进入大三学习专业课的。目前，我们统计的毕业生去向，专业第1名放弃了保研指标，选择出国留学，另外有4人保送本校读研究生。选择考研的学生还有12人，另外有3人选择出国留学，还有2人选择就业，如表2所示。
4经验和教训
我们对2007级智能科学与技术首届毕业生的总体情况还是比较满意，通过一系列教学改革，取得一定的成效，内容如下。
1) 人工智能基础。此课程为智能科学与技术专业的理论基础性课程，具有涉及的面比较广、内容较多、变化较快的特点。我们结合人工智能学科的发展，在保证课程完整性的同时，尽可能增加学科发展的前沿内容。
2) 微机原理及应用、课程设计(微机原理)。微机原理及其应用是一门实践性很强的课程，特点是计算机软硬件结合非常紧密，需要经过大量的实践环节学习。在充分分析本门课程特点的基础上，我们对该课程作了如下教学改革：自行研制开发了一套实验装置，开发了配套的实验项目，编写了相应的实验讲义。图3是我们使用的微机原理与单片机实验装置。
在教学方法上，教师让学生在学习已有实验项目的基础上，做一些由简单到复杂的新改动，直至最后设计出新的应用电路，并用相关器件实现。为了鼓励学生亲自动手制作电路板，教学团队花费近3 000元，购买了各种电子元器件和电路制作工具，包括单片机芯片、集成稳压电路芯片、各种传感器、小键盘、电阻电容、印刷电路板、万用表、电烙铁等，保证每位学生都能设计并制作完成一个单片机控制系统。在课堂管理方面，我们实行小班授课，每班不超过30人。学生都很遵守课堂纪律，几乎没有迟到早退现象，为该门课程的学习营造了良好的学习氛围。
3) 可视化程序设计。小班在实验机房上课，课程将讲解部分与上机练习结合起来，教师对每一个知识点进行讲解后，让学生立刻练习，提高学生的动手实践能力。通过教师的课堂讲解和学生的课堂练习，使学生达到融会贯通的程度。
4) 数据结构与算法分析。针对智能科学与技术专业对计算机软件能力要求高的特点，我们压缩了计算机专业的数据结构和算法分析两门课程的学时，保证学生应用能力的培养，并编写了相应教材。
5) 根据国内外高等教育的最新发展，我们对研究思路、内容、方法进行必要调整。英国、美国、马来西亚等国近几年开设了AI相关专业，并且多数与机器人结合。在2010版教学计划中，我们也将机器人作为学生学习过程中的实验平台和设计实现对象，为此探讨设立机器人组成原理课程[3]，并在准备教材。我们还与南开大学、河北工业大学合作开发智能科学与技术专业的系列教材[4]。
另一方面，我们在办学过程中也感觉到一些问题，和南开大学[5]的问题较为类似。
1) 专业宣传方面的问题。
2) 没有形成统一的教学指导委员会，各学校还处于单兵作战阶段。
3) 学校的重视程度不够，经费投入有待加强。
4) 师资结构对其他学科的依赖程度较大，还未形成完整的师资队伍，多数教师来自其他专业。
5结语
通过两年的专业课学习，首届智能科学与技术专业的全体学生在各方面都取得了不错成绩。多门基于专业课程开设的课程设计不仅增强了学生的动手实
践能力，还加深了学生对专业知识的理解及掌握程度，很好地将理论学习与实践教学结合起来。特别是在毕业设计阶段，学生的论文题目都很有新意，充分体现出智能科学与技术专业的“智能”特点，而且学生在论文答辩环节全部顺利通过。首届毕业生中，出国和保研率达到54.17%，就业率达到45.83%，有很好的发展前景。通过研究首届毕业生情况，我们认为智能科学与技术专业是一个很有发展潜力的专业，能够将人工智能科学、计算机技术、智能控制等专业性较强的学术领域综合起来，培养出具有综合能力的优秀毕业生。
总结首届毕业生情况，我们将在随后的教学过程中进行如下改进：结合人工智能学科的发展，尽可能增加学科发展前沿的内容；针对学有余力的学生，布置学科前沿的自学内容；在教学中尝试以作业的形式安排实验内容[6]。同时，我们继续保持小班授课方式，营造出良好的学习氛围。在考核方面，结合平时、考试和答辩3种形式，来客观、公正地评定学生，促进学生的全面发展。通过总结已有的教学经验，吸取教训，发展优势，我们相信智能科学与技术专业一定会一步一步成为更加完备的、更有优势的、更具时代特征的新型专业。
参考文献：
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[3] 石志国,刘冀伟,王志良,等. 机器人组成原理课程规划[J]. 计算机教育,2010(15):86-90.
[4] 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):11-18.
[5] 方勇纯. 智能科学与技术专业毕业生情况分析与专业建设[J]. 计算机教育,2010(19):51-54.
[6] 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.
The Situation of the Major in Intelligence Science and Technology
in University of Science and Technology Beijing
LIU Jiwei, SHI Zhiguo, WANG Zhiliang
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机器人是一个典型的机电一体化系统，它综合了机械设计、电工电子、传感器、计算机、微控制器编程控制系统和人工智能等学科的内容，是智能科学与技术本科专业很多课程教学和实验的理想的平台。同时学生经常参加各种机器人相关的比赛，旨在通过大赛全面培养学生的动手能力、创造能力、合作能力和进取精神，同时也深化和应用智能科学与技术专业所学的知识。
与研究生相比，本科生对动手设计的兴趣要远远高于对理论知识的学习。针对本科生的这一特点，为本科二、三年级的学生设计一些创新性的机器人项目，引导学生自己组队，搭建相应的硬件电路，为他们在高年级深入理解和学习智能科学与技术的专业课程提供一个硬件平台，打下一定的专业基础，并通过这些项目的实施提高学生的综合应用和创新能力。
1微控制器技术在人工智能领域的应用现状
微控制器技术应用超大规模集成电路技术把中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口、中断系统、定时器等功能（部分包括脉宽调制电路、模拟多路转换器、显示驱动电路以及A/D转换器等）集成到一个芯片上，组成一个体积小但功能强大的计算机系统。该芯片可外接多种传感器，实现对多种信息的采集处理，结合信息融合技术，可以实现机器各种预期的智能行为（如导航装备、汽车的各种智能控制系统、智能家电等）。
高效地融合微控制器技术与人工智能技术，将智能算法嵌入到机器人微控制器中，系统则会呈现出各种智能行为。可实现智能算法的机器人平台主要集中在以下几个方面：智能家庭清扫类机器人、多传感器融合的智能小车、视觉类机器人等。智能家庭清扫类机器人为机器人避障、路径规划等理论提供相应的平台，方便学生理解、学习根据某个或某些优化准则，在机器人工作空间中寻找一条从初始状态到目标状态避开障碍物的最优路径等相关知识；视觉类机器人为图像处理、模式识别等相关的理论提供相应的平台，方便学生理解、学习图像的获取和处理的智能算法；多传感器信息融合类机器人可以为多传感器融合技术提供一个硬件平台，方便学生理解、学习、综合应用控制理论、信号处理、人工智能、概率和统计等相关知识。
2可实现智能算法的机器人平台设计
各类机器人平台的总体架构大致相同，都需要包含系统输入（传感器）子系统、决策子系统、通讯子系统以及运动控制子系统。各个子系统的功能需要硬件设计和软件设计共同实现。文中结合微控制器技术重点阐述硬件设计部分，包括机器人的层次架构、硬件选型、电路设计等。结合本科教学的特点，硬件设计从学生的理解能力、可操作性、可实现性、后期智能算法的可应用性等多个方面综合考虑，应用微控制器技术，实现以下3种机器人平台。
2.1智能家庭清扫类机器人
家庭清扫类机器人的硬件平台相对比较成熟，市场上的国内外的产品也较多。此类机器人任务较为单一，传感器种类较少，硬件平台搭建较为容易，对学生而言是一个较为理想的智能机器人平台。
该平台的硬件设计采用单CPU架构，以轮式机器人为主。车体由车架、电池组、直流电机、车轮、微控制器、传感器等组成。外部传感器把环境信息输入到单片机开发板，单片机开发板对信息进行处理，处理后的决策信号通过扩展转接板传给电机，控制电动转动，从而实现机器人的运动，系统的硬件结构图如图l所示。
为保证机器人运动灵活且易于控制，我们采用圆形车体十三轮式移动机构。两主动轮差速驱动，第三个万向轮起辅助支撑的作用。传感器的布置有多种方案供选择，学生选择不同的位置安装传感器会影响到该机器人后期避障、路径规划等智能算法的设计及研究。微控制器采用TI公司的MSP430F149单片机，通过超声/红外传感器感知环境信息，使用L298电机驱动模块驱动左右两个直流电机，使用PWM技术对电机的速度进行调节和控制，通过MAX7219驱动6位LED数码管显示器显示系统运行过程中的各种信息。
2.2视觉类机器人
传统的移动机器人视觉系统通常采用通用计算机进行视觉信息处理。随着微控制器技术的不断发展，高端的微控制器也具备了强大的数据处理能力。
由于视觉信息处理计算量很大，为了使设计的视觉类机器人平台能够应用已定的图像处理算法，视觉类机器人的层次架构采用二级CPU架构，主从式控制实现，如图2所示。一级CPU采用ARM微控制器，嵌入裁剪的Linux系统，负责图像信息的获取、处理、系统管理等操作；二级CPU采用单片机微控制器实现对机器人运动的控制。
整个系统的硬件选型为搭载900MHz Quad-core ARM Cortex-A7处理器的树莓派开发板、MSP430F149开发板、摄像头、稳压电源模块、直流电机、L298N电机驱动板、机器人机体、电源（12V蓄电池）和转接板。
控制机器人移动的底盘控制方案除了前面清扫类机器人用到的双轮差动驱动以外，还有一种全向驱动方式。全向驱动方式灵活性更强，其中三轮驱动的方式具有较强的稳定性。结合视觉类机器人需求，该平台采用全向驱动方式实现机器人的移动。
2.3多传感器信息融合类机器人
多传感器信息融合技术是近年来十分热门的研究课题，它结合了控制理论、信号处理、人工智能、概率和统计的发展，为机器人在各种复杂的、动态的、不确定或未知的环境中工作提供了一种技术解决途径。信息融合的研究内容极其丰富，涉及的基础理论较多，如有参数模板法、聚类分析、支持向量机、K均值聚类等分类方法；自适应共振理论（ART）、自适应共振理论映射和模糊自适应共振理论网络等自适应的方法进行传感器融合；专家系统、神经网络和模糊逻辑等人工智能方法对融合大量的传感器信息，用于非线性和不确定的场合。
单级、二级CPU架构只能满足简单的多传感器技术的需求（如清扫类、视觉类机器人等），复杂的多传感器融合类机器人的层次结构采用“多CPU架构+分布式控制”方式实现。在主控机上实现多传感器信息融合算法，下位机则可根据需求设计多个CPU，每个CPU选用单片机控制机器人的不同部位，承担固定任务，使得机器人系统高速、稳定运行。同时每个微控制器负责获取不同类型的传感器信息，通过无线通信模块将数据传给上位机。上位机通过智能分析算法得到决策，决策数据通过无线模块传到微控制器去执行，如图3所示。
整个系统的硬件选型为高性能PC机（上位机）、MSP430F149（下位机微控制器）、WIFI模块、各种传感器及执行机构（传感器和执行机构由学生根据机器人项目的环境信息、具体的功能等确定）。
3机器人平台在教学过程中的实践及效果
在智能科学与技术专业的本科实践环节中，组织大二、大三具备C语言基础、单片机基础的学生，3～5人自由组队，根据教师给出的项目任务书进行项目设计、项目实施以及项目答辩等各个环节。图4展示的是部分小组制作的机器人实物。其中图4（a）所示的是一个基于超声传感器的轮式机器人。显示屏可显示机身距离障碍物的距离，该机器人只包含一个微控制器MSP430开发板。基于超声传感器检测的数据实现对机器人的控制。图4（b）所示的是一个视觉机器人，该机器人包含两个微控制器，一个为树莓派开发板，另一个为MSP430开发板。树莓派开发板主要用于处理图像信息，MSP430开发板主要用于控制机器人的运动。图4（c）所示的是一个多传感器融合的机器人系统。压力传感器、MPU6050传感器等检测机器人自身状态的传感器数据通过MSP430开发板外接的WIFI模块传给上位机，上位机的决策也可通过WIFI模块传给单片机控制器。
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关键词 ：智能科学与技术；视频公开课；混合教学模式
第一作者简介：刘坤，女，讲师，研究方向为智能控制、机器视觉等，Liukun03@mails．thu．edu．cn。
1 背景
2001年美国麻省理工学院启动近九百门免费、开放式网络课程资源，供给全世界各地的学生和学者使用，使得知识能够公开、自由地分享。从此，网络成为开启民智的知识载体。开放式教育资源运动在全球范围内方兴未艾，国际著名高校纷纷将精品课程公开，共享其教学资源与教育方式。与此同时，国内各大学也陆续各自的视频公开课程。随着时代的发展，未来职业需要的是跨学科、具有国际化视野的人才，借鉴国外网络开放视频资源和新的课堂行为，对提升国内高校的教育方法和教育水平具有积极意义。虽然国内外的优质网络视频资源已经数不胜数，但目前这些视频资源在高校教学活动中并未得到有效合理的应用，其在使用过程中存在以下问题：
1)缺乏与教学活动的整合与互动。
目前，在高等学校中网络视频资源的使用依然是以少数学生独立学习的模式存在。独立学习模式受学生自身的积极性、自制力以及背景知识等多方面因素的影响。研究发现，学生的努力预期对使用教育资源的行为产生影响。另外，如何查找资源，能否了解资源的相关性和背景知识，如何构建适合学生需要的个性化学习资源是影响学生使用开放教育资源的关键因素。在使用视频开放课程方面，由于学生的知识和经验有限，对大量的视频资源缺乏足够的甄别和筛选能力，使得很多优质的资源并未得到有效利用。
2)与现有教学体系和课程安排冲突。
由于目前高校中传统的授课模式并未改变，相应的教学体系与课程安排、授课学时等并未考虑网络视频公开课的内容，两种教学资源的平行与独立导致学生难以抽出更多时间学习网络视频课中的前沿性及实用性知识。另外，由于网络视频课缺乏针对特定对象的系统性安排，学习者相应的基础知识欠缺也会阻碍其学习，虽然目前的网络载体平台中建立了交流机制，但交流的单向性和非实时陛很难保证发挥其功效，学习者在学习过程中遇到的问题不能及时得到解决。
2 智能科学与技术专业的特点分析
自2004年教育部批准“关于北京大学设置‘智能科学与技术’本科专业的方案”以来，先后有南开大学、北京邮电大学、河北工业大学等18所高校建立了智能科学技术本科专业。据不完全统计，到2004年为止，包括中国科技大学在内的10所全国重点研究生院就有400多个与“智能”方向密切相关的研究生培养方向。在社会需求方面，毕业生去向也增加了很多相关行业和岗位，如智能产品的开发与应用、新兴的“智能服务”业和文化创意产业，以及在研发设计部门担任智能系统设计工作、在企业担任智能工程师等与智能有关的岗位。
另外，在国外的知名高校中关于人工智能方面的研究和教学也在不断增加，包括斯坦福大学、麻省理工学院、卡内基梅隆大学、华盛顿大学、加州大学伯克利分校、德克萨斯大学奥斯汀分校，宾夕法尼亚大学等，其涉及内容覆盖范围之广、前沿性之强前所未有。其中加州大学伯克利分校主要涉足知识表示、推理、学习、规划、决策、预测、机器人技术以及语音和语言处理等基础研究的核心领域；德克萨斯大学奥斯汀分校主要涉及机器学习，自然语言处理、规划、论证，机器人和视觉感知。
智能科学与技术专业作为国内新增开设的面向前沿技术的基础性本科专业，特点是其属于交叉性学科，知识覆盖面很广，培养目标是要求学生具备多学科交叉知识、受到良好科学思维和研究思维训练，具有知识自我更新和创新的能力。相比其他专业，该专业对教学内容的新颖性、开放性和前沿性提出了更高要求，然而传统授课模式难以解决授课内容的基础性与前沿性的矛盾。视频公开课程作为课堂教学的延伸与拓展，作为对传统课堂的补充，对于促进智能科学与技术专业教学工作的扩展具有重要意义。视频公开课与传统课堂教学资源的混合模式，可以突破传统课堂教学的局限性，借助网络平台的无限延展性，实现两种不同教育方法的优势互补。
3 混合教学模式的提出与实施
3.1 混合教学模式的理论基础
混合学习理论产生于20世纪末，它的提出源于网络学习（也称在线学习或远程学习）的兴起。随着信息技术和网络技术的不断发展，网络学习模式逐渐兴起，相比传统课堂教学，网络学习模式在时间和空间上安排更为自由，具有高效、快速、个性化和低成本等特点。国际上还曾就此展开了“有围墙的大学是否将被没有围墙的大学所取代”的激烈辩论。2000年，美国教育部在《教育技术白皮书》中指出：①网络学习能实现某些特定的教育目标，但它并不能完全代替传统课堂教学；②网络学习不能完全取代学校教育，但它会极大地改变课堂教学的目的与功能。这种观点在国际教育界也逐渐达成共识。
混合学习就是要把传统课堂教学与网络学习模式的优势相结合，既要发挥传统课堂教学中教师的引导、启发和监督作用，又要调动学生的积极性、主动性和创造性，尽量实现教学效果最大化。混合学习在表面上是传统学习方式和网络化学习的简单结合，但其蕴含更深层次的结合：教学活动中教师占主导地位与学生占主体地位的结合；传统课堂教学与网络学习模式的结合；不同教学媒体形式的结合等。因此，混合学习模式是教育理念与教学策略层面的变革，它要尽可能融合所有教学资源的优势。构建视频公开课与传统课堂教学的整合模式正是源于混合学习理论的思想，将两者有机结合，发挥二者优势，避免二者弊端。
与传统教学过程相比，网络视频公开课与大学教学活动进行整合可表现为以下几个方面的优势：首先，该模式既能充分体现学生的主体地位，又没有忽视教师的指导和监督作用，同时调动“教”与“学”的积极性和主动性；其次，让教学媒介成为创造新的学习环境、促进和激励学生自主学习的工具；再次，学生获得知识的渠道更加多元化，网络视频资源所提供的虚拟化环境也可以进一步提高学生对知识的理解；最后，该方式为学生提供了更加权威和多元的评价体系。
3.2 视频应用新模式的探索
网络视频公开课与大学教学活动进行整合，要充分发挥两者的优势来培养学习者有目标地进行学习的能力。二者的整合主要包括学习资源的混合与学习方式的混合，通过对教学目标、教学策略、学习环境、教学结构、教学评价等要素做系统的调整与安排，达到提高学习效果、培养学生自主学习能力的目的。
翻转课堂模式是当前比较流行的一种混合模式，在课下学习时学习者可以自主控制学习进度，满足个性化的学习需求，通过在课上与教师和同伴互动与交流，加深对学习内容的深入理解。该模式也存在一定问题，即现有课程体系的课时安排是在传统授课模式下设计的，翻转模式的实现要求学生在课下利用额外时间预习视频中的学习内容，对于自制力差的学生，课下视频学习进度难以保证，进一步导致课上讨论达不到预期效果。因此，探寻合理的使用模式，使视频资源得到有效利用是目前亟须解决的问题。
针对智能科学与技术专业的特点及要求，“二次翻转课堂模式”是适合本专业的视频公开课与传统课堂教学的整合模式。与现有的翻转课堂模式相比，二次翻转课堂模式首先在课上由任课教师引出学习的内容及目标，提出具体要解决的问题，引导学生对问题进行分析与思考，让学生带着问题进入课下的视频学习环节；模块化的视频有助于不同的学生进行个性化的学习，让网络视频课作为学习的有效补充与辅助；最后，学生再回到课堂对提出的问题与解决的方法进行分析与讨论，并探索新的解决办法，拓展开放性思路，培养学生的兴趣及创新精神。“二次翻转课堂”教学模式如图1所示。
(1) 一次课堂：教师首先在课堂上引出即将学习的内容及期望解决的问题，设定学习目标，并介绍解决该问题所需要的基础知识，作为后续学习的知识储备。在此基础之上，进一步与学生共同分析讨论解决此问题有可能用到的方法与途径，并初步确定解决思路与解决问题的基本框架，让学生了解知识点的用途与性质，传统课堂上解决问题的原理和具体的流程等细节问题作为学生课下学习的内容。
(2)课下自主学习：教师首先要创建教学视频并将其到网络学习平台上，这是学习者课下自主学习的前提。教师可根据教学内容自制公开课视频，或在网络上选择比较优秀的适合本门课程的公开视频课程。学生通过网络学习平台先进行视频资源自学，在学习中遇到的问题，可以通过网络学习平台的讨论区进行讨论与交流，也可以与教师进行在线交流。每节视频课程，都会有一定数量和难易度不同的题目供学习者练习。在每次课学习结束时，学习者要对观看过程中遇到的问题和难点进行总结，以便在课上与老师和同学进行交流。
(3)二次课堂：教师在课上根据学生课下自主学习时产生的疑问，结合课程内容总结出一些有探究价值的研究问题；然后根据学生选择的不同研究问题进行分组，并创建相应的学习环境，包括学生独立解决问题的个性化学习环境和小组团队协作学习环境。具体来讲，就是在小组内部先将所选择的探究问题分解成几个具体的子问题，让每个小组成员结合自身能力选择某个子问题进行个性化学习，学习完之后再将每个小组成员学习的结果在本小组内进行协作学习，最终得出问题的解决方法，并通过小型辩论会或报告会的形式进行成果展示。此后，教师对整个学习过程进行综合评价。该整合模式的评价方式与传统学习中的评价方式不同，须专门组织相关学者、教师和学生家长等对学习中每个阶段的表现采用多维度、多方式进行综合评价，并将评价的结果反馈给学生。
4 结语
传统课堂教学与网络视频资源的混合模式在国内的高等院校中还未得到广泛应用，目前清华大学在研究生教学方面展开了初步尝试。混合模式的实施在实践过程中需要在教学目标、教学策略、教学结构和教学评价等很多相关方面重新做出调整与安排，除此之外，还需要授课教师重新制定教学内容、选择网络视频资源，重新安排教学计划与进度等，这样才能逐渐转变以教师为主的传统授课模式，提高学生学习积极性、培养学生自主学习能力。
参考文献：
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[3]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.
篇11
1 引言
“智能科学与技术”专业教育意指将“智能科学与技术的知识体系”传授给本科生或研究生。构建智能科学与技术的知识体系通常有两种途径：(1)经验归纳法，从社会实践和科学研究已经获得的知识集合中选择出若干，认为这些知识应该归属于“智能科学与技术”，且将其结构化与系统化。(2)概念演绎法。追问“智能科学与技术”的确切含义为何，由此联想其涉及的主要方面，概念推演形成的轨迹即是知识体系。两种方法的结论应是一致的。就实际操作而言，前者的主要环节是“选择知识”和“搭建体系”，而“选择什么”和“搭建成何样”就与研究者的偏好相关，常出现观点相左的情形；后者的主要环节是“明确语义”和“语义延伸”，能被称为概念的东西总是成熟的，即已有大量的先前研究，对此人们的分歧较少，而从概念出发的语义延伸又是遵循演绎逻辑的，由此而得的知识体系就易被公认。
本文的研究采用概念演绎法，具体的讨论依层次递进展开，首先明确“智能科学与技术”的中文语义，其次讨论该语义涉及的关键概念之内涵，进而合成这些关键概念的具体内容，继之概括“智能科学与技术的知识体系”，最后设计“智能科学与技术专业教育的课程体系”。
2 “智能科学与技术”的语义
尽管有逻辑上的先后，“科学”与“技术”通常被认为是并列的两种人类文化活动。“智能科学与技术”就应被分为“智能科学”与“智能技术”。
智能是某种行为主体所具有的能力和所表现的行为。这种具有智能的行为主体目前(也许永远)只有两类：生物(其中主要是人类)和机器。若以人类代表生物，智能就有两种表现形态，人类智能(human intelligence)和人工智能(artificial intelligence)，后者是对前者的模仿与延展。
科学是为了获得所考察对象的知识体系，技术则是依据某种原理设计制造各种人工系统。由此，“人类智能科学”、“人工智能科学”、“人工智能技术”是无歧义的，而“人类智能技术”就不成立(确切地说，是间接地通过“人工智能技术”的方式表现出来)。
基于上述分析，“智能科学与技术”的语义由三部分构成，“关于人类智能的科学”、“关于人工智能的科学”和“应用人工智能的技术”。根据惯常的教育与研究分工，前者是心理科学领域的重点所在，后二者则是信息科学领域的前沿方向。目前国内所开办的“智能科学与技术”专业教育大多属于理工科本科，其侧重所在自然是“人工智能”。
支撑着“智能科学与技术”及其三部分构成的关键概念是“智能”、“科学”与“技术”，对其进行深入剖析有助于推演出“智能科学与技术的知识体系”。
3 关键概念的剖析
3.1 “智”对应于Intelligence
汉语中的“智”是“知”的后起字，而“知”是“出于口者疾如矢也”，意指认识的事物可以脱口而出。“知”添加了“曰”即为“智”，再清楚不过，“智，知而道出也”。智，就是人们日常口语中的“知道”。
英语中的Intelligence源于拉丁语的动词intellegere，意思是to understand。而intellegere是inter(interl与legere(to choose)的合成词，故它所表达的是“在推理基础上的理解”。
可见，汉语的“智”关注知识(识，知也。《说文》)及其共享；英文的Intelligence则强调知识及其可靠来源。有所差异并不妨碍将不同文化系统中的这两个概念对应起来。
3.2 “智”的派生词
尽管语义十分贴切，却不可将Intelligence直接汉译为“智”。在现代汉语中，单字形式的名词一般不用于表达抽象概念，因为单音节的高频率使用在言语交流中难以通畅顺口。通常都是采用双字形式的名词。“智”需要再添加一字。处理的办法无非两类，同义重复或附加意义。前者生成的是“智慧”，后者得到的是“智能”和“智力”。
智慧之“慧”，一方面与“智”同义(知或谓之慧。《方言》)，另一方面又与佛教名词“般若”(Praina)相连，在中国的文化传统中，佛是高深至上的，这样，智慧的真理性就毋庸置疑。作为汉语词汇的“智慧”固定下来之后，除了与英文的Intelligence相对应，还与英文的wisdom(wise“聪明的”+dom“性质或状态”)相一致。更重要的是，wisdom就是希腊语的sophy，由此构成了philosophia(英文philosophy)。“智慧”连接着中国的佛教(与中国哲学相通)和西方的哲学。智慧是哲学层面的。
“智能”和“智力”都是“智的能力”的简称。推敲其中的意味饶是有趣。作为物理学概念的“能”和“力”，二者是一种源流关系，因而在汉语的习惯中，“能”更本质，“力”则外显，暗含着有高下之分。这样，智能有“智能人”、“智能机器”、“智能科学”等，智力则是“智力游戏”、“智力玩具”、“智力商数”等。层次的感觉是明显的。智能和智力是科学层面的。
“智”的派生词最常用的有三个：智慧、智能和智力，它们均可英译为Intelligence，但在汉语中分别属于三个层次，即哲学领域、科学领域(较高层次)和科学领域(较低层次)。
3.3 关键概念的文化比较
将与“智”相关的中文概念和与Intelligence相关的英文概念进行对比，可看出中西方文化的相通与差异，有助于更深刻明晰地理解“智能”的语义。表1是基于英语概念的文化比较。从中可见，“智能”较高于“智力”在西方文化中表现为对现在分词的偏爱。
表2是基于汉语概念的文化比较。英语的Intelligence可以笼统地表示汉语的“智、智慧、智能、智力”。现限定“构建智能科学与技术的知识体系”是一项科学研究(即不考虑“智慧”)，再用“智能”作为“智能”和“智力”的统称，这样，“智能”就成为将要继续讨论的唯一概念。
3.4 智能之“能”
前已阐明，智能就是“智的能力”。这种能力究竟为何，学者们曾有过大量的讨论。其中一种通俗简洁的表述 被包含于后者之中。在人工智能中将二者分开，缘于它们的对象不同，前者针对的是自然界，后者则面向人类已有的知识积累。“推理”是生命体存在的基本前提。所以，关于人工智能的科学只有两个分支：机器感知／发现理论(派生于人的认识论)和机器推理理论(基于人脑推理理论的讨论)。
(4)应用人工智能的技术。第3.6节说明，技术就是应用手段、技能和方法设计与制造人工系统。图4模型所示意要设计与制造的人工系统只有专家系统和机器人。所以，应用人工智能的技术主要有两个：专家系统技术和机器人技术。
(5)基于现状的人工智能科学与人工智能技术的内容调整。前面将“机器感知”和“知识发现”归于科学范畴，其根据就是因为它们均是客观存在。然而，现在的“机器感知”还非常简单，对于诸如表情、语气等稍微复杂的客观现象就无能为力：“知识发现”也主要依赖于基于语法的关键词匹配，而对于如何有效地理解语义特别是语用还差得很远。鉴于如此现状，将“机器感知”和“知识发现”归于技术更合适一些。
(6)智能科学与技术的知识体系。集成上述的观点可得图5所示的知识体系。理论是概念、原理的体系(《辞海》)，本身就是知识体系。技术包括手段、技能和方法，也是知识或知识指导下的操作。所以，智能科学与技术的知识体系由两个理论和四种技术构成。
图5的表示是粗线条的。正是因为它没有将与“智能”有关的科学理论和技术方法全部罗列出来，才有了一个简洁的框架，以便在此基础上进一步细分和添加，最终形成一个系统的图景。
6 “智能科学与技术”专业教育的课程体系
“智能科学与技术”专业教育的使命就是将图5所示的知识体系教授给本科生或研究生。学校教育总是以课程方式进行的。智能科学与技术的知识体系必须转化为课程体系。基于图5所示模型、兼顾目前大学课程设置的现状、特别是参照国内学者的研究成果和国内率先开办智能科学与技术专业的大学的探索性经验，提出“智能科学与技术专业教育的课程体系”的一种方案，见表3。
如表3所示，“智能科学与技术”专业的课程设置对应于智能科学与技术知识体系的主要内容(见图5)，共六门主干课程：
(1)“脑与认知科学”。包括“脑科学”与“认知科学”。
(2)“机器学习”。推理是学习过程中所采用的主要方法，机器学习包含机器推理，在一般意义上可以认为二者同义。目前讲授机器学习的大学课程主要有：“机器学习”、“模式识别”(是实现机器学习的一种方法)、“计算智能”。后者包括“模糊计算”、“神经计算”、“进化计算”，讲授一些具有前沿性的理论与方法。
(3)“机器感知”。包括“机器视觉”模仿人类的视觉、“计算机语音技术”模仿人类的听觉、“自然语言理解”模仿人类对语言与文字的理解。
(4)“知识发现”。包括“信息检索”和“数据挖掘”，前者在数据库中进行关键字匹配、在万维网上进行关键字匹配、在语义网上进行语义匹配以获取所需要的信息，后者将信息组织到数据仓库中以便寻求信息之间的规律性关联即获得知识。
(5)“专家系统”。该课程所讲授的内容包括管理信息系统、专家系统、决策支持系统、多Agent系统。它们是人工智能为人类提供的实用型信息产品。
(6)“机器人”。利用机器来获得身心的解放与扩展是人类的梦想和永远的追求。拟人机器的设计与制造涉及诸多学科，在大学的专业教育中只能讲授一些基础概念。
可以将整个“智能科学与技术的知识体系”看作是一个对知识进行“输入一加工一输出”的结构。由表3可见，与知识输入有关的是“机器感知技术”和“知识发现技术”；与知识加工有关的是“脑科学理论”和“机器推理理论”；与知识输出有关的是“专家系统技术”和“机器人技术”。在智能科学与技术学科中，分工专门研究知识输入、知识加工、知识输出，就构成了其三个主要的研究方向：知识处理、智能理论与方法、智能系统与应用(如表3所示)。
7 结论
(1)智能科学与技术是人类智能科学、人工智能科学和人工智能技术的总称。技术的标志是用于设计与制造人工系统，因而“人类智能技术”并不直接存在。
(2)“智能”是“智的能力”的统称。中文的“智”之本义是“知而道出”，与英文的Intelligence(本义“推理基础上的理解”)尽管侧重不同，仍被认为语义相等。现代汉语不习惯单字形式的概念，“智”便有了三个常用派生名词“智慧”、“智能”和“智力”。前者属于哲学概念：后二者属于科学对象，是“智的能力”的两种不同简称，亦有层次高下之分。在科学领域，“智能”通常涵盖“智能”和“智力”。
(3)智能科学是指，认知智能事实、归纳智能规律、总结智能理论。
(4)智能技术是指，设计与制造人工智能系统的手段、技能和方法。
(5)智能(intelligence)应该是“能智”。即能知、能日、能推理、能理解、能应用。
(6)智能是以知识为主线的三个环节的序贯过程。智能表现为知识在知识获取、知识推理、知识应用三类活动中的定向流动和逐级提升。
(7)智能首先遇到的问题是知识表示。人类智能的知识表示是在文化传承中自然实现的，而人工智能的知识表示则依赖于专门的人为规定。这样，智能的内容就有四个部分：知识表示、知识获取、知识推理、知识应用。
(8)智能最简明最本质的定义是：知识+推理。人类智能的特征是，知识用自然语言表示、推理在人脑中进行；人工智能的特征是，知识用机器语言表示、推理用机器实现。
(9)人类智能的内容主要有五个：感官感知、信息检索、人脑推理、实际问题解决方案、实际问题解决方案的执行。
(10)人工智能是对人类智能的模仿与延伸，其主要内容也相应有五个：机器感知、知识发现、机器推理、专家系统、机器人。
篇12
智能科学与技术是当前科学研究和工程实践的理论与技术发展的前沿领域，智能科学与技术专业是一个多学科交叉的跨应用领域专业Ⅲ。智能科学技术的发展将把整个信息科学技术推向“智能化”的高度，这正是当代科学技术发展的大趋势，对于这方面人才的需求也越来越迫切。智能科学与技术培养掌握坚实智能科学与技术基本理论和系统专门知识，具备作为工程师或领导者及公民的良好人文修养，具有从事科学研究、工程设计、教学工作或独立担负本专业技术工作能力，深入了解国内外智能科学与技术领域新技术和发展动向，能结合与本学科有关的实际问题进行创新研究或工程设计的高级专门人才。
高校应稳妥发展与完善智能科学与技术专业的本科生教育，夯实本科教育基础并积极创造条件，大力开展创新教学，努力培养学生的创新意识、创新精神和工程实践能力，使之成为具有系统技术基础理论、专业知识和基本技能，良好科研素质和较强创造能力的智能科学与技术工程师。
2教学计划与教学管理分析
智能科学与技术属于计算机类专业，其必修课程设计原则是使学生具备计算机科学与工程的基础理论知识，尤其是大类专业招生教学的院校，通识课程主要是数学、物理文化基础，强调扎实的自然科学基础。专业教学的特色体现在专业必修和专业选修课程，专业必修课一般分为数学基础和专业课程。计算机类专业数学基础课程一般包括线性代数、微积分、离散数学、微分方程、概率与统计、数值计算等；专业课程一般包括程序设计基础、高等程序设计、数据结构、操作系统、计算机组成与结构、数字电路与逻辑设计等。
2.1学分
本科培养计划的学分中，国内外大学学分总数趋势是逐步减少，追求少而精。国内院校一般在130～190学分之间，如北京大学为150学分，清华大学为1 70学分，东南大学与浙江大学均为160学分，还有16学时为1学分的，也有18学时为1学分的。
中国台湾的大学一般在130学分左右。台湾交通大学最低毕业学分为128学分，其中必修课程须达76学分（共同必修58学分+资工组核心须达分+（资工组副核心课程学分+另2组核心课程学分）），专业选修本系课程须达12学分，其他选修课程须达12学分，通识课程须达28学分（含外语课程必修8学分）。台湾“中央大学”为136学分，台湾“清华大学”为136学分，其中必修和必选学分126，其他与导师商量决定。
美国的大学各校差异较大。美国的学分计算有4学期制、两长一短制及两学期制，其中加州大学伯克利分校为120学分，麻省理工大学为90学分，加州大学洛杉矶分校为186学分，斯坦福大学为180学分。
2.2教学管理
在教学管理上，斯坦福大学给学生提供了非常宽松的自由发展空间。新生入校后不分专业、不分学院。除了医学院和法学院学生需要经过一定的选拔程序外，本科生可以在入学后的前一个学期适当时候随意选择专业，并且选择专业后允许更改，只要毕业时满足专业培养方案即可。
国内的浙江大学是较早实行按大类招生的学校之一，分为大类培养、专业培养和特殊培养3类，前两年不分专业，按学科分类集中培养。
台湾的大学专业也是按大类完成前期的基础课程，再分小专业完成各学程，包括基础课、核心课和进阶课。
教学分组是现在的主流课程架构，也是体现专业方向的主要形式，分组课程是体现专业特色的课程组。国内清华大学采用的是分组教学；台湾的大学基本上采用的是以教学方向分组的方式，台湾的大学教学分为课程与修业、学分学程。
2.3实验与实践教学
计算机类专业各大院校都强调课程实验与实验教学，而目前课程该如何进行教学？这不仅是实验问题，如何以工程教育专业论证为目标，怎样使教学目标达到毕业要求是关键。做中学是主流实验教学方式，尤其是美国的大学，大作业体现的是实验与理论教学的结合，是考查学生是否理解理论知识的重要途径。学生不仅能够学习扎实的数学和计算机专业知识，还进行大量的实践创新训练。麻省理工大学、加州大学伯克利分校、加州大学洛杉矶分校、斯坦福大学都属于实践创新性教学模式。例如，斯坦福大学程序设计范式课程重点比较C、C++、Java的特点和难点，每1～2周有一次大作业，针对不同的任务，要求学生用不同的语言实现，使学生加深理解各类编程语言的应用场合；麻省理工大学的课程计划是必须先修12学分的实验课程，再修3门或4门核心课程，最后选择3门方向学科和1门关于该方向的实验课、2门专业拓展课。
3智能科学与技术课程体系分析
智能科学与技术课程体系在智能基础理论研究的基础上，需要安排基础性、通用性、关键性的智能技术研究，主要包括感知技术和信息融合技术；自然语言处理与理解技术；知识处理（认识）技术，包括知识提炼、知识分类、知识表示技术等；机器学习技术，特别是统计与规则相结合的学习技术；决策技术，即知识演绎技术特别是不确定推理技术等；策略执行技术，即控制与调节技术；智能机器人技术，特别是面向专门领域的智能机器人技术；智能机器人之间的合作技术；基于自然语言理解的智能人机交互与合作技术；智能信息网络技术。
国内最早创办智能科学与技术专业的学校包括北京大学，西安电子科技大学是第2批开始培养智能专业学生的院校。北京大学的本科教学计划中，专业必修课程（2分）包括：①专业数学/理论基础（15学分）：算法分析与设计、集合论与图论、概率统计A、代数结构与组合数学、数理逻辑；②硬件与系统基础（分）：数字逻辑设计、微机原理和信号与系统；③智能基础（5学分）：脑与认知科学与人工智能基础。专业限选课程（15学分）包括信息论基础、计算方法B、数字逻辑设计实验、微机实验、数据结构与算法实习、机器感知和智能处理实验、智能多媒体信息系统实验。选修组合课程（29～32学分）：学生按照自己的兴趣，参考智能的2个专业方向推荐专业课组合，自行选择，至少选修20学分的智能专业课程。公共核心+专业方向+新技术及其他：①公共核心课程（分）：智能科学技术导论、模式识别基础、生物信息处理、智能信息处理；②专业方向课程（11～15学分）：机器感知与智能机器人方向、智能信息处理与机器学习方向、新技术及其他。
西安电子科技大学智能专业主要课程包括电路分析理论、信号与系统、数字信号处理、数字电路及逻辑设计、模拟电子技术基础、微机原理与系统设计、数据结构、软件工程、人工智能概论、算法设计与分析、最优化理论与方法、机器学习、计算智能导论、模式识别、图像理解与计算机视觉、智能传感技术、移动通信与智能技术、智能控制导论、智能数据挖掘、网络信息检索、智能系统平台专业实验等课程及30多门选修课程。
建议各学校可以根据学院教学特色与实际需求，设计专业核心课程。北京大学偏重“信息处理”，湖南大学偏重“智能系统”，但需要强调的一个前提就是智能科学与技术专业属于大计算机类，更需要大EECS专业的基础。编程、电路、数学、数据结构、计算机系统这五大核心基础就是大EECS；其次是专业，计算机以系统结构、操作系统、网络、编译、数据库五大经典专业核心课为主，湖南大学的智能科学与技术专业强调系统，因此信号与系统、操作系统、嵌入式系统、人工智能是最基本的专业核心课，然后再分不同的分支。湖南大学智能科学与技术专业核心课程包括人工智能概论、机器学习、计算智能导论、模式识别、智能控制导论、智能数据挖掘、机器人学等；研究学位课程包括模式识别、人工智能等，主要体现为智能科学与技术基础（人工智能概论、机器学习、计算智能导论、模式识别）、核心（智能控制导论、智能数据挖掘）和应用（机器人学）。
4结语
（1）在课程计划实施过程中，教师需要遵循课程的时序图，即描述课程的进阶关系，从本科直到研究生，同时还可以实行一定的修课限制，如台湾交通大学计算机概论与程式设计和面向对象程式设计两科皆不及格者不得修数据结构与算法概论，若数据结构不及格不能修算法设计课程等。
（2）程序设计类课程用上机程序能力考试来设置合格条件，如台湾交通大学基础程式设计及格条件为通过“程式能力鉴定”，湖南大学则以CCF―CSP软件能力测试作为程序设计课程通过的考核标准。
（3）鼓励学生参与项目、竞赛等课外科技活动，如台湾“清华大学”的综合论文训练是由具有同等水平的项目训练成果或SRT（student research training）计划项目以及其他课外科技活动成果经认定后代替的。
篇13
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.
