智能科学与技术范文

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篇1

0引言

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

中图分类号:G642 文献标识码:B

1引言

被认为是信息科学技术前沿和核心的“智能科学与技术”,自2004年由北京大学自主设立该本科专业以来,不但得到人们的普遍认同,而且得到了较大的发展,全国至今已有15所大学开办该本科专业,其中包含教育部直属高校7所和地方性高校7所,“211”高校就有10所。尽管“智能科学与技术”本科专业在全国已初具规模,但作为本科教育,乃处于起步和探索阶段,一级学科和二级学科还没有完全建立,培养方案的理论体系和实验体系还有待进一步探索和完善。本文主要结合我校在专业实验建设过程中的一些实际和体会,就“智能科学与技术”专业实验平台建设谈一些做法和设想。

2明确实验平台建设的目标和思路

专业的实验平台建设是为专业的培养目标服务的。我校“智能科学与技术”专业的培养目标是:学生要具备坚实的数学、电子技术、计算机和智能信息处理、机器学习和控制、计算机集成、智能理论与技术等较宽领域的工程技术基础知识和专业基础知识,能在科研、教育、企事业等部门从事智能理论研究、智能信息处理、智能技术应用等方面的教学、科研和开发应用等工作,成为能掌握智能理论与技术及专业技能的研究与应用的高级工程技术人才。培养要求是:了解信息系统及智能科学与技术领域的学科前沿、最新进展和发展动态;系统地掌握本专业领域宽广的技术基础理论知识,以适应智能信息处理与技术应

用等方面需求;掌握信息获取、处理的基本理论和智能处理的一般方法,具有设计、集成、应用智能系统的基本能力;具有较强的自学能力、文献检索、资料查询动手能力、创新意识和较高的综合素质等。

实验课不但是对相关理论知识的深入理解和综合运用,而且更是对动手动脑能力的综合培养和锻炼。因此,实验平台建设目标和思路是将基础实验、设计性与综合性实验与课程设计、毕业设计等相结合,理论课程的实验教学与智能科学技术相结合,增加学生创新性的实验与实践,培养学生扎实的理论基础和实践与创新的基本技能。

根据最近中国人工智能学会教育工作委员会制定的“智能科学与技术”作为一级学科,“智能理论与方法”、“知识处理技术”、“智能系统与应用”为一级学科下设的三个二级学科的思路,如图1。因此,实验平台建设的思路应是:(1) 能具备研究和探讨自然智能系统的机理和机器智能的模拟方法的实验系统。它主要包括:脑科学基础、认知科学理论、智能的模拟理论与方法、面向智能的信息理论、知识理论、逻辑理论、复杂系统的自组织理论、决策理论、问题求解方法、机器学习、群体智能、人工情感、人工意识等。(2)能进行知识处理技术多的实验设施或软件系统、智能工具。通过这些设施或软件,执行由信息到知识和知识到策略的思维性加工技术、智能检索、以及多媒体信息处理与机器感知、机器学习等。(3)具备智能系统与应用的各种对象,如智能机器人、智能装置、智能信息网络等。总之,实验的设备和环境既可使学生完成某门课程的验证性实验、综合性实验和设计性实验,也可完成多门课的交叉性实验或课程设计。

图1学科结构图

作者简介:陈以(1963-),男,广西玉林人,研究生,副教授,学院副院长,主要研究方向为智能控制、计算机应用技术。

3实验平台建设的主要内容

大学的实验教学不仅涵盖了理论课的内容,而且比理论课更为复杂。通过实验,既能丰富活跃学生的科学思维,又能使学生加深对课堂上学到的理论知识的理解、巩固和提高,并最终达到培养学生对客观世界的观察能力、分析能力和解决能力。为达到这样一个实验培养目的,实验平台建设的内容应从以下几方面入手。

3.1实验体系建设

“智能科学与技术”作为一个新办的专业,其实验教学体系尚处于探索和完善阶段。基于学校和学院现有的实验室基础,特别是学校创新实践教育特色和我院现有学科的实验室基础,我们在“智能科学与技术”专业的实验教学体系上重点考虑以下几方面的建设:

(1) 建立层次化的实验教学体系

层次化的实验就是让学生从验证性的实验开始,逐步到设计性、综合性和带创新性实验或工程项目开发实践等的实验环节,学生最后阶段的毕业设计环节属于综合性或创新性实践实验。实验层次安排主要体现实验教学的层次由简单到复杂、由单一到综合、由学习到创新的科学过程,形成由“验证性实验设计性实验综合性实验课程设计创新实践”的实验层次设置方法。

(2) 实验教学要与生产实际相结合

为增强学生学习的兴趣,培养学生的工程素质、动手能力和综合创新能力,也为提升就业率,我们注重依托CSIP(国家软件与集成电路公共服务平台)广西分中心(该中心设在我校)、学院申报的广西省级自动化实验教学示范中心等,促进服务市场应用与交流,采取请进来、走出去等多种途径实验教学方法将某些专业课实验和生产实习相结合。根据实验教学规划需要,进行仪器设备购置,使实验教学满足社会需求,形成以验证性实验为先导,综合性实验为巩固,设计性或工程性项目实践为提高,以社会需求为导向的实践教学培养体系。

(3) 实验教学与科研有机结合

实验是科研的基础,实验可以带动科研;科研反过来促进教学,并通过成果带动实践教学的改革和发展。参与老师的科研,学生不但能了解学科发展的规律和技术前沿,加深对课程内容的理解,提高学生的实践能力和创新能力,而且能升华学生对实验的内涵的解读,增强对实验学习的兴趣,明确做人、做事的道理,为未来走向社会打下坚实的基础。

(4) 特色建设与创新

特色是一所学校、甚至一个学科或专业赖以生存和发展的基础。我校是以工为主,电子信息类学科优势突出、创新实践教育特色鲜明的多科性大学。学校的前身是1960年成立的桂林机械专科学校,1980年,学校更名为桂林电子工业学院,全面开始本科教育。在原学校计算站的基础上,正式成立计算机系,成为广西最早开办计算机专业本科教育的高校,1995年开始进行研究生教育。2006年,桂林电子工业学院更名为桂林电子科技大学,原计算机系经重新组合,更名为计算机与控制学院。计算机与控制学院目前拥有计算机科学与技术、控制科学与工程两大学科,主要开设有计算机科学与技术、软件工程、信息安全、网络工程和自动化等本科专业,以及两大学科基本有的二级学科硕士点。我校的“智能科学与技术”专业就设在计算机与控制学院,这正是中国人工智能学会当初设立专业的初衷和建设发展的基础条件。

我校经过近50年的发展,目前已具有2个国家级实验教学建设示范中心,2个国家级特色专业建设点,1个国家级教学团队,3个广西省级实验教学示范中心或建设中心,1个国家级的大学生创新型实施单位及1个团中央大学生创新实践基地,以及具备创新型的机器人中心、飞思卡尔智能车中心、电子设计训练基地等多个省级或校级中心和基地。我院还有1个信息产业部部级重点实验室,1个ASEA培训中心,6个与华晟、研华、华为3COM、金蝶等知名企业共建的实验室或研究中心。对大学生电子设计大赛,我校自1997年派队参赛以来,每次在广西区和全国都有出色的表现,2001年还获得最高奖“索尼杯”;对飞思卡尔智能车比赛,我院代表队(代表学校)近年还连续获得华南赛区和全国赛一等奖等。学校还特设有创新学分,学生课外创新活动取得成果可以给予适当的学分来代替选修课学分。

我校的“电子信息类学科优势突出、创新实践教育鲜明”的特色在广西和华南地区具有较大的影响力,甚至在全国也有一定知名度。因此,我们在“智能科学与技术”专业实验体系建设中,紧紧结合现有的资源和条件,在智能机器人(车)、智能信息处理和智能技术与应用等方向,立足和发挥这一传统的优势和特色。在“夯实基础,独立实践,创新提高”的实验教学理念下,培养基础扎实、知识面宽、具有创新精神和工程实践能力的高素质的综合型人才。

3.2实验管理平台建设

实验管理平台建设主要是针对实验老师与学生建立一个集网络化、开放式于一体的实验教学与管理体系。

网络化、开放式的实验教学体系是实验教学平台建设成熟的重要标志。学生通过这样一个完善和规范的实验教学与管理体系,可以自主预约想做的实验,自主选择实验内容、实验时间,并通过网络与实验教师的互动与交流。这种全开放的网络化实验教学体系,不但能充分调动学生的积极性、主动性,而且还能充分利用有效的资源,提高利用率,如图2所示。

我校实验选课系统充分考虑了“以学生为主”的实验教学模式和开放式教学的特点,学生可以根据各自的学习计划灵活选择实验项目以及开设的时间。实验教师、实验管理员可以方便地通过留言与学生交流,学生的问题也可以通过“一对一”的形式即时解决。教师则通过实验选课系统查阅学生选课情况、登录学生实验成绩、回答学生提问。通过近年的建设,我院的网络化的开放式实验教学体系已初具规模,再铺之于学校完善的网络实验选课系统,从而为学生提供了个性化学习的实验环境,提高他们独立自主的实践与创新能力。

3.3实验师资队伍建设

实验教学队伍的稳定和提高是实验教学发展、提高与创新的保证。我校有一系列相关的政策和措施稳定实验教

师队伍,鼓励青年实验人员在职攻读学位、外出进修、培训等,激励实验人员在搞好实验教学的同时,积极参加科研实践。总之,稳定和提高现有教师实验教学技能,积极引进高素质人才,是推动、加强和提高实验教学质量的需要。

我院目前实验队伍(含研究人员)共20人,其中正高职称人员6名,副高职称人员9名,中级职称人员5名,具有博士学位人员5名,取得硕士学位的有16人,拥有一支以中青年为主体,以博士为骨干的较高层次的教学科研队伍。实验队伍具有较优良的素质,年龄、知识及职称结构比较合理,他们相对稳定、富有活力,是我们具备高质量、高水平实验教学体系的保证。

4结束语

实验不仅是理论的基础和源泉,而且实验环节作为整个教学体系的主要环节之一,在培养学生的实际动手能力和创新能力中起着无法替代的重要作用。因此,实验平台建设除了要帮助学生巩固和加深理解所学的理论知识,树立严谨科学的研究方法,掌握基本的科学实验技能外,还要充分调动他们的主观能动性,进行动手动脑与创新的实践,形成特色。

本文只是结合我校与我院自身的实际,就已有的专业实验体系和“智能科学与技术”新专业实验建设情况进行了探讨,还有待实践中继续完善与提高。

参考文献:

[1] 钟义信.设置“智能科学与技术”博士学位一级学科:必要性、可行性、紧迫性[J].计算机教育,2009(11):5-9.

篇3

我校智能科学与技术本科专业于2007年申请设立,2008年开始招生。经过两年的实践和探索,我们认为当初的培养方案还有不完善的地方,特别是实验环节有待进一步改进和完善。本文主要结合我校在专业实验环节实践与建设过程中的一些实际问题谈一些改进和设想。

1实践环节改进与加强的必要

国家中长期教育改革和发展规划纲要提出要提高学生的学习能力、实践能力、创新能力。总理在十一届三次人大政府工作报告中指出“教育学生学会知识技能,学会动手动脑,勇于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力”。实践环节的重要性可见一斑。

实践环节包含各类课程实验、课程设计和各类实习(含毕业设计)等。课程实验是基础,它不仅涵盖了理论课的内容,而且比理论课更为复杂。学生通过实验既能活跃思维,又能加深对课堂上学到的理论知识的理解、巩固和提高,并最终具备对客观世界的观察能力、分析能力和解决问题的能力。课程设计和各类

实习一般是学生在老师的指导下,综合运用一门或多门知识进行动手学习、实践和创新并接触社会实际的过程。就学生实践动手能力和创新能力的提高而言,课程设计和各类实习比单纯的课程实验还要重要。

智能科学与技术本科专业从2004年设立至今,全国只有17所大学开办该本科专业,目前一级学科和二级学科还没有完全建立,培养方案的理论体系和实验体系还有待进一步探索和完善[1-2]。因此,作为处于起步和探索阶段的本科专业,学生实践动手能力的加强,对其就业率提高很重要,而就业率的高低关系到专业的生存与发展。多年来,我校参加过电子设计大赛训练和获奖学生的就业率一般都为100%。即使在去年全国就业形势比较严峻的情况下,我校一次就业率仍达到92.57%,连续多年就业率稳居90%以上,获省级“毕业生就业工作先进集体”。实践证明,对一般工科院校的本科生而言,只要我们抓好各类实验、课程设计等实践环节,积极改革,并扎实让学生参与各类基地的实践与创新活动,使其实际动手能力与应用能力加强或提高,学生的一次就业率就完全还会有进一步上升的空间。

基金项目:广西实验教学示范中心专项教改项目(JGS201005)。

作者简介:陈以(1963-),男,副教授,硕士,主要研究方向为智能控制、计算机应用技术;王改云(1964-),女,教授,硕士,研究方向为智能控制、非线性控制;杨青(1976-),女,讲师,硕士,主要研究方向为人工智能、自动控制。

2专业实践环节设置及存在的问题

根据近来中国人工智能学会教育工作委员会制定的智能科学与技术作为一级学科,智能理论与方法、知识处理技术、智能系统与应用为一级学科下设的3个二级学科的思路,我们已初步进行了智能科学与技术专业实验平台建设[3]。该实验平台建设主要含实验体系建设和实验管理平台建设两大块,目标和思路是将基础实验、设计性与综合性实验与课程设计、毕业设计等相结合,理论课程的实验教学与智能科学技术相结合,增加学生创新性的实验与实践,培养学生扎实的理论基础及实践与创新的基本技能。实验体系建设含层次化的实验教学体系建立和实验教学与生产实际、科研相结合的实践体系。实验层次安排主

要体现实验教学的层次由简单到复杂、由单一到综合、由学习到创新的科学过程,形成由“验证性实验设计性实验综合性实验课程设计创新实践”的实验层次设置方法与形式。实验管理平台建设主要是针对实验老师与学生建立一个集网络化、开放式于一体的实验教学与管理体系。学生通过实验管理平台以及在平台的设备和环境下,可以自主预约想做的实验,自主选择实验内容、实验时间,并通过网络与实验教师互动交流,既可完成某门课程的验证性实验、综合性实验和设计性实验,也可基本完成多门课的交叉性实验或课程设计。

我们参考各兄弟院校的智能科学与技术专业计划设置后,前阶段修订的专业培养计划总学时、学分及实践环节总学时、学分等情况统计如表1和表2所示。

表1专业培养计划学时、学分情况统计表

课程类别 课内教育 课外

教育 总学分数

学时数 学分数 学分比例 8学分 198

理论教学 2204 137.75 72.5%

实践环节 836 52.25 27.5%

合计 3040 190 100%

表2专业培养计划实践环节总学时、学分情况统计表

课程类别 课内实践 课外实践 总学

分数

学时数 学分数 学分比例 8学分

(兴趣学分) 60.25

公共课程 72 4.5 9%

专业基础课程 308 19.25 37%

专业课程 152 9.5 18%

综合 304 19 36%

合计 836 52.25 100%

从表1可以看出,专业实践环节的学分占整个专业的学分比例是基本合理的。但从表2看,专业课程的实践环节学分只占整个专业实践环节的18%或只占整个专业学分的5%,是相对较低的。此外,据我们初步统计,专业基础课程的实验(含课程设计),其验证性实验内容相对过多,设计性和综合性实验内容比例相对较少,不足1/2;专业课程的实验(含课程设计),其设计性和综合性实验内容比例也只占一半。如我校智能科学与技术专业的主干课程――人工智能课程,现总学时为64课时,其中实践(验)课程时数为8课时。目前其实践(验)考核要求主要是使学生了解和掌握LISP语言的基本知识与应用开发能力,以实现简单的专家系统和知识获取功能,验证性内容占半数,设计性或综合性内容实验略少。类似梵塔问题、模糊假言推理器等实验没有开设,这些实验的理论比较抽象、空洞,学生难以理解,效果并不理想。

设计性和综合性实验内容比例的偏低,是影响学生实践动手能力和创新能力提高的主要因素之一。因为学生从中学到大学,多数只是完成一个学习阶段形式的转变,并未真正做到理论联系实际,大一到大三开始的专业基础课程实验和专业课程实验,是他们真正做到理论联系实际,实现自我实践和创新的基础,有了这个基础,大四的实践综合训练等就是他们创新提升的保证。

就我们的调查而言,一般的工科院校智能科学与技术专业实践环节的实践内容情况跟我校情况类似,一些偏理科方面的兄弟院校,其设计性、综合性的实验比例还会更少。

3改革设想

针对以上的问题分析,我们拟提出以下的改进与建设思路。

一是以“质量工程”标志性成果为龙头,深化教育改革和创新。从建校近50年发展至今,我校一直

重视“质量工程”的建设和学生实践环节及动手能力的培养。目前,我校已获得2个国家级和6个省级实验教学建设示范中心或建设单位,3个国家级特色专业建设点,2个国家级和7个省级教学团队,1个国家大学生创新性实验计划项目实施单位等。因此,我们要充分发挥国家和省级实验教学建设示范中心及国家大学生创新性实验计划项目实施单位的示范和龙头作用,并以此为契机,实施实践教学理念的更新和提升。

二是依托我校现有的各类等级中心基地构成的实践创新平台,不断地改进和完善专业的实践环节和实验内容。经过长期的努力和积累,我校近期已完成构建自己的大学生公共创新平台体系,如图1所示。该平台呈现实践环节由低到高的金字塔结构,能为各阶段、各类或各等级的学生提供一个自我不断实践与创新的发展空间,也满足和保证了不同阶段的学生,随着低年级到高年级实验与实践进程的发展,提供需求的环境和施展的平台。为此,我校为加强学生课外实践,提高学生动手能力,同时也为满足学生实践的需要,特意增加了8个课外实践学分。这8个学分的增加,目前我校还在试行阶段。

图1大学生公共实践创新平台体系金字塔图

三是紧密结合我校电子信息类学科优势突出、创新实践教育特色鲜明的特点,进行新一轮实验项目、内容、性质等的改革和完善。众所周知,一个专业要办出有生命力,在既符合专业发展方向,又满足社会需求的同时,还必须有自身的特色。我校作为以工为主,电子信息类学科优势突出,创新实践教育特色鲜明的多科性大学,其特色在广西和华南地区具备较高的影响力,甚至在全国也有一定知名度。经过近50年的积累和沉淀,我校目前还有和全国青年联合颁发的“青年科技创新教育基地”,以及创新型的机器人中心、飞思卡尔智能车中心、电子设计训练基地等多个企业级或校级中心或基地。机器人中心、飞思卡尔智能车中心及电子设计训练基地等集中体现了“智能”方面的设计与技术,是智能科学与技术专业内涵最好的演绎。

在电子设计比赛等方面,我校每次都在广西区和全国有出色的表现,2001年还获得最高奖“索尼杯”等。我们要在继续发扬这一特色传统优势及继续做好各类基地建设的同时,审思当前实践环节(含实验项目、内容等)存在的问题,探讨如何根据实践教学的根本目的,加大设计性、综合性等实践

环节与实验内容的比例和要求,力求在专业的实践环节建设和专业的“智能科学”与“技术”方面有自己的特色。

四是做好实验环境和实验平台的建设和管理。这是实践环节发展、提高与创新的持续保证。这方面的内容就是要稳定实验教学队伍,不断地提高教师的实践知识与技能;加强实践环节过程的管理与监督,增强实践教师的责任感;及时更新和合理利用各类仪器设备,做大做强传统优势的各类示范中心、实践创新基地,坚持特色建设与创新。

4结语

一个新专业建设的好坏,除了接受领导专家部门的指导外,还应结合社会的需求与自身院校的背景和实际,依靠院校的特点、特色进行建设,这样的专业才能具有持续的生命力,培养出来的学生才能得到社会和公众的认可。

本文只是结合我校自身的实际情况,就智能科学与技术专业实践环节的改进进行了初步探讨,还有待在实践中不断完善、继续提高,同时也期待与兄弟院校共同分享。

参考文献:

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[2] 钟义信.设置“智能科学与技术”博士学位一级学科:必要性、可行性、紧迫性[J].计算机教育,2009(11):5-9.

[3] 陈以.谈“智能科学与技术”专业实验平台建设[J].计算机教育,2009(15):174-176.

Reform and Development Advices for the Practical Content of Intelligence Science and Technology

CHEN Yi, WANG Gai-yun, YANG Qing

篇4

1现状分析

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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