高职院校嵌入式人工智能教学方法探究

摘要：当今高职院校职业教育正处于重心转移的时机，怎样将“人工智能”新理念融合到工科新专业的进展中，成了全体高职院校尚待处理的问题。本文从人工智能在高职院校的总体进展，串联电子信息专业传统课程与人工智能有关课程的联系，从“嵌入式人工智能”方向出发，以课程部署、课程内容等总结嵌入式人工智能方向的特征，讨论嵌入式人工智能相关课程教学方法。

关键词：嵌入式；人工智能；电子信息；课程教学方法

人工智能一般定义为通过计算机对人的意识、思想和行为进行智能模拟。目前，“人工智能”已成为各大媒体的流行词汇。人工智能正以疾雷不及掩耳的速度，成为社会的焦点。中国政府一直在大力推进人工智能产业发展。大批企业、行业、研究机构进入人工智能领域。国内各大高等学府相继成立人工智能学院，争相开设人工智能专业、构建人工智能相关课程。

一、高职人工智能课程进展及特点

人工智能牵扯到众多学科，是多样先进技术的综合体，在人工智能学习的大环境下，软硬件相关知识储备深厚的电子信息类专业人才已成为社会上最为抢手的人才。当前在我国，开设人工智能专业的院校有20余所，像西安交通大学的“人工智能与机器人研究所”、深圳职业技术学院的“基于GitHub开源项目的自主学习辅导课程”在线教学资源等。人工智能属于计算机科学的一个重要环节，是多学科穿插的一门学科体系，内容涵盖计算机领域的多个方面，有较强的挑战性与综合性。本科与研究生过程中开设人工智能相关课程重心是探究人工智能发展的原理与相关技术，重点是研讨性教学。而高职教育更注重培育学生的职业技能与相关设施的应用，重点培养具备实践操作能力的技能型、应用型人才。高职教育要根据实践性、应用性来设置人工智能相关课程，不仅可以顺应社会与市场需求，还能为社会培育更多掌握人工智能发展动静，掌握人工智能有关操作、熟练技能的应用型人才。此外，人工智能课程的设置还可以培育学生的创新思维与创新才能，可以有效提升学生刨析、处理问题的本领。

二、高职人工智能课程开发面临的问题

（1）在传统的电子信息专业建设中加入“人工智能”相关理论和实践，不仅需要教师掌握单片机技术，C语言设计等传统课程的教学，还需要加强在图像处理方面的学习，对教师的教学任务提出更高的要求，故师资队伍的质量提升亟待解决[1]。（2）如何对传统实验室进行改造或新建实验室，把电子信息工程专业技术应用于智慧城市、互联网、机器人等热门领域，满足“人工智能”相关课程教学，提高学生动手能力，是需要解决的一个关键问题[2]。（3）在传统的电子信息课程方案中规划跟人工智能一脉相连的课程（Python编程基础、传感器应用技术、TensorFlow实践与应用等课程），实现多学科融合，却也面临较大挑战。

三、实践教学视野下的高职人工智能课程教学方法

（一）课程内容设计。本文以嵌入式人工智能培养方向的电子信息专业人才培养探索为研究内容，把人工智能相关课程与电子信息工程专业交叉融合，在培养方案中合理安排及修改新课程，在培养模式上提高创新，更好地适应新兴产业对复合型人才的要求[3]。主要分为以下两个部分：（1）注重课程体系及人才培养方案的修改。高职院校电子信息工程专业人才未来的就业方向，应该重点研究目前新兴产业和新经济对人才的技术需求。根据新的技术需求合理修订及完善人才培养方案，加快实验室软硬件平台搭建，改善校企合作培养方式。（2）教学实践多样化。采取以学生兴趣为主的项目式教学实践模式，在电子信息工程专业课程体系上，增加人工智能新观念，通过配置课程案例多样化、智能化及简易实现化，使学生产生对专业技术的认同，在课程中认识到专业技术的先进性，在实践中提升学生的动手能力。鼓舞学生参加职业技能竞赛，培养一批高素质的应用型人才。（二）课程方法设计。本文以嵌入式人工智能培养方向的电子信息专业人才培养探索为研究内容，把人工智能相关课程与电子信息工程专业交叉融合，在培养方案中合理安排及修改新课程，在培养模式上提高创新，更好地适应新兴产业对复合型人才的要求[3]。主要体现以下两个部分：（1）基于案例驱动的人工智能教授。案例教授法以生活中的实例讲授，可以充调节学生的研习的主动性和踊跃性。在讲授实行中，老师能够经由详细案例剖析和利用情境激起学生求知欲，吸引学生关注。能够选用分组研究方法对实例进行商酌，将班级所在成员划分成几个个研习小组。课后学生可以利用互联网查找资料，组内研讨和组间研讨等形式给出若干种解决方法。分组报告处理意见，组间评选出解决方法最优的一项。案例教授法须要老师对人工智能领域有较深远的认知和丰厚的阅历。案例教授法的实例选择是重点。一开始，选择的实例必须要和教授目标相稳合，与课程单元教授目标相稳合，适宜学生的认知法则。然后，真实的企业应用案例能够使学生直观的获取到企业的主流技术与发展走向、需求，提升对人工智能理解程度，并以此制定相对应的学习规划和奋斗目标。（2）基于任务驱动的人工智能教授。使用任务驱动教授法，老师根据教授对象将所学内容事前安排成多个任务，每个任务的实质会根据教授对象而统筹规划。学生在老师的教导下剖析任务，找到处置问题的要领和举措。老师在教导学生剖析问题时将所学内容导入任务，围绕任务开展教授，让学生认识到要想处置发现的问题首先要习得哪些有关知识要点。老师通过分阶段讲授重点，指出每一阶段要实现目的需要运用哪些知识。最终，以任务的完成效果来验证和归纳学习经验。基于任务驱动的教授方法不单能培养学生剖析问题处置问题的才能，还可以培养学生独立研究与创新的能力。提高学生学习的踊跃性与主动性，激发学习动力，进而提升综合职业实力。

四、高职人工智能课程在教学内容和方式改革

（一）教导同学们阅读应用型研究文献。高职教育重视同学们的知识操作技能的早就,这其中重心是要养成同学们把理论知识运用到实践操作过程中的技能。但是在教学实践过程中,同学们多数反馈鉴于人工智能课程理论性强，不易从课本理论要点联系到实际的专业操作上，这样对激励同学们的学习乐趣,提升技能应用程度是较难的。事实上，人工智能涵盖的应用范围较为宽泛，其中在专家系统、自然语言领悟、模式识别、智能控制、数据采集等方面特别突出，每一种应用都可以很好地表现出人工智能的基本理论体系特征。所以在课程学习的初级阶段，先让同学们按照本人爱好自行选取某个应用范围，在适当的提醒与教导下经过检索相关文献，访问有关的科研院所网站等形式取得资料信息，掌握当前该阶段的发展状况和具体产物的开发与应用情况，最终在课程的收尾阶段以研习报告的方式在课堂上进行演示与探讨，这样能够强烈激励同学们研习人工智能课程的主观能动性，拓展同学们的知识范畴。（二）安排同学们对经典算法程序进行实验。相比与普通高等教育，高职教育着重强调实践传授的重要性。从实践环节学习和掌握理论知识，并能把所学知识应用到实践环节，这才是高职教育的重要特点。人工智能课程内容抽象并且概念性强，纯粹的理论讲授同学们很难从中得到启迪，也很难表现出高职教育突出实践教授的特点，为此需要布置同学们动手操作，从实践中掌握人工智能课程的知识原理与应用路线。在人工智能的发展进程中，先后提出了一些典型的优秀算法程序，像A*算法、遗传算法、神经网络的BP学习算法等，在科研和工程实践中的运用得到了普及，同时在实践传授过程中有着同样重要价值。根据传授要求与现实情况，同学们并不需要自行编写关于这些算法的具体程序，通过互联网可以获得许多有关程序的代码数据。同时，一些软件平台也集成了一些工具箱，像遗传算法工具箱、神经网络工具箱等，只要设定好相关输入参数与数据，便能进过调用工具箱函数完成算法。老师可结合当前阶段所讲授的知识要点准备对应的算法程序，在该部分内容结束后在课堂上解析和演示算法程序的运行法则。同学们在取得该算法程序并完成全部的实验任务后，上交任务实验报告。

五、结论

人工智能是高职院校为适应高校转型发展，对传统工科专业更新换代，在电子信息类专业下开设人工智能方向，使电子信息类专业与人工智能的融合，根据原专业人培方案，从应用课程开发、应用性、创新型项目研究两个方面教导和培养学生，加强人工智能与电子信息专业建设相互融合，培养出应用型、复合型的社会紧缺人才。

参考文献

[1]范立南,李佳洋.面向新工科的综合性本科电子信息类专业群建设探索与实践[J].中国教育技术装备,2018(6):76-77+82.

[2]高英杰,陈正宇等.“人工智能”新概念下应用型电子信息工程专业培养模式研究[J].教育现代化,2017,4(39):101-102+105.

[3]陆国栋,李拓宇.新工科建设与发展的路径思考[J].高等工程教育研究,2017(3):26-32.

作者:郭钺 单位:咸阳职业技术学院