人工智能科研課題模板(10篇)

導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇人工智能科研課題，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

實施成本（62%）；

預期投資回報率（59%）；

數據的可用性（53%）。

但是很少有人提到以客戶為中心的因素，只有1/10的受訪者表示對客戶體驗的影響是一個非常重要的考慮因素。優先考慮消費者對應用的偏好（9%）的人甚至更少。

不考慮消費者的態度可能會產生明顯的影響，一些消費者對人工智能驅動的應用不屑一顧，至少在零售業是這樣。

高管與消費者的偏好脫節得到了調查的證實，2/3的消費者表示他們希望被告知在與人工智能交流；但是，只有1/3的高管認為人們會想知道。

值得注意的是，消費者通常不喜歡純AI引導的互動。54%的消費者更喜歡人與人工智能的混合，還有30%的消費者喜歡和人交流。

篇2

從AlphaGo說起：Have to win

關于這場圍棋大賽，先引用一段博士老板Alan Yuille教授(美國頂級機器智能科學家，霍金理論物理學博士)的判斷：

Go is a complex game but still it is finite so with enough computer power，and clever algorithm，the computers will have to win(if not this year，then next year)。(圍棋是一套復雜但有內在邏輯和明確計算量的游戲，所以只要計算機遵循圍棋的推演路徑并擁有充裕的運算能力就必然能夠贏得人類、取得勝利，AlphaGo的勝利對于計算機而言只不過是時間問題。)

AlphaGo戰勝人類，美國學術界早有準備

伴隨著摩爾定律的不斷實現和幾十年來人工智能的軟硬件技術積累，人工智能其實已經悄然改變了我們生活中的許多方面，當我們還在感慨電影中各種AI的強大時，未來已經悄然而來，AlphaGo只是這場人工智能大浪潮中的一朵璀璨浪花。

在過去的5年里，人工智能已經在語音識別、計算機視覺、語言理解、醫療健康等領域取得了巨大進展，并在某些領域里超過了人類，比如語音識別、人臉識別等等方面。

以計算機視覺為例，人工智能已經發展出了突破肉眼精度的圖像識別技術并已被廣泛的應用于公安、金融、信息安全等領域，產生了巨大的價值。而這些進展之所以沒有引起社會轟動，是因為社會中大部分非專業人員會通過直覺和自身感受而推論出機器識別“人臉”、識別“蘋果”等圖像信息是一件容易的任務，是一件不同年齡、不同教育背景、不同文化背景的人都能勝任的任務，在這其中體現不出人工智能的“智能”來。

但站在人工智能發展的角度，從圍棋和圖像識別的復雜性和不確定型來說，圖像的變化比棋盤的變化要大得多。

圍棋是有可遵循的邏輯、可衡量的計算量的游戲，對于人類大腦的難度在于龐大的計算量和對棋盤宏觀形勢的敏感度；而圖像識別則會在信息抓取和邏輯分析層面呈現出更廣泛意義上的隨機性和不確定性。

通過機器學習將圖像中的信息進行分類解析、最終提取有價值的結構化數據是極難的科研課題，從學術界到工業界的轉化耗費了幾十年的時光。

然而相比于計算機視覺、語言語音理解等其他的進步，AlphaGo的劃時代意義在于它不僅僅縮短了機器與人的智能距離，還將顛覆人與人智商差異的感知。

未來人與人的智商差距不再會是不可彌補的先天差距，而將成為一種可以通過工具而后天獲取的能力，這帶來的會是人類自我價值評估的一次大顛覆，智商對于人的意義將會在一定程度上有所下降。這就像從前算術不好的，現在用計算器就能補上；未來下棋不好的，可能只是加個AlphaGo就能補上。“智商”這個詞的定義可能會被迫從形容人和動物差異，變成由人和機器的差異所定義。

第一個十年的變化：The rich get richer(富人更富，強者更強)

從短期來看，讓我們暢想一下在這場大浪潮中，誰會成為最大的受益者呢？

當我們回顧推動人工智能發展的關鍵因素時，有三個要素極為重要：數據、算法和計算。

AlphaGo這次在全社會范圍內對人工智能進行了一場大面積的認知普及，會使得擁有成熟商業模式和海量數據優勢的BAT等巨頭重金投入這片市場，彼此間的互相追趕將在市場中形成像google收購deep mind一樣的并購風潮。

同時伴隨著計算能力的不斷提升和算法的持續優化，這將帶來人工智能史上的第一次大規模應用實踐，各巨頭的業務將因為人工智能帶來的效率提升而加速拓展，他們相較其它競爭者的優勢也會因此不斷加大，這就正如今天的google相對于其他公司一樣。

當資本成為這場競逐游戲的驅動力時，獲得先發優勢的公司雪球也必將越滾越大，優勢將在成長中愈發明顯，The rich get richer。

未來的思考：人類將重新理解知識、智慧、人性

從遠期來看，人工智能的進步將改寫人類對自我、知識和教育的理解。

倘若，90%的醫生、律師、教師、程序員能被機器所代替，人們將需要重新開始討論“人”的自我定義和“知識”的新時代價值。

當舊時代下的知識已成為機器人僅需拷貝和執行的簡單命令，而“為什么要學法律、學編程等”的疑問及背后對自我價值的疑惑就必將引發社會教育結構的變革。

過往人與人之間通過知識組合的不同而形成的差異將被人工智能抹平，“高考”等考試測評手段作為廣義上的游戲(game)，就像圍棋一樣，將不再能作為準確評價智慧和學識的方式而被修正。

當在體力勞動和腦力勞動里獨立的人類相對于機器都不再具備經濟優勢時，人的存在形態、存在價值和機器的交互融合將成為未來前沿學術研究的重要課題，這會是一次人類社會的集體迷思、也會是人類價值的再次追尋。

人類的希望？

有人曾說，機器和人的差異是藝術的創作和欣賞。但這對于人工智能而言，已經并不是什么特別難的事情，大概在10年前就已有成熟的學術成果來用計算機創作梵高風格的作品，在這背后的藝術風格提煉、學習和再造并不是什么新鮮的技術。

也有人說，機器和人的差異是情感。但我不確定現今的人類社會對情感的定義是否像對智商一樣，有著廣泛的共識而能成為人類獨特性的特征。情感誕生于本能和動物性，只是在人身上閃爍出了更加多彩的光芒，悲歡喜樂、嬉笑怒罵，這本就是人性中最難以捉摸而妙不可言的部分。

所以，機器和人的區別最終會是什么呢？在這個恐怕哲學家也難以回答的終極問題下，我想起了最近讀到的這樣一句話，“如果機器認為這場戰斗必敗，那么機器會選擇投降；如果人認為這場戰斗必敗，那么有人會選擇義無反顧的戰斗，直至戰死為止。”

篇3

1 實施全英文教學的必要性

隨著國際學術交流的日益活躍以及國際化辦學的趨勢發展，借鑒國外著名大學的辦學理念和管理模式，利用世界優質教育資源，提升教育教學水平，造就具有國際競爭能力的復合型創新人才，正成為我國教育改革與發展的新方向。

智能化是人類社會技術發展的必然趨勢。作為計算機科學與技術專業課程體系中的核心課程之一，人工智能的地位正隨著該學科的不斷發展和其技術的廣泛應用迅速提高，而且在非計算機領域，具有不同專業背景的學者也通過這個年輕的領域發現新思想和新方法。由于人工智能課程內容涉及計算機科學以及邊緣學科的新理論、新方法與新技術，因此在該課程中開展全英文教學不僅可以讓學生充分了解人工智能日新月異的發展，還可以促進本科教學與國際接軌，在培養國際化創新人才方面具有十分積極的現實意義。

2 當前國內全英文教學存在的主要問題

筆者對當前國內高校人工智能課程全英文教學的現狀進行調查分析，調查對象為軟件工程專業本科三年級學生，調研問卷共58份。調查項目、內容及結果見表1。

從項目1和2的調查結果看，大部分學生認為開展全英文教學有必要，其在提高英語應用能力、增強自己的就業競爭力以及了解國際前沿等方面有很大幫助。然而，由于全英語教學在我國尚處于起步階段，進行全英語教學的效果并不十分理想，其教學試點與實踐尚存在一些亟待解決的問題，主要表現在如下幾個方面。

（1）對全英文教學的理解存在偏差。從項目3～5的調查結果看，教師不能正確處理好全英文教學與專業英語課教學的關系，使全英文教學變為純英語課教學或專業英語課的翻版。大部分學生還是希望教學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合。

（2）全英文教學達不到預期的教學效果。從項目6和7的調查結果看，雖然一些大學花了很大代價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、難度大，學生很難適應全英文課程教學。

（3）缺乏內容全面和難度適中的教材。從項目8和9的調查結果看，一些大學在實施人工智能課程全英語教學時直接引進原版英文教材，但這對本科生來說，原版英文教材內容偏多、難度較大，學生學習時不免有諸多畏難情緒。

（4）師資匱乏。從項目10的調查結果看，學生對承擔全英文教學教師的滿意程度普遍不高。實際上，全英文教學對承擔課程教學的教師要求很高，他們不僅需要具備專業知識，而且還要掌握英語應用技能，而現階段國內高校中能承擔全英語教學的師資仍然十分匱乏。

綜上所述，如何改革全英文教學模式，講授哪些教學內容，采用何種科學的教學方法與手段，是值得我們思考和關注的教學改革重點和難點。

針對以上這些問題，我們深入研究人工智能課程的特點，對現有教學模式、內容及方法進行全方位探索和改革，制訂全英文教學計劃，對促進教學工作、提高教學質量、培養國際創新型人才起重要作用，其重要意義具體體現在以下3個方面。

（1）探索如何將理論知識傳授、綜合能力培養與英語交流運用三者有機結合，建立全英文教學的新型模式，這將對更新教學理念和探索適合于計算機軟件人才培養的教學方法產生深遠影響。

（2）全英文課程教學能夠讓學生掌握最先進的人工智能國際前沿技術，開闊國際視野，有利于培養復合型、實用型、具有國際競爭力的高層次創新人才。

（3）全英文教學改革的探索與實踐能夠促進國內教育向國際教育邁進。

3 全英文教學內容改革

建立完善的全英語教學體系，需要有系統而完整的教學內容。我國計算機科學與技術本科專業人工智能課程課時一般只有36學時，因此我們需要考慮從什么角度組織教學內容，才能讓學生比較容易地理解、熟悉和掌握人工智能的原理、方法與技術，從而顯著提高教學效果。

與國內教學內容相比，國外教學更注重分析問題的思維方法和解決問題的應用能力，對提高學生的學習興趣以及培養學生的創新能力十分有益，但是原版內容過多，且大多以國外政治、經濟、文化、社會和生活為背景，對于我國學生來說，理解某些內容和背景比較困難。因此直接套用原版教學內容往往存在一定問題，我們需要在引進、消化和吸收國外經典教材內容的基礎上，有選擇性地挑選合適內容。國外經典教材編寫思路不盡相同，一些經典人工智能教材及主要內容見表2。

人工智能的基本思想和主要內容是研究人類智能活動規律和用于模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術。從表2中可以看出它們的共同點，即人工智能應圍繞“智能”這個核心，但由于智能本身非常復雜，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主題。我們認為，人工智能的主要內容可按圖1所示劃分為不同層次并確定講授順序。

在最底層，神經網絡與演化計算（適應性原理與仿生機制等）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；更高層則提出學習、規劃、推理的模型和方式；應用層構造智能化智能體以及具有一定智能的人工系統，讓計算機實現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內容劃分為這4個層次，為保證教學內容的循序漸進性，還可按照抽象層更高層最底層應用層順序安排教學內容。

4 全英文教學模式改革的實施關鍵

針對以上國內全英文教學中存在的主要問題，我們提出人工智能課程全英文教學模式改革的實施關鍵，包括全英文課堂教學模式的重定位，“二三二”模式教學方法的改革，集先進性、前沿性和實用性為一體的教學內容創新以及全專業英語教學團隊的打造。

4.1 全英文課堂教學模式的重定位

人工智能課程教學以培養學生掌握專業基礎知識、培養實踐動手與應用能力以及提高英語交流水平三者相結合為主要目標，分兩個階段進行，國內教師與國外教師共同授課。首先，國內主講教師講授人工智能課程的基礎原理、模型和方法，可采用集中授課、案例教學和課堂實踐等教學方式，使學生掌握人工智能的一般基礎知識；在此基礎上，再邀請國際知名外籍教師為學生講授人工智能國際前沿技術，包括集中授課和專題研討。經過基礎學習，學生一般已掌握人工智能基礎知識，因此對于外籍教師所講授的學科前沿等內容能夠準確理解和把握。與單純采用全英文教學或單純邀請外籍教師授課相比，該模式能收到較好的預期效果。“1+1”全英文雙課堂教學模式如圖2所示。

4.2 “二三二”模式教學方法的改革

實行全英語教學后，由于使用英文教材及中外教育背景存在差異等因素，我們在教學過程中對教學方法進行一定程度的調整和改進，包括全英文授課形式、案例教學、教學內容以及教學手段等方面；配合“1+1”全英文雙課堂教學模式，提出圖3所示的“二三二”模式教學方法，培養學生成為具有綜合能力、創新能力、國際視野和英語技能的復合型人才。

該教學方法模式包括：（1）過渡式全英文與沉浸式全英語兩大英語教學方式；（2）激勵自主式、啟發互動式、體驗學習式三大學習法，激發學生學習興趣，使學生牢固掌握人工智能基礎理論與方法；（3）參與學習式和自我展示式兩大學習法，培養學生綜合運用知識的能力和創新能力。

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效果；其次，還需要為學生提供一個良好的語言學習環境，在實際教學中注重培養學生良好的英語思維習慣，從根本上提高學生的英語水平。

人工智能課程包含大量概念，內容抽象，算法復雜，學生往往難以理解與掌握。將案例教學方法引入課程教學能有效提高學生的學習興趣，獲得較好的預期教學效果，但要達到理想的教學目標，僅僅靠課堂教學遠遠不夠，還需要拓展第二課堂。有計劃地邀請國外人工智能專家和教授到大學進行專題講座，鼓勵學生參加相關的課外科研/科技活動，使得學生能夠體驗式地、自主地學習，更好地了解人工智能新技術，從而進一步激發學生的學習熱情。構建案例教學和課堂實踐的雙課堂教學模式，不僅能夠豐富教學內涵，而且可以充實學科前沿知識并拓寬學生的國際視野。

4.3 集先進性、前沿性和實用性為一體的教學內容創新

除了引進、消化和吸收國外經典教材內容以外，我們還需要逐步建立起具有自身特色的教學內容，以保證教學內容集先進性、前沿性和實用性為一體。

（1）先進性。我們提出教學與科研相結合，以科研帶動教學發展的新思路。教師可結合自己的人工智能及其相關領域的科研項目，將科研最新研究成果以及學科前沿知識進行梳理與優化并有機融入課程教學中，確保教學內容的先進性，有效提高教學改革的質量。

（2）前沿性。對人工智能發展較快的領域，如智能計算、數據挖掘等，還需更新和補充全英文教學內容，同時可以邀請國際知名大學教授共同研究與探討教學內容，保證課程內容具有一定的前沿性，通過實現全英語教學保證課程與國際接軌。

（3）實用性。在講授基礎理論知識的基礎上，還應注重實踐的應用，增強學生的動手操作能力，以符合素質教育必須注重實踐的要求。教師可結合教學中的基本理論知識，適當補充案例與實例，使得教學內容與實際相聯系，豐富課程內涵并提高教學效果。

4.4 全專業英語教學團隊的打造

師資力量直接影響教學效果。師資的匱乏是現階段全英語教學面臨的主要問題之一。雖然一些教師具有較扎實的人工智能學科功底，但不能熟練地運用英語進行授課，而有些教師則知識結構單一，缺少人工智能及其相關學科間的交叉與融合，因此我們需要多渠道、多層次地打造既具備專業知識，又具有學科交叉與融合能力，同時掌握英語技能的全英語教師隊伍。將科研與教學相結合，利用與國外人工智能及相關領域學術帶頭人建立的合作關系優勢加強交流與合作，爭取申請國際合作科研項目，利用科研提高教師的教學質量、專業水平和英語技能。

5 全英文教學的具體實施

我們在軟件工程專業本科三年級學生的人工智能課堂上實施全英文教學，具體實施過程如下。

（1）國際軟件學院成立教學主管部門領導小組、從事教學研究的骨干教師組成的全英文教學工作小組以及由教學督導組成的監管小組，三者之間相互配合并共同促進，保障全英文教學工作的順利推進與落實。領導小組對全英文教學的師資培訓、人才引進、多媒體網絡資源開發、實驗室建設、教材編寫等予以政策支持；教學工作小組制訂全英文教學工作規劃和年度計劃；監管小組定期對工作小組的教學完成情況進行評估。

（2）在課程教學中，打破國內常規教學方式，建立開放式全英文教學模式，教學形式多種多樣。教學方式以“1+1”雙課堂教學模式為核心，以講授與專題討論相結合的方式，圍繞基本原理、方法與技術展開教學，激發學生自主學習與創新學習的熱情。

（3）國際軟件學院在人工智能相關領域承擔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，形成了自己的學科特色和優勢。2006年，國際軟件學院聘請被譽為世界“人工大腦”領域先驅的美國猶他州州立大學計算機系Hugo de Gaffs教授擔任武漢大學全職教授和學院國際人工智能研究室主任。

（4）聘請與國際軟件學院有合作協議的國立首爾大學計算機科學與工程學院Bob McKay教授專職來校為本科生講授人工智能技術前沿。同時，利用國外學者來武漢大學順訪的機會，請其為學生作學術報告，使學生了解國際最新人工智能技術，如邀請曾經在麻省理工學院從事過7年博士后研究的宋森研究員進行“理解大腦與仿制大腦”的講座等。

（5）國際軟件學院在遴選教師到與學院有教學和科研合作的國外大學進修時，優先考慮給本科生授課的全英文教師，并將全英文教學能力作為選拔條件，以教師的學術進修帶動全英文教學建設，使學科和專業建設與全英語教學隊伍打造相結合，全面推進全英語教學工作的開展。

6 結語

人工智能是計算機科學與技術專業的重要課程，目前正面臨著知識更新和教學改革的緊迫任務。筆者以實施全英文教學為契機，針對目前國內全英文教學中存在的亟待解決的主要問題，提出人工智能全英文教學內容與教學模式改革的新思路。

（1）以智能為核心，從不同抽象層次刻畫智能主題，構造人工智能最底層、抽象層、更高層以及應用層4大模塊內容。

（2）突破傳統教學模式，對全英文教學模式進行重定位，提出“1+1”全英文雙課堂教學模式。

（3）提出“二三二”模式教學方法的改革方案，培養具有綜合能力、創新能力、國際視野、英語技能的復合型人才。

篇4

我國智能科學與技術本科專業（簡稱智能專業）已經歷了10年的發展歷程，而且越來越多的高校經教育部批準，加入智能領域的人才培養行列中，對智能專業的教育教學已有一定的實踐經驗與成果。如今，社會已經步入信息智能化時代，如何更好地適應智能化社會的人才需求，應在已有基礎上對智能專業及相關學科的發展作進一步探討。

1 智能專業的發展基礎

人類社會從農業社會、.工業社會到信息社會，發展到今天，在越來越多的領域，人工智能工具都能夠根據不斷出現的新情況來調整自身的規則系統，需要人工的產業也越來越少，但卻苦于信息與機器無智能的問題，因此有了以信息智能化和機器智能化為目標的智能科學與技術研究領域的出現。我國也非常重視其發展，在國家863項目指南中，智能化人機交互與中文處理平臺已被列為計算機軟硬件主題的重點項目，并將智能機器人納入863計劃長期支持的重要領域；國家中長期科技發展規劃綱要（2006—2020年）強調發展認知科學、智能交通管理系統、智能信息處理技術、智能感知技術、智能服務機器人等智能科學技術。智能科學與技術將在未來國家科技發展規劃和重大科研課題中扮演重要角色，也將成為智慧地球、智慧城市和智慧生活的引導者。我國智能科學技術教育已走出了一條星光大道，爭取在我國學位體系結構中增設智能科學與技術博士和碩士學位授權一級學科，同時把我國智能科學與技術本科專業建設和人才培養推向一個更高的階段。

近年來，信息領域學科的熱門專業也開始面臨不同程度的就業壓力，作為信息領域的一支新生力量，智能專業便成為高等學校進行專業結構調整的著眼點。繼2003年北京大學首個提出并成立智能專業后，眾多高校把握先機，申請并建設了智能專業。

智能科學與技術本科專業是一門融合了電氣、計算機、傳感、通訊、控制等眾多學科領域，多學科相互合作、相互研究的跨學科專業。它涉及機器人技術、微機電系統、以新一代網絡計算為基礎的智能系統，以及與國民經濟、工業生產及日常生活密切相關的各類智能技術與系統等。

經調研，大部分高校的智能專業是基于自動化、通信與電子系統、計算機科學與技術、電氣工程、人工智能、機器視覺、數據挖掘、信息檢索及知識工程等領域發展而來，并且具有雄厚的師資力量，為智能科學與技術未來的發展做好了充足的準備。部分高校智能科學與技術專業的師資隊伍所屬學科的比例如圖1所示。

2 智能科學與技術專業學生的繼續深造方向

智能科學與技術專業涉及非常多的專業領域，就其中的一個領域而言，就可以進行更深一步的研究，成為其繼續深造學科，例如智能專業本科后可以從事控制工程與科學、計算機科學與技術、智能科學與技術等學科，本文只列舉其中幾個例子。

2.1 控制科學與工程

控制科學與工程是研究控制的理論、方法、技術及其工程應用的學科。

經調研，以湖南科技大學為例，該學科特色研究工作主要體現在群機器人協作控制技術、故障智能診斷方法研究與應用、非線性系統分析與綜合、煤礦安全監控系統應用技術等方面：其中群機器人協作控制技術借鑒昆蟲的群智能行為，利用人工智能等技術使多個個體機器人完成一系列合作任務，面對未知環境搜索定位等復雜任務；故障智能診斷方法研究與應用運用智能檢測、智能故障診斷、傳感器融合等技術研制大型機電設備與其復雜的運動控制及診斷系統，該研究成果已成功應用于“機車走行部在線故障診斷系統”。群智能、智能檢測、故障診斷等技術的運用證明了智能科學與技術在此學科中起到重要的作用。

以北京信息科技大學為例，智能科學與技術系的4位教授分別在控制科學與工程學科的控制理論與控制工程、檢測技術與自動化裝置、模式識別與智能系統、導航制導與控制二級學科指導研究生，從事的相關研究為專家系統、智能檢測系統、服務機器人、智能系統與智能導航。以其導航制導與控制二級學科為例，現設方向1——自主導航與控制，方向2——慣性儀表與慣性基組合系統，方向3——微/納機械傳感器，方向4——多自由度電動伺服定位技術。方向1在研究機器學習在導航與控制中的應用、智能伺服技術、新概念飛行器等方面，方向2在信息融合與估計理論、多模組合導航技術、新型機器人的自然感知和運動機理、自主式初始對準等方面，方向3在研究性能穩定可靠、敏感靈敏度高和準數字輸出的聲表面波慣性傳感器方面，方向4在研究基于模型和基于數據驅動的無模型自適應控制方法方面，都離不開智能理論與方法，并促進智能理論與方法的發展。

2.2 計算機科學與技術

計算機科學與技術學科主要是圍繞計算機的設計與制造，以及信息獲取、標識、存儲、處理、傳輸和利用等領域方向，下設計算機應用和計算機軟件與理論兩個二級學科，其中包括智能信息處理、人工智能與嵌入式系統等方向。信息時代的信息處理要求更高，當前信息處理技術逐漸向智能化方向轉變，以圖像、視頻、音頻等多媒體信息為研究對象，從信息的載體到信息處理的各個環節，都模擬人的智能來處理這些信息。人工智能學科與認知科學的結合，會進一步促進人類的自我了解和控制能力的發揮。目前，我國自主開發的“特定圖像內容監控系統”已通過上海移動公司的實地測試。通過研究具有認知機制的智能信息處理理論與方法，探索認知的機制，建立可實現的計算模型并發展應用，可以帶來未來信息處理技術突破性的發展。

2.3 智能科學與技術

經調研，以廈門大學為例，智能科學與技術作為碩士點一級學科包括認知邏輯學、計算語言學、智能計算方法、藝術認知與計算、腦高級功能成像這5個研究方向。其重點科研平臺之一的“智能信息技術福建省高等學校重點實驗室”的主要研究方向有中文信息處理、中醫信息處理、數字化中國人器官建模仿真及其臨床應用。在中醫信息處理中，主要圍繞著如何構建信息化中醫診斷的智能方法體系展開研究，涉及中醫診斷認知邏輯、中醫智能專家系統的構成技術、中醫海量知識的數據挖掘技術、中醫四診信息的獲取與分析技術、實用中醫信息系統的開發等。此方向的研究可賦予計算機以人的智能，從而實現對病人的癥狀診斷與治療。除此之外，智能機器人也是學習智能科學與技術的一個良好平臺，為了更好地學習智能，研究機器擬人化，FIRA世界杯于1995年被提出，其遠景目標之一是使機器人足球隊戰勝人類足球隊。此平臺大大拓寬了人工智能技術的應用領域。

3 智能科學與技術專業培養方案與專業發展前景分析

從智能專業的發展基礎分析可知，智能科學與技術專業是一個緊跟時代潮流的專業，涉及的知識面和學科領域非常廣。但是，智能專業作為一個全國普通高等學校本科專業，有其不同于其他專業的知識內核。中國人工智能學會教育工作委員會提出智能專業培養方案的核心課程應有：智能科學與技術導論、智能數學基礎、腦與認知科學基礎和機器智能，這是各高校智能專業培養方案的共性部分，是基礎模塊。其他基礎模塊、專業特色模塊，目前階段應在各高校智能專業建立和發展的專業學科基礎上設置，例如，側重控制系統的、側重計算機軟件的、側重知識工程的等。智能專業再發展一段時期后，各高校的智能專業的共性部分應越來越多，個性部分也越來越獨立于源頭專業，例如，獨立于計算機科學與技術專業、自動化專業、電子工程專業等。這樣，在智能專業上層自然就形成智能學科，從而獨立于計算機科學與技術學科。這是專業發展的必然結果。

篇5

關鍵詞： SPCE061A單片機；步進電機；語音小車

Key words： SPCE061A microcontroller；stepper motor；voice car

中圖分類號：F407.6 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）14-0040-02

0 引言

隨著電子工業的蓬勃發展，各種電子產品和智能設備層出不窮，在人工智能的領域里單片機的應用有著不可忽視的作用，其硬件結構與計算機軟件的完美結合，使嵌入式開發得以實現，C語言和匯編語言的相互配合使得軟硬件的開發有了更深層次的理念。單片機以其良好的嵌入性能，結構的簡易，及低廉的價格在電子市場上占有一席之地。

對于智能小車的開發和應用早已成為一項多層次多角度的啟發性科研課題，其可以完成的任務有很多，大則航空登月的探索采集任務，小則完成尋跡智能聲控等工程及娛樂任務。

1.3 功率放大電路 由于單片機的輸出端功率遠遠不夠，帶不動直流電機，所以只能做使能端，做電機的控制引腳。L293就是典型的功率放大芯片，由兩個輸入端的正反相高低電平作為輸入，分別控制直流電機的正轉和反轉，而兩個輸出端直接接在電機的兩個引腳上，實現功率放大的功能。本設計就是利用L293功率放大芯片，放大功率，以完成單片機對直流電機的控制。

1.4 電源電路 本設計電源采用集成7805穩壓電路，1腳接12伏電壓并需要10歐電阻分壓，且電阻兩端分別需要兩個并聯電容100uf 和0.1uf 做瞬時電流緩沖電容

2 軟件部分

本設計的關鍵就是利用1k時基中斷的調用，編寫一個可控頻率和可控個數的脈沖，以此來控制步進電機的左轉和右轉的turn函數。再把turn函數加入語音識別中，完成聲控小車轉向；同理加入傳感器程序，把turn函數作為判斷到傳感器的觸發信號之后的動作函數，完成小車遇到障礙物的躲避功能。

3 結束語

小車的機械連動部分還不是十分穩定，齒輪的咬合偶爾還會出現打滑的現象；輪子和軸的固定都是用手鉆打孔，水平精度不是很高，連桿的傳動軸也是手工打的孔，用螺絲固定作軸，摩擦力較大，還需要進一步調試和改進。

參考文獻：

[1]李映波.集成電流反饋放大器的應用設計[J].電子技術，1997.

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二、使用Weka進行關聯挖掘

Weka的全名是懷卡托智能分析環境（WaikatoEnviron-mentforKnowledgeAnalysis），是一款免費的、非商業化的、基于JAVA環境下開源的機器學習以及數據挖掘軟件[2]。它包含了許多數據挖掘的算法，是目前最完備的數據挖掘軟件之一。Weka軟件提供了Explorer、Experimenter、Knowledge-Flow、SimpleCLI四種模塊[2]。其中Explorer是用來探索數據環境的，Experimenter是對各種實驗計劃進行數據測試，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的形式去創建實驗方案，Simple-CLI為簡單的命令行界面。以下數據挖掘任務主要用Ex-plorer模塊來進行。

（一）數據預處理

數據挖掘所需要的所有數據可以由系統排序模塊生成并進行下載。這里我們下載近兩年的教師科研信息。為了使論文總分、學術著作總分、科研獲獎總分、科研立項總分、科研總得分更有利于數據挖掘計算，在這里我們將以上得分分別確定分類屬性值。

（二）數據載入

點擊Explorer進入后有四種載入數據的方式，這里采用第一種Openfile形式。由于Weka所支持的標準數據格式為ARFF，我們將處理好的xls格式另存為csv，在weka中找到這個文件并重新保存為arff文件格式來實現數據的載入。由于所載入的數據噪聲比較多，這里應根據數據挖掘任務對數據表中與本次數據任務不相關的屬性進行移除，只將學歷、職稱、論文等級、學術著作等級、科研獲獎等級、科研立項等級、科研總分等級留下。

（三）關聯挖掘與結果分析

WeakExplorer界面中提供了數據挖掘多種算法，在這里我們選擇“Associate”標簽下的Apriori算法。之后將“lowerBoundMinSupprot”（最小支持度）參數值設為0.1，將“upperBoundMinSupprot”（最大支持度）參數值設為1，在“metiricType”的參數值選項中選擇lift選項，將“minMetric”參數值設為1.1，將“numRules”（數據集數）參數值設為10，其它選項保存默認值，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名的關聯規則。其挖掘參數信息和關聯挖掘的部分結果。

三、挖掘結果與應用

以上是針對教師基本情況和科研各項總分進行的反復的數據挖掘工作，從挖掘結果中找到最佳模式進行匯總。以下列出了幾項作為參考的關聯數據挖掘結果。

1、科研立項得分與論文、科研總得分關聯度高，即科研立項為A級的論文也一定是A。這與實際也是相符的，因為科研立項得A的教師應該是主持了省級或是國家級的立項的同時也參與了其他教師的科研立項，在課題研究的過程中一定會有國家級論文或者省級論文進行發表來支撐立項，所以這類教師的論文得分也會很高。針對這樣的結果，在今后的科研工作中，科研處要鼓勵和幫助教師搞科研，為教師的科研工作提供精神上的支持和物質上的幫助，這樣在很大程度上能夠帶動整個學校科研工作的進展。

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“智能科學與技術”是面向前沿高新技術的基礎型本科專業。它融合了機械、電子、傳感器、計算機軟硬件、人工智能、智能系統集成等眾多先進技術，是現代檢測技術、電子技術、計算機技術、自動化技術、光學工程和機械工程等學科相互交叉和融合的綜合學科[1]。北京信息科技大學智能科學與技術專業于2005年開始申請，2006年獲教育部批準設立，2007年開始正式招收本科生，至2009年，規模已擴大到每屆3個班[2]。

智能科學與技術是集哲學、生命科學、電子、信息處理和計算機以及數學、物理等多學科為一體的交叉綜合性學科。同時，智能科學又是一個不斷發展的學科，它的技術成果和研究動向更新得很快[3]――這就給智能科學與技術的專業教育提出了很大的挑戰。

因此，智能科學與技術專業應更加注重學生實踐應用能力和研究思考能力的培養，培養本科生發現問題、分析問題、解決問題的能力，注重本科生整體素質的提高。實驗教學不僅可以使學生把實踐同課本知識聯系起來，而且能夠培養他們的實際動手能力、獨立思考能力和科學研究能力，對專業教學能起到很好的作用。本文主要介紹本專業在本科生實驗教學模式方面的思考。

1實驗教學理念與思路

我校的智能科學與技術專業結合自動化、信息網絡、航空航天和機器人開展。本著培養工程領域的應用型、復合型、創新型人才，實驗教學理念歸納如下。

1) 堅持以能力培養為核心，以學生為本，學習、實踐、創新相互促進，知識、能力、素質協調發展的實驗教學思想。

2) 培養厚基礎、寬口徑的“大電類”人才，培養具有創新意識、綜合素質高的應用型人才[4]。

為了能夠適應時代要求，更好地實施《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020)》，在實驗教學理念與思想的指導下，我們對智能科學與技術專業的實驗教學進行了深化改革，展開創新模式的探討[5]。

2完善實驗教學體系，堅實實驗教學基礎

我校智能科學與技術專業分四個實驗層次，由淺入深地培養學生的自學能力、動手能力和創新能力。

它們分別為基礎實驗、專業實驗、工程應用實踐、科學研究實驗。

基礎實驗包括基本元器件的認知、基本實驗儀器的使用、基本操作技能的訓練、重要原理的驗證、實驗數據的處理分析等，夯實學生的基礎理論，為后續的專業實驗和創新能力培養打下堅實的基礎。我們以電路理論、模擬電路、數字電路為基礎，以電子工藝實習為平臺，設計制作小型實物型作品，如簡易數字表、機器貓、小收音機等。這些基礎實驗利于學生將基本理論與實際結合起來，提高學生對實驗的興趣，使學生有親手制作簡單電路的成就感。

專業實驗分為課堂實驗和課外實驗。課堂實驗包括教學內容和一些擴展內容。比如對檢測傳感器的性能、電機的驅動方式等進行實驗，讓學生把抽象理論落實到實際應用環境中，促進學生對學習內容的掌握。同時，擴展實驗內容，利用開放實驗室環境，學生小組在教師的指導下，在一學期內完成一項設計作品。經過選擇元器件、購買元器件、選擇電路、搭建電路、實驗結果比較整個過程，學生對工程應用有較系統的了解，提高發現問題、解決問題的能力。

對于工程應用實踐，雖然專業實驗也已經涉及到一些具體內容，但這與真正走出校園不同。我們鼓勵學生在暑假期間實習，并專門組織大三和大四學生去公司實習，體驗社會工作氣氛，培養他們的團隊合作精神、社會責任感和嚴謹的工作作風。

科學研究實驗是學生在工程應用實踐基礎上參與教師科研課題、申請科研項目等，提高學習積極性和主動性，并進一步提高工程實踐能力和創新思維能力。

3開放式網絡化實驗教學提高自主學習能力

智能科學與技術專業的實驗教學分為課堂和課外兩部分。課堂實驗主要在課上完成，課外實驗采用開放式網絡化管理，學生根據興趣愛好選擇一些開放式實驗，提高實踐能力。實驗室為學生創造了一個儀器設備先進、資源共享、開放服務的實驗教學環境，并提供了豐富的實驗教學資源，滿足學生的各種需求。網絡平臺為實驗室的開放式教學提供了良好保障，開放式實驗教學從以下幾個方面進行。

1) 實驗室實行開放式管理，學生可以網上預約，教師會處理學生的申請，為學生分配實驗室。教師在網絡平臺上提出實驗要求，并布置實驗作業，學生將實驗結果與報告提交到網絡平臺，由教師驗收，從而達到“教”與“學”的互動。

2) 為了便于學生學習，教師已經把實驗項目中的關鍵步驟和重點難題錄制成視頻文件，放在網絡平臺上，學生可以根據需要下載。學生進入實驗室前，可以從網絡平臺上了解實驗的整個過程，利于實驗的進行和自身素質的提高。

3) 進入預約的實驗室后，學生根據課前的預習進行實驗。每個實驗室都有專人現場指導，幫助學生解決實驗中的問題，使學生更好地完成實驗。

4組建科研小組，培養學生創新能力

組建專業科研小組，有針對性地對本科生的專業學習加以引導和幫助，可以調動學生的興趣和積極性，使學生學到更多的學科前沿知識，為將來的發展打下良好的基礎。科研小組既有助于學生在“開放、自由、輕松”的環境中學有所得，學有所長，又可以幫助教師結合學生的實際情況深化教學改革，營造更好的學習環境，培養學生的自主學習能力和創新思維能力。

科研小組的成立在學生中引起了熱烈反響。學生踴躍報名，通過查閱資料、實踐調研等方式確定科研課題，結合實驗室提供的設備進行實驗或驗證，最終印證自己的想法。最終學生以小組為單位，向教師和全體學生作專題報告，評比后給予一定獎勵。這種小組研究的教學方式能充分調動學生的積極性，提高學生獨立分析與思考的能力。

5舉辦機器人比賽，提高學生實際操作能力

機器人大賽是我校智能科學與技術專業重點舉辦的一項比賽。實驗室中有參與比賽所必需的機器人，如舞蹈機器人、智能小車、足球機器人等。教師指導學生解決實際操作中的問題，學生也組成幫帶小組，甚至對新生進行培訓。通過學校的選拔賽后，學生還有機會參加全國大學生機器人大賽，提高專業興趣和實踐能力。舉辦機器人大賽的優點如下。

1) 幫助學生了解本專業的基本知識框架和專業方向，在培養學生運用基礎知識能力方面有很重要作用。

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近年來，智能信息處理技術獲得了突飛猛進的發展，該技術有機融合了控制技術、電子技術、計算機技術等多種先進技術，能夠高效實現信息的采集和處理任務。開展信息的智能化處理技術研究具有非常重要的意義，能夠全方位的了解和掌握智能信息處理技術的發展及運用狀況，并發揮該技術的優勢和作用，為今后的研究提供依據。

1信息的智能化處理技術的產生與發展

1.1信息的智能化處理技術的產生

早在1930年就產生了信息的智能化處理技術，然而因為運算功能強大的工具，致使智能化信息處理技術的功能無法得到全面體現，這在一定程度上限制了信息的智能化處理技術的發展和成熟。計算機技術的廣泛應用為信息的智能化處理技術的進一步發展提供了堅實的基礎保障，研發出多種智能信息處理產品，在人們的工作和生活中得到了大規模的應用，為人們提供了極大的便利，同時也產生了較大的社會及經濟效益。針對當前醫學領域中的GT機而言，該機器充分運用了智能化信息處理技術的優勢[1]；同時美國科學家J.W.Coolev領導多位研究人員共同研制出先進的FFT算法，極大地推動了科學研究領域的創新發展。隨后硬件電路就借助FFT算法對智能監測儀器進行開發研究，推出多種自動化和智能化程度較高的檢測設施，獲得了很大的成功[2]。科學技術的實時發展使信息的智能化處理技術也不斷更新，科技水平逐步提升，智能化信息處理技術在信息處理系統中發揮的作用越發重要。

1.2信息的智能化處理技術的發展

信息處理技術順應著通信技術、計算機技術的發展潮流，已經進入到一個全新的發展階段，不僅更新了傳統的發展理論及方式，在研究領域方面也獲得了進一步的拓展，構建出全新的研究理論及方法。在信息處理技術最初發展階段，線性、最小相位及因果等系統是幾大關鍵研究內容，在不斷的發展過程中已經逐漸轉向非最小相位、非因果和非線性等研究領域，能夠結合信息的變化開展針對性的處理工作。能夠處理可靠性和穩定性較差的信息是智能化信息處理技術最顯著的特征，能夠使其轉變為可靠和確定的信息。在智能化信息處理技術的支撐下，能夠在確定性較差的信息內獲取相對精確的結果，能夠對信息進行有效、充分的利用，顯著改善了信息的整體利用率。構建具有良好判斷能力、理解能力和學習能力的人工智能系統是開展智能化信息技術研究的根本目標，信息的智能化處理技術主要借助不同算法對信息進行采集和利用，最終達到智能化管控的效果。由此得知，信息的智能化處理技術主要研究內容為：1）環境、機器同人的彼此智能化交互協作。該技術能夠對語音或文字開展自動識別研究，并嘗試理解自然語言，對圖像、視覺信息進行自主化的加工和處理，確保環境、機器同人三者能夠實現信息的互動溝通、交流[3]；2）將有價值、有效信息從數據庫內進行提取，并總結基本規律。智能化信息處理技術的根本研究內容為機器學習及簡約數據，需要借助已經掌握的模式識別理論、知識，針對數據信息進行簡化處理，通過可閱讀的方式將信息呈獻給決策人員，便于制定出科學的決策。也能夠自動化的學習多種數據，進而進行數據的評價和分類處理工作，對結果進行準確的預測；3）合理規劃和優化智能系統，發揮系統的協作、決策功能。應對計算機決策系統、輔助規劃系統進行構建，參考優化指標改善社會及經濟效益。還應對系統建模內容進行探究，對智能決策、規劃、體系協作的基礎理論和方式進行進一步的優化。

2信息的智能化處理技術理論及方法

信息的智能化處理技術涵蓋多個研究領域，融合了通信技術、控制技術和計算機技術等先進技術，涉及多個信息科學技術學科。綜合當前的研究及發展情況，可以將信息的智能化處理技術歸為以下幾類：

2.1模糊理論

若需要對無法確定對現象進行探究和分析，就必須要借助模糊理論來實現。由于事物本身擁有不確定的特性，同數學理論下的二元性原則沒有直接關系，屬于對象差異的中間過渡狀態，無法進行準確的劃分，從而不能明確對象類型。模糊系統具有模糊性特征，能夠結合模糊理論發揮模糊信息處理功能，是一種動態化的模型。一般在模糊系統內，輸入、輸出彼此對應，能夠將其視為連續函數的通用逼近器，主要包括模糊推理機、反模糊化器、模糊產生器及模糊規則庫[4]。建立在神經網絡、模糊系統之上的模糊神經網絡，有效整合了模糊系統機理、神經網絡，將二者的優勢進行了整合，同時也融合了多種理論，包括動力學、邏輯計算、處理方式及語言等。模糊神經網絡不僅具有較強的聯想能力、識別能力和學習能力，同時還擁有良好的模糊信息處理性能。在普通神經網絡內，對模糊輸入信號、權值進行添加是模糊神經網絡的核心所在，在優勢互補的原理下，能夠使神經網絡、模糊系統的優勢和功能充分展示出來，同時也彌補了二者各自的弊端和不足。構建的模糊神經網絡使信息的智能化處理技術發展邁向一個全新的發展層面，具有非常重要的意義。

2.2人工神經網絡法

網絡模型、數學模型是構建人工神經網絡的關鍵，基于網絡模型內，基礎構成就是人工神經元，需要結合特定結構對其進行組合，最終打造出完整的模型；而在數學模型內，依據大腦神經元構建的人工神經是處理信息的單元體，借助組合而成的人工神經元，能夠形成神經網絡結構。獨立人工神經元、神經元間的基本連接結構就是神經網絡結構。就信息的智能化處理技術發展研究結果進行分析，當前已經成功研制出多達十幾種的人工神經元網絡模型，依據信息流動方向、連接途徑，能夠將人工神經元網絡模型劃分為多種不同的種類[5]。相互結合型（反饋型）網絡、前向型網絡是構成人工神經元網絡模型的兩大類，前者具有反饋信息的功能，而后者無法對信息進行反饋處理。

2.3進化算法

依據生物界遺傳定律、自選選擇定律，形成了進化算法，該算法在機器學習、優化等研究方面發揮著極其重要的作用。進化算法的基本原理即為通過對生物遺傳模型進行模擬的方式，優化索索全局，獲取最佳的結果。進化算法的適用范圍較廣，運用方式簡便，能夠并行開展信息處理工作，其主要對象為個體，能夠實施變異、交叉及選擇等處理任務，明顯優于傳統算法，具有其特有的特征。在長期的鉆研和探究過程中，進化算法不斷完善，當前在機器學習、識別圖像和自動化管控等領域占據著極高的地位，該算法在信息的智能化處理技術中有著普遍的運用。

2.4信息融合技術

信息融合技術的關鍵研究對象為：怎樣加工處理、運用不同的信息，達到信息互補的效果，確保最終獲取信息的精確性和真實性。信息融合技術建立在多傳感器系統的基礎上，能夠準確監測目標，對無法明確的信息進行排除，有效提升了信息的可靠程度。通過分析、模擬人類大腦對信息進行綜合性處理的功能，形成了信息融合技術的基礎工作原理。大量傳感器存在于系統內，傳感器所發信息具有一定的差異，基于多傳感器的信息融合系統能夠根據大腦處理信息的方式開展相應的信息處理工作。多傳感器信息融合系統能夠綜合性的處理多種不同的信息資源，并整合大量信息，并科學支配、運用這些信息，系統還可以高效組合冗余信息，顯著改善了信息的準確性和可靠性[6]。在上述工作原理下，由多個子集組成的信息系統具有非常強大的功能，性能更加優越。低層次處理、高層次處理是信息融合技術的兩大關鍵類型，其中前者主要指的是數據的預先處理工作，包括數據分類、檢測目標等；而后者主要指的是集威脅估計、態勢和全部融合過程為一體的提取處理。功能型模型、數據型模型是當前信息融合模型的兩大關鍵種類，在實際運用中發揮著重要作用。

3信息的智能化處理技術的應用及發展趨勢

在實踐生活中，信息的智能化處理技術有著較高的運用價值和實用性：1）智能化信息處理技術能夠提高工作效率，能夠開展自動化和智能化的處理工作，有效減輕了人們的腦力勞動任務；2）智能化信息處理技術能夠針對不同的對象進行識別，包括影像、語音及文字等，借助機器能夠進行翻譯和分析等操作；3）當前互聯網覆蓋范圍非常廣闊，借助路由器，信息的智能化處理技術能夠分析數據傳輸途徑，獲取優化路徑，有效處理網路堵塞等故障[7]；4）目前實踐生產中計算機技術已經實現了普遍運用，計算機技術發展速度日益加快，存儲量也逐漸擴大，大大節約了成本資源，在智能化信息處理技術不斷發展的過程中會進一步加快計算機技術的發展進程。從模擬數字到人工神經網絡的發展轉向，信息的智能化處理技術對混沌理論、小波分析理論、遺傳算法及模糊數學理論進行了有效的整合，不斷研發和創新出全新的智能化信息處理思路、算法及理論。信息的智能化發展技術擁有非常廣闊的發展前景，迎合了未來信息時代的發展需求，這就要求必須要強化對智能信息處理技術的研發力度，提高對技術研發的重視度。在推動智能化信息處理技術發展的過程中，應將其發展與實踐運用和科研課題進行綜合，運用創新思想整合多種不同的信息處理技術，滿足更加復雜的運用需求，使智能化信息處理技術與其它領域密切結合起來，促進信息學科的發展。

4結束語

綜上所述，信息的智能化處理技術經過不斷地發展日趨成熟，然而將該技術運用到實踐生活中時仍然會出現一系列的問題，還需要加大研發力度，使智能化信息處理技術更加完善。在今后的發展過程中，要將科技前沿同信息的智能化處理技術進行整合，創新研發思路及方式，結合實踐運用需求來總結智能化信息處理技術的理論。同時，為了迎合信息的智能化處理技術的復雜化發展趨勢，還應將該技術與多種信息處理方式進行緊密結合，有效推動智能化信息處理技術的快速發展。

參考文獻：

[1]張曉孿.基于語義的智能信息處理技術的研究[J].微型電腦應用,2014(11).

[2]宋偉,霍廣明.智能信息處理技術的現狀及發展[J].科技信息,1998(12).

[3]齊小剛,楊永安.智能信息處理技術在衛星測控領域的應用研究[J].系統工程與電子技術,2000(01).

[4]杜亞軍.智能信息處理及其在搜索引擎中的應用[J].西華大學學報(自然科學版),2007(02).

[5]徐汀榮,曹順良.智能信息處理系統的信息呈現技術[J].微電子學與計算機,2001(01).

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機器人本身是高科技的產物，所涉及學科的相關知識和技能較為復雜，對教師的要求相對較高。作為機器人教學的教師，要成為學生學習的指導者、幫助者，充分挖掘學生的聰明才智，積極引導學生開展活動，開拓學生創新思維獲取新的知識，機器人指導教師的專業素質直接影響中小學機器人教育的發展。

目前機器人教育師資隊伍比較薄弱，大多數機器人教師沒有接受過正規的機器人教育，專業的機器人教師匱乏在一定程度上制約著機器人教育的發展。

大多數教師來自信息技術、科學、通用技術這3個相關性較強的學科。但是，除部分校外培訓機構之外，公立校幾乎沒有專職機器人指導教師。還有一些學校由于校內缺乏師資，只能通過外聘廠家技術工程師、地區銷售協助開展相關活動。然而機器人學科是一門交叉性極強的綜合性學科，它涉及機械制造、自動控制、傳感器技術、計算機軟硬件技術等許多學科。來自不同專業背景的教師在從事機器人教育時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，由于機器人教育的綜合性和專業性，在從事機器人教育時都有自身的優勢與不足。

機器人指導教師在成長初期，由于缺乏豐富的機器人教學資源、有效的信息交流平臺，只能通過為數不多的培訓活動接受學習，靠自身慢慢積累，摸索尋找到其他的學習資源與渠道，才得以逐步成長。像我們衡陽市，機器人指導教師可以通過多種多樣的學習途徑，除參與培訓之外，還可以主動地通過網站、博客、QQ群、自主研究等多渠道獲取相關信息。我市建有機器人教育QQ群，及時各種學習、比賽信息，組織開展機器人輔助教學、機器人學科教學為主題的培訓活動和研討會，從而提高教師參與機器人教育的積極性，吸引更多的教師加入到機器人教育領域，在交流和學習中促進機器人指導教師的健康成長。

從課程開設入手

2003年4月正式頒布的《普通高中技術課程（實驗）》，首次在“信息技術”科目中設立“人工智能初步”選修模塊，并在新增加的通用技術課程中設立了“簡易機器人制作”選修模塊。教育部新制定的《普通高中物理課程體系（實驗）》亦提出“收集資料，了解機器人在生產、生活中的意義”的建議。

但是目前，只有極少數的地區和學校將機器人教學納入了正規課堂教學。例如：2000年，北京景山學校以科研課題的形式將機器人普及教育納入到信息技術課程中，在國內率先開展了中小學機器人課程教學。2001年，上海市西南位育中學、盧灣高級中學等學校開始以校本課程的形式進行機器人活動進課堂的探索和嘗試。2005年，哈爾濱市正式將機器人引入課堂教學，在哈爾濱師大附小、60中、省實驗中學等41所學校開設了“人工智能與機器人”課程，用必修課形式對中小學生進行機器人科學方面的教育。

在湖南省，只有少數幾個學校把機器人培訓納入通用技術選修課。在筆者所在學校，首先是借2007年高中課程改革開設了興趣課，面對高一、高二有興趣的學生，每周安排1個課時。其次是借助機器人社團。最后是利用通用技術課，在教學中將學生以組為單位，每組自選小組長，自選機器人項目中的任務，集全組同學的智慧綜合運用各學科知識特別是物理、數學知識來完成任務，將通用技術、機器人、各學科知識有機結合起來，激發學生的學習樂趣，以期全面提高學生的綜合素質，提升學生的科學素養。

從機器人競賽入手

國外開展中小學機器人教育活動是從競賽活動開始的。國際上最早的機器人競賽發生在1988年，日本廣播協會舉辦了首屆機器人比賽。20世紀90年代以后，美國政府有關部門在全國高中生中推行“感知和認知移動機器人”計劃，機器人越來越成為一個培養中學生綜合能力的學習平臺。在“世界機器人王國”日本，每所大學都有高水平的機器人研究和教學內容，每年定期舉行各種不同層次的機器人設計和制作大賽，既有國際性高水平比賽，也有社區性中小學生參加的比賽。此后，機器人競賽發展的規模不斷壯大，項目不斷完善，影響力不斷增強。

我校組織學生參加機器人足球賽、FLL工程挑戰賽、創意比賽等，通過各屆參賽學生的奮力拼搏，多次獲得市、省、全國的金牌、銀牌等優異成績，得到學校的財力投入與政策支持，建設專用教室，更新換代電腦、展示柜、搭建臺、投影機等硬件設施，添置機器人器材配件庫；得到上級行政主管部門如教育局、科技局、科協等的支持，使機器人活動作為學校的特色教育持續開展。

從領導、家長思想工作入手

部分學校將機器人教育視為短期行為，過分強調競賽成績，走入了競賽的誤區。很多學校領導決定投資機器人項目的目的不是看這一活動會給學生的成長帶來什么，而是看比賽中能拿到什么樣的成績，能否為學校“爭門面”，而社會、家長看重的往往也是這一點。有些學校買了幾臺機器人，當年比賽成績不理想，結果來年就連正常的機器人活動必需的零配件也不給了。家長也怕影響孩子學習。

通過這幾年的工作和取得的成績，領導和家長能夠逐步認識到，學生在機器人活動中獲得了多方面能力的培養。

團隊合作能力

一個成功團隊中的每個隊員必須具有合作精神，而開展機器人興趣小組活動中就是培養學生團隊合作能力的最佳平臺。活動要求圍繞機器人調試、場地準備，無不體現學生之間的配合，促使學生養成嚴謹求實的科學態度、吃苦耐勞的精神，以及團隊合作、友愛互助的作風和科技創新的熱情。

創新能力

引導學生進行富有創造性的各種機器人搭建，鼓勵學生勇于探索，使用與眾不同的方法、思路，對學生有創意的想法或做法，教師全力支持，這樣既鍛煉了學生的創新能力，培養和激發了學生的創新精神，也提高了他們的綜合素質。

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1997年教育部對我國高等教育專業目錄進行了修訂，在地理學一級學科下增設了地理信息系統本科專業。將近10年時間，全國已有100多所高校建立了該專業，其中大部分依托原有的地理學、測繪工程等專業，因此專業培養模式和課程體系存在著較大差異。2003年8月，地理信息系統協會召開了首屆GIS專業教育研討會，提出了GIS專業課程體系設置方案，提出“低年級寬口徑、高年級分類培養”的基本模式，但沒有涉及到農林院校。隨著地球信息科學和現代林業科學的發展，GIS技術在林業中的應用范圍不斷拓廣，層次不斷深入，建立適應地理學類專業基本要求、又具有森林資源與生態環境應用特色的立體人才培養模式和專業發展平臺，以及立體化課程體系和實踐教學體系，對于GIS教育和現代林業的發展都具有重要意義。北京林業大學GIS專業是在擺脫原有專業的情況下設立的全新專業，因此建立新的立體化課程體系具有必要性和可行性。

一、專業定位與特色

GIS專業的基本特點是該專業屬于新興的綜合性、交叉性學科范疇。根據專業人才培養的基本要求，通過對國內外GIS專業教學模式和課程設置的充分調研，結合我校的特點，適應林業和生態環境建設對創新性人才的需求，我們提出“立足林業，服務生態”的辦學理念。通過專業建設，形成既適應地理學類專業基本要求、又具有森林資源與生態環境應用特色的立體人才培養模式和專業發展平臺，以充分體現該專業的交叉性、邊緣性、綜合性和技術性，服務于生態環境建設。通過培養方案修訂、課程體系優化、教學內容和手段改進、實踐教學環節改革，構成專業建設的系統性工程，形成完善的立體人才培養模式，建立起專業發展平臺，構建立體課程體系，使人才培養模式、課程體系、教學內容和手段等各個環節都得到極大的改造和提升，形成創新性人才培養和專業發展、學科發展的新特點，即：重視基礎、面向應用、突出重點、深入前沿、分類培養、拓寬口徑。

我校地理信息系統專業的特色在于培養學生的地理信息系統設計、開發和地球信息科學綜合應用能力，以資源與環境調查、信息管理、監測、評價、預測及決策為主要應用方向。學生主要學習地理信息系統和地圖學、遙感技術、衛星定位系統等方面的基本理論和基本知識，受到應用基礎研究、技術開發方面的科學思維和科學實驗的訓練，具有地理信息系統研究、設計與開發的基本技能及初步的教學、研究、開發和管理能力。專業定位概括為：3S理論技術基礎扎實(專業的根本，提高培養層次)；立足林業，服務于生態環境建設(體現專業特色)；適當兼顧其他領域應用(拓寬就業渠道)。 br>

二、專業培養目標和培養方式

(一)專業培養目標

GIS專業主要培養具備地理信息系統與地圖學的基本理論、基礎知識、基本技能，能在科研機構或高等學校從事科學研究或教學工作，能在城市、區域、資源、環境、交通、人口、住房、土地、基礎設施規劃和管理、政務商務管理等領域從事與地理信息系統有關的應用研究、技術開發、生產管理和行政管理等工作的高級專門人才。畢業生應獲得以下幾方面的知識和能力：

1.掌握數學、計算機科學、地理學、信息管理等方面的基本理論和基本知識；

2.掌握地理信息系統和地圖學的基本理論、基本知識和基本實驗技能，以及地理信息系統技術開發的基本原理和基本方法，具有地理信息系統設計與開發、空間信息處理分析、系統管理和維護的能力；

3.掌握森林資源與生態環境調查、監測、評價、信息管理的基礎知識；

4.了解國家科學技術、知識產權、可持續發展戰略等有關政策和法規；

5.了解地圖學與地理信息系統學科的理論前沿、應用前景和最新發展動態，以及地理信息系統產業發展狀況，具有較強的學習能力和創新意識；

6.受到應用基礎研究、技術開發方面的科學思維和科學實驗的訓練，具有一定的從事科學研究工作的能力；

7.掌握資料查詢、文獻檢索及運用現代信息技術獲取相關信息的基本方法；具有一定的實驗設計，創造實驗條件，歸納、整理、分析實驗結果，撰寫論文，參與學術交流的能力。

(二)專業培養方式

GIS專業以課堂教學、實踐教學、畢業論文、綜合實習為主要培養方式，由技術應用人才、地理信息系統設計與開發人才、科學研究人才、創新型拔尖人才四個層次構成立體人才培養模式。

1.通過課堂教學使學生掌握本專業的基本理論、技術和基礎知識。教學過程中以教師為主導、學生為主體，充分發揮學生的能動性，采用啟發式、研討式等教學方式，加強學生的自學能力，培養學生勤于思考、善于提出問題并獨立解決問題的能力；

2.通過實踐教學加強學生的基本技能，培養學生的動手能力。主要通過綜合性設計性實驗的合理安排以及綜合性實習，培養學生分析問題和解決問題的能力；

3.通過畢業論文和綜合實習環節，訓練學生的表達能力和寫作能力，以及掌握文獻資料的能力，培養學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力、獨立工作的能力；

4.通過設置名師教室、科研訓練學分和創新學分，使學生了解學科發展的前沿，培養創新意識和創新能力以及團隊意識；

5.通過第二課堂、社團活動等加強素質教育，使學生具有一定的管理組織能力，積極參與多方面的社會服務與公益活動，樹立服務社會的思想。

三、立體人才培養模式和課程體系

立體人才培養模式的基本思想是嚴格按照因材施教的原則，改革傳統的一刀切這種單一的人才培養方式，根據生源的不同特點、興趣和基礎，將人才培養目標劃分為不同層次，根據不同層次的培養目標制定相應的培養計劃，提出不同的培養要求，學生畢業后達到不同的專業層次。

(一)立體人才培養模式

由技術應用人才、地理信息系統設計與開發人才、科學研究人才、創新型拔尖人才四個層次構成金字塔培養模式。

第一層次(技術應用人才)：培養掌握地球信息科學基礎理論和技術，面向廣大行業服務的應用型人才。要求學生具有扎實的計算機、地學、數學基礎，面向多行業應用，熟悉和了解森林資源與環境調查、監測與評價，土地資源評價，房地產評估，地籍與 施工測量，區域分析與規劃等多學科的基礎知識與基本技能，特別是森林生態學、森林經營與管理、資源調查監測與評價、災害監測等方面的基礎知識與基本技能，能夠勝任林業和生態環境建設領域有關空間信息獲取、管理、分析等工作。

第二層次(地理信息系統設計與開發人才)：在第一層次的基礎上，培養在計算機、信息科學等方面具有較為扎實的知識和技術，面向企業、科研單位、教學行業的GIS設計與開發人才。要求學生熟練掌握VC++、JAVA等程序設計語言和系統設計工具，數據庫管理和應用技術，軟件工程、數據結構等基礎理論和知識，了解GIS發展的最新動態，能夠從事GIS設計與開發工作。

第三層次(科學研究人才)：培養掌握學科前沿理論和技術，具有進一步培養潛力的高層次后備人才，畢業后可以直接進入碩士階段的學習和深造，或成為科研、教學行業的研究型人才。要求學生具備多學科交叉知識的背景，掌握人工智能、空間統計學等基礎理論，能夠利用地球信息科學與技術在資源環境領域從事科學研究工作。

第四層次(創新型拔尖人才)：這類人才應具備扎實的專業基礎和獨立從事研究、開發的能力，有一定的創新意識和創新能力，通過國際交流與合作，爭取到國外深造。

將該模式用一個圓錐體來表示，圓錐的每一個截面構成一個不同的培養層次，在二維截面上，表示該層次應具備的知識和技術，底面是該專業的基本要求。層次越高，人數逐漸減少，學生的知識儲備量是相應截面下圓臺的體積。通過該模式的培養，學生畢業后可以成為3S技術在資源環境中的應用人才、軟件開發人才、了解和掌握3S技術前沿信息的研究型人才以及高素質的拔尖人才。

根據此培養模式，在新的教學計劃中，將第一層次的基礎知識和基本技能培養作為專業基礎和主干課程，通過不同門類的專業選修課達到該層次不同行業應用型人才的要求；第二層次通過專業主干課和有關系統開發設計的專業選修課達到培養目標；第三層次在前兩個層次的基礎上，通過人工智能、空間統計學、數據挖掘與知識發現等理論、技術的學習，以及創新性實踐活動(如科研訓練)達到要求；第四層次通過從低年級的外語加強，到高年級的專業講座、名家講堂、導師導向培養等多種方式，培養拔尖人才。

轉貼于 (二)立體化課程體系的建設和優化

根據立體培養模式，建立理論——技術——應用的教學體系。與此相適應，在課程體系中，專業基礎課注重基礎理論的培養，要求深而廣；專業課的設置注重知識的深度，體現學科發展的前沿，從技術的角度加深；選修課則注重知識的廣度，體現資源與環境特色，面向實際應用。通過合理的課程設置，以3S技術在資源與環境中的應用為核心，加強相關學科的專業知識基礎，形成完整的知識結構體系，以適應本學科綜合性邊緣學科的特點。

1.課程設置原則

(1)體現林業特色。我校GIS專業在加強專業基礎的同時，應體現森林資源與環境應用的特色。因此，設置林業生態環境工程概論、森林資源監測與評價、森林生態學等課程。

(2)加強開發能力培養。根據GIS專業的基本要求以及社會需求，加強開發的基礎，使學生掌握GIS軟件開發的基本方法、開發環境的工具，適應多種行業對軟件開發人員的需求，設置VC++、C語言、GIS設計與開發等必修課，以及選修課Java語言、WEBGIS等。

(3)強化實踐環節。GIS專業是技術性很強的專業，對學生實際動手能力要求很高，因此實踐環節是教學效果和質量保障的關鍵。主要措施包括：綜合實習5周，時間按排在第六學期末的暑假，不占用正常教學時間，地點以校外實習基地為主，結合教師的科研課題，內容包括數據獲取的途徑和方法、應用主流平臺進行空間數據處理、模型與系統開發、數據維護等。

(4)盡早培養專業意識和創新意識。將遙感、GIS等主干課程設在二年級下半學期，使學生在二年級就開始接觸專業核心。在核心課程教學中增加講座、討論教學方式，該方式已經在目前的教學中嘗試并取得很好的效果。同時，設置“數據倉庫與知識挖掘”、“地學模型基礎”兩門選修課，跟蹤學科發展。

(5)強調課程之間的銜接，體現學科交叉的特征。由于學科的交叉性強，涉及計算機、地理學、數學、資源與環境等多種課程，課程之間密切相關，將“地球科學概論”與“系統科學概論”合并為“地球系統科學概論”，體現專業的特征。

(6)體現分類培養的理念。根據專業特點，同時體現我校的特色，拓寬專業渠道。選修課分為三類：開發類、應用類和前沿類課程。學生可以根據自身的特點選擇相應類別的課程，并自成體系。

2.基本課程設置

(1)主要專業基礎課：強調計算機、地學、數學基礎，以面向多種行業發展。

①計算機課程：包括計算機技術基礎(理)、VC++、數據結構、計算機圖形學、數據庫原理與技術、軟件工程等。

②地學基礎課程：包括自然地理學、地球系統科學概論、地圖學。

③數學課程：包括高等數學A、線性代數A、數理統計等。

④資源環境管理：包括林業生態環境工程概論、森林資源監測與評價。

(2)主要專業課：強調3S理論和技術的掌握。

包括專業概論、測量學、GPS原理與應用、計算機制圖、數字攝影測量、遙感原理與應用、地理信息系統原理與應用、遙感圖象處理、GIS設計與開發。

(3)專業選修課：注重計算機、數學、地學知識的擴展和在3S技術中的應用，與研究生教育銜接。

專業選修課包括：

①計算機科學：計算機網絡技術、多媒體技術及應用、微機原理、虛擬現實技術、計算方法、Java語言、人工智能、數據倉庫與知識挖掘。

②地學：經濟地理學、人文地理學。

③數學：地學模型基礎、多元統計分析。

④應用：土地評價與土地管理、地籍測量與管理、施工測量、森林生態學、WEBGIS、區域分析與規劃、資源環境信息系統、森林經營管理等。

通過以上課程設置，以3S技術在資源與環境中的應用為核心，加強相關學科的專業知識基礎，形成完整的知識結構體系，以適應本學科綜合性邊緣學科的特點。

四、立體實踐教學模式

在實踐教學方面，改革和完善實習、實驗內容，增加綜合性實習比重，以利于學生了解課程之間的聯系并聯系實際。立體實踐教學模式包括四個基本層次。

(一)課堂實驗

根據新的培養模式，對原有教學計劃中專業基礎課和專業課以及部分專業選修課的實驗環節進行系統分析和實驗效果跟蹤，根據跟蹤結果對部分實驗內容進行適當調整，增加綜合性設計性實驗的比重。

(二)課程實習

實習內容注重培養學生的綜合設計和開發能力，如在遙感圖象處理與應用、GIS開發與應用課程中，采用國際主流平臺培養學生的軟件設計和開發能力。組織學生到企業、科研院所參觀學習，增強學生對科研和生產應用的了解，以利于學生擴展就業思路，確定自身專業發展方向。

(三)綜合實習

通過項目研究，決定增加5周的綜合實習環節，以教學基地為主要平臺，聯合相關企業開展高年級綜合實習，由專業教師和企業、科研院所共同承擔指導工作，提高學生的綜合素質，將理論和技術應用于生產實際中。

(四)科研訓練