李祥霞 賀敏偉 張莉 陳佩冬

[摘 ? ?要] 隨著計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，大量的數(shù)據(jù)信息使人們進(jìn)入了大數(shù)據(jù)時代。在大數(shù)據(jù)背景下，龐大的數(shù)據(jù)信息致使傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和分析方法已遠(yuǎn)不能滿足新需求，人工智能（Artificial Intelligence，簡稱AI）作為計算機(jī)中的新型科學(xué)技術(shù)也就應(yīng)運(yùn)而生，并取得了飛躍式發(fā)展。教育作為專門培養(yǎng)技能型創(chuàng)新人才的產(chǎn)業(yè)，也應(yīng)與人工智能高度融合發(fā)展及應(yīng)用創(chuàng)新。文章分析了人工智能專業(yè)教學(xué)模式、課程實(shí)踐教學(xué)及課程考核方式等存在的問題，并進(jìn)一步對此專業(yè)課程建設(shè)進(jìn)行思考與探討，提出了相應(yīng)的教學(xué)改革建議。

[關(guān)鍵詞] 人工智能;教學(xué)改革;教學(xué)模式;實(shí)踐教學(xué);考核方式

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2020. 23. 086

[中圖分類號] G642 ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] ?A ? ? ?[文章編號] ?1673 - 0194（2020）23- 0212- 04

1 ? ? ?引 ? ?言

近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算、人機(jī)交互及移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的迅速發(fā)展，大數(shù)據(jù)時代也隨之而來。大數(shù)據(jù)已經(jīng)滲透到人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€領(lǐng)域，由此產(chǎn)生了龐大的數(shù)據(jù)信息。研究大數(shù)據(jù)最重要的意義是通過對海量數(shù)據(jù)的分析和挖掘，從中發(fā)現(xiàn)新知識、創(chuàng)造新價值、提升新能力、提高新產(chǎn)品。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法已經(jīng)無法滿足日益增長的數(shù)據(jù)處理和分析需求，因此人工智能（Artificial Intelligence，簡稱AI）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。人工智能是計算機(jī)科學(xué)的一個分支，是一門研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的新學(xué)科。

國務(wù)院在2017年發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，提出了我國在2030年人工智能發(fā)展的指導(dǎo)思想、戰(zhàn)略目標(biāo)、重點(diǎn)任務(wù)及保障措施，將人工智能發(fā)展正式上升為國家戰(zhàn)略，將不斷完善人工智能領(lǐng)域?qū)W科布局，設(shè)立人工智能專業(yè)，推動人工智能領(lǐng)域一級學(xué)科建設(shè)。人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋范圍極其廣闊，尤其是在計算機(jī)視覺、自然語言處理、語言識別、醫(yī)療影像、機(jī)器人及信息檢索等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，并取得了一定的突破性進(jìn)展，已經(jīng)成為一些高新技術(shù)產(chǎn)品的核心技術(shù)。

人工智能的發(fā)展已經(jīng)成為不可抵擋的潮流趨勢，其與教育的融合創(chuàng)新發(fā)展勢在必行。教育部2018年在北京大學(xué)舉行了中國高校人工智能人才國際培養(yǎng)計劃啟動儀式，進(jìn)一步完善中國高校人工智能學(xué)科體系，推動人工智能一級學(xué)科建設(shè)。同年，教育部制定了《高等學(xué)校引領(lǐng)人工智能創(chuàng)新行動計劃》，積極推動高校人工智能領(lǐng)域科技創(chuàng)新體系的優(yōu)化和人工智能領(lǐng)域人才培養(yǎng)體系的完善[1]。

國內(nèi)外很多高等院校已經(jīng)開設(shè)了人工智能相關(guān)課程，尤其是人工智能專業(yè)、自動化專業(yè)、機(jī)械專業(yè)及大數(shù)據(jù)專業(yè)，已經(jīng)將一些人工智能課程列入重要的基礎(chǔ)課程。全球共有367所具有人工智能研究方向的高校，美國擁有168所，占據(jù)全球的45.7%。加拿大、中國、印度、英國位于第二梯隊。2017年，中國科學(xué)院大學(xué)成立了國內(nèi)首家人工智能技術(shù)學(xué)院，是我國人工智能技術(shù)領(lǐng)域首個全面開展教學(xué)和科研工作的新型學(xué)院。隨后，中山大學(xué)成立了智能工程學(xué)院。緊接著，南京大學(xué)、浙江大學(xué)、天津大學(xué)、南開大學(xué)、吉林大學(xué)、西安交通大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)及上海交通大學(xué)等知名大學(xué)相繼成立了人工智能學(xué)院，旨在促進(jìn)智能高科技人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展、促進(jìn)我國人工智能技術(shù)的創(chuàng)新突破和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。人工智能學(xué)科研究范疇包括知識表示、自動推理和搜索方法、機(jī)器學(xué)習(xí)和知識獲取、知識處理系統(tǒng)、自然語言理解、計算機(jī)視覺、智能機(jī)器人、自動程序設(shè)計等方面[2]。

《中國新一代人工智能發(fā)展報告2019》中數(shù)據(jù)顯示，截至2018年底，全球共成立人工智能企業(yè)15 916家，我國人工智能企業(yè)數(shù)量為3 341家，位居世界第二位[3]。預(yù)計到2020年，中國人工智能核心產(chǎn)業(yè)規(guī)模將超過1 600億元。教育統(tǒng)計機(jī)構(gòu)發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，人工智能人才缺口將超過500萬人，供需比例為1∶10。在未來很長的一段時間內(nèi)，人工智能專業(yè)的優(yōu)秀人才都是企業(yè)爭奪的重要資源。

隨著人工智能的不斷推進(jìn)，人工智能專業(yè)教育迎來了挑戰(zhàn)，也帶來發(fā)展的機(jī)遇。教育部要求，各高校應(yīng)根據(jù)人工智的專業(yè)特點(diǎn)，提出探索“人工智能+X”的人才培養(yǎng)模式，特別是對人工智能基礎(chǔ)、機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模式識別、計算機(jī)視覺、知識工程、自然語言處理等主干課程的建設(shè)[4]。人工智能教學(xué)需要理論與實(shí)踐相結(jié)合，高校對人才進(jìn)行培養(yǎng)時，既要鞏固基礎(chǔ)的理論知識，也要緊跟學(xué)科發(fā)展時代步伐，需要根據(jù)人工智能人才的需求對課程目標(biāo)及內(nèi)容不斷更新。因此，對人工智能專業(yè)課程教學(xué)的研究具有十分重要的價值。本文通過對人工智能專業(yè)的教學(xué)模式、實(shí)踐教學(xué)及考核方式現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的改革建議。

2 ? ? ?人工智能專業(yè)教學(xué)現(xiàn)狀分析

2.1 ? 專業(yè)教學(xué)模式現(xiàn)狀分析

傳統(tǒng)的教學(xué)模式主要是班級集中授課形式，固定時間、固定教室及固定教材，以教師為主體、學(xué)生為客體，教師向?qū)W生填鴨式單向傳授知識，學(xué)生機(jī)械式接受，這種教學(xué)方式使得教學(xué)過程單調(diào)無味、枯燥生硬、教學(xué)氛圍沉悶壓抑，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性不高。此外，這種教學(xué)模式使得教師無法兼顧不同層次水平學(xué)生的要求，也無法滿足學(xué)生個性化發(fā)展的需求。

不同與其他的計算機(jī)課程，由于人工智能是一門多學(xué)科的交叉的綜合性學(xué)科，其課程具有內(nèi)容較豐富、涉及知識面較廣、概念較抽象、理論較強(qiáng)等特點(diǎn)，這使得學(xué)生在人工智能課程學(xué)習(xí)時困難重重。但是，大部分高校教師目前依然采用這種傳統(tǒng)教學(xué)模式，造成學(xué)生在人工智能課程學(xué)習(xí)中感覺更加枯燥無味、參與度較低，從而達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。為了激發(fā)學(xué)生對人工智能課程的專業(yè)知識學(xué)習(xí)熱情和興趣，探索和研究對人工智能課程學(xué)習(xí)的教學(xué)方式勢在必行。

2.2 ? 專業(yè)實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀分析

專業(yè)實(shí)踐教學(xué)是整個本科教學(xué)活動中的重要的環(huán)節(jié)。專業(yè)實(shí)踐教學(xué)是理論聯(lián)系實(shí)際的重要教學(xué)方法，不僅能夠訓(xùn)練學(xué)生掌握科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和創(chuàng)新思維能力，而且能夠提高大學(xué)生的動手能力、分析問題及解決問題能力。此外，專業(yè)實(shí)踐教學(xué)使學(xué)生從枯燥沉悶的課書條例中解放出來，通過情景的學(xué)習(xí)過程使學(xué)生視野開闊，拓寬就業(yè)渠道，更好地適應(yīng)時代和社會發(fā)展的需求。

對于實(shí)踐和應(yīng)用性較強(qiáng)的人工智能專業(yè)，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)起著非常重要的作用。與國外一些高校相比，我國高校的人工智能教育起步較晚，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的建設(shè)尚不成熟和完善，存在很多弊端及跟風(fēng)建設(shè)。我國大部分高校在人工智能課程構(gòu)建中存在重知識輕能力、重理論輕實(shí)踐的現(xiàn)象。例如，在64個課時的課程安排中，理論課堂講授一般占48個課時，實(shí)驗(yàn)教學(xué)僅占16個課時。此外，實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中存在缺乏綜合性、專業(yè)性及工程應(yīng)用性薄弱等問題，這使得學(xué)生在實(shí)踐中不能真正做到學(xué)以致用。

實(shí)驗(yàn)課上教師自己編寫實(shí)驗(yàn)大綱，要求學(xué)生獨(dú)立完成每一個實(shí)驗(yàn)，然后在規(guī)定時間內(nèi)將實(shí)驗(yàn)報告發(fā)到老師郵箱。這種實(shí)驗(yàn)上課方式局限于上機(jī)操作，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一、脫離了企業(yè)的實(shí)際，不能滿足社會和企業(yè)對人工智能應(yīng)用型人才的新需求。

2.3 ?專業(yè)考核方式現(xiàn)狀分析

大學(xué)課程成績是高等教育的重要組成部分，對各門課程的考核方式不盡相同，這也是各高校教學(xué)改革的一個重要方面。目前，人工智能專業(yè)的課程考核方式多偏重于教材上理論知識點(diǎn)的考察，記憶性知識所占有相當(dāng)大的比例。大部分人工智能專業(yè)課程的總評成績計算方法如下：總評成績=期末考試70%+考勤10% +課程實(shí)驗(yàn)10%+作業(yè)10%。

在人工智能專業(yè)教學(xué)中，教師特別強(qiáng)調(diào)對學(xué)生專業(yè)知識的培養(yǎng)，期末考核的重點(diǎn)也是對該專業(yè)課程的概念、原理及算法的掌握，并且大部分試題考試參考答案唯一，學(xué)生為了填寫標(biāo)準(zhǔn)答案需要靠死記硬背來應(yīng)付考試，造成了高分低能的現(xiàn)象。此外，這種考試方式極易使學(xué)生出現(xiàn)枯燥乏味、抽象難懂的感覺，甚至使學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒。

3 ? ? ?人工智能專業(yè)教學(xué)改革

3.1 ? 專業(yè)教學(xué)模式改革

針對人工智能教學(xué)中教學(xué)模式存在的問題，結(jié)合人工智能專業(yè)課程的特點(diǎn)，我們提出了以下幾點(diǎn)改進(jìn)建議：

（1）人工智能教學(xué)需要將傳統(tǒng)的以老師為主體的講授式教學(xué)模式轉(zhuǎn)向以學(xué)生為主體的教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。在課堂上，教師應(yīng)著重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、邏輯思維和創(chuàng)新思維。在人工智能教學(xué)過程中，教師要主動提出該學(xué)科一些科學(xué)問題及研究前沿問題，營造支持、鼓勵的課堂氛圍，啟發(fā)學(xué)生自主思考，并鼓勵學(xué)生大膽猜想，提出自己的解決方法和設(shè)計方案。此外，通過課堂測試、案例分析、小組討論、演示報告和小組對抗賽及小組項(xiàng)目等多樣形式，讓學(xué)生對人工智能理論和知識點(diǎn)進(jìn)行串聯(lián)和掌握，同時讓大家相互交流自己項(xiàng)目設(shè)計的心得和體會，教師可以對一些創(chuàng)意性項(xiàng)目給予充分的肯定和支持，并提出相應(yīng)的指導(dǎo)性意見，激發(fā)學(xué)生的積極性和教師的教學(xué)熱情。此外，老師與學(xué)生之間進(jìn)行相互討論交流，促進(jìn)師生教學(xué)相長，學(xué)生與學(xué)生之間相互切磋、相互鼓勵及相互促進(jìn)，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動意識和參與意識能得以強(qiáng)化，學(xué)習(xí)的積極性得以提高。

（2）人工智能教學(xué)需要對不同層次的學(xué)生展開因材施教和個性化教學(xué)。在教學(xué)過程中，教師通過設(shè)計不同層次的問題滿足不同層次學(xué)生發(fā)展的需求，提高教學(xué)的整體質(zhì)量。教師通過組織學(xué)生進(jìn)行不同層次的內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)，鼓勵學(xué)生從多角度、多方面發(fā)現(xiàn)和考慮問題，大膽提出新穎想法，有意識地鼓勵優(yōu)秀學(xué)生對問題進(jìn)行較深層研究，并輔助他們將其研究成果發(fā)表在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上。除此之外，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計過程中，教師應(yīng)當(dāng)適當(dāng)引導(dǎo)有興趣的學(xué)生開展探索性、創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，尊重和發(fā)揮學(xué)生的個性優(yōu)勢，從而達(dá)到因材施教的教學(xué)效果。與此同時，教師對學(xué)習(xí)較差的學(xué)生則需要進(jìn)行“補(bǔ)差”，幫其分析所存在的具體問題，并進(jìn)行具體針對性的指導(dǎo)。

（3）人工智能教學(xué)需要結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂+慕課的教學(xué)模式，不拘泥于課本內(nèi)容，拓展和延伸教學(xué)內(nèi)容?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”背景下，“慕課+翻轉(zhuǎn)課堂”互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)模式充分發(fā)揮了互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的優(yōu)勢。例如，哥倫比亞通過與 MOOC、EDX 合作在線上發(fā)布自己的課程，學(xué)生可根據(jù)興趣進(jìn)行選擇，包括人工智能課程，以及機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器人、動畫和 CGI 動作課程等。教師可以建設(shè)本專業(yè)課程的網(wǎng)站，電子課件、教學(xué)計劃、教學(xué)視頻、電子教案及習(xí)題和案例庫等可以在網(wǎng)上公開，學(xué)生可以通過瀏覽網(wǎng)站自由下載，讓學(xué)生形成自主預(yù)習(xí)、學(xué)習(xí)和思考的習(xí)慣，迅速吸收和理解新知識。此外，該網(wǎng)站可以進(jìn)行在線交流，學(xué)生將疑難問題進(jìn)行反饋，教師借此將學(xué)生問題進(jìn)行總結(jié)、答疑，然后反饋到課堂上，從而完善線上教學(xué)資源。這種課堂教學(xué)方式由于不受時空的限制，使學(xué)習(xí)交流更加方便，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時交互，提高學(xué)生參與學(xué)習(xí)的主動性和積極性。

（4）研討會已經(jīng)成為高校課程實(shí)施的主要形式，已經(jīng)成為學(xué)生獲取新知識的一個重要途徑。在人工智能教學(xué)中，教師需要舉辦一些研討講座。通過專家講座平臺，學(xué)生將聽到的學(xué)術(shù)內(nèi)容進(jìn)行相互討論和交流，使得不同學(xué)術(shù)觀點(diǎn)相互碰撞，拓展學(xué)生的視野和知識面，挖掘?qū)W生的思考和創(chuàng)新潛力，從而提高人工智能專業(yè)課堂質(zhì)量。

3.2 ? 專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革

新一輪信息技術(shù)課程改革提倡，大學(xué)教學(xué)要適應(yīng)信息時代的素質(zhì)教育，要立足于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)知識去發(fā)現(xiàn)、分析和解決實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力和社會實(shí)踐能力。而人工智能專業(yè)作為一門實(shí)踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，以培養(yǎng)學(xué)生的工程能力為目標(biāo)，對傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)的改革勢在必行。針對人工智能教學(xué)中實(shí)踐教學(xué)存在的問題，結(jié)合人工智能專業(yè)課程的特點(diǎn)，我們提出了以下幾點(diǎn)改進(jìn)建議：

（1）在人工智能課程安排上，應(yīng)該注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，適當(dāng)調(diào)整理論課時與實(shí)驗(yàn)課時的課時比例，逐漸提高實(shí)驗(yàn)課時占人工智能課時的比例。這種融入了充足的實(shí)驗(yàn)課的人工智能課程，切實(shí)做到理論與實(shí)踐相結(jié)合，有助于學(xué)生對人工智能基本概念和理論的理解，掌握基本算法和技術(shù)，從而達(dá)到教學(xué)目的。

（2）教師適當(dāng)開展赴知名人工智能公司和先進(jìn)實(shí)驗(yàn)室參觀學(xué)習(xí)的實(shí)踐活動，了解我國人工智能應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢，這有利于鼓勵學(xué)生學(xué)好專業(yè)知識，更大限度地把所學(xué)知識與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果，為未來擇業(yè)打下堅實(shí)基礎(chǔ)。

（3）哥倫比亞的人工智能專業(yè)的課程要求學(xué)生不僅上課，而且要在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研討會和交流匯報，課下要自己制作機(jī)器人，教師也會在要求上完課和參觀完實(shí)驗(yàn)室之后要進(jìn)行自己的實(shí)際操作。我國可以借鑒國外先進(jìn)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，可以適當(dāng)給學(xué)生一些課外作業(yè)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和基本技能。

（4）人工智能專業(yè)實(shí)驗(yàn)課中，教師可以采取校企合作的方式進(jìn)行授課。在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中，教師不僅僅局限于上機(jī)操作，根據(jù)企業(yè)人才的需求，確定培養(yǎng)方案和實(shí)驗(yàn)計劃，將社會和企業(yè)需求與教學(xué)培養(yǎng)進(jìn)行無縫接的融合，真正做到將綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識與校外實(shí)踐結(jié)合起來，相互貫通。

3.3 ? 專業(yè)考核方式改革

人工智能課程的考核方式應(yīng)該采用多元化的考核方式。平時成績除了包括課堂表現(xiàn)、課堂測試、課堂出勤、作業(yè)及實(shí)驗(yàn)報告以外，教師還應(yīng)該對學(xué)生在課堂和實(shí)踐課上的創(chuàng)意性和研討會表現(xiàn)進(jìn)行評分。研討會分制化國外發(fā)達(dá)國家早已經(jīng)有先例，美國的佛羅里達(dá)州立大學(xué)開設(shè)了圖書館和信息科學(xué)歷史基礎(chǔ)研討會（3學(xué)分） 、理論發(fā)展研討會（3學(xué)分） 、信息研究研討會（3學(xué)分） 、LIS（ Library and Information Science）研討會（3學(xué)分） 等，均體現(xiàn)了學(xué)生交流討論的人才培養(yǎng)模式[5]。

在人工智能課程的實(shí)踐課上，除了對學(xué)生項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)報告形式進(jìn)行評價，還應(yīng)該對學(xué)生的設(shè)計方案、設(shè)計過程、實(shí)驗(yàn)效果、實(shí)驗(yàn)代碼及個人表現(xiàn)進(jìn)行評價。此外，教師還可以采用自評和互評的形式對學(xué)生實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目成果進(jìn)行評價，并通過討論會形式進(jìn)行綜合評價，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和積極性。

4 ? ? ?結(jié) ? ?語

本文闡述了人工智能專業(yè)建設(shè)中教學(xué)模式、實(shí)踐教學(xué)及考核方式的發(fā)展現(xiàn)狀，并提出了相應(yīng)的改革意見，以適應(yīng)大數(shù)據(jù)時代的發(fā)展。大數(shù)據(jù)背景下，對人工智能專業(yè)發(fā)生了潛移默化的影響，加速了人工智能教學(xué)的變革，各高校教師應(yīng)該順應(yīng)時代發(fā)展的潮流，抓住機(jī)遇，借鑒外國人工智能先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，在課程建設(shè)方面不斷創(chuàng)新，適時調(diào)整，從而培養(yǎng)出適應(yīng)社會和企業(yè)需求的創(chuàng)新型和復(fù)合型人才。

主要參考文獻(xiàn)

[1] 教育部. 教育部關(guān)于印發(fā)《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》的通知[Z]. 2019-04-03.

[2] 羅定生，李文新，鄧志鴻，等. 北京大學(xué)人工智能課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J]. 計算機(jī)教育，2019（10）：3-8，15.

[3] 中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng). 2018年全球AI人才發(fā)展概況及市場需求預(yù)測[EB/OL].http：//www.chyxx.com/ industry/ 201803/621923. html.2019-04-03.

[4]謝和平. 以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育為引導(dǎo)全面深化教育教學(xué)改革[J]. 中國高教研究，2017（3）：1-5.

[5]蘭柳. 哥倫比亞大學(xué)人工智能專業(yè)課程體系研究[J]. 經(jīng)濟(jì)師，2019，361（3）：210-211.