黃金海 竇文淼

摘要：針對(duì)應(yīng)用型本科院校人工智能方向的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學(xué)實(shí)踐改革，結(jié)合社會(huì)主義新時(shí)代條件下教育部產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人的政策引導(dǎo)，文中通過(guò)詳細(xì)分析改革的背景、目的，采用慕課、微課、翻轉(zhuǎn)課堂的現(xiàn)代信息化教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生參與課下人工智能方向產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工程實(shí)踐，為應(yīng)用型人才的培養(yǎng)提供了廣闊發(fā)展空間，有效解決了改革與實(shí)踐過(guò)程中學(xué)生的工程實(shí)踐能力與創(chuàng)新性不足的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新創(chuàng)業(yè);協(xié)同育人;人工智能;新工科;教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

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文章編號(hào)：1009-3044（2020）33-0125-03

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

1 引言

新形勢(shì)下，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、區(qū)塊鏈、人工智能等新興信息技術(shù)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)提供強(qiáng)大驅(qū)動(dòng)力。有研究人員指出，我國(guó)只有抓住新一輪的信息技術(shù)革命，中華民族的偉大復(fù)興、強(qiáng)國(guó)夢(mèng)才能得以實(shí)現(xiàn)。因此，國(guó)家教育部門為貫徹落實(shí)中央精神，大力實(shí)施大學(xué)生互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、中國(guó)制造2025計(jì)劃。其中，各個(gè)高校推進(jìn)人工智能新工科建設(shè)如火如荼，國(guó)內(nèi)主要高校都相繼成立人工智能學(xué)院，數(shù)字經(jīng)濟(jì)學(xué)院，吸引了新時(shí)代下眾多優(yōu)秀學(xué)子。

教育部門針對(duì)當(dāng)下大學(xué)生普遍存在的工程實(shí)踐能力弱、創(chuàng)新性不足等問(wèn)題而提出大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃，并出臺(tái)了《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見(jiàn)》，通過(guò)深化產(chǎn)教融合、校企合作，實(shí)施教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目，人工智能新工科的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育在新時(shí)代背景下應(yīng)運(yùn)而生。2019年第一批申報(bào)計(jì)劃中，出現(xiàn)了230項(xiàng)與人工智能、大數(shù)據(jù)相關(guān)的項(xiàng)目，占比為21.23%。這為教師、學(xué)生提供了良好實(shí)踐環(huán)境，同時(shí)為傳統(tǒng)的教學(xué)改革提供了新方向，不僅促進(jìn)了新工科建設(shè)，更為高校與實(shí)體經(jīng)濟(jì)建立了密不可分的關(guān)系紐帶。相比傳統(tǒng)教學(xué)模式，產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人模式的推廣，高校可根據(jù)企業(yè)需求進(jìn)行針對(duì)性專業(yè)化培養(yǎng)，學(xué)生可根據(jù)未來(lái)職業(yè)方向確定發(fā)展目標(biāo)，企業(yè)可根據(jù)自身需求定制相應(yīng)人才計(jì)劃。

本文以人工智能方向課程為例，通過(guò)分析傳統(tǒng)教學(xué)與新工科建設(shè)大環(huán)境下的教學(xué)背景、特點(diǎn)，把慕課、微課、翻轉(zhuǎn)課堂的現(xiàn)代信息化技術(shù)教學(xué)方法引入應(yīng)用型本科院校的人工智能課堂，使得學(xué)生專注課堂的同時(shí)，課下參與大量產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的工程實(shí)踐，從而解決了應(yīng)用型人才工程實(shí)踐動(dòng)手能力差、創(chuàng)新不足的問(wèn)題。

2 傳統(tǒng)教學(xué)背景與改革方法

應(yīng)用型本科院校傳統(tǒng)理工科的教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生只能學(xué)習(xí)理論部分，缺少動(dòng)手實(shí)踐的學(xué)習(xí)部分。以智能儀器課程為例，教師一般根據(jù)教學(xué)講義在課堂上講解現(xiàn)代智能儀器的基本架構(gòu)、基本原理，以及搭建簡(jiǎn)易便攜式儀器的基本步驟，期末考試僅僅已識(shí)記課本知識(shí)為主，簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)題為輔，這樣的教學(xué)效果直接導(dǎo)致課堂理論知識(shí)枯燥、學(xué)生基本聽(tīng)不懂，基礎(chǔ)差的同學(xué)產(chǎn)生厭學(xué)情緒。期末考核結(jié)果出來(lái)后，教師也認(rèn)為教學(xué)模式需要改進(jìn)，但實(shí)踐條件有限，無(wú)法從根本上進(jìn)行創(chuàng)新改革，基本達(dá)不到應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目的。

傳統(tǒng)教學(xué)存在的問(wèn)題可以歸結(jié)以下四點(diǎn)：

1）教育資源的短缺，使得缺少實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)生對(duì)智能的概念理解不透徹，學(xué)習(xí)積極性不高。

2）理論知識(shí)枯燥，課堂上難以形成師生互動(dòng)。

3）教師教學(xué)技能不高，不適應(yīng)教學(xué)過(guò)程的多樣性與實(shí)踐性[1]。

4）教學(xué)考核不注重理論聯(lián)系實(shí)際，大部分學(xué)生通過(guò)考前的突擊即可通過(guò)識(shí)記為主的考核。

針對(duì)上述傳統(tǒng)教學(xué)癥結(jié)的破除，新時(shí)代環(huán)境下有了很大程度上的改善，結(jié)合教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目，可以先從課堂教學(xué)的改革開(kāi)始，在到課下的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工程實(shí)踐教學(xué)，足以完成應(yīng)用型合格人才的培養(yǎng)。

3 人工智能新工科教學(xué)改革模式探究

新工科教學(xué)模式有別于其他學(xué)科，針對(duì)理論與實(shí)踐環(huán)節(jié)的融合教學(xué)，有以下三方面的探究，可以針對(duì)不同的培養(yǎng)方案靈活實(shí)施。

3.1 現(xiàn)代信息技術(shù)教學(xué)方法

人工智能是新工科課程體系中動(dòng)手實(shí)踐較強(qiáng)的學(xué)科，理論課堂引入慕課、微課、翻轉(zhuǎn)課堂，相比傳統(tǒng)教學(xué)，具有不可逆轉(zhuǎn)的良好效果。

首先，慕課屬于中國(guó)大學(xué)的大規(guī)模在線開(kāi)放式課程（ Mas-sive Open On-line Courses，簡(jiǎn)稱MOOC），思想起源于美國(guó)麻省理工學(xué)院。全球最大的在線開(kāi)放式課程Coursera合作了全球150+的世界頂級(jí)名校，單就“人工智能導(dǎo)論”課程就吸引了190多個(gè)國(guó)家的16萬(wàn)人注冊(cè)了該門課程[2]。中國(guó)大學(xué)慕課已經(jīng)開(kāi)設(shè)人工智能相關(guān)課程有浙江大學(xué)的“人工智能：模型與算法”，北京復(fù)旦大學(xué)的“人工智能原理”“人工智能實(shí)踐”：Tensorflow筆記，浙江工業(yè)大學(xué)的“人工智能導(dǎo)論”，復(fù)旦大學(xué)的“人工智能，語(yǔ)言與倫理”。這些慕課資源的開(kāi)設(shè)讓眾多學(xué)子享受到了名校的教學(xué)資源，同時(shí)也為老師的繼續(xù)學(xué)習(xí)提供了有力保障。慕課形式的教學(xué)不僅僅打破了傳統(tǒng)教學(xué)時(shí)間、空間單一思維，可以讓師生隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)，更是補(bǔ)充優(yōu)化了傳統(tǒng)教學(xué)的形式，使得師生根據(jù)需要進(jìn)行相關(guān)課程學(xué)習(xí)。

其次，微課是以短視頻為主的教學(xué)形式引入課堂，尤其是實(shí)踐性強(qiáng)的課程，引入適當(dāng)?shù)膭?dòng)手實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)視頻，不僅增強(qiáng)了學(xué)生的視覺(jué)效果，還可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師在多媒體PPT介紹人工智能課程的過(guò)程中，引入不大于10分鐘微課的設(shè)計(jì)，促進(jìn)學(xué)生課下自主學(xué)習(xí)、動(dòng)手實(shí)踐的效果是顯而易見(jiàn)的，甚至變成學(xué)生主動(dòng)答疑的實(shí)踐目標(biāo)。

最后，翻轉(zhuǎn)課堂引入人工智能課程是信息化教育技術(shù)的高超教學(xué)技能。其特點(diǎn)有：1）學(xué)生須提前預(yù)習(xí)，并完成一定的練習(xí);2）教師可以在后臺(tái)對(duì)學(xué)生練習(xí)作業(yè)完成情況進(jìn)行打分;3）課堂上利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有效提高了師生教學(xué)互動(dòng);4）有效提高了教師對(duì)教學(xué)活動(dòng)的監(jiān)控能力;5）有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

利用現(xiàn)代信息技術(shù)引入人工智能新工科的教學(xué)改革實(shí)踐，可以結(jié)合本校的實(shí)際情況在傳統(tǒng)教學(xué)的場(chǎng)景中融合慕課、微課、翻轉(zhuǎn)課堂進(jìn)行交叉教學(xué)，其具體思路如圖1所示。

3.2 產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人培養(yǎng)模式

校企合作是高校培養(yǎng)應(yīng)用型人才的有效方法，但傳統(tǒng)的校企合作模式僅僅局限于學(xué)校、企業(yè)的關(guān)鍵領(lǐng)導(dǎo)人的相互關(guān)系，缺乏制度上的有效保障，導(dǎo)致大部分的校企合作流于形式，無(wú)法形成真正的人才培養(yǎng)機(jī)制。教育部從2017年開(kāi)始大力推廣校企合作的產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人模式，共同利用教育部的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)校企的合作新模式，有效改變了傳統(tǒng)校企合作存在的不足之處。

1）有效提高學(xué)校與企業(yè)的參與積極性，實(shí)施的主要負(fù)責(zé)人都約束在教育部的制度范圍，使得立項(xiàng)項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人不斷跟進(jìn)項(xiàng)目進(jìn)展，直至結(jié)題。

2）有效提高學(xué)校參與教師的項(xiàng)目工程能力，為理論教學(xué)添磚加瓦，實(shí)現(xiàn)教學(xué)技能豐富、多樣。

3）有效提高立項(xiàng)企業(yè)的社會(huì)責(zé)任心，為新工科建設(shè)提供內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力，不斷適應(yīng)新時(shí)代環(huán)境下技術(shù)變革。

2019年第一批教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人可申報(bào)人工智能方向的課題，涵蓋了教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革項(xiàng)目，實(shí)踐條件和實(shí)踐基地建設(shè)項(xiàng)目，新工科建設(shè)項(xiàng)目，師資培訓(xùn)項(xiàng)目四大類。其中教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革圍繞人工智能學(xué)科建設(shè)，理順相關(guān)基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程的聯(lián)系，以項(xiàng)目為導(dǎo)向切人教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生建立為什么學(xué)、學(xué)什么、怎么學(xué)的思維體系，并具備基本的項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)能力。人工智能課程體系和教學(xué)內(nèi)容改革始終圍繞學(xué)生主體作為實(shí)施對(duì)象，建立校企雙方都認(rèn)可的培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)方案、培養(yǎng)過(guò)程、質(zhì)量評(píng)價(jià)體系[3]，并嚴(yán)格執(zhí)行定制的教學(xué)大綱、教學(xué)計(jì)劃。其培養(yǎng)模式如圖2所示。

3.3 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐基地培養(yǎng)模式

教育部為響應(yīng)國(guó)家“大眾創(chuàng)業(yè)，萬(wàn)眾創(chuàng)新”號(hào)召，出臺(tái)了一系列大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)政策，與人工智能相關(guān)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目不斷涌現(xiàn)，很多高校的工程雙創(chuàng)基地訓(xùn)練項(xiàng)目都偏向人工智能。教師完全可以利用產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人平臺(tái)打造全新的人工智能實(shí)踐基地以及政府扶持的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃，為應(yīng)用型合格人才的培養(yǎng)奠定良好條件可以從以下三方面進(jìn)行探討。

1）教師通過(guò)教育部協(xié)同育人項(xiàng)目申報(bào)獲批的實(shí)踐條件與實(shí)踐基地建設(shè)項(xiàng)目引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展工程實(shí)踐訓(xùn)練。該類項(xiàng)目獲批的經(jīng)費(fèi)和實(shí)踐條件都相對(duì)充足，企業(yè)一般都會(huì)直接支持軟硬件條件建設(shè)，教師可以組織學(xué)生參與項(xiàng)目的推進(jìn)，并鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)企業(yè)最新的工程技術(shù)。與此同時(shí)，發(fā)掘優(yōu)秀學(xué)生科技團(tuán)隊(duì)，指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)成員參與企業(yè)承辦的有影響力的競(jìng)賽項(xiàng)目。通過(guò)競(jìng)賽的實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練，不僅在實(shí)踐中完善知識(shí)結(jié)構(gòu)，還可以針對(duì)具體工程細(xì)節(jié)提升解決問(wèn)題的能力，這對(duì)創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)起到潛移默化的作用。

2）各個(gè)高校每年都會(huì)組織專家評(píng)審大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目，該類項(xiàng)目一般都由政府撥款支持，教師可充分組織學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目選題。以廣西高校為例，2017年自治區(qū)級(jí)獲批創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目4577項(xiàng)，覆蓋范圍大。學(xué)生團(tuán)隊(duì)成員一般是跨年級(jí)組合，通過(guò)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)后，指導(dǎo)教師幫助學(xué)生了解新技術(shù)新方向的趨勢(shì)，從事創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練有助于理論聯(lián)系實(shí)際，形成良性實(shí)踐教學(xué)模式。

3）組建以人工智能方向的國(guó)家級(jí)競(jìng)賽創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練基地。國(guó)家級(jí)競(jìng)賽是含金量非常高的實(shí)踐活動(dòng)，例如教育部主辦的挑戰(zhàn)杯和互聯(lián)網(wǎng)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)主辦的“華為杯”中國(guó)大學(xué)生智能設(shè)計(jì)競(jìng)賽、教育部高等教育計(jì)算機(jī)類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)主辦的人工智能創(chuàng)意賽、各省人工智能學(xué)會(huì)主辦的人工智能競(jìng)賽等。基地的建設(shè)為學(xué)生發(fā)揮科技創(chuàng)新提供良好環(huán)境，更是實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃的有力補(bǔ)充和保障。

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐基地的培養(yǎng)模式是新工科建設(shè)環(huán)境下大力推廣的方法，建設(shè)和完善的過(guò)程中，學(xué)校、企業(yè)有責(zé)任、有義務(wù)完善相關(guān)制度，形成產(chǎn)教融合體系，使得學(xué)生、學(xué)校、企業(yè)三方都收益。

4 改革實(shí)施制度保障措施

要順利實(shí)施教學(xué)計(jì)劃，構(gòu)建應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系，離不開(kāi)制度的保證措施，可以從以下四方面進(jìn)行落實(shí)。

1）落實(shí)產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人三方約束機(jī)制，明確學(xué)校一企業(yè)一政府三方的責(zé)任和義務(wù)，切實(shí)推進(jìn)產(chǎn)教學(xué)融合，并不斷完善校企合作法律法規(guī)。

2）完善和改進(jìn)配套實(shí)踐教學(xué)與創(chuàng)新基地建設(shè)，需要校企共同加大經(jīng)費(fèi)投入，保障基礎(chǔ)實(shí)踐儀器設(shè)備完整、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地正常運(yùn)行。

3）加大師資建設(shè)，尤其是建設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)師資力量，通過(guò)專業(yè)培訓(xùn)學(xué)習(xí)，不斷提升指導(dǎo)教師業(yè)務(wù)水平，形成專業(yè)化的師資隊(duì)伍，保障學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中能有效引導(dǎo)。

4）建立健全激勵(lì)制度，不僅對(duì)學(xué)生有激勵(lì)，對(duì)教師更需要物質(zhì)和精神的激勵(lì)。由于國(guó)內(nèi)高校普遍存在重科研輕教學(xué)的現(xiàn)象[4]，在應(yīng)用型本科院校中，保障指導(dǎo)教師創(chuàng)新性的實(shí)踐活動(dòng)成果，才能有效提升實(shí)踐教學(xué)的積極性。

5 結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)用型本科院校人工智能方向的新工科建設(shè)，不僅需要學(xué)生具備扎實(shí)的理論學(xué)習(xí)，還需要學(xué)生在動(dòng)手能力、創(chuàng)新性具備較強(qiáng)的能力，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)是有效提升學(xué)生工程實(shí)踐和解決問(wèn)題的有效途徑。應(yīng)用型本科院校除了在信息化趨勢(shì)下構(gòu)建新型教學(xué)體系，還需融合教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃，為人工智能新工科建設(shè)提供政策保障，從而使得教學(xué)實(shí)踐改革的順利實(shí)施發(fā)揮重要作用。

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【通聯(lián)編輯：王力】

作者簡(jiǎn)介：黃金海（1983-），男，廣西桂林市人，工程師，博士研究生，主要研究方向?yàn)槿斯ぶ悄軋D像處理、自然語(yǔ)言處理;竇文淼（1984-），女，天津市人，實(shí)驗(yàn)師，碩士，主要研究方向?yàn)槿斯ぶ悄堋?/p>