李紅艷 汪波 王正

摘要：隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，信息類人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)與實(shí)踐已成為教育界關(guān)注的焦點(diǎn)。文章針對當(dāng)前信息類人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)與實(shí)驗(yàn)過程中存在的問題，提出構(gòu)建一種以產(chǎn)出為導(dǎo)向的課程體系改革與實(shí)踐研究方法。通過分析以產(chǎn)出為導(dǎo)向的信息類人才創(chuàng)新能力的要求，設(shè)計(jì)了一套涵蓋理論知識、實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維三方面的課程體系。實(shí)踐證明，該課程體系能夠有效提升信息類人才的創(chuàng)新能力，為我國人工智能領(lǐng)域的發(fā)展提供有力的人才支持。

關(guān)鍵詞：人工智能；信息類人才；創(chuàng)新能力；課程體系；改革與實(shí)踐

中圖法分類號：P208? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）08-0149-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

人工智能技術(shù)的快速發(fā)展對信息類人才的創(chuàng)新能力提出了更高的要求。然而，當(dāng)前我國信息類人才的培養(yǎng)過程中仍存在一定的問題，例如過于注重理論知識傳授，忽視實(shí)踐能力培養(yǎng)，以及課程設(shè)置單一，缺乏對學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)等[1]。為此，本文提出構(gòu)建一種以產(chǎn)出為導(dǎo)向的信息類人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)課程體系改革與實(shí)踐研究方法。

1 人工智能時(shí)代對信息類人才創(chuàng)新能力的要求

1.1 理論知識方面

信息類人才通常指接受過專業(yè)教育和培訓(xùn)，在信息技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域具備相關(guān)知識和技能的專業(yè)人士，包括計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)等專業(yè)技術(shù)人才[2]。要求熟練掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)和人工智能方面的基本理論和知識，具有設(shè)計(jì)和開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)的基本能力，能夠從事人工智能以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)相關(guān)軟硬件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)、維護(hù)與管理。同時(shí)，還應(yīng)遵守相關(guān)職業(yè)規(guī)范，承擔(dān)相應(yīng)社會責(zé)任。具體要求如下：

（1） 計(jì)算機(jī)學(xué)科基礎(chǔ)：具備扎實(shí)的計(jì)算機(jī)學(xué)科理論基礎(chǔ)，包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計(jì)與分析、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、組成原理、軟件工程等。具備較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)相關(guān)軟硬件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā)能力，能夠綜合運(yùn)用自身知識分析解決實(shí)際工程問題，從事各類型軟硬件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)、測試和維護(hù)工作。

（2） 數(shù)學(xué)基礎(chǔ)：包括離散數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、最優(yōu)化方法等。能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)知識，針對信息技術(shù)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問題建立數(shù)學(xué)模型并求解，并能對模型或解決方案的合理性進(jìn)行比較與綜合。

（3） 統(tǒng)計(jì)學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)：了解概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)、國民經(jīng)濟(jì)核算、經(jīng)濟(jì)學(xué)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理、大數(shù)據(jù)技術(shù)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)、統(tǒng)計(jì)分析軟件應(yīng)用、大數(shù)據(jù)分析與可視化等。具備統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)資料采集與整理、統(tǒng)計(jì)分析軟件應(yīng)用、統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告撰寫等能力。

（4） 人工智能基礎(chǔ)：深入理解機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、自然語言處理、計(jì)算機(jī)視覺等人工智能領(lǐng)域的前沿技術(shù)，還需要了解人工智能的最新研究成果和應(yīng)用案例。

（5） 跨學(xué)科知識：了解與數(shù)據(jù)隱私、知識產(chǎn)權(quán)、算法偏見和倫理相關(guān)的法律和倫理問題，了解如何設(shè)計(jì)易用的界面和提供良好的用戶體驗(yàn)。

1.2 實(shí)踐能力方面

信息類人才的實(shí)踐能力要求不僅包括技術(shù)層面的技能，如傳統(tǒng)的編程能力、數(shù)據(jù)分析和處理能力，還包括能夠熟練運(yùn)用人工智能相關(guān)工具和框架解決實(shí)際問題的能力、創(chuàng)新思維以及與團(tuán)隊(duì)合作的能力[3]。具體要求如下：

（1） 編程能力與軟件開發(fā)能力：熟練掌握至少一種編程語言（例如Python、Java、C++、JavaScript等），并具備良好的編碼能力。了解編程范式，如命令式編程、面向?qū)ο缶幊?、函?shù)式編程等，并能夠運(yùn)用這些范式進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)。同時(shí)，掌握軟件開發(fā)的基本流程，包括需求分析、設(shè)計(jì)、編碼、測試和部署維護(hù)。

（2） 數(shù)據(jù)分析和處理能力：能熟練使用各種數(shù)據(jù)分析相關(guān)的軟件和編程語言，如Excel、SQL、Python、R、SAS、SPSS、Tableau等。能夠根據(jù)不同的數(shù)據(jù)類型和分析目的選擇合適的工具，并能夠靈活地切換和學(xué)習(xí)新的工具。掌握數(shù)據(jù)的收集、清洗、處理、分析、可視化等方法，能夠運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)等理論和模型，從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律、趨勢、異常等信息，并能夠用圖表、報(bào)告、故事等形式有效地呈現(xiàn)和傳達(dá)分析結(jié)果。

（3） 人工智能工具和框架的運(yùn)用：熟練運(yùn)用人工智能相關(guān)的工具和框架，如TensorFlow、PyTorch、Keras、Scikit-learn、MXNet等，能夠構(gòu)建、訓(xùn)練和部署人工智能模型[4]。

（4） 項(xiàng)目管理和團(tuán)隊(duì)協(xié)作：能夠在多學(xué)科團(tuán)隊(duì)中有效溝通，協(xié)調(diào)資源，管理項(xiàng)目進(jìn)度，并能夠與其他團(tuán)隊(duì)成員共同推動項(xiàng)目的成功。

（5） 持續(xù)創(chuàng)新和改進(jìn)：信息類人才需要具備持續(xù)創(chuàng)新和改進(jìn)的能力，能夠不斷尋求新的解決方案，優(yōu)化現(xiàn)有流程，提高效率，并能夠適應(yīng)和引導(dǎo)技術(shù)變革。

1.3 創(chuàng)新思維方面

信息類專業(yè)具有很強(qiáng)的應(yīng)用背景，信息類人才的創(chuàng)新意識不僅要體現(xiàn)在思想、觀念上，更要體現(xiàn)在實(shí)踐創(chuàng)新上。要求具備良好的創(chuàng)新意識、批判性思維和問題解決能力，還要有能夠開展跨學(xué)科研究和創(chuàng)新實(shí)踐的能力[5]。具體要求如下：

（1） 創(chuàng)新意識：能夠主動尋找和發(fā)現(xiàn)問題，勇于嘗試新的方法和思路，跟蹤最新技術(shù)發(fā)展，愿意嘗試和探索未知的領(lǐng)域，能夠提出創(chuàng)新的解決方案和改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)。

（2） 批判性思維：批判性思維是分析和解決問題過程中不可或缺的一種能力。要求個(gè)體能夠超越表面的知識和解決方案，進(jìn)行更深層次的思考和分析，識別潛在的錯(cuò)誤和不足，給出建設(shè)性的意見和建議，并不斷實(shí)踐和改進(jìn)。

（3） 跨學(xué)科研究：信息類人才需要具備跨學(xué)科研究的能力，能夠結(jié)合計(jì)算機(jī)科學(xué)與其他學(xué)科（如心理學(xué)、生物學(xué)、社會學(xué)等）的知識和方法，開展創(chuàng)新性的研究工作，以解決復(fù)雜的問題。

（4） 創(chuàng)新實(shí)踐：能夠?qū)?chuàng)新思維轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用，能夠通過項(xiàng)目實(shí)踐、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、技術(shù)改進(jìn)等過程，將創(chuàng)新理念轉(zhuǎn)化為應(yīng)用成果。

（5） 持續(xù)學(xué)習(xí)和適應(yīng)能力：能夠理解和評價(jià)針對信息技術(shù)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的工程實(shí)踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響，能夠適應(yīng)行業(yè)和社會的發(fā)展需求，具備終身學(xué)習(xí)能力和較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)和適應(yīng)能力。

2 產(chǎn)出導(dǎo)向的信息類人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)課程體系

為了培養(yǎng)適應(yīng)人工智能時(shí)代需求的信息類人才創(chuàng)新能力，需要設(shè)計(jì)一套以產(chǎn)出為導(dǎo)向的課程體系[6]。這樣的課程體系應(yīng)該包含理論知識、實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維三個(gè)方面的課程。具體建議如下：

2.1 理論知識課程

（1） 計(jì)算機(jī)科學(xué)基礎(chǔ)：包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等。

（2） 數(shù)學(xué)基礎(chǔ)：包括線性代數(shù)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、離散數(shù)學(xué)等。

（3） 統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)：包括描述性統(tǒng)計(jì)、推斷性統(tǒng)計(jì)、回歸分析等。

（4） 人工智能基礎(chǔ)：包括機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、自然語言處理、計(jì)算機(jī)視覺等。

（5） 跨學(xué)科知識：結(jié)合心理學(xué)、生物學(xué)、社會學(xué)等學(xué)科的知識。

2.2 實(shí)踐能力課程

（1） 編程實(shí)踐：通過實(shí)際編程項(xiàng)目來提高編程技能。

（2） 數(shù)據(jù)分析實(shí)踐：使用真實(shí)數(shù)據(jù)集進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)挖掘等。

（3） 人工智能項(xiàng)目實(shí)踐：參與人工智能相關(guān)的項(xiàng)目開發(fā)，應(yīng)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題。

2.3 創(chuàng)新思維課程

（1） 創(chuàng)新方法：學(xué)習(xí)創(chuàng)新的基本理論，如創(chuàng)新過程模型、創(chuàng)新類型等，掌握創(chuàng)新方法和工具，如頭腦風(fēng)暴、六頂思考帽、TRIZ等[7]。

（2） 批判性思維：學(xué)習(xí)如何界定問題、識別問題的核心，掌握證據(jù)評估的方法，判斷信息的可靠性、相關(guān)性和有效性，練習(xí)邏輯推理和論證構(gòu)建，提高解決問題的能力。

（3） 團(tuán)隊(duì)協(xié)作與溝通：在多學(xué)科團(tuán)隊(duì)中實(shí)現(xiàn)共同目標(biāo)的關(guān)鍵能力，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，包括團(tuán)隊(duì)建設(shè)、角色扮演、有效溝通技巧、反饋機(jī)制、沖突解決、溝通渠道等。

通過這樣的課程體系，將學(xué)科理論知識與專業(yè)實(shí)踐技能相結(jié)合，學(xué)生不僅能夠掌握扎實(shí)的專業(yè)理論基礎(chǔ)，還能夠在實(shí)踐中提高動手能力，同時(shí)培養(yǎng)創(chuàng)新思維和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

3 課程體系改革與實(shí)踐方法

3.1 優(yōu)化課程設(shè)置

定期進(jìn)行行業(yè)需求調(diào)研，了解市場對人才的需求，跟蹤技術(shù)發(fā)展趨勢，確保課程內(nèi)容的前瞻性和實(shí)用性[8]。定期更新課程大綱，引入新的課程模塊和案例研究，結(jié)合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證要求，調(diào)整課程內(nèi)容。增加實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、項(xiàng)目實(shí)踐等課程，讓學(xué)生在實(shí)際操作中學(xué)習(xí)和創(chuàng)新，設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、創(chuàng)業(yè)孵化器等平臺[9]。設(shè)計(jì)跨學(xué)科的課程，鼓勵(lì)學(xué)生從不同角度思考問題，培養(yǎng)綜合解決問題的能力，實(shí)施跨學(xué)科項(xiàng)目。

3.2 改進(jìn)教學(xué)方法

采用項(xiàng)目驅(qū)動的方法，設(shè)計(jì)和實(shí)施以項(xiàng)目為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)課程，讓學(xué)生參與到真實(shí)的、有挑戰(zhàn)性的項(xiàng)目中，通過實(shí)際操作來學(xué)習(xí)知識和技能。實(shí)施案例教學(xué)，教學(xué)中引入真實(shí)案例研究，讓學(xué)生分析案例，理解理論知識在實(shí)際工作中的應(yīng)用。案例應(yīng)涵蓋成功的創(chuàng)新案例、問題解決的案例等，以提供多樣化的學(xué)習(xí)視角。采用討論式教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生參與課堂討論，發(fā)表個(gè)人見解，培養(yǎng)批判性思維和創(chuàng)新能力。利用在線學(xué)習(xí)平臺和工具，提供靈活的學(xué)習(xí)方式，幫助學(xué)生自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)。鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，通過實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)等實(shí)踐活動來鞏固和深化知識[10]。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行反思，思考自己的學(xué)習(xí)過程和解決問題的策略，以促進(jìn)個(gè)人的成長和技能的提升。

3.3 加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)

提升教師隊(duì)伍的專業(yè)素養(yǎng)，通過技術(shù)培訓(xùn)、學(xué)術(shù)研討會等方式，讓教師了解最新的技術(shù)和發(fā)展，鼓勵(lì)教師進(jìn)行跨學(xué)科項(xiàng)目合作研究，促進(jìn)不同學(xué)科的交叉融合，提升教學(xué)和科研水平。引進(jìn)行業(yè)教師參與人才培養(yǎng)全過程，為學(xué)生提供更多實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和行業(yè)洞察。建立有效的教師反饋機(jī)制，調(diào)整和優(yōu)化師資隊(duì)伍結(jié)構(gòu)，確保教師隊(duì)伍的持續(xù)發(fā)展和提升。

3.4 建立多元化、全方位的評價(jià)體系

注重過程評價(jià)，根據(jù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作、項(xiàng)目實(shí)踐中的表現(xiàn)，評估學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和創(chuàng)新能力。鼓勵(lì)學(xué)生參與各類實(shí)踐活動，如學(xué)科競賽、大學(xué)生科研立項(xiàng)、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃、社會實(shí)踐等，評價(jià)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐技能[11]。引入綜合素質(zhì)評價(jià)，將學(xué)科知識與學(xué)生的綜合能力相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和自主學(xué)習(xí)能力，通過素質(zhì)評價(jià)的實(shí)施，讓學(xué)生意識到學(xué)習(xí)的目的是實(shí)現(xiàn)個(gè)人全面發(fā)展，培養(yǎng)他們的自主學(xué)習(xí)能力[12]。

4 實(shí)踐效果分析

通過對電子信息類專業(yè)課程體系的改革與實(shí)踐，可以觀察到學(xué)生在創(chuàng)新能力上的顯著提升。這一改革實(shí)踐注重課程內(nèi)容的產(chǎn)出導(dǎo)向，緊密結(jié)合行業(yè)需求，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，從而有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。在課程學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生表現(xiàn)出了對知識的渴求和掌握的欲望，他們積極參與討論，主動探索問題的解決途徑。在實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生們能夠?qū)⑺鶎W(xué)的理論知識靈活運(yùn)用于實(shí)際問題的解決中，他們通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作，運(yùn)用創(chuàng)新思維開展跨學(xué)科的研究和創(chuàng)新實(shí)踐。這些實(shí)踐成果表明，以產(chǎn)出為導(dǎo)向的電子信息類專業(yè)課程體系改革與實(shí)踐研究方法對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力具有顯著效果，并且這種模式具有推廣到其他院校和專業(yè)的潛力。

5 結(jié)束語

本文針對人工智能時(shí)代信息類人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)的需求，提出了一種以產(chǎn)出為導(dǎo)向的課程體系改革與實(shí)踐研究方法。通過優(yōu)化課程設(shè)置、改進(jìn)教學(xué)方法、加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)及建立多元化評價(jià)體系，有效提升了信息類人才的創(chuàng)新能力。為我國人工智能領(lǐng)域的發(fā)展提供了有力的人才支持，對相關(guān)領(lǐng)域的人才培養(yǎng)具有一定的借鑒意義。

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【通聯(lián)編輯：光文玲】