時間：2023-03-16 16:35:30
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一.人工智能的背景
人工智能是計算機科學的分支，它企圖了解智能的實質，并研制出一種新型的以人類思維相似的方式做出相應反應的智能機器，該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統等。
人工智能的思想萌芽最早可以追溯到十七世紀的巴斯卡和萊布尼茨。十九世紀，英國數學家布爾和摩爾根提出了“思維定律”，這些可謂是人工智能的開端。（1）50年代至70年代，人工智能相繼出現了一批顯著的成果，這一階段的特點是重視問題求解的方法，忽視知識重要性。（2）隨著第五代計算機的研制進入了80年代，人工智能得到迅猛發展。它的研制形成了一股研究人工智能的熱潮。（3）90年代，由于國際互連網的技術發展，將人工智能更面向實用。研究人工智能出現新的。
二.人工智能的發展給人類帶來倫理問題
（1）人工智能的情感問題。情感問題是千百年來人們一直在談論的話題。明斯基認為，通過把我們的身體部分看做是大腦可以使用的資源，就可以改變它們的精神狀態。因此，現在人工智能界的一種觀點認為情感是一種特別的思維方式，我們可以利用它來增加我們的機智。智能機器人畢竟是一個賦予一種人類情感程序的機器，實質上還是沒有人類的意識，只有固定的程序。
（2）人工智能機器的責任問題。人類不斷向前發展，社會不斷進步，人類把人工智能機器研制出來，賦予一定的程序，幫助老人，照顧小孩等；愛，不僅是男女之間的愛，也有父母對子女，這種愛是相互的。人們要面對智能機器的情感控制，我們不能把它視為一臺機器，應該視為人類其中的一員，他們是一個種族，我們要對研制出來的人工智能機器負責。智能機器賦予人類的情感，我們也要給予同等的情感。我們不僅要研制智能機器，我們也要愛護和保護他們。
三.人工智能的問題對策
（1）人工智能情感問題研究。我們可以看出人工智能的機器情感是一個極其復雜的問題，這不僅涉及到人工智能的技術層面，同時情感是一種特殊的思維方式，機器是同樣可以具有情感的。人類可能賦予人工智能一定的情感程序，我們要把人工智能的看成一類種族，讓人工智能與我們共同創建美好的大家庭。
（2）人工智能的責任問題研究。隨著人類社會的不斷發展和進步，人工智能技術研究將成為人類不可避免，人類研究人工智能不僅會給人類帶來幫助，也會給人們的帶來一些困惑。我們在研究人工智能機器要考慮到，智能機器發展到一定程度的時，智能機器可以自己轉變程序，人類要研究一種機器人的法律規范，也要賦予研究機器人的科學家一定的法律法規。
四.人工智能的影響
（1）人工智能帶來負面影響。隨著現代科學技術的發展，人工智能給人類帶來幫助，也給人們帶來了一些問題，像氣候變暖，生物物種的滅絕，新型細菌的出現等。
（2）研究人工智能涉及的學科領域。人工智能是研究使計算機來模擬人的某些思維過程的智能行為學科，主要包括如下領域：專家系統、機器學習能力、模式識別、人工神經網絡。在智能領域里最關鍵的問題之一，就是機器學習的問題。一旦機器有了學習能力，人類的未來發展難以預料！
（3）人工智能的積極影響及美好前景。人工智能的發展還沒有到達一定水平，人工智能機器就可以和人做朋友，可以作為家里的一份子出現，進入人們的生活。我們在未來要研究人工智能的發展，也要研究人工智能出現以后所帶來的問題，把人工智能的優勢發揮的更好，給人類帶來更美好的未來。
結束語：
關鍵詞：智能科學與技術；科學研究；專業建設
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A
1 引言
智能科學與技術學科以計算機科學為基礎，結合了認知科學、信息學、控制科學、生命科學、語言學等學科的相關理論和研究方法，是一門新興的交叉學科，將成為21世紀信息科學研究的制高點和信息產業價值的主要提升點。
在國外，許多著名高校都設立了“人工智能”專業并授予智能科學專業學位：世界多數知名的理工類院校都設立有人工智能研究所或實驗室，進行智能科學專業的研究生培養及科研工作。在國內，智能科學與技術專業起步則較晚：2003年12月5日，教育部正式批準北京大學信息科學技術學院設立“智能科學與技術”本科專業，這標志著我國“智能科學與技術”專業的誕生。
廈門大學在智能科學與技術領域已經有多年的研究積累和師資儲備。2006年12月，教育部正式批準廈門大學設立“智能科學與技術”本科專業，2007年6月6日，廈門大學智能科學與技術系經學校批準成立，并于2007年9月迎來了第一屆本科生。本文將簡要介紹近幾年來廈門大學“智能科學與技術”專業的建設情況。
2 廈門大學智能科學與技術相關領域的科學研究進展
廈門大學在智能科學與技術領域的研究已開展了多年。早在1988年，學校就成立了校級科研機構――“廈門大學人工智能與計算機研究所”，目前，經廈門大學批準，正式更名為“廈門大學人工智能研究所”。它是一個以實用智能技術研究為主、集基礎研究與應用開發于一體的研究機構，是廈門大學組建智能科學與技術系的主要基礎。
廈門大學智能科學與技術系面向國際學科發展趨勢和國家發展的重大需求，利用人工智能研究的方法和手段，不斷開辟新的研究領域，逐漸確立了語言信息處理、認知計算、智能信息檢索、中醫信息處理、視頻圖像處理、智能機器人等主要研究方向。在語言信息處理方面，現設手寫漢字識別、自然語言理解、機器翻譯、語料庫技術等研究領域；在認知計算方面，現設覺知計算、腦機接口、機器感覺、隱喻邏輯等研究領域；在智能信息檢索方面，現設文本信息過濾、信息檢索、信息提取、智能數據挖掘、Web挖掘等研究領域；在中醫信息處理方面，現主要研究開發多媒體中草藥智能查詢系統、基于舌象中醫智能體檢系統；在視頻圖像處理方面，現設圖像數據庫、生物特征識別、遙感圖像、地理信息系統等研究領域。2008年，系里引進了被稱為“人工大腦之父”的著名學者Hugo de Garis教授，并以他為首組建了人工大腦研究室，該研究室的目標是，經過三年左右的時間，建設中國首個人工大腦。
經過十幾年的不懈努力，我們在上述研究領域均取得了一批有影響的重要研究成果，在我國學術界具有一定的學術地位，獲得數十項國家和省部級項目經費的支持。目前在研的項目有國家自然科學基金項目3項、國家863項目2項、國家863子項目2項、福建省自然科學基金項目1項、福建省科技計劃重點項目2項。在漢字識別、詞語切分標注、語法分析、詞義消歧、指代消解、語言神經基礎、漢語理解策略、網上信息的選擇翻譯、統計機器翻譯、語音識別與合成、計算機音樂、計琴學等諸多方面進行了有特色的研究，形成了具體的算法，并且還提出了一種系統性的協動計算理論，出版專著5部，數百篇，其中近三年被EI、SCI等檢索的論文達200余篇。
在基礎理論研究的基礎上，智能科學與技術系還十分注重產學研結合，先后與北京德威特電力系統自動化有限公司和深圳名人電腦等公司進行合作研發，廣泛開展應用系統的研制開發，主要包括：手寫漢字機器識別系統、漢語分詞和詞性標注系統、機器翻譯系統以及網上漢語文本分類和信息過濾系統。其中，手寫漢字機器識別系統獲浙江省教育廳科學技術進步三等獎：機器輔助漢英互翻系統獲福建省科技廳科技進步三等獎；漢語分詞和詞性標注系統獲得2003年863中文信息處理評測第二名：機器翻譯系統(包括XMMT漢英機器翻譯系統、Matrix英漢機器翻譯系統、Light英漢機器翻譯系統和Neon英漢雙向機器翻譯系統)在863智能接口評測中多次名列前茅，形成多項產品，技術授權國內多家單位使用。
在科研平臺建設方面，智能科學與技術系發揮廈門大學多學科交叉的優勢，聯合人文學院、外文學院和海外教育學院華文系的學術力量，于2003年成立了“廈門大學語言技術中心”，其中，漢外多語言機器翻譯為主攻方向之一。2006年獲批了“智能信息技術福建省高校重點實驗室”；目前，以人工大腦相關內容為研究核心的“福建省仿腦智能系統重點實驗室”也已獲批。
3 廈門大學“智能科學與技術”專業建設情況
廈門大學智能科學與技術系現有一個本科專業(智能科學與技術)，三個學術型碩士學位授予專業(人工智能基礎、模式識別與智能系統、計算機應用技術)，一個“計算機技術”工程碩士培養方向(智能工程及網絡安全方向)，一個博士學位授予專業(人工智能基礎)。現有在校本科生近90人，碩士研究生80多人，博士研究生25人，博士后2人。本系教職工近30人，其中：教授5人，副教授5人，80％具有博士學位或者博士在讀，40歲以下的年輕教師占2／3。
3.1 本科生專業建設
在本科生培養方面，廈門大學智能科學與技術系的目標是要求學生能夠有效和系統地掌握本學科的理論基礎，比較深入地理解智能科學與技術理論；培養具有一定的分析、綜合和創新能力，能夠承當智能信息系統設計、開發和智能科學與技術學科教學任務的，德、智、體全面發展的科學技術工作者：畢業生適宜到科研機構、學校、技術或行政管理部門、公司、廠礦等企事業單位從事科技研究、應用開發、信息管理和教學工作，也可以進一步攻讀該專業及相關專業的碩士學位。
為了實現上述目標，我們遵循“寬口徑、厚基礎、抓關鍵、重實踐”四項基本原則，制定了較合理的教學計劃，在本科一、二年級安排公共基本課程、校通識教育課程、院系通修課程；從二年級下學期開始結束院系通修課程，轉而推出部分學科通修課程，向專業化過渡，三年級開始加入方向性選修課程。其中，公共基本課程621學時、33學分；校通識教育課程262學、15學分；學科通修課程1544學時、90學分；方向性課程120學時、分；學科跨方向性課程108學時、6學分。這樣的安排能真正使學生在獲得扎實而寬厚的理論基礎、合理的知識結構的同時，培養較強的獲取新知識的能力和創新精神。
為了能切實提高學生的動手實踐能力，我們在辦學過程中十分重視和強調實踐環節的訓練并倡導理論與實際 相結合，已經規劃建設一個特色實驗室――“仿腦認知與智能機器人”實驗室，可支撐仿腦認知與智能機器人兩個方向相關課程的教學實驗，總經費預算100萬元。依托該實驗室，結合相關課程，高年級本科生可以進行“心理物理測試實驗”、“眼動測試實驗”、“面部表情與腦電對照實驗”、“行為學與智能關系測試實驗”、“機器人避障行走路徑規劃”、“機器人目標識別與跟蹤”、“機器人聲控實驗”、“機器人智能語言翻譯”、“機器人足球比賽”等眾多特色實驗。
3.2 研究生專業建設
廈門大學智能科學與技術系的研究生培養以加強創新能力的培養為核心，以加強基礎課、專業課，實驗實踐教學、論文創新寫作、促進理論與實踐相結合為重點，包含碩士研究生和博士研究生兩個培養層次。其中，碩士研究生層次又分為學術型研究生和工程碩士兩種類型，分別進行培養。
在學術型碩士研究生培養方面，我們的目標是培養適應智能科學與計算機科學的發展，適應國家社會發展與進步事業需要的，德、智、體、美全面發展，系統地掌握本學科基本概念、基本原理、基本方法、基本技能的，具有創新能力、理論聯系實際的高級專門人才和能適應未來從事基礎研究、應用基礎研究、技術開發研究和工程應用研究之人才。畢業生適宜到科研部門、學校從事科學研究和教學工作；適宜到計算機產業相關的企事業單位從事智能科學與計算機科學技術的開發研究、應用與管理等工作；可以繼續攻讀智能科學與計算機科學及其相關學科的博士學位。目前包含“人工智能基礎”、“模式識別與智能系統”和“計算機應用技術”三個專業。其中，“人工智能基礎”專業包含如下培養方向：認知科學理論、認知邏輯學、計算語言學、智能計算方法、藝術認知與計算、腦高級功能成像等；“模式識別與智能系統”專業包含如下培養方向：計算機視覺、機器翻譯系統、智能中醫診斷系統、機器音樂、模式識別、音頻信息處理等：“計算機應用技術”專業包含如下培養方向：人工智能應用技術、自然語言處理技術、智能信息檢索技術、多媒體綜合應用技術、圖像與視頻處理技術、虛擬現實技術等。
在工程碩士培養方面，目前智能系招收“計算機技術”工程碩士――B方向(智能工程及網絡安全)的工程碩士研究生，目標是培養具有扎實的計算機學科專業知識和工程技術能力，掌握現代智能與網絡科學前沿知識，在智能工程與網絡安全方向具有一定研究深度和項目研發能力的高層次應用型人才。培養方向包括：嵌入式智能家居、視頻圖像處理、網絡視覺監控、模式識別與智能系統、智能機器人、網絡內容監管、黑客與網絡攻防技術、網絡信息安全、信息檢索與信息過濾、自然語言處理、機器翻譯、語音識別與合成、智能中醫信息處理、人工大腦、虛擬現實技術等。
在博士研究生培養方面，設有“人工智能基礎”博士學位授予專業，目標是培養基礎扎實，具有創新意識，對某一領域有全面深入了解或對某一應用領域有獨立解決實際問題的能力，能夠解決前人未能解決的科學問題或社會發展中亟待解決的技術問題的高級專業人才：其研究工作對科學技術或社會經濟的發展具有明顯貢獻，為人工智能技術發展和應用提供新的基礎或新技術、新方法。培養方向包括：人工智能以及應用技術、藝術認知與計算、數據挖掘技術、認知神經科學、軟計算方法及其應用、智能多媒體信息處理、腦功能成像技術等。
4 總結與展望
論文關鍵詞：人才培養 課題組制度 實踐學習 創新工程
論文摘要：針對智能專業中工程創新人才培養存在的工程實踐、專業設置等問題，在分析智能科學與技術專業現狀的基礎上，本文提出差異性培養目標、課題組制度和以點帶面制度等觀點，結合河北工業大學智能系三個年級的具體實施情況，在課外實踐方面取得令人滿意的效果和成績。
諾貝爾獎金獲得者西蒙把自然科學定義為探索自然界的奧秘，闡明自然現象，發現自然現象之間的規律及定律。具體到智能科學，就是研究人的智慧，建立人機結合系統理論，并用其模擬人的智慧。但是，值得注意的是，技術科學從本質上是有別于自然科學的，技術科學是利用自然科學的一般規律與理論，研究人造物的構成方法及原理的科學[1]。如智能技術是在智能科學的框架內創建人機結合智能系統所需要的方法、工具和技術。然而，除了智能科學和智能技術，智能科學技術的研究任務還涵蓋一個重要的組成部分——智能工程，即利用智能科學的理念和思想，充分運用智能技術工具創建各種應用系統[2]。由于智能科學、智能技術和智能工程三個領域所強調的研究任務不同，因此智能科學與技術專業人才培養目標可以分為科學技術型(或稱為研究型)和工程技術型(或稱為應用型)。前者是研究型培養模式，以培養具有學術研究或應用研究能力的人才為主，尤其要體現人才培養的綜合性、復合性和創新性；后者是工程型培養模式，以培養在工程領域中具有應用復合能力的人才為主，尤其要體現人才培養的綜合性、復合性和應用性[3]。更值得注意的是，進入21世紀之后，隨著科學技術的迅猛發展，工程問題的綜合性與復雜性也不斷增強。在這種情況下，智能科學與技術專業如何解決復雜系統提出的一系列工程問題，培養出具有時代特色的優秀工程人才，是新時代賦予新專業的一種使命。
1智能科學與技術專業現狀問題分析
由于智能科學與技術專業成立僅有短短7年時間，還處于不斷發展之中，所以不可避免地存在一些問題。一般來說，智能科學與技術專業學生的培養存在兩種模式：科學型人才和工程型人才。因此，如何根據各個學校的傳統優勢和培養目標來選擇學生的培養模式，非常重要。然而，受傳統教育模式的影響，即使在智能科學與技術專業中，對人才的培養仍然偏重科學型，這就導致了目前該專業學生工程能力存在這樣或那樣的問題[4]。
1.1缺乏實際的工程訓練和實踐
智能科學與技術專業雖然重視基礎科學與技術課程學習和學生分析能力的培養，但是對工程實踐訓練和對學生相關綜合素質的培養相對較弱，重理論知識灌輸和輕實踐能力培養的老問題仍然存在，教學、科研與實際生產的結合不緊密，因此學生的綜合能力無法應對如今復雜系統的工程問題，難以滿足用人單位的需求[5]。
1.2專業設置缺乏特色
隨著對智能科學與技術專業的深入理解，人們逐漸認識到這個專業的重要性和光明前景。近幾年，設置這個專業的高校正在迅速增加。然而，深入分析這一新專業的高校分布和地域分布，設置該專業的高校有“985”高校、教育部“211”工程重點建設高校、地方重點建設高校；而地域分布更為廣泛，在北京、天津、湖南、杭州等多個區域[6]。智能專業的這種不同水平的高校分布和地域分布決定了每個學校的專業設置應該具有自己的特色，應該適應我國產業、經濟結構多樣性和地區發展不平衡性的需要。因此，院校不問自身條件如何，不看當地經濟發展和產業結構如何，使得智能專業的辦學模式和專業設置大規模趨同的現象應該得到充分的重視。
1.3缺乏對學生創新意識的培養
雖然近幾年本科教育模式正在大力革新，如2010年國家層面開始實施的“卓越工程師”教育計劃，但是本科教育的填鴨式教學模式仍然廣泛存在，使學生被動地學習，以應付考試。這種模式的后果只會導致學生死記硬背，創新意識薄弱，造成了學校培養和實際需要的嚴重脫節。
2優秀工程創新人才培養的途徑探索
根據目前智能專業中工程實踐和課程設置存在的問題，我們提出了下面的解決方法。首先，根據學校的現實情況設置工程實踐的培養目標；其次，根據課程設置的不足提出課題組制度和以點帶面制度，作為課程設置的有效補充；最后，結合智能專業較新的專業知識實施創新型選題。通過有效實施這三個方法，培養優秀的工程創新人才。
2.1差異性培養目標
培養目標是實現優秀工程創新人才的關鍵。差異性培養目標是培養學生成才的本質屬性，孔子早就說過“因材施教”的理念。所以，對智能科學與技術這個新專業來說，由于它仍處于快速發展和完善之中，尤其是不同類型高校又有實際情況，因此應該制定具有差異性和多樣化的培養目標。比如說，研究型大學要致力于培養工程研究型、工程創新型的高端人才，以培養學術研究型的科學家、研發人員和設計工程師為主；而教學型大學工程人才的培養目標定位要突出應用型，以服務地方經濟建設為主，培養從事工程施工和管理的工程人才。
差異性培養目標不但體現在不同地域和不同類型的高校之間，即使在同一所高校，也應根據學生的興趣和實際情況確定不同的培養目標。具體來說，即使是一個班級的學生，他們的興趣和目標也不盡相同，如有的學生立志學好英語，有的學生準備全力以赴考研不顧其他，有的學生準備把自己的興趣當做追求目標。因此，充分考慮和尊重學生目標的差異性，是培養創新人才的一個前提。
2.2改革培養方式與途徑
目標確定以后，接下來就涉及到優秀工程創新人才培養如何實施的問題，其核心是讓學生得到充分的工程訓練，調動學生的積極性、主動性。實際操作過程中，教師可以把學生真正放到競賽的賽場上，如參加教育部“質量工程”建設的物聯網創新創業大賽、“挑戰杯”設計大賽、“盛群杯”單片機創新設計競賽、“飛思卡爾”智能車競賽等。這些競賽都是以創新為主要訴求，課題的名稱自擬。因此，通過這些比賽，學生們可以從選題、制作、參賽、完善作品等多個環節體會工程創新的全過程，大大提高工程實踐能力，為成為工程創新人才打下堅實的基礎。如何根據智能專業的特點，并結合各種創新競賽，來實施這樣的工程訓練呢？通過下面兩種制度可以有效實現。
第一，實施課題組制度。即把智能系的學生分成多個課題組。如我校的第一屆學生分成了7個課題組，每組4～5人，在課題組的基礎上實行導師制，每位導師可帶1～2組。課題組的培養目標是培養學生獨立提出問題的能力、獨立解決工程實際問題的能力、科學研究能力和科技開發及組織管理能力。但是，有一個前提，課題組制度要保證讓學生廣泛參與，這樣才能最大可能和最大范圍地培養優秀工程創新人才。因此，實施下面的以點帶面制度，對保證學生的參與廣度和培養質量非常必要。
第二，實施以點帶面制度。隨著智能專業的快速發展，學生越來越多，課題組越來越多，但教師的精力畢竟是有限的，難以指導太多課題組的學生。我們采用以點帶面制度來解決這個問題。從橫向方面看，我們采用組長負責制和核心組員制，每個課題組的組長和核心組員由能力相對較強的學生擔任，作為導師和課題組組員之間的聯系紐帶，導師僅僅將相關的課題任務傳達給他們即可。這樣既能夠大大降低指導教師的工作量，也能夠充分調動學生的積極主動性和自主性，鍛煉他們獨立解決問題的能力和團結協作、組織管理的能力。從縱向方面看，在課題組還涉及到不同年級的情況下，以點帶面制度就是核心組員指導低年級學生。這樣就實現了同一年級之間、不同年級之間的良性循環，保證無論那個年級的課題組，總有一個核心組員在指導，而指導教師一般僅僅親自指導核心組員，最終實現使用指導教師的有限時間，而使學生的收益最大化。以點帶面制度保證了教學指導質量和學生深入、廣泛、全過程參與工程訓練活動，從而鍛煉他們的工程創新能力。
2.3重視對學生創新實踐能力的培養
創新是教育部實施的“質量工程”的核心。對智能專業的學生來說，創新的核心是創新意識和選題。該專業學生一般會接觸到最新的智能傳感技術、智能控制技術、智能執行技術、智能信息處理技術。這些新的技術自然帶來一批新的元器件和新的信息處理方式。因此，使用這些新的元器件和新的信息處理方式，結合我們的生活需求，就比較容易實現具有創新性的選題。選題確定后，就可以采用課題組的方式和以點帶面的模式，通過“實踐學習”方式，將專業理論的學習與科研實踐緊密結合，在項目實踐中增強學生的自主學習能力、創新思維能力和實踐動手能力，促進學生的綜合素質發展，最終培養一批兼具創新力和領導力的精英之才。
通過以上三個方面的實施，智能系的幾個課題組在“挑戰杯”、“盛群杯”單片機創新設計競賽等創新類比賽中制作出很有創意的作品，應用了智能專業的許多知識，取得了優異成績。這極大鍛煉了學生的工程創新能力，初步達到了工程創新人才培養的目標。
3結語
在國內各個專業普遍重視工程創新人才培養的大環境下，筆者為培養優秀的工程創新人才提供了一種思路和方案。筆者提出差異性培養目標、課題組制度和以點帶面制度，并把這些方法應用到智能系學生的工程能力培養上，確立了學生的自我管理方式。學生做出了優秀的創新作品，通過在創新競賽中的全過程“實踐學習”，增強了實踐動手、團結協作和組織協調等工程能力，最終成為能夠提出創新問題并有效解決問題的具有工程創新能力的人才。該方法具有較強的實踐價值和良好的效果，初步達到了將智能系專業學生培養成為工程創新人才的培養目標。
參考文獻：
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關鍵詞:專業建設;人才培養;教學改革;課程體系;教學模式
21世紀是智能科學技術快速發展的時期,智能科學與技術本科專業應當抓住這個契機,大力推進智能科學與技術的本科教育和專業建設,培養適合社會發展和市場需求的智能科學技術人才[1]。堅持以學生為根本,以傳授知識、培養能力、提高素質和協調發展為己任,以我國經濟結構戰略性調整的要求和社會發展對人才的迫切需求為重心,針對師資隊伍、人才培養模式、教學內容與課程體系、教學方法與手段、教學管理及培養質量等方面進行深入改革,形成具有先進的辦學理念、完善的管理體制、領先的改革思路、優秀的師資隊伍的龍頭專業。智能科學與技術作為具有廣闊發展前景和巨大應用需求的綜合交叉學科,高校應進一步拓展相關研究領域,結合辦學條件、管理制度及政策傾斜,突出人才培養和專業建設的特色。
1深化實踐教學改革,探討多元復合型人才培養模式
智能科學與技術專業要協調發展,首先必須明確專業特色,形成自己特有的學科體系、人才培養模式和課程特色。在智能科學技術相關研究已經滲透到各個領域的形勢下,對人才的培養要從多元化角度來考慮[2]。一方面,當前國內外智能科學領域的相關研究如火如荼,原創性理論與核心技術的研究步伐在進一步加快,國際上對智能科學與技術專業研究型人才求
賢若渴。另一方面,智能科學領域的一系列學術研究成果,迫切需要轉化成能夠產生社會效益、支持社會主義經濟發展及人民生活需要的產品,大型企業、著名公司對具有智能科學技術專業知識的應用型和工程型人才的需求勢頭正旺,因此,目前探討智能科學與技術專業的人才培養模式正當其時。
1) 多元化人才培養模式。智能科學與技術專業是一個集智能技術、通信技術、計算機技術、控制技術等多學科交叉、跨應用領域的本科專業。根據社會經濟的發展、市場對人才的需求以及專業自身的發展特點,智能科學與技術專業的人才培養應當兼顧研究型、應用型和工程型等多元復合型人才需求,因此,智能科學專業在充分整合優質教育資源的基礎上,需要不斷改革教育模式。一方面,通過各種教學活動,豐富各層次、各類型的課程教學資源,如:積極開設雙語教學、探究式教學、“本、研合一”的高水平課程、校外名師課程等,強化學生創新知識和科研學術能力的培養,推進高素質人才的培養計劃;另一方面,針對智能科學與技術專業的應用特點,積極開展學生科研活動和實踐訓練,使學生通過項目實踐鍛煉自己的實際研發能力,提高運用所學知識解決實際問題的能力。此外,充分利用我校多學科、綜合化的人才培養優勢,通過以跨學科、跨專業的交叉融合,打通各方的優質教學資源,給學生提供更加廣泛的學習空間,促進優質高效的復合型人才培養。
2) 專業素養培養。完善由智能科學與技術專業基礎課程、專業核心課程、專業方向課程三部分組成的定位明確、特色突出、規范合理的專業教育課程體系,加強學生在基礎知識訓練和智能科學專業技能的素養培養,強化專業基礎的相關性,突出專業核心的穩定性,擴大專業方向的多樣性。
3) 科研素養和適應發展能力培養。智能科學與技術專業面對多元化人才需求,不僅要培養學生獨立從事科學研究的能力,自主不斷學習新理論、新方法和新技術的能力,以勝任學科的前沿研究和技術發展;同時還要重視學生在研發團隊的協同工作能力,以適應學科在實際中的各種應用需求,在不斷開發高質量智能軟件系統及項目研發的實際鍛煉中,培養學生的高效工作能力和良好的溝通能力。
基于以上觀點,我校在教學模式的改革中,積極提倡“夯實基礎、綜合提高、加強實踐”的三結合人才培養改革思想,針對學生的專業素養、專業技能等多個方面細化培養方案,不僅注重培養學生的實際應用能力,還要兼顧培養學生的研究型思維、科學研究的能力及創新精神,從整體上提升智能科學技術人才培養的素質。
我校智能科學與技術專業堅持“教學、科研、團隊的協調發展,學科、專業、課程的整體建設”,依托北京市實驗教學示范中心、北京市高等學校工程研究中心,北京市重點建設學科“計算機應用技術”、校級重點建設學科“軟件理論與技術”以及與其他專業和兄弟院校的聯合,開展了以教師隊伍建設為基礎、以人才培養改革為核心,以促進學生知識、能力、素質協調發展為目標的專業建設工作,并形成了層次型人才培養方案,如圖1所示。
圖1層次型人才培養方案
1.1層次型人才培養方案及教學模式
結合智能科學與技術本科專業的特點,針對多元化人才培養需求,我們構建了“教―學―用”的層次型培養模式,形成了“2+1+1”的教學模式。前兩個學年主要學習計算機科學技術和智能科學基礎理論知識,以學習、理解和掌握知識為主,同時采用啟發引導及探究討論的教學策略,培養學生自主學習的能力和主動探究的興趣,進一步結合相關問題、設計方法、分析討論和問題求解培養學生的專業素養[3]。第三學年側重學習智能專業核心課程,如:智能機器人、智能游戲與虛擬現實技術、模式識別、智能信息獲取與決策管理、自然語言處理等體現智能科學與技術專業特色的課程,使學生在理論方法的學習中提高專業技能,同時所設課程與相應的實驗課相結合,加強學生理論知識的消化和實踐能力的訓練。第四學年,以綜合實踐訓練為主,學生根據各自的情況和興趣,參加學生科研立項、各類科研競賽活動、大學生創新實驗、專業實習、畢業設計及教師的科研項目等,進一步強化實踐能力培養環節,有利于學生整體綜合素質的提高。同時,以問題為綱,培養學生在解決問題的同時自主發現新問題和新知識,進一步培養學生的主動思維和創新提高的科學研究素養[4]。
1.2 “本、研合一”的教學體系
本科生與研究生的培養互動是推動本科生創新能力培養的有效措施。我校智能科學與技術專業經過幾年的探索和實踐,形成了“本、研合一”的教學體系。“本、研合一”教學體系的設計思路是將學生在各個學習階段的知識結構、實際應用能力和科學研究能力進行一體化設計,使學生在有限的時間里掌握盡可能多的知識,得到盡可能充分的實踐與鍛煉,并在一體化的教學體系設計中逐步培養學生的研究型思維、應用型和工程型能力,以及創新型精神,提升智能科學與技術專業的人才素質。
我校智能科學與技術專業借助已獲批北京市和校級精品課程、探究式課程、雙語課程及網絡多媒體課程,包括智能信息獲取技術、人工智能原理、模式識別、智能科學與技術導論、智能機器人和自然語言處理等,在三年級開設提高性的研究型課程,這種提高性教學采取本科生與研究生合班上課的形式,使一部分本科學生在本科階段先行選修部分研究生課程,并接受高水平教師的培養。這一階段要求教師面向研究和學習對象,將每一階段的理論知識與實際應用系統對應設計,同時要求理論課和專業技術課都要針對研究和學習對象設計問題,留出解決問題的空間。在完成整個學習階段后,組織學有余力的本科生與研究生聯合申請科研立項(由學校條裝處資助)、實驗室開放基金(由學校學生處資助);有計劃地將本科生按照他們的興趣愛好,逐步吸納到由研究生導師、研究型教師、研究生、本科生組成的科研課題組或特色研究小組,以科研項目組為單位,對學生進行系統的綜合提高訓練。
1.3積極開展“研、教互動”,培養具有前沿性、時代性和實用性的復合型人才
教師的科研和教改項目為學生提供了課外學習的平臺和廣闊的發展空間。部分學生將課程組教師的研究成果,實現了直觀驗證和探索歸納兩種實驗分析模式。另外,我們還組織部分有能力、有興趣的學生成立課外科研興趣小組,參加各種科研活動,4年來課程組教師指導的36個校級科研項目中有22個獲得學校獎勵。科研活動與教學的互動不僅提高和增強了學生學習的興趣和動力,更激發了他們鉆研與探索的精神。在本科第三年,一方面聘請國內外知名教授,為本科生開設前沿性的科研講座;另一方面要求學生去聯合實踐基地、對口企業進行為期三個月的專業實習和相關實踐活動,由雙方共派導師形成導師組聯合指導培養學生。這些項目不僅給學生從事基礎研究創造了機會,也加強了專業科研對外合作,有利于專業人才培養水平的提高。
2以多渠道交流、合作及開放的方式,加強“產、學、研”結合的多元化培養模式
我校智能科學與技術專業廣泛利用國內外優勢教育資源開展主題鮮明、形式多樣的教學科研合作,積極開拓產學研結合渠道,與企業共建科研開發中心合作,一方面提供學生進行專業實習、畢業設計、綜合訓練等,另一方面,還為學生提供科技創造的實踐環境和為社會提供各種技術服務的平臺。智能專業除了與本校的兄弟學院建立教學科研合作之外,還與澳洲悉尼科技大學、美國密西根州立大學、中科院高能所、中科院自動化所、IBM公司、北京上善中加信息技術有限公司、北京智能谷科技有限公司等幾十家中外著名大學、軟件公司、企業及高級研究機構建立了開發、科研與人才培養合作的機制,通過多種多樣的方式在學校和校外各方進行聯合,積極開拓產學研結合渠道,引進最先進的智能研發環境,培養學生掌握最新的研究成果和開發技術,成為適應國家科學研究、社會主義市場經濟和信息產業發展需要的研究型、應用型、工程型的復合型人才,力爭在人才競爭中保持優勢。
3加強師資隊伍建設
師資隊伍建設一直以來都是專業建設的基本保證,我校智能專業注重建立教師深造培訓、學術交流和工作分配的有效機制,進一步為教師提供豐富教學經驗、了解人才需求的平臺,以人盡其才的用人方式激發教師的工作積極性。近年來,我們已先后從中國科學院、北京理工大學、西安工業大學、北京科技大學等國內知名高校和科研機構引進了多名具有博士學位的教師,并結合智能專業的特點,建立了一支多學科、多專業的基礎理論課教師、專業核心課教師、科研及工程技術人員組成的專兼結合的教師團隊。這支以中青年為主的教師隊伍長期工作在教學、科研第一線,積累了豐富的教學經驗,教學效果顯著,其中教授3人,副教授2人,研究生導師6人,具有博士學位的教師6人。經過多年的建設,專業已形成了一支知識結構、學緣結構和年齡結構比較合理的師資隊伍,教師具有扎實的專業基礎,深厚的教學功底,開闊的學術視野和較強的科研能力,其中,2人獲北京市優秀青年骨干教師稱號,3人多次獲得學校優秀主講教師、優秀導師和優秀畢設指導教師等稱號。
在專兼結合的教師團隊中,智能科學與技術專業的教師側重培養學生扎實的理論基礎和專業知識,同時注重院校內部交叉學科知識的融會貫通,聯合院內信息工程專業、計算機科學專業、軟件工程專業以及教育科學學院從事相關研究的學者,通過講座與項目聯合的方式,培養學生對跨學科交叉領域知識的掌握與應用。同時,積極開展與國內外著名軟件公司、企業及高級研究機構的交流與協作,建立相關產業和領域一線工程技術人員到學校兼職授課的制度和機制,進一步擴充師資隊伍的力量。另外,在教師隊伍的建設建設中,采用以老帶新和以新促長的方式,注重分工協作和交流發展,采用課程主講教師負責制,全面負責課程的教學、實驗、實習和實踐;而實驗教師負責實驗、實習和實踐教學,從而保證了隊伍的連續性和優勢互補性。此外,教授、副教授每學年必須為本科生開設核心課程,并要承擔一定的教學實驗、專業實習、指導本科學生科研立項、畢業論文指導等工作,切實保障了課程理論學習與實驗、實踐、研究環節的緊密跟蹤與指導。
4優化課程體系
課程建設是專業建設的重要內容,課程教學的質量直接關系到人才培養的質量。智能科學與技術專業目前有北京市、校級精品課程、優秀課程、探究式課程、雙語課程及多媒體網絡課程7門,智能信息獲取技術、人工智能原理、模式識別、智能決策支持系統、智能機器人、自然語言處理,另外還有多門課程的建設工作驗收合格。智能科學與技術專業在課程體系的設置和改革方面,參考了國內外著名高等學校,包括麻省理工大學、斯坦福大學、東京大學、悉尼大學以及北京大學、南開大學、西安電子科技大學、北京郵電大學的智能科學專業的課程設置,充分考慮了我院在信息處理技術方面的特色,以及智能科學專業多年來在機器學習、模式識別、自然語言理解以及智能信息處理等方向的科研成果及研究生培養經驗積累,以智能機器人、智能游戲及智能信息處理等為特色課程,以建設“理論―研究―實踐”為指導思想,設置了協同遞進的特色課程體系,如圖2所示。通過“學習+提高+實踐”的協同遞進和不斷深化的過程,達到系統掌握和融會貫通,并由“基礎訓練”提高到“專業素養”,最終上升為綜合能力。在理論基礎和實踐訓練的協同學習過程中,案例學習與項目帶動的一體化方式可以激發學生的學習熱情和科研興趣,同時使學生感知理論基礎知識的重要性。
圖2協同遞進的課程體系
5拓寬多學科領域的教學科研合作,提高人才培養質量
智能科學與技術專業自身特點決定了在人才培養方面的學科綜合交叉性[5],體現了與其他領域的技術相互滲透的必要性,這種跨學科的交叉應用研究更能激發智能科學與技術專業的活力,更能充分發揮智能專業的科研潛力。拓寬領域合作是各個學科在教學改革中值得思考的問題,我校智能科學與技術專業結合本校的辦學特色,與教育科學學院教師聯合開展了在教育信息智能化方面的相關合作,將專業技術廣泛應用于教育信息的智能處理中,從學業表情、知識驅動、網絡信息監管與安全分析入手,基于情感計算、數據挖掘、Multi-agent、分布式智能檢測、教育信息等技術,在情緒信息認知計算模型和信息安全監控模型方面進行廣泛深入的合作研究。這種交叉領域的教研合作,有利于促進專業相關課程及其實驗、實習、科研、畢業論文、學生科研活動取得良好的應用效果[6]。
6人才培養和專業建設的架構
本校智能科學與技術專業結合近年來在人才培養和教學改革中的經驗和教訓,縝密剖析了當前智能科學與技術專業在我國的學科地位、自身特點和未來發展,建立起了“專業基礎+項目實踐+社會服務”的人才培養與專業建設架構,如圖3所示。
圖3人才培養與專業建設架構
7結語
智能科學與技術是一個與學科領域前沿及最新發展緊密結合的多學科交叉專業,因此要結合心理學、哲學、生命科學等多學科不斷優化知識結構,根據教育部、教學指導委員會和國家及北京市科技發展中長期規劃綱要,突出重點領域和前沿技術優先發展的有關要求,認真研究專業定位,規范智能科學與技術專業建設的基本內容,加強基礎,提高素質,優化結構,增強優勢,協調發展,突出特色;順應社會的
發展需求,面向市場的用人需求, 構建經濟社會發展需要的課程體系,規范課程教學內容設置,加強精品課程建設,開設高水平課程。同時,政策傾斜、條件改善和嚴格管理是提高人才培養質量的保障,高校應當進一步加大投入,支持智能科學與技術專業的實驗室、實習基地、圖書資料、基礎設施、師資優化等教學條件的建設和改善,使其具有更好的辦學條件和更加先進的教學手段,滿足多元復合型人才培養的需要。此外,專業建設實行專業責任制,明確專業建設目標,理清專業建設思路,切實制定和完善專業建設實施規劃,加強師資隊伍建設,在課程改革與建設、教材建設、實踐教學基地建設、教學改革與管理等方面落實相關人員責任,落實專業建設經費,確保達到專業建設的預期目標。最后,加強專業畢業生就業服務與跟蹤調查:以科學發展觀為指導,以學生的全面和諧發展為中心,在統籌兼顧的前提下,重點加強專業的畢業生就業服務與指導工作,努力提高就業率,積極開展就業跟蹤調查,多渠道了解信息,建立更加完善的畢業生社會評價反饋體系,加強專業畢業生的后續管理,進一步提高專業的影響力和社會聲譽。
參考文獻:
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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)
關鍵詞:智能科學與技術專業;課程體系;教材建設
繼2004年北京大學率先在國內建立“智能科學與技術”本科專業之后,2005年,北京郵電大學、南開大學和西安電子科技大學;2006年,首都師范大學、北京信息科技大學、武漢工程大學和西安郵電學院;2007年,北京科技大學、廈門大學和湖南大學;2008年,河北工業大學和桂林電子科技大學;2009年,重慶郵電大學和大連海事大學;2010年,中南大學和上海理工大學先后經教育部批準先后設立了“智能科學與技術”本科專業[1-2]。在中國人工智能學會教育工作委員會的指導下,自2002年起,各相關專業教師定期召開智能科學與技術教育學術研討會,并出版教育論文專輯,大力推進了我國智能科學與技術教育的健康、快速發展,并對我國智能科學技術的人才培養和學科建設起到了極大的帶動作用。
作為一個發展中的新興專業,目前各高校仍主要結合自身基礎和特點建設該專業。如南開大學以智能技術與智能工程為核心專業課程[3];北京科技大學從社會需求角度出發,以提高學生軟件實踐能力為切入點[4];河北工業大學根據相關專業的就業現狀,以提高學生硬件實踐能力為著力點[5]。為了解決南開大學、北京科技大學和河北工業大學3所高校共同面臨的課程體系和教材建設等問題,三校教師分別于2010年6月16日和8月2日在南開大學、河北工業大學進行了兩次研討,現將研討成果匯總于此。
1研討背景
“智能科學與技術”專業自開辦以來,不可避免地要回答如下3個方面的問題:
1) 來自用人單位的問題:“智能科學與技術”專業是做什么的?與其他專業相比優勢何在?
2) 來自學生及家長的問題:“智能科學與技術”專業是學什么的?與其他專業相比優勢何在?
3) 來自教師自身的問題:“智能科學與技術”專業應該教什么?與其他專業相比優勢何在?
無論是做什么、學什么還是教什么,歸根到底是課程體系和教材內容。無論是研究生課程下移(帶來學生接受知識的困難),還是在其他專業教學體系基礎上做簡單的增、刪、改(帶來學生知識結構的凌亂),都是不行的,長此以往的后果將是沒有優勢,只有劣勢。
南開大學、北京科技大學和河北工業大學3所高校的“智能科學與技術”專業建設都源于自動化專業基礎,而且都具有典型的工科特色;同時3所高校分別是教育部直屬“985”高校、教育部直屬國家“優勢學科創新平臺”建設項目試點高校和河北省屬“211”高校,3所高校的“智能科學與技術”專業分別于2006、2007和2008年招生。3所高校在“智能科學與技術”專業建設上的異同特點以及地域便利的條件,為優勢互補、交流融合提供了機遇。
2課程體系
根據研究任務的不同,智能科學技術涵蓋的內容可以劃分為智能科學、智能技術、智能工程三個層次[6]。
1) 智能科學:主要任務是研究人的智慧,建立人機結合系統理論,并用其模擬人的智慧。
2) 智能技術:在智能科學的框架內創建人機結合智能系統所需要的方法、工具和技術。
3) 智能工程:利用智能科學的理念和思想,充分運用智能技術工具創建各種應用系統。它是當前新技術、新產品、新產業的重要發展方向、開發策略和顯著標志。
根據上述智能科學技術的劃分,智能科學與技術專業的課程體系同樣劃分為理論、技術與工程應用3個層次,具體框架如圖1所示。
需要說明的是,由于課時、學時等因素的限制,有些課程需要包含未列入課程的部分內容。如智能科學與技術概論課程內含系統論的簡要介紹;智能控制系統包含可編程序控制器、智能傳感器、智能執行器等內容;智能工程包含若干典型智能系統實例。
3教材建設
經南開大學、北京科技大學和河北工業大學3所高校的討論,一致認為工科專業應以技術和工程應用兩個層次為核心,并將人工智能導論和智能信息處理兩門課程的教材合并為智能技術。同時,根據南開大學側重理論、北京科技大學側重軟件、河北工業大學側重硬件的原則進行分工,編寫對應課程的教學大綱和教材內容。
3.1智能技術
本課程包括智能計算和計算機視覺兩部分,分別介紹以對人腦的物理結構進行模擬為主要特征的聯接主義智能技術和以模擬人類視覺處理為主要特征的計算機視覺兩部分。它是智能技術的主干內容;也是實現智能技術、組成智能系統的重要工具,屬于本專業本科生的專業基礎課。通過智能技術的學習,學生應能夠掌握智能技術的基本原理和方法。通過課堂講解、,并配合一定的作業練習、上機實驗等環節,學生應初步具備運用智能技術和方法分析和解決問題的能力。本課程擬定90學時,其中授課54學時,實驗36學時。
教材內容包括智能計算和計算機視覺兩部分,智能計算部分包括神經網絡、模糊理論和遺傳算法/蟻群算法,計算機視覺包括計算機視覺導論、計算機視覺理論基礎、圖像預處理、圖像分割、物體識別、圖像理解、雙目立體視覺、三維視覺技術、主動視覺。
神經網絡講授單個神經元(感知器)的動作原理,與實際生物神經元的對應關系;講授BP神經網絡的組成,網絡的特性和對非線性函數的模擬功能;介紹BP算法的優、缺點;講授H網絡的組成結構,H網絡在解決優化問題的優越性。模糊理論講授模糊集合的概念,建立隸屬度函數的概念;介紹模糊規則的建立原則,模糊規則與模糊系統收入輸出量之間的關系;介紹模糊化以及模糊量精確化的幾種常用方法。遺傳算法和蟻群算法只作簡要介紹,重點介紹這兩種算法的特點和成功的應用實例,使學習者有一個感性認識,明確這種類型算法的“迭代”特點以及總體最優目標與個體行為之間的聯系。
計算機視覺理論基礎主要介紹Marr的視覺計算理論、圖像的相關知識、傅立葉變換基礎;圖像預處理主要介紹像素亮度變換、幾何變換、直方圖修正、局部預處理、圖像復原;圖像分割主要介紹閾值處理方法、基于邊界的分割方法、基于區域的分割方法;形狀表示與描述主要介紹鏈碼、使用片斷序列描述邊界、尺度空間方法、基于區域的形狀表示與描述;物體識別主要介紹知識的表示、統計模式識別、神經元網絡、遺傳算法、模擬退火、模糊系統;圖像理解主要介紹并行和串行處理控制、分層控制、非分層控制;雙目立體視覺主要介紹雙目立體視覺原理、精度分析、系統結構、立體成像、立體匹配、系統標定;三維視覺技術主要介紹結構光三維視覺原理、光模式投射系統、標定方法、光度立體視覺、由紋理恢復形狀、激光測距法;主動視覺主要介紹從陰影恢復形狀、從運動恢復結構、主動跟蹤。
3.2智能控制理論與技術
本課程是“智能科學與技術”專業的一門重要專業課程,目的是使學生了解智能科學與控制理論結合所產生之智能控制理論的基本概念和應用價值;使學生熟知當前主流智能控制技術的種類,并掌握模糊控制、神經網絡控制以及進化計算、群體智能的基礎知識,了解智能技術與傳統控制方法的結合點;加強MATLAB仿真實驗的訓練,以使學生更好地理解基礎知識,培養學生使用高級智能控制方法解決實際控制問題的能力。本課程的學習將使學生加深對控制理論的理解,明晰智能技術在控制中的應用技巧,也為本科生繼續深造打下基礎。本課程擬定64學時,其中授課54學時,實驗10學時。
教材內容包括智能控制概論,介紹智能控制的發展歷程和應用領域,簡介幾種重要的智能控制方法;專家控制,簡介專家系統的基本結構,講授專家PID控制器的原理與設計方法;模糊控制,講授模糊數學基礎知識、傳統的模糊控制原理和控制器設計與實現方法、模糊PID控制的兩種形式,特別是PID控制參數的模糊整定技術;神經網絡控制,講授前饋神經網絡和遞歸神經網絡中幾種典型的網絡模型以及學習算法、基于神經網絡的線性系統辨識技術、神經網絡逆模控制等;進化計算與控制,講授進化計算的概念、遺傳算法的原理及其與其他智能方法的結合,介紹遺傳機器人學;群體智能與控制,講授蟻群算法的基本原理及其在控制問題中的應用,介紹群體機器人學。
3.3單片機原理與應用
本課程是“智能科學與技術”專業的一門專業課程,目的是使學生了解單片機的組成原理及常用控制算法的實現;掌握51系列單片機指令系統和一般匯編程序設計編寫方法;熟悉常用的單片機硬件擴展技術;在此基礎上,熟練掌握控制算法的單片機程序編寫與調試。本課程擬定54學時,其中授課38學時,實驗16學時。
教材內容包括單片機系統概述,介紹單片機定義、單片機發展過程及單片機硬件結構;單片機指令系統及程序設計,介紹指令系統和匯編語言程序設計;硬件資源及接口技術,介紹硬件資源和接口技術;單片機使用技術,介紹抗干擾技術、C語言應用程序設計;依次介紹PID控制器、狀態反饋控制器、模糊控制器、系統辨識、卡爾曼濾波、滑模控制器、最優控制器、魯棒控制器、自適應控制器、神經網絡控制器的歷史沿革、基本原理、常用形式和單片機具體實現方法。
3.4嵌入式系統
本課程以當前主流的嵌入式系統技術為背景,以嵌入式系統原理為基礎,以嵌入式系統開發體系為骨架,以嵌入式控制系統開發為目標,較為全面地介紹嵌入式系統的基本概念、軟硬件的基本體系結構、軟硬件開發方法、相關開發工具、應用領域、熱門領域的開發實例以及當前的一些前沿動態,為學生展示較為完整的嵌入式控制系統領域概況。本課程擬定64學時,其中授課48學時,實驗16學時。
教材依據嵌入式控制系統的特征,將控制算法、嵌入式系統硬件、操作系統、應用程序設計及組態軟件作為統一的技術平臺介紹,突出嵌入式技術在控制系統中應用的特點,重點介紹嵌入式控制系統軟硬件、電路、操作系統、實時性、可靠性等特性,從軟件體系結構及開發的角度出發,強調實時調度、Bootloader、BSP、嵌入式實時多任務系統設計、交叉開發與仿真開發等關鍵技術,并特別引入了工業控制中需要的電磁兼容性設計和大量的典型嵌入式控制系統實例設計。通過本課程的學習,學生不但可以學會使用工具開發嵌入式軟硬件,而且可以從總體角度選擇適當的技術和方法,全面規劃和設計嵌入式系統。
3.5智能工程
本課程是“智能科學與技術”專業的一門核心專業課程。面向智能技術的實際應用,著眼于解決工程應用中的技術問題,從典型系統設計案例分析出發,通過大量實驗提高學生的工程實踐能力。本課程擬定36學時,全部為授課學時。
教材內容包括智能工程概論,介紹智能工程現狀、工程設計原則和工程實際流程;常用傳感器原理,介紹傳感器一般特性、光電式傳感器和視覺傳感器;典型智能系統設計案例,包括智能移動機器人、智能電梯群控電梯等系統。
3.6智能機器人
課程通過對一個具有代表性的仿人機器人的拆解,將知識點拆解成6個主要教學模塊:1)機器人控制模塊,介紹各類控制模塊的原理與組成;2)機器人運動系統,介紹電機與舵機的原理與控制方法;3)機器人動作系統,介紹機器人各部件的協調控制;4)機器人視覺系統,介紹典型的超聲波、影像傳感器的原理與識別算法;5)機器人表現系統原理,介紹人與機器人的交互原理;6)機器人通信系統原理,介紹機器人之間的數據與信息傳遞方法。學生學習時,能夠與基礎知識相聯系,并能掌握機器人這門技術,為從事機器人產品研發工作打下堅實的基礎。本課程擬定54學時,其中授課44學時,實驗10學時。
教材面向“智能科學與技術”專業,同時兼顧信息類專業學生編寫,根據這類專業學生的知識結構和特點組織內容。從具體的機器人控制需求出發,將自動控制的基本理論和機器人控制特點相結合,講授機器人控制系統的組成、規律、特點和設計方法。理論上反映當前的最新進展,內容上考慮初學者的需求,側重普及性、實用性和新穎性,結構體系符合信息類和控制類專業學生的特點,力求簡潔、清楚,對技術的敘述遵循目標、問題、理論依據、實現方法、實際情況、發展方向的方式。做到重點突出,符合實際,滿足需要,指導性強。
3.7智能控制系統
本課程是“智能科學與技術”專業的一門專業課程,使學生了解智能控制系統的基礎知識;掌握智能控制系統中最新的智能傳感技術、智能控制器、智能執行能執行器及智能網絡與接口技術;掌握智能控制系統中多個關鍵硬件裝置的識別及其使用。通過學習多個智能控制系統的開發實例,學生應掌握智能控制系統的設計方法與技術,堅實地掌握最新智能控制系統知識,提高理論聯系實際的能力,并為學習其他課程的打下堅實基礎。本課程擬定64學時,其中授課48學時,實驗16學時。
教材內容包括概述,介紹智能控制系統的基本概念、基本內容和機構及其發展趨勢;智能傳感系統,講授智能數據采集技術、傳感器智能化的數據處理方法、多傳感器信息融合的方法、智能傳感器實現方法與典型實例;智能控制器設計,講授基于單片機的智能控制器設計及其應用、基于高性能嵌入式ARM的智能控制器設計及其應用、基于PLC的智能控制器設計及其應用;智能電動執行器,講授智能電動執行器的硬件實現技術,軟件設計技術以及典型的智能電動執行器實例及其應用;智能網絡與接口技術,講授無線傳感器智能網絡,工業現場總線網絡以及智能傳感器、智能控制器和智能執行器的網絡接口實現技術;智能控制系統設計實例,綜合利用前面的知識設計網絡化智能壓力傳感器的系統設計、基于聲音定位的智能機器人系統設計、基于微機電慣性傳感器的汽車多路況智能防撞系統的設計、大型設備的PLC智能控制系統設計。
4結語
通過南開大學、北京科技大學和河北工業大學3所高校的研討,我們凝練出較完整的“智能科學與技術”專業課程體系,體現出本專業的特色;提出可供3所高校共同使用的教學大綱和教材內容,體現出學生培養的工程實踐導向。這些研究成果可以為開辦“智能科學與技術”專業的兄弟院校進一步研討提供藍本,也可以為籌建該專業的高校所參考。
注:本文受到北京科技大學教學研究會第六批教學研究課題、北京科技大學教育教學研究基金青年教師教育教學研究立項項目、河北工業大學教改項目(2010-12)支持。
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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)
關鍵詞：信息科學技術；教學改革；教學理念；計算機學科
北大信息科學技術學院針對北大學生的特點，把培養目標定位在培養具有國際視野的領域領軍人才上，具體講就是培養具有原創能力的研究型人才、具有集成能力的工程型人才和具有組織能力的管理型人才。為了實現上述培養目標，學院秉承了北京大學“加強基礎，淡化專業，因材施教，分流培養”的理念，在教學改革中強調了“拓寬夯實知識基礎，培養鍛煉綜合能力”的基本原則，關注了如下三方面的工作：一是結構化的教學體系框架設計：構筑能夠靈活調整課程安排、教學內容和教學形式的教學體系框架，適應本學科發展迅速和與產業結合緊密的特點。二是寬廣和扎實結合的基礎課程設置：依托北大的人文學科優勢培養學生的人文基礎，依托北大的理科優勢夯實數學物理基礎。依托北大計算機學科的歷史積淀強化算法和軟件編程基礎，依托學院的電子科學技術學科加強硬件基礎。三是面向能力培養的學習環境建設：營造敢于表達、質疑、挑戰、犯錯和承擔的學術氛圍，建設面向基礎知識和動手能力的實驗教學課程體系，建立結合真實科研任務的、與研究生同等條件的科研實習制度。
本文將對這些前期教改實踐做一個簡要總結。
一、結構化的教學體系框架設計
信息學院目前有四個本科生專業，分別為計算機科學與技術、電子學、微電子學和智能科學。其中前三個是成立學院時就有的專業，而第四個是學院成立后設立的全國第一個智能科學專業。在原有的教學體系中，每個專業的課程自成體系。一方面每個專業的學生知識面較窄，不利于學生適應快速發展的社會需求；另一方面有些課程在不同專業重復設置，浪費教學資源。學院成立后我們制定了新的本科生教學計劃，打通一年級四個專業方向課程，并在2005年、2007年兩次進行了修訂。我們提出了重視基礎，分階段、多層次的模塊式教學計劃，把課程分成三個階段安排(一年級、二年級和高年級三個階段)，除學校公共必修課外，把課程分成四個層級：學院公共必修課、專業必修課、專業核心選修課、任選課。
為了加強基礎、淡化專業，一年級統一安排數學、物理、計算機和電路方面的基礎課(如數學分析、高等代數、電磁學、力學、計算概論、程序設計實習、數據結構與算法、微電子與電路基礎等)，使得不同專業的同學在軟硬件方面都得到加強。2007年的修訂計劃，更加體現出北京大學重基礎重創新思維的培養特色。以學生為本，課程設置將數學、物理、計算機等方面的基礎課，分別開設AB兩級不同深度要求的課程。打造研究型、綜合型(寬口徑型)、應用型培養模式，以適應興趣和特長不同的學生。另一方面，在一年級第一學期開設“信息科學技術概論”，請學院里資深的專家教授向學生講解信息科學技術領域各學科的發展和最新成果，各專業的知名教授學者(包括院士、長江學者等)都親自給學生授課，開闊了學生的視野，激發了學生的學習興趣。二年級分為兩個大方向，計算機和智能科學的方向以及電子和微電子的方向。到了高年級，則根據不同的專業和學生志向安排更具選擇性的專業課程。
在學院本科教學框架體系下，計算機學科的本科教學體系由五大基礎(數學物理基礎、程序設計基礎、專業數學基礎、硬件基礎、系統軟件基礎)、三大系列專業課(計算機理論、計算機核心技術、計算機應用和新技術)和本科生科研實習組成。在整個課程體系中，程序設計基礎、硬件基礎、系統軟件基礎和全部的計算機核心技術、應用及新技術課程中都有大量的實驗教學內容。
二、關于計算機學科知識基礎的討論及相應課程的設置
隨著計算機學科的內涵和外延的不斷豐富，與計算機學科相關的領域不斷增加，各種理論、技術、應用層出不窮。我們不可能在本科四年的時間里向學生傳授所有與計算機學科相關的知識，因而要仔細討論清楚到底哪些內容是相對更基礎的是必須掌握的，哪些實驗對訓練學生基本動手能力更為有效，什么樣的教學模式對學生未來的發展更為有利。回答上述問題需要考慮以下幾個因素；(1)計算機學科未來發展趨勢預測及國家發展對計算機人才的需求。(2)計算機學科的知識體系及各部分之間的拓撲關系。(3)學生的特點和興趣。(4)學生培養的目標和定位。(5)現有師資力量和對未來師資力量發展的計劃。如果前四點決定了我們需要培養怎樣的人才以及如何培養，那么第五點將決定我們究竟能否做到我們想要做的。
北京大學信息學院由計算機科學與技術、電子學、微電子學和智能科學系組成，擁有開設各類課程的硬件環境和師資力量。學院的成立為調整每個專業方向的課程設置提供的可能性。在學院的框架下，由知名學者聯合為全院新生開設了信息科學技術概論。計算機專業的本科課程在硬件、程序設計基礎和智能方面都有所加強，而通過和數學學院、物理學院的聯合，為學生提供了多種的數學物理基礎組合課程。總體來說，北大信息學院計算機專業方向的課程體系包括數學基礎(有A(數學分析+高等代數)、B(高等數學+線性代數)兩種難度選擇)、專業數學(集合論、代數結構、數理邏輯、概率統計)、物理基礎(有ABC三種難度可供選擇)、程序設計基礎(計算概論、程序設計實習、數據結構與算法、數據結構與算法實習、算法分析與設計)、硬件基礎(微電子與電路基礎、基礎電路實驗、數字邏輯、數字邏輯實習、微機原理、微機原理實習、計算機組織與體系結構、體系實習(待建設)、系統軟件基礎(操作系統、操作系統實習、編譯原理、編譯實習、計算機網絡、計算機網絡實習)、三個方向的系列選修專業課程和科研實習(一年以上)與畢業論文(全院范圍評選十佳和優秀論文)。
北大信息學院計算機專業課程體系中比較有特色的內容是：(1)數學和理論課程豐富(由于聯合了數學學院和智能科學系)。(2)大部分基礎課程的實習內容單獨設課，時間為一個學期，要求分組完成比較大的項目，對學生充分理解理論課程的內容，提高動手實踐能力很有幫助。(3)與本系教師研究方向相關的課程內容豐富且課程門數呈上升趨勢。
三、加強基礎實驗教學建設，重視實踐能力培養
結合本院學生80％繼續深造的具體情況，我們制定了“能力培養為綱、知識傳授為目；基礎知識為體、專門技術為用；避免急功近利、強調后發優勢”的教學指導方針。具體來講就是在打好數學物理基礎的同時，強化實驗教學環節，尤其是設計和創新型實驗教學的環節，使學生養成探究各種知識理論的來源和適用范圍的習慣。
在提高實驗教學質量方面，學院也作了多種嘗試，其中最典型的是在提高學生程序設計和實現能力方面，自主研發了“百練”程序在線評測系統。該系統在基礎實驗教學中被廣泛應用，并輻射至全國全球。“百練”程序在線評測系統是一個基于萬維網的服務系統，全天24小時向全球提供服務。用戶在練習某個題目時，只需要將源程序通過網頁提交，在幾秒鐘之內就會得到正確與否的回答。“百練”對于程序的評判是極為嚴格的，學生的程序根據系統給出的輸入數據進行計算并輸出結果。“百練”在服務器端編譯、運行被提交的程序，取得輸出結果和標準答案對比，必須一個字節都不差程序才能算通過。這對于培養嚴謹、周密的程序設計作風極為有效，學生必須考慮到每一個細節和特殊邊界條件，而不是大體上正確就能通過。傳統的人工評判是難以做到這一點的。使用“百練”系統進行程序設計類相關課程教學時，一方面可以在網上布置作業題目，學生隨時完成作業、提交并獲得評測結果，減輕了教員批改作業的負擔同時增強了批改的準確性；另一方面教員亦可在網上監督學生作業完成情況，并就存在的問題進行解答。網上實時的編程考試，更能考察出學生的動手能力，同時有助于威懾和杜絕作弊現象。五年的教學實踐表明，“百練”系統在提高學生程序設計能力和編程的熟練和準確性方面起到了突出的作用。“在“百練”上做題對你創造力和思維能力都是種挑戰，有助于戒驕戒躁，任何一個字節都要處理得當，否則就會出錯。這不但可以使你懂得理論，而且使你真正開始寫自己的程序。”這是06級一位本科生的最深感受。四、參與科研項目，培養研究和創新能力
信息科學技術學院建立了一整套本科生科研實習制度，將科研實習與本科生課程訓練并列為本科生培養的兩個組成部分。在一、二年級學生中遴選一些基礎好的學生通過“校長基金”、“若政基金”、“教育部大學生科研實踐計劃”、教師自籌等項目進入課題組參與科研項目的研究。三年級時，各個研究所實驗室制度化招收實習本科生，包括組織報名、考核、錄取、基礎培訓、規章制度培訓、前沿介紹、與學生討論確定選題，之后進入與研究生同樣的培養模式進行培養。四年級時，所有沒進入實驗室實習的學生通過雙向選擇進入實驗室完成本科論文。
“在和高年級學生的協作中，我們學到的不僅是知識，而且還有一種信念，大家為同一個項目互相合作，以我們自己的方式鼓勵自己，如果我們能保持這種心態，我們一定能取得更大的成就。”已畢業的一位03級本科生認為，本科參加院里的科研實習，除了培養動手能力、科研創新能力之外，更重要的是培養了她的團隊協作能力。
讓本科生從一年級開始就陸續進入實驗室，跟隨導師和碩士生博士生參與真實課題研究。這樣做的好處是：(1)讓學生提前感受研究的文化氛圍，培養科學素養。(2)通過科研，充分認識數理基礎的重要性，積極主動奠定堅實基礎。(3)導師和學生互相溝通了解，提高研究生生源質量。(4)提前培養專業基礎知識，將研究生培養延伸至本科，有助于出高質量的研究成果。
信息科學技術學院有1個教學研究所和11個科研研究所，其中有2個國家重點實驗室、6個部委級重點實驗室，承擔了國家863、973、自然科學基金項目100多個，每年縱向科研經費6000多萬，為本科生就讀期間直接參加科研工作提供了條件。近幾年在一些研究基金的資助下很多本科生在研究所里受到很好的訓練，參與完成了重大科研課題，發表了高水平的論文。
五、科研團隊建設系列課程，促進科研成果向教學轉化
計算機系的教師是以研究所為單位組織的。每個研究所的教師有一個共同的大的研究方向。計算機系本科生課程分為基礎課和專業課兩個層面，針對這兩種課程，教師有兩種組織方式，一方面從各個研究所抽調有經驗的老教師和年富力強的中青年教師組織成基礎課教學團隊，負責全院基礎課程的建設，例如計算概論教學團隊、程序設計實習教學團隊、數據結構與算法教學團隊：另一方面，教師按研究方向組織成系列專業課程授課團隊，負責建設各個研究方向的系列課程，例如數據庫方向教學團隊、計算機網絡方向教學團隊、軟件工程方向教學團隊、計算機理論方向教學團隊、人機交互方向教學團隊、人工智能方向教學團隊、數字媒體方向教學團隊等等。每個研究方向的教學團隊負責建設一個方向的系列課程，保持課程內容與學科發展的同步，并設計使學生在該領域掌握相應技術基礎的遞進式系列課程。這樣做的好處是：(1)教師在自己的研究方向上開課，可以隨時將研究進展注入課程內容，可以講得更生動。(2)教師可在課上物色對本方向感興趣的學生，使他們加入到自己的研究團隊。(3)不同研究方向的系列課程在給學生提供更多選擇的同時，也形成了適度的競爭，如果沒有學生選修自己研究方向的課程，一定程度上會影響本方向的研究生生源質量。(4)基礎課的教學團隊教師來自不同的研究方向，在基礎課程內容的設計上可以更好地兼顧不同方向學生對基礎的要求，因此可以建設內容更加合理的基礎課程內容。
以科研團隊建設系列專業課程的模式促進了科研成果向教學的轉化。例如，在中國教育網格研究項目支持下，學院自主研發的大學課程在線系統成為中國互聯網上最大的大學教育資源之一。“大學課程在線系統”目前擁有4 970個大學課程視頻，約84 000個小時每天超過1000個不同的用戶IP地址訪問，36所大學加入，成為中國互聯網上最大的教學資源之一。
中圖分類號：G642 文獻標識碼：B
1 引言
周濟同志在實施“質量工程”的二號文件中指出： “提高高等教育質量，本科教學質量是關鍵”。智能科學與技術是信息類學科中最年輕的本科專業，也是最具有發展潛力的專業。2008年中國科協舉行的“五個10”系列評選活動中，作為智能科學技術核心的“人工智能技術”和作為智能科學技術重要應用領域的“未來家庭機器人”均入選“10項引領未來的科學技術”，這在當今所有學科中獨一無二。
文獻[2]對中國計算機相關專業作了一次比較全面的調查，調查中發現，目前學生仍處于應試教育模式中，要考很多基礎理論課程，而實踐課程少，動手能力不強，致使畢業后競爭力較差。調查結果顯示，認為畢業生在實際工作中動手能力培養不足的比例高達70％。有的用人單位還反映，學生在校學習過程中沒有形成一個好的習慣，沒有把基礎的東西學好，而是認為學一個語言就可以去用了，結果編程基礎很不扎實，稍微復雜點的編程就會出問題，而且編程不太規范，項目工程能力較差，突出的例子就是不喜歡寫項目文檔。
學生在校期間缺乏有效的、足量的實踐環節，是企業和畢業生的共同反映。例如，關于“工作中最有用的技能或知識的來源”的多選題，70.7％的畢業生認為是參加工作之后逐漸學習到的；其次為課程實習，例如硬件試驗和上機項目實習題，占40％；第三為到公司實習，占39.2％，都高出大學教師的課堂教學。
對于智能科學與技術專業，將所有專業課程分成兩大類：理論性課程和應用實踐性課程。有的課程既兼顧理論性，又兼顧實踐性，但是有所側重。理論性課程是方法論的內容，是知識傳承的載體，是本科階段必須強化的內容，目前對于理論性或者偏理論性的課程比較重視，但是比較忽略實踐性課程。
雖然每年各類公司招聘應屆畢業生的標準幾乎一致，但是貌似并未對教學大綱產生過影響。每年各類公司到學校招聘，要求掌握的開發工具和開發平臺等，大多沒有在課程體系中出現，如圖1所示。
為什么在課程體系中沒有出現的這些技術呢?不少老師會認為我們是本科教學，這些是專科甚至是職高應該學的內容。然而事實并非如此，2002年開始，我校和比利時魯汶工學院合辦了一個碩士班，這個專業是魯汶工學院的碩士類專業中的最好專業，畢業生在比利時非常受歡迎。他們的課程覆蓋了大部分企業的招聘需求：c++程序設計(QT平臺)、用戶界面(UI)設計、JavaWeb開發和Flas設計，等等。除了一門“電子媒體導論”屬于偏理論性的課程，其他全部是實踐性的課程。這些課程是目前國內不屑于開的一些科目，而恰恰又是企業所需要的。
目前對于課程的設置，國內很多專業課程體系和10年前的課程體系設置大體相同。當然，對于基礎類課程，沒有多大變化是可以理解的。信息類學科每隔5年都會發生重大變化，課程體系卻變化很小。這有兩方面原因：(1)課程內容變化，第一遍講解需要大量的備課時間，而且講課效果還不一定好。(2)要繼續學習新技術，不如講老課程來得熟練、輕松。這樣導致新課程開不出來，即使開出來也沒有人愿意講。
2 軟件應用實踐類課程設計探討
首先要明確這個體系中有些什么，才能決定需要設置什么。用人單位和畢業生都認為，現在的本科教學有一種教師“閉門造車”之嫌，教師是根據院系的課程安排和課本上的內容、按照自己的思維方式去講解，其實，就課程安排本身而言就可能已經與社會需求脫節了。
在對所使用的操作平臺的調查中，選擇使用UNIX／Linux開發平臺的比例明顯居高。學生在校期間和實際工作中所使用的平臺有一些差異，如果能在本科課程中增大UNIX／Linux平臺的比例，效果會更好些。在對開發語言與環境方面的調查中，也發現目前在校期間和工作中使用的開發語言和環境不太一致，相差最大的是Java和JSP／J2EE。可見，高校關于開發語言的課程設置中也存在一定問題。
目前在應用開發領域中，從軟件開發體系上分類，主要分成三大體系，一種是基于瀏覽器的B／S(Brower／Server)架構，另一種是C／S(ClientJServer)架構、面向嵌入式系統的開發架構。開發體系如圖2所示。
基于B／S架構的開發，目前主要采用三種服務器端語言：JSP(Java Server Pages)、PHP和，這三種語言構成三種常用應用開發組合：JSP+Oracle體系、PHP+MySQL體系以及ASP，NET+SQL Server體系。
基于C／S架構的開發，傳統的開發環境有VB、VC以及Delphi等，隨著Java體系以及，NET體系的普及，目前更流行NET編程體系和Java編程體系。
對于嵌入式開發，很多老師可能覺得應該并入硬件類課程。我們認為應當并入軟件類課程，主要有如下兩個原因：(1)目前面向嵌入式的開發，并需要涉及多少硬件設計，開發板都是定制好的，和開發軟件的套路沒有區別。(2)嵌入式開發環境與普通計算機開發環境已經基本統一，比如QT，Eclipse和Visual 開發套件等。目前，面向嵌入式系統的主流平臺分成兩種：Linux和WinCE，從開發角度上劃分，可以粗略分成應用開發與驅動開發。
將每一個體系都分成基礎部分和提高部分，為了能將擴大知識面，將基礎部分設置成為必修課程或者選修課，提高部分設置成為選修課。同學可以根據自己的興趣和發展方向，選擇某一個分支學習下去，并在這個方向進行綜合案例設計和畢業設計，并以此為作為就業的方向，從而提高最終的就業成功率。基本課程規劃如圖3所示。
將“算法分析與設計”作為軟件類課程的基礎，參考MIT大學的智能方向的課程規劃，主要講解智能搜索、排序以及動態規劃方面的內容；然后設置3個主線結構：(1)Java基礎J2EE開發；(2)NET應用開發基礎NET Web開發；(3)基于ARM／DSP系統的Linux應用開發一基于ARM／DSP系統的驅動開發，其中大部分基礎類的課程以必修課的形式開出，后面的課程以選修課的形式開出。
通過基礎類課程的學習，可以對這個體系的內容有一個初步的認識，學生可以根據自己的就業方向以及興趣合理選擇后續的課程。
3 軟件應用實踐類課程的教學方法探討
大部分實踐類課程由課堂講解和上機組成，課堂講解 將大部分知識點講解清楚，然后通過上機將課堂的內容進一步鞏固，并通過練習，提高課程的動手能力。
如果上午課堂講解，下午上機練習，效果還可以。很多情況下，要間隔好幾天，這樣再上機效果將大大降低，根據遺忘規則，很多同學已經忘記課上的大部分內容，上機的效果將大大降低。
我們計劃采取一種折中的方法，分成小班在實驗機房上課。將講解部分與上機練習結合起來，對每一個知識點進行講解后，讓同學立刻進行練習，這樣可以提高同學的動手實踐能力。通過教師的課堂講解和同學的課堂練習，將知識達到融會貫通的程度，如圖4所示。
這種設置提高了對教師的要求，教師除了熟練的知識講解，還要有快速發現問題的能力，及時查找同學練習中出現了問題。還需要對知識有良好的把握和課堂的整體控制能力。
4 軟件應用實踐類課程的講義教材建設探討
對于講課的積累，除教學大綱和完整的PPT以外，還應該根據專業特色建立一套完整講義。每年要對講義的內容進行完善和修改。講義是教學過程的總結，一套完善的講義不僅方便老師教學和同學學習，還能為其他老師授課提供有益的參考。
但是，講義的編寫需要耗費大量時間，是知識再加工整理的過程。內容是講義和教材的生命，保證內容質量，是提高教學質量的關鍵。300頁的講義至少需要1200小時以上的時間投入，即使是講了很多遍的課程，建立講義的周期也需要半年到1年的時間。
講義一般情況下使用Word錄入，如果對Word不熟悉，對300頁左右的書稿進行整理將會非常辛苦。靈活使用Word樣式表，可以使排版更加輕松，使整個稿件條理性很強。除此之外，圖表的清晰程度也很重要，圖題和表題要按照章節進行標注。由于書稿是單欄排列，為了使自己的書稿能夠美觀大方，盡量不要使用高度大于寬度的圖，圖的高度與寬度的比例在1：1.5到1：2.5之間比較適宜，比例盡量接近黃金分割點“0.618：1”，這樣的圖從視覺上是最舒服的。從開始設計大綱到正式完成，科學的方法大概需要5步左右，如圖5所示。
前期的預研階段，需要與同行討論規劃講義的大綱與章節，并針對每一章定出一級節標題，并反復與同行討論并修改大綱。如果作為規劃講義的一部分，還需要考慮與其他講義的銜接、知識點的統籌規劃等。根據實際情況，這一階段一般需要1個月左右。
即使作了充足的預研，到實際寫作的時候，也會舉“手”維艱，往往投入大量的時間，也看不到多少產出。但是如果不投入時間，則一定不會有產出。很多第一次接手講義或者教材編寫的老師，經常會選擇在這個階段放棄。其實對于第一遍編寫，并不需要過于細致，這一階段需要調動發散性思維，將自己授課的材料，“填鴨式”放到規劃的每個章節上，并不斷地對資料進行整理，用非口語化的語句，整理素材。講課的思維很容易影響講義的語句，因此會出現大量的類似“我們看這樣是不是更好啊”、“這樣不行了啊”等語句，這些口語化的文字，盡量避免。
第二遍編寫和修改，是決定講義質量好壞的關鍵過程。按照規劃將理論知識、實際案例和綜合應用等補充完整。控制好各部分的比例，例如理論知識與實際例子的比例為7：3或者6：4等。對每一章節進行反復細致的修改，并根據內容編寫每章習題以及答案。
經過第二遍的編寫和修訂，寫出的內容已經可讀了。找個同行進行內容上、技術上和概念上的審查，并根據意見進行修改。因為最終面向的是學生，找幾個同學從初學者的角度閱讀，只有他們才能感覺到什么地方不連貫、什么地方跳躍有些大了或者什么地方看不懂等。
第三遍修改是一個逐步“求精”的過程。根據同行以及同學的意見，再進行修改，修改的同時，再請他們對相應的地方進行閱讀，看調整是否恰當。經過反復修改后，就可以定稿了，在稿件的基礎上再編寫內容提要和前言等。
經過兩遍以上的使用，學生反映良好，就可以在此基礎上將講義建設成為一本教材。如果教材不來源于講義，不經過課堂的檢測，很難是一本好教材。
5 應用實踐類課程的考試方法探討
閉卷考試有很多缺陷，不能客觀反映出學生理解、掌握、應用知識的實際情況，但是如果沒有閉卷考試的督促，學生會放松學習，從而不能產生良好的學習效果。可以不應拘泥于閉卷這一種形式，對考核內容和形式作適當調整，形成多樣化的考評方法。例如：
(1)減少閉卷考試的科目，安排具體實踐項目，結合平時組織的小討論、小論文，做項目、寫方案報告，以論文考核為主。
(2)更多地通過課程的實驗和成果來考核，鼓勵在實驗中的創新，理論成績所占比例可以縮小到總成績的50％以下。
(3)布置給每位學生的作業都不一樣，不以統一的答案標準作為考核依據。
(4)減少必修課比例，鼓勵學生選擇選修課程。
大部分專業核心課程都有實驗環節和課程設計環節。課程設計環節對學生是一個綜合性鍛煉的機會，要求學生從工程的角度進行考慮和設計，考核時不僅要看程序的運行，更重要的是要看設計思想和程序代碼及邏輯，這樣就有效地防止了一個學生做出來其他同學就都拷貝的現象。為了保證課程設計的質量，題目事先要進行篩選和評議，根據課程設計的時間長短，題目的難度要進行相應調整，偏難和偏易都不合適。
參考歐洲一些科目考試的經驗，并結合國內的課程的特點，我們將課程考核分成3個部分，平時的成績占10％，課程最終的答辯占30％，閉卷考試占60％，如果有任何一個類別不通過，課程都算不及格，如圖6所示。
其中，試卷答題和項目答辯同時進行，某一組在答辯時，其他小組在考試，這樣交替進行。每組的項目需要設計出完整的程序演示、系統的需求分析、詳細設計以及答辯PPT等。
6 結束語
（河北工業大學控制科學與工程學院，天津300130）
摘要：課外科技活動能有效促進學生創新能力的培養和實踐能力的提高，在創新型人才培養體系中得到廣泛的認可與重視。文章分析課外創新實踐活動組織形式與實踐效果評價等關鍵問題，通過對組織體系理論的研究和具體實踐，提出基于群體動力的組織構建形式以及有效的評價機制。
關鍵詞 ：群體動力；創新實踐；組織形式；實效評價
基金項目：河北工業大學教學改革立項（校政字[2013]168號）。
第一作者簡介：宣伯凱，男，實驗師，研究方向為智能康復輔具，xuanbokai@126．com。
0 引 言
在知識經濟快速發展的時代，綜合國力的競爭最終歸結為科技創新人才的競爭。大學是培養科技創新人才的基地，現階段國內高校創新人才培養的質量還不能滿足國家發展建設的需要。在總結、借鑒國內外人才培養經驗的基礎上，建立并完善創新型人才培養體系是當前急待解決的問題。
智能科學與技術是面向前沿高新技術的基礎型本科專業，是集電子、信息處理、計算機和控制技術等多學科為一體的交叉綜合性學科。智能科學是一個不斷發展的學科，技術成果和研究動向更新得很快。智能科學與技術專業必須更加重視學生實踐應用能力和創新能力的培養，通過實踐環節提高學生的實際動手能力和科學研究能力。
1 創新實踐教育現狀分析
世界各國的高等教育都非常注重創新人才的培養，發達國家在人才培養模式上各具特色。現代大學起源于歐洲，英國幾所著名的大學在創新能力教育方面取得了顯著的成效。牛津和劍橋都采用精英化的教育方式并且是最早實施本科生導師制的大學；在創新人才培養上，注重提高學生的獨立思考能力和開放性思維能力，強調教育的實踐目的。自20世紀90年代以來，美國的大學不斷進行教育創新，在研究型大學建立創新人才培養體系。通才教育是美國大學教育最突出的特征，通過跨學科專業和課程培養適應現代高端技術領域的復合型創新人才。在本科階段，小團體的實驗室和研討會是重要的教學模式。亞洲地區，日本的高等教育水平較高，注重教育資源整合與人才培養；高校和企業建立聯合研究、合作研究等多種形式的橫向聯合。國外高校創新人才培養的體系中，靈活的教學方式和實踐性的科研模式是創新人才培養的關鍵環節。在教學中，教師應注重發揮學生的自主意識和創新意識，讓學生參與科研活動，重視實踐性教學對學生科研能力和創造力的提高。
由于歷史文化傳統不同和教育體制的差異，國內大學在創新人才培養的理念、模式方面與國外存在較大差距。在創新人才培養中存在觀念陳舊、教學內容和教學手段缺乏創新、評價體系不科學等問題。近年來，國內越來越多的高校開始進行教學改革，探索多樣化人才培養模式。清華大學把加速建立研究型大學的人才培養體系定為改革目標，提出全面落實通識教育基礎上的寬口徑專業教育，讓更多本科生參加大學生研究訓練，令拔尖人才不斷涌現。北京大學實行元培計劃，提出復合型人才的培養目標。復旦大學、浙江大學、南京大學等院校也提出了各自的人才培養模式。綜觀上述高校的改革方案，主要的特點是注重拓寬學生的專業基礎，設立大學生研究計劃，使本科生及早接受科研訓練，激發學生的主動性和創造性，進而培養學生的創新意識和能力。
2 課外創新實踐活動的目標
探索加強高校學生創新能力培養的方法和途徑不僅是高校教學改革和發展的需要，也是時展的迫切要求。課外科技創新實踐活動的組織及實踐可以促進學生綜合素質的提高，致力形成系統的、高效的課外實踐教學體系，全方位培養學生的創新實踐能力。
(1)通過課外科技創新實踐活動可以激發學生的學習興趣，加強專業了解。大學生科技創新活動具有理論聯系實際的功能，通過實踐明確目標，將興趣愛好發展為專業努力方向，激發學生的創造激情，培養創新意識。
(2)課外科技創新實踐活動融會專業課程內容，促進第一課堂的學習。學生不再是課堂內被動吸收知識的服從者，而成為創新活動的參與者。實踐活動能夠調動學生課堂學習的主動性和積極性，形成課內外相互促進的良性機制。
(3)通過課外科技創新活動增強學生的創新應用能力，有助于學生適應社會發展需求。在我國社會經濟發展的新形勢下，知識和技術更新日趨加快，市場對專業人才素質的基本要求是具有較高的知識遷移、解決問題、動手實踐和創新思維能力。科技實踐活動能為學生提供更廣闊的平臺，使學生在實踐中學會運用專業知識分析問題和解決問題，使知識轉化為能力，進而應用于實踐。
(4)課外科技活動對學生的科學研究能力培養具有推動作用。創新實踐活動能夠讓學生在實踐中了解學科最新技術成果，培養大學生從事科學研究的嚴謹態度與科學方法，積累科研經歷和體驗。對創新素質、探索精神、科學實驗能力的提高具有不可替代的作用，為培養和造就高尖端科技人才奠定基礎。
3 課外創新實踐活動的組織形式
3.1 構建學生團隊，激發群體學習動力
20世紀30年代末，美籍德國人庫爾特·盧因提出“群體動力理論”。根據群體動力理論，積極的群體行為會對個體產生良性影響。群體開展實踐學習比個體獨自學習的效率更高、凝聚力更強、吸引力更大。創新實踐教育必須建立在個體內在需求與環境外力推動的共同作用下，以群體動力理論為指導，構建以團隊為基礎的創新實踐教育模式。
基于群體動力的團隊運作模式在認知能力、信息加工決策、目標執行過程等方面存在優勢。教師應積極組織鼓勵學生全體參與，在群體模式下組建活動基本單元——學生課題組，并在課外創新實踐活動的組織過程中，將課題組制與導師制相結合，合理調配智力資源，提升學與教的效果；充分發揮團隊運作模式的優勢，結合導師在理論深度和實踐經驗方面的優勢，增強對創新型人才的培養；在創新培養體系中以學生為中心，注重激發學生的學習主動性，培養創新進取精神與團隊協作能力。
3.2 課外創新實踐的組織建設
1)學生課題組的形成。
教師在學生的培養過程中可以學生為主體、以團隊合作的形式促進學習的深入。團隊成員之間知識結構的互補、及時有效的互動交流都會增強合作學習的效果。Vaneijl和Pilot( 2005)在研究中指出小組規模很重要，因為學生在學習步驟、興趣、學習習慣等方面有明顯差異，實踐表明3～4人比更大的組有效。選定4人制小組為學生團隊的基本單元，既有利于充分發揮學生個人能力，又能實現一定程度的互動協作并且具有應對成員變化的彈性。在我們對智能專業學生的問卷調查中也印證了這一結論，在最初形成的課題組中，因關系親近而形成團隊的占63%，因指派、學號、位置等因素隨機組成的占24%，考慮到成員知識能力互補等因素的占13%。在確定課題組成員時，應遵循有利于溝通交流和情感培養的原則，以能力全面、綜合素質高為目標，提高團隊的績效。
2)學生課題組的結構優化。
團隊結構與任務完成效果有直接關系。筆者以智能專業學生為研究對象，組成的課題小組屬于平行結構。在沒有其他專業知識背景成員的情況下，教師應該對課題組成員的知識結構進行優化調整；在全面提高學生個人能力的基礎上，將課題組結構優化與個性化發展培養相結合；在學習和完成任務的過程中明確學生個人的能力和特點，制訂適合的個性化培養計劃，使每個成員各有專長，都具有獨立解決某方面專業問題的能力。
3)課題組的重組與大團隊培養。
任務的內容和規模與團隊的規模、結構緊密相關，應對不同規模、性質的任務時，教師需要對已有的課題組進行調整或重組。課題組的重組不是盲目將成員從一個課題組轉到另一組，而是在原課題小組的活動中積累一定的實踐經驗，對個人的專長和能力有更明確的認識，能夠在新團隊中進行協作。教師在進行課題組小團隊培養的同時，可將有共同目標（參加同一比賽）的課題組組織成大團隊，進行針對性的培訓，搭建更大的交流合作平臺；在大團隊氛圍下，逐步形成良性競爭的關系，激發學生最大的潛力。
4)課題組導師的系統化指導。
課題組導師在學生知識體系構建和解決問題能力的培養上起著主導作用，承擔對學生課題組研究內容連續性和繼承性的管理。對人才的培養是一項長期的、持續性的工作。以某項競賽活動臨時組成的課題小組對研究沒有長期的目標和規劃，無后續活動或者研究內容空洞缺少鍛煉價值，而通過課題組導師的引導，可以確定長期穩定的學習、研究內容，增強學生的興趣，幫助學生進行深入的研究。成熟的科技競賽項目具有完善的賽事規定且面向群體，學生參與的過程也有較強的連續性，可以在不同年級之間形成繼承關系，避免走彎路，提高作品質量；發揮高年級學生榜樣帶動作用，指導低年級學生汲取更多經驗，構建階梯隊伍，營造良好的活動氛圍。
4 課外創新實踐活動的實效評價
指導大學生參加創新實踐活動是培養大學生創新能力的有效途徑。由于學生課題組制的活動具有很大的靈活性，因此需要建立一套與傳統課堂教學考試不同的實效評價體系。通過問卷調查發現，參與創新實踐活動的學生都希望通過活動提高自身素質，其中近50%的學生明確表明在意是否獲得獎勵激勵。創新實踐活動管理和運行機制應與學分設置、學生評價制度、物質精神獎勵等因素密切結合，通過導師評價、競賽成績評價和成果評價對參與活動的學生給予綜合評價和適當激勵，并跟蹤學生的長期發展狀況，評估活動的整體影響。
通過調查分析發現，對創新實踐活動的科學評價是對創新實踐教學理論研究內容的完善，能夠促進組織模式的改進，調動學生、老師、學校更大的積極性，提高人才培養質量。
(1)導師評價。導師評價與學生科技創新學分關聯。課題組導師是學生科研活動的管理者，了解和掌握學生在科研、競賽中的表現。導師可根據創新實踐活動的特點制訂相關的考核標準，依據實際情況參照標準要求，決定學生是否獲得相應學分。
(2)競賽成績評價。科技競賽不僅能激發學生的創新意識，提高學生對知識理解和應用的能力，同時也提供了積極競爭的平臺，具有完整的評價體系。學生參與科技競賽的級別和獲得成績的級別能客觀反映學生的創新能力和執行能力，尤其競賽的宣傳展示和現場答辯環節是對學生綜合素質的一項考察。依據學生在競賽體系中的成績給予獎勵，也是對學生參與創新實踐的一種激勵。
(3)成果評價。創新實踐活動的評價可以借鑒科研項目的評價標準，以學生參與發表的論文、專利、參與的實際項目等指標作為評價依據。除了這些評價標準外，教師可對學生的長期發展進行跟蹤，調查實踐活動對學生考取研究生、就業情況等的影響，對創新實踐活動的成果作綜合性評估。
通過調查分析發現，對創新實踐活動的科學評價是對創新實踐教學理論研究內容的完善，可以促進活動組織模式的改進，調動學生、老師、學校更大的積極性，提高人才培養質量。
5 結語
創新實踐活動對學生能力素質的全方位培養起著重要的作用，要采取科學合理的方式調動大學生群體參與科技創新活動的積極性，既要注意科技創新教育的普遍性，又要注意發現和培養一批優秀學生，充分發揮其帶頭示范作用。實踐表明，基于群體理論的課外創新實踐活動的組織形式與科學的實踐效果評價具有良好的可操作性，指導本科智能專業學生在多項科技活動和競賽中獲得了優異成績，人均獲獎一次以上，達到了創新實踐能力培養的目標。
參考文獻：
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關鍵詞：神經網絡；智能；計算；應用研究
中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)20-30326-02
Application of Neural Network Forefront
LI Bing-fu1,2
(1.Zhanjiang Normal College, Zhanjiang 524048, China; 2.Chongqing University, Master of the Computer College, Chongqing 400030, China)
Abstract: The rise of neural networks, has been on the cognitive and intellectual nature of the computer industry and basic research has produced an unprecedented excitement and great role. Therefore, in all fields has greatly applied research.
Key words: Neural Networks; Intelligent; Computing; Applied Research
1 引言
神經網絡是一門模仿人類神經中樞――大腦構造與功能的智能科學，利用物理器件來模擬生物神經網絡的某些結構和功能，即由許多功能簡單的神經元互聯起來，形成一種能夠模擬人的學習、決策和識別等功能的網絡系統。他具有快速反映能力，便于對事物進行適時控制與處理；善于在復雜的環境下，充分逼近任意非線形系統，快速獲得滿足多種約束條件問題的最優化答案；具有高度的魯棒性和容錯能力等優越性能。
神經網絡的崛起，已對認知和智力的本質的基礎研究乃至計算機產業都產生了空前的刺激和極大的推動作用。因此在各個領域都有很大的應用研究。
2 神經網絡（ANN）的研究內容
1) 理論研究：ANN模型及其學習算法，試圖從數學上描述ANN的動力學過程，建立相應的ANN模型，在該模型的基礎上，對于給定的學習樣本，找出一種能以較快的速度和較高的精度調整神經元間互連權值，使系統達到穩定狀態，滿足學習要求的算法；2) 實現技術的研究：探討利用電子、光學、生物等技術實現神經計算機的途徑；3) 應用的研究：探討如何應用ANN解決實際問題，如模式識別、故障檢測、智能機器人等。
3 神經網絡在各領域的應用研究
3.1 智能機器領域的應用研究
智能機器領域的應用研究主要是進一步研究調節多層感知器的算法，使建立的模型和學習算法成為適應性神經網絡的有力工具，構建多層感知器與自組織特征圖級聯想的復合網絡，是增強網絡解決實際問題能力的一個有效途徑。重視聯結的可編程性問題和通用性問題的研究，從而促進智能科學的發展。通過不斷探索人類智能的本質以及聯結機制，并用人工系統復現或部分復現，制造各種智能機器，可使人類有更多的時間和機會從事更為復雜、更富創造性的工作。
智能的產生和變化經過了漫長的進化過程，我們對智能處理的新方法的靈感主要來自神經科學，例如學習、記憶實質上是突觸的功能，人類大腦的前額葉高度發育，它幾乎占了30%大腦的表面積，在其附近形成了人類才出現的語言運動區，它與智能發育密切相關，使神經系統的發育同環境的關系更加密切，腦的可塑性很大，能主動適應環境還能主動改造環境，人類向制造智能工具方向邁進正是這種主動性的反映。腦的可塑期越長，經驗對腦的影響就越大，而人類的認知過程很大程度上不僅受經驗主義的影響，而且還接受理性主義的模型和解釋。因此，對于智能和機器的關系，應該從進化的角度，把智能活動看成動態發展的過程，并合理的發揮經驗的作用。同時還應該從環境與社會約束以及歷史文化約束的角度加深對它的理解與分析。
神經網絡是由大量處理單元組成的非線性、自適應、自組織系統，它是在現代神經科學研究成果的基礎上提出的，試圖模擬神經網絡加工、記憶信息的方式，設計一種新的機器，使之具有人腦風格的信息處理能力。智能理論所面對的課題來自“環境－問題－目的”，有極大的誘惑力與壓力，它的發展方向就將是，把基于聯結主義的神經網絡理論、基于符號主義的人工智能專家系統理論和基于進化論的人工生命這三大研究領域，在共同追求的總目標下，自發而有機的結合起來。在21世紀初，智能的機器實現問題的研究將有新的進展和突破。
3.2 神經計算和進化計算的應用研究
計算和算法是人類自古以來十分重視的研究領域，本世紀30年代，符號邏輯方面的研究非常活躍。例如Church、Kleene、Godel、Post、Turing等數學家都給出了可計算性算法的精確數學定義，對后來的計算和算法的發展影響很大。50年代數學家Markov發展了Post系統。80年代以后，神經網絡理論在計算理論方面取得了引人注目的成果，形成了神經計算和進化計算新概念，激起了許多理論家的強烈興趣，大規模平行計算是對基于Turing機的離散符號理論的根本性的沖擊，但90年代人們更多的是批評的接受它，并將兩者結合起來，近年來，神經計算和進化計算領域很活躍，有新的發展動向，在從系統層次向細胞層次轉化里，正在建立數學理論基礎。隨著人們不斷探索新的計算和算法，將推動計算理論向計算智能化方向發展，在21世紀人類將全面進入信息社會，對信息的獲取、處理和傳輸問題；對網絡路由優化問題；對數據安全和保密問題等等將有新的要求，這些將成為社會運行的首要任務，因此，神經計算和進化計算與高速信息網絡理論聯系將更加密切，并在計算機網絡領域中發揮巨大的作用，建立具有計算復雜性、網絡容錯性和堅韌性的計算理論。
基于人類的思維方式的轉變：線性思維轉到非線性思維。神經元、神經網絡都具有非線性、非局域性、非定常性、非凸性和混沌等特性，故此在計算智能的層次上進行非線性動力系統、 混沌神經網絡以及對神經網絡的數理研究。從而進一步研究自適應性子波、非線性神經場的興奮模式、神經集團的宏觀力學等。因為，非線性問題的研究是神經網絡理論發展的一個最大動力，也是它面臨的最大挑戰。此外，神經網絡與各種控制方法有機結合具有很大發展前景，建模算法和控制系統的穩定性等研究仍為熱點問題，而容忍控制、可塑性研究可能成為新的熱點問題。開展進化并行算法的穩定性分析及誤差估計方面的研究將會促進進化計算的發展。把學習性并行算法與計算復雜性聯系起來，分析這些網絡模型的計算復雜性以及正確性，從而確定計算是否經濟合理。因而關注神經信息處理和腦能量兩個方面以及它們的綜合分析研究的最新動態，吸收當代腦構象等各種新技術和新方法是十分重要的。
離散符號計算、神經計算和進化計算相互促進或者最終導致這3種計算統一起來，這算得上是我們回避不了的一個重大難題。預計在21世紀初，關于這個領域的研究會產生新的概念和方法。尤其是視覺計算方面會得到充分地發展。我們應當抓住這個機會，力求取得重大意義的理論和應用成果。
3.3 神經網絡結構和神經元芯片的應用研究
神經網絡結構的研究是神經網絡的實現以及成功地實現應用的前提，又是優越的物理前提。它體現了算法和結構的統一，是硬件和軟件的混合體，這種硬軟混合結構模型可以為意識的作用和基本機制提供解釋。未來的研究主要是針對信息處理功能體，將系統、結構、電路、 器件和材料等方面的知識有機結合起來，建構有關的新概念和新技術，如結晶功能體、最子效應功能體、高分子功能體等。在硬件實現上，研究材料的結構和組織，使它具有自然地進行信息處理的能力，如神經元系統、自組織系統等。神經計算機的主要特征是具有并行分布式處理、學習功能，這是一種提高計算性能的有效途徑，使計算機的功能向智能化發展，與人的大腦的功能相似，并具有專家的特點，比普通人的反應更敏捷，思考更周密。光學神經計算機具有神經元之間的連接不僅數量巨大而且結合強度可以動態控制，因為光波的傳播無交叉失真，傳播容量大，并可能實現超高速運算，這是一個重要的發展領域，其基礎科學涉及到激光物理學、非線性光學、光紊亂現象分析等，這些與神經網絡之間在數學構造上存在著類似性。近年來，人們采用交叉光互連技術，保證了它們之間沒有串擾，它有著廣闊的發展前景。在技術上主要有超高速、大規模的光連接問題和學習的收斂以及穩定性問題，可望使之得到突破性進展；另一種是采用LSI技術制作硅神經芯片，以及二維VLSI技術用于處理具有局部和規則連接問題。在未來一、二十年里半導體神經網絡 芯片仍將是智能計算機硬件的主要載體，而大量的神經元器件，如何實現互不干擾的高密度、高交叉互連，這個問題可望盡早得到解決。此外，生物器件的研究正處于探索之中，研究這種模型的理論根據是當硅集成塊和元件間的距離如果接近0.01微米時，電子從鄰近元件逸入的概率將很有限，便產生“隧道效應”的現象，它是高集成電路塊工作不可靠的原因之一。而生物芯片由于元件是分子大小的，其包裝密度可成數量級增加，它的信號傳播方式是孤電子，將不會有損耗，并且幾乎不產生熱。因此，它有更誘人的前景。隨著大量神經計算機和神經元芯片應用于高科技領域，給神經網絡理論和方法賦予新的內容，同時也會提出一些新的理論課題，這是神經網絡迅速發展的一個動力。
4 結束語
近年來，我國“863”計劃、攻關計劃、“攀登”計劃和國家自然科學基金等，都對神經網絡的研究給予了資助，吸引了大量的優秀青年人才從事神經網絡領域的研究工作，并促進我國能在這個領域取得世界上的領先地位。在21世紀科學技術發展征程中，神經網絡理論的發展將與日俱增。
參考文獻：
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