《智能优化方法》课程教学改革与探索

笔者有着在 一 线 从 事 优 化 方 法、机 器 学 习 课 程 的 研 究 经 验、以及智能优化方法教学经验。在《智能优化方法》课程教学 活动中，发现一些问题：
１）学生人数较多，主动思考的积极性不强。由于上课人数 较多，使得很多灵活机动的教学方式不能十分有效的实施，如 分组讨论，每组学生过多，无法充分讨论，参与学生少，学生受 益很少。
（１）教学内容 的 改 革。国 内 高 校 《智 能 优 化 方 法 》课 程 的 总课时有 ３２４８学时，本校教师和学生讲课的时间为 ３２学时， 时间比较 少。而 教 材 中 的 各 个 算 法 的 内 容 却 较 多，且 比 较 分 散。为了让师生讲清和讲透智能优化算法中的这些知识，需要 把这些算法合理的连接、结合起来，是教师需要仔细推敲的问 题。笔者对本课程 讲 解 内 容 进 行 了 修 改，具 体 如 下：① 在 绪 论 部分增加最优化理论、数值优化的基础知识。智能优化理论中 需要用到很多优化的基本手段，另外对优化算法的评价也需要 计算复杂性理论的 支 撑，所 以 有 必 要 补 充 这 些 基 本 知 识；② 对 “微粒群算法的原理及应用”不做讲解，人工神经网络的技术在 上世纪 ６０年代起源，从感知机到多层神经网络，到深度神经网 络，原理是输入特征向量通过中间层变换达到结果，而且使用 反向传播算法进行学习，有必要对学生进行讲解，掌握理论及 实践前沿知识；③对“果蝇算法的原理及应用”不做讲解，改为 “粒子群优化算 法 的 原 理 及 应 用 ”。 果 蝇 算 法 与 第 四 章 “蚁 群
《智能优化方法》是计算机相关专业的重要课程，有着重要 的理论研究价值，并在各工程领域有着重要的应用价值。建立 大小班相结合和实践的教学模式，改革了《智能优化方法》课程 体系，带动计算机、电子信息专业学生的学习气氛，在教学时上 课氛围活跃。教师不仅仅是主动的讲授学生，而是让学生变为 学习的主动者，学习智能优化的理论和实践，让学生进行全面 的提高。
２）缺乏先修数值计算、优化理论等课程。计算机专业大三 学生没有学习数值计算、优化理论等课程，而国内其它高校均 有类似相关课程的学习，从而使得学生在学习《智能优化方法》 这门课时感觉困难重重，严重影响学生的学习积极性。
３）内容 相 对 滞 后。随 着 智 能 优 化 新 技 术、新 理 论 不 断 出 现，但是相关的课程内容没有及时更新，或者略为带过，并没有 详细阐述。比如目前出现的大数据智能优化方法、人工神经网 络在当前课程中都未涉猎。
（３）实践教学 的 改 革。 虽 然 《智 能 优 化 方 法 》课 程 定 位 以 优化算法的理论为主，但是对学生进行教学时，教师经常使用 一些工程技术问题进行解释，如果教师和学习与这些工程实际 问题专门开设课程实验，对学习加深理论、算法进行掌握，和工 程实际进行联 系，对 学 生 更 好。基 于 这 样 的 考 虑，针 对 课 程 知 识结构的特点，教改项目拟选取并建立实际问题的数学模型， 可以在课堂之上当场演示，也可以课下分组完成。课下实践的 开展主要通过分组进行，几个学生作为一组，有利于提高学生 的团队精神。实践环节完成之后学生普遍反映通过身边看得 见、摸得着的实例加深了对智能优化技术的理解，比从课本学 更直观、效果更好。
结合笔者的《智能优化方法》课程的现状以及一线教学经 历，根据教学过程的实际情况对课程进行适当的教学改革和创 新。在一定的有效时间内，使学生能够更扎实的掌握智能优化 方法，并培养学生接受最新知识的能力和实践能力，从而大大 提升计算机专业毕业生就业竞争力。从教学内容、方法及实践 教学等几个方面进行建设与改革：
关键词：智能优化方法；课程教学改革；实践改革 中图分类号：Ｇ６４２ 文献标识码：Ａ
随着计算机科学研究和工程学研究等涌现很多复杂的组 合优化问题，它们在当前的技术条件下很难解决，人们企图使 用一些启发式 方 法 在 合 理 的 时 间 内 找 到 满 意 的 解 决 方 案，因 此，智能优化算法就成为一个有效的复杂组合解决工具，《智能 优化方法》课程在中国大部分高校或研究所的信息科学、通信 科学专业中开始了设置。但由于当前课程的内容所涉及的一 些经典算法，理论性相对较强，使得学生开始学习本课程时通 常感觉内容上很晦涩抽象，这门课程容易出现内容枯燥、难以 学好的感觉，与智能优化方法日益普及并逐步渗透到工程领域 中这一实际情况形成了巨大的反差。
算法”内容有重复，粒子群优化算法是具代表性的算法之一，因 此讲解粒子群优化算法是十分有必要。
（２）教学方法的改革。但是由于首次开设 《智能优化 方 法》，对选课学生数量估计不足，学生数量达到 １００人左右，同 时限于本课程只有 ３２课时，进行分组研讨时，各小组人数过多 （２０人左右），笔者又将各小组分为两个小时，一组同学进行算 法的综述、新技术的报告，另一级同学进行实际问题的解决与 报告。即便如此，研讨效果仍然不佳，因此，我们改革使用大小 班相结合的教学方式，一方面，大课堂的时候通过教师进行理 论前沿的讲授，对学生进行理论的教学，让学生掌握各种算法 的重点和难点 的 内 容。另 一 方 面，在 小 课 堂 班 里 面 进 行 讨 论， 把一些实际问题进行答疑解惑，这样既让学生充分的理解，又 可以让学生接 受 新 知 识，提 交 师 生 的 效 率。小 课 堂 班 时，学 生 都要进行预习，形成课程中的小组，其中每个小班从 １５到 ３０ 人为宜。所有大课堂班的学生编为一个班，在班里设一位学习 班长，班长让成员根据兴趣进行分小班。班长对所有学生的学 习问题汇总，交给任课教师，然后教师再把这些问题进行分类， 把大家共性的问题进行答疑。
科技风 ２０１９年 ２月
科教论坛 ＤＯＩ：１０．１９３９２／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７１７３４１．２０１９０５０２９
《智能优化方法》课程教学改革与探索
姚 睿 江海峰 赵佳琦 周 勇
中国矿业大学计算机科学与技术学院 江苏徐州 ２２１１１６
摘 要：《智能优化方法》是一种近年来新兴的优化方法，这门课程容易出现内容枯燥，难以学好。结合计算机专业课程知识 结构、《智能优化方法》课程的特点以及教学过程实际情况，从教学内容、教学方法以及实践教学等几个方面对《智能高。