陳華棟

摘? ?要：當前，世界正在經(jīng)歷新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，人工智能作為新一代信息技術加速突破應用，對高等教育提出新的、更高的要求。高等教育如何幫助學生適應人工智能浪潮，使其成為機器人的“主人”，是各國高等教育共同面臨的議題。文章剖析美國東北大學本科教學為培養(yǎng)面向未來的人才而開展的本科課程改革實踐，發(fā)現(xiàn)美國東北大學以11種能力培養(yǎng)為核心開展本科課程改革，突出能力的不可替代性，并通過全面整合教育資源、強化教學質量保證等確保改革的實施。

關鍵詞：本科教學改革 人工智能 美國東北大學

習近平總書記在致國際人工智能與教育大會的賀信中指出，人工智能是引領新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要驅動力，正深刻改變著人們的生產(chǎn)、生活、學習方式，推動人類社會迎來人機協(xié)同、跨界融合、共創(chuàng)分享的智能時代。把握全球人工智能發(fā)展態(tài)勢，找準突破口和主攻方向，培養(yǎng)大批具有創(chuàng)新能力和合作精神的人工智能高端人才，是教育的重要使命。[1]為培養(yǎng)智能時代的人才，自2016年秋季學期起，美國東北大學為本科生培養(yǎng)設計了一套核心要求——NUpath[2]，旨在培養(yǎng)“機器人的主人”。NUpath包括11項能力要求，幫助學生掌握廣泛知識，開發(fā)創(chuàng)造力以及獲得人工智能無法替代的多方面技能。

NUpath是基于能力的要求，并非基于課程的要求，完成一門課程的學習可以幫助學生達到其中一項或多項要求。學生不僅要完成學分要求和專業(yè)課程要求，還要通過合理選課完成NUpath的各項能力要求，才能順利畢業(yè)。

一、NUpath的主要內(nèi)容

美國東北大學本科課程改革NUpath提出的11項能力要求具體如下。

一是認識和改造自然世界（Natural and Designed World，ND）的能力。要求學生學習關鍵思維和分析問題能力，了解自然世界以及其中的生物、化學和物理原理，了解原理發(fā)展應用過程，懂得如何影響自然世界以滿足人類社會的需求。

二是創(chuàng)意表達和創(chuàng)新（Creative Expression and Innovation，EI）的能力。要求學生學習已有創(chuàng)意表達和創(chuàng)新模式，利用這些模式進行自己的創(chuàng)新實踐并形成成果，以表現(xiàn)自己對世界的理解，并就此進行交流。

三是文化解讀（Interpreting Culture，IC）的能力。要求學生學習分析文化實踐、文物與文本，學習批判性閱讀和觀察能力，學習不同理論對文化實踐、文物與文本的解讀。

四是邏輯和定量推理（Formal and Quantitative Reasoning，F(xiàn)Q）的能力。要求學生學習使用數(shù)學和邏輯語言或者計算機軟件來進行邏輯和定理推理，并應用到解決特定問題中。

五是認識社會行為和系統(tǒng)（Societies and Institutions，SI）的能力。要求學生學習社會科學、歷史、文學研究方法和理論，以了解人類行為和文化、社會、政治和經(jīng)濟系統(tǒng)，學習全球化、社會變革、公民可持續(xù)性等相關社會行為理論。

六是分析和使用數(shù)據(jù)（Analyzing and Using Data，AD）的能力。要求學生了解至少一種數(shù)據(jù)的內(nèi)容結構，學會對數(shù)據(jù)進行檢查評估、特征總結、可視化、深度挖掘等分析，提高對數(shù)據(jù)相關道德問題的敏感性。

七是認識人類多樣性（Differences and Diversity，DD）的能力。要求學生學習人類差異性、公民可持續(xù)性和多元文化主義相關理論，理解社會安排影響人類差異性以及被人類差異性影響的過程，了解不同人類群體的歷史、文化和互動，認識不同層次下的人類多樣性。

八是道德倫理推理（Ethical Reasoning，ER）的能力。要求學生學習倫理理論和框架，探索道德倫理塑造正義、公平、權利和責任、美德和美好生活等觀念的過程，分析具體情況中的道德倫理問題。

九是寫作能力，包括一年級寫作（Writing in the First Year，WF）、學科高級寫作（Advanced Writing in the Disciplines，WD）、學術強化寫作（Writing Intensive in the Major，WI）三種子能力。要求學生學習寫作策略、慣例、體裁、技術和方式，針對不同受眾進行有效溝通。

十是經(jīng)驗整合（Integration of Experience，EX）能力。學生通過體驗式學習，識別和應用知識和技能，將特定情景下學到的知識和技能應用到其他情景中，并識別實現(xiàn)一定目標所需知識和技能。

十一是頂點體驗（Capstone Experience，CE）。要求學生至少完成一門指定為頂點體驗的課程。

其中，能力1～8被認為是NUpath的基本能力。

二、NUpath課程結構

美國東北大學絕大部分本科課程均納入NUpath框架中，對應其中1項或多項能力要求。一門課程最多只能對應基本能力（1～8）中的2項，但對對應能力9～11的課程數(shù)量沒有限制。本科生完成1門課程學習，則可達到對應NUpath能力的要求，但NUpath能力不對課程完成水平或者學時數(shù)量進行要求。

截至2022年3月，東北大學共有1177門課程納入NUpath框架。對應基本能力的課程有889門，占比75.5%。其中，只對應1項基本能力的課程有516門，占比43.8%;對應2項基本能力的課程有373門，占比31.7%。

對應基本能力的889門課程中，對應認識社會行為和系統(tǒng)、文化解讀、認識人類多樣性等能力的課程最多，分別有264門、241門、192門，占比均超過15%。主要原因在于這3項能力具有較強相關性，很多課程能同時對應其中2項。例如，只對應認識社會行為和系統(tǒng)能力的課程只有89門，但對應認識社會行為和系統(tǒng)能力且對應文化解讀或認識人類多樣性其中1項的課程就有125門。對應邏輯和定量推理能力的課程最少，只有50門。對應認識和改造自然世界、創(chuàng)意表達和創(chuàng)新、分析和使用數(shù)據(jù)、道德倫理推理能力的課程分別有129門、160門、130門、96門。4833962D-5474-40CE-AEBC-4EC1F380DA3C

只對應1項基本能力的516門課程中，只對應創(chuàng)意表達和創(chuàng)新能力的課程最多，有108門;只對應認識社會行為和系統(tǒng)、文化解讀、認識和改造自然世界能力的課程均超過80門，分別有89門、84門、83門;只對應邏輯和定量推理能力的課程最少，只有20門;只對應分析和使用數(shù)據(jù)、認識人類多樣性、道德倫理推理能力的課程分別有67門、39門、26門。

基本能力之外，對應寫作能力（能力9）的課程有302門，其中對應一年級寫作、學科高級寫作、學術強化寫作能力的課程分別有2門、14門、286門。大部分對應寫作能力的課程同時對應其他能力，有203門;而只對應寫作能力的課程有99門。對應經(jīng)驗整合能力（能力10）的課程有121門，主要以合作教育、課題研究形式開展;其中只有小部分課程同時對應其他能力，有36門。對應頂點體驗能力（能力11）的課程有128門，主要以研討會、論文、項目設計等形式開展;其中大部分會同時對應學科專業(yè)寫作能力，有94門。

從學院來看，社會科學與人文學院、藝術媒體與設計學院、理學院納入NUpath框架的課程最多，分別達到453門、309門、233門，占NUpath全部課程的84.5%。根據(jù)專業(yè)領域，這三個學院的課程主要對應的NUpath能力并不相同?；灸芰χ?，社會科學與人文學院對應認識社會行為和系統(tǒng)、文化解讀、認識人類多樣性能力的課程最多，分別有195門、143門、139門;藝術媒體與設計學院對應創(chuàng)意表達和創(chuàng)新、文化解讀、認識社會行為和系統(tǒng)能力的課程最多，分別有115門、86門、45門;理學院對應認識和改造自然世界、分析和使用數(shù)據(jù)、邏輯和定量推理要求的課程最多，分別有85門、56門、25門。關于寫作能力（能力9），社會科學與人文學院開設了全部初級寫作課程（2門）以及絕大部分高級寫作課程（14門中的12門）;社會科學與人文學院、藝術媒體與設計學院、理學院均開設了大量學科專業(yè)寫作課程，分別有83門、71門、63門。關于經(jīng)驗整合能力，社會科學與人文學院、理學院分別開設了51門和33門課程，而藝術媒體與設計學院僅開設了9門課程。關于頂點體驗能力，社會科學與人文學院、藝術媒體與設計學院、理學院開設的課程相當，分別有27門、27門、31門。另外，健康科學學院、計算機科學學院、工程學院、商學院納入NUpath框架的課程分別有71門、49門、40門、19門;法學院等3個學院由于沒有本科專業(yè)，均只有1門課程納入NUpath框架。

三、經(jīng)驗分析

東北大學設計NUpath旨在推動本科課程服務于面向智能時代的人才培養(yǎng)，以培養(yǎng)“機器人的主人”，主要經(jīng)驗包括三個方面。

一是課程改革聚焦不可替代性。NUpath是基于能力的要求體系，重點突出當前人工智能無法替代的能力。NUpath的基本能力中，創(chuàng)意表達和創(chuàng)新、文化解讀、認識社會行為和系統(tǒng)、認識人類多樣性、道德倫理推理5項能力側重對人類文化、道德行為、創(chuàng)新創(chuàng)造等方面的掌握，是目前人工智能無法理解與掌握的能力。從課程來看，滿足認識社會行為和系統(tǒng)、文化解讀、認識人類多樣性要求的課程也是最多的。此外，認識和改造自然世界、分析和使用數(shù)據(jù)2項能力不僅要求掌握和應用基本科學原理，還要求掌握科學原理背后的關鍵思維，提高對數(shù)據(jù)道德問題的敏感性，這些也是目前人工智能所無法做到的。邏輯和定量推理是學生利用邏輯推理與信息技術解決問題的重要能力，但較易被人工智能替代，所對應的課程也是基本能力中最少的。

二是堅持全面整合課程。NUpath適用于全校所有本科專業(yè)學生，涵蓋了絕大部分的本科課程，有助于充分整合利用學校各學科資源，有效支持NUpath各項能力培養(yǎng)要求。單獨一個學院所要求的學科基礎、專業(yè)必修與選修課程無法滿足全部NUpath能力要求，學生可以選修其他學院課程以滿足NUpath的要求。例如，NUpath的基本能力中，計算機科學專業(yè)學生可以通過本學院課程，滿足認識和改造自然世界、邏輯和定量推理、分析和使用數(shù)據(jù)3項能力，而創(chuàng)意表達和創(chuàng)新、文化解讀、認識社會行為和系統(tǒng)、認識人類多樣性、道德倫理推理5項能力則可以通過選修其他學院課程來滿足[1]。同時，為達到NUpath要求，學生可以根據(jù)自己的學習情況以及興趣方向，在全校所有納入NUpath框架的課程中進行選課，提高能力培養(yǎng)的靈活性與有效性。但是，根據(jù)對美國東北大學中國留學生的采訪，廣泛的選課范圍可能導致難以同時滿足本專業(yè)學生和其他專業(yè)學生的能力培養(yǎng)需要的問題。

三是強化課程質量保證。為保證能力培養(yǎng)效果，NUpath對課程質量進行嚴格把控。一方面，NUpath對新開設課程進行嚴格審核。新開設課程申請納入NUpath框架，需向學校本科課程委員會提交申請;本科課程委員會將根據(jù)課程的內(nèi)容、形式、效果等方面判定課程能否達到NUpath相關能力培養(yǎng)的要求。為此，本科課程委員會面向教師制定了詳細的NUpath課程申請指南，包括申請要求、優(yōu)秀案例、不合格案例、常見問題等內(nèi)容，引導課程設計更有效地服務NUpath各項能力要求。另一方面，NUpath對課程設置進行一定限制，要求1門課程只能滿足基本能力中的1項或2項，確保學生的各項能力通過不同課程得到有效培養(yǎng)。另外，本科生雖然經(jīng)教務長批準后，可通過轉學分、獨立學習等方式使自身滿足NUpath能力要求，但必須通過學校課程滿足至少3項基本能力，確保充分接受東北大學核心學習訓練。

四、啟示

東北大學NUpath的經(jīng)驗，對于我國高校本科教育改革的啟示如下。

一是突出關鍵能力培養(yǎng)。人工智能浪潮下，本科教學不僅要教授各學科專業(yè)知識，更要聚焦培養(yǎng)學生的關鍵能力。高校應充分識別構建應對人工智能挑戰(zhàn)的人才培養(yǎng)能力體系，既要包括應用信息技術的能力，更要包括掌握理解人類文化、行為規(guī)律、道德倫理、創(chuàng)新思維等人工智能無法替代的能力。

二是注重校內(nèi)教學資源整合。應對人工智能挑戰(zhàn)的能力培養(yǎng)往往無法依靠一個學院、一個學科來完成，可充分調動、整合高校內(nèi)各學科教學資源、社會資源、實踐資源，確保各學科學生得到充分全面的學習機會。加強學科資源整合的統(tǒng)籌協(xié)調，確保兼顧本學科學生專業(yè)學習和其他學科學生能力培養(yǎng)的需要。

三是加強課程質量評估。課程是能力培養(yǎng)的重要載體和渠道，我國高?？删珳首R別課程所培養(yǎng)的能力，優(yōu)化課程設計，把控課程質量，提高課程教學效果;加強對學生應對人工智能挑戰(zhàn)能力水平的評估與檢驗，助推學生提高學習能力和學習的主動性。

參考文獻：

[1]中華人民共和國中央人民政府. 習近平向國際人工智能與教育大會致賀信[EB/OL]. （2019-05-16）[2022-03-14]. http：//www.gov.cn/xinwen/2019-05/16/content_5392134.htm.

[2]Northeastern University. Program requirements of Computer Science， BSCS[EB/OL]. [2022-03-14]. https：//catalog.northeastern.edu/undergraduate/computer-information-science/computer-science/bscs/#programrequirementstext.

編輯 呂伊雯? ?校對 朱婷婷4833962D-5474-40CE-AEBC-4EC1F380DA3C