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摘要：根据中外合作办学特殊性和人工智能知识特点，在分析目前教学过程中存在问题的基础上，对课程教学内容体系、课堂教学模式和课程考核方式进行改革，构建了“四位一体”的课程教学内容体系，采用混合式课堂教学模式和开放式考核体系，取得了一定的成效，也可为中外合作办学条件下其他课程教学改革提供参考。
关键词：中外合作办学；人工智能；“四位一体”
文引用格式：陈艳丽等.中外合作办学条件下《人工智能》课程教学体系改革与探索[J].教育现代化，2019，6（14）：84-86
Reformation and exploration of the teaching system of artificial intelligence course under Sino-foreign cooperative education
Chen Yan-li，Lu Bi-bo
(Henan Polytechnic University School of computer science and technology Henan Jiaozuo)
Abstract:According to the particularity of Sino-foreign cooperative education and the characteristics of the knowledge system of artificial intelligence,the present problems in the process of teaching was analyzed.The course knowledge content system,classroom teaching pattern and course assessment method were reformed,based on which a new four-in-one course content system was constructed and mixing classroom teaching mode and open course assessment system were adopted.The reformation made some achievements and can also be used for Sino-foreign cooperative education of other courses.
Key words:Sino-foreign cooperative educatio;artificial intelligence;four-in-one course content system
随着中外合作办学教学合作形式的不断完善与规范，目前已成为高校学习和引进国外先进的教育理念、管理模式和教学体系，了解国外相关领域先进的技术和科研理念，培养适应时代发展需要的国际型人才的重要途径。河南理工大学计算机学院于2012年开始与爱尔兰利莫瑞克大学开展计算机科学与技术专业合作办学[1]。根据培养计划与目标，通过合作办学项目培养的学生将充分吸取中爱两所大学双方的课程优点，掌握数据结构、操作系统、软件工程和人工智能等课程的基础知识和专业技能，并开展课程设计、综合实训等方面的实践能力拓展，成为知识与实践能力兼备、具有较强的组织协调和实践创新能力以及国际视野、对国际计算机发展有较深了解的应用创新型高级计算机专门人才。
中外合作办学以提升学生整体能力为突破点，进行知识体系的整合与凝练，形成中外相结合的创新课程体系，强化学生的创新思维和创新能力的引导和培养[2-3]。合理利用国外优质教育资源，提升国内高校教学水平，是中外合作办学实践中迫切需要研究的重要课题。《人工智能》作为培养方案中重要的专业核心课程，是学校中外合作办学专业引进外方课程15门之一。合作办学课程吸取国外优秀办学资源，提升课程吸引力，是培养人才素质、提高教育质量的核心环节。
一中外合作办学条件下《人工智能》课程教学现状
现代人工智能是近40年发展起来的一门综合性学科，旨在研究如何构造智能机器或智能系统，使它能模拟、延伸、扩展人类智慧[4-5]。由于人工智能是一门还不成熟的正在发展的学科[6]。课程涉及的知识面广，知识更新迅速，其理论性、实践性、应用性和创新性都很强，内容抽象，在教学过程中存在着一定程度的不足与亟待提高的方面，主要表现在以下几个方面：
（1）在课堂教学模式方面，在合作办学专业，外方教师到学校讲授人工智能时，内容上全程以PROLOG为主，主要讲解程序设计思想与编程方法，强调学生对PROLOG的理解与应用，当堂要求学生用自带笔记本编程，常使学生感到吃力。加之部分同学英语听说水平有限，与外教沟通能力不强，听课有难度，编程有困难，畏难情绪增长，对课程学习的兴趣和积极性逐渐下降。
（2）在教材使用和教学内容遴选方面，目前教材上选用公认为最好的人工智能教材，即Stuart J.Russell主编的《人工智能：一种现代的方法》（第三版），由清华大学出版的影印全英文教材，该教材内容全面，但是，教材太厚，近1000页，从上课学时分配和目前学生英语水平角度来说，要全部吸收掌握有很大困难。同时，将知识表示、搜索原理、人工智能的推理原理和推理方法等渗透到PROLOG中，给学生感觉难点过多，缺乏对整个人工智能知识脉络的有效理解和掌握。
（3）课程实验方面，大纲计划学时为8个学时，主要开展N!及Fibnaccio序列实验、梵塔问题实验、启发式策略中A*算法实验、渡河问题实验等基础实验内容，由学生在PROLOG环境下完成一些基本程序和简单设计。但是通过实验相当一部分学生对人工智能理论和相关算法等的理解和掌握仍浮于表面，缺乏综合性和创新性等方面的实验设计，学生学习的主动性和积极性没有得到充分激发，创新性思维和能力没有得到必要的培养。因此，在合作办学过程中，在吸收国外高校《人工智能》课程教学之长处时，对《人工智能》课程理论知识、实验教学、教学方法、考核模式等多个方面进行了探索和改革。
二“四位一体”课程教学内容体系建设
在合作办学专业，人工智能课程中，对理论教学和实践教学进行系统改革探索，构建了理论知识+基础实验+创新实验+科研创新“四位一体”的课程教学体系。
（1）模块化课堂理论教学
根据中外合作办学培养计划和目标要求，该课程主要包括人工智能的基本概念、知识的表示、确定性推理、不确定性推理、基于搜索的问题求解策略、适用于大规模优化的随机搜索算法、专家系统与机器学习、人工神经网络的基本理论与方法，以及人工智能的前沿内容。通过学习让学生掌握人工智能的基本概念和基本原理，了解一些前沿内容，拓宽知识面，启发思路，为今后在相关领域应用人工智能技术奠定基础。
在有限的课堂教学学时内，理论知识讲授紧紧围绕人工智能知识脉络，构建人工智能教学理论知识模块，主要分为数学基础模块、机器学习模块、人工神经网络模块和扩展性知识模块（包括深度学习等），为学生梳理出理论知识脉络图。
（2）基础型实验教学模式
基础性实验以熟悉实验环境为主，基于PROLOG的程序设计，安排8个学时的实验，编写调试简单程序。为了保证能按时完成实验，学生应事先按照实验指导书的具体要求编写好有关程序，然后在安排的实验时间进行编程测试，只有程序调试通过后，实验才有成绩。实验主要分为三种：基础性实验、设计型实验、虚拟实验。实验内容主要包含：熟悉实验环境的基本实验、N!及Fibnaccio序列实验、梵塔问题实验、启发式策略中A*算法实验、渡河问题实验等。
（3）创新型实验教学模式
创新型实验由教师给出实验任务，让学生自行设计并完成实验；或者有学生自主提出实验任务，教师给予必要的指导。实验由学生自由组队，以队为单位完成实验。实验中学生可以根据自己设计的实验方案，自主选择实验器材、确定实验步骤、创建新的实验环境和实验数据，分析和判断实验结果，对于有一定难度的实验，安排在虚拟实验中，学生可以通过动画演示看到不同算法的具体实现和运行结果，感受算法的功能和作用。由于学生的实验方案千差万别，充分调动了学生的积极性，同时不同水平和特长学生有不同收获，培养了学生的探索创新意识和协同合作能力。
（4）科研创新型教学模式
除了课堂实验外，鼓励部分有一定基础和科研兴趣的学生参与学院老师们的相关科研中，引导学生开展科研试验并进行辅导，使学生能够理论联系实际，发散创新思维，既加深对所学理论知识的理解，又培养了一定的独立科研创新能力。
三混合式课堂教学模式
鉴于部分学生听力和口语表达水平有限，课堂采用混合教学模式。在外方教师未到校前，由中方助教为学生讲授人工智能基本理论知识，使学生对人工智能有初步了解和深入学习欲望。外方教师教学期间，根据已授内容情况，合理安排教学内容与实验内容，助教随堂参与并及时灵活解决学生和外教之间沟通的各种问题。
在课堂教学方法方面，充分利用中外合作办学条件，吸收国外课堂教学良好经验，采用问题式、参与式、讨论式教学方法。比如，在讲解搜索求解策略时，先以“钱币翻转”问题为例，引发学生思考，让学生积极参与课堂中，从而使学生理解知识的状态空间表示方法，并通过PROLOG编程进行验证。接着以“传教士和野人过河”问题为案例，以学生讨论和教师讲解相结合的方式，让学生在有趣的问题中学习盲目搜索策略、启发式策略，使学生既掌握了估价函数、A搜索算法，又提高了学生对搜索基本原理的理解。
四开放式考核体系探索
课程考核成绩由平时成绩和期末考试成绩决定，期末考试采用开卷笔试形式。平时成绩由作业、课堂测验、实验情况等要素构成，占总成绩的占40%，其中实验成绩占20%，其余各占10%。期末考试占总成绩60%，试卷内容以基础理论和基本原理考核为主，包含约一半左右的主观编程和设计题目，给定任务，学生自己进行编程、设计、计算结果。
对2014级计算机合作办学1-2班的56名学生的人工智能课程期末综合考核结果分析，优秀率为32.2%，良好率为46.4%，中等率为21.4%，不及格率为0%，优良率较往年成绩有不同程度的提高。
五总结
通过对课程理论知识、实验教学、教学模式、考核模式等多个方面改革，由中方和外方教师混合式上课，学生对上课由排斥转为接受再到乐于参与，能听懂老师所讲内容，积极参与到课堂中，也培养了学生主动思考、认真编程和口语表达的能力；同时，通过实验改革，逐步提高学生PROLOG程序设计的能力和对问题综合处理能力。通过改革课堂学习氛围、实验效果和学习效果都有明显改善。
参考文献：
[1]计算机教育:芦碧波,朱世松,张长森,罗绍河.中外合作办学中的本土教师国际化培养策略[J].2014(19):26-28
[2]计算机教育:郑艳梅,赵珊,芦碧波,贺军义.中外合作办学的计算机类专业实验[J].2017(9)：172-175.
[3]河北农业大学学报（农林教育版）:马建斌,李阅历,高媛.人工智能课程教学的探索与实践[J]..2011（9）：330-331.
[4]高教学刊:李圣君,尚军亮,雷玉霞等.人工智能实验研究性教学模式探索[J].2016(3):236-239.
[5]福建电脑:韩洁琼.《人工智能》课程教学探索与实践[J].2018,34(04),95-96.
[6]教育教学论坛:杨高明，陆奎，方贤进.人工智能教学研究探索[J].2018,(35),3-4.
[7]李晓丹.人工智能技术在教育考试中的应用[J].教育现代化,2018,5(28):294-295.
[8]李晨亮.人工智能时代下的研究生培养[J].教育现代化,2018,5(34):5-6.
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