首页 > 论文范文 > 教育综合论文 > 课程教学论文 > 面向物流专业的人工智能课程教学改革与实践

面向物流专业的人工智能课程教学改革与实践

2024-11-12 113 上传者：管理员

摘要：人工智能课程由于其内容广泛、知识更新较快，面临着诸多挑战。文章针对物流专业的学科特点，从分析人工智能课程的特点入手，探讨了当前物流专业人工智能课程所面临的挑战。随后，将案例教学法引入物流专业的人工智能课程教学，并详细阐述了案例教学法的实施过程，同时将课程组设计的案例运用到实际教学中。通过实验班与对照班的教学对比，验证了案例教学法在人工智能教学中的有效性。教学实践显示，案例教学法可以提高学生的学习兴趣，鼓励学生积极参与教学的各个环节，从而提高了学生的综合能力。

关键词：
人工智能
教学改革
案例教学法
物流专业
课程教学
加入收藏

如今，人工智能已经渗透到生活的各个方面，且我们正在从中受益。可以举一些例子来说明人工智能带来的便利，如基于人脸识别的智能门禁系统[1]、智能停车系统[2]、智能导航机器人[3]、智能物流系统[4]等。随着人工智能产业的发展，人工智能教育受到了越来越多的关注，多数国家的高等教育机构开设了人工智能专业或相近的本科专业。除了人工智能有关的本科专业开设了全面系统的人工智能课程群以外，数学、物理、工程和艺术等其他专业也提供了人工智能课程[5]。对于非人工智能相关专业的人工智能课程，人工智能基础或导论是他们的主要课程。

人工智能基础课程的学习目标是理解人工智能的基本概念和原理，熟悉机器学习的基本概念，掌握常用的机器学习算法；学会使用相关工具和库，能够处理和分析数据，了解模型评估和选择的方法；了解常见的人工智能伦理和法律问题，具备解决实际问题的能力，有能力继续深入学习。针对物流专业的人工智能教育，一些教学人员和研究人员进行了教育改革实践，以试图获得更好的教育效果。例如，季秋等[6]对人工智能背景下的物流管理课程进行了教学改革研究。针对物流专业当前所处的数字化和智慧化时代，王晖[7]对智能物流技术新专业人才培养路径进行了深入研究。人工智能已广泛应用于理工大学的物流专业，杨维新等[8]研究了人工智能在理工大学中物流专业教学中的应用。人工智能时代下，对高职院校的物流专业人才培养提出较高的要求，张利梅等[9]研究了人工智能环境下的高职院校物流专业教育教学方法。以上这些教育教学改革提高了教学效果，进一步增强了学生在人工智能方面的综合能力。

考虑到人工智能与现实生活的密切联系，已经深入渗透到物流专业的应用领域中，我们将案例教学法引入人工智能课程中，以物流专业的实际案例来提升教学效果。我们的想法是利用物流领域与人工智能关系密切的实际案例来激发学生的学习兴趣，让学生积极参与课程学习的各个方面。我们进行了两个班级的教学实践比较，以验证案例教学法在人工智能课程中的有效性。

1、物流专业人工智能课程教学面临的挑战

对物流专业的人工智能课程来说，通常在第二学年或第三学年初开设。目前的人工智能课程存在以下方面的挑战。首先，人工智能涉及到许多不同领域的知识，如数学、统计学、计算机科学等，如何整合这些知识以确保学生获得全面的理解是一个挑战；特别是人工智能涉及到许多复杂的数学和编程概念，对学生的数学基础和编程能力提出了较高的要求。其次，人工智能是一个高度动态的领域，新的技术、模型和方法不断涌现，课程内容需要不断更新以跟上最新的发展。而且人工智能是一个具有挑战性但也高度吸引人的领域，如何在教学中保持学生的兴趣和动力是一个重要的考虑因素。最后，目前的人工智能课程普遍缺乏实践教学。由于课时安排有限，学生参与实际项目的机会很少，导致学生难以理解人工智能的应用。在一些情况下，实施人工智能项目可能需要大量的时间、数据和硬件资源，这可能不易在学校环境中实现。

人工智能正以突飞猛进的速度发展，推动了人工智能产业的蓬勃发展。然而，目前的人工智能课程无法跟上时代发展和需求的步伐。鉴于人工智能课程的上述挑战，考虑到物流专业具有很强的实践性，我们将案例法引入人工智能教学中，试图用物流专业有关的案例来提升人工智能教学效果。

2、方法

案例教学法利用实际案例来引导教学，最初被应用于商业教学[10]。后来，这种方法被应用到了包括计算机科目在内的许多学科的教学中[11]。根据教学目标和物流专业的特点，我们提出了选择案例的以下要点：

(1）案例应与物流专业密切相关。特别是那些深刻影响我们生活的案例，这将增加学生的兴趣，提升学生的参与度和热情；

(2）案例应当能够被大多数学生接受。过于困难或过于简单的案例不仅在辅助教学方面起不到作用，还会影响学生的学习兴趣。因此，需要考虑符合大多数学生接受度的案例；

(3）案例应具有明确的方向性。与教学目标密切相关的案例将有助于理解课程知识，而目标不明确的案例会降低学习效果。

在确定好了案例内容以后，就需要考虑如何实施案例教学。通常来说，实施案例教学的主要步骤如图1所示。接下来，我们详细说明这些主要步骤

(1）案例展示：学生阅读案例材料，全面了解案例，对案例中的问题有初步了解，并熟悉案例活动的步骤。教师应指出问题，也就是在案例情境中需要完成的任务，并对问题进行定位以及解释问题的实质；

图1 案例教学实施流程图

(2）分组讨论：学生尝试合作探讨并解决案例中的问题。在此过程中，学生将了解到解决问题所需的知识和技能，并主动学习这些知识和技能。在分组讨论阶段，教师可以根据问题的难度决定是否提供指导和帮助；

(3）知识提取：知识提取可以在讨论之前或之后进行，具体取决于案例情况。如果在分析和讨论案例之前必须理解某些内容，就在讨论之前学习它。将知识提取放在讨论之后可以帮助学生认识到理论知识的支持作用，使案例讨论为理论知识的提取铺平道路；

(4）二次讨论：在二次讨论中，总结每个小组的结果，并进一步讨论案例的内容。任何不同的观点和无法解决的问题都可以在此讨论和解决。小组讨论中问题的解决是一个初步讨论，二次讨论应对问题的解决给予反馈，并得到科学的解决方案。二次讨论使学生能够在深度和广度上对案例有进一步了解，从而深入理解其中包含的理论知识；

(5）总结评估：在这个阶段，教师应总结之前的讨论，拓展案例中包含的理论知识和技术，并加强对案例中问题的解决方案。这个阶段需要再次提出问题并扩展，使知识抽象化和系统化。此外，教师需要根据各种评估指标全面评估学生的表现。

3、课程教学效果评价

3.1案例设计

根据前面的分析，本文为物流专业的人工智能课程设计了如表1所示的案例，这些案例都与物流专业十分密切，偏向于物流专业的具体应用，有利于学生的理解。

3.2案例教学

本文以“包裹自动化分拣”为例来展示案例教学的过程。第一，教师在课堂向学生展示了“包裹自动化分拣”的案例，需要详细介绍包裹自动化分拣的流程，最后要实现的目标，在介绍这个案例时，可以介绍一些企业正在应用的自动化分拣案例。在老师介绍完该案例后，学生可以离线查询资料，全面了解任务。第二，将学生分成小组，让他们讨论各自的方法和想法，老师给予指导以纠正错误的解决方案。分组可以是自由组队也可以是教师指定的形式，但是要控制好小组的规模，小组人数既不能过少也不能过多。在这一阶段，学生需要给出相对完整的包裹自动化分拣解决方案，即包裹自动化分拣系统实施步骤。第三，学生需要从包裹自动化分拣系统中提取主要的技术，以及该项技术背后涉及的人工智能知识模块———计算机视觉技术。在该阶段，学生需要总结汇报该案例的关键知识和技术，老师给予评论并总结主要的知识要点。第四，根据之前的步骤，学生再次讨论，并为任务提供更具体和更好的解决方案。在二次讨论阶段，学生需要给出科学完整的解决方案，即如何用人工智能技术实现包裹自动化分拣，特别是计算机视觉技术在包裹自动化分拣中的具体实施过程。第五，学生需要报告总结好的包裹自动化分拣系统解决方案，老师对解决方案给与总结点评，指出方案中存在的问题，并抽取其中的关键知识点进行讲解。

表1 设计的人工智能教学案例

3.3结果评估

本文选择了两个班级作为研究对象，其中一个采用了案例教学法，另一个采用了传统教学法作为对照组。在课程学习结束时，对两个班级之间的差异进行了评估。两个班级的考试成绩以及统计结果如表2所示。

表2 实验班和对照班的课程成绩统计结果

由表2可知，实验班的平均分高于对照班。实验班的z分数为0.127。渐进显著性为0.094，大于0.05，即原假设被接受，实验班的分数符合正态分布。对照班的z分数为0.112。渐进显著性为0.187，大于0.05，即对照班的分数也符合正态分布。

本文还采用了t检验进行统计测试。对于32个样本，统计量具有31个自由度的t分布。如果t>t31,0.975=2.04，可以拒绝原假设。表2显示，t检验值为2.75，大于2.04。换句话说，实验班和对照班之间的差异在统计上是显著的。

为了量化教学效果，本文绘制了学生在案例教学模式和传统教学模式下的反馈表格。图2描述了实验班和对照班之间在学习兴趣和学习习惯方面的比较。

图2 实验班与对照班学习兴趣及学习习惯之比较

图2 (a）的结果显示，案例教学方法在激发学生学习兴趣方面起到了明显的作用。特别是在“不感兴趣”和“非常感兴趣”的情况下，实验班和对照班之间存在明显差异。图2 (b）的结果显示，在学习习惯方面，实验班和对照班之间存在明显差异，特别是在“热情参与”和“积极完成任务”方面。总的来说，案例教学方法在提高学习兴趣和学习习惯方面具有显著而有效的作用。

我们对实验班的学生做了统计调查。问卷题目与统计结果如表3所示。

表3的结果表明，从各个方面来看，大多数学生更喜欢案例教学法。此外，案例教学法不仅可以增加学习兴趣，还可以全面提升学生的能力。

4、结论

本文将案例教学法引入了人工智能课程。从实践教学中可以得出以下几点结论：（1）使用案例教学法可以显著提高课程成绩；（2）案例教学法有效地增加了学生的学习兴趣；（3）案例教学法在改善学习习惯方面起到了明显的作用；（4）学生更喜欢案例法而非传统课堂教学。

表3 调查问卷及结果统计

案例教学法只是众多教学方法中的一种，教师应根据不同的教学目标、不同的教学内容和不同的学生情况选择一种或几种教学方法，以便因材施教。在未来的教学实践中，需要选择和设计符合新事物发展的案例。此外，可以考虑将案例法与其他教学方法结合使用。

参考文献:

[1]王丽君,路一平.基于人脸识别技术的智能图书馆门禁系统研究[J].信息与电脑(理论版),2023,35(1):159-161.

[2]谭冰清,屈挺,徐素秀,等.物联网驱动的停车位共享云平台[J].物流科技,2018,41(6):55-58.

[3]王全,陈学海,干熊,等.基于ROS的智能割草机器人导航控制系统设计[J].湖北工业大学学报,2023,38(4):49-54.

[4]王玉.智能工厂与智能物流系统规划建设要点与建议[J].物流技术与应用,2023,28(9):114-116.

[6]季秋,李炜卓.人工智能背景下物流管理课程的教学改革研究[J].物流工程与管理,2022,44(7):171-174.