智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論精選(九篇)

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第1篇：智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論范文

關(guān)鍵詞：信息科學(xué)技術(shù)；智能科學(xué)技術(shù)；現(xiàn)代化；人才培養(yǎng)

無論人們是否已經(jīng)清醒地意識(shí)到，理論分析與社會(huì)實(shí)踐都已清楚表明，信息化走向智能化的時(shí)代已經(jīng)來臨。這就是為什么當(dāng)今社會(huì)如此頻繁地出現(xiàn)各種各樣的“智能”前綴：智能交通、智能電網(wǎng)、智能城市、智能農(nóng)業(yè)、智能建筑、智能儀器、智能計(jì)算、智能控制、智能機(jī)器人、智能通信、智能服務(wù)、智能防務(wù)、智能互聯(lián)網(wǎng)、智能物聯(lián)網(wǎng)、智能信息處理等。

那么，什么是信息化？什么是智能化？它們有什么聯(lián)系與區(qū)別？

信息化的基本任務(wù)，是利用信息技術(shù)向社會(huì)提供便捷的信息共享服務(wù)，智能化的基本任務(wù)，是在此基礎(chǔ)上利用智能技術(shù)，向社會(huì)提供智能化的生產(chǎn)方式、工作方式、服務(wù)方式、交流方式和生活方式。智能化是信息化發(fā)展的高級(jí)階段。毫無疑問，能否根據(jù)社會(huì)

的實(shí)際需求，不失時(shí)機(jī)地推進(jìn)智能化，將直接影響我國(guó)現(xiàn)代化的進(jìn)程。

高等學(xué)校應(yīng)當(dāng)建設(shè)和發(fā)展什么樣的學(xué)科和專業(yè)，需要考慮眾多因素，但最重要的是社會(huì)需求。筆者旨在闡明，盡管我國(guó)當(dāng)前面臨多元化的社會(huì)需求，但是其中最具本質(zhì)意義和關(guān)鍵地位的社會(huì)需求是信息化必須走向智能化。這是振興民族大業(yè)、建設(shè)小康社會(huì)、建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家、建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)和環(huán)境友好型社會(huì)、應(yīng)對(duì)全球氣候異常變化、保障可持續(xù)發(fā)展的根本舉措。為此，大力發(fā)展智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)，努力建設(shè)研究生學(xué)科，精心培養(yǎng)各層次智能科學(xué)技術(shù)人才大軍，就成為我國(guó)高等學(xué)校的重要任務(wù)。

1信息化與智能化：基本內(nèi)涵及相互關(guān)系

簡(jiǎn)要地說，信息化，就是在人類活動(dòng)的各個(gè)可能領(lǐng)域充分利用信息技術(shù)來提高人類活動(dòng)的質(zhì)量和效率的過程；而智能化，則是在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步在人類活動(dòng)的各個(gè)可能領(lǐng)域充分利用智能技術(shù)來提高人類活動(dòng)的質(zhì)量、效率和創(chuàng)新能力的過程。

可見，為了準(zhǔn)確理解信息化與智能化的含義，需要了解“信息技術(shù)”和“智能技術(shù)”的概念，以及它們之間的聯(lián)系與差別。為此，我們有必要考察一下人類認(rèn)識(shí)問題和解決問題(也可以抽象為認(rèn)識(shí)世界和改造世界)這一典型活動(dòng)的抽象模型[1]，如圖1所示。

該模型的含義是：為了處理現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)際問題，人們必須首先通過自己的感覺器官獲取與問題相關(guān)的信息，并通過傳導(dǎo)神經(jīng)系統(tǒng)把獲得的信息傳到思維器官，在這里使用古舊皮層對(duì)這些信息進(jìn)行預(yù)處理，使信息更加便于利用；在此基礎(chǔ)上，通過新皮層把信息轉(zhuǎn)換為知識(shí)，并進(jìn)而轉(zhuǎn)換為解決問題的智能策略，再通過傳導(dǎo)神經(jīng)系統(tǒng)把智能策略傳到效應(yīng)器官，后者把智能策略轉(zhuǎn)換為智能行為，作用于面對(duì)的問題，使問題的狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槠谕哪繕?biāo)狀態(tài)。這就是人們認(rèn)識(shí)問題和解決問題的一個(gè)基本回合。

之所以說是一個(gè)基本回合，是因?yàn)楂@得的信息可能不夠充分，導(dǎo)致生成的知識(shí)不夠完善，制定的策略不夠合理。因此，當(dāng)把這樣產(chǎn)生的智能行為作用于問題時(shí)，問題的狀態(tài)不一定能夠完全轉(zhuǎn)變到預(yù)期的目標(biāo)狀態(tài)。這時(shí)，就要把偏離目標(biāo)狀態(tài)的“誤差”作為新的信息，經(jīng)由感覺器官反饋到思維器官，通過學(xué)習(xí)來修正和優(yōu)化策略，以期更好地接近目標(biāo)。通常，這種“反饋―學(xué)習(xí)―優(yōu)化―控制”的過程可能要進(jìn)行多次，逐次逼近預(yù)期目標(biāo)。也就是說，人類認(rèn)識(shí)問題和解決問題的過程是一個(gè)充滿反饋、學(xué)習(xí)和優(yōu)化的過程。

通過進(jìn)一步的分析，我們還可以發(fā)現(xiàn)，從功能性質(zhì)上看，圖1所示的人類“認(rèn)識(shí)問題和解決問題”的過程，實(shí)際上包含相互聯(lián)系、相互作用而又相輔相成的兩個(gè)相繼階段，具體內(nèi)容如下。

1) 獲取信息的感覺器官和它的技術(shù)延長(zhǎng)物傳感系統(tǒng)、傳遞信息的傳導(dǎo)神經(jīng)系統(tǒng)和它的技術(shù)延長(zhǎng)物通信系統(tǒng)以及處理信息的大腦古舊皮層和它的技術(shù)延長(zhǎng)物計(jì)算系統(tǒng)，都是直接與“信息”打交道的器官和技術(shù)系統(tǒng)。

2) 生成知識(shí)和制定智能策略的大腦新皮層和它的技術(shù)延長(zhǎng)物人工智能系統(tǒng)、其后傳遞智能策略的傳導(dǎo)神經(jīng)和它的技術(shù)延長(zhǎng)物通信系統(tǒng)以及執(zhí)行智能策略的效應(yīng)器官和它的技術(shù)延長(zhǎng)物控制系統(tǒng)則是與“知識(shí)和智能策略”打交道的器官和技術(shù)系統(tǒng)。

既然過程1)是與信息打交道的過程，因而就稱為“信息過程”；而過程2)是與知識(shí)和智能策略打交道的過程，因而就稱為“知識(shí)與智能過程”，后者也可以更簡(jiǎn)潔地稱為“智能過程”。不過，“生成知識(shí)”的過程也可以看做是“理解信息”的過程，“制定策略”的過程則可以看做是“再生策略信息”的過程(策略可以看做是人類大腦再生出來的一種指示“如何解決問題”的高級(jí)信息)，而“傳遞和執(zhí)行策略”的過程也可以看做是“傳遞和執(zhí)行策略信息”的過程。因此，在這種意義之下，過程2)也可以稱為“信息過程”。為了體現(xiàn)這兩個(gè)信息過程之間的聯(lián)系與區(qū)別，過程1)可以稱為“基本信息過程”，過程2)則可以稱為“高級(jí)信息過程”。于是，技術(shù)范疇的傳感技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算技術(shù)就可以稱為“基本信息技術(shù)”，人工智能技術(shù)和控制技術(shù)就稱為“高級(jí)信息技術(shù)”。

這樣，人們就可以更確切地說，信息化，就是在人類活動(dòng)的各個(gè)可能領(lǐng)域充分利用傳感、通信和計(jì)算這類“基本信息技術(shù)”，來提高人類活動(dòng)的質(zhì)量和效率的過程；而智能化，則是在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步在人類活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域充分利用智能和控制這類“高級(jí)信息技術(shù)”，來提高人類活動(dòng)的質(zhì)量、效率和創(chuàng)新能力的過程。

頗為有趣的是，在圖1所示的模型中，如果只考慮通信系統(tǒng)的功能，這當(dāng)然就是“電信網(wǎng)絡(luò)(和電視網(wǎng)絡(luò))”的模型；在此基礎(chǔ)上，如果把計(jì)算系統(tǒng)的功能增加進(jìn)來，它就演變成了“互聯(lián)網(wǎng)”的模型；進(jìn)一步，如果再把傳感系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的功能也增加進(jìn)來，它就演變成了當(dāng)前人們正在熱切關(guān)注的“物聯(lián)網(wǎng)”模型。而如果再加上智能系統(tǒng)的功能，它就會(huì)演變成為“智能信息網(wǎng)絡(luò)”的模型。

顯而易見，物聯(lián)網(wǎng)和智能信息網(wǎng)絡(luò)的根本區(qū)別，就在于有沒有“智能”。也可以說，智能信息網(wǎng)絡(luò)就是智能化了的物聯(lián)網(wǎng)。當(dāng)然，目前的物聯(lián)網(wǎng)還處在發(fā)展的起始階段，它的基本形態(tài)還只是互聯(lián)網(wǎng)與傳感系統(tǒng)的結(jié)合，連控制系統(tǒng)的作用也還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有充分考慮，更不要說是智能信息網(wǎng)絡(luò)了。

值得注意的是，我國(guó)當(dāng)前階段的“信息化”，主要只利用了通信技術(shù)和計(jì)算技術(shù)，還沒有完全利用到全部的“基本信息技術(shù)”。只是到了最近，人們開始關(guān)注“物聯(lián)網(wǎng)”的時(shí)候，才把傳感技術(shù)與通信技術(shù)和計(jì)算技術(shù)聯(lián)系起來。

所以，基于通信技術(shù)和計(jì)算技術(shù)的“信息化”的主要作用，是利用通信的傳遞能力和計(jì)算技術(shù)的處理能力，為社會(huì)提供便捷的信息共享服務(wù)，使社會(huì)的各種供需關(guān)系得到及時(shí)的溝通。人們?cè)讷@得這些供需信息后，就可以調(diào)整自己的產(chǎn)品方向和生產(chǎn)計(jì)劃，提高社會(huì)整體的運(yùn)行效率。但是，產(chǎn)品方向和生產(chǎn)計(jì)劃的調(diào)整都需要通過人類管理者和勞動(dòng)者自己的實(shí)踐來實(shí)現(xiàn)，基本信息技術(shù)本身對(duì)此無能為力。

原因很顯然，信息所表現(xiàn)的是事物的現(xiàn)象，只告訴“是什么(What)”；知識(shí)所反映的則是事物的本質(zhì)，可以告訴“為什么(Why)”；智能所體現(xiàn)的才是解決問題的策略，因此可以告訴“怎樣做(How)”。僅僅利用通信和計(jì)算技術(shù)的“信息化”工具，不能直接改變生產(chǎn)過程本身，因此就只有依靠人類工作者自己來實(shí)際調(diào)整產(chǎn)品方向和生產(chǎn)規(guī)模。

發(fā)展到“物聯(lián)網(wǎng)”階段以后，網(wǎng)絡(luò)中的信息比互聯(lián)網(wǎng)的信息更豐富了，因?yàn)樵谠械摹叭祟愝斎氲男畔ⅰ被A(chǔ)上，增加了不計(jì)其數(shù)的“物”的信息。不過，如果物聯(lián)網(wǎng)沒有智能技術(shù)和控制技術(shù)的支持，它的功能仍然還是“信息共享”，只不過信息的來源更加豐富了而已。

然而，采用智能技術(shù)之后，由于生產(chǎn)工具自身具有相應(yīng)的知識(shí)和智能，它就不僅可以根據(jù)供需信息自主調(diào)整產(chǎn)品方向和生產(chǎn)計(jì)劃，還可以自主地改善生產(chǎn)過程，提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加新的產(chǎn)品品種，來適應(yīng)社會(huì)需求，甚至可以預(yù)測(cè)社會(huì)需求的走向，創(chuàng)造全新的產(chǎn)品，引領(lǐng)社會(huì)的需求。

馬克思曾經(jīng)預(yù)言，隨著大工業(yè)的充分發(fā)展，勞動(dòng)者不再是生產(chǎn)流程的一個(gè)環(huán)節(jié)，而是站在生產(chǎn)流程的旁邊，對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行監(jiān)督和管理。我們知道，農(nóng)業(yè)時(shí)代的人力工具和工業(yè)時(shí)代的動(dòng)力工具都不可能實(shí)現(xiàn)馬克思所預(yù)見的社會(huì)生產(chǎn)方式，基于通信與計(jì)算技術(shù)的信息化工具和沒有智能技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)工具也不可能實(shí)現(xiàn)馬克思所預(yù)見的社會(huì)生產(chǎn)方式。這是因?yàn)?，農(nóng)業(yè)時(shí)代的生產(chǎn)工具(人力工具)、工業(yè)時(shí)代的生產(chǎn)工具(動(dòng)力工具)以及信息化階段的生產(chǎn)工具(基本信息技術(shù)工具)不具備智能，勞動(dòng)者不得不成為“生產(chǎn)流程的一個(gè)環(huán)節(jié)”，只有智能化的生產(chǎn)工具，才有可能使勞動(dòng)者“不再成為生產(chǎn)流程的一個(gè)環(huán)節(jié)”，從而能夠“站在生產(chǎn)流程的旁邊對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行管理和監(jiān)督”，使馬克思預(yù)言的社會(huì)生產(chǎn)方式變?yōu)檎嬲默F(xiàn)實(shí)[2]。

可見，智能化的生產(chǎn)工具可以使社會(huì)生產(chǎn)方式得到根本的改變：由被動(dòng)跟蹤的生產(chǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)引領(lǐng)的生產(chǎn)，由人力承擔(dān)的生產(chǎn)變?yōu)闄C(jī)器自主的生產(chǎn)，使勞動(dòng)者可以站在生產(chǎn)流程的旁邊，對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行管理和監(jiān)督。這就是“由工業(yè)時(shí)代的社會(huì)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變到了智能時(shí)代的社會(huì)生產(chǎn)方式”。顯然，這種轉(zhuǎn)變將使社會(huì)勞動(dòng)生產(chǎn)力水平得到質(zhì)的提高。

這就是信息化、智能化以及它們的聯(lián)系與區(qū)別。

2信息化走向智能化：社會(huì)需求與歷史必然

信息化必須走向智能化，這是人類社會(huì)追求進(jìn)步的內(nèi)在和固有要求。反之，如果信息化不能適時(shí)地走向智能化，社會(huì)的進(jìn)步就會(huì)延緩甚至停頓下來。

根據(jù)“科學(xué)技術(shù)擬人律”的啟示[3]，信息化走向智能化這種內(nèi)在和固有的要求可以從人類自身的進(jìn)化過程中得到直接啟發(fā)。

考察人類進(jìn)化的歷史就知道，當(dāng)人類的感覺器官、傳導(dǎo)神經(jīng)系統(tǒng)、人腦古舊皮層系統(tǒng)和效應(yīng)器官的功能發(fā)展起來之后，人腦新皮層功能的強(qiáng)化就成了人類整體能力進(jìn)化的焦點(diǎn)；可以看出，只有完成了新皮層功能的強(qiáng)化，人類才進(jìn)化成了完全意義上的現(xiàn)代人類。反之，如果沒有新皮層功能的強(qiáng)化，人類的進(jìn)化就可能依舊停留在“猿猴”階段，不能成為真正的現(xiàn)代人類。

與此相應(yīng)，當(dāng)今時(shí)代，傳感技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、控制技術(shù)都獲得了長(zhǎng)足進(jìn)步。因此，智能技術(shù)的強(qiáng)化就成了整個(gè)技術(shù)能力進(jìn)步的焦點(diǎn)。同樣，只有當(dāng)智能技術(shù)發(fā)展起來，人類的智力能力才能得到有效的擴(kuò)展。反之，如果智能技術(shù)不能獲得充分的發(fā)展和應(yīng)用，信息技術(shù)就會(huì)停留在“信息共享”這個(gè)初級(jí)的發(fā)展階段。

因此，為了適應(yīng)社會(huì)不斷發(fā)展的需要，為了不斷改善人們生存的條件，信息化必須走向智能化。只有這樣，人類“認(rèn)識(shí)世界和改造世界”的活動(dòng)才能得到現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的全面支持，人類的充分解放才能成為現(xiàn)實(shí)。

事實(shí)上，人們可以舉出無數(shù)的事例來說明信息化為什么必須走向智能化，以及如果信息化不走向智能化就不能真正解決問題的原因。不過，限于篇幅，這里只能擇要略述一二。

1) 例1：物聯(lián)網(wǎng)研究與應(yīng)用。

如上所述，目前人們所研究的物聯(lián)網(wǎng)，其實(shí)只是增加了傳感器的互聯(lián)網(wǎng)而已，不要說還沒有考慮智能技術(shù)的作用，就連控制技術(shù)的因素也考慮得很不充分。可是，沒有智能技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)又有什么意義呢？一般來說，智能技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中至少有如下幾個(gè)重要作用：第一，不同傳感器獲得的信息之間的智能融合；第二，把這樣得到的形式化信息轉(zhuǎn)換為“能夠顯示內(nèi)容和價(jià)值因素”的信息(稱為“全信息”)；第三，從這些信息中提煉相應(yīng)的知識(shí)；第四，以這些知識(shí)為基礎(chǔ)，在目標(biāo)的引導(dǎo)下生成解決問題的智能策略。

試想，如果得不到“正確融合起來的信息”，也得不到能夠顯示內(nèi)容和價(jià)值因素的“全信息”，得不到相應(yīng)的“知識(shí)”，也得不到解決問題的“智能策略”。一句話，如果沒有智能技術(shù)的支持，這樣的網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)能夠發(fā)揮多大作用呢？

可見，物聯(lián)網(wǎng)的研究與應(yīng)用必須由“基本信息技術(shù)”的層次進(jìn)入到“智能技術(shù)”(高級(jí)信息技術(shù))的層次。舍此，不可能解決問題。

2) 例2：轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式。

轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的核心是“轉(zhuǎn)變社會(huì)生產(chǎn)方式”，其中一個(gè)最受關(guān)注的問題是“節(jié)能減排”，即節(jié)約能源消耗和減少?gòu)U棄物排放。考察當(dāng)前的社會(huì)生產(chǎn)，主流的生產(chǎn)方式是工業(yè)時(shí)代遺留下來的產(chǎn)物。工業(yè)時(shí)代生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的通用理念是“按照最惡劣條件下的資源需求來提供高倍資源備份，以保證在任何條件下生產(chǎn)系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)”。正是基于這個(gè)理念，導(dǎo)致了所有工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的“資源高投入”：材料的高投入、能源的高投入、人力的高投入、資金的高投入?！案咄度搿眲t導(dǎo)致“高排放”和“高污染”。所以，“三高”是工業(yè)時(shí)代生產(chǎn)方式固有的本質(zhì)特征。

怎樣才能轉(zhuǎn)變以“三高”為本質(zhì)特征的工業(yè)時(shí)代生產(chǎn)方式呢？

肯定的回答是：僅僅運(yùn)用信息技術(shù)不足以解決問題，必須在此基礎(chǔ)上運(yùn)用智能技術(shù)，也就是“高級(jí)信息技術(shù)”(即圖1所示的全部技術(shù))才能達(dá)到目的。

道理很明顯，要想真正轉(zhuǎn)變以“三高”為特征的工業(yè)時(shí)代生產(chǎn)方式，必須從這種生產(chǎn)方式的初始源頭――設(shè)計(jì)理念――進(jìn)行徹底變革。這就是用“智能設(shè)計(jì)”的理念取代原有的“以高投入保障可靠生產(chǎn)”的設(shè)計(jì)理念。只有設(shè)計(jì)理念革新了，才能從源頭上消除“三高”，達(dá)到節(jié)能減排和轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的目的。

智能設(shè)計(jì)的理念是：通過智能技術(shù)的“自主學(xué)習(xí)與自主優(yōu)化”策略，使生產(chǎn)系統(tǒng)的資源投入和產(chǎn)品產(chǎn)出實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的優(yōu)化配置，從而消除“高倍資源備份”。可見，沒有智能技術(shù)的應(yīng)用，就不可能從源頭上轉(zhuǎn)變以“三高”為特征的工業(yè)時(shí)代生產(chǎn)方式。

總之，只有智能技術(shù)的普遍應(yīng)用(即“智能化”)，才能使“物聯(lián)網(wǎng)”走向智能化，發(fā)揮應(yīng)有的作用；只有智能技術(shù)的普遍應(yīng)用，才能使工業(yè)時(shí)代遺留下來的社會(huì)生產(chǎn)方式得到根本轉(zhuǎn)變；同樣，也只有智能技術(shù)的普遍應(yīng)用，才能使整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)文明、大眾民生和國(guó)家安全獲得蓬勃的發(fā)展，朝著21世紀(jì)意義下的現(xiàn)代化目標(biāo)不斷前進(jìn)。

需要特別指出的是，物聯(lián)網(wǎng)的智能化也好，經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變也好，應(yīng)對(duì)全球氣候異常變化也好，維護(hù)世界和平與國(guó)家安全也好，種種跡象都表明，“審時(shí)度勢(shì)，把信息化推向智能化”已經(jīng)是擺在我國(guó)人民和世界人民面前的緊迫任務(wù)。

3智能化人才大軍：特有的素質(zhì)

為了推進(jìn)智能化，需要在各個(gè)領(lǐng)域大力發(fā)展和普遍應(yīng)用智能科學(xué)技術(shù)。但是，人是社會(huì)生產(chǎn)力的第一要素。發(fā)展和應(yīng)用智能科學(xué)技術(shù)，需要一支規(guī)模宏大、結(jié)構(gòu)合理、訓(xùn)練有素的智能科學(xué)技術(shù)人才大軍。

所謂“規(guī)模宏大”，主要是指智能科學(xué)技術(shù)人才大軍在數(shù)量上要能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)文明、大眾民生、國(guó)家安全智能化的規(guī)模要求。智能無處不需，智能化是全社會(huì)的需要，不是個(gè)別領(lǐng)域、個(gè)別部門和個(gè)別地區(qū)的需求。因此，規(guī)模必然相當(dāng)宏大。

所謂“結(jié)構(gòu)合理”，主要是指培養(yǎng)這支人才大軍的教育系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有博士、碩士、學(xué)士的合理層次結(jié)構(gòu)。智能科學(xué)技術(shù)是新興的、快速發(fā)展的，而且體現(xiàn)了當(dāng)代最先進(jìn)、最復(fù)雜、最前沿的科學(xué)技術(shù)，沒有這樣一支結(jié)構(gòu)合理的人才大軍，就不可能適應(yīng)智能化的需求。

所謂“訓(xùn)練有素”，主要是指國(guó)家應(yīng)當(dāng)設(shè)置面向智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科和專業(yè)的高等學(xué)校人才培養(yǎng)的專門體系，按照智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)培養(yǎng)與訓(xùn)練，而不宜由其他學(xué)科的培養(yǎng)體系來代行兼顧。

圖1的模型表明，在學(xué)科關(guān)系上，智能科學(xué)與技術(shù)的前端與計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科相銜接，后端則通過信息與通信工程學(xué)科和控制科學(xué)與工程學(xué)科相溝通。其中，計(jì)算機(jī)學(xué)科定位于“信息處理”；它輸出的是經(jīng)過處理便于應(yīng)用的信息，正好提供給智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科，支持“生成知識(shí)”，并在此基礎(chǔ)上“制定策略”；后者通過信息與通信工程學(xué)科的“策略傳遞”功能傳遞給控制科學(xué)與工程，支持“策略執(zhí)行”?？梢姡鼈兊墓δ芏ㄎ环謩e是“信息處理”、“知識(shí)生成與策略制定”、“策略傳遞”和“策略執(zhí)行”，它們各就各位，各司其職，互相銜接，互相合作，形成和諧的流程，但不能互相取代。

那么，智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科人才大軍應(yīng)當(dāng)具備怎樣的整體素質(zhì)呢？

由于篇幅所限，這里不可能細(xì)致地展開討論?？紤]到我國(guó)目前已經(jīng)有眾多學(xué)校制訂了詳盡的智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的人才培養(yǎng)計(jì)劃，這里將著重指出：除了其他科學(xué)技術(shù)學(xué)科人才必須具備的共性素質(zhì)之外，智能科學(xué)技術(shù)學(xué)科人才大軍應(yīng)具備的特殊素質(zhì)。

3.1智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)的特殊知識(shí)結(jié)構(gòu)

眾所周知，智能是由信息資源加工出來的最高級(jí)產(chǎn)物。因此，智能科學(xué)技術(shù)是信息科學(xué)技術(shù)的核心、前沿和制高點(diǎn)，智能也是人類一切能力的最高級(jí)體現(xiàn)。因此，智能科學(xué)技術(shù)也是生命科學(xué)技術(shù)最為精彩的篇章。因此，智能科學(xué)技術(shù)是信息科學(xué)技術(shù)與生命科學(xué)技術(shù)兩者的交叉學(xué)科，應(yīng)當(dāng)按照這樣的學(xué)科性質(zhì)設(shè)計(jì)學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)。

基于這樣的特點(diǎn)，智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)的知識(shí)結(jié)構(gòu)(課程設(shè)置)應(yīng)當(dāng)形成如下最基本的連貫的標(biāo)志性核心知識(shí)體系。

第一學(xué)期，智能科學(xué)與技術(shù)導(dǎo)論(人文基礎(chǔ))。

第二學(xué)期，智能科學(xué)史與科學(xué)方法論(人文基礎(chǔ))。

第三學(xué)期，腦與認(rèn)知科學(xué)基礎(chǔ)(專業(yè)基礎(chǔ))。

第四學(xué)期，智能數(shù)學(xué)(數(shù)理邏輯與模糊邏輯)(專業(yè)基礎(chǔ))。

第五學(xué)期，機(jī)器智能通論(核心課程)。

第六學(xué)期，機(jī)器學(xué)習(xí)(核心課程)。

第七學(xué)期，智能機(jī)器人(應(yīng)用基礎(chǔ))。

第一學(xué)期必須開設(shè)“導(dǎo)論”。這是因?yàn)樾律鷦倧闹袑W(xué)走進(jìn)大學(xué)，需要通過“導(dǎo)論”引導(dǎo)學(xué)生快速了解什么是智能科學(xué)與技術(shù)，為什么要學(xué)習(xí)它，它的發(fā)展前景是什么，它對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會(huì)進(jìn)步的意義是什么，它的知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)是什么，它與相鄰學(xué)科的關(guān)系是什么，怎樣才能學(xué)好智能科學(xué)與技術(shù)(包括大學(xué)與中學(xué)的學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)規(guī)律有何異同)。

第二學(xué)期必須開設(shè)“方法論”。這是因?yàn)樾碌恼_的方法論對(duì)于理解和發(fā)展智能科學(xué)與技術(shù)具有特別重要的意義，而傳統(tǒng)科學(xué)方法論會(huì)妨礙學(xué)生理解和把握智能科學(xué)與技術(shù)。“工欲善其事，必先利其器”，方法論的教育必須走在前頭。

第三學(xué)期必須開設(shè)“腦與認(rèn)知科學(xué)基礎(chǔ)”。這是因?yàn)槿斯ぶ悄艿淖罴言途褪谴竽X結(jié)構(gòu)及其支持的認(rèn)知能力。沒有這個(gè)基礎(chǔ)，我們培養(yǎng)的人才大軍就會(huì)基礎(chǔ)淺薄，缺乏創(chuàng)新的功力，他們?cè)谥悄芸茖W(xué)與技術(shù)發(fā)展的道路上就走不遠(yuǎn)。所以，要在二年級(jí)一開始就學(xué)好這個(gè)基礎(chǔ)。

第四學(xué)期必須開設(shè)“智能數(shù)學(xué)”。學(xué)生要著重學(xué)好集合論、數(shù)理邏輯、模糊邏輯和算法理論，這是智能科學(xué)與技術(shù)對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的特殊需要，也是學(xué)習(xí)后續(xù)課程必須具備的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。必須在第四學(xué)期完成這個(gè)準(zhǔn)備。

第五學(xué)期必須開設(shè)“機(jī)器智能”。這是本專業(yè)的核心課程?？紤]到歷史上“人工智能”與“計(jì)算智能”和“行為智能”長(zhǎng)期處于鼎足三分的狀態(tài)，而事實(shí)上，只有它們?nèi)呓Y(jié)合在一起，才能覆蓋基本的智能技術(shù)，因此需要設(shè)置統(tǒng)一闡述這個(gè)“三位一體”的新的課程，稱之為“機(jī)器智能”。

第六學(xué)期必須開設(shè)“機(jī)器學(xué)習(xí)”。這是因?yàn)樯鲜鋈N智能技術(shù)的共同要害都是“學(xué)習(xí)”，因此有必要開設(shè)“機(jī)器學(xué)習(xí)”來深化智能的核心技術(shù)。

第七學(xué)期應(yīng)當(dāng)開設(shè)“智能機(jī)器人”。這是因?yàn)橹悄軝C(jī)器人是智能技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的最典型和最普遍形態(tài)，應(yīng)當(dāng)讓學(xué)生在進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)智能機(jī)器人做“解剖麻雀”式的學(xué)習(xí)和掌握。

其他課程的設(shè)置可以、也完全應(yīng)該結(jié)合各個(gè)學(xué)校的特點(diǎn)自行選擇。

還要強(qiáng)調(diào)的是，整個(gè)培養(yǎng)過程要努力貫徹理論與實(shí)踐相結(jié)合、已有進(jìn)展與存在問題相依托、啟發(fā)式和教學(xué)雙方互動(dòng)等原則，使學(xué)生不僅高度熱愛本專業(yè)，而且具備很強(qiáng)的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

3.2智能科學(xué)技術(shù)學(xué)科研究生的知識(shí)結(jié)構(gòu)

同樣，由于篇幅所限，這里僅指出：鑒于智能科學(xué)與技術(shù)的內(nèi)涵非常豐富，應(yīng)用又無處不在，智能科學(xué)與技術(shù)研究生一級(jí)學(xué)科不宜按照應(yīng)用領(lǐng)域設(shè)置二級(jí)學(xué)科。分析表明，按照學(xué)科的層次結(jié)構(gòu)設(shè)置如下三個(gè)二級(jí)學(xué)科比較適宜。

1) 智能理論。

2) 智能技術(shù)。

3) 智能應(yīng)用。

當(dāng)然，這些二級(jí)學(xué)科名稱的具體表述方法還有待繼續(xù)論證和優(yōu)化。

4結(jié)語

今天，無數(shù)的事實(shí)(智能A、智能B……智能Z)告訴我們，社會(huì)對(duì)于“智能”的需求已經(jīng)不止是母腹中躁動(dòng)的嬰兒，也已經(jīng)不止是大海平面上依稀可見的航船桅桿，而是已如初升的太陽普照大地，如大潮的奔涌席卷四方。

面對(duì)時(shí)代的召喚和社會(huì)的需求，高等學(xué)校的教育和科研工作者義不容辭，責(zé)無旁貸。讓我們一起努力，共同推進(jìn)智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)和研究生學(xué)科的建設(shè)，為我國(guó)和世界智能科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，作出無愧于時(shí)代、無愧于華夏學(xué)人的積極貢獻(xiàn)！

參考文獻(xiàn)：

[1] 鐘義信. 機(jī)器知行學(xué)原理[M]. 北京:科學(xué)出版社,2007:3.

[2] 鐘義信. 社會(huì)動(dòng)力學(xué)與信息化理論[M]. 廣州:廣東教育出版社,2007:114-115.

[3] 鐘義信. 信息科學(xué)原理[M]. 北京:北京郵電大學(xué)出版社,2002:6.

Great Call of the Time for Talents Troop of Intelligence Science and Technology

ZHONG Yixin

(Department of Intellgence Science, Beijing University of Posts & Telecommunications, Beijing 100876, China)

第2篇：智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論范文

關(guān)鍵詞：培養(yǎng)計(jì)劃；智能科學(xué)與技術(shù)；面向應(yīng)用

上海理工大學(xué)于2010年經(jīng)教育部批準(zhǔn)設(shè)立智能科學(xué)技術(shù)本科工程類專業(yè)，并于當(dāng)年招收第一批學(xué)生。該專業(yè)主要依托上海理工大學(xué)光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院的自動(dòng)化系、電子工程系和計(jì)算機(jī)系的基礎(chǔ)資源和師資，借助于學(xué)院自動(dòng)化儀表、光學(xué)工程等的社會(huì)應(yīng)用背景，培養(yǎng)智能測(cè)控、智能信息融合、智能信息管理等方面的工程技術(shù)人才。

為制定出適合社會(huì)需求的智能專業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃，我們拜訪了具有相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)的兄弟院校，學(xué)習(xí)他們的辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)，深切感受到培養(yǎng)智能專業(yè)人才的困難。主要體現(xiàn)在專業(yè)的“智能”特點(diǎn)及培養(yǎng)方法上。如何結(jié)合工程實(shí)際的培養(yǎng)要求，制定出一套可操作、學(xué)生易接受，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、強(qiáng)化動(dòng)手能力的培養(yǎng)計(jì)劃，是我們首先要做的工作。

我們學(xué)校采用學(xué)分制教學(xué)模式。共180個(gè)學(xué)分，專業(yè)學(xué)分只有77.5學(xué)分，約1 240學(xué)時(shí)。要在這么少的學(xué)時(shí)內(nèi)完成如此廣泛的教學(xué)內(nèi)容，并達(dá)到良好的教學(xué)效果，有一定難度。為此，我們從以下幾個(gè)方面進(jìn)行設(shè)想。

1) 探索新的人才培養(yǎng)方案，構(gòu)建與社會(huì)需求直接相關(guān)的課程體系。

2) 改進(jìn)課程教學(xué)方法，加強(qiáng)教學(xué)互動(dòng)機(jī)制。

3) 加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè)，引進(jìn)與培養(yǎng)相結(jié)合，提高教師自身的業(yè)務(wù)水平和實(shí)際應(yīng)用能力。

4) 加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，充分利用學(xué)院教學(xué)資源，使學(xué)生有更多機(jī)會(huì)參與實(shí)際操作，增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣，提高創(chuàng)新能力[1-2]。

1培養(yǎng)計(jì)劃

上海理工大學(xué)是一所以工科為主的綜合性大學(xué)，培養(yǎng)的學(xué)生主要面向應(yīng)用。要辦好新專業(yè)，必須有自己的學(xué)科體系和課程特色。辦工學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，很容易受理學(xué)辦學(xué)模式的影響，從而導(dǎo)致理論大而不精，實(shí)際應(yīng)用能力缺少專門訓(xùn)練，無法適應(yīng)社會(huì)需求的情況。我們的培養(yǎng)目標(biāo)定位是以工程應(yīng)用為主，加強(qiáng)技術(shù)能力的培養(yǎng)。多學(xué)兄弟院校的辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)，但不進(jìn)行形式攀比，扎扎實(shí)實(shí)地做好培養(yǎng)實(shí)用型人才的本位工作。考慮到我院在光電技術(shù)、智能化儀表、智能檢測(cè)與控制方面的優(yōu)勢(shì)，我們確立以“智能集成和智能儀表”作為專業(yè)特色。

我校培養(yǎng)計(jì)劃的基本思路是：基礎(chǔ)知識(shí)精、簡(jiǎn)、實(shí)用但要扎實(shí)。專業(yè)知識(shí)以掌握應(yīng)有的技能為目的，加強(qiáng)創(chuàng)新和實(shí)踐教育，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生道德、人文素質(zhì)方面的教育，以使學(xué)生具備堅(jiān)實(shí)的數(shù)理基礎(chǔ)，系統(tǒng)掌握智能科學(xué)與技術(shù)的基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)和基本技能。

整個(gè)培養(yǎng)計(jì)劃分成三大塊：通識(shí)教育、基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程。通識(shí)教育由學(xué)校統(tǒng)一規(guī)劃，除政治、思想、道德、體育及人文等方面的教育外，還包括外語基礎(chǔ)、電腦應(yīng)用常識(shí)及計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。基礎(chǔ)課程由光電信息和計(jì)算機(jī)工程學(xué)院統(tǒng)一制定，主要包括數(shù)學(xué)基礎(chǔ)類、工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)類、電類基礎(chǔ)課程及計(jì)算機(jī)原理等。專業(yè)課程分為4個(gè)課程塊。第一課程塊為專業(yè)核心課程。主要包括自動(dòng)控制理論、智能檢測(cè)、智能信息處理和機(jī)器視覺技術(shù)等，要求本專業(yè)的學(xué)生對(duì)與智能科學(xué)與技術(shù)相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)理論和技術(shù)有一個(gè)全面的掌握。在確定核心課程時(shí)，我們考慮了作為工科學(xué)生的培養(yǎng)要求，更注重課程的實(shí)用性以及學(xué)生在選擇專業(yè)方向時(shí)的知識(shí)覆蓋面。第二課程塊為技術(shù)基礎(chǔ)課程。作為本專業(yè)的技術(shù)入門課程，“智能科學(xué)與技術(shù)導(dǎo)論”和“腦與認(rèn)知科學(xué)初步”安排在技術(shù)基礎(chǔ)課程模塊。由于智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)涉及面很廣，為使學(xué)生能根據(jù)自己的愛好和特點(diǎn)選擇發(fā)展方向，這個(gè)模塊允許學(xué)生選擇不同的技術(shù)基礎(chǔ)課程。第三課程塊為專業(yè)技術(shù)課程。包含計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能控制技術(shù)及數(shù)據(jù)融合技術(shù)等。計(jì)算機(jī)技術(shù)主要以嵌入式處理器、DSP處理器及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)這些與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系比較緊密的技術(shù)為主要內(nèi)容。學(xué)生可根據(jù)自己的興趣選擇其中幾門，作為專業(yè)技術(shù)課程。第四課程塊為專業(yè)選修課程。該課程組針對(duì)智能化的具體應(yīng)用聯(lián)系方面，課程有比較大的選擇余地，學(xué)生可以根據(jù)自己的專業(yè)方向選擇相應(yīng)的課程，強(qiáng)化自己的專業(yè)知識(shí)[3-4]。

2培養(yǎng)方法

我們培養(yǎng)學(xué)生的基本目標(biāo)是：每一個(gè)學(xué)生至少有一項(xiàng)基本技能，每一個(gè)學(xué)生都具備足夠的自信心和基本的道德水準(zhǔn)。由于我校生源的總體水平比重點(diǎn)大學(xué)要弱一點(diǎn)，我們計(jì)劃從進(jìn)校開始就對(duì)學(xué)生進(jìn)行自我價(jià)值、創(chuàng)新意識(shí)、社會(huì)道德的教育，激發(fā)學(xué)生積極向上、發(fā)奮學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性。智能科學(xué)與技術(shù)所涉及的理論比較廣，制定培養(yǎng)計(jì)劃時(shí)，既要考慮到學(xué)生對(duì)這些學(xué)科的了解、學(xué)科間的聯(lián)系，又要使學(xué)生對(duì)有實(shí)用意義的理論知識(shí)有比較扎實(shí)的基礎(chǔ)，并且在以后選擇專業(yè)方向時(shí)有一定的理論基礎(chǔ)覆蓋面。我們把這些內(nèi)容分成概述型和精講型兩類。選擇三四門具有一定深度、知識(shí)覆蓋面比較廣、反映智能科學(xué)與技術(shù)主題的專業(yè)理論課程作為核心課程，在內(nèi)容的選取上偏重有用性、實(shí)用性、易用性原則，盡可能做到學(xué)精、學(xué)好、學(xué)以致用。把一些認(rèn)識(shí)層面的內(nèi)容以概述型課程加以介紹，使學(xué)生對(duì)智能科學(xué)與技術(shù)所涉及的內(nèi)容有一個(gè)比較完整的了解。

作為工科學(xué)生的培養(yǎng)，我們不要求學(xué)生全面完整地掌握基礎(chǔ)知識(shí)，而是注重實(shí)用和掌握，要求學(xué)生能熟練靈活地應(yīng)用所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。從以往相關(guān)專業(yè)的教學(xué)要求和效果看，對(duì)大而全的教學(xué)要求，整體上不能達(dá)到滿意的教學(xué)效果，學(xué)生忙于應(yīng)付，結(jié)果導(dǎo)致掌握不實(shí)，不能很好地把握基本概念，并加以運(yùn)用。我們的教學(xué)思想是：針對(duì)培養(yǎng)目標(biāo)，精選課程內(nèi)容，力求實(shí)用易學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生興趣，以達(dá)到教學(xué)互動(dòng)的效果。

在專業(yè)課程中，我們主要考慮實(shí)用性、廣泛性和可選擇性，注重技術(shù)和技能。由于智能科學(xué)與技術(shù)涉及的知識(shí)領(lǐng)域廣泛，因此我們開設(shè)的專業(yè)課程盡可能滿足學(xué)生對(duì)不同技術(shù)、技能、知識(shí)的興趣和選擇，便于學(xué)生根據(jù)基礎(chǔ)課程的掌握情況選擇喜歡的專業(yè)課程。對(duì)于每一個(gè)專業(yè)課程，教師著重要求基本知識(shí)點(diǎn)的掌握，要求學(xué)生學(xué)會(huì)根據(jù)基本知識(shí)擴(kuò)展專業(yè)技能。

在教學(xué)形式上，我們以開放、引導(dǎo)、自主學(xué)習(xí)為主，專業(yè)實(shí)驗(yàn)室向?qū)W生全面開放，學(xué)生可以自己設(shè)計(jì)問題，經(jīng)任課教師安排，在專業(yè)實(shí)驗(yàn)室研究解決“問題”。教師以“任務(wù)”驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提出任務(wù)，設(shè)計(jì)問題，讓學(xué)生通過實(shí)踐、觀測(cè)、分析、討論和總結(jié)，達(dá)到對(duì)問題的理解和知識(shí)的掌握。歸納起來，我們有以下幾個(gè)方面的教學(xué)思考。

1) 課堂教育避免陳述式的教育模式。

通過提出問題，分析問題的因果關(guān)系，總結(jié)歸納問題的變化趨勢(shì)，尋找解決問題的途徑，討論解決問題的方法。引導(dǎo)學(xué)生使用正確的思維方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。老師要“走”到學(xué)生中去，和學(xué)生成為朋友，和學(xué)生共同討論問題，啟發(fā)主動(dòng)思維和創(chuàng)造性思維。這樣的教學(xué)模式可以逐步培養(yǎng)學(xué)生自我發(fā)現(xiàn)知識(shí)的能力，使學(xué)生具備獨(dú)立分析和解決問題的能力。

2) 充分認(rèn)識(shí)課程建設(shè)在專業(yè)建設(shè)中的基礎(chǔ)性地位。

完善基本管理規(guī)范和評(píng)價(jià)體系。以教師教學(xué)規(guī)范為依據(jù)，加強(qiáng)教學(xué)管理；以學(xué)校課程評(píng)估指標(biāo)體系為參照，實(shí)施課程評(píng)估。優(yōu)化課程組合，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容。以專業(yè)規(guī)范為參照，按照公共基礎(chǔ)、專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)主干等不同層次，形成前后連貫、橫向聯(lián)合、相互支撐的課程組合，進(jìn)而調(diào)整其中各門課程的教學(xué)內(nèi)容。改革教學(xué)方法，發(fā)掘、發(fā)揮學(xué)生在教學(xué)中的主體性作用，注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提倡探討式學(xué)習(xí)、研究型學(xué)習(xí)等。在教學(xué)中，根據(jù)內(nèi)容需要精心準(zhǔn)備、認(rèn)真組織，采取靈活多樣的教學(xué)方法。加強(qiáng)教材建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)多媒體課件建設(shè)，鼓勵(lì)選用原版教材、規(guī)劃教材，同時(shí)鼓勵(lì)教師的教材編撰工作。推動(dòng)教師利用專業(yè)優(yōu)勢(shì)開發(fā)網(wǎng)絡(luò)多媒體課件，改善教學(xué)效果。推進(jìn)考試改革，根據(jù)課程內(nèi)容、教學(xué)方法的不同，結(jié)合教學(xué)過程和教學(xué)效果的綜合因素，鼓勵(lì)采用靈活多樣的考試和成績(jī)?cè)u(píng)定方式。

3) 注重課程教學(xué)的總結(jié)、反饋、交流和評(píng)估。

課程教學(xué)是教師學(xué)生共同參與的經(jīng)常性教學(xué)活動(dòng)，應(yīng)逐步建立教師之間針對(duì)課程教學(xué)的總結(jié)、反饋、交流和評(píng)估活動(dòng)，形成良好的教學(xué)研究、教學(xué)互幫互學(xué)的敬業(yè)氛圍，爭(zhēng)取在學(xué)時(shí)精簡(jiǎn)、內(nèi)容壓縮的情況下保證課程教學(xué)質(zhì)量。

我們強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)，改造實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)等課程，擴(kuò)大實(shí)訓(xùn)。以課程實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，注重方法、觀測(cè)、分析的培養(yǎng)。減少課程實(shí)驗(yàn)中大量驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，并在報(bào)告中直接反映，鍛煉學(xué)生的基礎(chǔ)實(shí)踐能力。以綜合設(shè)計(jì)作為培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、綜合各種知識(shí)、技能的方法，改變課程設(shè)計(jì)依賴單一課程的訓(xùn)練模式，而以課程組的綜合設(shè)計(jì)為背景，注重實(shí)際操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告數(shù)學(xué)規(guī)范以及設(shè)計(jì)思想的闡述、表達(dá)能力的培養(yǎng)。力求使綜合設(shè)計(jì)真正能夠培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。以實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)為強(qiáng)化技能的手段，讓學(xué)生廣泛、深入地接觸生產(chǎn)應(yīng)用第一線，了解技術(shù)開發(fā)現(xiàn)狀和工作模式，掌握流行的開發(fā)工具和開發(fā)環(huán)境，按照行業(yè)規(guī)范完成一個(gè)典型系統(tǒng)的開發(fā)，使實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)能夠鍛煉學(xué)生的實(shí)際工作能力。以畢業(yè)設(shè)計(jì)作為最后檢驗(yàn)學(xué)生綜合能力的手段，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新與實(shí)踐的要求，鼓勵(lì)學(xué)生參與科研實(shí)踐、生產(chǎn)實(shí)踐和理論前沿相結(jié)合的課題，全面鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力[2]。

3師資隊(duì)伍建設(shè)

根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)要求，教師自身專業(yè)水平、實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和能力、創(chuàng)新意識(shí)等都需要不斷加強(qiáng)和提高。我們的專業(yè)教師大都來自計(jì)算機(jī)工程、信息科學(xué)及自動(dòng)化技術(shù)等專業(yè)。智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)中的很多課程與這些專業(yè)交叉，但有一些核心課程還是有其專業(yè)特點(diǎn)。對(duì)于這一部分師資，我們的思路是兩條腿走路。一方面，通過引進(jìn)專門人才來加強(qiáng)師資力量；另一方面，通過對(duì)內(nèi)部師資的培訓(xùn)來滿足相關(guān)課程需要。對(duì)于青年教師，加強(qiáng)傳、幫、帶，使年輕教師在教學(xué)方法、教學(xué)責(zé)任、教學(xué)理念等方面達(dá)到比較高的水平，在專業(yè)技術(shù)方面提高自身能力。經(jīng)過教學(xué)基本功的磨練、科研基本功的鍛煉和學(xué)術(shù)方向的凝練，使之迅速成長(zhǎng)為適應(yīng)專業(yè)建設(shè)需要的中堅(jiān)力量，形成一支結(jié)構(gòu)合理、富有活力、注重應(yīng)用、富有創(chuàng)新精神和團(tuán)隊(duì)意識(shí)的教師隊(duì)伍。我們堅(jiān)持人才引進(jìn)以才為先，以能否為專業(yè)建設(shè)所用來考量，結(jié)合專業(yè)建設(shè)的需要，以多種形式促進(jìn)教師在職提高，同時(shí)把教師的職業(yè)道德和敬業(yè)精神作為教師考核的重要內(nèi)容和職務(wù)聘任的重要條件[1-3]。

4實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

我們以專業(yè)核心課程建設(shè)為主線，夯實(shí)專業(yè)辦學(xué)條件基礎(chǔ)。學(xué)院目前實(shí)驗(yàn)室資源充足，已經(jīng)具備一套完整的光電、信息、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、電力、電子、電器、自動(dòng)化儀表、自動(dòng)控制等實(shí)驗(yàn)室。我們計(jì)劃按核心課程要求建立智能檢測(cè)與機(jī)器視覺實(shí)驗(yàn)室。按照人才培養(yǎng)需要、特別是實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)要求，我們進(jìn)行合理的規(guī)劃與調(diào)整，充分利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室，使其發(fā)揮效益。在專業(yè)建設(shè)資金的安排方面，在保證足額、及時(shí)到位的前提下，確保用好、用足，使專業(yè)人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施完備、良好，達(dá)到與產(chǎn)業(yè)界銜接的水平。

實(shí)驗(yàn)室要與課程要求密切配合，一切服從于課程要求。在實(shí)踐環(huán)節(jié)方面，緊密圍繞學(xué)生面向應(yīng)用實(shí)踐能力的培養(yǎng)目標(biāo)。我們計(jì)劃在原有實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上，建立智能科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，主要為智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程提供實(shí)驗(yàn)支持。先期以機(jī)器視覺和智能檢測(cè)為主要實(shí)驗(yàn)建設(shè)內(nèi)容，可開展尺寸測(cè)量、缺陷檢測(cè)、模式識(shí)別、圖像融合、目標(biāo)跟蹤、三維重構(gòu)以及智能溫度檢測(cè)、智能壓力檢測(cè)、智能流量檢測(cè)、智能物位檢測(cè)和智能成分檢測(cè)等多種綜合性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。其中包括機(jī)器視覺技術(shù)及應(yīng)用、智能檢測(cè)技術(shù)與系統(tǒng)等專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)以面向應(yīng)用為前提，突破以認(rèn)知為目的的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，加強(qiáng)探索性、創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，形成包括課程實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)構(gòu)成的培養(yǎng)體系，堅(jiān)持在實(shí)踐形式、培養(yǎng)模式方面的探索。同時(shí)，我們更進(jìn)一步地調(diào)整實(shí)踐環(huán)節(jié)的時(shí)間分配、場(chǎng)地保障，使學(xué)生更加靈活、方便地完成各種實(shí)踐環(huán)節(jié)，進(jìn)一步增加綜合性、創(chuàng)新性實(shí)踐的比重。

5結(jié)語

智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的設(shè)立既是機(jī)遇又是挑戰(zhàn)，我們需要使用一種新的教學(xué)模式來適應(yīng)一種科學(xué)與技術(shù)高度結(jié)合、把智能理論轉(zhuǎn)化為工程應(yīng)用的挑戰(zhàn)。我們的專業(yè)應(yīng)該是面向應(yīng)用的，應(yīng)該是社會(huì)需求的，我們培養(yǎng)的人才應(yīng)該是能快速適應(yīng)社會(huì)的，這才是工科智能與科學(xué)技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)意義。立足未來，立足社會(huì)需求，培養(yǎng)適用于市場(chǎng)的實(shí)用性人才，是該專業(yè)能長(zhǎng)期生存的根本保障。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳元欣．落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀,提高人才培養(yǎng)質(zhì)量[J]．學(xué)習(xí)月刊,2006(3):79．

[2] 史忠植．智能科學(xué)與創(chuàng)新教育[J]．中國(guó)大學(xué)教育,2006(1):28-30．

[3] 王作軍,張磊,楊鵬,等．談我校增設(shè)“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的設(shè)想與措施[J]. 計(jì)算機(jī)教育,2009(11):53-56.

[4] 史忠植．智能科學(xué)技術(shù)[J]．計(jì)算機(jī)教育,2004(1):34-38．

Reflection on Application-oriented for Undergraduates Training Program of

Intelligence Science and Technology

JIANG Nianping, CHEN Wei, XU Weiming, SUN Hong, JU Zhiyong

(School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)

第3篇：智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論范文

關(guān)鍵詞：腦科學(xué)；認(rèn)知科學(xué)；教學(xué)模式；教學(xué)設(shè)計(jì)；教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G642　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1　引言

“腦與認(rèn)知科學(xué)基礎(chǔ)”是“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是現(xiàn)代腦科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、心理學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、數(shù)學(xué)、語言學(xué)、人類學(xué)乃至自然哲學(xué)等學(xué)科交叉發(fā)展的結(jié)果。通過對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握腦與認(rèn)知科學(xué)的基本概念、原理、方法、知識(shí)結(jié)構(gòu)、應(yīng)用等，了解腦與認(rèn)知科學(xué)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)已有成果展開分析與討論，為今后進(jìn)一步的學(xué)科探索打好基礎(chǔ)。

由于該課程具有一定的抽象性和難度，學(xué)生在學(xué)習(xí)中容易出現(xiàn)學(xué)習(xí)目的不明確、學(xué)習(xí)方法不清楚，以至于只知道表面不知道其本質(zhì)，從而變?yōu)樽儎?dòng)學(xué)習(xí)。如何使學(xué)生從抽象中理解具體，從困難中學(xué)會(huì)知識(shí)，更好地、自主地、創(chuàng)新地學(xué)習(xí)，就要求老師在知識(shí)的傳授過程中，要注重學(xué)習(xí)方法的傳授。故教學(xué)模式、教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)方法的探討，成為“腦與認(rèn)知科學(xué)基礎(chǔ)”課程中重要研討內(nèi)容之一。

隨著社會(huì)的發(fā)展、國(guó)際交流的日漸頻繁及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日臻完善，如何借鑒先進(jìn)的國(guó)外教學(xué)理念，更好地培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的學(xué)生，也成為教學(xué)研究的一個(gè)主要問題。

2　國(guó)內(nèi)外教學(xué)比較

下面從教材內(nèi)容、課堂形式和學(xué)生培養(yǎng)三個(gè)方面來闡明國(guó)內(nèi)外教學(xué)的差異。

(1)教材內(nèi)容

目前MIT的有關(guān)于“腦與認(rèn)知科學(xué)”的開放課程(MITUndergraduate Course：Brain and Cognitive Sciencel，其信息量大、知識(shí)面廣，并且注重系統(tǒng)性和實(shí)踐性的分析和研究。

北京師范大學(xué)羅躍嘉教授的《認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)教程》講授了認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)基礎(chǔ)、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究技術(shù)與方法、認(rèn)知過程的神經(jīng)基礎(chǔ)和認(rèn)知神經(jīng)的發(fā)展與障礙。該教材系統(tǒng)介紹了認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的興起與發(fā)展、大腦的解剖與生理、腦和認(rèn)知功能的進(jìn)化；主要的神經(jīng)數(shù)據(jù)收集方法(fMPd、MEG、ERP、TMS、光學(xué)成像)和數(shù)據(jù)處理方法(數(shù)學(xué)模型、計(jì)算神經(jīng)科學(xué)、圖像處理技術(shù))；力圖反映感知覺、注意、記憶、語言、意識(shí)、情緒等領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展以及認(rèn)知發(fā)展、老年化、語言加工障礙、認(rèn)知與遺傳等內(nèi)容；此外，還專門介紹了認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究?jī)x器及其在中國(guó)的使用。

武秀波教授的《認(rèn)知科學(xué)概論》講授了作為認(rèn)知科學(xué)核心組成部分的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)、認(rèn)知語言學(xué)、認(rèn)知的計(jì)算機(jī)模擬等主要內(nèi)容、基本概念、基本原理及實(shí)際應(yīng)用情況，闡述了各種認(rèn)知過程的多方面的研究規(guī)律和研究成果，并將豐富的試驗(yàn)資料與理論分析相結(jié)合，促進(jìn)了理論之間的比較和相關(guān)學(xué)科的交叉。

北京郵電大學(xué)鐘義信教授的《人工智能統(tǒng)一理論》，講授了知識(shí)表示，信息獲取，信息處理，信息利用，專家系統(tǒng)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，人工智能研究的最新進(jìn)展和機(jī)制主義方法等。

(2)課堂形式

國(guó)外的授課往往注重內(nèi)容的學(xué)習(xí)、知識(shí)的掌握，課堂教學(xué)方法也是各有迥異。我國(guó)的課堂教學(xué)主要以教師講授為主，學(xué)生被動(dòng)接受，留給學(xué)生的自主空間相對(duì)狹窄；而國(guó)外課堂相對(duì)活躍，講授和討論相輔相成，學(xué)生能積極地加入到課堂教學(xué)中。

(3)學(xué)生的培養(yǎng)

由于國(guó)內(nèi)教學(xué)中以教師為主，所以往往只注意知識(shí)的傳授，忽略了學(xué)生能力和全面素質(zhì)的培養(yǎng)。我國(guó)學(xué)生知識(shí)掌握牢固，但知識(shí)運(yùn)用能力差，主動(dòng)和創(chuàng)新能力欠缺。

3　教學(xué)模式、設(shè)計(jì)和方法的探索

3.1 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

“腦與認(rèn)知科學(xué)基礎(chǔ)”是“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，對(duì)該專業(yè)的學(xué)生在將來的學(xué)習(xí)工作中都起著舉足輕重的作用。該課程的教學(xué)目標(biāo)不僅僅是知識(shí)的掌握，更重要的是學(xué)生能力的培養(yǎng)。

通過對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，將使學(xué)生掌握人腦結(jié)構(gòu)、腦功能以及人類基本認(rèn)知能力的基本概念和系統(tǒng)知識(shí)，對(duì)腦與認(rèn)知研究中所使用的技術(shù)有初步的了解，通過學(xué)習(xí)和教學(xué)，著重激發(fā)學(xué)生對(duì)人腦結(jié)構(gòu)與人類基本認(rèn)知能力的思索，激發(fā)學(xué)生對(duì)進(jìn)一步研究智能形成機(jī)理和工作方式的強(qiáng)烈興趣，為今后深入研究自然智能、并將人類智能產(chǎn)生機(jī)制的相關(guān)假說和研究成果用于機(jī)器智能奠定基礎(chǔ)。

在掌握知識(shí)的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)學(xué)生批判性思維和解決問題的能力。學(xué)會(huì)解決問題、分析問題的方法和手段，掌握信息的收集、檢索、分析、評(píng)價(jià)利用的機(jī)能，提高合作技能，促進(jìn)班級(jí)內(nèi)學(xué)生的合作交流，開闊學(xué)生的綜合素質(zhì)，最終提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

3.2　教學(xué)模式

主要涉及教學(xué)模式轉(zhuǎn)變、教學(xué)課堂和激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣三個(gè)方面。

(1)教學(xué)模式轉(zhuǎn)變

針對(duì)當(dāng)前教學(xué)過程中存在的問題，按照學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，應(yīng)該對(duì)新的教學(xué)模式進(jìn)行探索，主要涉及以下五個(gè)方面的轉(zhuǎn)變。

教師角色的轉(zhuǎn)變。使教師從原來以教師為中心的“講解者”角色，轉(zhuǎn)化為學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者、學(xué)生活動(dòng)的導(dǎo)演者角色，由此引導(dǎo)學(xué)生掌握學(xué)習(xí)方法。

學(xué)生地位的轉(zhuǎn)變。使學(xué)生有原來的單純聽講、接受灌輸?shù)谋粍?dòng)地位，轉(zhuǎn)化為能有機(jī)會(huì)主動(dòng)參與、發(fā)現(xiàn)、探究的主體地位；要積極調(diào)動(dòng)學(xué)生參與，充分發(fā)揮學(xué)生主體的作用，使學(xué)生不僅要學(xué)會(huì)知識(shí)，還能更好地學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)方法。

媒體作用的轉(zhuǎn)變。使教學(xué)媒體從教師手中轉(zhuǎn)化到學(xué)生手中，使媒體由作為教師的講解工具轉(zhuǎn)化為學(xué)生的認(rèn)知工具；使學(xué)生學(xué)會(huì)利用工具來完成學(xué)習(xí)和研究任務(wù)。

教學(xué)過程的轉(zhuǎn)變。使教學(xué)過程由傳統(tǒng)的邏輯分析或邏輯綜合，轉(zhuǎn)變到為學(xué)生建立教學(xué)情景，使學(xué)生通過與教師、同學(xué)的協(xié)商討論，參與操作，發(fā)現(xiàn)知識(shí)，理解知識(shí)，從而獲得知識(shí)和掌握知識(shí)。

教材應(yīng)按人類聯(lián)想規(guī)律組織教學(xué)信息，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。

(2)課堂教學(xué)模式

教師應(yīng)運(yùn)用靈活多樣的教學(xué)方法，授課時(shí)充分結(jié)合講授、討論、思考、測(cè)試和自學(xué)等多種方式。教學(xué)過程中注重雙向性，突出啟發(fā)性，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

所謂雙向性是指教學(xué)過程中，教師是課堂的主導(dǎo)，學(xué)生是課堂的主體，既強(qiáng)調(diào)教師的講授，又強(qiáng)調(diào)學(xué)生能動(dòng)性的發(fā)揮，促使教師和學(xué)生在教學(xué)中相互聯(lián)系、相互作用，使教學(xué)過程成為師生雙方主動(dòng)介入的過程。

突出啟發(fā)性，即在教學(xué)過程中突出以學(xué)生為主體，促進(jìn)學(xué)生學(xué)會(huì)思、善于思考、主動(dòng)理解和掌握知識(shí)，培養(yǎng)分析和解決問題的能力。

除了靈活運(yùn)用上述各類教學(xué)方法之外，考慮到課上學(xué)時(shí)的限制，適當(dāng)?shù)亟o學(xué)生留思考題，讓學(xué)生課下獨(dú)立思考，鞏固課堂上的知識(shí)，也是課堂教學(xué)模式的一大補(bǔ)充。另外還可以促進(jìn)學(xué)生利用先進(jìn)的手段廣泛查閱資料，學(xué)會(huì)自己解決問題的方法。為了得到良好的教學(xué)效果，教師在充分 理解知識(shí)的基礎(chǔ)上，提煉出精華的思考題，使學(xué)生通過思考，更精確地理解課本知識(shí)，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生積極思考、解決問題的能力；把學(xué)生從傳統(tǒng)被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)的學(xué)習(xí)主體，給學(xué)生充分的學(xué)習(xí)空間和創(chuàng)新思考的余地。

(3)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

學(xué)習(xí)興趣有直接和間接之分，間接興趣有學(xué)習(xí)活動(dòng)的結(jié)果激發(fā)，如意識(shí)到學(xué)習(xí)的重要性，對(duì)學(xué)習(xí)的結(jié)果產(chǎn)生興趣。對(duì)大學(xué)生來說，到底什么是積極健康、持久旺盛的學(xué)習(xí)動(dòng)力?最具積極健康和持久旺盛特性的三種學(xué)習(xí)動(dòng)力是：興趣、理想和事業(yè)，而且每個(gè)學(xué)習(xí)階段積極健康、持久旺盛的學(xué)習(xí)動(dòng)力也是不同的：小學(xué)主要是興趣，中學(xué)是理想，大學(xué)則是事業(yè)。

人生進(jìn)入大學(xué)階段后，開始思索實(shí)現(xiàn)的人生之路，面對(duì)現(xiàn)實(shí)，就必須從事一個(gè)職業(yè)，必須做事，必須根據(jù)社會(huì)的發(fā)展和個(gè)人的自身?xiàng)l件，包括自己的個(gè)人愛好和自己的理想以及社會(huì)的需求去從業(yè)干事，因此，在人生的大學(xué)階段，產(chǎn)生了職業(yè)理想。有了職業(yè)理想，才有明確的人生奮斗目標(biāo)。美國(guó)的戴維?坎貝爾說過：目標(biāo)之所以有用，僅僅是因?yàn)樗軒椭覀儚默F(xiàn)在走向未來。大學(xué)生只有明確了職業(yè)理想、職業(yè)目標(biāo)，才會(huì)有為職業(yè)理想、職業(yè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)制定出科學(xué)合理的規(guī)劃，并付諸實(shí)施，避免隨波逐流。

直接興趣是有學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)過程的特點(diǎn)直接引起的，如趣味性強(qiáng)的學(xué)習(xí)資料、新穎的教學(xué)內(nèi)容、生動(dòng)而又系統(tǒng)地講解等等。下面結(jié)合作者從事的《腦與認(rèn)知科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)，給出下面的建議。

首先，充分利用實(shí)物、影視等手段進(jìn)行直觀教學(xué)。凡是教學(xué)內(nèi)容涉及的腦的52個(gè)分區(qū)等都盡量的在課堂上將實(shí)物展示出來，讓學(xué)生通過親睹實(shí)物，增加感性認(rèn)識(shí)；同時(shí)最大限度的利用電教化手段，通過生動(dòng)的畫面吸引學(xué)生的注意力，將抽象的理論形象化，學(xué)生印象深刻而又便于理解。

其次，培養(yǎng)師生感情，樹立教師威信?！皫熣?，傳道、授業(yè)、解惑也”，教師的職責(zé)不僅僅是“授業(yè)”，也應(yīng)該注重“傳道”與“解惑”，在課堂上有針對(duì)地傳授學(xué)生為人處事的道理，這樣不僅活躍了課堂氣氛，教師也因?yàn)椴W(xué)而受到學(xué)生的敬仰；對(duì)學(xué)生在生活、學(xué)習(xí)上遇到的可能、苦惱，適時(shí)地以朋友的身份，對(duì)他們關(guān)懷備至，幫助他們客服可能，他們就會(huì)從心里熱愛老師，感情上接近教師，愛屋及烏，從而對(duì)你交的課程產(chǎn)生濃厚的興趣?！坝H其師，信其道”表明了這樣一個(gè)道理，相融的師生關(guān)系可以直接影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。

再次，教學(xué)中聯(lián)系實(shí)際，學(xué)以致用。教師在上理論課時(shí)，應(yīng)該做到理論聯(lián)系實(shí)際，注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

3.3　教學(xué)設(shè)計(jì)

根據(jù)教學(xué)大綱，對(duì)“腦與認(rèn)知科學(xué)基礎(chǔ)”課程進(jìn)行了如下的教學(xué)設(shè)計(jì)：

《腦與認(rèn)知科學(xué)基礎(chǔ)》共分14個(gè)章，分別介紹了腦與認(rèn)知綱要、腦論、新皮層、神經(jīng)組織、神經(jīng)信息活動(dòng)、腦的工作機(jī)理、一個(gè)假說、認(rèn)知概論、感知、記憶、語言、思維和情緒。

第1章主要圍繞著中心問題“智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)為什么要學(xué)習(xí)腦與認(rèn)知科學(xué)”和“應(yīng)當(dāng)怎樣學(xué)習(xí)‘腦與認(rèn)知科學(xué)’課程”來展開，具體內(nèi)容包括：智能、自然智能、人工智能的基本概念：人工智能與自然智能的關(guān)系；“腦與認(rèn)知”是自然智能的基礎(chǔ)；21世紀(jì)是智能科學(xué)技術(shù)的世紀(jì)；“腦與認(rèn)知科學(xué)”課程的學(xué)習(xí)方法。

第2章的中心問題是“什么是腦科學(xué)，什么是認(rèn)知科學(xué)”和“它們與智能科學(xué)技術(shù)的關(guān)系是什么”，具體內(nèi)容包括：腦科學(xué)的研究對(duì)象與目的、腦科學(xué)的研究方法。

第3章主要圍繞著“腦是一個(gè)怎樣的系統(tǒng)”和“我們將由宏觀至微觀進(jìn)行逐步的分析”的中心問題來展開，具體內(nèi)容包括：自然智能系統(tǒng)基本工作模型；神經(jīng)系統(tǒng)組成：中樞神經(jīng)系統(tǒng)組成；脊髓結(jié)構(gòu)與功能：腦的基本構(gòu)件與功能；左右半球的功能優(yōu)勢(shì)和腦組織的總體特征。

第4章主要圍繞著“什么是大腦皮層”和“它在大腦系統(tǒng)中起什么作用”的中心問題來展開，從組織生物學(xué)層次討論了腦的結(jié)構(gòu)，具體包括：大腦皮層的分葉；皮層葉區(qū)的功能定位；皮層的細(xì)胞類型；皮層的分層：皮層的分型；皮層的分區(qū)；大腦半球的纖維聯(lián)系；大腦的柱形結(jié)構(gòu)和Hawkins的皮層說。

第5章主要圍繞著中心問題“什么是神經(jīng)元，什么是神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞”和“它們有那么神奇的功能”來展開，從細(xì)胞生物學(xué)層次探討了腦的結(jié)構(gòu)，具體包括：神經(jīng)細(xì)胞(神經(jīng)元)：神經(jīng)元分類；神經(jīng)元結(jié)構(gòu)；突觸：神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞；和神經(jīng)纖維與神經(jīng)末梢。

第6章主要圍繞著中心問題“神經(jīng)系統(tǒng)的工作原理是什么”和“為什么神經(jīng)系統(tǒng)能夠處理各種信息”來展開，首先從分子生物學(xué)的層次討論了神經(jīng)系統(tǒng)的工作機(jī)理，接著討論了最基本的神經(jīng)系統(tǒng)反射特性，以及神經(jīng)元的各種模型。

第7章主要圍繞“腦是怎樣工作的…‘你覺得這些理論怎么樣?”來展開，大腦皮層是一個(gè)層級(jí)結(jié)構(gòu)：皮層分為若干“葉”，每個(gè)葉又有許多不同的“區(qū)”，每個(gè)區(qū)都存在“6個(gè)層”，每個(gè)層包含若干不同的細(xì)胞(神經(jīng)元)。這些神經(jīng)元互相結(jié)成大量的功能柱。大腦皮層反映外部世界的方式，是建立“恒定表征”，后者就是皮層細(xì)胞興奮的層級(jí)結(jié)構(gòu)。大腦認(rèn)識(shí)世界的方式，是“記憶，預(yù)測(cè)”。記憶，就是建立事物的“恒定表征”。預(yù)測(cè)，就是利用“恒定表征”去判斷它的細(xì)節(jié)。

第8章提出了一個(gè)假設(shè)，認(rèn)為“任何智能系統(tǒng)督應(yīng)當(dāng)具有明確的目的；否則就不能成為智能系統(tǒng)”。同時(shí)認(rèn)為：作為一種完全自主的智能系統(tǒng)，人是具有明確目的的；作為一種“他主”的智能系統(tǒng)，它的目的是由它的設(shè)計(jì)者設(shè)定的。

第9章圍繞著“什么是‘認(rèn)知科學(xué)”’和“從‘眾家之說’中擇優(yōu)”來展開，討論和比較了“認(rèn)知科學(xué)”有關(guān)的基礎(chǔ)概念、相關(guān)模型和幾種“認(rèn)知科學(xué)”的定義，從而說明認(rèn)知科學(xué)研究應(yīng)當(dāng)關(guān)注的主要內(nèi)容。需要特別注意的是，認(rèn)知科學(xué)目前仍處于發(fā)展階段，關(guān)于“認(rèn)知科學(xué)”的定義仍是眾說紛紜。對(duì)于學(xué)習(xí)和研究認(rèn)知科學(xué)的人來說，這種狀況也不是壞事。相反，只要認(rèn)真研究這些說法的實(shí)質(zhì)，就有可能從中得到比較深刻比較科學(xué)地認(rèn)識(shí)。因此，特別鼓勵(lì)學(xué)習(xí)者帶著問題學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，爭(zhēng)取在此基礎(chǔ)上創(chuàng)造性地解決問題。

第10章討論了“注意的機(jī)制”：人為什么會(huì)產(chǎn)生“注意”機(jī)制，根本的機(jī)制在于“人有目的”。當(dāng)與“目的”相關(guān)(無論是正相關(guān)還是負(fù)相關(guān))的對(duì)象出現(xiàn)時(shí)就會(huì)注意這個(gè)對(duì)象：關(guān)聯(lián)的程度越高，注意的程度就越強(qiáng)。所以，“注意”的關(guān)鍵機(jī)制在“目的”；而實(shí)現(xiàn)注意力選擇的關(guān)鍵機(jī)制則是“目的與刺激之間的關(guān)聯(lián)度分析”。相反，如果沒有“目的”存在，人們對(duì)所面臨的任何刺激就會(huì)表現(xiàn)得麻木不仁，注意力分散，沒有特別的興趣?？梢?，“目的”在認(rèn)知活動(dòng)中處于十分關(guān)鍵的地位。

接著對(duì)于感知的基本概念和基本機(jī)理做了必要的討論，為認(rèn)識(shí)感知理論奠定了一般的基礎(chǔ)。但是由于學(xué)時(shí)限制，對(duì)于具體的“視覺感知”、“聽覺感知”以至其它感知(嗅覺、味覺、觸覺、平衡覺等)理論，就只能略而不論了。幸好，這方面的材料比較容易找到，就作為學(xué)生課外學(xué)習(xí) 的內(nèi)容而不做課內(nèi)的要求了。

最后討論了“認(rèn)知過程”的最初環(huán)節(jié)――感知的基本問題，包括感覺、知覺、表象的基本概念和工作機(jī)理。它們是后續(xù)認(rèn)知環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)。對(duì)于這些認(rèn)知環(huán)節(jié)工作機(jī)理的認(rèn)識(shí)，存在不同的學(xué)派。這是學(xué)習(xí)《腦與認(rèn)知科學(xué)》所面臨的挑戰(zhàn)，但更是研究《腦與認(rèn)知科學(xué)》的創(chuàng)新機(jī)遇。應(yīng)當(dāng)深入分析各個(gè)學(xué)派的理論(包括優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn))，這樣就有可能在它們的基礎(chǔ)上獲得更加科學(xué)地認(rèn)識(shí)，做出新的貢獻(xiàn)。

第11章圍繞著“什么是‘記憶與提取’”和“人為什么能夠進(jìn)行‘信息記憶和提取’”來展開，討論了“長(zhǎng)時(shí)記憶的語義存儲(chǔ)”：以語義為中心、以知識(shí)結(jié)構(gòu)的方式進(jìn)行存儲(chǔ)；通過概念(或特征)來表達(dá)語義章；通過概念／特征的相互關(guān)系表達(dá)完整語義；通過概念／特征的層級(jí)結(jié)構(gòu)來表達(dá)某類的復(fù)雜語義：通過類間互連形成的知識(shí)結(jié)構(gòu)來表達(dá)多類事物的語義；概念、特征、類等等都是以語義來定義的。

第12章首先對(duì)相關(guān)術(shù)語進(jìn)行了解析；介紹了近年來腦科學(xué)的發(fā)現(xiàn)和認(rèn)知學(xué)的研究進(jìn)展。

第13章探討了“思維的腦機(jī)制”，或者說“為什么腦會(huì)思維”，因此，首先要說明什么是這里所說的“思維”。顯然，思維是腦的功能，是在給定問題、條件和目標(biāo)的情況下，人的大腦尋求解決問題達(dá)到目標(biāo)的一種能力。在這里，核心的問題是：在獲得了“問題、約束、目標(biāo)”。這些信息和相關(guān)知識(shí)的條件下，如何運(yùn)用這些信息和知識(shí)來解決問題、滿足約束、達(dá)到目標(biāo)?根據(jù)問題、條件、目標(biāo)情況的不同，思維可以有形象思維、邏輯思維、靈感思維、創(chuàng)造性思維等不同的類型。那么，大腦是怎樣執(zhí)行思維功能的呢?

第14章總結(jié)了目前認(rèn)知科學(xué)對(duì)情緒的研究已經(jīng)取得的不少成果，包括情緒的定義、分類、情緒的腦機(jī)制、情緒與認(rèn)知的關(guān)系等等。另一方面也指出，同其他方面的研究一樣，認(rèn)知科學(xué)對(duì)于情緒的研究也忽視了“目的”的作用。人為什么會(huì)快樂?為什么會(huì)悲傷?除了生理上的原因之外，主要是受到“目的”實(shí)現(xiàn)的可能程度的影響。在這里，“目的”包括各個(gè)方面的追求：生存的追求，發(fā)展的追求，信念的追求等等。大多數(shù)喜、怒、哀、樂情緒都以這些“目的”是否能夠?qū)崿F(xiàn)以及實(shí)現(xiàn)的程度來衡量。因此，如果離開“目的”要素來考察情緒，就難以準(zhǔn)確把握情緒產(chǎn)生的緣由。

3.4　授課方式

多媒體教學(xué)可以通過文字、圖像、動(dòng)畫、錄像等方式向?qū)W生傳授知識(shí)，形象生動(dòng)地完成教學(xué)任務(wù)。采用多媒體手段，既便于教師解釋問題，同時(shí)也可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，加深學(xué)生的理解。教師還可以適當(dāng)引入一些聯(lián)系實(shí)際的例子，更好地幫助學(xué)生理解和應(yīng)用所學(xué)的知識(shí)。

為了增強(qiáng)課堂的互動(dòng)性，提問也是教學(xué)中值得研究的問題。所提問題必須準(zhǔn)確、明白，無論在含義上，還是在語言本身：多用特殊疑問詞發(fā)問，易于引導(dǎo)學(xué)生保持積極的思維狀態(tài)；追問則可采用選擇問句，它有某種限定作用，可引導(dǎo)學(xué)生定向思考。鼓勵(lì)學(xué)生隨時(shí)隨地向老師發(fā)問，增強(qiáng)了師生的溝通，活躍了課堂氣氛，給學(xué)生一個(gè)更廣闊的思維空間。

在課堂時(shí)間允許的條件下，適當(dāng)展開一些小的討論活動(dòng)，鼓勵(lì)學(xué)生積極思考，大膽地提出自己的觀點(diǎn)，加深學(xué)生對(duì)某些抽象問題的理解，永遠(yuǎn)保持一種積極樂觀的態(tài)度進(jìn)行學(xué)習(xí)。

學(xué)習(xí)是為了將來更好的工作，故學(xué)習(xí)方法也應(yīng)該在教學(xué)環(huán)節(jié)中培養(yǎng)。適當(dāng)?shù)亟o學(xué)生一些拓展型的問題，鼓勵(lì)學(xué)生去查資料，分析、研究問題，這些環(huán)節(jié)結(jié)果不重要，重要的是過程。學(xué)生可以學(xué)到從查資料、分析、對(duì)比，到歸納、成文等一系列分析研究問題的方法。

第4篇：智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論范文

關(guān)鍵詞：計(jì)算思維；信息技術(shù)課程；計(jì)算機(jī)

計(jì)算思維的提出

思維是人腦對(duì)于客觀事物的本質(zhì)及其內(nèi)在聯(lián)系間接的和概括的反應(yīng)，是一種認(rèn)識(shí)過程或心理活動(dòng)。簡(jiǎn)單地說，思維是人進(jìn)行思考、通過人腦的活動(dòng)解決問題的能力，是人的智力在一個(gè)方面的體現(xiàn)。思維方式也是人類認(rèn)識(shí)論研究的重要內(nèi)容。

2006年3月，時(shí)任美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)(CMU)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任、現(xiàn)任美國(guó)基金會(huì)(MSP)計(jì)算機(jī)和信息科學(xué)與工程部(CISE)主任的周以真(Jeannette M.Wing)教授，在美國(guó)計(jì)算機(jī)權(quán)威刊物《Communications of the ACM》上，首次提出了計(jì)算思維（Computational Thinking）的概念：“計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類的行為。它包括了涵蓋計(jì)算機(jī)科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)?！敝芤哉娼淌趶乃季S的視角闡述計(jì)算科學(xué)，并以此來探索計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)的教育價(jià)值。為此，周教授撰寫了針對(duì)大學(xué)所有新生的“計(jì)算思維”講義，并以此作為“怎樣像計(jì)算機(jī)科學(xué)家一樣思維”課程的主要教材。

計(jì)算思維這一概念提出后，立即得到美國(guó)教育界的廣泛支持，也引起了歐洲的極大關(guān)注。目前，計(jì)算思維是當(dāng)前國(guó)際計(jì)算機(jī)界廣為關(guān)注的一個(gè)重要概念，也是當(dāng)前計(jì)算機(jī)教育需要重點(diǎn)研究的課題。在美國(guó)，不僅有卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的專題討論，也有包括美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)（ACM）、美國(guó)國(guó)家計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)教師協(xié)會(huì)（CSTA）、美國(guó)數(shù)學(xué)研究所（AIM）等組織在內(nèi)的眾多團(tuán)體的參與；計(jì)算思維還直接促成美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）重大基金資助計(jì)劃CDI（Cyber-Enabled Discovery and Innovation）的產(chǎn)生，CDI計(jì)劃旨在使用計(jì)算思維產(chǎn)生的新思想、新方法，促進(jìn)美國(guó)自然科學(xué)和工程技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)生革命性的成果。CDI的最終研究成果將使人們的思維模式發(fā)生轉(zhuǎn)變。這種以“計(jì)算思維”為核心的轉(zhuǎn)變，反映在美國(guó)國(guó)家自然科學(xué)與工程，以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)與技術(shù)等各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。

計(jì)算思維不僅影響著美國(guó)，也影響著英國(guó)的教育，在英國(guó)的愛丁堡大學(xué)，人們?cè)谝贿B串的研討會(huì)上探索與計(jì)算思維有關(guān)的主題。每次研討會(huì)，都有不少專家討論計(jì)算思維對(duì)不同學(xué)科的影響。研討會(huì)上所涉及的學(xué)科已延伸到哲學(xué)、物理、生物、醫(yī)學(xué)、建筑、教育等各個(gè)不同的領(lǐng)域。另外，英國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)（BCS, British Computer Society）也組織了歐洲的專家學(xué)者對(duì)計(jì)算思維進(jìn)行研討，提出了歐洲的行動(dòng)綱領(lǐng)。

國(guó)內(nèi)有關(guān)計(jì)算思維的研究

上世紀(jì)80年代，錢學(xué)森先生在總結(jié)前人的基礎(chǔ)之上，將思維科學(xué)作為11大科學(xué)技術(shù)門類之一，與自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)、數(shù)學(xué)科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、人體科學(xué)、行為科學(xué)、軍事科學(xué)、地理科學(xué)、建筑科學(xué)、文學(xué)藝術(shù)并列在一起。自從錢學(xué)森提出思維科學(xué)以來，各種學(xué)科在思維科學(xué)的指導(dǎo)下逐漸發(fā)展起來，計(jì)算學(xué)科也不例外。黃崇福教授可能是國(guó)內(nèi)最早闡述計(jì)算思維的學(xué)者。1992年，黃崇福在其所著的《信息擴(kuò)散原理與計(jì)算思維及其在地震工程中的應(yīng)用》一書中給出了計(jì)算思維的定義：“計(jì)算思維就是思維過程或功能的計(jì)算模擬方法論，其研究的目的是提供適當(dāng)?shù)姆椒?，使人們能借助現(xiàn)代和將來的計(jì)算機(jī)，逐步達(dá)到人工智能的較高目標(biāo)。”

國(guó)內(nèi)關(guān)于計(jì)算思維的研討大部分都是在與計(jì)算機(jī)方法論一起研究的。桂林電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)與控制學(xué)院董榮勝教授在對(duì)計(jì)算思維和計(jì)算機(jī)方法論的研究中指出：計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)方法論雖有各自的研究?jī)?nèi)容與特色，但它們的互補(bǔ)性很強(qiáng)，可以相互促進(jìn)，計(jì)算機(jī)方法論可以對(duì)計(jì)算思維研究方面取得的成果進(jìn)行再研究和吸收，最終豐富計(jì)算機(jī)方法論的內(nèi)容；反之，計(jì)算思維能力的培養(yǎng)也可以通過計(jì)算機(jī)方法論的學(xué)習(xí)得到更大的提高。兩者之間的關(guān)系與現(xiàn)代數(shù)學(xué)思維和數(shù)學(xué)方法論之間的關(guān)系非常相似。

2009年7月26日，中國(guó)工程院院士、中科院計(jì)算技術(shù)研究所所長(zhǎng)李國(guó)杰在NOI2009開幕式和NOI25周年紀(jì)念會(huì)上的講話提到：“計(jì)算思維是運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類的行為，它選擇合適的方式去陳述一個(gè)問題，對(duì)一個(gè)問題的相關(guān)方面建模并用最有效的辦法實(shí)現(xiàn)問題求解。有了計(jì)算機(jī)，我們就能用自己的智慧去解決那些計(jì)算時(shí)代之前不敢嘗試的問題?！蓖?1月9日，在《中國(guó)信息技術(shù)已到轉(zhuǎn)變發(fā)展模式關(guān)鍵時(shí)刻》一文中，李國(guó)杰在展望未來信息技術(shù)的發(fā)展前景時(shí)指出：“20世紀(jì)下半葉是以信息技術(shù)發(fā)明和技術(shù)創(chuàng)新為標(biāo)志的時(shí)代，預(yù)計(jì)21世紀(jì)上半葉將興起一場(chǎng)以高性能計(jì)算和仿真、網(wǎng)絡(luò)科學(xué)、智能科學(xué)、計(jì)算思維為特征的信息科學(xué)革命，信息科學(xué)的突破可能會(huì)使21世紀(jì)下半葉出現(xiàn)一場(chǎng)新的信息技術(shù)革命?！?009年12月27日，中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)青年計(jì)算機(jī)科技論壇哈爾濱分論壇（YOCSE哈爾濱）與哈爾濱工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院青年沙龍共同舉辦了“計(jì)算思維”專題論壇的會(huì)議。哈工大計(jì)算機(jī)學(xué)院副院長(zhǎng)王亞東教授作了題為“計(jì)算與計(jì)算思維”的報(bào)告。報(bào)告從科學(xué)技術(shù)發(fā)展的角度出發(fā)，講述了計(jì)算思維已經(jīng)和即將對(duì)各門學(xué)科產(chǎn)生的影響，在計(jì)算機(jī)專業(yè)的各門課程中滲透“計(jì)算思維”的設(shè)想，并倡議學(xué)者們總結(jié)計(jì)算思維有哪些類別，以及它們和各門學(xué)科、日常生活的關(guān)系。

2010年7月19日至20日，北京大學(xué)等九所知名高校在西安交通大學(xué)舉辦了“C9高校聯(lián)盟計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程研討會(huì)”。教育部高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)主任陳國(guó)良院士親臨大會(huì)，作了“計(jì)算思維能力培養(yǎng)研究”的報(bào)告。大會(huì)就增強(qiáng)大學(xué)生計(jì)算思維能力的培養(yǎng)發(fā)表了“C9高校聯(lián)盟計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略聯(lián)合聲明”。

計(jì)算思維的關(guān)鍵內(nèi)容

當(dāng)我們必須求解一個(gè)特定的問題時(shí)，首先會(huì)問：解決這個(gè)問題有多么困難？怎樣才是最佳的解決方法？當(dāng)我們以計(jì)算機(jī)解決問題的視角來看待這個(gè)問題，我們需要根據(jù)計(jì)算機(jī)科學(xué)堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)來準(zhǔn)確地回答這些問題。同時(shí)，我們還要考慮工具的基本能力，考慮機(jī)器的指令系統(tǒng)、資源約束和操作環(huán)境等問題。

為了有效地求解一個(gè)問題，我們可能要進(jìn)一步問：一個(gè)近似解是否就夠了，是否有更簡(jiǎn)便的方法，是否允許誤報(bào)和漏報(bào)？計(jì)算思維就是通過約簡(jiǎn)、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法，把一個(gè)看來困難的問題重新闡釋成一個(gè)我們知道怎樣解決的問題。

計(jì)算思維是一種遞歸思維，是一種并行處理。它可以把代碼譯成數(shù)據(jù)又把數(shù)據(jù)譯成代碼。它是由廣義量綱分析進(jìn)行的類型檢查。例如，對(duì)于別名或賦予人與物多個(gè)名字的做法，它既知道其益處又了解其害處；對(duì)于間接尋址和程序調(diào)用的方法，它既知道其威力又了解其代價(jià)；它評(píng)價(jià)一個(gè)程序時(shí)，不僅僅根據(jù)其準(zhǔn)確性和效率，還有美學(xué)的考量，而對(duì)于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，還考慮簡(jiǎn)潔和優(yōu)雅。計(jì)算思維是一種多維分析推廣的類型檢查方法。

計(jì)算思維采用了抽象和分解來迎接龐雜的任務(wù)或者設(shè)計(jì)巨大復(fù)雜的系統(tǒng)，它是一種基于關(guān)注點(diǎn)分離的方法（Separation of Concerns，簡(jiǎn)稱SOC方法）。例如，它選擇合適的方式去陳述一個(gè)問題，或者選擇合適的方式對(duì)一個(gè)問題的相關(guān)方面建模使其易于處理；它是利用不變量簡(jiǎn)明扼要且表述性地刻畫系統(tǒng)的行為；它是我們?cè)诓槐乩斫饷恳粋€(gè)細(xì)節(jié)的情況下就能夠安全地使用、調(diào)整和影響一個(gè)大型復(fù)雜系統(tǒng)的信息；它就是為預(yù)期的未來應(yīng)用而進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)取和緩存的設(shè)計(jì)。

計(jì)算思維是按照預(yù)防、保護(hù)及通過冗余、容錯(cuò)、糾錯(cuò)的方式，并從最壞情況進(jìn)行系統(tǒng)恢復(fù)的一種思維。例如，對(duì)于“死鎖”，計(jì)算思維就是學(xué)習(xí)探討在同步相互會(huì)合時(shí)如何避免“競(jìng)爭(zhēng)條件”的情形。

計(jì)算思維利用啟發(fā)式的推理來尋求解答，它可以在不確定的情況下規(guī)劃、學(xué)習(xí)和調(diào)度。例如，它采用各種搜索策略來解決實(shí)際問題。計(jì)算思維利用海量數(shù)據(jù)來加快計(jì)算，在時(shí)間和空間之間，在處理能力和存儲(chǔ)容量之間進(jìn)行權(quán)衡。例如，它在內(nèi)存和外存的使用上進(jìn)行了巧妙的設(shè)計(jì)；它在數(shù)據(jù)壓縮與解壓縮過程中平衡時(shí)間和空間的開銷。

計(jì)算思維與生活密切相關(guān)：當(dāng)你早晨上學(xué)時(shí)，把當(dāng)天所需要的東西放進(jìn)背包，這就是“預(yù)置和緩存”；當(dāng)有人丟失自己的物品，你建議他沿著走過的路線去尋找，這就叫“回推”；在對(duì)自己租房還是買房做出決策時(shí)，這就是“在線算法”；在超市付費(fèi)時(shí)，決定排哪個(gè)隊(duì)，這就是“多服務(wù)器系統(tǒng)”的性能模型；為什么停電時(shí)你的電話還可以使用，這就是“失敗無關(guān)性”和“設(shè)計(jì)冗余性”。由此可見，計(jì)算思維與人們的工作與生活密切相關(guān)，計(jì)算思維應(yīng)當(dāng)成為人類不可或缺的一種生存能力。

計(jì)算機(jī)科學(xué)是計(jì)算的學(xué)問，它研究什么是可計(jì)算的，怎樣去計(jì)算。計(jì)算思維具有以下特性：（1）概念化，不是程序化。計(jì)算機(jī)科學(xué)不是計(jì)算機(jī)編程。像計(jì)算機(jī)科學(xué)家那樣去思維意味著遠(yuǎn)不止能為計(jì)算機(jī)編程，還要求能夠在抽象的多個(gè)層次上思維。（2）根本的，不是刻板的技能。根本技能是每一個(gè)人為了在現(xiàn)代社會(huì)中發(fā)揮職能所必須掌握的。刻板技能意味著機(jī)械的重復(fù)。具有諷刺意味的是，當(dāng)計(jì)算機(jī)像人類一樣思考之后，思維可就真的變成機(jī)械的了。（3）是人的，不是計(jì)算機(jī)的思維方式。計(jì)算思維是人類求解問題的一條途徑，但絕非要使人類像計(jì)算機(jī)那樣地思考。計(jì)算機(jī)枯燥且沉悶，人類聰穎且富有想象力，是人類賦予計(jì)算機(jī)激情。配置了計(jì)算設(shè)備，我們就能用自己的智慧去解決那些在計(jì)算時(shí)代之前不敢嘗試的問題。計(jì)算機(jī)賦予人類強(qiáng)大的計(jì)算能力，人類應(yīng)該好好地用這種力量去解決各種需要大量計(jì)算的問題。（4）數(shù)學(xué)和工程思維的互補(bǔ)與融合。計(jì)算機(jī)科學(xué)在本質(zhì)上源自數(shù)學(xué)思維，因?yàn)橄袼械目茖W(xué)一樣，其形式化基礎(chǔ)建筑于數(shù)學(xué)之上。計(jì)算機(jī)科學(xué)又從本質(zhì)上源自工程思維，因?yàn)槲覀兘ㄔ斓氖悄軌蚺c實(shí)際世界互動(dòng)的系統(tǒng)，基本計(jì)算設(shè)備的限制迫使計(jì)算機(jī)科學(xué)家必須計(jì)算性地思考，不能只是數(shù)學(xué)性地思考。構(gòu)建虛擬世界的自由使我們能夠設(shè)計(jì)超越物理世界的各種系統(tǒng)。（5）是思想，不是人造物。不只是我們生產(chǎn)的軟件硬件等人造物將以物理形式到處呈現(xiàn)并時(shí)時(shí)刻刻觸及我們的生活，更重要的是計(jì)算概念，這種概念被人們用于求解問題、管理日常生活、與他人交流和互動(dòng)。（6）面向所有的人，所有地方。當(dāng)計(jì)算思維真正融入人類活動(dòng)的整體以致不再表現(xiàn)為一種顯式之哲學(xué)的時(shí)候，它就將成為一種現(xiàn)實(shí)。就教學(xué)而言，計(jì)算思維作為一個(gè)問題解決的有效工具，應(yīng)當(dāng)在所有地方、所有學(xué)校的課堂教學(xué)中得到應(yīng)用。

計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)學(xué)科的方法論

正如本文第二部分所述，計(jì)算思維與計(jì)算機(jī)學(xué)科的方法論研究有很大的相似性，國(guó)內(nèi)很多學(xué)者都在同時(shí)研究。計(jì)算思維和計(jì)算機(jī)學(xué)科方法論都是試圖通過可計(jì)算性原理、形理算一體原理和機(jī)算設(shè)計(jì)原理，從思維和方法的高度來進(jìn)行抽象，以尋求具有一定普適意義的學(xué)科價(jià)值。

所謂可計(jì)算性原理亦即計(jì)算的可行性原理。1936年，英國(guó)科學(xué)家圖靈提出了計(jì)算思維領(lǐng)域的計(jì)算可行性問題：即怎樣判斷一類數(shù)學(xué)問題是否是機(jī)械可解的，或者說一些函數(shù)是否可計(jì)算。所謂形理算一體原理，是針對(duì)具體問題應(yīng)用相關(guān)理論進(jìn)行計(jì)算發(fā)現(xiàn)規(guī)律的原理。在計(jì)算思維領(lǐng)域，就是從物理圖像和物理模型出發(fā)，尋找相應(yīng)的數(shù)學(xué)工具與計(jì)算方法進(jìn)行問題求解。所謂機(jī)算設(shè)計(jì)原理，就是利用物理器件和運(yùn)行規(guī)則（算法）相結(jié)合完成某個(gè)任務(wù)的原理。在計(jì)算思維領(lǐng)域，最顯著的成果就是電子計(jì)算機(jī)的創(chuàng)造（計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)原理），比如，電子計(jì)算機(jī)構(gòu)成就是五個(gè)外部設(shè)備（計(jì)算器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備）以及運(yùn)用二進(jìn)制和存儲(chǔ)程序的概念來達(dá)到解決問題的目的。

盡管計(jì)算思維的學(xué)科體系尚未成熟，但在教學(xué)和培訓(xùn)中的應(yīng)用和推廣已逐步開展。一些從事計(jì)算機(jī)教育的學(xué)者在教學(xué)過程中推進(jìn)計(jì)算思維能力的培養(yǎng)，標(biāo)志性的事情包括2008年美國(guó)國(guó)家計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)教師協(xié)會(huì)（CSTA）在網(wǎng)上了得到美國(guó)微軟公司支持的《計(jì)算思維：一個(gè)所有課堂問題解決的工具》（Computational Thinking: A problem solving tool for every classroom）報(bào)告。2008年，ACM在網(wǎng)上公布了對(duì)CS2001（美國(guó)關(guān)于大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)的教學(xué)大綱）進(jìn)行中期審查的報(bào)告（CS2001 Interim Review），開始將美國(guó)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系教授周以真倡導(dǎo)的“計(jì)算機(jī)思維”與“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”課程綁定在一起，并明確要求該課程講授計(jì)算機(jī)思維的本質(zhì)。美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)教師協(xié)會(huì)認(rèn)為，計(jì)算思維應(yīng)當(dāng)是所有學(xué)校所有課堂教學(xué)都應(yīng)當(dāng)采用的一個(gè)工具。采用這個(gè)工具，教師自然會(huì)問以下幾個(gè)問題：（1）人所固有的能力與局限性？計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力與局限性？（2）問題到底有多復(fù)雜？即問題解決的時(shí)間復(fù)雜性、空間復(fù)雜性？（3）問題解決的判定條件是什么？（4）什么樣的技術(shù)（各種建模技術(shù)）能被應(yīng)用于當(dāng)前的問題求解或討論之中？（5）什么樣的計(jì)算策略更有利于當(dāng)前問題的解決？

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)方法論是認(rèn)知計(jì)算學(xué)科的方法和工具，也是計(jì)算學(xué)科認(rèn)知領(lǐng)域的理論體系。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)方法論也進(jìn)一步推進(jìn)了大學(xué)計(jì)算思維的培養(yǎng)。在大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)科教學(xué)中，引入計(jì)算思維關(guān)注點(diǎn)分離的方法解決軟件工程課程中的問題求解、算法設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)方法以及軟件開發(fā)過程、軟件項(xiàng)目管理和軟件開發(fā)方法學(xué)等諸多方面的問題，因?yàn)樽鳛樽钪匾挠?jì)算思維原則之一，關(guān)注點(diǎn)分離是計(jì)算科學(xué)和軟件工程在長(zhǎng)期實(shí)踐中確立的一項(xiàng)方法論原則。離散數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中可以引導(dǎo)學(xué)生利用計(jì)算思維去解決離散數(shù)學(xué)中的模型與數(shù)理邏輯、遞歸與等價(jià)關(guān)系數(shù)目的求解、模塊化與群、等價(jià)關(guān)系證明等問題。

目前，盡管計(jì)算思維已在大學(xué)教學(xué)中逐步應(yīng)用，但是，計(jì)算思維本身還未成為獨(dú)立的學(xué)科體系，并且在教學(xué)中的應(yīng)用都是少數(shù)專家學(xué)者在進(jìn)行小規(guī)模探索性的實(shí)驗(yàn)性教學(xué)，在培養(yǎng)過程中沒有系統(tǒng)性的應(yīng)用計(jì)算思維的系列方法，因此效果并不明顯。

計(jì)算思維對(duì)信息技術(shù)課程的影響

盡管有關(guān)計(jì)算思維的研究目前主要在高校，在國(guó)內(nèi)，也僅在為數(shù)不多的高校計(jì)算機(jī)系或計(jì)算機(jī)學(xué)院開展教學(xué)實(shí)踐探索。由于計(jì)算機(jī)學(xué)科和信息技術(shù)學(xué)科有著天然的緊密聯(lián)系，計(jì)算思維也會(huì)對(duì)中小學(xué)信息技術(shù)課程產(chǎn)生影響。

1.計(jì)算思維是每個(gè)人的基本技能

計(jì)算思維是每個(gè)人的基本技能，不僅僅屬于計(jì)算機(jī)科學(xué)家。我們應(yīng)當(dāng)使每個(gè)孩子在培養(yǎng)解析能力時(shí)不僅掌握閱讀、寫作和算術(shù)（Reading, wRiting, and aRithmetic——3R），還要學(xué)會(huì)計(jì)算思維。正如印刷出版促進(jìn)了3R的普及，計(jì)算和計(jì)算機(jī)也以類似的正反饋促進(jìn)了計(jì)算思維的傳播。當(dāng)大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)教學(xué)在嘗試用計(jì)算思維開展計(jì)算機(jī)專業(yè)課程教學(xué)的時(shí)候，教授們已提出應(yīng)當(dāng)為大學(xué)新生開一門稱為“怎么像計(jì)算機(jī)科學(xué)家一樣思維”的課程，面向所有專業(yè)，而不僅僅是計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)的學(xué)生。我們應(yīng)當(dāng)使入大學(xué)之前的學(xué)生接觸計(jì)算的方法和模型。我們應(yīng)當(dāng)設(shè)法激發(fā)公眾對(duì)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域科學(xué)探索的興趣，傳播計(jì)算機(jī)科學(xué)的快樂、崇高和力量，致力于使計(jì)算思維成為常識(shí)。從目前中小學(xué)的課程設(shè)置來看，通過信息技術(shù)課程讓學(xué)生接觸計(jì)算思維是最有效的途徑。2000年以來，我們已經(jīng)習(xí)慣于將提升學(xué)生信息素養(yǎng)作為信息技術(shù)課程目標(biāo)，隨著計(jì)算思維的引入，需要我們?nèi)ヌ剿餍畔⑺仞B(yǎng)與計(jì)算思維的關(guān)系。

2.計(jì)算思維促進(jìn)信息技術(shù)學(xué)科思維的研究

目前的信息技術(shù)課程普遍存在著“只見技術(shù)不見人”和“什么實(shí)用教什么”的現(xiàn)象。前者反映我國(guó)課程實(shí)現(xiàn)中存在著過度的技術(shù)化取向問題，后者反映了功利主義的課程價(jià)值認(rèn)識(shí)。其實(shí)，這兩種現(xiàn)象所反映的本質(zhì)都是相同的，即以簡(jiǎn)單技術(shù)掌握為第一要義，雖然強(qiáng)調(diào)了用信息技術(shù)解決實(shí)際問題，但也僅是解決如何操作軟件以達(dá)到學(xué)以致用，缺乏從學(xué)生人生發(fā)展的高度看待信息技術(shù)課程所應(yīng)有的價(jià)值。

筆者曾從信息技術(shù)課程中有關(guān)算法與程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)價(jià)值的角度提出算法思維是一種解決問題的過程性思維方式：算法思維就是能清楚說明問題解決的方法，能夠?qū)⒁粋€(gè)復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化成若干子問題并將其進(jìn)一步簡(jiǎn)化，以達(dá)到解決問題的目的，這也是科學(xué)和設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一項(xiàng)重要技能；算法思維就是能清楚地理解問題解決的規(guī)則，能夠認(rèn)識(shí)到問題的起點(diǎn)、邊界和限定范圍，按部就班地完成任務(wù)或解決問題；算法思維就是能清楚地分析問題解決方法的優(yōu)劣，能夠設(shè)計(jì)與構(gòu)造操作步驟更少、更經(jīng)濟(jì)的算法。

算法思維的提出在一定程度上解決“算法與程序設(shè)計(jì)”的學(xué)習(xí)價(jià)值不是僅對(duì)口程序員的培養(yǎng)，就像數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)不僅是培養(yǎng)會(huì)計(jì)一樣。通過算法和程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以體驗(yàn)解決問題的過程，規(guī)范的設(shè)計(jì)與工藝要求，以及人與計(jì)算機(jī)共存的思維特征。但是，算法思維是以算法為出發(fā)點(diǎn)，相比以計(jì)算理論出發(fā)的計(jì)算思維，有更多的局限性。因此，計(jì)算思維有利于推進(jìn)信息技術(shù)課程在學(xué)科思維方面的研究，有利于學(xué)生通過信息技術(shù)課程獲得終身有用的知識(shí)與能力，而不是面臨過時(shí)的計(jì)算機(jī)操作步驟。

3.計(jì)算思維引發(fā)有關(guān)信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)學(xué)科的關(guān)系思考

計(jì)算機(jī)界長(zhǎng)期以來一直認(rèn)為程序設(shè)計(jì)語言是進(jìn)入計(jì)算學(xué)科領(lǐng)域的優(yōu)秀工具，也是獲得計(jì)算機(jī)重要特征的有力工具。早期中小學(xué)開展BASIC語言學(xué)習(xí)，其本意也是以認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)特征為目的。其存在的明顯問題是缺乏學(xué)科思維，過多地關(guān)注具體語言的細(xì)節(jié)。而以應(yīng)用軟件為學(xué)習(xí)對(duì)象的計(jì)算機(jī)課程，雖然強(qiáng)調(diào)了應(yīng)用，但仍然關(guān)注軟件操作細(xì)節(jié)的學(xué)習(xí)，使得課程學(xué)習(xí)內(nèi)容與社會(huì)上的軟件培訓(xùn)班相差無幾。隨著計(jì)算機(jī)軟件的豐富與普及，以及計(jì)算機(jī)操作的人性化，重視工具操作、缺乏思維和方法的計(jì)算機(jī)課程面臨改革是必然的。

信息技術(shù)課程不僅在課程目標(biāo)上實(shí)現(xiàn)了從掌握計(jì)算機(jī)知識(shí)和技能到信息素養(yǎng)的轉(zhuǎn)變，課程形態(tài)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、評(píng)價(jià)方式、教材等方面都有了較大的發(fā)展與改進(jìn)。但是，目前的信息技術(shù)課程在處理學(xué)習(xí)內(nèi)容中，“人如何處理信息”、“人如何用工具處理信息”以及“工具如何處理信息（人如何制造信息處理工具）”三者關(guān)系時(shí)把握不清，特別是對(duì)于有關(guān)計(jì)算機(jī)原理與操作的學(xué)習(xí)內(nèi)容，存在既想回避又無法回避的現(xiàn)狀，要回避是因?yàn)橐苊鈱W(xué)科教學(xué)走回原計(jì)算機(jī)課老路，但計(jì)算機(jī)作為現(xiàn)代信息技術(shù)的典型代表在教學(xué)中又無法回避。

信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)都能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，這種加工有自動(dòng)化屬性。兩者都反映了一個(gè)根本的問題：什么能被有效地自動(dòng)進(jìn)行。這也是計(jì)算思維經(jīng)抽象以后反映的根本問題。計(jì)算思維將促進(jìn)信息技術(shù)課程中信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的關(guān)系問題，即計(jì)算機(jī)在信息技術(shù)課程中的地位問題。

結(jié)束語

對(duì)于計(jì)算思維來講，要成為一門學(xué)科，還有很長(zhǎng)的路要走。目前，計(jì)算思維還不是知識(shí)形態(tài)的學(xué)科，因?yàn)槠浔旧淼母拍睢⒃?、特征、培養(yǎng)方法論以及創(chuàng)新方法論等方面的知識(shí)體系并未形成，也不是大多數(shù)學(xué)?；蜓芯克虒W(xué)內(nèi)容的基本單位。這方面的學(xué)者、知識(shí)信息及學(xué)術(shù)資料所組成的實(shí)體化組織雖然正在形成，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到成熟。另外，各國(guó)的教育行政主管部門還沒有完全認(rèn)識(shí)到計(jì)算思維的重要性。因此，計(jì)算思維學(xué)科體系的建立任重而道遠(yuǎn)。