項(xiàng)鳳濤 張萬鵬

摘? 要：課程的教育教學(xué)是青年學(xué)生成長成才的關(guān)鍵，也是高等教育的重要構(gòu)成，對人才培養(yǎng)意義重大。文章由基于產(chǎn)出導(dǎo)向（Outcome-based education， OBE）教育理念出發(fā)，針對目前高等教育院校本科生教學(xué)模式的差異，結(jié)合人工智能專業(yè)課程建設(shè)實(shí)例，從課程目標(biāo)要求、體系搭建、內(nèi)容設(shè)計(jì)、課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)考核等方面創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境和教學(xué)方式改革探討，全方位培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、動(dòng)手能力、主動(dòng)學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等，有效貫徹該類專業(yè)培養(yǎng)方案先進(jìn)理念，對本科生知識(shí)、能力、素養(yǎng)進(jìn)行綜合訓(xùn)練，拓寬本科生的視野，讓該類專業(yè)培養(yǎng)的本科生真正成為具備現(xiàn)代科學(xué)創(chuàng)新意識(shí)的高級(jí)人才。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)出導(dǎo)向;情境教學(xué)法;教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-000X（2020）06-0074-03

Abstract： The education and teaching of the curriculum is the key to the growth of young students. It also is the important component of higher education. It is of great significance to the cultivation of talents. Based on the concept of outcome-based education （OBE）， this paper aims at the differences in the teaching mode of undergraduate students in higher education institutions， combined with the example of artificial intelligence professional curriculum construction， from the curriculum objectives， system construction， content design. In the classroom teaching， experimental assessment and other aspects to create a teaching situation and teaching methods reform， comprehensively cultivate students' sense of innovation， hands-on ability， active learning ability， teamwork， etc.， effectively implement the advanced concepts of such professional training programs， knowledge of undergraduate students， Comprehensive training in abilities and literacy， broaden the horizons of undergraduates， and enable undergraduates trained in this category to become high-level talents with modern scientific innovation consciousness.

Keywords： outcome-based education; situated teaching; teaching reform

一、概述

目前我國高等教育院校本科生教育模式存在差異，有的院校強(qiáng)調(diào)理論講授，有的院校偏重實(shí)踐動(dòng)手能力培養(yǎng)，存在不同程度的輕實(shí)驗(yàn)考核或者實(shí)驗(yàn)題目、考核方式陳舊的問題，現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容更新慢、教學(xué)/學(xué)習(xí)效率低、教師資源浪費(fèi)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)感興趣學(xué)生多、完成實(shí)驗(yàn)學(xué)生少、考核內(nèi)容或方式依然存在“換湯不換藥”現(xiàn)象、師資力量薄弱和學(xué)生主動(dòng)性不足等一系列現(xiàn)實(shí)性問題。以上現(xiàn)狀主要還是傳統(tǒng)的教學(xué)以教師為中心，學(xué)生以被動(dòng)接受為主過程產(chǎn)生的普遍問題，20世紀(jì)80年代提出的基于產(chǎn)出導(dǎo)向（Outcome-based Education， OBE）的教育理念，很快在工程教育認(rèn)證中獲得認(rèn)可并獲得廣泛推廣，該理念提出通過教育過程所取得的學(xué)習(xí)成果學(xué)習(xí)產(chǎn)出為目標(biāo)，以該預(yù)期目標(biāo)為中心來組織、實(shí)施和評價(jià)的教學(xué)模式。OBE以學(xué)生作為教學(xué)活動(dòng)的中心而不是教師， 中心主體的變更使得學(xué)習(xí)產(chǎn)出的設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施更符合未來工作需要，隨著這種需要的變化可以做到持續(xù)改進(jìn)，這是以教師為中心的傳統(tǒng)教學(xué)理念所不具備的。

情境教學(xué)法是指在教學(xué)實(shí)施過程中， 教師結(jié)合教學(xué)目標(biāo)、授課內(nèi)容和授課對象特點(diǎn)， 有目的地引入或創(chuàng)設(shè)與授課內(nèi)容相近的場景， 生動(dòng)具體地展示講授內(nèi)容， 引起學(xué)生積極參與授課活動(dòng)， 進(jìn)而引發(fā)學(xué)生態(tài)度體驗(yàn)，更好的理解教學(xué)內(nèi)容， 提高學(xué)習(xí)興趣， 并激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性， 寓授課內(nèi)容于具體形象的情境之中。核心在于激發(fā)學(xué)生的情感， 創(chuàng)設(shè)情境通過各種感官，包括視覺、聽覺及觸覺，產(chǎn)生與特定的知識(shí)結(jié)合的生動(dòng)情景， 達(dá)到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、擴(kuò)大思維和鞏固記憶的目的， 更加合理地提升教學(xué)效果。

本文從人工智能專業(yè)特點(diǎn)出發(fā)，對標(biāo)學(xué)生未來工作或者繼續(xù)深造需求，從課程目標(biāo)要求、體系搭建、內(nèi)容設(shè)計(jì)、課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)考核等方面創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境和教學(xué)方式改革探討，體現(xiàn)“以學(xué)習(xí)者為中心”的現(xiàn)代教育發(fā)展觀，營造有利于學(xué)生體驗(yàn)式學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)氛圍，加深對現(xiàn)有知識(shí)的理解和應(yīng)用、擴(kuò)大知識(shí)面、建立合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)，為該類專業(yè)本科生以后無論工作還是繼續(xù)深造打下良好基礎(chǔ)。強(qiáng)化該類專業(yè)本科生多學(xué)科知識(shí)的融合和對學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，切實(shí)向創(chuàng)新型、復(fù)合型人才培養(yǎng)的目標(biāo)邁進(jìn)，從多方面培養(yǎng)該類專業(yè)本科生的創(chuàng)新能力、科研能力、實(shí)踐能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神。

二、現(xiàn)狀分析

課程的教育教學(xué)是青年學(xué)生成長成才的關(guān)鍵，也是高等教育的重要構(gòu)成，對人才培養(yǎng)意義重大。隨著教育技術(shù)和觀念發(fā)展，本科教育教學(xué)改革工作也在同步展開，2018年新時(shí)代全國高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議在四川成都召開，同年10月出臺(tái)了教育部《關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育、全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》。近年來隨著人工智能的發(fā)展，國家出臺(tái)了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，為搶抓人工智能發(fā)展的重大戰(zhàn)略機(jī)遇，構(gòu)筑我國人工智能發(fā)展的先發(fā)優(yōu)勢指明方向，人工智能類本科專業(yè)備受關(guān)注。經(jīng)過幾年的發(fā)展，與國外高水平大學(xué)相比，目前我國的人工智能類專業(yè)已逐步開設(shè)，辦學(xué)主體存在一定的局限性，學(xué)科融合不夠，特別是理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系不完整，學(xué)生在動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、應(yīng)用能力方面缺乏系統(tǒng)學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合模式尚未全面開展，這些狀況直接導(dǎo)致我國人工智能類專業(yè)的應(yīng)用和學(xué)術(shù)素養(yǎng)落后于西方發(fā)達(dá)國家同類學(xué)生。

美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)（Carnegie Mellon University）一直是全世界公認(rèn)為計(jì)算機(jī)科學(xué)和機(jī)器人教育各個(gè)方面的領(lǐng)導(dǎo)者。自人工智能（Artificial Intelligence）領(lǐng)域創(chuàng)建以來，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)一直在全球引領(lǐng)AI的研究、教育和創(chuàng)新。在2018年秋季，其計(jì)算機(jī)學(xué)院將開設(shè)全美第一個(gè)人工智能本科專業(yè)。根據(jù)校方官網(wǎng)信息，人工智能本科項(xiàng)目將為學(xué)生提供將大量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行決策所需的深入知識(shí)。該項(xiàng)目及其課程側(cè)重于如何利用復(fù)雜的投入（如視覺，語言和龐大的數(shù)據(jù)庫）來制定決策或增強(qiáng)人力資源。課程包括計(jì)算機(jī)科學(xué)，數(shù)學(xué)，統(tǒng)計(jì)學(xué)，計(jì)算機(jī)建模，機(jī)器學(xué)習(xí)和符號(hào)計(jì)算等課程。由于CMU致力于人工智能以提供社會(huì)服務(wù)，您還可以參加倫理和社會(huì)責(zé)任課程，并可選擇參與獨(dú)立研究項(xiàng)目，從而改善世界，從而改善醫(yī)療，交通和教育等領(lǐng)域。人工智能本科項(xiàng)目的教授來自學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)系、人機(jī)交互研究所、軟件研究所、語言技術(shù)研究所、機(jī)器學(xué)習(xí)部和機(jī)器人研究所等不同學(xué)科和領(lǐng)域。獲得人工智能本科學(xué)位的學(xué)生將具備計(jì)算機(jī)科學(xué)的精湛技能、機(jī)器學(xué)習(xí)和自動(dòng)推理方面的專業(yè)知識(shí)，從而構(gòu)建人工智能的未來。此外麻省理工學(xué)院、卡耐基梅隆大學(xué)、愛丁堡大學(xué)、加州伯克利大學(xué)、斯坦福大學(xué)等多所西方發(fā)達(dá)國家知名大學(xué)也都設(shè)有人工智能實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)該領(lǐng)域的高精尖人才。比如提起斯坦福大學(xué)，就不得不介紹下它與硅谷的聯(lián)系，據(jù)其學(xué)校公共關(guān)系部門統(tǒng)計(jì)，至少有5000家公司，追根溯源，其創(chuàng)業(yè)者是斯坦福培養(yǎng)的本科畢業(yè)生，其中包括惠普、雅虎、思科、太陽、eBay、Netflix、Intuit、LinkedIn等。

加快發(fā)展人工智能相關(guān)專業(yè)教育已成為眾多高校的共同愿望。從阿爾法狗戰(zhàn)勝人類圍棋冠軍到深度學(xué)習(xí)的廣泛深入應(yīng)用，再次使人工智能技術(shù)爆發(fā)，在新時(shí)期人工智能專業(yè)的內(nèi)涵與外延在不斷更新，我國開設(shè)的人工智能類專業(yè)大多在原來學(xué)校優(yōu)勢學(xué)科的基礎(chǔ)上改建，原學(xué)科專業(yè)特色明顯，在培養(yǎng)方案、課程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)科建設(shè)、教育教學(xué)方面與西方發(fā)達(dá)國家的高水平大學(xué)仍有差距。在教學(xué)實(shí)踐方面，教學(xué)形式和內(nèi)容陳舊，相當(dāng)比例的學(xué)生往往被動(dòng)參與、消極應(yīng)付，存在普遍的抄襲現(xiàn)象，制約了該類專業(yè)本科人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)、實(shí)踐效果和長遠(yuǎn)發(fā)展。尤其提升本科生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和解決實(shí)際問題的研究方面，國內(nèi)的研究集中在兩點(diǎn)，一是研究相應(yīng)的配套政策，二是研究如何設(shè)置合理的本科生實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這些研究比較孤立和片面。提升本科實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，是一個(gè)系統(tǒng)工程。因此，本文更多關(guān)注的是，如何在本科人才實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，從核心理念、教學(xué)方式、整體設(shè)計(jì)、教學(xué)內(nèi)容等方面強(qiáng)化動(dòng)手能力和學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)。

三、基于產(chǎn)出導(dǎo)向的情境教學(xué)方法改革探索實(shí)踐

如何在具體的教育教學(xué)實(shí)踐過程中，借鑒國內(nèi)外高水平的教育教學(xué)理念，通過有效的教學(xué)組織、改進(jìn)教學(xué)方式和更新教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)完整有效的教學(xué)情景，有效貫徹人工智能相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)方案先進(jìn)理念，對本科生知識(shí)、能力、素養(yǎng)進(jìn)行綜合訓(xùn)練，拓寬本科生的視野，讓該專業(yè)培養(yǎng)的本科生真正成為具備現(xiàn)代科學(xué)創(chuàng)新意識(shí)的高級(jí)人才。

（一）研究思路

首先充分調(diào)研主要人工智能技術(shù)先進(jìn)國家的不同高水平大學(xué)在人工智能專業(yè)本科生能力培養(yǎng)的政策、舉措和成效，通過調(diào)研總結(jié)出我校人工智能專業(yè)本科生能力培養(yǎng)存在的差距，對這些差距分類歸納;然后從教學(xué)前端進(jìn)行分析，包括課程內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式與學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)生類型和可用的教學(xué)資源進(jìn)行分析，為教學(xué)設(shè)計(jì)提供依據(jù);從教學(xué)設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)出發(fā)，考察如何把最新的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)在培養(yǎng)過程中嵌入，如何通過翻轉(zhuǎn)課堂來推動(dòng)學(xué)生研究能力和實(shí)踐能力的發(fā)展，以及減少教學(xué)資源的浪費(fèi);最后從行為研究的觀點(diǎn)出發(fā)，考察學(xué)生和教師的學(xué)習(xí)行為、動(dòng)機(jī)、期望、體驗(yàn)和成果，探索如何更好地在人工智能專業(yè)本科生實(shí)踐教學(xué)過程中提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手和主動(dòng)學(xué)習(xí)能力。

（二）基于產(chǎn)出導(dǎo)向設(shè)計(jì)教學(xué)情境

課堂建設(shè)上，注重啟發(fā)式講授，注重與學(xué)員的互動(dòng)交流，豐富課堂授課形式引入翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)手段，探索與線上MOOC課程結(jié)合的授課方式，實(shí)施體驗(yàn)式的核心教學(xué)理念，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行學(xué)習(xí)探索、動(dòng)手實(shí)踐等。圍繞該核心理念進(jìn)行教學(xué)整體設(shè)計(jì)、問題驅(qū)動(dòng)式教學(xué)設(shè)計(jì)、更新教學(xué)內(nèi)容，最新研究進(jìn)展進(jìn)課堂，為學(xué)生提供完整、嚴(yán)格和有壓力的學(xué)習(xí)和實(shí)踐訓(xùn)練。研究如何讓部分高年級(jí)優(yōu)秀本科生提前參與科研項(xiàng)目，進(jìn)一步提高解決實(shí)際問題能力。以智能機(jī)器人系統(tǒng)課程為例。

1. 提出課程目標(biāo)和體系搭建

首先，合理明確的構(gòu)建課程目標(biāo)。比如以機(jī)器人在大廳里漫游為目標(biāo)，可以以問題的形式提出：為什么沒有機(jī)器人走廊里跑來跑去，迎接游客，進(jìn)行參觀，并為人工智能實(shí)驗(yàn)室舉辦聚會(huì)？進(jìn)而提出建立一個(gè)智能機(jī)器人系統(tǒng)需要觀察、推理和行動(dòng)的機(jī)器人。接下來啟發(fā)學(xué)生對課程目標(biāo)進(jìn)行分解，搭建課程體系，使學(xué)生帶著問題進(jìn)行接下來的學(xué)習(xí)。比如：機(jī)器人如何從原始和嘈雜的傳感器輸入中了解世界？它如何可靠地控制自己的行為并從失敗中恢復(fù)？它什么時(shí)候需要對所處環(huán)境進(jìn)行推理？什么時(shí)候它做出反應(yīng)才合適呢？它如何平衡短期問題和長期目標(biāo)？在一個(gè)其他人（人類和機(jī)器人）存在的環(huán)境里，它如何運(yùn)作？我們?nèi)绾卧O(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器人來實(shí)現(xiàn)上述所有這些功能？

2. 教學(xué)情境設(shè)計(jì)和教學(xué)

教學(xué)情境的設(shè)計(jì)以想定情境、提出問題、計(jì)劃實(shí)施、達(dá)成目標(biāo)為主要構(gòu)成。想定情境要“實(shí)”，即想定的情境要符合實(shí)際，切實(shí)是工作學(xué)習(xí)和生活中可能會(huì)遇到的情境;提出的問題要新穎，與科技最嚴(yán)動(dòng)態(tài)保持一致，問題還應(yīng)具備一定的理論深度;計(jì)劃實(shí)施方面考慮要嚴(yán)謹(jǐn)，方式方法靈活;達(dá)成目標(biāo)上體現(xiàn)實(shí)現(xiàn)的功能和效率等多個(gè)方面，多個(gè)評價(jià)指標(biāo)。繼續(xù)以智能機(jī)器人系統(tǒng)課程為例，比如設(shè)定機(jī)器人在某個(gè)開放區(qū)域漫游，然后把實(shí)現(xiàn)漫游分為三個(gè)層次，首先是低級(jí)控制，如運(yùn)動(dòng)、視覺、反饋等;然后是高層推理，軟件架構(gòu)、導(dǎo)航/映射等;最后是項(xiàng)目階段。整個(gè)授課過程分為講座和機(jī)器人編程實(shí)驗(yàn)和作業(yè)演示，根據(jù)學(xué)生的興趣點(diǎn)合理分組，注重小組合作，教師在授課過程中主要是一個(gè)引導(dǎo)員的角色，起到答疑解惑的作用，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對遇到的案例進(jìn)行分析討論。這樣的情境教學(xué)方法充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主觀能動(dòng)性，鞏固所學(xué)知識(shí)，鍛煉了動(dòng)手能力，提升了團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)，符合素質(zhì)教育的要求。

3. 實(shí)驗(yàn)考核及反饋

目前高校課程的考核評價(jià)方式大多采用考試成績+平時(shí)成績或者課程大作業(yè)的方式，可以開展課程考核方式改革，聚焦成績形成方法改革，豐富實(shí)驗(yàn)素材，實(shí)現(xiàn)學(xué)生按興趣選做及分組協(xié)作，實(shí)行團(tuán)隊(duì)成績-個(gè)人成績結(jié)合、實(shí)驗(yàn)素材難度系數(shù)-個(gè)人完成狀況結(jié)合的實(shí)驗(yàn)考核成績評定手段。在反饋環(huán)節(jié)，結(jié)合學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中遇到新知識(shí)、新問題，共同探討，及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，形成良好的互動(dòng)式教學(xué)體驗(yàn)。

四、結(jié)束語

本文結(jié)合目前國內(nèi)高校人工智能專業(yè)課程體系教學(xué)現(xiàn)狀和特點(diǎn)，提出基于產(chǎn)出導(dǎo)向的情景教學(xué)方法探索模式。該模式以學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果和教育產(chǎn)出的雙產(chǎn)出導(dǎo)向?yàn)橹行慕M織、實(shí)施和評價(jià)的教育方式，針對內(nèi)外部需求和培養(yǎng)目標(biāo)持續(xù)改進(jìn)教學(xué)方式方法，通過分析需求導(dǎo)向和目標(biāo)導(dǎo)向，把師資隊(duì)伍等教學(xué)資源高效的傳遞給學(xué)生，按照學(xué)習(xí)結(jié)果導(dǎo)向、能力導(dǎo)向和畢業(yè)要求統(tǒng)籌建設(shè)課程體系，在創(chuàng)設(shè)好的教學(xué)情境下，改善學(xué)習(xí)氛圍，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力，獲得了較好教學(xué)效果。

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