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1背景介紹
智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是一門新興的交叉型學(xué)科[1]。隨著信息化的進(jìn)一步深入以及IBM“智慧地球”、我國“感知中國”等戰(zhàn)略的實(shí)施,智能科學(xué)技術(shù)正在成為關(guān)系國民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展和國家安全的一個(gè)重要領(lǐng)域。因此,智能科學(xué)與技術(shù)相關(guān)專業(yè)的建設(shè)也引起了國內(nèi)外高校的重視。國外許多著名高校都設(shè)立了人工智能專業(yè),并授予智能科學(xué)專業(yè)學(xué)位;世界多數(shù)知名理工類院校都設(shè)立有人工智能研究所或?qū)嶒?yàn)室,進(jìn)行智能科學(xué)專業(yè)的科學(xué)研究和人才培養(yǎng)。
相對而言,國內(nèi)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的起步較晚。2004年,北京大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院經(jīng)教育部正式批準(zhǔn)設(shè)立了全國第一個(gè)智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)。之后,國內(nèi)許多高校也相繼設(shè)立了這一專業(yè),有些高校還成立了相應(yīng)的系。現(xiàn)在智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)已經(jīng)從計(jì)劃外專業(yè)變成計(jì)劃內(nèi)專業(yè),標(biāo)志著該專業(yè)的建設(shè)在國內(nèi)已逐漸形成氣候。
廈門大學(xué)是國內(nèi)較早設(shè)立智能科學(xué)與技術(shù)系的高校之一。基于在智能科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域多年的研究積累和師資儲備,廈門大學(xué)于2006向教育部申請并獲批設(shè)立了智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè),之后又于2007年6月6日成立了智能科學(xué)與技術(shù)系[2]。建系以來,廈門大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)系一直堅(jiān)持以“科研帶動(dòng)教學(xué)、教學(xué)促進(jìn)科研”的辦學(xué)理念。一方面,我們以系里的科研實(shí)力、科研特色為基礎(chǔ),在人才培養(yǎng)過程中發(fā)揮優(yōu)勢,為人才培養(yǎng)服務(wù),更好地完成專業(yè)培養(yǎng)的目標(biāo);另一方面,優(yōu)秀人才的培養(yǎng)也為我系的科研提供了有生力量和儲備力量,反過來促進(jìn)系里的科研發(fā)展。
從2007年成立至今,我系完成了首屆本科生完整的一輪培養(yǎng),因此我們希望能將4年來的專業(yè)建設(shè)的情況做一次梳理,為下一步的工作提供參考。作為一個(gè)新興專業(yè),各高校對于智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的建設(shè)也都處在探索階段,因此我們也希望這些工作梳理能對其他院校的專業(yè)建設(shè)起到參考作用。
我們對專業(yè)建設(shè)的梳理從兩個(gè)方面展開:一是科研與學(xué)科建設(shè)的進(jìn)展情況;二是教學(xué)與人才培養(yǎng)的進(jìn)展情況。
2科研與學(xué)科建設(shè)進(jìn)展
2007年以來,我系科研與學(xué)科建設(shè)取得了很大進(jìn)展,下面從凝練科研方向和科研平臺與學(xué)科點(diǎn)建設(shè)兩個(gè)方面來介紹。
2.1凝練科研方向
在智能科學(xué)與技術(shù)系成立之前,廈門大學(xué)在人工智能領(lǐng)域已經(jīng)有了不少積累,在心腦計(jì)算、藝術(shù)認(rèn)知和自然語言處理等領(lǐng)域形成了一定的優(yōu)勢。
2007年建系以后,我們結(jié)合自身研究特色和學(xué)術(shù)發(fā)展前沿,進(jìn)一步凝練了研究方向,基本上確定了四個(gè)重點(diǎn)發(fā)展的方向,并成立相應(yīng)的研究室。
1) 藝術(shù)認(rèn)知與計(jì)算方向。
主要圍繞人類藝術(shù)活動(dòng)的腦機(jī)制,特別是有關(guān)詩歌、音樂與舞蹈的審美與創(chuàng)作方面,開展相關(guān)的認(rèn)知與計(jì)算研究工作。
2) 智能多媒體方向。
主要從事有關(guān)多媒體信息處理方面的關(guān)鍵技術(shù)研究和應(yīng)用系統(tǒng)的研發(fā),涉及視頻圖像處理與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測、基于內(nèi)容的多媒體信息檢索、智能中醫(yī)信息處理等方面的研究。
3) 自然語言處理方向。
主要從事機(jī)器翻譯、實(shí)體關(guān)系抽取、跨語言信息檢索、語音識別與合成等方面的理論研究和相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)。
4) 仿腦智能計(jì)算方向。
主要開展有關(guān)機(jī)器人認(rèn)知計(jì)算引擎的基礎(chǔ)性研究工作,目標(biāo)是開發(fā)一個(gè)具有普適性的認(rèn)知推理引擎,并將其嵌入到機(jī)器人中,使機(jī)器人具有綜合的意識、視覺、語言和動(dòng)作能力。
方向的凝練很好地促進(jìn)了我系研究隊(duì)伍的整合,也使系里的人才引進(jìn)工作有了更好的針對性。經(jīng)過四年的建設(shè),以上四個(gè)方向均逐步形成了一支結(jié)構(gòu)合理的研究團(tuán)隊(duì),如表1所示,科學(xué)研究也相應(yīng)的取得了一些進(jìn)展。2007-2010年間,我系教師承擔(dān)國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國家863計(jì)劃項(xiàng)目、省級課題、企業(yè)委托橫項(xiàng)課題等各類科研課題近50項(xiàng),每年新立項(xiàng)的項(xiàng)目數(shù)量如表2所示。同時(shí),我們在《Neuroscience Letters》、《Journal of Vision》、《Computational Intelligence》、《中國科學(xué)》、《軟件學(xué)報(bào)》及《電子學(xué)報(bào)》等國內(nèi)外重要學(xué)術(shù)期刊和國際會(huì)議上發(fā)表學(xué)術(shù)論文200余篇,其中EI/SCI檢索論文150余篇。這些方向的發(fā)展為我們的人才培養(yǎng)奠定了良好的科研基礎(chǔ)。
2.2科研平臺與學(xué)科點(diǎn)建設(shè)
科研平臺是學(xué)科發(fā)展的重要載體,是科技創(chuàng)新的重要源頭,是聚集和培養(yǎng)高層次人才的重要場所。因此,科研平臺建設(shè)是學(xué)科建設(shè)的重要內(nèi)容。
一直以來,我們就很重視科研平臺的建設(shè),也形
成了較好的基礎(chǔ)。2003年,我們建立了一個(gè)跨專業(yè)的校內(nèi)科研平臺――廈門大學(xué)語言技術(shù)中心;2005年,我們獲批建設(shè)了“智能信息技術(shù)福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”。依托這兩個(gè)平臺,并基于我們對科研方向的進(jìn)一步凝練,我們最終于2009年獲批建設(shè)“仿腦智能計(jì)算福建省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”。該重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)以人工大腦研究為中心,并包含仿腦計(jì)算、智能語言處理、視聽感知和機(jī)器人及其行為控制等方面的研究,更有利于我系進(jìn)一步整合和優(yōu)化科研結(jié)構(gòu)。
學(xué)科點(diǎn)建設(shè)也是學(xué)科建設(shè)的重要內(nèi)容之一。擁有學(xué)科點(diǎn)一方面反映了相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)科建設(shè)水平,另一方面又能為高層次人才培養(yǎng)提供必要保障。
智能科學(xué)與技術(shù)至今還未被列為一級學(xué)科,因此智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的研究生目前只能依托其他相關(guān)專業(yè)進(jìn)行招生和培養(yǎng)。建系之前,我們已經(jīng)依托廈門大學(xué)“數(shù)學(xué)”一級學(xué)科,自主設(shè)立了“人工智能基礎(chǔ)”二級學(xué)科博士點(diǎn),具有了培養(yǎng)本專業(yè)博士層次研究生的基本保證。2010年,我系與廈門大學(xué)計(jì)算機(jī)系、廈門大學(xué)軟件學(xué)院共同合作成功申報(bào)了“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)”一級學(xué)科博士點(diǎn),在此一級學(xué)科下設(shè)的10個(gè)方向中,我系將負(fù)責(zé)建設(shè)其中的數(shù)字媒體藝術(shù)、信息安全技術(shù)、自然語言處理以及模式識別與智能計(jì)算等4個(gè)方向。該博士學(xué)位授予點(diǎn)將于2012年正式招生,這為我們在博士層次上培養(yǎng)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才奠定了更好的基礎(chǔ)。
3教學(xué)與人才培養(yǎng)進(jìn)展
下面從本科生和研究生兩個(gè)層次的學(xué)生培養(yǎng)介紹我系教學(xué)與人才培養(yǎng)的進(jìn)展情況。
3.1本科生培養(yǎng)
在本科生方面,廈門大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)系的目標(biāo)是培養(yǎng)有效和系統(tǒng)地掌握本學(xué)科的理論基礎(chǔ),比較深入地理解智能科學(xué)與技術(shù)理論;具有一定的分析、綜合和創(chuàng)新能力,能夠承當(dāng)智能信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)和智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科教學(xué)任務(wù)的,德、智、體全面發(fā)展的科學(xué)技術(shù)工作者。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),我們遵循“寬口徑、厚基礎(chǔ)、抓關(guān)鍵、重實(shí)踐”四項(xiàng)基本原則,制定了較合理的教學(xué)計(jì)劃,并特別注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng),采取了增設(shè)實(shí)用技術(shù)類課程、增設(shè)本科生進(jìn)研究室參與課題研究的“課題實(shí)踐”環(huán)節(jié)、組織學(xué)生參加企業(yè)實(shí)習(xí)等若干措施,加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)[3]。
目前,我系在本科生培養(yǎng)方面已經(jīng)初具成效,具體體現(xiàn)在兩個(gè)方面。
1) 多組本科生團(tuán)隊(duì)獲批立項(xiàng)大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
2009年,我系本科學(xué)生組成的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)中的3支獲得了國家級創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目資助;1支獲得了校級創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目資助;今年的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目初評中,我系本科生團(tuán)隊(duì)又有3支入選。
2) 首屆學(xué)生就業(yè)形式喜人。
2007級本科生是我系的首屆學(xué)生,共計(jì)31人,其中2/3的學(xué)生入學(xué)都是經(jīng)專業(yè)調(diào)劑的,因此學(xué)生入學(xué)之初對本專業(yè)多是不了解甚至是不感興趣的。經(jīng)過4年的學(xué)習(xí),他們都能很好地完成學(xué)業(yè),多數(shù)學(xué)生逐漸喜歡上了本專業(yè),部分學(xué)生更是將本專業(yè)作為其未來進(jìn)一步學(xué)習(xí)和工作的方向。今年7月,我系2007級本科生畢業(yè),畢業(yè)率和就業(yè)率均為100%,畢業(yè)去向情況如圖1所示。
圖1廈門大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)系2007級本科畢業(yè)生去向
其中,11名學(xué)生進(jìn)一步升學(xué)攻讀研究生;4名學(xué)生選擇了到美國、中國香港的高校深造;其他16名學(xué)生則進(jìn)入企業(yè)就業(yè)。
3.2研究生培養(yǎng)
我系的研究生培養(yǎng)以加強(qiáng)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)為核心,以加強(qiáng)基礎(chǔ)課、專業(yè)課、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)、論文創(chuàng)新寫作、促進(jìn)理論與實(shí)踐相結(jié)合為重點(diǎn),包含碩士研究生和博士研究生兩個(gè)層次。在碩士研究生方面,有3個(gè)學(xué)術(shù)型碩士學(xué)位授予專業(yè)(人工智能基礎(chǔ)、模式識別與智能系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù))和1個(gè)“計(jì)算機(jī)技術(shù)”工程碩士培養(yǎng)方向(智能工程及網(wǎng)絡(luò)安全方向);在博士研究生方面,目前有1個(gè)二級學(xué)科博士學(xué)位授予專業(yè)(人工智能基礎(chǔ))。
為了培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新能力,我們主要依托系里所承擔(dān)的科研項(xiàng)目,特別是國家級科研課題。學(xué)生們參與到課題研討中,接觸最新的學(xué)術(shù)前沿問題,并在不斷討論、實(shí)驗(yàn)過程中逐步提高獨(dú)立科研能力。
為了促進(jìn)學(xué)生將理論與實(shí)踐相結(jié)合,我們積極加強(qiáng)與企業(yè)的聯(lián)系,建立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室或聯(lián)合培養(yǎng)基地,例如,我們與深圳名人公司建立了機(jī)器翻譯聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,與北京德威特電力系統(tǒng)自動(dòng)化有限公司建立了電力自動(dòng)化軟件聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,與廈門中資源有限公司建立了智能反垃圾郵件聯(lián)合研究中心,與廈門東南融通系統(tǒng)工程有限公司建立了計(jì)算機(jī)軟件與理論研究生教育創(chuàng)新基地等。這些基地的建立使學(xué)生能夠參與企業(yè)的實(shí)際課題,在提高實(shí)踐能力的同時(shí)也促進(jìn)了就業(yè)。
目前,我系的研究生培養(yǎng)也取得了一些可喜的成果。學(xué)生們參加各種競賽或展示均取得了優(yōu)異的成績。例如,2010年,仿腦智能系統(tǒng)方向研究生研發(fā)的社交機(jī)器人――“文博之星NAO”項(xiàng)目獲得第三屆海峽兩岸(廈門)文化產(chǎn)業(yè)博覽交易會(huì)最佳創(chuàng)意產(chǎn)品銅獎(jiǎng);自然語言處理方向研究生研發(fā)的漢語句法分析器和漢語人名消歧系統(tǒng)分別參加2009中文信息學(xué)會(huì)句法分析評測(CIPS-ParsEval-2009)和2010中文信
息學(xué)會(huì)與SIGHAN聯(lián)合會(huì)議(CIPS-SIGHAN 2010)的人名消歧評測,均榮獲第二名。
4反思
智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)作為一個(gè)新興專業(yè),雖然得到國內(nèi)許多高校的重視并有良好的發(fā)展勢頭,但目前仍存在一些發(fā)展的制約因素。第一,智能科學(xué)與技術(shù)未能被列為一級學(xué)科,因此各高校的智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科建設(shè)只能依附于其他相關(guān)專業(yè),導(dǎo)致該專業(yè)的發(fā)展缺少必要的學(xué)科保障,高層次人才(博士層次)的培養(yǎng)也受到嚴(yán)重制約;第二,智能科學(xué)與技術(shù)在國內(nèi)尚未形成明顯的產(chǎn)業(yè)群,因此該專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)的行業(yè)特色不明顯,目前各高校智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)行業(yè)與計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、自動(dòng)化、電子科學(xué)與技術(shù)等相關(guān)專業(yè)學(xué)生的就業(yè)領(lǐng)域基本相近,這導(dǎo)致該專業(yè)的特色無法被正確理解,也影響了專業(yè)招生。
在這種狀況下,我們認(rèn)為智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)要大力發(fā)展,應(yīng)突出兩點(diǎn)。首先,要加強(qiáng)智能科學(xué)與技術(shù)的科學(xué)研究,這一方面可以促進(jìn)人才培養(yǎng),另一方面也能通過展現(xiàn)高水平成果進(jìn)一步擴(kuò)大專業(yè)的學(xué)科影響力;其次,要加強(qiáng)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng),以此提高專業(yè)學(xué)生的就業(yè)競爭力,進(jìn)而增強(qiáng)專業(yè)的吸引力。
參考文獻(xiàn):
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Specialty Construction of Cognitive Science in Xiamen University
CHEN Yidong, LI Shaozi, PAN Wei
1 實(shí)施全英文教學(xué)的必要性
隨著國際學(xué)術(shù)交流的日益活躍以及國際化辦學(xué)的趨勢發(fā)展,借鑒國外著名大學(xué)的辦學(xué)理念和管理模式,利用世界優(yōu)質(zhì)教育資源,提升教育教學(xué)水平,造就具有國際競爭能力的復(fù)合型創(chuàng)新人才,正成為我國教育改革與發(fā)展的新方向。
智能化是人類社會(huì)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程體系中的核心課程之一,人工智能的地位正隨著該學(xué)科的不斷發(fā)展和其技術(shù)的廣泛應(yīng)用迅速提高,而且在非計(jì)算機(jī)領(lǐng)域,具有不同專業(yè)背景的學(xué)者也通過這個(gè)年輕的領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)新思想和新方法。由于人工智能課程內(nèi)容涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)以及邊緣學(xué)科的新理論、新方法與新技術(shù),因此在該課程中開展全英文教學(xué)不僅可以讓學(xué)生充分了解人工智能日新月異的發(fā)展,還可以促進(jìn)本科教學(xué)與國際接軌,在培養(yǎng)國際化創(chuàng)新人才方面具有十分積極的現(xiàn)實(shí)意義。
2 當(dāng)前國內(nèi)全英文教學(xué)存在的主要問題
筆者對當(dāng)前國內(nèi)高校人工智能課程全英文教學(xué)的現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查分析,調(diào)查對象為軟件工程專業(yè)本科三年級學(xué)生,調(diào)研問卷共58份。調(diào)查項(xiàng)目、內(nèi)容及結(jié)果見表1。
從項(xiàng)目1和2的調(diào)查結(jié)果看,大部分學(xué)生認(rèn)為開展全英文教學(xué)有必要,其在提高英語應(yīng)用能力、增強(qiáng)自己的就業(yè)競爭力以及了解國際前沿等方面有很大幫助。然而,由于全英語教學(xué)在我國尚處于起步階段,進(jìn)行全英語教學(xué)的效果并不十分理想,其教學(xué)試點(diǎn)與實(shí)踐尚存在一些亟待解決的問題,主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面。
(1)對全英文教學(xué)的理解存在偏差。從項(xiàng)目3~5的調(diào)查結(jié)果看,教師不能正確處理好全英文教學(xué)與專業(yè)英語課教學(xué)的關(guān)系,使全英文教學(xué)變?yōu)榧冇⒄Z課教學(xué)或?qū)I(yè)英語課的翻版。大部分學(xué)生還是希望教學(xué)授課語言以雙語為主或以中文為主、英文為輔,多媒體課件形式為中英文相結(jié)合。
(2)全英文教學(xué)達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。從項(xiàng)目6和7的調(diào)查結(jié)果看,雖然一些大學(xué)花了很大代價(jià)邀請國外一流教授專家講授課程,但由于人工智能課程理論性強(qiáng)、難度大,學(xué)生很難適應(yīng)全英文課程教學(xué)。
(3)缺乏內(nèi)容全面和難度適中的教材。從項(xiàng)目8和9的調(diào)查結(jié)果看,一些大學(xué)在實(shí)施人工智能課程全英語教學(xué)時(shí)直接引進(jìn)原版英文教材,但這對本科生來說,原版英文教材內(nèi)容偏多、難度較大,學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)不免有諸多畏難情緒。
(4)師資匱乏。從項(xiàng)目10的調(diào)查結(jié)果看,學(xué)生對承擔(dān)全英文教學(xué)教師的滿意程度普遍不高。實(shí)際上,全英文教學(xué)對承擔(dān)課程教學(xué)的教師要求很高,他們不僅需要具備專業(yè)知識,而且還要掌握英語應(yīng)用技能,而現(xiàn)階段國內(nèi)高校中能承擔(dān)全英語教學(xué)的師資仍然十分匱乏。
綜上所述,如何改革全英文教學(xué)模式,講授哪些教學(xué)內(nèi)容,采用何種科學(xué)的教學(xué)方法與手段,是值得我們思考和關(guān)注的教學(xué)改革重點(diǎn)和難點(diǎn)。
針對以上這些問題,我們深入研究人工智能課程的特點(diǎn),對現(xiàn)有教學(xué)模式、內(nèi)容及方法進(jìn)行全方位探索和改革,制訂全英文教學(xué)計(jì)劃,對促進(jìn)教學(xué)工作、提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)國際創(chuàng)新型人才起重要作用,其重要意義具體體現(xiàn)在以下3個(gè)方面。
(1)探索如何將理論知識傳授、綜合能力培養(yǎng)與英語交流運(yùn)用三者有機(jī)結(jié)合,建立全英文教學(xué)的新型模式,這將對更新教學(xué)理念和探索適合于計(jì)算機(jī)軟件人才培養(yǎng)的教學(xué)方法產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
(2)全英文課程教學(xué)能夠讓學(xué)生掌握最先進(jìn)的人工智能國際前沿技術(shù),開闊國際視野,有利于培養(yǎng)復(fù)合型、實(shí)用型、具有國際競爭力的高層次創(chuàng)新人才。
(3)全英文教學(xué)改革的探索與實(shí)踐能夠促進(jìn)國內(nèi)教育向國際教育邁進(jìn)。
3 全英文教學(xué)內(nèi)容改革
建立完善的全英語教學(xué)體系,需要有系統(tǒng)而完整的教學(xué)內(nèi)容。我國計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)人工智能課程課時(shí)一般只有36學(xué)時(shí),因此我們需要考慮從什么角度組織教學(xué)內(nèi)容,才能讓學(xué)生比較容易地理解、熟悉和掌握人工智能的原理、方法與技術(shù),從而顯著提高教學(xué)效果。
與國內(nèi)教學(xué)內(nèi)容相比,國外教學(xué)更注重分析問題的思維方法和解決問題的應(yīng)用能力,對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力十分有益,但是原版內(nèi)容過多,且大多以國外政治、經(jīng)濟(jì)、文化、社會(huì)和生活為背景,對于我國學(xué)生來說,理解某些內(nèi)容和背景比較困難。因此直接套用原版教學(xué)內(nèi)容往往存在一定問題,我們需要在引進(jìn)、消化和吸收國外經(jīng)典教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上,有選擇性地挑選合適內(nèi)容。國外經(jīng)典教材編寫思路不盡相同,一些經(jīng)典人工智能教材及主要內(nèi)容見表2。
人工智能的基本思想和主要內(nèi)容是研究人類智能活動(dòng)規(guī)律和用于模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術(shù)。從表2中可以看出它們的共同點(diǎn),即人工智能應(yīng)圍繞“智能”這個(gè)核心,但由于智能本身非常復(fù)雜,難以用單一的理論與方法描述,需要從不同的抽象層次刻畫智能這個(gè)主題。我們認(rèn)為,人工智能的主要內(nèi)容可按圖1所示劃分為不同層次并確定講授順序。
在最底層,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與演化計(jì)算(適應(yīng)性原理與仿生機(jī)制等)輔助感知以及與物理世界的交互;抽象層反映知識在智能中的角色和創(chuàng)建以及圍繞問題求解的知識的抽象、表示和理解;更高層則提出學(xué)習(xí)、規(guī)劃、推理的模型和方式;應(yīng)用層構(gòu)造智能化智能體以及具有一定智能的人工系統(tǒng),讓計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)以往需要人的智力才能完成的工作。除了將人工智能課程的教學(xué)內(nèi)容劃分為這4個(gè)層次,為保證教學(xué)內(nèi)容的循序漸進(jìn)性,還可按照抽象層更高層最底層應(yīng)用層順序安排教學(xué)內(nèi)容。
4 全英文教學(xué)模式改革的實(shí)施關(guān)鍵
針對以上國內(nèi)全英文教學(xué)中存在的主要問題,我們提出人工智能課程全英文教學(xué)模式改革的實(shí)施關(guān)鍵,包括全英文課堂教學(xué)模式的重定位,“二三二”模式教學(xué)方法的改革,集先進(jìn)性、前沿性和實(shí)用性為一體的教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新以及全專業(yè)英語教學(xué)團(tuán)隊(duì)的打造。
4.1 全英文課堂教學(xué)模式的重定位
人工智能課程教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識、培養(yǎng)實(shí)踐動(dòng)手與應(yīng)用能力以及提高英語交流水平三者相結(jié)合為主要目標(biāo),分兩個(gè)階段進(jìn)行,國內(nèi)教師與國外教師共同授課。首先,國內(nèi)主講教師講授人工智能課程的基礎(chǔ)原理、模型和方法,可采用集中授課、案例教學(xué)和課堂實(shí)踐等教學(xué)方式,使學(xué)生掌握人工智能的一般基礎(chǔ)知識;在此基礎(chǔ)上,再邀請國際知名外籍教師為學(xué)生講授人工智能國際前沿技術(shù),包括集中授課和專題研討。經(jīng)過基礎(chǔ)學(xué)習(xí),學(xué)生一般已掌握人工智能基礎(chǔ)知識,因此對于外籍教師所講授的學(xué)科前沿等內(nèi)容能夠準(zhǔn)確理解和把握。與單純采用全英文教學(xué)或單純邀請外籍教師授課相比,該模式能收到較好的預(yù)期效果。“1+1”全英文雙課堂教學(xué)模式如圖2所示。
4.2 “二三二”模式教學(xué)方法的改革
實(shí)行全英語教學(xué)后,由于使用英文教材及中外教育背景存在差異等因素,我們在教學(xué)過程中對教學(xué)方法進(jìn)行一定程度的調(diào)整和改進(jìn),包括全英文授課形式、案例教學(xué)、教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)手段等方面;配合“1+1”全英文雙課堂教學(xué)模式,提出圖3所示的“二三二”模式教學(xué)方法,培養(yǎng)學(xué)生成為具有綜合能力、創(chuàng)新能力、國際視野和英語技能的復(fù)合型人才。
該教學(xué)方法模式包括:(1)過渡式全英文與沉浸式全英語兩大英語教學(xué)方式;(2)激勵(lì)自主式、啟發(fā)互動(dòng)式、體驗(yàn)學(xué)習(xí)式三大學(xué)習(xí)法,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生牢固掌握人工智能基礎(chǔ)理論與方法;(3)參與學(xué)習(xí)式和自我展示式兩大學(xué)習(xí)法,培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識的能力和創(chuàng)新能力。
在全英文課堂授課過程中,我們需要注重把握英語與專業(yè)的比例。首先,不能一味地追求全英文授課的形式而忽視教學(xué)效果;其次,還需要為學(xué)生提供一個(gè)良好的語言學(xué)習(xí)環(huán)境,在實(shí)際教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生良好的英語思維習(xí)慣,從根本上提高學(xué)生的英語水平。
人工智能課程包含大量概念,內(nèi)容抽象,算法復(fù)雜,學(xué)生往往難以理解與掌握。將案例教學(xué)方法引入課程教學(xué)能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,獲得較好的預(yù)期教學(xué)效果,但要達(dá)到理想的教學(xué)目標(biāo),僅僅靠課堂教學(xué)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,還需要拓展第二課堂。有計(jì)劃地邀請國外人工智能專家和教授到大學(xué)進(jìn)行專題講座,鼓勵(lì)學(xué)生參加相關(guān)的課外科研/科技活動(dòng),使得學(xué)生能夠體驗(yàn)式地、自主地學(xué)習(xí),更好地了解人工智能新技術(shù),從而進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。構(gòu)建案例教學(xué)和課堂實(shí)踐的雙課堂教學(xué)模式,不僅能夠豐富教學(xué)內(nèi)涵,而且可以充實(shí)學(xué)科前沿知識并拓寬學(xué)生的國際視野。
4.3 集先進(jìn)性、前沿性和實(shí)用性為一體的教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新
除了引進(jìn)、消化和吸收國外經(jīng)典教材內(nèi)容以外,我們還需要逐步建立起具有自身特色的教學(xué)內(nèi)容,以保證教學(xué)內(nèi)容集先進(jìn)性、前沿性和實(shí)用性為一體。
(1)先進(jìn)性。我們提出教學(xué)與科研相結(jié)合,以科研帶動(dòng)教學(xué)發(fā)展的新思路。教師可結(jié)合自己的人工智能及其相關(guān)領(lǐng)域的科研項(xiàng)目,將科研最新研究成果以及學(xué)科前沿知識進(jìn)行梳理與優(yōu)化并有機(jī)融入課程教學(xué)中,確保教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性,有效提高教學(xué)改革的質(zhì)量。
(2)前沿性。對人工智能發(fā)展較快的領(lǐng)域,如智能計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘等,還需更新和補(bǔ)充全英文教學(xué)內(nèi)容,同時(shí)可以邀請國際知名大學(xué)教授共同研究與探討教學(xué)內(nèi)容,保證課程內(nèi)容具有一定的前沿性,通過實(shí)現(xiàn)全英語教學(xué)保證課程與國際接軌。
(3)實(shí)用性。在講授基礎(chǔ)理論知識的基礎(chǔ)上,還應(yīng)注重實(shí)踐的應(yīng)用,增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力,以符合素質(zhì)教育必須注重實(shí)踐的要求。教師可結(jié)合教學(xué)中的基本理論知識,適當(dāng)補(bǔ)充案例與實(shí)例,使得教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際相聯(lián)系,豐富課程內(nèi)涵并提高教學(xué)效果。
4.4 全專業(yè)英語教學(xué)團(tuán)隊(duì)的打造
師資力量直接影響教學(xué)效果。師資的匱乏是現(xiàn)階段全英語教學(xué)面臨的主要問題之一。雖然一些教師具有較扎實(shí)的人工智能學(xué)科功底,但不能熟練地運(yùn)用英語進(jìn)行授課,而有些教師則知識結(jié)構(gòu)單一,缺少人工智能及其相關(guān)學(xué)科間的交叉與融合,因此我們需要多渠道、多層次地打造既具備專業(yè)知識,又具有學(xué)科交叉與融合能力,同時(shí)掌握英語技能的全英語教師隊(duì)伍。將科研與教學(xué)相結(jié)合,利用與國外人工智能及相關(guān)領(lǐng)域?qū)W術(shù)帶頭人建立的合作關(guān)系優(yōu)勢加強(qiáng)交流與合作,爭取申請國際合作科研項(xiàng)目,利用科研提高教師的教學(xué)質(zhì)量、專業(yè)水平和英語技能。
5 全英文教學(xué)的具體實(shí)施
我們在軟件工程專業(yè)本科三年級學(xué)生的人工智能課堂上實(shí)施全英文教學(xué),具體實(shí)施過程如下。
(1)國際軟件學(xué)院成立教學(xué)主管部門領(lǐng)導(dǎo)小組、從事教學(xué)研究的骨干教師組成的全英文教學(xué)工作小組以及由教學(xué)督導(dǎo)組成的監(jiān)管小組,三者之間相互配合并共同促進(jìn),保障全英文教學(xué)工作的順利推進(jìn)與落實(shí)。領(lǐng)導(dǎo)小組對全英文教學(xué)的師資培訓(xùn)、人才引進(jìn)、多媒體網(wǎng)絡(luò)資源開發(fā)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、教材編寫等予以政策支持;教學(xué)工作小組制訂全英文教學(xué)工作規(guī)劃和年度計(jì)劃;監(jiān)管小組定期對工作小組的教學(xué)完成情況進(jìn)行評估。
(2)在課程教學(xué)中,打破國內(nèi)常規(guī)教學(xué)方式,建立開放式全英文教學(xué)模式,教學(xué)形式多種多樣。教學(xué)方式以“1+1”雙課堂教學(xué)模式為核心,以講授與專題討論相結(jié)合的方式,圍繞基本原理、方法與技術(shù)展開教學(xué),激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新學(xué)習(xí)的熱情。
(3)國際軟件學(xué)院在人工智能相關(guān)領(lǐng)域承擔(dān)并完成了一批國家與省部級科研課題,而且取得了一些有影響的研究成果,形成了自己的學(xué)科特色和優(yōu)勢。2006年,國際軟件學(xué)院聘請被譽(yù)為世界“人工大腦”領(lǐng)域先驅(qū)的美國猶他州州立大學(xué)計(jì)算機(jī)系Hugo de Gaffs教授擔(dān)任武漢大學(xué)全職教授和學(xué)院國際人工智能研究室主任。
(4)聘請與國際軟件學(xué)院有合作協(xié)議的國立首爾大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院Bob McKay教授專職來校為本科生講授人工智能技術(shù)前沿。同時(shí),利用國外學(xué)者來武漢大學(xué)順訪的機(jī)會(huì),請其為學(xué)生作學(xué)術(shù)報(bào)告,使學(xué)生了解國際最新人工智能技術(shù),如邀請?jiān)?jīng)在麻省理工學(xué)院從事過7年博士后研究的宋森研究員進(jìn)行“理解大腦與仿制大腦”的講座等。
(5)國際軟件學(xué)院在遴選教師到與學(xué)院有教學(xué)和科研合作的國外大學(xué)進(jìn)修時(shí),優(yōu)先考慮給本科生授課的全英文教師,并將全英文教學(xué)能力作為選拔條件,以教師的學(xué)術(shù)進(jìn)修帶動(dòng)全英文教學(xué)建設(shè),使學(xué)科和專業(yè)建設(shè)與全英語教學(xué)隊(duì)伍打造相結(jié)合,全面推進(jìn)全英語教學(xué)工作的開展。
6 結(jié)語
人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的重要課程,目前正面臨著知識更新和教學(xué)改革的緊迫任務(wù)。筆者以實(shí)施全英文教學(xué)為契機(jī),針對目前國內(nèi)全英文教學(xué)中存在的亟待解決的主要問題,提出人工智能全英文教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式改革的新思路。
(1)以智能為核心,從不同抽象層次刻畫智能主題,構(gòu)造人工智能最底層、抽象層、更高層以及應(yīng)用層4大模塊內(nèi)容。
(2)突破傳統(tǒng)教學(xué)模式,對全英文教學(xué)模式進(jìn)行重定位,提出“1+1”全英文雙課堂教學(xué)模式。
(3)提出“二三二”模式教學(xué)方法的改革方案,培養(yǎng)具有綜合能力、創(chuàng)新能力、國際視野、英語技能的復(fù)合型人才。
[4]沈昌祥.云計(jì)算安全[J].信息安全與通信保密,2010(12):12-15.
1 引言
“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)是國家教委在2006年設(shè)置的新專業(yè),代碼;080627S,屬于工學(xué)電氣信息類。現(xiàn)已有南開大學(xué)、西安電子科技大學(xué)等12所高校獲準(zhǔn)招生。
智能科學(xué)技術(shù)是信息科學(xué)技術(shù)的核心和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的前沿和制高點(diǎn),涉及自然科學(xué)的深層奧秘,觸及哲學(xué)的基本命題。智能科學(xué)技術(shù)的研究將對國民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)進(jìn)步、國家安全生產(chǎn)產(chǎn)生深刻而巨大的影響,并將為智力革命、知識革命和信息革命建立理論基礎(chǔ),為智能系統(tǒng)的研制提供新概念、新思想、新途徑。智能科學(xué)的興起和發(fā)展標(biāo)志著對人類為中心的認(rèn)知和智能活動(dòng)的研究已進(jìn)入新的階段。目前,國際上對智能科學(xué)及其相關(guān)學(xué)科的研究高度重視。我國對該領(lǐng)域的發(fā)展特別關(guān)注。
智能科學(xué)與技術(shù)在一定程度上代表著信息技術(shù)的前沿,其理論研究與應(yīng)用開發(fā)對我國現(xiàn)行的教育與教學(xué)理念提出了挑戰(zhàn)。在現(xiàn)有的教育體系中增加智能理論和智能技術(shù)教學(xué),對全面地培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新的思維方式及激發(fā)學(xué)生們對信息技術(shù)未來的追求具有積極的意義。因此,為適應(yīng)智能科學(xué)與技術(shù)的深入研究和社會(huì)對從事智能化產(chǎn)品研發(fā)人員的迫切需求,在本科階段設(shè)立相應(yīng)的“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)是十分必要和及時(shí)的。因此,我校設(shè)立“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)是適應(yīng)了社會(huì)發(fā)展要求的,必將為河北乃至全國的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出巨大的貢獻(xiàn)。
近5年來,我校自動(dòng)化系先后從事的包括11項(xiàng)國家級項(xiàng)目在內(nèi)的70余項(xiàng)科研課題,發(fā)表的近200篇學(xué)術(shù)論文,均不同程度地與“智能科學(xué)與技術(shù)”領(lǐng)域相關(guān),積累了深厚的學(xué)術(shù)基礎(chǔ)。由于良好的辦學(xué)隊(duì)伍和實(shí)驗(yàn)條件,由我校申報(bào)的“智能控制技術(shù)與裝置教育部工程研究中心”已經(jīng)通過省級審查上報(bào),因此,學(xué)科已經(jīng)具備了承辦“智能科學(xué)與技術(shù)”新專業(yè)的條件。
2 辦學(xué)條件
2.1 師資狀況
從我校辦學(xué)發(fā)展來看,“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的設(shè)立主要來自于近年來“自動(dòng)化”專業(yè)在“智能化”和“信息化”方向的逐漸發(fā)展,以及“自動(dòng)化”專業(yè)與“信息工程”、“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)”等專業(yè)的交叉。受專業(yè)發(fā)展特色和學(xué)時(shí)等因素的限制,僅靠在原有“自動(dòng)化”專業(yè)課程中增設(shè)新課已經(jīng)難以滿足相關(guān)領(lǐng)域人才培養(yǎng)的需要,因此可以說“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)是由量變積累超出“自動(dòng)化”專業(yè)領(lǐng)域而質(zhì)變派生出的一個(gè)新專業(yè)。基于此原因,“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)主要由自動(dòng)化系中抽調(diào)人員組織專業(yè)課程階段的教學(xué)任務(wù),專業(yè)基礎(chǔ)課程階段的教學(xué)任務(wù)則由電工電子教學(xué)中心等單位系協(xié)助完成。
由于我校“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)是由“自動(dòng)化”專業(yè)發(fā)展派生出的新專業(yè),兩個(gè)專業(yè)多門課程的教學(xué)內(nèi)容是相同的,因此“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)可以得到“自動(dòng)化”專業(yè)的協(xié)助,從而避免多數(shù)新專業(yè)先期出現(xiàn)的師資力量欠缺問題。
2.2 相關(guān)支撐專業(yè)
“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的主要相關(guān)支撐專業(yè)有“自動(dòng)化”、“信息工程”、“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)”等,其中與同屬電氣信息類的“自動(dòng)化”專業(yè)關(guān)系最近。考慮到我校的具體情況,在新專業(yè)的辦學(xué)初期,“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)和“自動(dòng)化”專業(yè)在科研、辦學(xué)經(jīng)費(fèi)、研究生培養(yǎng)等方面的統(tǒng)籌安排上統(tǒng)一劃歸省重點(diǎn)學(xué)科“控制理論與控制工程”管理。兩個(gè)本科專業(yè)的教學(xué)與學(xué)科的總體發(fā)展相互協(xié)調(diào)和支持,共同進(jìn)步。
2.3 實(shí)驗(yàn)條件
由于“智能科學(xué)與技術(shù)”和“自動(dòng)化”兩個(gè)專業(yè)多門專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容是相同的,因此“自動(dòng)化”專業(yè)的多個(gè)本科生實(shí)驗(yàn)室可以與“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)共用,包括:微機(jī)原理與微機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、控制理論實(shí)驗(yàn)室等,可完成“自動(dòng)控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”、“微機(jī)原理”、“微機(jī)控制技術(shù)”和“單片機(jī)原理與應(yīng)用”等多門專業(yè)基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)。
2.4 生源及就業(yè)形勢
智能科學(xué)與技術(shù)已經(jīng)成為信息技術(shù)創(chuàng)新的重要增長點(diǎn),其廣泛的應(yīng)用前景日趨明顯,如智能化電器、智能化樓宇、智能機(jī)器人、智能化機(jī)器、智能化物流等,所培養(yǎng)的學(xué)生正是目前高新技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)發(fā)展急需的人才,同時(shí)這類人才也會(huì)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的提升起到積極的作用,就業(yè)前景廣闊。在招生生源和畢業(yè)生就業(yè)方面均具備比較好的條件。
3 近期辦學(xué)規(guī)劃
3.1 師資隊(duì)伍建設(shè)
在師資建設(shè)方面,需要采取積極的人才戰(zhàn)略,走引進(jìn)和培養(yǎng)并重的道路,注重引進(jìn)和培養(yǎng)具有智能信息處理或智能控制研究背景的人才。同時(shí),聘請人工智能領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)豐富的專家、教授對本專業(yè)的實(shí)驗(yàn)及教學(xué)進(jìn)行指導(dǎo),積極鼓勵(lì)教師們的學(xué)術(shù)交流活動(dòng)。
3.2 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)
(1)利用自動(dòng)化專業(yè)的微機(jī)原理與微機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、控制理論實(shí)驗(yàn)室等,完成“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)本科教學(xué)環(huán)節(jié)中“自動(dòng)控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”、“微機(jī)原理”、“微機(jī)控制技術(shù)”、“單片機(jī)原理與應(yīng)用”5門課程的實(shí)驗(yàn)。
(2)建設(shè)“智能信息處理實(shí)驗(yàn)室”,以通用實(shí)驗(yàn)平臺的模式用于“數(shù)字信號與數(shù)字圖像處理”、“軟件工程”、“數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)挖掘”等課程的實(shí)驗(yàn)和上機(jī)。
(3)利用教師在承擔(dān)智能科學(xué)與技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域科研課題中購置的相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器,滿足學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)階段和參加科技創(chuàng)新活動(dòng)中對實(shí)驗(yàn)設(shè)備的需求。3,3新專業(yè)課程體系建設(shè)
(1)積極向已經(jīng)設(shè)立“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的南開大學(xué)、北京科技大學(xué)等高校學(xué)習(xí),通過廣泛的調(diào)研,使新專業(yè)的教學(xué)體系和課程內(nèi)容逐步合理化。
(2)緊跟科技發(fā)展新趨勢,突出“智能科學(xué)與技術(shù)”新專業(yè)的特色,注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng),在智能化電器、智能化樓宇、智能機(jī)器人、智能化機(jī)器、智能化物流等方面培養(yǎng)社會(huì)急需的特色人才。
(3)在控制科學(xué)與工程一級學(xué)科碩士點(diǎn)下設(shè)立“智能科學(xué)與技術(shù)”的相關(guān)研究方向,加強(qiáng)該專業(yè)的學(xué)術(shù)梯隊(duì)建設(shè)和人才培養(yǎng),促進(jìn)學(xué)院整體教學(xué)科研的和諧發(fā)展。
4 培養(yǎng)方案
4.1 培養(yǎng)目標(biāo)
我們努力使學(xué)生德、智、體、美全面發(fā)展,具有堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)、電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制和信息處理的基礎(chǔ)知識,系統(tǒng)地掌握智能科學(xué)的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識和基本技能與方法,受到良好的科學(xué)思維、科學(xué)實(shí)驗(yàn)和初步科學(xué)研究的訓(xùn)練,具有分析問題和解決問題的能力,以及知識自我更新和不斷創(chuàng)新的能力。學(xué)生能適應(yīng)智能科學(xué)與技術(shù)的飛速發(fā)展。在個(gè)人素質(zhì)方面,具有全面的文化素質(zhì)、良好的知識結(jié)構(gòu)和較強(qiáng)的適應(yīng)新環(huán)境、新群體的能力,并具有良好的語言和計(jì)算機(jī)運(yùn)用能力。
4.2 基本要求
使學(xué)生系統(tǒng)地掌握“智能科學(xué)與技術(shù)”的基礎(chǔ)理論知識,以適應(yīng)自動(dòng)化、智能信息處理與技術(shù)等方面的工作需求;掌握電路與系統(tǒng)的基本理論和實(shí)驗(yàn)技術(shù),具備分析和設(shè)計(jì)電子設(shè)備的能力;掌握信息獲取、處理的基本理論和方法,具有系統(tǒng)設(shè)計(jì)、集成、應(yīng)用的基本能力;了解智能科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的學(xué)科前沿、最新進(jìn)展和發(fā)展動(dòng)態(tài);了解自動(dòng)化和信息系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和理論前沿,具有研究開發(fā)新系統(tǒng)、新技術(shù)和各種智能化工程裝備的初步能力。
4.3 主要課程
我校“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的主要規(guī)劃課程包括電路、電子技術(shù)、微機(jī)原理、自動(dòng)控制理論、現(xiàn)代控制理論、嵌入式系統(tǒng)、軟件工程、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字信號與數(shù)字圖像處理、智能控制、數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)挖掘、人工智能概論、信息管理系統(tǒng)等。
二、使用Weka進(jìn)行關(guān)聯(lián)挖掘
Weka的全名是懷卡托智能分析環(huán)境(WaikatoEnviron-mentforKnowledgeAnalysis),是一款免費(fèi)的、非商業(yè)化的、基于JAVA環(huán)境下開源的機(jī)器學(xué)習(xí)以及數(shù)據(jù)挖掘軟件[2]。它包含了許多數(shù)據(jù)挖掘的算法,是目前最完備的數(shù)據(jù)挖掘軟件之一。Weka軟件提供了Explorer、Experimenter、Knowledge-Flow、SimpleCLI四種模塊[2]。其中Explorer是用來探索數(shù)據(jù)環(huán)境的,Experimenter是對各種實(shí)驗(yàn)計(jì)劃進(jìn)行數(shù)據(jù)測試,KnowledgeFlow和Explorer類似,但該模塊通過其特殊的接口可以讓使用者通過拖動(dòng)的形式去創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)方案,Simple-CLI為簡單的命令行界面。以下數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)主要用Ex-plorer模塊來進(jìn)行。
(一)數(shù)據(jù)預(yù)處理
數(shù)據(jù)挖掘所需要的所有數(shù)據(jù)可以由系統(tǒng)排序模塊生成并進(jìn)行下載。這里我們下載近兩年的教師科研信息。為了使論文總分、學(xué)術(shù)著作總分、科研獲獎(jiǎng)總分、科研立項(xiàng)總分、科研總得分更有利于數(shù)據(jù)挖掘計(jì)算,在這里我們將以上得分分別確定分類屬性值。
(二)數(shù)據(jù)載入
點(diǎn)擊Explorer進(jìn)入后有四種載入數(shù)據(jù)的方式,這里采用第一種Openfile形式。由于Weka所支持的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式為ARFF,我們將處理好的xls格式另存為csv,在weka中找到這個(gè)文件并重新保存為arff文件格式來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的載入。由于所載入的數(shù)據(jù)噪聲比較多,這里應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)對數(shù)據(jù)表中與本次數(shù)據(jù)任務(wù)不相關(guān)的屬性進(jìn)行移除,只將學(xué)歷、職稱、論文等級、學(xué)術(shù)著作等級、科研獲獎(jiǎng)等級、科研立項(xiàng)等級、科研總分等級留下。
(三)關(guān)聯(lián)挖掘與結(jié)果分析
WeakExplorer界面中提供了數(shù)據(jù)挖掘多種算法,在這里我們選擇“Associate”標(biāo)簽下的Apriori算法。之后將“l(fā)owerBoundMinSupprot”(最小支持度)參數(shù)值設(shè)為0.1,將“upperBoundMinSupprot”(最大支持度)參數(shù)值設(shè)為1,在“metiricType”的參數(shù)值選項(xiàng)中選擇lift選項(xiàng),將“minMetric”參數(shù)值設(shè)為1.1,將“numRules”(數(shù)據(jù)集數(shù))參數(shù)值設(shè)為10,其它選項(xiàng)保存默認(rèn)值,這樣就可以挖掘出支持度在10%到100%之間并且lift值超過1.1且排名前10名的關(guān)聯(lián)規(guī)則。其挖掘參數(shù)信息和關(guān)聯(lián)挖掘的部分結(jié)果。
三、挖掘結(jié)果與應(yīng)用
以上是針對教師基本情況和科研各項(xiàng)總分進(jìn)行的反復(fù)的數(shù)據(jù)挖掘工作,從挖掘結(jié)果中找到最佳模式進(jìn)行匯總。以下列出了幾項(xiàng)作為參考的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果。
1、科研立項(xiàng)得分與論文、科研總得分關(guān)聯(lián)度高,即科研立項(xiàng)為A級的論文也一定是A。這與實(shí)際也是相符的,因?yàn)榭蒲辛㈨?xiàng)得A的教師應(yīng)該是主持了省級或是國家級的立項(xiàng)的同時(shí)也參與了其他教師的科研立項(xiàng),在課題研究的過程中一定會(huì)有國家級論文或者省級論文進(jìn)行發(fā)表來支撐立項(xiàng),所以這類教師的論文得分也會(huì)很高。針對這樣的結(jié)果,在今后的科研工作中,科研處要鼓勵(lì)和幫助教師搞科研,為教師的科研工作提供精神上的支持和物質(zhì)上的幫助,這樣在很大程度上能夠帶動(dòng)整個(gè)學(xué)校科研工作的進(jìn)展。
這就是大數(shù)據(jù)的神奇之處。通過對過去和現(xiàn)在的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,它能夠精確預(yù)測未來;通過對組織內(nèi)部的和外部的數(shù)據(jù)整合,它能夠洞察事物之間的相關(guān)關(guān)系;通過對海量數(shù)據(jù)的挖掘,它能夠代替人腦,承擔(dān)起社會(huì)管理的職責(zé)。
社會(huì)化決策的智慧寶藏
2007年,諾貝爾獎(jiǎng)獲得者吉姆?格雷提到,數(shù)據(jù)密集型科學(xué)正在從計(jì)算科學(xué)中分離出來,成為科學(xué)研究的第四范式。而此時(shí),一切跨國企業(yè)已經(jīng)關(guān)注到數(shù)據(jù)密集型科學(xué)的到來。比如,微軟研究院出版了《第四范式:數(shù)據(jù)密集型科學(xué)發(fā)現(xiàn)》一書,并延伸出“用海量數(shù)據(jù)重新定義生態(tài)科學(xué)”、“讓我們更接近太空:海量數(shù)據(jù)中的發(fā)現(xiàn)”、“地球科學(xué)的研究工具:下一代傳感器網(wǎng)絡(luò)和環(huán)境科學(xué)”等相關(guān)科研課題。
像經(jīng)典力學(xué)、量子力學(xué)和計(jì)算科學(xué)一樣,數(shù)據(jù)密集型科學(xué)必將影響到社會(huì)科學(xué)研究方式。《大數(shù)據(jù)時(shí)代:生活、工作與思維的大變革》提出了相關(guān)關(guān)系的大數(shù)據(jù)思維。即人們可以駕馭所有數(shù)據(jù),而不是僅僅抽取小樣本;人們可以挖掘更具混雜性的數(shù)據(jù),而不用苛求數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性;人們只需知道“知其然”的相關(guān)關(guān)系,而不需深究“知其所以然”的因果關(guān)系。
科研范式的轉(zhuǎn)變最終反饋到人們思維模式和決策模式的轉(zhuǎn)變。谷歌的無人駕駛汽車就是基于大數(shù)據(jù)的分析,借助計(jì)算技術(shù)和人工智能實(shí)現(xiàn)了交通引導(dǎo)和控制功能。通過無處不在的計(jì)算和傳感器,大數(shù)據(jù)能夠解析存在于現(xiàn)實(shí)世界、虛擬世界以及虛實(shí)融合世界的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)關(guān)系,并適時(shí)做出判斷和決策。這種決策模式遵循數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔ⅰ⑿畔⑥D(zhuǎn)變?yōu)橹R、知識涌現(xiàn)出智慧的流程。區(qū)別于此前專家、精英、權(quán)威主導(dǎo)的戰(zhàn)略決策,大數(shù)據(jù)決策讓行業(yè)專家和技術(shù)專家的光芒因?yàn)榻y(tǒng)計(jì)學(xué)家和數(shù)據(jù)分析家的出現(xiàn)而變暗淡,一個(gè)非線性的、去中心化的、自下而上的、發(fā)現(xiàn)群體智慧的決策模式逐步成型。
大數(shù)據(jù)所具有的在區(qū)域之間、行業(yè)之間和企業(yè)部門之間的穿透性,正在顛覆傳統(tǒng)的、線性的、自上而下的精英決策模型,正在形成非線性的、面向不確定性的、自下而上的決策基礎(chǔ)。
非競爭性生產(chǎn)要素
在人們熱炒大數(shù)據(jù)的時(shí)候,合作型消費(fèi)或分享型經(jīng)濟(jì)正在興起。分享型經(jīng)濟(jì)是社交網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和節(jié)約型社會(huì)建設(shè)等共同作用的結(jié)果,也是大數(shù)據(jù)在現(xiàn)實(shí)生活中、分布式共享中的典型應(yīng)用。分享型經(jīng)濟(jì)和大數(shù)據(jù)應(yīng)用的交互關(guān)系,揭示出大數(shù)據(jù)的三個(gè)屬性。
一是生產(chǎn)要素屬性。對于谷歌、亞馬遜這樣的大數(shù)據(jù)掌控公司而言,數(shù)據(jù)已經(jīng)被視為一種新的生產(chǎn)要素,不僅決定著其銷量和個(gè)性化服務(wù),也反饋到生產(chǎn)和研發(fā)環(huán)節(jié),形成更加精準(zhǔn)的供應(yīng)鏈管理機(jī)制。作為大數(shù)據(jù)技術(shù)公司,IBM將大數(shù)據(jù)的生產(chǎn)要素功能概括為留住客戶、IT與業(yè)務(wù)融合、財(cái)務(wù)流程轉(zhuǎn)型、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測與規(guī)避等四個(gè)方面。
二是數(shù)據(jù)的恒溫性。盡管IBM將真實(shí)性和準(zhǔn)確性(Veracity)視為大數(shù)據(jù)的第4個(gè)V,微軟、Oracle等大數(shù)據(jù)技術(shù)公司都將數(shù)據(jù)清洗作為大數(shù)據(jù)分析的重要一步,甚至Teradata推出了多溫度的數(shù)據(jù)管理技術(shù),但是借助過去和現(xiàn)在的數(shù)據(jù)來預(yù)測未來的特性,讓大數(shù)據(jù)的取舍甚是艱難。
三是價(jià)值潛在性。不同于物質(zhì)性資源,大數(shù)據(jù)的價(jià)值不會(huì)隨著它的被使用而減少,而是可以不斷被處理,不斷被發(fā)現(xiàn)新的價(jià)值。這就產(chǎn)生的新的問題,數(shù)據(jù)所有者可能借助傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘方法,實(shí)現(xiàn)了大數(shù)據(jù)的第一次價(jià)值釋放,而價(jià)值鏈上諸多非所有者,可能通過重組數(shù)據(jù)和擴(kuò)展數(shù)據(jù),挖掘出二次乃至多次價(jià)值。
總之,以分布式、交互性為特征的大數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出明顯的“非競爭性”資源的特征,更多的數(shù)據(jù)整合方式、更開放的數(shù)據(jù)共享平臺,才有利于數(shù)據(jù)潛在價(jià)值的發(fā)掘。
第三次工業(yè)革命戰(zhàn)略資源
杰里米?里夫金提出了第三次工業(yè)革命的概念。在他看來,通信技術(shù)和能源技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施的變革是工業(yè)革命的主要推動(dòng)力,并引發(fā)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的轉(zhuǎn)型。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與可再生能源的結(jié)合,正在孕育第三次工業(yè)革命的基礎(chǔ)設(shè)施――能源物聯(lián)網(wǎng)。
2012年4月21日,《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》專題討論了第三次工業(yè)革命,并強(qiáng)調(diào)3D打印是第三次工業(yè)革命的核心推動(dòng)力。如同第一次工業(yè)革命實(shí)現(xiàn)了機(jī)器生產(chǎn)對手工作坊的替代、第二次工業(yè)革命實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化生產(chǎn)一樣,以3D打印為代表的數(shù)字化制造將推進(jìn)新軟件、新工藝、機(jī)器人和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的普及,最終實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制化生產(chǎn)、分散式就近生產(chǎn)。
無論是以智能電網(wǎng)為基礎(chǔ)的能源物聯(lián)網(wǎng),還是以3D打印為基礎(chǔ)的數(shù)字化制造,大數(shù)據(jù)都是以第三次工業(yè)革命的“新石油”形態(tài)存在。可以想象,未來云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)將成為基礎(chǔ)設(shè)施,移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、觸控電腦和3D打印技術(shù)將成為共性平臺,AppStore、數(shù)據(jù)分析和機(jī)器人等人工智能控制將成為服務(wù)手段。那么,數(shù)據(jù)、信息和知識的“按需分配、恒值供給、多次挖掘”將成為新經(jīng)濟(jì)形態(tài)的不竭動(dòng)力,而大數(shù)據(jù)技術(shù)和應(yīng)用成為決策的輔助系統(tǒng)。
第一范式:實(shí)驗(yàn)和觀察科學(xué)。由伽利略、他之前的哥白尼以及同時(shí)代的開普勒創(chuàng)建的實(shí)驗(yàn)觀察模式,被稱為科研第一范式。
關(guān)鍵詞:機(jī)器人教學(xué) 課堂教學(xué) 培養(yǎng)學(xué)生
一、機(jī)器人教學(xué)已經(jīng)納入課程
隨著我國教育信息化的發(fā)展,智能機(jī)器人技術(shù)向教育領(lǐng)域的滲透已呈加速發(fā)展趨勢。現(xiàn)如今學(xué)校將智能機(jī)器人的普及教育以科研課題的方式納入信息技術(shù)課程,智能機(jī)器人教育進(jìn)入課堂教學(xué)成為了現(xiàn)在時(shí)。智能機(jī)器人技術(shù)主要應(yīng)用了信息技術(shù)中的感測技術(shù)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)和施用技術(shù),是信息技術(shù)課程和相關(guān)科技活動(dòng)的良好載體,能夠讓學(xué)生充分發(fā)揮想象力去設(shè)計(jì)各種智能裝置,實(shí)現(xiàn)自己的創(chuàng)意,提升信息素養(yǎng)。
二、機(jī)器人課堂教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生信息處理能力
機(jī)器人教育集趣味性、實(shí)踐性、綜合性、科學(xué)性、探究性為一體,深受廣大青少年學(xué)生的喜愛,它集計(jì)算機(jī)、聲、光、電等多種技術(shù),可以讓學(xué)生全面接觸傳感器、計(jì)算機(jī)軟硬件、人工智能、自動(dòng)控制、電子技術(shù)和機(jī)械工程等多個(gè)學(xué)科高新科技知識。智能機(jī)器人教學(xué)進(jìn)入課堂可培養(yǎng)青少年學(xué)生綜合素質(zhì)主要體現(xiàn)在以下方面:
1、培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和應(yīng)變能力。
機(jī)器人因涉及多門類、多學(xué)科的知識和原理,通過教學(xué)可以拓展學(xué)生各學(xué)科的專業(yè)知識,又可將各學(xué)科的知識橫向聯(lián)系起來,對各學(xué)科所學(xué)知識起到鞏固作用。首先,機(jī)器人教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中,學(xué)生按照圖形要求或設(shè)想將幾十種、甚至上百種各種零配件搭建成一個(gè)完整的能執(zhí)行任務(wù)的機(jī)器人,每一個(gè)搭建步驟都必須自己或小組協(xié)同完成,這大大提高了學(xué)生應(yīng)用各種工具的技巧和靈活的動(dòng)手能力、空間想像能力。其次,在搭建前要構(gòu)思巧妙完成的方式、方法和途徑,對可行性要進(jìn)行分析,得出最佳方案。最后,編寫智能機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)的程序。學(xué)生要將任務(wù)分解成許多的小任務(wù)按步驟實(shí)施,即要編寫出許多的小程序然后將機(jī)器放到場地中調(diào)試。此時(shí)要認(rèn)真、仔細(xì)觀察行走路線和機(jī)器人各部件的工作狀態(tài),然后根據(jù)完成任務(wù)和執(zhí)行情況進(jìn)行分析,對程序和部件進(jìn)行更改,如此反復(fù),直到能理想完成任務(wù)。在這一過程中,學(xué)生的觀察能力、思維能力、分析問題和解決問題的能力都得到了培養(yǎng)。
2、培養(yǎng)學(xué)生的信息意識和素養(yǎng)。
智能機(jī)器人工作過程完全是靠各部件,如觸發(fā)器,灰度檢測卡、紅外發(fā)射與接收器等來接收信息,然后對信息進(jìn)行分析并作出反映。對于機(jī)器人能夠收集――處理――反饋信息的過程,學(xué)生充滿了好奇和無限的激情,他們渴望能把設(shè)想變成現(xiàn)實(shí)。因而,機(jī)器人教學(xué)能很好的培養(yǎng)學(xué)生的信息意識和收集、分析、處理信息的能力。
3、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。
機(jī)器人技術(shù)具有科技含量高,綜合性強(qiáng)、創(chuàng)新性強(qiáng)的特點(diǎn)。在教學(xué)中,一方面,教師要調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性,鼓勵(lì)學(xué)生勇于探索,使用與眾不同的方法、思路進(jìn)行搭建,按照自己的策略編寫程序。另一方面,學(xué)生會(huì)根據(jù)自己的實(shí)踐和認(rèn)知,認(rèn)真思考,提出各種設(shè)想,創(chuàng)造性地搭建各種機(jī)器人。學(xué)生為實(shí)現(xiàn)自己的夢想,會(huì)充分挖掘自己的能力,將自己的設(shè)想付諸實(shí)踐,想盡各種辦法檢驗(yàn)自己的創(chuàng)意和設(shè)計(jì)。因此,機(jī)器人教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。
4、培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)。
教學(xué)中,機(jī)器搭建、編程調(diào)試、設(shè)計(jì)改裝等都必須從實(shí)際出發(fā),將自己所學(xué)知識與實(shí)際結(jié)合起來才能獲得成功,而設(shè)計(jì)能成功必須經(jīng)過檢驗(yàn)。這就要求學(xué)生要養(yǎng)成實(shí)事求是、腳踏實(shí)地的科學(xué)作風(fēng)。機(jī)器人的搭建、設(shè)計(jì)與編程不可能一次成功,往往要反復(fù)拆卸、調(diào)試、整改,幾經(jīng)挫折才能成功,這就可以培養(yǎng)學(xué)生一絲不茍、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶骄亢蛯W(xué)習(xí)態(tài)度,養(yǎng)成堅(jiān)忍不拔、不言放棄的探究精神和良好的心理承受能力。
5、培養(yǎng)學(xué)生的交流與協(xié)作精神。
青少年學(xué)生由于受到自身學(xué)識和能力的局限,往往要采用小組形式教學(xué)。小組共同分析、探討策略的可行性,共同設(shè)計(jì)、改裝機(jī)器人;協(xié)同完成機(jī)器人部件的搭建;一起設(shè)計(jì)、調(diào)試程序,一起觀察、探討、糾正機(jī)器人運(yùn)行過程中出現(xiàn)的各種問題。小組成員既要分工又要合作、既合作又競爭往往會(huì)形成了一個(gè)很好的團(tuán)隊(duì),他們的團(tuán)隊(duì)精神就得到了培養(yǎng)。
三、機(jī)器人課堂教學(xué)策略
實(shí)施智能機(jī)器人教學(xué)進(jìn)課堂,應(yīng)努力做好規(guī)劃,構(gòu)建適合本校特色的機(jī)器人課堂教學(xué)思路與模式。破瓶頸,重管理,抓研究,重成果,為創(chuàng)建學(xué)校特色智能機(jī)器人教學(xué)鋪路。
1、整合智能機(jī)器人課堂教學(xué)課程。機(jī)器人教學(xué)根據(jù)原理可分為搭建、編程、調(diào)試、改裝等幾個(gè)過程。課堂教學(xué)可根據(jù)過程分成幾個(gè)教學(xué)階段。根據(jù)緊密聯(lián)系程度,將教學(xué)任務(wù)分為搭建、改裝教學(xué)和編程、調(diào)試教學(xué)二個(gè)階段來完成。編程、調(diào)試教學(xué)主要操作在電腦操作或模擬中完成,并將教學(xué)整合到信息技術(shù)課堂中。在初中,大部分學(xué)校都開設(shè)勞動(dòng)技術(shù)教育課程,可以將機(jī)器人的搭建、改裝教學(xué)納入勞動(dòng)技術(shù)課,分年級、分階段安排課時(shí)。在高中,大部分學(xué)校都開設(shè)通用技術(shù)課程,可將機(jī)器人的搭建、改裝教學(xué)與通用技術(shù)課進(jìn)行整合。
2、加強(qiáng)機(jī)器人師資隊(duì)伍建設(shè)。長期以來,由于機(jī)器人的神秘感,普遍對機(jī)器人教學(xué)認(rèn)識存在誤區(qū),認(rèn)為一定要電腦或信息技術(shù)教師才能進(jìn)行教學(xué)。事實(shí)上,機(jī)器人教學(xué)只是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的學(xué)科。完全可以不拘泥于常規(guī),大膽啟用相關(guān)學(xué)科教師進(jìn)行教學(xué)。如勞技,物理、通用技術(shù)學(xué)科教師等。
機(jī)器人本身是高科技的產(chǎn)物,所涉及學(xué)科的相關(guān)知識和技能較為復(fù)雜,對教師的要求相對較高。作為機(jī)器人教學(xué)的教師,要成為學(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者、幫助者,充分挖掘?qū)W生的聰明才智,積極引導(dǎo)學(xué)生開展活動(dòng),開拓學(xué)生創(chuàng)新思維獲取新的知識,機(jī)器人指導(dǎo)教師的專業(yè)素質(zhì)直接影響中小學(xué)機(jī)器人教育的發(fā)展。
目前機(jī)器人教育師資隊(duì)伍比較薄弱,大多數(shù)機(jī)器人教師沒有接受過正規(guī)的機(jī)器人教育,專業(yè)的機(jī)器人教師匱乏在一定程度上制約著機(jī)器人教育的發(fā)展。
大多數(shù)教師來自信息技術(shù)、科學(xué)、通用技術(shù)這3個(gè)相關(guān)性較強(qiáng)的學(xué)科。但是,除部分校外培訓(xùn)機(jī)構(gòu)之外,公立校幾乎沒有專職機(jī)器人指導(dǎo)教師。還有一些學(xué)校由于校內(nèi)缺乏師資,只能通過外聘廠家技術(shù)工程師、地區(qū)銷售協(xié)助開展相關(guān)活動(dòng)。然而機(jī)器人學(xué)科是一門交叉性極強(qiáng)的綜合性學(xué)科,它涉及機(jī)械制造、自動(dòng)控制、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)等許多學(xué)科。來自不同專業(yè)背景的教師在從事機(jī)器人教育時(shí)勢必遇到知識和技能上的難題,因此無論是何種教育背景出身的教師,由于機(jī)器人教育的綜合性和專業(yè)性,在從事機(jī)器人教育時(shí)都有自身的優(yōu)勢與不足。
機(jī)器人指導(dǎo)教師在成長初期,由于缺乏豐富的機(jī)器人教學(xué)資源、有效的信息交流平臺,只能通過為數(shù)不多的培訓(xùn)活動(dòng)接受學(xué)習(xí),靠自身慢慢積累,摸索尋找到其他的學(xué)習(xí)資源與渠道,才得以逐步成長。像我們衡陽市,機(jī)器人指導(dǎo)教師可以通過多種多樣的學(xué)習(xí)途徑,除參與培訓(xùn)之外,還可以主動(dòng)地通過網(wǎng)站、博客、QQ群、自主研究等多渠道獲取相關(guān)信息。我市建有機(jī)器人教育QQ群,及時(shí)各種學(xué)習(xí)、比賽信息,組織開展機(jī)器人輔助教學(xué)、機(jī)器人學(xué)科教學(xué)為主題的培訓(xùn)活動(dòng)和研討會(huì),從而提高教師參與機(jī)器人教育的積極性,吸引更多的教師加入到機(jī)器人教育領(lǐng)域,在交流和學(xué)習(xí)中促進(jìn)機(jī)器人指導(dǎo)教師的健康成長。
從課程開設(shè)入手
2003年4月正式頒布的《普通高中技術(shù)課程(實(shí)驗(yàn))》,首次在“信息技術(shù)”科目中設(shè)立“人工智能初步”選修模塊,并在新增加的通用技術(shù)課程中設(shè)立了“簡易機(jī)器人制作”選修模塊。教育部新制定的《普通高中物理課程體系(實(shí)驗(yàn))》亦提出“收集資料,了解機(jī)器人在生產(chǎn)、生活中的意義”的建議。
但是目前,只有極少數(shù)的地區(qū)和學(xué)校將機(jī)器人教學(xué)納入了正規(guī)課堂教學(xué)。例如:2000年,北京景山學(xué)校以科研課題的形式將機(jī)器人普及教育納入到信息技術(shù)課程中,在國內(nèi)率先開展了中小學(xué)機(jī)器人課程教學(xué)。2001年,上海市西南位育中學(xué)、盧灣高級中學(xué)等學(xué)校開始以校本課程的形式進(jìn)行機(jī)器人活動(dòng)進(jìn)課堂的探索和嘗試。2005年,哈爾濱市正式將機(jī)器人引入課堂教學(xué),在哈爾濱師大附小、60中、省實(shí)驗(yàn)中學(xué)等41所學(xué)校開設(shè)了“人工智能與機(jī)器人”課程,用必修課形式對中小學(xué)生進(jìn)行機(jī)器人科學(xué)方面的教育。
在湖南省,只有少數(shù)幾個(gè)學(xué)校把機(jī)器人培訓(xùn)納入通用技術(shù)選修課。在筆者所在學(xué)校,首先是借2007年高中課程改革開設(shè)了興趣課,面對高一、高二有興趣的學(xué)生,每周安排1個(gè)課時(shí)。其次是借助機(jī)器人社團(tuán)。最后是利用通用技術(shù)課,在教學(xué)中將學(xué)生以組為單位,每組自選小組長,自選機(jī)器人項(xiàng)目中的任務(wù),集全組同學(xué)的智慧綜合運(yùn)用各學(xué)科知識特別是物理、數(shù)學(xué)知識來完成任務(wù),將通用技術(shù)、機(jī)器人、各學(xué)科知識有機(jī)結(jié)合起來,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)樂趣,以期全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì),提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
從機(jī)器人競賽入手
國外開展中小學(xué)機(jī)器人教育活動(dòng)是從競賽活動(dòng)開始的。國際上最早的機(jī)器人競賽發(fā)生在1988年,日本廣播協(xié)會(huì)舉辦了首屆機(jī)器人比賽。20世紀(jì)90年代以后,美國政府有關(guān)部門在全國高中生中推行“感知和認(rèn)知移動(dòng)機(jī)器人”計(jì)劃,機(jī)器人越來越成為一個(gè)培養(yǎng)中學(xué)生綜合能力的學(xué)習(xí)平臺。在“世界機(jī)器人王國”日本,每所大學(xué)都有高水平的機(jī)器人研究和教學(xué)內(nèi)容,每年定期舉行各種不同層次的機(jī)器人設(shè)計(jì)和制作大賽,既有國際性高水平比賽,也有社區(qū)性中小學(xué)生參加的比賽。此后,機(jī)器人競賽發(fā)展的規(guī)模不斷壯大,項(xiàng)目不斷完善,影響力不斷增強(qiáng)。
我校組織學(xué)生參加機(jī)器人足球賽、FLL工程挑戰(zhàn)賽、創(chuàng)意比賽等,通過各屆參賽學(xué)生的奮力拼搏,多次獲得市、省、全國的金牌、銀牌等優(yōu)異成績,得到學(xué)校的財(cái)力投入與政策支持,建設(shè)專用教室,更新?lián)Q代電腦、展示柜、搭建臺、投影機(jī)等硬件設(shè)施,添置機(jī)器人器材配件庫;得到上級行政主管部門如教育局、科技局、科協(xié)等的支持,使機(jī)器人活動(dòng)作為學(xué)校的特色教育持續(xù)開展。
從領(lǐng)導(dǎo)、家長思想工作入手
部分學(xué)校將機(jī)器人教育視為短期行為,過分強(qiáng)調(diào)競賽成績,走入了競賽的誤區(qū)。很多學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)決定投資機(jī)器人項(xiàng)目的目的不是看這一活動(dòng)會(huì)給學(xué)生的成長帶來什么,而是看比賽中能拿到什么樣的成績,能否為學(xué)校“爭門面”,而社會(huì)、家長看重的往往也是這一點(diǎn)。有些學(xué)校買了幾臺機(jī)器人,當(dāng)年比賽成績不理想,結(jié)果來年就連正常的機(jī)器人活動(dòng)必需的零配件也不給了。家長也怕影響孩子學(xué)習(xí)。
通過這幾年的工作和取得的成績,領(lǐng)導(dǎo)和家長能夠逐步認(rèn)識到,學(xué)生在機(jī)器人活動(dòng)中獲得了多方面能力的培養(yǎng)。
團(tuán)隊(duì)合作能力
一個(gè)成功團(tuán)隊(duì)中的每個(gè)隊(duì)員必須具有合作精神,而開展機(jī)器人興趣小組活動(dòng)中就是培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力的最佳平臺。活動(dòng)要求圍繞機(jī)器人調(diào)試、場地準(zhǔn)備,無不體現(xiàn)學(xué)生之間的配合,促使學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度、吃苦耐勞的精神,以及團(tuán)隊(duì)合作、友愛互助的作風(fēng)和科技創(chuàng)新的熱情。
創(chuàng)新能力
引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行富有創(chuàng)造性的各種機(jī)器人搭建,鼓勵(lì)學(xué)生勇于探索,使用與眾不同的方法、思路,對學(xué)生有創(chuàng)意的想法或做法,教師全力支持,這樣既鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新能力,培養(yǎng)和激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新精神,也提高了他們的綜合素質(zhì)。
【中圖分類號】TP393.08
【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A
【文章編號】1672—5158(2012)10-0112-01
一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全現(xiàn)存的主要問題
1、攻擊操作系統(tǒng)開放的服務(wù)端口。該攻擊主要是由于軟件中邊界條件、函數(shù)指針等方面設(shè)計(jì)不當(dāng)或缺乏限制,造成地址空間錯(cuò)誤的一種漏洞。例如利用軟件系統(tǒng)中對某種特定類型的報(bào)文或請求沒有處理,軟件遇到該種類型的報(bào)文時(shí)運(yùn)行出現(xiàn)異常,造成軟件崩潰甚至系統(tǒng)崩潰。典型如OOB攻擊,通過向Windows系統(tǒng)TCP端口139發(fā)送隨機(jī)數(shù)來攻擊操作系統(tǒng),使中央處理器(CPU)始終處于繁忙狀態(tài)。
2、攻擊傳輸協(xié)議漏洞。該攻擊主要利用一些傳輸協(xié)議在其制定過程中存在一些漏洞進(jìn)行攻擊,由于惡意請求資源而造成服務(wù)超載,使目標(biāo)系統(tǒng)不能正常工作或者系統(tǒng)癱瘓。典型如通過TCP/IP協(xié)議里的“三次握手”漏洞而發(fā)動(dòng)SYNFlood攻擊。
3、通過偽裝技術(shù)發(fā)動(dòng)攻擊。例如偽造IP地址、DNS解析地址或者路由條目,讓受攻擊服務(wù)器不能辨別請求或不能正常響應(yīng)這些請求,導(dǎo)致緩沖區(qū)阻塞或死機(jī)現(xiàn)象;或者把局域網(wǎng)里的一臺計(jì)算機(jī)的IP地址設(shè)置成與網(wǎng)關(guān)地址相同,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包不能正常轉(zhuǎn)發(fā)而形成網(wǎng)段癱瘓等現(xiàn)象。
4、通過木馬病毒入侵攻擊。作為基于遠(yuǎn)程控制的黑客工具之一,木馬的特點(diǎn)是隱蔽性與非授權(quán)性,如果目標(biāo)主機(jī)被成功植入,用戶主機(jī)就會(huì)完全被黑客所控制,從而成為黑客的超級用戶。通常木馬程序被用來收集系統(tǒng)中的口令、賬號和密碼等重要信息,嚴(yán)重威脅用戶的信息安全。
5、利用掃描或Sniffer(嗅探器)窺探信息。這里的掃描主要指針對系統(tǒng)漏洞而進(jìn)行的系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)遍歷搜尋的行為。因系統(tǒng)漏洞存在較多,通常惡意和隱蔽使用掃描手段也較多,通過探測他人主機(jī)的有用信息為做好進(jìn)一步惡意攻擊做好準(zhǔn)備。嗅探器(sniffer)則指利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口將目的地為其它計(jì)算機(jī)報(bào)文進(jìn)行截獲的技術(shù)。通過網(wǎng)絡(luò)嗅探器,可以被動(dòng)地監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)通信和進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,從而非法獲得用戶名和用戶口令等重要信息,其被動(dòng)性和非干擾性威脅網(wǎng)絡(luò)安全,也使其相對隱蔽,一般網(wǎng)絡(luò)信息泄密不易被用戶發(fā)現(xiàn)。
二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全問題的解決辦法
1、重要數(shù)據(jù)實(shí)施加密保護(hù)
為防止網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)被人惡意竊聽修改,應(yīng)該對數(shù)據(jù)實(shí)施加密,讓數(shù)據(jù)成為密文。這樣沒有密鑰的數(shù)據(jù)即使被別人竊取,也無法將之還原為原數(shù)據(jù),從而在一定程度上保證了數(shù)據(jù)安全。加密技術(shù)分對稱加密和非對稱加密兩類。
對稱加密。也叫私鑰加密,即指信息發(fā)送方、接收方使用同一密鑰實(shí)現(xiàn)加密和解密數(shù)據(jù)工作。其優(yōu)點(diǎn)是加密和解密迅速,大數(shù)據(jù)量加密較為適合,缺點(diǎn)是密鑰管理困難。一般通信雙方如能確保專用密鑰在密鑰交換階段不泄密,才可以通過這種加密方法對機(jī)密信息進(jìn)行加密,然后隨報(bào)文一起發(fā)送報(bào)文摘要或報(bào)文散列值,確保信息機(jī)密性和報(bào)文的完整性。
非對稱加密。也叫公鑰加密,即指通過一對密鑰分別實(shí)現(xiàn)加密和解密操作,公開的即公鑰,用戶秘密保存的即私鑰。具體信息交換過程為:由甲方生成一對密鑰,將其中一把作為公鑰公開給其它交易方,乙方得到該公鑰后使用該密鑰加密信息,然后再發(fā)送給甲方,甲方接收后再用保存的私鑰對加密信息完成解密。
2、應(yīng)用病毒防護(hù)技術(shù)
未知病毒查殺技術(shù)。該技術(shù)是虛擬執(zhí)行技術(shù)以后的一項(xiàng)重大技術(shù)突破,實(shí)現(xiàn)了虛擬技術(shù)與人工智能技術(shù)的結(jié)合,能夠準(zhǔn)確查殺未知病毒。
智能引擎技術(shù)。該技術(shù)是特征碼掃描法的發(fā)展,對其弊端進(jìn)行了完善,實(shí)現(xiàn)了病毒庫增大而病毒掃描速度不減慢的功能。
壓縮智能還原技術(shù)。該技術(shù)可以在內(nèi)存中還原壓縮或打包文件,從而完全暴露出病毒。
病毒免疫技術(shù)。該技術(shù)作為反病毒專家的熱點(diǎn)研究課題,其通過加強(qiáng)自主訪問控制和設(shè)置磁盤禁寫保護(hù)區(qū)完成了病毒免疫的基本構(gòu)想。
嵌入式殺毒技術(shù)。該技術(shù)能夠?qū)Σ《窘?jīng)常攻擊的應(yīng)用程序或者對象提供重點(diǎn)保護(hù),通過操作系統(tǒng)或應(yīng)用程序的內(nèi)部接口來實(shí)現(xiàn)。能夠?qū)κ褂妙l度高、范圍廣的應(yīng)用軟件提供被動(dòng)式防護(hù)。
3、運(yùn)用入侵檢測技術(shù)
該技術(shù)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并報(bào)告系統(tǒng)中未授權(quán)或其它異常現(xiàn)象,主要對網(wǎng)絡(luò)中違反安全策略的行為進(jìn)行檢測。應(yīng)用入侵檢測系統(tǒng),能夠在入侵攻擊系統(tǒng)前就檢測到即將發(fā)生的入侵攻擊行為,同時(shí)利用報(bào)警與防護(hù)系統(tǒng)驅(qū)逐入侵攻擊。入侵攻擊時(shí)可減少入侵攻擊所造成的損失。被入侵攻擊后收集入侵擊信息,作為防范系統(tǒng)的知識添加到入侵知識庫,增強(qiáng)系統(tǒng)的防范能力。
4、虛擬專用網(wǎng)(VPN)技術(shù)。
虛擬專用網(wǎng)(VPN)技術(shù)是目前解決信息安全問題相對比較成功的技術(shù)課題,該技術(shù)就是在公共網(wǎng)絡(luò)上建立專用網(wǎng)絡(luò),使數(shù)據(jù)通過安全的“加密管道”在公共網(wǎng)絡(luò)中傳播。用以在公共通信網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)建VPN有兩種主流的機(jī)制,這兩種機(jī)制為路由過濾技術(shù)和隧道技術(shù)。目前VPN主要采用了如下四項(xiàng)技術(shù)來保障安全:隧道技術(shù)、加解密技術(shù)、密鑰管理技術(shù)和使用者與設(shè)備身份認(rèn)證技術(shù)。
5、利用網(wǎng)絡(luò)防火墻與防毒墻技術(shù)
防火墻作為一種隔離控制技術(shù),其主要通過預(yù)定義安全策略實(shí)現(xiàn)對內(nèi)外網(wǎng)通信強(qiáng)制實(shí)施的訪問控制功能,有包過濾技術(shù)、狀態(tài)檢測技術(shù)和應(yīng)用網(wǎng)關(guān)技術(shù)等常用技術(shù)。防火墻能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流連接的合法性進(jìn)行分析。然而,如果病毒數(shù)據(jù)流從允許連接的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行發(fā)送則毫無作用,其無法對合法數(shù)據(jù)包中是否存有病毒進(jìn)行識別;為了解決防火墻的防毒缺陷產(chǎn)生了防毒墻。這種網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)入口處實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)傳輸病毒的過濾。通過簽名技術(shù)防毒墻在網(wǎng)關(guān)處實(shí)施查毒,有效阻止網(wǎng)絡(luò)蠕蟲(Worm)和僵尸網(wǎng)絡(luò)(BOT)的擴(kuò)散。此外,網(wǎng)絡(luò)管理人員還可以對網(wǎng)絡(luò)安全策略進(jìn)行定義分組,以過濾網(wǎng)絡(luò)流量,同時(shí)阻止傳輸特定文件、文件類型擴(kuò)展名、批量或單獨(dú)的IP/MAC地址、即時(shí)通信信道,以及TCP/UDP端口和協(xié)議。
三、結(jié)語
除以上方法外,還有漏洞掃描技術(shù)、數(shù)據(jù)備份和溶災(zāi)技術(shù)等,因篇幅所限不在此詳述。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用安全因各種新技術(shù)和方法的出現(xiàn)而不斷更新和復(fù)雜化,相關(guān)解決方法也將愈加先進(jìn)。
參考文獻(xiàn)
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“知識經(jīng)濟(jì)”是1996年世界經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)對全球正在興起的、以知識為基礎(chǔ)的新經(jīng)濟(jì)做的高度概括。知識經(jīng)濟(jì)對我們最重要的啟示就是知識作為最重要的資本形態(tài)—知識資木,已成為生產(chǎn)的基本要素。在知識經(jīng)濟(jì)環(huán)境下,社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展主要依賴于知識的創(chuàng)新。因此,知識服務(wù)是知識時(shí)代的必然產(chǎn)物,它是以信息知識的搜尋、組織、分析、重組為基礎(chǔ),根據(jù)受眾的需求,自覺融人受眾解決問題的過程,并提供有效支持知識應(yīng)用和知識創(chuàng)新的服務(wù)。知識管理(KnowledgeManagement, KM)是知識經(jīng)濟(jì)時(shí)代圖書館為適應(yīng)知識服務(wù)的需要而產(chǎn)生發(fā)展起來的一門新興學(xué)科,“知識管理實(shí)際上就是知識資源管理(knowledge Resource Management, KRM ),它是對組織內(nèi)部的知識進(jìn)行挖掘、組織、編碼、傳播、共享、應(yīng)用等管理活動(dòng)”。知識管理的根木目的就是最大限度地獲取、挖掘、利用和傳播知識,為受眾提供獲取知識的窗口和有效的知識共享平臺,實(shí)現(xiàn)知識價(jià)值的最大化。
1 知識服務(wù)的內(nèi)涵
1.1知識的含義
知識是人們對客觀事物存在和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識。知識可分為顯性知識和隱性知識。顯性知識是前人認(rèn)識的成果和結(jié)晶,它已被用語言、文字、圖像、影視、數(shù)據(jù)等形式記錄在各種載體上,并為人們廣泛傳播和應(yīng)用。而隱性知識則是以人的主觀想法、直覺、經(jīng)驗(yàn)等專業(yè)技能的形式存在于人的頭腦里,需要人們開發(fā)、挖掘。知識管理的目的是充分利用顯性知識的同時(shí),挖掘開發(fā)隱性知識,使隱性知識成為新的、可以為人們所共享的顯性知識,并加快隱性知識與顯性知識的相互轉(zhuǎn)化,從而形成知識創(chuàng)新與知識共享的良性循環(huán)。
1 .2知識服務(wù)的內(nèi)涵
1.2.1知識服務(wù)是目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的服務(wù)
知識服務(wù)的目標(biāo)不是“我是否給受眾提供了需求的信息”,而是“我是否通過服務(wù)解決了受眾的問題”。以前,我們把滿足受眾提出的信息需求作為服務(wù)日標(biāo),而今,受眾的需求發(fā)生了質(zhì)的變化。他們對服務(wù)的認(rèn)同是建立在服務(wù)的有效性基礎(chǔ)上的,即所提供的服務(wù)能否幫助或有助于解決問題。
1.2.2知識服務(wù)是定制化的服務(wù)
知識服務(wù)強(qiáng)調(diào)針對不同用戶的特點(diǎn)靈活地、動(dòng)態(tài)地提供定制化的服務(wù),以滿足用戶的知識需求。定制化的服務(wù)包括定制化的服務(wù)行為、多樣化的服務(wù)過程和個(gè)性化的服務(wù)結(jié)果,這種服務(wù)方式是站在用戶的角度,為用戶提供針對性強(qiáng)、專業(yè)性高、既省錢又方便的基于專業(yè)或課題內(nèi)容的服務(wù),是按照專業(yè)領(lǐng)域和課題項(xiàng)日組織實(shí)施服務(wù),為受眾量身定做滿足其解決問題所需求的知識。服務(wù)貫穿于整個(gè)活動(dòng)始終,通過和受眾進(jìn)行不斷的信息與知識交流,找到最合適的問題解決方案。
1.2.3知識服務(wù)是知識增值和知識創(chuàng)新的服務(wù)
創(chuàng)新不是簡單運(yùn)用顯性知識就可實(shí)現(xiàn)的,而是需要人們在掌握大量相關(guān)顯性知識的基礎(chǔ)上,運(yùn)用隱性知識,激活出獨(dú)辟新徑的“頓悟”。館員通過直接介人受眾的課題,以受眾的專業(yè)課題為背景,以受眾的需求為出發(fā)點(diǎn),充分發(fā)揮館員的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)新精神,從大量的信息資源中搜尋、分析、加工、整理相關(guān)信息,再融人自己的知識,實(shí)現(xiàn)知識的創(chuàng)新服務(wù)。整個(gè)服務(wù)過程強(qiáng)調(diào)知識創(chuàng)新,使服務(wù)本身產(chǎn)生價(jià)值。
1.3知識服務(wù)的最終目標(biāo)是知識創(chuàng)新
早在2000年,張曉林教授就提出:知識服務(wù)是一種基于一切信息資源(館藏物理資源和網(wǎng)絡(luò)虛擬資源),以受眾需求目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的、面向知識內(nèi)容的、融人受眾決策過程并幫助受眾找到或形成問題解決方案的增值服務(wù)。知識服務(wù)不僅要對知識信息進(jìn)行收集、存貯、整理與傳遞,更重要的是知識服務(wù)貫穿于科研活動(dòng)的全過程,處于動(dòng)態(tài)變化中。隨著課題的逐漸深人和問題環(huán)境的不斷變化,知識服務(wù)的總體方案也會(huì)隨之調(diào)整,最終使受眾的疑難問題得到解決,從而實(shí)現(xiàn)知識創(chuàng)新的目的。
2 高校圖書館實(shí)施知識管理的意義
2.1知識管理是高校圖書館生存的基礎(chǔ)
圖書館從它誕生之日起就以保存和傳遞文化知識為己任。文化知識遺產(chǎn)是圖書館賴以生存的依托和基礎(chǔ)。不管記載知識的載體如何變化,圖書館保存和傳遞文化知識的職能永遠(yuǎn)不變。保管好人類共同的文化知識遺產(chǎn)是高校圖書館的職責(zé),更是圖書館事業(yè)得得以發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展,人們可以從浩如煙海的信息中以極快的速度獲取大量的信息,但其中也夾雜著不少垃圾信息,針對所需解決問題的知識又非常難尋。因此,作為傳遞文化知識的高校圖書館,應(yīng)責(zé)無旁貸地承擔(dān)起知識管理的重任,更好地服務(wù)于社會(huì)。
2.2知識管理是社會(huì)發(fā)展的需要
圖書館事業(yè)的發(fā)展始終與社會(huì)發(fā)展規(guī)律相聯(lián)系。“藏書樓”是封閉的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的產(chǎn)物,而工業(yè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展強(qiáng)有力地促進(jìn)了圖書館文化教育功能和情報(bào)傳遞功能的發(fā)展。隨著知識經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來和數(shù)字圖書館的出現(xiàn),受眾得到了多層次、多形式、友好和方便的服務(wù)。受眾不僅可以得到電子文本文獻(xiàn),而且可以得到聲、像等多種媒體信息,還可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)交互。但是面對數(shù)量龐大、形式多樣、良芳不齊、變動(dòng)頻繁、缺乏組織、較為混亂無序的信息資源,受眾時(shí)常感到無所適從。如何幫助受眾對網(wǎng)上信息給予正確的評估和選擇,給受眾系統(tǒng)地介紹網(wǎng)絡(luò)搜索工具、優(yōu)秀網(wǎng)站,有重點(diǎn)、系統(tǒng)地介紹電子圖書、電子期刊就成為知識服務(wù)的重要內(nèi)容。從這個(gè)角度講,高校圖書館知識管理工作就顯得尤為重要和迫切。
3 基于知識服務(wù)的知識管理策略
3.1用知識管理理念指導(dǎo)高校圖書館工作
高等學(xué)校是一個(gè)國家知識、技術(shù)、人才聚集的地方,也是知識創(chuàng)新的基地。因此,大力發(fā)展高等教育事業(yè),充分發(fā)揮高校的科研創(chuàng)新優(yōu)勢,對于國家的知識創(chuàng)新、民族振興有著不可估量的作用。高校的重點(diǎn)學(xué)科和科研課題是知識創(chuàng)新的直接來源,學(xué)科的發(fā)展除科研人員的直接參與外,還有賴于信息的交流、傳播、獲取和衍生。因此作為直接為學(xué)校教學(xué)、科研服務(wù)的高校圖書館,應(yīng)當(dāng)根據(jù)學(xué)校的學(xué)科建設(shè)有機(jī)地整合相關(guān)資源和服務(wù),充分發(fā)揮其專業(yè)優(yōu)勢,全面支待與科研活動(dòng)有關(guān)的信息檢索、傳遞、交流、處理以及成果的應(yīng)用,成為教學(xué)和科研的前沿陣地。因此,高校圖書館實(shí)施知識管理,既是高校圖書館可持續(xù)發(fā)展的需要,也是高等教育事業(yè)可持續(xù)發(fā)展的保障。
3.2加強(qiáng)顯性知識的管理
3.2.1館藏資源數(shù)字化
圖書館保存著古今中外的文化知識遺產(chǎn),這是全人類共有的財(cái)富。為了讓人們共享這些知識財(cái)富,有必要將本館所擁有的館藏資源數(shù)字化,即建立書目數(shù)據(jù)庫、特色數(shù)據(jù)庫、特色館藏全文數(shù)據(jù)庫,構(gòu)建館藏資源知識地圖,方便人們快速訪問和查詢。
3.2.2網(wǎng)絡(luò)資源館藏化
對各類信息資源中知識內(nèi)容的提煉是知識服務(wù)特有的范疇。因此,直接提供顯性知識成為圖書館知識服務(wù)的首要任務(wù)。依托先進(jìn)的信息技術(shù),采用智能化的挖掘手段,可得到大量隱藏于網(wǎng)絡(luò)信息資源中與學(xué)科相關(guān)的、專業(yè)細(xì)化的、面向課題的知識信息。對這些知識信息進(jìn)行分類、篩選、歸納和整理,并進(jìn)行標(biāo)引、組織,通過大量編制二次、三次文獻(xiàn),構(gòu)建專業(yè)化、課題化知識服務(wù)平臺,繪制網(wǎng)絡(luò)資源知識地圖,以幫助人們快速便捷地獲取各種知識信息。
3.2.3知識服務(wù)現(xiàn)代化
隨著人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等現(xiàn)代信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用,以及信息傳輸技術(shù)的不斷成熟,高校圖書館完全有條件為人們營造一個(gè)能全面支持科研信息檢索、交流、傳遞、處理的環(huán)境。通過匯集專業(yè)或課題領(lǐng)域的各類信息資源,提供主題信息網(wǎng)關(guān),按照專業(yè)知識體系深人分析和組織信息資源,提供基于知識檢索的服務(wù)。同時(shí)根據(jù)專業(yè)或課題領(lǐng)域的各類信息資源、咨詢資源和服務(wù)資源,形成虛擬的專業(yè)化信息咨詢臺和服務(wù)樞紐,為令業(yè)或課題領(lǐng)域的信息與交流提供平臺,逐步形成一個(gè)集研究機(jī)構(gòu)、學(xué)術(shù)團(tuán)體、學(xué)術(shù)會(huì)議、期刊、論文、科技報(bào)告、專業(yè)服務(wù)系統(tǒng)及圖書館等功能為一體的虛擬社區(qū),實(shí)現(xiàn)同構(gòu)或異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的無縫連接。
3.3強(qiáng)化隱性知識的管理
列寧曾經(jīng)說過:“圖書館員是圖書館事業(yè)的靈魂”。知識創(chuàng)新的根木就是將隱藏于人腦中的隱性知識轉(zhuǎn)化為顯性知識,并讓人們所共享。因此應(yīng)充分調(diào)動(dòng)館員的積極性和創(chuàng)造性,主動(dòng)為高校圖書館的發(fā)展獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策,將自己擁有的知識毫無保留地奉獻(xiàn)給社會(huì)。知識管理講究的是充分挖掘、開發(fā)人們內(nèi)在的知識和經(jīng)驗(yàn),提高整個(gè)組織對非連續(xù)變化環(huán)境的應(yīng)變能力,從而促進(jìn)組織的發(fā)展。一個(gè)擁有現(xiàn)代管理理念與先進(jìn)管理方法的領(lǐng)導(dǎo),首先要尊重圖書館員,把圖書館員視為圖書館事業(yè)的主體,尊重館員的勞動(dòng)成果和知識貢獻(xiàn)。應(yīng)該推行一種能夠使員工最大限度地發(fā)揮潛力、體現(xiàn)其價(jià)值,并能使其積極愉快地工作的管理體制。
3.3.1建立知識共享機(jī)制
針能高校圖書館高學(xué)歷、高職稱、人才多的特點(diǎn),建立知識共享機(jī)制。圖書館一方面應(yīng)鼓勵(lì)知識所有者與他人分享自己的智力成果,積極汲取他人的智力成果,使知識從個(gè)體擁有向群體擁有轉(zhuǎn)變,不斷提高組織的整體業(yè)務(wù)素質(zhì)和競爭能力;另一方面要為知識所有者貢獻(xiàn)知識及共享知識創(chuàng)造良好環(huán)境,如舉辦學(xué)術(shù)交流會(huì)、報(bào)告會(huì)、技能培訓(xùn)班等,建立館內(nèi)網(wǎng)上知識庫、經(jīng)驗(yàn)庫,使館員在交流中碰撞出創(chuàng)新思維的火花,實(shí)現(xiàn)隱性知識的轉(zhuǎn)移和共享。
3.3.2合理安排
人才資源開發(fā)的關(guān)鍵是合理使用人才,圖書館不同的部門和崗位,決定了對人才的需求是多維的。有能力和專才的人,有時(shí)難免在個(gè)性方面存在著某些缺點(diǎn)。“君子用人如器,各取所長”。因此,實(shí)施知識管理的關(guān)鍵是實(shí)施人木管理,充分考慮個(gè)人的愿望、需求和理想,尊重個(gè)性,合理安排工作崗位,人盡其才,才盡其用,讓他們自覺自愿地把自己的知識、經(jīng)驗(yàn)貢獻(xiàn)出來為人家共享,使組織充滿活力。
3.3.3提高館員的整體素質(zhì)
1 現(xiàn)代中醫(yī)教育體系及思維模式
目前,中醫(yī)教育以學(xué)院教育為主,采用基礎(chǔ)教育、專業(yè)教育、臨床實(shí)習(xí)三段式教學(xué)模式,以及理性思維為主導(dǎo)的思維導(dǎo)向,以系統(tǒng)性、完整性的學(xué)科分科教育為基礎(chǔ),突出了課堂、教師、教材的中心地位。現(xiàn)代中醫(yī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從師承教育到學(xué)院教育的轉(zhuǎn)變,重視教育目標(biāo)和培養(yǎng)模式的共性,注重學(xué)生扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和自主學(xué)習(xí)的能力,以及辨證論治理論思想的培養(yǎng),使得現(xiàn)代中醫(yī)師的培養(yǎng)走向規(guī)模化。
然而,審視規(guī)模化教育體制下的教育模式,并不能讓我們高枕無憂,因?yàn)椋覀兯诖摹靶悴艑W(xué)醫(yī),如籠抓雞”并沒有出現(xiàn),取而代之的則是枯燥、抽象,甚至晦澀難懂的尷尬處境,很多想往中醫(yī)的初學(xué)者,才觸皮毛,便生退卻之心,因?yàn)椤安粎f(xié)調(diào)”,玄妙晦澀的理論論述與人工智能化的機(jī)器識別,浩如煙海的古籍與海量數(shù)據(jù)便捷檢索的自動(dòng)化體系,古代自然哲學(xué)式的思辨方式與現(xiàn)代嚴(yán)謹(jǐn)縝密的邏輯推理,加之系統(tǒng)化微觀化高精密儀器化的西醫(yī)學(xué)導(dǎo)向的醫(yī)療體制體系與整體性宏觀性四診合參式的中醫(yī)輔助醫(yī)療地位,讓很多學(xué)子望而卻步,而即使高學(xué)歷中醫(yī)學(xué)子,無論在臨床治療水平與中醫(yī)學(xué)術(shù)造詣上也很少有人能望老中醫(yī)項(xiàng)背。2 全腦思維契合中醫(yī)教育傳承模式探索2.1 全腦開發(fā)的理論基石
1981年美國加州理工學(xué)院羅杰·史培利博士提出了左右腦理論,并因此獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。這項(xiàng)理論將大腦分為左半球和右半球,認(rèn)為左右腦有著不同的智能。左腦操縱語言,偏重概念思維,具有邏輯思維功能;右腦知覺空間關(guān)系,欣賞音樂繪畫,偏重直覺思維,具有形象思維功能。哈佛大學(xué)心理學(xué)博士詹姆斯·懷特研究發(fā)現(xiàn),一般人只用了大腦潛能的10%,甚至更低;而95%的人荒廢了右腦,即僅僅使用一半的大腦,另一半的大腦被閑置起來。如果我們能夠充分地運(yùn)用左右腦,則會(huì)產(chǎn)生意想不到的效果。
全腦學(xué)習(xí)就是充分調(diào)動(dòng)左右腦多元智能參與學(xué)習(xí)活動(dòng),雙管齊下,平衡發(fā)展,最大限度發(fā)揮大腦潛能。全腦學(xué)習(xí)由知識、方法技能的學(xué)習(xí)和情感態(tài)度的學(xué)習(xí)3個(gè)方面構(gòu)成,讓學(xué)習(xí)者左右腦互動(dòng),音樂、圖像等于大腦互動(dòng),學(xué)習(xí)者與知識互動(dòng)。
2.2 當(dāng)前的教育大環(huán)境需要全腦教育
我們國家所實(shí)行的應(yīng)試教育所開發(fā)的是左腦,實(shí)際上大腦左半腦是輔助的,右半腦是主要的,深層次的思考,深層次的創(chuàng)意,深層次永久性的記憶靠右腦,而我們恰恰忽視了右腦的開發(fā),目前國家所倡導(dǎo)的素質(zhì)教育,就是要我們開發(fā)右腦,多用右腦,多訓(xùn)練右腦可以事半功倍,甚至可以提高幾百倍。英國哈莫爾曾說過:“右腦的圖像思維能力是驚人的,調(diào)動(dòng)右腦思維的積極性是科學(xué)思維的關(guān)鍵所在。”就大部分天才來說,他們能夠很有效地使用大腦,取得杰出的成就,原因是他們大多能夠充分協(xié)調(diào)、合理地使用大腦。愛因斯坦就曾說過:“我思考問題時(shí),不是用語言進(jìn)行思考,而是用活動(dòng)的跳躍的形象進(jìn)行思考。”此外,瓦特看到火爐上的水燒開后壺蓋不停地動(dòng),發(fā)明了蒸汽機(jī);魯班被草劃破了手,發(fā)明了鋸;世界著名畫家達(dá)·芬奇從畫雞蛋開始,成為一代巨匠等,均是左右腦協(xié)調(diào)發(fā)展的典范。
2.3 古代中醫(yī)教育傳承體系中的全腦式教育
就全腦式教育而言,我國有先天的優(yōu)勢,因?yàn)闈h字是象形文字,而運(yùn)用象形文字本身就是用的右腦。此外,在傳統(tǒng)中醫(yī)教育中,我們意外發(fā)現(xiàn)全腦式教育竟然無處不在。首先,在古代特定的社會(huì)同構(gòu)體中,傳統(tǒng)的中醫(yī)藥學(xué)以其特定的思維方式,即形象思維為主導(dǎo),采用形象思維下的形象比較、倒果求因、類比推理等思維方法,成為當(dāng)時(shí)社會(huì)的主導(dǎo);其次,傳統(tǒng)中醫(yī)藥的望、聞、問、切四診合參以及經(jīng)絡(luò)銅人等多感官、多知覺體驗(yàn)式的醫(yī)療、傳承手段,不僅強(qiáng)化了感性認(rèn)識,而且不自覺地早已運(yùn)用、挖掘了右腦潛能;第三,古代中醫(yī)是古代自然科學(xué)與中國傳統(tǒng)文化相結(jié)合的產(chǎn)物,具有多學(xué)科的特點(diǎn),因此,歷代名醫(yī)多博覽群書、吸納百家,通曉佛、道、儒等學(xué)說,這種文理兼通的多元思維模式使得中醫(yī)理論在形成之初就成為形象思維與邏輯思維完美結(jié)合的經(jīng)典之作;第四,古代中醫(yī)師承教育的最大特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)教學(xué)的實(shí)踐性,重視臨床能力的培養(yǎng)。而將課堂與臨床合二為一,理論學(xué)習(xí)與臨證實(shí)踐融為一體,恰恰又是抽象思維與形象思維、左腦與右腦的有效契合。
2.4 現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)高速經(jīng)濟(jì)時(shí)代下的全腦思維新模式
1989年,美國率先推出了全國性的腦科學(xué)計(jì)劃,把1990-2000年命名為“腦的十年”,并制定了以開發(fā)右腦為目的的“零點(diǎn)工程”。之后,國際腦研究組織(IBRO)和許多國家的相應(yīng)學(xué)術(shù)組織紛紛響應(yīng)。歐洲出臺了“歐洲腦的十年”計(jì)劃,日本啟動(dòng)了為期20年的“腦科學(xué)時(shí)代”計(jì)劃和“腦科學(xué)與教育”研究項(xiàng)目,全腦教育已經(jīng)呈現(xiàn)出“全民普及”的態(tài)勢。
在現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)高速經(jīng)濟(jì)時(shí)代,中醫(yī)教育更應(yīng)抓住這次革命性、全球性腦風(fēng)暴的機(jī)遇,綜合應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘、人工智能、虛擬仿真等現(xiàn)代多媒體、數(shù)字信息技術(shù),增加內(nèi)在知覺體驗(yàn),平衡開發(fā)大腦潛能,將整體思維嵌入機(jī)器代碼,將臨床搬進(jìn)課堂。
2.4.1 音樂冥想
音樂誘導(dǎo)具有集中注意力、提高記憶力、增強(qiáng)想象力、開發(fā)智力等多種效應(yīng)。接受這種有節(jié)奏的聲波振蕩,可以使人體各部分本能地、協(xié)調(diào)一致地按照規(guī)定的節(jié)奏、旋律、情感進(jìn)行細(xì)微振蕩,促使細(xì)胞正常分裂,加強(qiáng)新陳代謝,使人的心跳、血流、肌肉收縮、腸胃蠕動(dòng)得到最好的、最統(tǒng)一的節(jié)奏調(diào)整。右腦被稱為“音樂腦”,經(jīng)常進(jìn)行音樂誘導(dǎo),能改變右腦的劣勢地位,轉(zhuǎn)換腦的能量平衡,從而使腦電波發(fā)生變化,達(dá)到使右腦活化的目的[1]。因此,基于中醫(yī)五行理論開發(fā)五行音樂,將成為身體平衡與右腦活化的高效粘合劑。
2.4.2 多感官、多知覺體驗(yàn)
迄今為止,許多人沒有意識到自己還有其他5種知覺可以用來想象。時(shí)常練習(xí)用多種知覺來想象,可以增加圖像的清晰度和鮮明度,從而刺激右腦思維活性。不管你的目的是什么,能運(yùn)用越多的感官來引起強(qiáng)烈的圖像,成功的機(jī)會(huì)就越大。能夠運(yùn)用越多知覺創(chuàng)造一個(gè)鮮麗的內(nèi)在經(jīng)驗(yàn),你的想象就會(huì)變得越有意義,收獲也就越多。
2.4.3 虛擬化、智能化體驗(yàn)式傳承體系
國際著名傳播學(xué)家、教育新秩序的倡導(dǎo)者余也魯教授指出:“文字發(fā)明前,人類多用右腦;文字普遍使用后,我們多用左腦……現(xiàn)在電視出現(xiàn),重心又移到右腦,這會(huì)引發(fā)一些什么變革呢?”這里實(shí)際上提出了一個(gè)平衡用腦,運(yùn)用全腦學(xué)習(xí)的問題。天津普教系統(tǒng)就曾進(jìn)行過一個(gè)頗具影響的教學(xué)科研課題,即運(yùn)用多媒體教學(xué),提供形象教材,引導(dǎo)學(xué)生交替使用左右腦,從而使形象思維與抽象思維的交織上升為靈感思維與創(chuàng)造思維,達(dá)到平衡用腦目的[2]。
中醫(yī)理論的形成并不是從實(shí)驗(yàn)中來的,而是象控制論的黑箱論那樣,通過無數(shù)的信息反饋得出的[3],而這種反饋信息就是各種知覺信息構(gòu)成的形象素材,并結(jié)合邏輯思維判斷所形成的階段式螺旋上升式的思維創(chuàng)造。因此,應(yīng)運(yùn)用虛擬化、智能化的輔助手段實(shí)現(xiàn)多感官、多知覺的信息體驗(yàn),建立虛擬課堂、虛擬實(shí)驗(yàn)、虛擬臨床,甚至虛擬“藥物園”、虛擬針灸銅人等仿真交互環(huán)境,加強(qiáng)感性認(rèn)識,增加辨證施治方法、藥物性味歸經(jīng)以及方劑組成等理論的理解、記憶和運(yùn)用,以虛擬醫(yī)院為實(shí)驗(yàn)室,以虛擬患者或病歷作為實(shí)驗(yàn)課的素材,進(jìn)行完全虛擬化的臨床科研設(shè)計(jì)、臨床診療、臨床觀察及臨床總結(jié)。
此外,可以利用情感暗示教學(xué)調(diào)動(dòng)大腦無意識領(lǐng)域潛能,以培養(yǎng)學(xué)生的直覺思維、發(fā)散思維,以及對知識接受的自覺性;利用情景聯(lián)想、腦力激蕩、靈感捕捉來培養(yǎng)創(chuàng)造思維等等。
這種全新的多感官、多知覺體驗(yàn)式教學(xué)模式,一方面寓教于樂,化抽象為形象,化復(fù)雜為簡潔,融知、情、意、趣與一體,以有效調(diào)動(dòng)學(xué)生主體性學(xué)習(xí)熱情,充分體現(xiàn)“教師主導(dǎo),學(xué)生主體”的雙邊作用;另一方面,形象思維與抽象思維反復(fù)交替印證的過程,也即思維啟發(fā)、靈感創(chuàng)造的過程,虛擬化整體教學(xué)實(shí)現(xiàn)了課堂教學(xué)與臨床教學(xué)的實(shí)時(shí)交互,溫故而知新,繼承后創(chuàng)新,更使因材施教、差異教學(xué)成為主體選擇下的水到之渠。在此,主體性、交互性、啟發(fā)性、創(chuàng)造性、差異性的教育教學(xué)新模式得到綜合體現(xiàn)。
3 結(jié)語
全腦思維,新模式古用,既是新時(shí)代傳統(tǒng)教育的活性劑,也可以說是傳統(tǒng)中醫(yī)思維的復(fù)古。互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代經(jīng)濟(jì)、現(xiàn)代思維節(jié)奏決定了中醫(yī)教育現(xiàn)代化步伐,抽象思維與形象思維,情景教學(xué)與實(shí)戰(zhàn)演練,多感官刺激與全腦學(xué)習(xí),師承教育與規(guī)模化、現(xiàn)代化學(xué)院教育的全方位結(jié)合,將為中醫(yī)的教育傳承事業(yè)搭建起一座傳統(tǒng)與現(xiàn)代、現(xiàn)代與未來的教育橋梁。
【參考文獻(xiàn)】
[1] 王世群.全腦學(xué)習(xí)勢在必行[J].山東教育,2001,14(2):7-8.