時間：2023-03-02 14:59:04
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關鍵詞：人工智能 優選教材 考核方式內容 手段 實踐
人工智能（Aritificial Intelligence，英文縮寫為AI）是一門綜合了應用數學、自動控制、模式識別、系統工程、計算機科學和心理學等多種學科交叉融合而發展起來的的一門新型學科，是21世紀三大尖端技術（基因工程、納米科學、人工智能）之一。它是研究智能機器所執行的通常與人類智能有關的職能行為，如推理、證明、感知、規劃和問題求解等思維活動，來解決人類處理的復雜問題。人工智能緊跟世界社會進步和科技發展的步伐，與時俱進，有關人工智能的許多研究成果已經廣泛應用到國防建設、工業生產、國民生活中的各個領域。在信息網絡和知識經濟時代，人工智能現已成為一個廣受重視且有著廣闊應用潛能的前沿學科，必將為推動科學技術的進步和產業的發展發揮更大的作用。因此在我國的大中專院校中開展人工智能這門課的教學與科研工作顯得十分緊迫。迄今為止，全國絕大多數工科院校中的自動控制、計算機/軟件工程、電氣工程、機械工程、應用數學等相關專業都開設了人工智能這門課程。南京郵電大學自動化學院自2005年成立至今，一直將“人工智能”列為自動化專業本科生的選修課程，到目前為止已經有八年的歷史了。由于南京郵電大學是一所以郵電、通信、電子、計算機、自動化為特色的工科院校，因此，學校所開設的許多專業都迫切需要用人工智能理論和方法解決科研中的實際問題。在問題需求的推動下，南郵人經過多年的努力工作，在人工智能科研方面取得了豐碩的成果，如物聯網學院所開發的現代智能物流系統、自動化學院所開發的城市交通流量控制與決策系統，為本課程的開設提供了典型的教學案例。我們結合近幾年的實際教學經驗，從優選教材、考核方式、教學內容調整、教學手段的改進和實踐教學等方面對人工智能課程教學方法進行了總結歸納。
一、優選教材
目前，國內有關人工智能課程的中英版教材種類非常多，遵循實用、簡單、夠用的原則，再經過授課老師和學生們的共同調研，我們選用由中南大學蔡自興教授主編的《人工智能及其應用》第三版作為南郵本課程的授課教材。本書覆蓋的人工智能知識體系比較全面，包含知識表示、搜索推理、模糊計算、專家系統等。本書主要針對計算機、自動化、電氣工程等本科專業的學生所編寫，內容基礎，難度適中。蔡教授所編寫的這本教材全面地介紹了人工智能的研究內容與應用領域，做到了內容新穎、簡單易懂、兼顧基礎和應用，受到了全國廣大師生們的一致好評，多年的教學實踐證明我們所選擇的教材是恰當的、正確的。
二、考核方式
在全國大部分高等院校，“人工智能”這門課大都選擇開卷考試的方式來進行考核。為了強化學生對人工智能這門課基礎知識的掌握，南京郵電大學自動化學院選用閉卷考試的方式來進行考核。為了打消部分學生想在期末閉卷考試中通過作弊手段來完成人工智能這門課考核的僥幸心理，我們加強了對學生平時考勤成績、課下作業成績和實驗成績的考核，從而杜絕了“一紙定成績”的現象。我們對人工智能這門課的最后期末成績是按如下權重來劃分的：平時考勤成績占10%、課下作業成績占10%、實驗成績占20%、最后的期末考試卷面成績只占60%。為了克服國家現行教育體制的弊端，避免學生“機械式”地的應對教學和考試，我們對考試題型進行了調整，不再是以往的填空、選擇、簡答等題型，而是改為以解決實際問題為導向的應用題型為主，這樣學生只需要在理解授課內容的基礎上利用自己的思維來解題就可以了，這也體現了國家目前正在提倡的應用型教學導向。
三、教學內容調整
對于本科生而言，人工智能這門課程所需要講授的內容實在太多，由于課時所限，我們必須精簡教學內容，讓學生在掌握基礎知識的同時，也能夠了解它的具體應用。因此，我們將人工智能這門課程的教學內容分為兩個部分：第一部分是基本理論和方法，包括人工智能的概述、知識表示方法、確定性推理方法等；第二部分為人工智能研究成果的具體應用，包括神經元網絡計算、模糊智能計算、專家知識庫系統、機器語言學習等。通過對教材內容的合理調整和安排，使得授課計劃能夠比較全面地覆蓋了人工智能這門課程的基本知識點，從而滿足了學生們的求知需求。
四、教學手段的改進
（一） 激發學生的學習興趣
經過長時間的教學我們發現，在選修“人工智能”這門課程時，每個學生的心中所想各有不同，這些學生在剛開始學習時興趣還比較強烈，但隨著教學內容變得越來越抽象，學生逐漸對這本課的學習失去了信心，甚至上課時間不去聽課，使授課教師對教學也漸漸失去了信心，導致惡性循環，嚴重影響了教學質量。針對這種現象，我們認為，在開課前充分激發學生的學習興趣是很有必要的。我們要結合學校的實驗條件，開課前給學生演示“機器人醫療服務”實驗，通過該實驗的演示，讓學生們看到機器人能夠給病人提供多項人性化的服務，理解人工智能技術在開發醫療服務機器人多項關鍵技術中的應用，讓學生在開課前能夠對本課程的學習產生極大的興趣，實踐證明這種方法是有效的。
（二） 借助多媒體教學
多媒體教學是現代教學過程中一種非常重要的形式，它往往根據教學目的和學生們的特點，通過合理的設計、選擇教材內容，應用公式、圖形、文字、視頻等多種媒體信息進行有機組合并通過電腦和投影機顯示出來，與傳統教學手段相結合，形成合理的教學過程結構，達到最優化的教學效果。人工智能這門課具有針對性強、內容抽象、公式繁瑣等特點，學生學習起來比較困難，為了讓學生生動、形象地學習該課程，我們在教學過程中充分利用了多媒體技術來組織教學。例如在課堂教學過程中播放南郵自動化學院梁志偉博士帶領學生所開發的“智能足球機器人”比賽片段；讓學生在線觀看北京大學工學院謝廣明博士帶領學生所開發的“自主視覺機器魚”錄像片段等。在講解某些重要的求解算法時，借助Matlab軟件和投影機，直接展現該算法的求解過程，從而改善了課程教學的形式，提高了教學質量。
（三）提倡課堂辯論
我們在教學過程中打破了傳統的“老師講課學生聽課”的教學模式，多次組織課堂辯論，辯論的主題包括人工智能研究過程中出現的技術困惑、人工智能研究成果轉化中的市場前景等。如組織了“電腦PK人腦”“電腦是否讓電視消失”“電腦的未來發展方向在哪里”等一系列辯論會。經過激烈的辯論，無論正方還是反方都感覺自己收獲很大，增長了知識，開闊了眼界。在教學過程中通過將學生由“被動聽課”角色變換為“主動參與”角色，大大地調動了學生的學習積極性，從而提高了課堂教學質量。
五、實踐教學
實踐教學是課堂教學不可缺少的重要組成部分，通過讓學生親自動手實驗來對理論知識進行檢驗和應用是目前國內外各個大學提高學生綜合素質、增強學生市場競爭力的重要手段。人工智能實驗教學的目的是讓學生通過親自動手體會授課中的各種智能控制算法，從而使學生能夠更加形象地掌握課本知識。人工智能教學計劃安排了4學時實驗課，設置了“傳教士和野人過河”“機器人路徑規劃”這兩個人工智能問題，要求學生獨立完成這2個實驗題目的編程，并書寫實驗報告。通過實驗，學生動手實踐了課堂上所掌握的理論知識，加深了對智能算法的理解。
人工智能是一門實用性較強的課程，我們總結了近幾年來的教學經驗，從優選教材、考核方式、教學內容調整、教學手段的改進和實踐教學五個方面對人工智能課程教學進行了總結。從學生的反饋來看，我們所總結的教學經驗對于指導新教師講授“人工智能”這門課程具有積極的作用，需要指出的是，我們仍有很多不足之處，需要在以后的教學過程中不斷努力完善，提高自己的教學能力，爭取更好的教學效果。
參考文獻
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[2]路小英，周桂紅，趙艷等.高等農業院校《人工智能》課程的教學研究與實踐[J].河北農業大學學報：農林教育版，2007，9（4）：66-68.
[3]馬建斌，李閱歷，高媛. 人工智能課程教學的探索與實踐[J].河北農業大學學報：農林教育版，2011，13（3）：330-332.
[4]趙海波.人工智能課程教學方法的探討[J].科技信息，2011，（7）：541.
關鍵詞：智能計算；課程特點；教學方法；教學效果
1 背景
目前，智能計算已成為人工智能界一個研究的熱點領域，研究的最終目標就是為了實現真正意義的人工智能圖景，為了讓計算機和集成有計算功能的各種工具及設備更加獨立、更加聰明、能夠自主思考和行動，最終成為我們工作和生活中必不可少的得力助手。特別，物聯網作為信息產業第三次浪潮，從物聯網的概念中，我們不難看出它與計算，特別是智能計算的密切聯系，現在的互聯網上各種終端之間、它們與服務器端和存儲系統之間的溝通與互相響應，其實都是有人在后面操作和控制的，但是在未來的物聯網里，物與物、物與人以及物與計算機設備之間的協作則要實現智能化和自動化，不需要人們花費太多的時間去介入、控制和管理。
舉例來說，一個物聯網時代的超市，其物流完全可以實現全自動化的管理。例如它可以通過設置在貨架和倉庫中的RFID標簽讀取設備了解存貨信息，一旦要出現缺貨現象時，它就會立即將信息發送給超市的服務器系統，并由它自動聯系行駛在路上的眾多送貨車輛里的計算機系統，查找哪輛貨車中有足夠的相應商品，最后才會通知相關的司機，讓他將車駛向缺貨的超市，而此前的一切計算和通信的過程，都無需人工介入。
通過這個例子可以了解到，即時了解外界的環境和需求變化，并就變化進行智能化、自動化的信息處理和通信就是物聯網的核心技術。而這一技術，其實就是智能計算技術。智能計算的理論與方法已成功應用于幾乎所有的科學與工程領域，特別是非線性系統辨識與控制、模式識別與智能系統、復雜系統建模與預測、計算材料學、生物醫學圖像處理、生物信息學與系統生物學等。因此，學習和研究智能計算技術，推動智能科學技術專業教育，培養高層次智能計算技術人才，有著極為重要的現實意義。
在國外，開設智能計算課程的大學已非常普遍。在國內，近幾年開設智能計算課程的中國大學越來越多，如清華大學、北京大學、哈爾濱工業大學、中國科技大學、西安電子科技大學等。另外，在計算機、電子、自動化、系統和控制、材料等有關的國際會議上，均有智能計算相關的研究主題。智能計算相關的國際雜志和協會近幾年也越來越多，如：Spring出版的Swarm Intelligence，IEEE出版的IEEE Transactions on Evolutionary Computation，IEEE／ACM Transactions 0nComputationalBiology andBioinformatics等學術刊物。隨著計算機技術及相關前沿學科的發展，智能計算已經成為計算機、信息技術等專業開設的必修課之一，國內外有關智能計算的教學內容基本上大同小異。我校從2005年開始，在計算機應用技術、計算數學碩士點開設智能計算必修課程，筆者主講該課程，以下結合自己的教學實踐，談談研究生智能計算課程的一些教學方法和經驗，并提出自己對該課程建設的一些看法和建議。
2 教學內容及課程特點
智能計算課程的主要內容包括：人工神經網絡、進化算法、模糊系統、人工免疫系統、群體智能(模擬退火、蟻群、粒子群、蜂群、魚群、人口遷移、螢火蟲算法等)、量子計算、DNA計算等。智能計算不同于其他課程特點，它是一個交叉學科，主要特點有以下幾方面。
1)仿生法：仿生是智能計算一個非常重要的研究方法，它強調向自然界學習，采用類比的方法，通過模仿其中的原理規律以得到解決問題的一般方法。如蟻群、粒子群、蜂群、魚群、螢火蟲算法等，無不體現了仿生這一研究方法。此外，還有很多群智能算法通過模仿一些自然或物理現象和規律，如模擬退火算法通過模擬液體的結晶過程設計；免疫算法是模擬生物、植物或動物免疫系統自適應調節功能設計的；量子、分子計算模擬量子論原理而設計；人工神經網絡是模擬人的大腦結構及信號處理過程而設計的；進化算法是基于達爾文的“優勝劣汰、適者生存”原理設計的。
2)實驗法：智能計算源自于計算機技術的發展及人們對自然界的深入思考，其中的算法有著合理的仿生背景，要徹底說清楚算法為什么行之有效，目前大多算法都缺乏嚴格的數學理論證明，從數學的角度分析算法的性能是比較困難的。因此，只能通過計算機仿真實驗去分析算法的性能，通過實驗分析提高對算法機理的認識，然后，尋求理論上的嚴格證明，改進算法的性能。
3)融合策略：大量復雜問題的存在使得沒有一個算法是通用的，同樣，智能計算中的方法各有有點，也都有不足之處。算法的融合策略是取長補短，將不同的算法有機地結合起來，以提高算法的整體性能，提高算法的求解能力。融合策略通常將待融合的算法采用“串聯”、“并聯”、“包含”等模型來融合，其中待融合的算法考慮將智能算法和傳統的算法結合起來。這一方面，人們己作了大量的工作，取得了良好的效果。
4)系統理論：智能計算是為了解決復雜問題而發展起來的，系統理論主要包括協同論、突變論和耗散結構等內容，這些對于指導算法設計、改進算法和理解算法的復雜行為方面有指導意義。
3 教學方法及教材建設
針對智能計算課程內容及其研究內容，根據研究生教育規律、研究生學習的特點，筆者采用的教學方法是“課堂講授、問題討論、課外研讀”相結合的教學方法，借助于多媒體教學手段，采用動漫技術來實現智能算法的仿生機制，從源頭上讓學生體會每一種智能算法的仿生機制或一些自然或物理現象和規律，歸納起來有以下幾點：
1)結合智能計算課程的特點，確立“以大自然、社會等為學習對象，善于觀察其仿生機制或一些自然或物理現象和規律”作為理解智能計算課程概念、原理的關鍵點。
2)啟發學生在理解仿生機制或一些自然或物理現象和規律的基礎上，抽象出模擬進化計算的一般框架。
3)講解計算智能的有關理論和算法，課程中穿插了大量的研究案例，告訴研究生如何使用計算智能方法解決各個工程領域的具體問題。
4)要求學生通過具體的研究項目，親自編寫自己的算法程序源代碼，培養研究生獨立解決問題的能力。總之，隨著計算智能的快速發展，每年我們的教，學內容和課件都在更新，以包括最新的研究內容，尤其是我們自己的研究內容，擴大研究生的知識范圍。
近幾年，我們使用過國內出版的多種有關智能計算教材，如高等教育出版社的《計算智能(第一分冊)》、科學出版社的《計算智能中的仿生學：理論與算法》、《計算智能――理論、技術與應用》等教材，但很快發現其中很多地方不適用，因此，我們在教學的過程中，對目前國內出版有關智能計算教材，結合我們課題的研究，針對性選取一些內容來制作課件和講義進行教學。因此，建議智能計算相關專業的協會或出版社盡快組織教學經驗教師編寫適合于研究生教學的智能計算教材。
4 教學效果評價方法
智能計算理論與應用這門具體課程來說，最重要的是注重學生的交叉學科知識和能力的培養。因此，本課程學習結束考察方式主要采用：1)閉卷考試。主要考察對智能算法原理的理解和綜合運用能力。2)小作業。要求對介紹過群智能算法總結、分析、對比等，形成一個簡要總結報告，對介紹過多種智能算法的概念、原理、方法、應用等方面進行總結。3)大作業。檢查學生的動手編程能力，要求對介紹過群智能算法的源代碼集成，形成一個演示系統。該門課成績分配如下：成績=閉卷考試(50％)+小作業(30％)+大作業(20％)。
5 結語
智能計算是隨著計算機技術的飛速發展和人們對自然界的深入理解而發展起來，它強調對人類和其他生物、植物等智能行為的模擬，注重向自然界學習，汲取其中有益的規律和原理。與傳統的方法相比，智能計算具有自適應、并行性、全局搜索等能力，尤其可解決一些大規模復雜問題。智能計算是人們研究自然以及人類社會自身的一種非常有效的手段，其應用前景非常廣泛，目前已經成為人工智能界研究的熱點領域。因此，在計算機科學與技術、人工智能等相關專業開設智能計算課程是勢在必行，這有著重要的現實意義。
參考文獻：
[1]徐宗本.計算智能(第一分冊)：模擬進化計算[M]，北京：高等教育出版社，2004：124－132。
[2]徐宗本，張講社，鄭亞林.計算智能中的仿生學：理論與算法[M].北京：科學出版社，200 3：1－9。
【關鍵詞】多元智能理論；實務教學；因材施教；小組合作；課堂討論
一、多元智能理論的內容特征和對高等職業教育的借鑒意義
美國教育改革首席科學家霍華德?加德納于1983年創立多元智能理論。他提出：“智能是在某種社會或文化環境的價值標準下，個體用于解決自己遇到的真正的難題或生產及創造出有效產品所需要的能力”。人類具有八項彼此獨立的智能：語言智能、數理邏輯智能、空間智能、身體運動智能、音樂節奏智能、人際關系智能、自我認知智能和自然智能等八種智能。盡管個體身上都存在著相對獨立的八種智能，但不同環境和教育條件下個體智能的發展方向、發展程度和表現形式有著明顯的差異性：人的多元智能的發展水平關鍵在于開發，可把智能看作是個體解決實踐問題的能力。
多元智能理論對高等職業教育的借鑒作用主要有三點：第一，多元智能理論的核心在于認真對待個別差異。高等職業教育首先必須重視這種差異，充分挖掘學生的潛能，努力做到揚長避短。第二，人的多元智能的發展水平關鍵在于開發。高等職業教育要采用先進的教學模式、組織形式多樣的教學活動，使學生在活動中表現、鍛煉和發展多種智能。第三，多元智能理論把智能看作是個體解決實踐問題的能力。我們要樹立以“學會做事”為核心，構建并實施以“能力為中心”、以“發現問題、解決問題”為導向的基本教學模式。這為切實提高教育質量，實現以就業導向的職業教育改革和發展目標提供理論和實施保障。
二、運用多元智能理論. 構建和實施實務教學新模式
（一）構建和實施實務教學新模式的步驟借鑒多元智能理論
構建和實施實務課程教學新模式的步驟可以概括為：“認識課程理論研究教學實施” 三步走。教師不斷實踐、總結、反思：通過教師、學生的集體智慧逐步修正和完善多元智能理論，以反思式的教育隨筆、教育教學論文和個案研究等方式進行總結，最終將多元智能理論轉化成教師自己的教學理論。
（二）實施實務教學新模式的關鍵
實施多元智能理論的教學新模式關鍵在于因材施教。所謂的“因材施教”。其一，因人“才”（學生）的差異而確定教學方法、模式，且稱之為因“智”施教：考慮學生的個性特點和個體智能差異，給予相應的、不同的廣度和深度的教育。其二，因教“材”內容不同而確定教學模式，任何一個知識點或一項技能都可以運用不同的模式、方式、方法來闡述和表現。語言智能是指為有效運用口頭語言或書寫文字、符號或圖形進行表達、溝通的能力。運動智能是指個體控制自身的肢體、運用動作和表情來表達思想感情的能力和動手能力。數理邏輯智能定義為數學和邏輯推理能力以及科學分析的能力，涉及許多構成要素，主要有：數學計算、邏輯思維、問題解決、歸納和演繹推理以及對模型和關系的辨別，其中最為核心的內容是發現問題和解決問題的能力。人際關系智能，主要指與人相處和交往的能力，表現為與他人之間的理解與交往，能夠善于聽取別人的觀點。采取科學的教學新模式可以有效地開發學生的語言潛能、發展學生的語言智能，開發和增強學生的數理邏輯智能，特別是培養他們是發現問題和解決問題的能力，同時有效促進學生人際關系智能的發展。
關鍵詞：多元智能；目標；方法；家園配合
一、對“多元智能”理論的認識
自20世紀80年代以來，國際幼兒教育界逐步認識到“整合”對兒童學習的重要意義，課程研究者對幼兒園課程發展的認識出現了明顯的趨同傾向，給兒童提供“整合”課程成了國際國內幼兒教育工作者的共識。多元智能理論為早期教育課程整合打開了大門。而且，“多源智能創意課程”的提出顯得特別的及時和重要，從根本上改變了教育者乃至整個社會對兒童、兒童智力的看法，使人們重新看待“學習”的含義，對幼兒教師也提出了新的更高的要求。
二、實施多元智能創意課程的目標及方法
我國實施研究實驗的“多元智能創意課程”已有三年時間，我們根據課改的要求，研究之初選擇了三個不同年齡的班級作為實驗班，確立了三個研究目標：一是站在21世紀幼兒教育的角度來探討“多元智能創意課程”，深入系統地理解領悟多元智能理論，把握這一理論的核心精神，探討多元理論創意課程在不同文化背景下智能的核心精神，探討多元理論創意課程在不同文化背景下智能的核心線索是否是恒定的；二是探討幼兒如何在生活環境中，在見、觸、思、創中進行多方探索、自我反思；三是探討多元智能創意課程內容在呼倫貝爾市及我園是否可以實施，在實驗過程中認識自己所處的文化和本土特征。
實驗過程分為以下四個階段：
第一階段：組織課改小組成員學習多元智能理論，領悟其理論精髓，了解其特點。
第二階段：熟悉教材，制訂學期教學計劃，模仿教材案例進行實驗教學。
第三階段：各學齡班教師互相聽課，全國組織公開課教學，實驗班以教材主題網中的內容為主線組織教學活動。
第四階段：在總結公開課及多元教學的基礎上，每學期進行多元創意課程實驗總結，修改教學手冊中不適應我園教學的內容和案例。
三、“多元智能創意課程”為幼兒園教學增添了學習亮點
（一）打破傳統教學模式，使幼兒的自主性和創造性得到了發展
在傳統的課題教學模式中，每節課往往以教師為主，以傳授知識為主，教師通過講述幫助幼兒將知識掌握得更牢固。但這樣做，幼兒的想象力和創造力得不到發展，更談不上幼兒的個性發展。而這套“多元智能創意課程”教學方案具有內容豐富、知識面廣泛、綜合性強的特點。根據以上特點，我們有的放矢地組織了大量的教育活動。所有參加“多元智能”教學的老師都體會到多元智能的重點在于開發幼兒的潛能和活動興趣，使幼兒更多地探索，更多地操作、創造，教師在歡快、活躍的氣氛中教學，幼兒在自由、輕松、開放的氣氛中學習，同時注意在操作過程中讓孩子們相互平等、相互尊重，并引導他們敢于說出自己的想法、看法，培養了幼兒解決問題的好習慣。如在培養幼兒認讀好習慣的活動中，由于我園三個實驗班在進行“多元”教學活動的同時，還配合幼兒快速閱讀教學，所以幼兒自己能看圖講解。如：在“超市”和“我多吃有營養的食物”活動中，幼兒能夠自己認讀，并認識到食物的五大類別，知道偏食和暴食都會影響身體健康，知道養成良好飲食習慣的重要性。由于幼兒識字量的增加，良好認讀習慣的養成，圖書區發揮了作用，幼兒的知識面得到了拓展。
（二）主題網絡設計靈活多樣，內容可塑性強
“多元智能創意課程”的資源手冊中，比原有的教材多了主題網絡這一項，每個主題的目標鮮明，網絡設計明確，而且最大的特點是主題網絡設計可以根據本地、本班的情況和幼兒發展做一些相應的調整與拓展。在調整和拓展前首先要全部了解教材內容，選擇可行的內容進行第二次網絡設計。（根據班級的課時安排）
例如：《冬天趣事》有些內容要更改：
1.穿毛衣：我會做操，毛衣暖洋洋，毛線哪里來，我會自己穿。
2.暖洋洋：我會做操，常做運動身體好。
3.暖暖的冬衣：毛線衣真有趣，小小毛線球
可設為一個主題活動的內容；時裝設計師，冬天衣物大展，冬衣細細看，冬日時裝表演。
四、家園配合，為完成多元教學奠定了基礎
幼兒園組織各種形式，如家長會、家長開放日、家長座談會等活動，讓家長和老師互相交流，探討孩子的成長與發展。同時，我們的教育工作也得到了家長的大力支持，多元教育活動使用的操作材料多，需要幼兒從家中帶，這樣就給家長增加了麻煩，但家長了解了教學內容后非常支持老師的工作。有一次，一個班級用塑料瓶組織小朋友粘貼娃娃頭后，感覺效果不理想，當教師請求家長再次幫忙時，家長毫無怨言，積極配合。
關鍵詞：課程考核；多元智能；考核模式
作者簡介：鄧韋（1982-），女，江蘇南通人，南京信息職業技術學院通信學院，講師。（江蘇 南京 210046）
中圖分類號：G712?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）32-0094-02
高等職業教育具有高等教育和職業教育的雙重屬性，其主要任務是培養生產、服務、管理第一線的高端技能型專門人才。課程考核作為高職教學過程中的一個重要組成部分，是人才培養的重要環節。傳統的課程考核注重成績而非真正的能力培養，所以堅持以能力為核心，推進評價模式改革是高職課程改革的核心內容之一。
一、目前實訓課程考核評價中存在的問題
1.考核內容片面化
高職院校實訓課程是以培養學生的實踐操作能力為目標，但并不是簡單地提供學生加強動手能力培養的基地，更應該在以技能培訓為主線的基礎上，形成一種貫穿于實訓過程能促進學生身心健康發展的“基本素質”，培養學生良好的職業習慣。而作為教學重要環節的課程考核應以綜合能力考核為主要內容，但現實的考核內容仍存在片面化的局限，表現為偏重結果，并且考核內容缺乏創新，一定程度上脫離了鮮活的社會實踐，嚴重影響了學生職業素質的形成及職業能力的培養。
2.考核方式欠規范
隨著課程考核改革的不斷深入，很多高職院校已經意識到課程考核對于課程教學質量的重要性。目前在實訓課程考核中極少以一次綜合性實訓的結果決定學生課程成績，大多引入階段實踐考核、口試等方式。但是仍沒有形成體現課程特點的考核方式，不能準確反映每個學生的學習效果，也不能很好地調動學生學習的積極性和主動性。
3.成績結構不合理
目前考核成績多以過程考核和終結考核相結合的方式，很多教師都加大了考核中平時成績的比例，有的平時成績占總成績比例超過50%。平時成績主要包括出勤情況、課堂表現、實訓報告等方面，而這些方面仍無法構建合理的評分結構，無法體現學生的真實能力。
二、多元智能理論對高職項目化課程考核評價的啟示
美國著名發展心理學家、哈佛大學教授霍華德·加德納博士提出的多元智能理論（Multiple Intelligences）認為，人類的智能是多元化而非單一的，主要是由語言智能、數學邏輯智能、空間智能、身體運動智能、音樂智能、人際智能、自我認知智能、自然認知智能組成，每個人都擁有不同的智能優勢組合，[1-2]學校教育的宗旨應該是開發多種智能并幫助學生發現適合其智能特點的職業和業余愛好。
多元智能理論的提出對我國和世界許多國家的學校教育產生了廣泛影響，轉變了人們對教育功能和發展目標的看法，更新了人們的教育理念，為制定課程改革、教育發展和人才培養規劃奠定了理論基礎。
1.構建多元化考核體系
建立適應不同專業、不同課程要求的多元化考核體系。注重考試類型、考核方法、考核內容以及成績結構的多元化。
2.實現課程考核評價主體多元化
形成多元化評估主體，重視自評和互評的作用，使評價信息來源更豐富、評價結果更加真實，也有利于促進學生合作能力的發展。
3.倡導情景式的考核評價
使學生處于具體真實的生活或生產環境，[3]要求學生解決某一現實問題，對學生的實踐和創造能力進行考核評價，這樣更能考察出學生的真實水平。
三、多元智能理論在實訓課程考核評價體系的應用與實踐
1.課程考核評價的思路
整個課程的實訓環境模擬真實的工作情景，課程模塊根據工作流程進行編排，每個模塊下包含相應的實訓任務，各個模塊是相互獨立的。但所要求的能力是層層遞進的，根據每個模塊中任務的需要，相同的技能會在不同的任務中重復出現，逐漸形成一種交織型組織形態，有助于學生在解決問題的過程中通過適當重復，加深理解，最終融會貫通。以“光傳輸技術實訓”課程為例，根據崗位任職標準將課程內容整合成三大模塊：硬件設備模塊、設備組網配置、設備故障診斷。每個模塊包含具體的任務。以組為單位，進行任務的實施。對學生的專業能力、方法能力、創新能力、職業素養等指標進行多維度考核，采取學生自評、學生互評、小組評價、教師評價等多元評價形式。
2.課程任務的實施
根據情景化的評價要求，[4]按照“基于工作工程”的原則，通過學生完成任務來實現其專業課程知識的學習和技能的培養。如圖1所示，采取課前評估—明確任務—實訓核心—任務總結四步法。第一步教師對上節課布置的自主學習內容進行提問，學生按照學習小組進行競爭式搶答。第二步教師進行任務引導，明確任務的具體實現目標。第三步學生小組制定任務實施方案，開展任務的實施，教師檢查方案并對實施過程進行觀察。第四步學生總結匯報任務完成情況，教師進行點評，學生完成自評及組內互評。
3.評價標準的制定
為使課程評估簡明公正并且能落到實處，制定具體的、可操作的“量化評價”指標，并制作成具體的評價表格，使復雜的評價指標可以采用“表格評價”。評價指標不僅包含注重對技能的考察，也注重對學生各項職業素質的考察，并讓學生積極參與其中引入學生自評和互評。這樣做的效果體現在：（1）能夠將主觀評分轉化為客觀評分，使評估趨于公平；（2）多元評價，關注學生的全面發展；（3）讓學生參與評價，激發學生的主人翁意識，提高學生的學習積極性和主動性。表1為組內成員自評互評表。
4.基于多元智能理論的“光傳輸技術實訓”課程考核
本課程采用全方位、立體化、多維度的課程考核評價體系，在培養學生實踐能力的同時，注重學生職業素質的形成。課程考核成績為各個模塊成績的匯總，而每個模塊的成績來源于模塊下各個任務成績的累加。最終的考核結果不是簡單的累加，是綜合分析最后得出的最能反映學生當下發展程度的結果，注重學生個體在各項任務中各方面的進步，使評價為學生的發展起到引導作用。每個任務的成績都由教師考核、學生自評互評以及小組考核三部分組成，形成了一種全員全程的評價體系。
四、基于多元智能理論的高職實訓課程考核評價特點
1.評價內容豐富，注重學生全面發展
評價的內容和標準不僅注重學生職業技能的考察，更注重學生學習的過程、方法及價值觀和情感態度等方面的考察。綜合考慮任務的完成程度、資料整理、匯報表現、團隊協作等情況評價學習成績。注重考核學生學習能力、動手能力、交流協作能力、分析和解決問題的能力、創新能力。
2.評價主體多元化，注重學生自評和互評
改變過去學生一味被動接受評判的狀況，發揮學生在評價中的主體作用。根據不同主體，分為學生的自我評價，學生小組內互評以及教師對學生的評價。學生的自我評價貫穿于整個學習過程，通過教師提供的評價表和個人總結的方法進行自評。學生小組內的互評有利于學生合作精神和協作能力的培養，有助于學生間相互交流，共同提高。
3.全員全程評價，注重評價的準確和全面
以模塊為主線，以任務為載體，全程評價貫穿實訓的整個過程，這種方式便于教師及時掌握學生的情況，以便更好地組織后期教學，同時學生也能及時進行自我調整、自我管理。教師、學生同時參與評價，能夠更全面反映學生的學習過程和學習結果，描述學生的成就、優勢和不足。全程全員的評價，也讓整個評價結果更趨于準確和全面。
參考文獻：
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關鍵詞：智能控制；教學策略；卓越工程師；模糊控制；神經網絡
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）23-0029-02
智能控制作為自動化類專業的一門專業課程，要求學生了解控制學科發展的方向和前沿，熟悉智能控制的主要理論分支、數學基礎以及發展趨勢等，掌握基本智能控制方法的結構和算法，為未來實際工程應用奠定一定的基礎。當前，在國內外備受關注的CDIO模式即把“構思（Conceive）―設計（Design）―執行（Implement）―運作（Operate）”作為工程教育的環境背景，按照產品生命周期構建課程體系，以課堂和項目相結合的方式進行主動學習，使學生達到預想的學習目標。
考慮到安徽工程大學（以下簡稱“我校”）自動化專業被確定為教育部“卓越計劃”試點專業，如何通過智能控制課程教學改革來提高教學質量，充分借鑒CDIO先進的教育理念，推行卓越工程師培養計劃，提高大學生的創新技能、實踐技能，協調課程體系對培養目標支撐力不強以及與我國產業發展和結構的調整不相適應的矛盾，創建適應新形式發展需要的課程教學體系，同時促進我國智能控制學科發展，是我校授課老師所面臨和亟待解決的問題。
一、智能控制課程分析
1.智能控制發展歷程
智能控制是一種新型自動控制技術，代表了自動控制的最新發展階段。[1]20世紀90年代中期之后，智能控制日益成熟，在工業、農業、家用、軍事等領域得到了廣泛的應用，據統計，2012年全球智能控制市場規模接近6800億美元，而我國智能控制行業規模也已經達到4200億元。
智能控制思潮第一次出現于20世紀60年代由Leonaes等人首次正式提出，[2]到了1987年，IEEE控制系統學會和計算機學會在美國費城聯合召開了智能控制國際學術討論會，智能控制正式作為一門新學科，登上歷史舞臺，而“智能控制”課程是在智能控制學科建立之后開設的。
國內首部“智能控制”教材，是在1990年由中南大學蔡自興教授編寫電子工業出版社出版，蔡教授把遞階控制、專家控制、模糊控制、神經控制、學習控制作為智能控制課程的初步框架和主要研究分支。[1]隨后，王耀南、李士勇、李人厚、孫增圻等專家也編寫了智能控制相關教材。這些教材出版對我國智能控制課程教學發揮了積極的作用，為智能控制學科建設和人材培養做出突出貢獻。[3]
近年來，國內學者對智能控制的研究十分活躍，舉行各種與智能控制有關的學術討論會，如全球智能控制與自動化大會（World Congress on Intelligent Control and Automation，WCICA）、中國智能自動化會議（Chinese Intelligent Automation Conference，CIAC）、中國控制會議（Chinese Control Conference，CCC）、中國控制與決策會議（Chinese Control and Decision Conference，CCDC）等，這標志我國智能控制作為獨立學科已正形成。[2]
2.智能控制理論體系
隨著科學技術的發展，智能控制理論和技術得到不斷的發展和完善，受到越來越多科研工作者的關注。常規的智能控制方法主要包括：模糊控制、神經網絡控制、分級遞階控制、專家系統控制以及其他仿人智能控制等。[3，4]
（1）模糊控制：將人類專家對特定對象的控制經驗，運用模糊集理論進行量化，轉化為可數學實現的控制器，從而實現對被控對象的控制，其主要包括輸入模糊化、模糊規則庫、模糊推理以及輸出逆模糊化四個部分。
（2）神經網絡控制：是人工智能、認知科學、神經生理學、非線性動力學等學科的交叉熱點，它利用大量的人工神經元按一定的拓撲結構互連，構建具有仿人控制的功能。神經網絡雖然不善于顯式表達知識，但具有很強的學習能力和自適應能力，能夠任意逼近復雜的非線性系統，對高度非線性和嚴重不確定性系統的控制方面具有良好效果。
（3）分級遞階控制：是從工程控制論的角度總結人工智能與自適應、自學習和自組織的關系之后逐漸形成的，主要由組織級、協調級和執行級構成。其中組織級起主導作用，涉及知識的表示與處理，主要應用人工智能；協調級在組織級和執行級間起連接作用，涉及決策方式及其表示，采用人工智能及運籌學實現控制；執行級是底層，具有很高的控制精度，采用常規自動控制。
（4）專家系統控制：是指具有模糊專家智能的功能，采用專家系統技術與控制理論相結合的方法設計的控制策略，它是人工智能應用領域最成功的分支之一，由知識庫、推理機、解釋機制、知識獲取系統以及綜合數據庫五個部分組成。在工業過程控制中主要呈現直接專家控制和間接專家控制兩種形式。
二、智能控制課程教學改革
1.理論教學
UNESCO在2010年的工程學報告中指出，工程是人類面臨的最大挑戰和機遇，為了滿足卓越工程師培養計劃要求，我校重新修訂課程教學大綱，調整了各知識點的學時分配，擴大了知識面的覆蓋范圍，并提高了實驗內容所占學時比例，注重實踐環節內容設置。在課程建設考慮理論與實踐的均衡，避免理論與實踐用脫節，教材選用為王耀南主編、機械工業出版社出版的《智能控制理論及應用》，[5]總共設計30個學時，具體如圖1所示。概述部分為2個學時，主要講解智能控制理論的歷史背景、研究現狀以及未來的發展趨勢；模糊控制與神經網絡控制是本課程主要講解部分，分別安排9個學時；分級遞階控制與專家系統控制部分要求學生以了解為主，因此分別安排4個學時；最后，剩余2個學時講解當前最新的一些智能控制方法，目的為擴展學生的視野。
考慮到“智能控制”課程涉及的知識面較為廣泛，因此，在教學過程中，教師主要擔負組織者、引導者的職責，課堂上注重采用啟發式的教學模式，并增加案例講解，讓學生明確課程教學服務于國家戰略需要和行業需要，如：液浮陀螺儀溫控系統的模糊控制策略設計、單級倒立擺系統的神經網絡PID控制器的設計、數控機床專家系統設計等。鼓勵學生自由探討，實現教學環節中的互動，提高學生的認知能力。
2.實踐教學
本課程專業性很強，學生缺少對智能控制方法的感性認識，且受學時數的限制，因此鼓勵學生自主學習，充分利用課余時間。[6]每次課后，有針對性地預留課外作業，引導學生復習、預習，這有利于老師教學內容的精練講解，學生對智能控制的熟悉掌握，引導學生注重工程能力和自主學習能力的提高。
另外，在“智能控制”教學計劃中，安排6個學時作為實驗課，讓學生獨自設計相關智能控制器，培養學生的實踐動手能力，增加對模糊控制系統、神經網絡控制系統分析和設計的熟練程度。實驗采用先講解、后實驗、再總結的方式進行。為了保證實踐教學質量，每20位學生安排1名指導教師。實驗前，要求學生實驗之前完成預習報告；實驗中學生每人一臺機，獨立記錄實驗過程和實驗結果，教師全程答疑輔導；實驗后學生及時上交實驗報告，其內容包括：實驗名稱、內容、方法、步驟、結果及個人心得、體會。
3.教學手段
為了適應時代的發展，授課借助先進的教學軟件。在相關理論知識點展開前，可通過實例模擬讓學生初步了解相關方法，再切換到理論知識的講解，以幫助學生做到思維的自然過渡。
課堂還采用多媒體教學，以提高學生獲取信息的效率。多媒體課件制作過程中，力求圖文并茂，能吸引學生的注意力，這有利于實現情景式的教學，充分調動學生的主觀能動性，變被動教育為主動教育，使學生加深對知識的理解。[7，8]
4.考核方式
本課程理論性較強，為避免“一張試卷定乾坤”帶來的弊端，課程成績采用多元化考核制度，主要包括：平時成績（30%）、實驗成績（30%）和期末考試成績（40%）。
三、結束語
綜上所述，我國的智能控制教育已取得了可喜成績，我校在研究專業培養目標和現有教學資源基礎上，借鑒國內相關高校成功教學經驗，并不斷完善智能控制學科教學的方法、手段、策略，研究制訂新的大綱，開發設計多媒體課件，與時俱進，緊密圍繞“卓越工程師培養計劃”的重點和目標，為培養敢創新、會創造的高質量人才不斷努力。
參考文獻：
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關鍵詞：智能科學與技術；畢業生情況；北京科技大學
從2004年國內開始招生至今，全國已有不少高校設立了智能科學與技術專業。我校是較早設置該專業的院校，于2007年在信息工程學院設置其為第7個本科專業，并開始招生。2009年9月，學生進入相關專業課程的學習，第一屆學生于2011年7月畢業。日前，該專業學生已經完成本科階段的學習。
在專業開設過程中，我們完成的主要工作如下。
1) 調研國內外相關院校智能科學與相關專業的培養目標和培養方案。
2) 形成智能科學與技術學科的知識體系和能力要求。
3) 制定2010版智能科學與技術專業的教學大綱。
同時，在辦學過程中，我們選擇了腦科學與認知科學概論，人工智能基礎，微機原理及應用、課程設計(微機原理)，可視化程序設計、智能計算與應用四個課程組進行教學模式改革。
1首屆畢業生知識結構
因為是首屆學生，我校大多數課程安排參考了國內兄弟院校的課程設置，也參考了我校自動化專業的部分課程設置。學生的知識結構主要由5個方面組成[1]，如圖1所示。
1) 數理基礎課程群：工科數學分析、高等代數、復變函數與積分變換、概率與數理統計、數學實驗、大學物理、物理實驗、應用力學基礎、離散數學等。
2) 電工電子技術課程群：電路分析基礎、電路實驗技術、模擬電子技術、模擬電子技術實驗、數字電子技術、數字電子技術實驗等。
3) 機電技術基礎課程群：工程制圖基礎、程序設計基礎、信號處理、計算機網絡、微機原理及應用、嵌入式系統、數據庫技術及應用、面向對象程序設計、現代檢測技術、電機控制技術、現代通訊技術、DSP處理器及應用、機械設計基礎等。
4) 專業主干課程群：信息論與編碼、控制工程基礎、腦科學與認知科學概論、人工智能基礎、機器人組成原理、計算智能基礎、模式識別基礎、虛擬現實技術、智能控制及其應用。
5) 實踐創新課程群[2]：計算機應用實踐、電子技術實習、MATLAB編程與工程應用、Linux系統與程序設計、自動控制系統設計與實現、微機原理課程設計、嵌入式系統設計與實現、專業(生產)實習、畢業設計(論文)等。
除了專業課程的學習，學生還參與了很多課外科技活動和競賽，并取得了良好成績，內容如下。
1)“基于Matlab的智能五子棋人機博弈系統”在北京科技大學第十一屆“搖籃杯”課外學術作品競賽中獲三等獎。
2) 第八屆校機器人隊隊員在第八屆亞太機器人大賽國內選拔賽中獲十六強。
3) 在全國大學生電子設計大賽中獲成功參賽獎。
4) 在智能車校內賽中獲二等獎。
5) 在北京市機械創新大賽中獲三等獎。
6) 在北京市大學生電子設計大賽中獲二等獎。
7) 在“飛思卡爾”智能車競賽的校級賽中獲三等獎。
8) 在校級機器人競賽中獲季軍。
9) 在全國大學生節能減排大賽科技類中獲三等獎。
10) 在北京科技大學計算機博弈錦標賽中獲最佳程序設計獎。
11) 在北京科技大學“閃我風采”Flash大賽中獲最佳細節獎。
在參加課外競賽及各種活動之余，首屆智能班還自組織了以小組為單位的指紋識別考勤計時系統編程比賽，歷時一個月，比賽結束后評出了最優編程獎。然后返回給每個小組，再討論再修改，最終確定了最優版，申請了國家軟件著作權，于2010年5月份獲得審批。此次比賽成果是全班學生辛苦勞動的果實，凝聚了24位學生的智慧和努力。圖2展示了該系統的計算機軟件著作權登記證書。
2首屆畢業生畢業設計情況
2010年底，首屆學生進入本科畢業設計環節。在大家的共同努力下，全部學生通過了本科畢業設計。畢業設計的題目如表1所示。
3首屆畢業生去向
智能科學與技術專業首屆24名學生是2009年9月進入大三學習專業課的。目前，我們統計的畢業生去向，專業第1名放棄了保研指標，選擇出國留學，另外有4人保送本校讀研究生。選擇考研的學生還有12人，另外有3人選擇出國留學，還有2人選擇就業，如表2所示。
4經驗和教訓
我們對2007級智能科學與技術首屆畢業生的總體情況還是比較滿意，通過一系列教學改革，取得一定的成效，內容如下。
1) 人工智能基礎。此課程為智能科學與技術專業的理論基礎性課程，具有涉及的面比較廣、內容較多、變化較快的特點。我們結合人工智能學科的發展，在保證課程完整性的同時，盡可能增加學科發展的前沿內容。
2) 微機原理及應用、課程設計(微機原理)。微機原理及其應用是一門實踐性很強的課程，特點是計算機軟硬件結合非常緊密，需要經過大量的實踐環節學習。在充分分析本門課程特點的基礎上，我們對該課程作了如下教學改革：自行研制開發了一套實驗裝置，開發了配套的實驗項目，編寫了相應的實驗講義。圖3是我們使用的微機原理與單片機實驗裝置。
在教學方法上，教師讓學生在學習已有實驗項目的基礎上，做一些由簡單到復雜的新改動，直至最后設計出新的應用電路，并用相關器件實現。為了鼓勵學生親自動手制作電路板，教學團隊花費近3 000元，購買了各種電子元器件和電路制作工具，包括單片機芯片、集成穩壓電路芯片、各種傳感器、小鍵盤、電阻電容、印刷電路板、萬用表、電烙鐵等，保證每位學生都能設計并制作完成一個單片機控制系統。在課堂管理方面，我們實行小班授課，每班不超過30人。學生都很遵守課堂紀律，幾乎沒有遲到早退現象，為該門課程的學習營造了良好的學習氛圍。
3) 可視化程序設計。小班在實驗機房上課，課程將講解部分與上機練習結合起來，教師對每一個知識點進行講解后，讓學生立刻練習，提高學生的動手實踐能力。通過教師的課堂講解和學生的課堂練習，使學生達到融會貫通的程度。
4) 數據結構與算法分析。針對智能科學與技術專業對計算機軟件能力要求高的特點，我們壓縮了計算機專業的數據結構和算法分析兩門課程的學時，保證學生應用能力的培養，并編寫了相應教材。
5) 根據國內外高等教育的最新發展，我們對研究思路、內容、方法進行必要調整。英國、美國、馬來西亞等國近幾年開設了AI相關專業，并且多數與機器人結合。在2010版教學計劃中，我們也將機器人作為學生學習過程中的實驗平臺和設計實現對象，為此探討設立機器人組成原理課程[3]，并在準備教材。我們還與南開大學、河北工業大學合作開發智能科學與技術專業的系列教材[4]。
另一方面，我們在辦學過程中也感覺到一些問題，和南開大學[5]的問題較為類似。
1) 專業宣傳方面的問題。
2) 沒有形成統一的教學指導委員會，各學校還處于單兵作戰階段。
3) 學校的重視程度不夠，經費投入有待加強。
4) 師資結構對其他學科的依賴程度較大，還未形成完整的師資隊伍，多數教師來自其他專業。
5結語
通過兩年的專業課學習，首屆智能科學與技術專業的全體學生在各方面都取得了不錯成績。多門基于專業課程開設的課程設計不僅增強了學生的動手實
踐能力，還加深了學生對專業知識的理解及掌握程度，很好地將理論學習與實踐教學結合起來。特別是在畢業設計階段，學生的論文題目都很有新意，充分體現出智能科學與技術專業的“智能”特點，而且學生在論文答辯環節全部順利通過。首屆畢業生中，出國和保研率達到54.17%，就業率達到45.83%，有很好的發展前景。通過研究首屆畢業生情況，我們認為智能科學與技術專業是一個很有發展潛力的專業，能夠將人工智能科學、計算機技術、智能控制等專業性較強的學術領域綜合起來，培養出具有綜合能力的優秀畢業生。
總結首屆畢業生情況，我們將在隨后的教學過程中進行如下改進：結合人工智能學科的發展，盡可能增加學科發展前沿的內容；針對學有余力的學生，布置學科前沿的自學內容；在教學中嘗試以作業的形式安排實驗內容[6]。同時，我們繼續保持小班授課方式，營造出良好的學習氛圍。在考核方面，結合平時、考試和答辯3種形式，來客觀、公正地評定學生，促進學生的全面發展。通過總結已有的教學經驗，吸取教訓，發展優勢，我們相信智能科學與技術專業一定會一步一步成為更加完備的、更有優勢的、更具時代特征的新型專業。
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The Situation of the Major in Intelligence Science and Technology
in University of Science and Technology Beijing
LIU Jiwei, SHI Zhiguo, WANG Zhiliang
(College of Information Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)
關鍵詞：智能材料與結構；研究生教學；實踐與探索
中圖分類號：G6432文獻標志碼：A文章編號：
10052909（2015）02004103
智能材料結構是材料學與多學科交叉融合發展起來的高新技術結構，是集傳感、驅動及信息處理等功能于一體的功能性材料結構，具有自診斷、自適應、自學習、自修復、自增值、自衰減等六大生命功能 [1]。近20年來，智能材料結構隨著材料科學、力學、控制理論、計算機技術、信息理論等學科的發展已成為國內外最活躍的研究領域之一，國內外學者對智能結構的研究及探索不斷深入，智能結構領域及技術迅速發展[2]。智能材料與智能結構是力學的重要分支，其研究涉及土木工程、力學、材料學、化學、信息論、電子技術、機械工程、光學、計算機技術、仿生學、控制理論等一系列學科中的先進技術，同時引發出新的研究領域。如仿生機器人、結構健康監測、傳感材料、驅動材料、元器件及材料制造新技術和新的控制理論等[3]。
智能材料與結構在土木工程領域中有著巨大的應用前景，其發展不僅意味著增強結構功能，提高結構使用效率及優化結構設計形式，而且也打破了許多土木工程結構在設計、建造、維護和使用控制等方面的傳統觀念。目前，在土木工程結構領域，智能材料結構系統的應用主要集中在結構的健康監測，形狀自適應記憶合金材料及結構減振抗風降噪的自適應控制等方面[4]。為提高工程結構質量和結構安全性及使用可靠性，將智能材料中先進的自診斷理念引入研究領域，針對重大工程中結構損傷特征及應用對象和領域，研制應用于土木工程結構的主動減振、精密位移控制、損傷主動在線監測技術的智能材料與結構。
在土木工程專業研究生教學中開設智能材料與結構課程非常有必要。目前，智能材料與結構課程教學在課程體系上較封閉，學生知識面不夠導致
學習積極性不高，且由于該門課程學時的限制，教師授課時只能挑選部分章節講授，疑難問題不斷增加，給研究生科研指導不大，忽略了這門課程對研究生實踐能力的培養，嚴重影響了學生學習內容的深度和廣度。
文中針對土木工程專業研究生的研究及專業工作背景，將智能材料與結構課程作為選修課，對如何實現這門課程的教學目標，提高教學質量，提高研究生學習的科研興趣和實踐能力進行了思考，對這門課程的選修內容及教學、實踐、成績評定等環節進行了探索研究。
一、教學內容
智能材料與結構是以材料—器件—結構—系統為主線，將基本理論與工程應用緊密結合，從材料與智能、智能材料、智能器件、智能材料結構和智能結構系統等方面循序漸進地介紹智能材料與結構系統的基本概念、性能特征、發展和應用等。結合土木工程專業研究生研究課題及就業背景，選擇與土木工程行業緊密相關的智能材料與結構內容作為教學主講內容。
首先介紹智能材料與結構的一些基本概況，包括驅動材料、驅動器與傳感器，以及自適應復合材料系統中的模型與應用、自適應系統、旋翼應用、航空器控制和智能結構應用等。根據實例引入形狀記憶合金的概況，包括工作原理及應用，重點介紹形狀記憶合金在土木工程中的隔震體系、粘彈性阻尼器、自修復埋入式智能監測的實例。在工程結構無損中應用最為廣泛的領域中，需介紹壓電復合材料的力學原理及應用，重點介紹其作為智能驅動器與傳感器時在土木工程領域中結構健康監測方面的應用實例。在土木工程結構抗震設計中，介紹電/磁致伸縮與電/磁流變體的工作原理，磁致伸縮智能材料是一種磁致伸縮效應強烈，具有高磁致伸縮系數并具有電磁能/機械能轉換功能的材料。磁致伸縮材料作為智能材料與結構在土木工程領域中主要用于傳感、監測和遠距離信息傳輸方面，具有較好的應用前景。將智能器件置于土木工程結構中，實現其自適應的結構功能，主要介紹智能光纖材料的工作原理及其應用，復合材料中埋入光纖傳感器和驅動器是目前應用前景最廣、技術基礎最成熟的一種智能材料。最后對智能材料與結構的應用前景及發展進行總結和展望。
二、教學實踐與探索
（一）不同研究方向教師的正確引導
研究生階段的學習關鍵已不再是掌握某個知識點，死記一些書本知識，更重要的是培養學生的實踐創新能力，提高學生的自主學習能力，需要在自己學習的基礎上進行創新性思維，實現再創造，這就需要教師的正確引導。同樣在智能材料與結構這門課程中，對土木工程類研究生的教學，需要通過師生
互動形式展開，在課堂上進行課堂互動，讓研究生體驗從未知到新知的探索過程，將智能材料與結構系統的各個方面實行科普性的講解，促成研究生學習的主動性，教師的基本職能從“授”轉變為“導”，讓教師真正成為學生學習的導師。在學習智能材料與結構這門課程中，江蘇大學創新地采用多位教師講授同一門課程的方式，針對所學內容。選擇相關研究方向的專業課程教師來上這一章節內容。由于所選教師對研究方向的熟悉程度明顯高于以往同一位任課教師，這無形中大大提高了課程的深度和廣度，調動了學生學習的熱情，拓展了研究生科研知識面。
（二）理論聯系實際
智能材料與結構作為一門交叉性的課程，必須與實際相結合才能鞏固學習，激發學生的興趣。所以，在課程教學中，盡量多舉土木工程中的實例來說明各智能材料與結構的工作原理，可以從學生感興趣的結構和目前應用較廣的智能材料來闡述，如智能蒙皮、結構監測和壽命預測、土木結構的減振與降噪、環境自適應結構以及住宅智能化等。將理論知識寓于工程應用背景中，效果顯著。如在課堂上會增加手工制作環節，采用層合空心板制作橋梁模型，采用硬幣搭建省材工程結構，將智能材料的節能減排理念運用到結構設計中。
（三）板書與多媒體演示的結合
智能材料與結構課程信息量大，屬于多學科交叉綜合，不能完全采用板書教學，插入多媒體教學，可加快教學進程，提高教學效率，結合圖案或聲音，能大大提高學生的 學習興趣和學習積極性。與傳統的板書形式相比，多媒體教學信息量輸入緊湊，文字圖像信息清晰直觀，風格多樣，內容豐富，也能活躍課堂氣氛，增進教學過程中的互動。但當講解一些重要的力學基本原理時，也需要放慢講課速度，通過板書的形式來講解清楚，尤其是傳感器與驅動器等智能元器件的工作原理解釋。例如：在講解形狀記憶合金工作原理時，Ti-Ni合金的管接頭處于低溫狀態時，套在需要連接的兩根管子上，升溫到Ti-Ni合金母相狀態的室溫，套管內徑即可回復到原來的尺寸，從而把兩根管子咬緊，完成管子的連接。采用一個版面的動畫演示即非常形象直觀地向學生解釋清楚，可以從中插入大量的工程應用實例圖片和錄像，調動課堂氣氛。同時，在課堂教學中，增加與學生之間的互動，針對不同研究方向的研究生，選擇性地
講解智能材料與結構的運用問題，從而不斷提高學生的學習興趣。因此，在課程教學中板書與多媒體教學相結合更有助于土木工程專業研究生掌握智能材料與結構的相關概念，加深學生印象，提高學習效率。
（四）實踐能力的培養
以智能材料與結構課程中搭建土木工程結構超聲無損檢測平臺實驗為例，采用預埋損傷的標準試塊進行結構檢測（4學時+課余時間），構建一個自動監測、自動控制的橋梁監測系統模型，可將形狀記憶合金、磁流變材料及無線傳感理念融入其中，學生分組進行，最后分組比較創新性（4學時+課余時間），電測應變測量及應力計算（2學時）。
通過搭建實驗，進一步鍛煉學生的動手能力，訓練學生的研究方法，培養學生分析和解決問題的能力。在實驗課堂上，讓部分土木工程專業優秀本科生參與其中，學生通過實踐訓練把所學知識應用于解決科研問題。
三、成績評定
智能材料與結構課程共設30學時，其中實驗10學時，需要預修壓電測量學。課程教學分為課堂教學、研討、實驗三部分，考核方式采用筆試（閉卷）+平時成績+實驗成績，實驗成績通過三部分的實驗總結報告及學生答辯綜合評定。其中考試成績占70%，平時成績占10%，實驗成績占20%。通過智能材料與結構課程三部分的考核與過程管理，既考核了學生的專業基礎知識掌握情況，又考核了動手操作能力，更培養了學生的創新意識，開拓了視野。
四、結語
智能材料與結構課程列舉了很多實用性和工程性強的實例，融入了最新的科研成果，是一門理論與實驗相結合的課程。因此，該領域為廣泛新興行業產業的快速引進和應用提供了巨大的潛力。通過本課程的學習，研究生將了解智能材料結構在土木工程領域的最新動態和進展，為后續相關課程的學習及科研打好基礎。通過智能材料與結構課程在土木研究生教學中的實踐與探索，為土木工程專業研究生創新能力的培養提供了指導。參考文獻：
[1] 楊大智. 智能材料與智能系統[M].天津：天津大學出版社， 2000.
