顺应学科交叉需求 丨 南科大计算机系向全校本科生开设“人工智能导论”课程

发布时间:2022-04-08


近年来,随着人工智能技术的广泛应用,非计算机专业学生出于学科交叉需要,对了解和使用人工智能技术产生了强烈的需求。为顺应这一发展需求,南方科技大学工学院计算机科学与工程系结合学科特点创新教学方法为全校学生开设了一门交叉课程:“人工智能导论”。授课教师为计算机系刘江教授。


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图1 刘江教授向学生讲授“人工智能导论”课程


该课程自开课以来广受学生喜爱与欢迎,课程得到评教的肯定,在理论类课程中得分居全校第5(31-100人课堂)。在开设第二年,基于人工智能+医学的发展需求,该课程被南科大医学院列为专业必修课。同时“人工智能导论”课程受到广东省“人工智能导论非计算机专业一体化教学的改革与探索:‘AI” + ‘AI+”综合类教改项目支持,相关教改成果论文《面向非计算机专业的人工智能导论课程建设与探索》在中国高等教育期刊《中国大学教学》上发表(论文链接请见文末)。同时,"人工智能导论"大学教材也正在撰写中。


课程简介


人工智能是研究如何使计算机模拟人类思维过程、智能行为及其规律的一门学科,处于新时代科技发展的最前沿,正在逐渐改变人们的工作、学习和生活方式。“人工智能导论”是南科大工学院计算机科学与工程系面向全校学生特别是非计算机专业学生开设的一门基础人工智能课程,目的是激发非计算机专业学生对人工智能学习的兴趣,同时引导和提高学生应用人工智能技术进行学科交叉的研究创新能力。

 

授课教师


授课教师是我校工学院计算机系的终身长聘教授刘江老师,他是新加坡国家眼科研究中心首席科学家(兼)。


刘江教授有着非常丰富的科研经历和教学经历,先后在新加坡国立大学、新加坡南洋理工大学等多所高校从事教研工作,是人工智能和医学图像领域的国际专家。研究领域包括:眼脑联动、人工智能、精准医疗和手术机器人。


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图2 刘江教授


教学内容特点


人工智能导论课程的教学以基础理论知识作为基石,利用“AI” + “AI+”的教学方法,通过了解行业智能需求将人工智能知识串联在一起,以应用带理论的方式让学生了解最基本和最前沿的人工智能技术。同时让学生和行业导师进行合作,行业导师可以提出和分析行业智能需求,并使学生应用学到的人工智能知识去实现行业智能应用。


这种应用引出理论知识,理论指导实践的教学方式大大提高了学生特别是非计算机系学生的学习效率。



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图3 基于“AI”+“AI+”的人工智能导论的授课与实践内容


教学方法创新


人工智能导论课程教学创新性地结合人工智能导论课程特点和不同专业的人才培养目标,提出了基于“AI”+“AI+”的教学内容设计和 “个性化”课程项目的教学方法,通过行业智能应用将人工智能概念、人工智能理论、人工智能算法和行业智能需求有机地融合在一起,采用理论与实验实践相结合的教学方式,将最新智能行业需求、应用和技术反映在课堂上,从而提高人工智能导论课程的综合教学水平以及教学新模式。在教学实践中,通过学生,老师以及行业专家共同努力,把课程做到有趣有实效。



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图4 基于“AI”+“AI+”的教学内容设计和“个性化”课程项目的教学方法 


课程项目设计


在课程项目设计方面,为加强学生对人工智能AI技术理论的理解并解决其“AI+”专业问题。不再仅是简单的理论与应用概述性讲授,而是通过学生主动提出或者设计特定的课程项目,帮助学生去调研当下专业一些难点问题和解决方案,并提出基于人工智能技术的解决方案。


表1 2020年人工智能导论课程小组项目汇总


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课堂实录


2021年12月24日,人工智能导论课程迎来了学期期末小组项目展示。南科大医学院的邢明照院长和张文勇副院长现场发表致辞。


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图 5.1 邢明照院长致辞


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图5.2 张文勇副院长致辞


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图6 项目展示


项目展示分小组进行,并现场通过同学投票打分进行评比,汇报项目涉及主题种类繁多,包括骨科手术机器人,人工智能的发展、优势与局限,人工智能在癌症方面的诊断应用,内容推荐算法等,充分体现了南科大学子优秀的实践能力与创新精神。


学生感想


杨明语-19级医学院临床专业


斯宾塞说:“什么技术最有价值?一致的答案就是科学。”在南科大,所有学生不断追求的就是更加精致巧妙的科学。这学期初,我作为一名临床医学生,其实还不是很理解为什么我们要必修人工智能的课程。我以为,作为一名医学生,学好生理生化,搞通内外妇儿,就足以做一个好医生。但随着课程的推进,我逐渐理解了,学科交叉的真正优雅之处。刘老师深入浅出的讲解,将我一个毫无计算机背景的人带入人工智能的理论世界。我惊叹于感知机模仿神经元的微妙,也折服于各类算法在推演时将人类思想解构与重构的神奇。每每在这些时刻,我都能顿悟医学与人工智能的联系,像是两个学科之间,伸展出丝丝缕缕的突起,在某一刻交汇,迸发出人类思想的火花。

 人工智能之于科学本身就有诗意。它就像是人类将思想投射于科学,智慧在云端又反射回来的浪漫。刘老师的课程让我看到了一个关于技术革新的宏大的画卷在慢慢展开,我期待人工智能的进一步发展,也感谢自己能够躬逢这个时代。


杨婷-20级工学院计算机专业


在这学期之前,人工智能在我认识中是复杂的,高深的。在网络上搜索人工智能,得到的都会是一些看上去就深不可测的东西,让想学习它的人无从下手。但在这学期,上了人工智能导论这门课后,我发现了接近人工智能这个领域的路径。在这一学期的学习中,刘老师将人工智能复杂的知识划分成多个小部分,从细小处入手,从我们已有的知识层面开始搭建新的轮廓。这让我觉得学习人工智能有迹可循,简单来说就是“能学懂了”。还有就是每个小组的项目,在这个过程中,我们可以立马将这学期的知识反复学习,巩固,拓展,这让我们收获满满。


论文链接:https://jxcy.chinajournal.net.cn/WKE/WebPublication/paperDigest.aspx?paperID=78f00749-6fc5-4229-8f47-7d10d2a9e380