陳 濱，朱 蓉，鄧瀏旸

（嘉興學院 數(shù)理與信息工程學院，浙江 嘉興 314001）

0 引 言

我國于2018 年發(fā)布了《普通高等學校本科專業(yè)類教學質(zhì)量國家標準》，該標準明確指出產(chǎn)出導向（outcome-based education，OBE）為我國高等教育發(fā)展的三大基本原則之一。OBE 理念的核心為：以學生為主體，以成果為驅(qū)動[1]。同時，該理念要求人才培養(yǎng)方案、教學內(nèi)容、教學模式等能夠主動對接社會發(fā)展，切實提高人才培養(yǎng)的目標達成度、社會適應度和結果滿意度等[2-3]，特別是在人工智能相關專業(yè)教學中，人工智能程序設計類課程要求更加關注學生在學習過程中取得的關鍵成果，并根據(jù)學生不同的學習目標進行“因材施教”[4]。

1 人工智能程序設計類課程教學現(xiàn)狀

（1）教學內(nèi)容單一，缺乏以學生為主體的差異化教學設計。人工智能程序設計類課程目前仍采用傳統(tǒng)的教學模式[5]，并沒有以學生為主體進行教學內(nèi)容的差異化設計。同時，教學內(nèi)容更新速度緩慢，難以滿足企業(yè)對相關專業(yè)人才的需求。

（2）教學方式不夠靈活，難以滿足課程教學和高素質(zhì)復合型“新工科”人才培養(yǎng)的要求。目前人工智能程序設計類課程主要授課方式以教師講課為主，學生在聽課過程中交流互動較少，容易導致注意力渙散、對課程不感興趣等問題[6]。

（3）實驗平臺有待完善，實訓內(nèi)容和企業(yè)工程項目需求存在一定脫節(jié)。許多高校該類課程實驗平臺尚未完全建立，不少實驗課程采用臨時開設的方式，無法進行持續(xù)改進。課程實訓一般以驗證性實驗為主，實驗內(nèi)容往往較簡單，和企業(yè)工程項目需求存在一定脫節(jié)，與企業(yè)實際需求契合度低。

（4）課程考核評估方式較單一，以試卷形式為主。目前人工智能程序設計類課程考核評估方式仍以試卷形式居多，此類方式難以全面、有效地評估學生的學習效果，特別是學生在解決實際工程問題方面的能力，如不同軟件開發(fā)環(huán)境的適應能力、自主學習查資料的能力和團隊協(xié)作能力等。

（5）教學模式缺乏持續(xù)改進。該類課程現(xiàn)有教學模式很少針對以往的課程考核評估分析結果和學生學習目標達成度的不同而進行反思和總結，以優(yōu)化后續(xù)的教學設計，并通過持續(xù)改進的方法提升教學效果。

2 基于OBE理念的人工智能程序設計類課程教學改革

基于OBE 理念的人工智能程序設計類課程教學改革方案見圖1。該方案基于OBE 理念，以學生為主體，在教學設計時充分考慮不同類型學生學習目標的差異性，進行“因材施教”，并采用“一課雙師”的模式，在課程考核評估環(huán)節(jié)，根據(jù)學習目標進行差異化考核。課程教學改革方案還對教學方式設計、學生學習目標制訂等進行閉環(huán)反饋與優(yōu)化，達到持續(xù)改進的目的。在該教學改革模式下，教師業(yè)務水平和課堂教學效果可以得到有效提升，同時可以進一步提高課程教學與企業(yè)需求的契合度，在一定程度上可以促進我國新工科的發(fā)展。

圖1 基于OBE 理念的人工智能程序設計類課程教學改革方案

2.1 以學生為主體的差異化教學設計

在以學生為主體的差異化教學設計中，學生可以根據(jù)自身情況選擇不同類型的學習目標，有利于教師真正做到“因材施教”。將人工智能程序設計類課程學習目標分為三大類：理解基礎知識（圖1 中學習目標A）、簡單程序?qū)崿F(xiàn)（圖1中學習目標B）、企業(yè)級應用開發(fā)（圖1 中學習目標C）。上述3 類課程學習目標難度逐漸增大，以Python 程序設計課程為例，學習目標A 要求學生掌握課程基本知識點，包括其基本語法、序列、字典、元組、內(nèi)置對象等基本元素、控制語句、函數(shù)、對象、部分常用標準庫等；學習目標B 則在A 的基礎上，要求學生掌握擴展庫，并能夠針對簡單的案例，用人工智能的思維編程實現(xiàn)；學習目標C 則在學習目標B 的要求上，針對具體的企業(yè)級應用案例，和企業(yè)教師一起進行開發(fā)設計。其他人工智能程序設計類課程，如基于Java 語言、R 語言、Julia 語言等[7-8]，也可將學習目標分為A、B、C 3 類，并根據(jù)相應內(nèi)容作出簡單調(diào)整。

在制訂不同課程學習目標后，根據(jù)相應類別制訂教學目標。教學目標和考核目標一一對應，分為A、B、C 3 類，必要時可根據(jù)學生學習目標制訂情況進行微調(diào)。在得到教學目標后，對教學計劃、課程作業(yè)、實驗內(nèi)容等以學生為主體進行差異化的教學設計，促使學生達到自己的學習目標。例如在Python程序設計課程實驗內(nèi)容設計時，A、B、C 3 類學習目標對應的實驗內(nèi)容差異較大，A 類學習目標以基礎實驗為主，包括基本元素、對象、控制語句的定義使用等；B 類學習目標在A 類的基礎上，能夠完成簡單的案例應用，如基于TensorFlow 的數(shù)字手寫體圖像識別等；C 類學習目標則要求在企業(yè)導師帶領下，能夠和項目開發(fā)小組一起開發(fā)完成企業(yè)級應用案例。

以學生為主體的差異化教學設計，可以根據(jù)期末教學效果對后續(xù)課程學習目標制訂進行優(yōu)化，達到持續(xù)改進的目的。課程學習目標分類，夠提升學生學習興趣，有利于學習主動性、解決問題和創(chuàng)新能力的提高，特別是新工科背景下，以學生為主體的差異化教學設計，能夠培養(yǎng)學生解決實際工程問題的能力，使課程教學與企業(yè)實際需求更加契合。

2.2 “一課雙師”的混合教學模式

為提升學生的實踐能力和創(chuàng)新能力，本文提出的教學改革方案引入“一課雙師”混合教學模式，并對其進行改進，具體如下。

（1）共同制訂教學大綱。以往“一課雙師”教學模式在教學大綱制訂時，企業(yè)教師一般只參與實驗或?qū)嵱杻?nèi)容的制訂，對理論課大綱參與較少[9]。但在實際應用中，需要課程理論聯(lián)系工程實際，故在制訂教學大綱時，企業(yè)教師全程參與，特別是理論教學中代碼示例部分，主要由企業(yè)教師負責完成。為了便于企業(yè)教師開展教學工作，在教學計劃編排時，應充分結合企業(yè)教師工作時間的特點，盡量將課程與企業(yè)教師工作時間錯開，并根據(jù)實際選課情況，開展課程集中實踐環(huán)節(jié)，進一步提升學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

（2）理論課程校內(nèi)教師為主，實訓課程企業(yè)教師為主。校內(nèi)教師以講授課堂理論基礎為主，并負責學習目標A 類學生的實驗類課程。企業(yè)教師負責學習目標B 類學生的實驗類課程，并給C類學生講授高階編程技巧，帶領學生一起完成企業(yè)級應用開發(fā)。

在開展“一課雙師”混合教學模式時，需要有一定的軟硬件條件支撐，主要分為課程體系建設、運行制度、管理方式和激勵措施建設幾方面。課程體系建設時可以通過項目化的方法處理，注重課程形式多樣化、微型化的引導，并在課堂教學中引入翻轉(zhuǎn)課堂、項目小組、圓桌會議式授課等形式。運行制度和管理方式要以項目驅(qū)動的課堂教學方式為基礎，雙方建立深度合作，并逐步完善考核標準、工作量劃分標準和激勵措施，鼓勵教師到企業(yè)中進行參觀實習，提升教師的業(yè)務水平。

2.3 基于OBE 理念的考核評價方式改革

人工智能程序設計類課程考核方式根據(jù)學習目標的不同，同樣可分為A、B、C 3 種。上述考核評價主要內(nèi)容分為基礎理論分、出勤實踐分、能力加分項3 部分，具體分值占比和各部分難易程度見表1。表中基礎理論分主要根據(jù)期末在線測試平臺成績計算所得；出勤實踐分指平時出勤情況和不同類型的實驗完成情況，其中出勤占總成績的10%；能力加分項主要根據(jù)學生實際工程項目完成情況進行打分，各題型難易程度依次為難、中等、一般、簡單。理論基礎分部分考核方式主要通過在線測試平臺完成，該平臺具備自動組卷、自動計分、成績統(tǒng)計、代碼查重等功能，由合作企業(yè)和學校共同提供平臺的軟硬件支持。出勤分數(shù)統(tǒng)計時引入基于人臉識別的智能簽到系統(tǒng)，其給出的出勤分真實可靠。能力加分項則在教師打分的基礎上，結合實驗結果、實驗成員小組互相打分和實驗項目總結匯報打分進行綜合評定。

由表1 可知，考核評價方式A、B、C 對應的題型難度逐漸增加，工程實踐和能力加分項占比也逐漸增加。為防止學生由于惰性而全部選擇A 類學習目標，在考核評價方式B、C 通過后，根據(jù)其總分，頒發(fā)由企業(yè)教師所在公司出具的人工智能程序設計能力證書，相應也分為兩種等級，而考核評價方式A 則無此證書。通過上述考核激勵方式，可以有效引導學生選擇B 類、C類學習目標，有助于提升工程實踐能力和創(chuàng)新能力，使其成為高素質(zhì)復合型“新工科”人才[10]。

表1 基于OBE 理念的考核評價方式 %

2.4 持續(xù)改進的反饋機制

基于OBE 理念對學生不同類型的學習目標進行考核評價后，使用課程目標達成度對教學效果進行評價。同時，通過以下3 方面對整個教學方案進行持續(xù)改進，形成閉環(huán)反饋機制。

（1）優(yōu)化學生學習目標制訂。在制訂學習目標時，要以學生為主體進行差異化設計，將學習目標分為A、B、C 3 類。當課程再次開課制訂學習目標時，需要將課程目標達成度和學生整體情況有機結合，努力優(yōu)化學生學習目標制訂，使學習目標更加科學、合理，從而促使教學效果的進一步提升。

（2）持續(xù)改進教學設計。本文根據(jù)課程目標達成度，持續(xù)改進和優(yōu)化教學設計，并對教學目標和考核評價方式進行持續(xù)改進。從而使授課方式更加高效、教學內(nèi)容更加豐富實用、教學進度安排更加合理，有助于學生對相關知識的掌握，從而不斷提高學生的工程能力和創(chuàng)新能力，促使其成為具備國際競爭力的高素質(zhì)復合型“新工科”人才。

（3）促進教師業(yè)務水平提升。根據(jù)課程目標達成度和教學過程中的體會和感悟，促使校內(nèi)教師和企業(yè)教師在教學過程中不斷反思，找到問題的根源，堅持持續(xù)改進和優(yōu)化，從而有效促進教師業(yè)務水平的提升，特別是對青年教師的成長起著重要促進作用。

3 結 語

基于OBE 理念的人工智能程序設計類課程教學改革方案以學生為主體，進行差異化教學設計，采用“一課雙師”的混合教學模式，基于OBE 理念對考核評價方式進行改革，并通過頒發(fā)能力證書的方式引導學生更加注重工程能力的培養(yǎng)，最后引入持續(xù)改進的反饋機制對整個教學方案進行優(yōu)化。教學改革方案已在學校Python 課程教學中逐步開展實踐，并取得了良好成效。其中，Python 課程軟硬件教學平臺由學校教育部和中興通訊ICT 產(chǎn)教融合創(chuàng)新基地提供支持。該教改方案不僅能夠有效提升教學效果，提高課程教學與企業(yè)需求的契合度，還能夠促進教師業(yè)務水平的提升。與此同時，該教改方案有助于學生工程能力、創(chuàng)新思維能力和科學精神的培養(yǎng)，對我國新工科的發(fā)展起著促進作用。