高職院校嵌入式人工智能教學方法探究

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摘要：當今高職院校職業教育正處于重心轉移的時機，怎樣將“人工智能”新理念融合到工科新專業的進展中，成了全體高職院校尚待處理的問題。本文從人工智能在高職院校的總體進展，串聯電子信息專業傳統課程與人工智能有關課程的聯系，從“嵌入式人工智能”方向出發，以課程部署、課程內容等總結嵌入式人工智能方向的特征，討論嵌入式人工智能相關課程教學方法。

關鍵詞：嵌入式；人工智能；電子信息；課程教學方法

人工智能一般定義為通過計算機對人的意識、思想和行為進行智能模擬。目前，“人工智能”已成為各大媒體的流行詞匯。人工智能正以疾雷不及掩耳的速度，成為社會的焦點。中國政府一直在大力推進人工智能產業發展。大批企業、行業、研究機構進入人工智能領域。國內各大高等學府相繼成立人工智能學院，爭相開設人工智能專業、構建人工智能相關課程。

一、高職人工智能課程進展及特點

人工智能牽扯到眾多學科，是多樣先進技術的綜合體，在人工智能學習的大環境下，軟硬件相關知識儲備深厚的電子信息類專業人才已成為社會上最為搶手的人才。當前在我國，開設人工智能專業的院校有20余所，像西安交通大學的“人工智能與機器人研究所”、深圳職業技術學院的“基于GitHub開源項目的自主學習輔導課程”在線教學資源等。人工智能屬于計算機科學的一個重要環節，是多學科穿插的一門學科體系，內容涵蓋計算機領域的多個方面，有較強的挑戰性與綜合性。本科與研究生過程中開設人工智能相關課程重心是探究人工智能發展的原理與相關技術，重點是研討性教學。而高職教育更注重培育學生的職業技能與相關設施的應用，重點培養具備實踐操作能力的技能型、應用型人才。高職教育要根據實踐性、應用性來設置人工智能相關課程，不僅可以順應社會與市場需求，還能為社會培育更多掌握人工智能發展動靜，掌握人工智能有關操作、熟練技能的應用型人才。此外，人工智能課程的設置還可以培育學生的創新思維與創新才能，可以有效提升學生刨析、處理問題的本領。

二、高職人工智能課程開發面臨的問題

（1）在傳統的電子信息專業建設中加入“人工智能”相關理論和實踐，不僅需要教師掌握單片機技術，C語言設計等傳統課程的教學，還需要加強在圖像處理方面的學習，對教師的教學任務提出更高的要求，故師資隊伍的質量提升亟待解決[1]。（2）如何對傳統實驗室進行改造或新建實驗室，把電子信息工程專業技術應用于智慧城市、互聯網、機器人等熱門領域，滿足“人工智能”相關課程教學，提高學生動手能力，是需要解決的一個關鍵問題[2]。（3）在傳統的電子信息課程方案中規劃跟人工智能一脈相連的課程（Python編程基礎、傳感器應用技術、TensorFlow實踐與應用等課程），實現多學科融合，卻也面臨較大挑戰。

三、實踐教學視野下的高職人工智能課程教學方法

（一）課程內容設計。本文以嵌入式人工智能培養方向的電子信息專業人才培養探索為研究內容，把人工智能相關課程與電子信息工程專業交叉融合，在培養方案中合理安排及修改新課程，在培養模式上提高創新，更好地適應新興產業對復合型人才的要求[3]。主要分為以下兩個部分：（1）注重課程體系及人才培養方案的修改。高職院校電子信息工程專業人才未來的就業方向，應該重點研究目前新興產業和新經濟對人才的技術需求。根據新的技術需求合理修訂及完善人才培養方案，加快實驗室軟硬件平臺搭建，改善校企合作培養方式。（2）教學實踐多樣化。采取以學生興趣為主的項目式教學實踐模式，在電子信息工程專業課程體系上，增加人工智能新觀念，通過配置課程案例多樣化、智能化及簡易實現化，使學生產生對專業技術的認同，在課程中認識到專業技術的先進性，在實踐中提升學生的動手能力。鼓舞學生參加職業技能競賽，培養一批高素質的應用型人才。（二）課程方法設計。本文以嵌入式人工智能培養方向的電子信息專業人才培養探索為研究內容，把人工智能相關課程與電子信息工程專業交叉融合，在培養方案中合理安排及修改新課程，在培養模式上提高創新，更好地適應新興產業對復合型人才的要求[3]。主要體現以下兩個部分：（1）基于案例驅動的人工智能教授。案例教授法以生活中的實例講授，可以充調節學生的研習的主動性和踴躍性。在講授實行中，老師能夠經由詳細案例剖析和利用情境激起學生求知欲，吸引學生關注。能夠選用分組研究方法對實例進行商酌，將班級所在成員劃分成幾個個研習小組。課后學生可以利用互聯網查找資料，組內研討和組間研討等形式給出若干種解決方法。分組報告處理意見，組間評選出解決方法最優的一項。案例教授法須要老師對人工智能領域有較深遠的認知和豐厚的閱歷。案例教授法的實例選擇是重點。一開始，選擇的實例必須要和教授目標相穩合，與課程單元教授目標相穩合，適宜學生的認知法則。然后，真實的企業應用案例能夠使學生直觀的獲取到企業的主流技術與發展走向、需求，提升對人工智能理解程度，并以此制定相對應的學習規劃和奮斗目標。（2）基于任務驅動的人工智能教授。使用任務驅動教授法，老師根據教授對象將所學內容事前安排成多個任務，每個任務的實質會根據教授對象而統籌規劃。學生在老師的教導下剖析任務，找到處置問題的要領和舉措。老師在教導學生剖析問題時將所學內容導入任務，圍繞任務開展教授，讓學生認識到要想處置發現的問題首先要習得哪些有關知識要點。老師通過分階段講授重點，指出每一階段要實現目的需要運用哪些知識。最終，以任務的完成效果來驗證和歸納學習經驗。基于任務驅動的教授方法不單能培養學生剖析問題處置問題的才能，還可以培養學生獨立研究與創新的能力。提高學生學習的踴躍性與主動性，激發學習動力，進而提升綜合職業實力。

四、高職人工智能課程在教學內容和方式改革

（一）教導同學們閱讀應用型研究文獻。高職教育重視同學們的知識操作技能的早就,這其中重心是要養成同學們把理論知識運用到實踐操作過程中的技能。但是在教學實踐過程中,同學們多數反饋鑒于人工智能課程理論性強，不易從課本理論要點聯系到實際的專業操作上，這樣對激勵同學們的學習樂趣,提升技能應用程度是較難的。事實上，人工智能涵蓋的應用范圍較為寬泛，其中在專家系統、自然語言領悟、模式識別、智能控制、數據采集等方面特別突出，每一種應用都可以很好地表現出人工智能的基本理論體系特征。所以在課程學習的初級階段，先讓同學們按照本人愛好自行選取某個應用范圍，在適當的提醒與教導下經過檢索相關文獻，訪問有關的科研院所網站等形式取得資料信息，掌握當前該階段的發展狀況和具體產物的開發與應用情況，最終在課程的收尾階段以研習報告的方式在課堂上進行演示與探討，這樣能夠強烈激勵同學們研習人工智能課程的主觀能動性，拓展同學們的知識范疇。（二）安排同學們對經典算法程序進行實驗。相比與普通高等教育，高職教育著重強調實踐傳授的重要性。從實踐環節學習和掌握理論知識，并能把所學知識應用到實踐環節，這才是高職教育的重要特點。人工智能課程內容抽象并且概念性強，純粹的理論講授同學們很難從中得到啟迪，也很難表現出高職教育突出實踐教授的特點，為此需要布置同學們動手操作，從實踐中掌握人工智能課程的知識原理與應用路線。在人工智能的發展進程中，先后提出了一些典型的優秀算法程序，像A*算法、遺傳算法、神經網絡的BP學習算法等，在科研和工程實踐中的運用得到了普及，同時在實踐傳授過程中有著同樣重要價值。根據傳授要求與現實情況，同學們并不需要自行編寫關于這些算法的具體程序，通過互聯網可以獲得許多有關程序的代碼數據。同時，一些軟件平臺也集成了一些工具箱，像遺傳算法工具箱、神經網絡工具箱等，只要設定好相關輸入參數與數據，便能進過調用工具箱函數完成算法。老師可結合當前階段所講授的知識要點準備對應的算法程序，在該部分內容結束后在課堂上解析和演示算法程序的運行法則。同學們在取得該算法程序并完成全部的實驗任務后，上交任務實驗報告。

五、結論

人工智能是高職院校為適應高校轉型發展，對傳統工科專業更新換代，在電子信息類專業下開設人工智能方向，使電子信息類專業與人工智能的融合，根據原專業人培方案，從應用課程開發、應用性、創新型項目研究兩個方面教導和培養學生，加強人工智能與電子信息專業建設相互融合，培養出應用型、復合型的社會緊缺人才。

參考文獻

[1]范立南,李佳洋.面向新工科的綜合性本科電子信息類專業群建設探索與實踐[J].中國教育技術裝備,2018(6):76-77+82.

[2]高英杰,陳正宇等.“人工智能”新概念下應用型電子信息工程專業培養模式研究[J].教育現代化,2017,4(39):101-102+105.

[3]陸國棟,李拓宇.新工科建設與發展的路徑思考[J].高等工程教育研究,2017(3):26-32.

作者:郭鉞 單位:咸陽職業技術學院