關(guān)志廣

(南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣西 南寧 530008)

0 引言

自然語言處理(Natural Language Processing,NLP)是最近熱門的ChatGPT(Chat Generative Pre-trained Transformer)等眾多人工智能產(chǎn)品的核心技術(shù),是計算機科學(xué)與人工智能交叉領(lǐng)域的一個重要發(fā)展方向,被譽為“人工智能領(lǐng)域皇冠上的明珠”。國內(nèi)很多高校已經(jīng)開始注重此類技術(shù)人才的培養(yǎng),將“自然語言處理技術(shù)”課程作為人工智能類、計算機類等相關(guān)專業(yè)的主干課程[1]。這是一門融合了語言學(xué)、數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)等內(nèi)容的交叉學(xué)科[2],具有較強的理論性、實踐性、綜合性和創(chuàng)新性。固有的教學(xué)模式不能很好地激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣,學(xué)生難以將理論知識靈活運用于實際問題的解決。為培養(yǎng)出創(chuàng)新能力強、適應(yīng)經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高素質(zhì)工程技術(shù)人才,迫切需要探索與課程相適應(yīng)的教學(xué)方法。

成果導(dǎo)向教育(Outcome-based Education,OBE)是20世紀(jì)80年代由Spady等[3]提出的一種目標(biāo)導(dǎo)向的教育模式,已經(jīng)成為歐美等主流國家教育改革的主流理念。OBE理念認為教育者必須能夠清楚預(yù)期學(xué)生畢業(yè)時所達到的能力水平,進而組織實施并評價教學(xué)各環(huán)節(jié),教學(xué)計劃與課程安排構(gòu)成以“定義預(yù)期學(xué)習(xí)成果—落實預(yù)期學(xué)習(xí)成果—評估學(xué)習(xí)成果”為主線的教育質(zhì)量持續(xù)改進的閉環(huán)[4]。近些年,我國也把這種先進的教育理念逐步應(yīng)用到工程教育各領(lǐng)域,其所遵循的以學(xué)生為中心、成果導(dǎo)向、持續(xù)改進3個基本理念,對促進人才培養(yǎng)目標(biāo)的達成起到了重要的作用。

1 教學(xué)現(xiàn)狀分析

南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院的人工智能技術(shù)應(yīng)用專業(yè),在二年級下學(xué)期開設(shè)了“自然語言處理技術(shù)”這門80學(xué)時的專業(yè)核心課程,其理論教學(xué)與實踐教學(xué)的學(xué)時比例約為1∶1。本文結(jié)合學(xué)校、二級學(xué)院教學(xué)資源配置情況、前期的教學(xué)情況以及對學(xué)生學(xué)習(xí)能力與學(xué)習(xí)成果產(chǎn)出的評定,總結(jié)出以往的課程教學(xué)中存在如下幾點問題:

1.1 教學(xué)內(nèi)容與內(nèi)外部需求聯(lián)系不緊密

內(nèi)部需求主要由學(xué)校的辦學(xué)思想和定位、教育教學(xué)規(guī)律和教學(xué)主體來決定,是傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計的主要依據(jù);外部需求主要以國家、社會、行業(yè)等的需要為主,是制定課程培養(yǎng)目標(biāo)的重要依據(jù)。以往的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計以學(xué)科為導(dǎo)向,教師更注重知識體系的系統(tǒng)性和完備性,忽略了學(xué)生將來需要有效對接實際工作任務(wù)和服務(wù)社會的能力,沒有做到從內(nèi)外部需求出發(fā),由需求決定課程培養(yǎng)目標(biāo)。例如,依據(jù)教材授課的自然語言處理算法、工具和應(yīng)用場景落后于最新行業(yè)發(fā)展,缺乏與行業(yè)實踐相關(guān)的案例和項目,無法滿足學(xué)生未來在行業(yè)中的實際需求。同時,課程教學(xué)中還存在教學(xué)內(nèi)容對學(xué)習(xí)主體能力的具體支撐關(guān)系不清晰的情況。

1.2 課堂教學(xué)沒有充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用

教師過度主導(dǎo)教學(xué)過程,忽視了學(xué)生主動參與學(xué)習(xí),課堂上學(xué)生的角色更像是被動的接收者,缺乏思考和表達的機會;教學(xué)過程中師生、生生之間的互動不足,學(xué)生的交流和合作能力得不到有效鍛煉,限制了學(xué)生的思維碰撞和知識交流,缺少對求解問題更多的思考和感悟。例如,課堂教學(xué)形式單一,限制了學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)體驗:要么課堂上鋪陳理論講解,枯燥且晦澀難懂的內(nèi)容會打擊學(xué)生學(xué)習(xí)積極性;要么過于簡化理論講解只關(guān)注實訓(xùn)操練,如此淺層次的練習(xí)無法讓學(xué)生真正理解其中的科學(xué)內(nèi)涵,更無法將知識變通,靈活應(yīng)對遇到的各種問題。

1.3 課程目標(biāo)達成情況評價及持續(xù)改進機制探索不足

1.3.1 目標(biāo)達成情況評價不夠全面

課程教學(xué)實施中,大部分都是通過平時成績+期末筆試或大作業(yè)考核的方式來評定最終的學(xué)習(xí)效果。此種學(xué)習(xí)評價缺乏對學(xué)習(xí)主體形成校內(nèi)、校外多元化的評價,仍然局限在傳統(tǒng)課堂學(xué)習(xí)效果。

1.3.2 學(xué)生意見反饋機制不健全

學(xué)生意見反饋是持續(xù)改進的重要依據(jù)之一,存在學(xué)生反饋渠道不暢、反饋內(nèi)容不具體或不及時等問題。這導(dǎo)致教師無法準(zhǔn)確獲取學(xué)生對課程的意見和建議,從而難以有效地改進教學(xué)方法和內(nèi)容。

1.3.3 跟蹤評估機制不夠完善

針對課程目標(biāo)的達成情況評價缺乏長期跟蹤和定期評估,無法全面了解學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中的進展情況和問題反饋,缺乏及時有效地發(fā)現(xiàn)和解決問題的機制。

2 教學(xué)改革實踐

將OBE理念運用到課程的教學(xué)實施中,實際是對其核心問題[5]做出解答:一是怎樣制定學(xué)生的預(yù)期學(xué)習(xí)成果;二是如何有效地幫助學(xué)生取得預(yù)期學(xué)習(xí)成果;三是如怎樣評價學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果。筆者在“自然語言處理技術(shù)”課程的教學(xué)改革中遵循OBE理念,注重強化學(xué)生的主體作用;在定義預(yù)期學(xué)習(xí)產(chǎn)出的基礎(chǔ)上“反向設(shè)計”教學(xué)內(nèi)容,通過“正向?qū)嵤苯虒W(xué)方法的改革推進學(xué)習(xí)產(chǎn)出;構(gòu)建多元化的學(xué)習(xí)評價體系并建立教學(xué)評估和反饋機制促成課程培養(yǎng)目標(biāo)的達成,建立起如圖1所示的課程持續(xù)改進機制。

圖1 OBE理念下的課程持續(xù)改進機制

2.1 以學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向,反向設(shè)計教學(xué)內(nèi)容

成果導(dǎo)向教育理念要求“需求”即是起點也是終點,要以始為終地進行反向設(shè)計。教學(xué)的出發(fā)點不再是“想教什么”,而是要從培養(yǎng)目標(biāo)反向設(shè)計以確定所有邁向培養(yǎng)目標(biāo)的教學(xué)的適切性,從而最大程度地保證了教育目標(biāo)與結(jié)果的一致性[6]。

2.1.1 明確培養(yǎng)目標(biāo),構(gòu)建學(xué)習(xí)成果

內(nèi)外部需求是確定培養(yǎng)目標(biāo)的依據(jù),培養(yǎng)目標(biāo)要與內(nèi)外部需求相適應(yīng)。培養(yǎng)目標(biāo)是對畢業(yè)生在畢業(yè)5年左右能夠達到的職業(yè)和專業(yè)成就的總體描述[7]。在明確課程培養(yǎng)目標(biāo)的時候,筆者除了梳理傳統(tǒng)教育教學(xué)設(shè)計關(guān)注的內(nèi)部需求,還對容易忽視的外部需求重點關(guān)注。例如,人力資源社會保障部聯(lián)合工業(yè)和信息化部編撰下發(fā)的《人工智能工程技術(shù)人員國家職業(yè)技術(shù)技能標(biāo)準(zhǔn)(2021 年版)》針對從事與人工智能相關(guān)算法、深度學(xué)習(xí)等多種技術(shù)的分析、研究、開發(fā),并對人工智能系統(tǒng)進行設(shè)計、優(yōu)化、運維、管理和應(yīng)用的工程技術(shù)人員,明確了各等級專業(yè)技術(shù)人員的工作領(lǐng)域、工作內(nèi)容、知識水平、專業(yè)能力要求,是制定培養(yǎng)目標(biāo)的主要依據(jù)。

培養(yǎng)目標(biāo)是確定學(xué)習(xí)成果的依據(jù),學(xué)習(xí)成果支撐培養(yǎng)目標(biāo)的達成。在確定學(xué)習(xí)成果的時候,筆者綜合了學(xué)生對課程的期望、用人單位對從業(yè)者的要求、校企專家的研判等多方面的訴求。例如,利用評教系統(tǒng)了解在校生及畢業(yè)生的學(xué)習(xí)、實習(xí)和工作后的情況對學(xué)校的教學(xué)課程作出評價,分析教學(xué)課程與市場需要的吻合度。隨后,為了使學(xué)習(xí)成果更加具體明晰,便于評估對培養(yǎng)目標(biāo)的支撐情況,還需要將學(xué)習(xí)成果分解為若干個對應(yīng)的指標(biāo)點?；贠BE理念,“自然語言處理技術(shù)”課程培養(yǎng)目標(biāo)、學(xué)習(xí)成果和對應(yīng)的指標(biāo)點確定如表1所示。

表1 課程培養(yǎng)目標(biāo)、學(xué)習(xí)成果和對應(yīng)的指標(biāo)點

2.1.2 根據(jù)成果要求,設(shè)計教學(xué)內(nèi)容

傳統(tǒng)教學(xué)設(shè)計的課程教學(xué)大綱主要是按照教材章節(jié)順序安排講授時間,規(guī)定每章、每節(jié)的講授內(nèi)容,但未明確教學(xué)內(nèi)容與學(xué)習(xí)成果的關(guān)系,導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。成果導(dǎo)向的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計,使得課程教學(xué)能夠有效支撐學(xué)習(xí)成果搭建的能力結(jié)構(gòu),并且內(nèi)容設(shè)置要科學(xué)合理。

如前所述,為了使每條學(xué)習(xí)成果更加準(zhǔn)確地與某個或某幾個教學(xué)內(nèi)容對應(yīng),本文將每條學(xué)習(xí)成果分解成了若干個指標(biāo)點。因此,學(xué)習(xí)成果與教學(xué)內(nèi)容的對應(yīng)關(guān)系其實就是其指標(biāo)點與教學(xué)內(nèi)容的對應(yīng)關(guān)系。學(xué)習(xí)成果與教學(xué)內(nèi)容之間的對應(yīng)關(guān)系可以使用表2的形式進行描述,這樣不僅能一目了然地表明教學(xué)內(nèi)容對學(xué)習(xí)成果的支撐情況,還可以分析每項教學(xué)內(nèi)容對達到的學(xué)習(xí)成果的貢獻,也可以研究教學(xué)內(nèi)容之間的關(guān)系進而優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。

表2 教學(xué)內(nèi)容對學(xué)習(xí)成果的支撐情況

筆者主要從詞法分析、句法分析、語義分析3個層面進行梳理得到一系列與成果要求關(guān)聯(lián)的課程知識點,隨后對課程知識點進行整合、重構(gòu),設(shè)計出具體的課程大綱,進而明確了教學(xué)內(nèi)容。在此過程中,一方面需要對國內(nèi)外高校類似課程進行參考借鑒,例如斯坦福大學(xué)的CS124和CS224 n課程、中國科學(xué)院宗成慶老師的“自然語言處理”課程等,從優(yōu)質(zhì)課程中繼承并改進以提升效率;另一方面,需要注意課程內(nèi)容與前沿技術(shù)和行業(yè)需求緊密結(jié)合,到相關(guān)企業(yè)走訪調(diào)研,了解產(chǎn)業(yè)需求,培養(yǎng)符合市場需要的創(chuàng)新型人才,這也是教育部印發(fā)的《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》的要求?；贠BE理念,課程的成果要求和教學(xué)內(nèi)容的關(guān)聯(lián)如表2所示,至此完成了較為科學(xué)合理的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計。

2.2 以學(xué)生為中心,促進學(xué)習(xí)成果產(chǎn)出

筆者按照成果導(dǎo)向教育以學(xué)生為中心的理念,改進了教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法,強調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主動性和創(chuàng)造性,使得學(xué)生能更好地獲得學(xué)習(xí)成果——教師的角色也從傳統(tǒng)的傳授知識者轉(zhuǎn)變?yōu)閱l(fā)學(xué)生探究、促進理解和培養(yǎng)智慧的引導(dǎo)者。

2.2.1 教學(xué)內(nèi)容改進

(1)對教學(xué)內(nèi)容有側(cè)重和取舍。

由于人工智能技術(shù)類專業(yè)學(xué)生在自然語言處理技術(shù)方面的基礎(chǔ)知識有限,教學(xué)內(nèi)容需要涵蓋自然語言處理的基礎(chǔ)理論、常用技術(shù)和實際應(yīng)用。筆者以Christopher D. Manning等人主編的《自然語言處理》為基礎(chǔ),注重理論與實踐相結(jié)合,強調(diào)自然語言處理技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用。為此,筆者加強了教材中關(guān)于文本預(yù)處理基礎(chǔ)、統(tǒng)計方法和機器學(xué)習(xí)算法等內(nèi)容,以幫助學(xué)生建立扎實的理論基礎(chǔ),并新增自然語言處理技術(shù)在智能系統(tǒng)設(shè)計、對話系統(tǒng)開發(fā)等方面的應(yīng)用。同時,引入最新的研究成果和前沿技術(shù),例如基于深度學(xué)習(xí)的模型和預(yù)訓(xùn)練語言表示,以幫助學(xué)生將所學(xué)知識更好地轉(zhuǎn)化為實際能力,為未來的工作和研究打下堅實基礎(chǔ)。此外,筆者弱化了教材中較為專業(yè)或抽象的部分,如形式語言理論等,以確保學(xué)生能夠更好地理解和掌握核心概念。通過理論學(xué)習(xí)與案例實踐相結(jié)合,學(xué)生能夠更好地理解和應(yīng)用自然語言處理技術(shù),從而提升在人工智能領(lǐng)域的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

(2)重構(gòu)和動態(tài)更新教學(xué)內(nèi)容。

筆者立足于學(xué)生的全面發(fā)展,突破了傳統(tǒng)的先理論、后實踐的教學(xué)模式,依循自然語言處理領(lǐng)域的真實工作任務(wù)、項目和流程,構(gòu)建了難度逐漸遞進的項目化內(nèi)容,包括基礎(chǔ)項目、進階項目和系統(tǒng)綜合項目。學(xué)生在完成這些項目的同時,將掌握文本處理技術(shù)、語言模型、情感分析等基礎(chǔ)技術(shù)開發(fā)知識,逐步積累自然語言處理領(lǐng)域所需的核心能力。通過這些項目化內(nèi)容的重構(gòu),學(xué)生將在實踐中邊做邊學(xué),實現(xiàn)知識與實踐的有機結(jié)合,使學(xué)生能夠在未來的工作和研究中靈活運用自然語言處理技術(shù),創(chuàng)造出更具實際意義和創(chuàng)新性的成果。

2.2.2 教學(xué)方法改進

筆者采用以學(xué)生為中心的混合式教學(xué)模式,通過教學(xué)方法的改進促成預(yù)期學(xué)習(xí)成果的達成:在課前階段,學(xué)生通過在線平臺獲取學(xué)習(xí)計劃、查看學(xué)習(xí)任務(wù)單、觀看微課視頻,并在討論區(qū)進行互動交流,以明確每次課堂的任務(wù);在課堂中,筆者增加了討論課、翻轉(zhuǎn)課堂等活動,以提高學(xué)生的課堂參與度。針對不同的教學(xué)內(nèi)容,采用任務(wù)驅(qū)動式、案例式和分組探究等教學(xué)方法,引導(dǎo)學(xué)生突破教學(xué)的重難點。例如,采用案例式教學(xué)法講授自然語言處理技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用,通過真實案例詳細描述技術(shù)應(yīng)用場景和工程實踐,幫助學(xué)生更直觀地理解技術(shù)原理,并將所學(xué)知識與實際應(yīng)用相結(jié)合;筆者設(shè)置了課堂知識外的拓展內(nèi)容,學(xué)生課后可以查閱資料,制作PPT或短視頻并通過學(xué)習(xí)通平臺進行交流。此外,筆者建設(shè)了如智慧職教網(wǎng)、慕課網(wǎng)等數(shù)字課程資源,以便學(xué)生能碎片化自主學(xué)習(xí)。

2.3 以監(jiān)控機制為抓手,促成實施質(zhì)量持續(xù)改進

教學(xué)過程質(zhì)量監(jiān)控是持續(xù)改進的基礎(chǔ),只有建立了合理的監(jiān)控機制,才能精準(zhǔn)識別教學(xué)過程中存在的問題,進而提出有針對性的改進措施?！白匀徽Z言處理技術(shù)”課程從課堂教學(xué)評估、學(xué)生意見調(diào)查、教學(xué)成果展示與交流、課程目標(biāo)達成情況評價4個方面的監(jiān)控制度落實,可以及時發(fā)現(xiàn)課程教學(xué)中存在的問題和不足,促進課程質(zhì)量持續(xù)改進,確保教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)和學(xué)生學(xué)習(xí)效果的提升。

2.3.1 課堂教學(xué)評估

設(shè)立定期課堂觀察與評估機制,由教務(wù)處或?qū)ｉT的督導(dǎo)小組定期對教師的課堂教學(xué)進行觀察,評估教學(xué)效果、學(xué)生參與度和教學(xué)內(nèi)容的實施情況。

2.3.2 學(xué)生意見調(diào)查

定期進行學(xué)生滿意度調(diào)查,收集學(xué)生對課程內(nèi)容、教學(xué)方法、教師教學(xué)水平等方面的反饋意見以及他們對課程的改進建議,以此為基礎(chǔ)進行課程調(diào)整和改進。

2.3.3 教學(xué)成果展示與交流

定期組織課程成果展示與交流活動,鼓勵教師分享課程改革的實踐經(jīng)驗和成果,促進教師之間的交流與合作,進一步推動課程教學(xué)的持續(xù)改進。

2.3.4 課程目標(biāo)達成情況評價

為了分析課程對支撐學(xué)習(xí)成果的教學(xué)目標(biāo)達成情況,筆者借鑒了OBE評價體系的規(guī)范,采用成績分析法對課程目標(biāo)達成度進行評價。具體評估公式如下:

上式中,Ei為課程指標(biāo)點i的實際達成情況評價值;ωij為課程指標(biāo)點i的第j種考核方式的權(quán)重系數(shù);Sij為課程指標(biāo)點i的第j種考核方式的考核成績;Mij為課程指標(biāo)點i的第j種考核方式的滿分值。

3 教學(xué)改革成效

筆者選取南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院2021級人工智能技術(shù)應(yīng)用專業(yè)1班48名學(xué)生“自然語言處理技術(shù)”課程成績?yōu)檠芯繕颖?分別計算每位學(xué)生課程指標(biāo)值I1至I12的達成度,如表3所示。

表3 抽樣班級的課程指標(biāo)值達成度

由表3可看出,通過將OBE理念引入該課堂并經(jīng)過教學(xué)實踐,學(xué)生學(xué)習(xí)效果有了較大的提升,指標(biāo)值達成度均值由2020級的0.65～0.80提高到2021級的0.75～0.88,2021級總體指標(biāo)值達成度情況較2020級更高一些。學(xué)習(xí)效果的提升主要基于3個方面:(1)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體作用得到突出,學(xué)習(xí)主動性大大增強,知識與技能掌握得更加牢固;

(2)基于成果導(dǎo)向的教學(xué)內(nèi)容重構(gòu),課程需要達成的預(yù)期目標(biāo)更加明晰、更加契合需求,課程教學(xué)對學(xué)生未來職業(yè)能力的支撐作用明顯增強;(3)基于評價體系的改革,評價趨于多元化與客觀性并且課程實施質(zhì)量持續(xù)改進。

4 結(jié)語

“自然語言處理技術(shù)”課程作為專業(yè)核心課程,受到了學(xué)校、教師及學(xué)生的高度重視。本文基于OBE理念,介紹了在該課程的教學(xué)改革中如何以學(xué)生為中心進行課堂改革、如何確定教學(xué)目標(biāo)以及如何監(jiān)控課程質(zhì)量等方面進行探索與實踐。教學(xué)改革實踐結(jié)果表明,本文基于OBE理念建立的新型教學(xué)關(guān)系提高了教學(xué)質(zhì)量,為成果導(dǎo)向教育在相關(guān)課程中的應(yīng)用提供了參考。后續(xù),筆者還需要在教學(xué)中進一步完善對該門課程教材、教法、評價、平臺體系的建設(shè),形成更好的可復(fù)制推廣的教學(xué)模式。