“Python人工智能应用”课程的教学改革与实践.pdf

1 2 6 2 0 2 4年1期2 0 2 4年第4 6卷第1期“P y t h o n人工智能应用”课程的教学改革与实践叶黎伟 郝浩宇作者简介:叶黎伟(1 9 9 7-),硕士,助教,研究方向为大数据、图形图像处理;郝浩宇(1 9 9 7-),硕士,助教,研究方向为大数据、复杂网络分析。(商丘工学院 河南 商丘4 7 6 0 0 0)摘 要 文中分析了“P y t h o n人工智能应用”课程的教学改革与实践。首先,介绍了“P y t h o n人工智能应用”课程,指出了传统教学模式存在的问题。其次,探讨了教学改革的重要性。接着,详细阐述了教学改革的具体实践措施。最后,结合教学改革实例,指出通过实践探索和具体项目,可以提升学生的学习积极性和能力,培养学生的创新思维和实践能力,为“P y t h o n人工智能应用”课程的教学改革提供了有益的经验和启示。关键词:P y t h o n人工智能;应用课程;教学改革;团队合作;实践能力中图分类号 G 4 2 0T e a c h i n gR e f o r ma n dP r a c t i c eo f“P y t h o nA r t i f i c i a l I n t e l l i g e n c eA p p l i c a t i o n”C o u r s eY EL i w e i a n dHAO H a o y u(S h a n g q i uI n s t i t u t eo fT e c h n o l o g y,S h a n g q i u,H e n a n4 7 6 0 0 0,C h i n a)A b s t r a c t T h i sp a p e ra n a l y z e st h et e a c h i n gr e f o r m a n dp r a c t i c eo ft h e“P y t h o na r t i f i c i a li n t e l l i g e n c ea p p l i c a t i o n”c o u r s e.F i r s t,t h e“P y t h o na r t i f i c i a l i n t e l l i g e n c ea p p l i c a t i o n”c o u r s e i s i n t r o d u c e d,a n dt h ep r o b l e m se x i s t i n g i nt h et r a d i-t i o n a l t e a c h i n gm o d e a r ep o i n t e do u t.S e c o n d l y,t h e i m p o r t a n c e o f t e a c h i n g r e f o r mi s d i s c u s s e d.T h e n,t h e s p e c i f i c p r a c t i c a lm e a s u r e so ft e a c h i n gr e f o r ma r ee l a b o r a t e d.F i n a l l y,c o m b i n e dw i t ht e a c h i n gr e f o r me x a m p l e s,i ti sp o i n t e do u tt h a tt h r o u g hp r a c t i c a l e x p l o r a t i o na n dp r o j e c t p r a c t i c e,s t u d e n t s l e a r n i n ge n t h u s i a s ma n da b i l i t yc a nb e i m p r o v e d,a n ds t u d e n t s i n n o v a t i v e t h i n k i n ga n dp r a c t i c a l a b i l i t yc a nb ec u l t i v a t e d,w h i c hp r o v i d e su s e f u l e x p e r i e n c ea n d i n s p i r a t i o n f o r t h e t e a c h-i n gr e f o r mo f t h e“P y t h o na r t i f i c i a l i n t e l l i g e n c ea p p l i c a t i o n”c o u r s e.K e y w o r d s P y t h o na r t i f i c i a l i n t e l l i g e n c e,A p p l i e dc u r r i c u l u m,T e a c h i n gr e f o r m,T e a mw o r k,P r a c t i c a l a b i l i t y0 引言针对“P y t h o n人工智能应用”课程的教学改革与实践是当前教育领域的热点话题之一。随着人工智能技术的快速发展和广泛应用,培养学生在P y t h o n编程环境下运用人工智能算法解决实际问题的能力变得越来越重要。然而,传统的教学模式往往难以满足学生的需求,因此需要对课程进行改革。本文旨在探讨“P y t h o n人工智能应用”课程的教学改革,通过项目驱动和以实践为核心的教学方法,提高学生的学习积极性和能力,培养他们的创新思维和实践能力。1 “P y t h o n人工智能应用”课程概述“P y t h o n人工智能应用”课程是一门培养学生在P y-t h o n编程环境下运用人工智能算法解决实际问题的能力的课程,课程涵盖了人工智能的基本理论、常用算法、如何使用P y t h o n编程语言等。通过学习,学生可以掌握P y t h o n编程语言的基本知识,了解人工智能的基本概念和原理。该课程的内容包括以下几个方面。(1)P y t h o n编程语言的基础知识,包括语法、数据类型、控制流等。(2)介绍人工智能的基本概念,如机器学习、深度学习、自然语言处理以及相关的算法和模型。(3)引导学生使用P y t h o n编程语言实现人工智能算法,进行实际的数据处理并构建相应的模型。(4)通过案例分析和实践项目,让学生将所学知识应用到实际问题中,提高他们的实际应用能力和解决问题的能力1。2 “P y t h o n人工智能应用”课程教学改革的必要性2.1 适应人工智能技术的快速发展随着人工智能技术的快速发展,传统的教学模式已经无法满足学生的成长需求,新的算法和应用不断涌现,而传统的教学内容往往滞后于技术的更新和发展。而P y t h o n作为一种灵活且功能强大的编程语言,已经成为人工智能领域的主要工具之一。因此,对“P y t h o n人工智能应用”课程进行教学改革是必要的,以使教学内容能与最新的技术发展趋势保持同步。2 0 2 4年1期1 2 7 2.2 提升学生的实践能力在人工智能领域中,实践能力至关重要。通过实践,学生能更好地理解和应用所学的知识,培养解决实际问题的能力。因此,教学改革必须注重提供更多的实践机会,如编写算法、开发应用程序等,以帮助学生巩固所学知识,提高实践能力。教师可以引入项目式教学法,让学生参与真实的人工智能应用开发。通过与实际问题的接触,学生可以应用所学的知识来解决实际问题,从而提高他们的实践能力和解决问题的能力。此外,教师还可以组织编程竞赛或实践训练,鼓励学生动手实践,培养他们的实践能力和创新思维。2.3 激发学生的创新思维传统的教学模式过于注重知识灌输,缺乏对学生创新思维的培养,为了激发学生的创新能力,教学改革势在必行。一种可行的方式是引入项目式教学,让学生参与真实的人工智能应用开发项目,培养他们的创新意识和团队合作能力2。通过项目实践,学生将面临实际问题,需要应用所学知识解决难题,从而培养解决问题的能力和创新思维。此外,教师还可以鼓励学生参与竞赛和科研项目,提供创新的平台和机会,激发学生的创造力和创新潜能。通过教学改革,学生将具备独立思考、创新的能力,为人工智能领域的创新发展做出贡献。3 “P y t h o n人工 智能 应 用”课 程 的 教 学 改革策略3.1 项目驱动的教学方法项目驱动的教学方法是一种以项目为核心的教学策略,通过让学生参与实际项目的设计、开发和实施,来提高他们对P y t h o n人工智能技术的理解和应用能力。在“P y-t h o n人工智能应用”课程中,教师可以选择与人工智能相关的真实场景,如图像识别、自然语言处理、推荐系统等,设计相应的项目任务。例如,要求学生开发一个基于深度学习的图像分类器,用于识别不同种类的动物,通过这样的项目,可以促使学生将理论知识应用到实际问题中,提高他们的实践能力和解决的问题能力。为了更好地突出项目教学的优势,应将学生分组,要求他们合作完成项目任务,每个团队成员承担不同的角色和责任,如项目经理、数据处理专员、算法工程师等。通过团队合作,学生能提高协作能力、沟通能力和领导能力,更好地完成项目任务。教师应提供必要的实践指导和技术支持,帮助学生解决在项目实践中遇到的问题,并定期组织项目讨论会,让学生分享项目进展和遇到的困难,及时给予反馈和指导。3.2 创设真实场景为了帮助学生更好地理解和应用P y t h o n人工智能技术,教师可以引入真实的数据集和案例,让学生通过P y t h o n编程、人工智能算法对数据进行分析和处理。例如,对于金融领域,可以提供历史股票交易数据,要求学生使用P y t h o n编程建立股票价格预测模型,学生通过数据清洗、特征工程、模型训练等,应用机器学习算法来预测股票价格的走势,让学生深入了解机器学习的原理和应用,提高他们的实际操作能力。另外,教师可以引导学生参与真实的竞赛项目3。例如,组织学生参加数据科学竞赛,如K a g g l e竞赛,要求学生通过P y t h o n编程解决实际的数据挖掘或机器学习问题,利用P y t h o n中的数据处理和建模工具,探索数据集、构建并优化模型。通过参与竞赛,学生能接触到真实的数据和问题,锻炼他们的问题解决能力和创新思维。此外,教师还可以邀请行业专家或从业人员来讲解实际应用案例。专家可以分享他们在实际工作中应用P y t h o n人工智能技术解决问题的经验和方法,使学生从专家的实践案例中了解P y t h o n人工智能技术在不同领域中的应用,同时了解行业内的最新动态和发展趋势,这种实践能帮助学生更好地理解P y t h o n人工智能技术的实际应用场景,激发他们的学习兴趣和学习动力。3.3 借助开源工具和平台P y t h o n作为一种开源的编程语言,为学生提供了丰富的工具和库,帮助他们更好地学习和应用人工智能技术。在教学改革中,可以充分利用这些开源资源,为学生提供实践的环境和资源支持。首先,可引入J u p y t e rN o t e b o o k作为学生的编程环境,其提供了一个交互式的编程环境。学生可以在其中编写并运行P y t h o n代码,实现快速迭代和调试。通过J u p y t e rN o t e b o o k,学生可以更加直观地理解P y-t h o n语 法 和 人 工 智 能 算 法 的 实 现 过 程。同 时,J u p y t e rN o t e b o o k还支持M a r k d o w n格式的文档编写,可以通过编写文档来记录和分享他们的学习和实践过程。其次,引导学生使用开源的人工智能库,如T e n s o r F l o w,P y T o r c h等,进行深度学习和机器学习的实践。这些开源库提供了丰富的工具和算法,可以使学生更加便捷地构建和训练自己的人工智能模型。通过使用这些库,学生可以深入了解人工智能算法的原理和应用,并将其应用于实际问题。这些开源库还提供了大量的文档和示例代码,可以用作参考和借鉴,加快学习和实践的速度。3.4 强调跨学科融合人工智能应用领域涉及多个学科,如数学、统计学、计算机科学等,因此在课程中强调跨学科的融合,能更好地培养学生的综合能力4。例如,引入数学和统计学的概念,可以帮助学生理解人工智能算法的原理。人工智能算法中涉及大量的数学和统计学知识,如线性代数、概率论、统计推断等。在课程中引入这些概念,能使学生更深入地理解算法背后的数学原理,从而更好地应用和调整算法。3.5 提供个性化的学习支持(1)通过在线学习平台为学生提供个性化学习资源。如提供不同学习水平的教学视频、交互式学习材料、在线练习项目等,使学生可以根据自己的学习进度和理解程度,选移动信息1 2 8 2 0 2 4年1期择适合自己的学习内容和学习方式,以更好地理解和掌握P y t h o n人工智能应用的知识。(2)教师的个性化辅导。教师可以通过在线讨论、答疑解惑、个别辅导等方式,为学生提供针对性的学习指导,根据学生的学习表现和问题反馈,及时调整教学策略,从而帮助学生解决学习困惑,提升学习效果。(3)设置不同难度的项目任务,设立多个项目任务,每个任务的难度可以根据学生的学习水平和能力进行调整。学生根据自己的实际情况选择适合自己的学习路径,并逐步挑战更高难度的项目任务,激发学生的学习兴趣和动力,同时保证每个学生都能在适合自己的学习环境中不断进步。4 “P y t h o n人工智能应用”课程的教学改革实践案例 在某大学的计算机科学系,有一门名为“P y t h o n人工智能应用”的课程,在传统的教学模式下,学生在课堂上主要学习理论知识,缺乏实践,导致学生对人工智能技术的理解和应用能力有限5。为改善这一情况,教师决定进行教学改革,并引入了项目驱动教学法。4.1 教学策略在课程改革中,主要采用了3种新型教学方法。(1)项目驱动法。按照项目的形式组织课程内容,每个项目都是一个实际的应用场景,学生需要应用P y t h o n人工智能技术来解决问题。(2)小组合作学习。学生被分成小组,每个小组负责一个项目。在项目中,学生需要相互协作,共同完成任务。(3)开源工具和平台的应用。引导学生使用开源的P y t h o n人工智能工具和平台,如T e n s o r F l o w,K e r a s等,为学生提供用于实践的环境和资源。4.2 案例效果通过教学改革实践,取得了以下效果。(1)提高了学生的实践能力。学生在实际的应用场景中学习,不仅能掌握理论知识,还能将其应用到实践中,提高了他们的实践能力。(2)增强了学生的创新思维。在项目中,学生需要面对各种问题和挑战,需要思考和提出解决方案,锻炼和提升了学生的创新思维。(3)培养了学生的团队合作能力。学生在实践中学会了相互协作、共同解决问题,并学会了倾听和沟通,培养了团队合作精神。4.3 总结通过上述案例可以看出,教学改革的实践对于“P y t h o n人工智能应用”课程具有重要意义。项目驱动的教学方法、小组合作学习以及开源工具和平台的应用,可以有效提高学生的实践能力、创新思维和团队合作能力。这样的教学改革不仅能增强学生的学习动力和兴趣,也为他们未来的职业发展奠定了坚实的基础。因此,教师应该积极探索和实践教学改革,为学生提供更加丰富、更具实践性的学习体验。5 结语在人工智能快速发展的时代背景下,传统的教学模式面临着许多问题,如学生缺乏学习动力、实践能力不足等。为解决这些问题,教学改革显得尤为重要。教师需要引入项目驱动教学法、建立多元的评价与反馈机制,让学生更加积极、主动地参与学习,增强实践能力和创新思维,同时更全面地了解自己的学习情况,从而及时调整学习进度。教学改革的实施需要教师的积极参与和不断创新,也需要学校、教育机构的支持与配合。只有通过教学改革,才能更好地适应时代的发展需求,培养出具有创新精神和实践能力的优秀人才。参考文献1岳洪伟,樊亚妮,张辉,等.P y t h o n人工智能应用课程的教学改革与实践探析J.电脑知识与技术,2 0 2 3,1 9(1 6):1 6 8-1 7 0.2李永胜,葛丽娜,贺忠华,等.“课程思政”视域下“人工智能与计算机应用”课程混合式教学改革J.广西民族大学学报(自然科学版),2 0 2 2,2 8(3):8 8-9 2.3石勤,卢方.人工智能背景下高职业财一体信息化应用课程教学改革与实践J.会计师,2 0 2 2(1 1):1 2 1-1 2 3.4许莹,熊茂华,尹霞,等.基于O B E的人工智能应用技术课程教学改革探索J.电脑知识与技术,2 0 2 1,1 7(1 4):1 5 9-1 6 1.5张军国,谢将剑.人工智能时代“物联网技术及应用”研究生课程教学改革J.中国林业教育,2 0 2 0,3 8(S 1):4 9-5 2.移动信息