基于成果導(dǎo)向教育的人工智能專業(yè)教學(xué)模式

宗欣露 徐慧

摘 要：工程教育認(rèn)證給當(dāng)前高等教育帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。在分析傳統(tǒng)高等教育教學(xué)模式不足的基礎(chǔ)上，針對人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)需求，構(gòu)建基于成果導(dǎo)向的人才能力結(jié)構(gòu)。根據(jù)成果導(dǎo)向的教育理念，基于能力結(jié)構(gòu)反向設(shè)計(jì)并融合人工智能課程體系，提出基于成果導(dǎo)向教育（OBE）的教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，提倡學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、彈性學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和深層學(xué)習(xí)，在時(shí)間和空間上擴(kuò)展教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式，同時(shí)改進(jìn)現(xiàn)有學(xué)生學(xué)習(xí)成效評價(jià)，利用個(gè)性化自我提升式的評價(jià)方式，最終使每個(gè)學(xué)生逐級獲得學(xué)習(xí)成果。

關(guān)鍵詞：OBE;教學(xué)模式;成果導(dǎo)向;人工智能;工程教育專業(yè)認(rèn)證

DOI：10. 11907/rjdk. 201722??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

中圖分類號：G434 ?? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?????????????????????????????? 文章編號：1672-7800（2020）011-0245-04

Exploration of Teaching Mode of Artificial Intelligence Specialty Based on OBE

ZONG Xin-lu， XU Hui

（School of Computer Science and Technology， Hubei University of Technology， Wuhan 430068， China）

Abstract： Engineering education certification has brought new opportunities and challenges to the current higher education. Based on the analysis of the shortcomings of the traditional higher education teaching mode， this paper presents the talent capability structure based on the outcomes orientation. Curriculum system of artificial intelligence based on the ability structure is designed and integrated. According to the outcome-oriented education（OBE） concept， the OBE-based teaching mode is proposed. The teaching mode emphasizes student-centered teaching process and advocates students' active learning， flexible learning， cooperative learning and deep learning. So that the teaching content and methods are extended in time and space， and the existing? learning effect evaluation is improved. The OBE-based teaching mode can make each student to obtain learning achievements step by step.

Key Words： OBE; teaching mode; outcomes orientation; artificial intelligence; accreditation in higher engineering education

0 引言

成果導(dǎo)向教育（Outcomes-based Education，OBE）[1-2]是以學(xué)習(xí)產(chǎn)出或能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的現(xiàn)代教育理念，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生產(chǎn)出為驅(qū)動(dòng)的教育過程。1981年，OBE由Spady等一經(jīng)提出，立即受到了廣泛關(guān)注，經(jīng)過多年發(fā)展完善，形成了比較完整的理論體系，成為眾多國家教育改革主流理念。

OBE教育理念核心是以學(xué)生獲得的預(yù)期學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向，反向設(shè)計(jì)培養(yǎng)方案和課程內(nèi)容，在教育過程中以學(xué)生為中心，量化教育評價(jià)方式，根據(jù)學(xué)生成果達(dá)成度持續(xù)改進(jìn)教學(xué)質(zhì)量、修正培養(yǎng)目標(biāo)[3]。隨著我國工程教育專業(yè)認(rèn)證[4-5]的開展，眾多高校推出改革舉措。基于OBE教育理念引導(dǎo)和促進(jìn)我國工程教育改革和專業(yè)建設(shè)、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義[6-7]。

為應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，2017年2月教育部推進(jìn)新工科建設(shè)，先后提出“復(fù)旦共識”、“天大行動(dòng)”和北京指南，并發(fā)布了一系列新工科指南與通知，旨在聚焦國家新需求、探索工程教育新發(fā)展。新工科主要針對新興產(chǎn)業(yè)，如人工智能、機(jī)器人、智能制造等，也包括傳統(tǒng)工科專業(yè)升級改造。對于高等學(xué)校來說，新工科建設(shè)是利用新理念、新模式實(shí)現(xiàn)更高水平的教育質(zhì)量[8-9]。

人工智能是當(dāng)前信息領(lǐng)域熱點(diǎn)，人工智能人才需求也不斷增加，然而在當(dāng)前新工科建設(shè)背景下，人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)仍處于初始階段，特別是面向OBE理念的人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)模式研究是高等教育工作者需思考和探索的問題[10-12]。

本文針對傳統(tǒng)高等教育在教學(xué)模式上的不足，面向人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)需求，提出基于成果導(dǎo)向的人工智能專業(yè)教學(xué)模式，以學(xué)生最終應(yīng)具備的能力為導(dǎo)向，綜合社會(huì)需求、學(xué)校定位和學(xué)生個(gè)人發(fā)展要求提出三級人才培養(yǎng)能力結(jié)構(gòu)，根據(jù)成果導(dǎo)向的教育理念反向設(shè)計(jì)人工智能課程體系，構(gòu)建面向能力結(jié)構(gòu)的課程深度融合體系。同時(shí)提出基于OBE的教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，提倡學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、彈性學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和深層學(xué)習(xí)，在時(shí)間和空間上擴(kuò)展教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式，并改進(jìn)現(xiàn)有學(xué)生學(xué)習(xí)成效評價(jià)方式，利用個(gè)性化自我提升式評價(jià)方式，使每個(gè)學(xué)生逐級達(dá)到成果目標(biāo)。

1 成果導(dǎo)向教育理念架構(gòu)

1.1 成果導(dǎo)向教育特點(diǎn)

在OBE理念中，教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)施目標(biāo)是學(xué)生通過教育過程最后取得學(xué)習(xí)成果，學(xué)生通過某一階段學(xué)習(xí)后可達(dá)到最大能力。OBE教育強(qiáng)調(diào)的主要問題[13-15]包括以下幾個(gè)方面：

（1）學(xué)習(xí)成果確定，即培養(yǎng)目標(biāo)定位問題。要清楚期望學(xué)生取得的學(xué)習(xí)成果是什么，這些學(xué)習(xí)成果應(yīng)能清楚表述或測評。

（2）教育需求分析。學(xué)習(xí)成果的確定需充分考慮專業(yè)人才接收者或關(guān)注群體要求與期望，包括政府、行業(yè)和用人單位，同時(shí)也包括學(xué)校、學(xué)生和家長等。

（3）教學(xué)實(shí)施。根據(jù)學(xué)習(xí)成果構(gòu)建課程體系，采用成果導(dǎo)向的教育方式，使學(xué)生完成課程體系學(xué)習(xí)后可具備預(yù)期的學(xué)習(xí)成果。

（4）教學(xué)評價(jià)?；贠BE的教學(xué)評價(jià)不是體現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容上，而是關(guān)注學(xué)生是否達(dá)到預(yù)期學(xué)習(xí)成果。

1.2 傳統(tǒng)教育的不足

相較于OBE，傳統(tǒng)教育過程關(guān)注教學(xué)內(nèi)容輸入，以教師教學(xué)進(jìn)程為驅(qū)動(dòng)力，缺乏個(gè)性化教學(xué)與評價(jià)，主要存在以下不足[16-17]：

（1）知識結(jié)構(gòu)孤立。傳統(tǒng)教育以學(xué)科為導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)課程體系，每門課程相對獨(dú)立，課程之間的聯(lián)系被忽略，學(xué)生在課程學(xué)習(xí)后往往只掌握了課程單元知識，而無法對多門課程知識融會(huì)貫通，形成知識體系。

（2）強(qiáng)調(diào)教學(xué)進(jìn)程、忽視教學(xué)成果。傳統(tǒng)教育課程教學(xué)活動(dòng)按照統(tǒng)一、既定的進(jìn)程嚴(yán)格進(jìn)行，在教學(xué)時(shí)間、內(nèi)容、方式上以大部分學(xué)生可完成的程序?yàn)榧僭O(shè)前提，這種統(tǒng)一的、同速的教學(xué)方式和要求限制了學(xué)生最終達(dá)到目標(biāo)的可能，忽視了學(xué)生個(gè)體間差異性。

（3）已教為主的教學(xué)模式。傳統(tǒng)教育以教師為中心，教授內(nèi)容和方式固定，教師將課程知識灌輸給學(xué)生，在學(xué)習(xí)過程中學(xué)生處于被動(dòng)角色，忽視了獨(dú)立思考在學(xué)習(xí)中的重要性，而只有獨(dú)立思考，才能主動(dòng)學(xué)習(xí)，由知識表象深入本質(zhì)，融會(huì)貫通，因此獨(dú)立思考能力是工程教育的關(guān)鍵。

2 基于OBE的人工智能專業(yè)課程教學(xué)模式改革

2.1 面向能力結(jié)構(gòu)的課程深度融合

針對傳統(tǒng)教育的不足，成果導(dǎo)向教育理念不再把教學(xué)過程拘泥于封閉的空間，而是從外部與內(nèi)部需求出發(fā)確定培養(yǎng)目標(biāo)，再由培養(yǎng)目標(biāo)確定課程體系，該過程遵循反向設(shè)計(jì)原則[18-20]。在教學(xué)過程中正向?qū)嵤┙虒W(xué)，根據(jù)學(xué)生達(dá)到的成效持續(xù)改進(jìn)教學(xué)目標(biāo)，從而最大程度保證教育目標(biāo)與結(jié)果一致性。

人工智能專業(yè)課程種類多、范圍廣[21]，需要扎實(shí)的數(shù)學(xué)知識與計(jì)算機(jī)專業(yè)知識，而且由于人工智能應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，社會(huì)需求多樣，因此更有必要根據(jù)社會(huì)、企業(yè)對學(xué)生的需求及學(xué)生個(gè)人發(fā)展需求反向設(shè)計(jì)融合課程體系，打破課程之間的壁壘，不再將知識單元看作孤立的系統(tǒng)，增強(qiáng)人工智能課程系統(tǒng)性，加強(qiáng)課程之間的聯(lián)系，使課程體系支撐知識結(jié)構(gòu)，進(jìn)而使每門課程的學(xué)習(xí)均與能力結(jié)構(gòu)相呼應(yīng)。面向能力結(jié)構(gòu)的人工智能專業(yè)課程深度融合體系如圖1所示，其中，社會(huì)及產(chǎn)業(yè)需求、學(xué)校特色及定位和學(xué)生個(gè)人發(fā)展需求共同驅(qū)動(dòng)學(xué)生能力培養(yǎng)目標(biāo)，根據(jù)該導(dǎo)向反向設(shè)計(jì)課程體系，融合課程教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)，同時(shí)在教學(xué)工程中強(qiáng)化以學(xué)生為主體的思想，改進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)成效評價(jià)方法，并反向影響需求體系和能力培養(yǎng)體系，從而達(dá)到修正培養(yǎng)目標(biāo)的作用。

2.2 教學(xué)模式改革

人工智能是一個(gè)交叉性專業(yè)，課程知識具有前沿性、開放性、包容性等特點(diǎn)，因此有必要?jiǎng)?chuàng)新教學(xué)模式，改變以往以教為主、固定的教學(xué)模式，主張以學(xué)生為中心[22-23]，強(qiáng)調(diào)教學(xué)主體、目的及效果均在于學(xué)生的學(xué)。教師主要起輔助作用，利用示范、對話、評價(jià)、反饋等方式來引導(dǎo)、協(xié)助學(xué)生達(dá)成預(yù)期成果。

學(xué)生為中心的成果導(dǎo)向教學(xué)模式如圖2所示，其核心原則是從兩個(gè)方向上的擴(kuò)展，即時(shí)間上課內(nèi)向課外延伸，空間上從教材向一切能夠提升能力結(jié)構(gòu)的參考資料上擴(kuò)充。在學(xué)習(xí)形式上，采用多元化學(xué)習(xí)方式，以成果為導(dǎo)向重學(xué)習(xí)、重思考，主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）主動(dòng)學(xué)習(xí)。在整個(gè)教學(xué)工程中，學(xué)生可取得的成果決定教學(xué)進(jìn)程，學(xué)生從開始即需明確學(xué)習(xí)目標(biāo)和預(yù)期成果，教學(xué)模式要從教師講授知識轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生帶著問題主動(dòng)學(xué)習(xí)，由以往的記憶、理解知識轉(zhuǎn)變?yōu)榉治?、評價(jià)和創(chuàng)造等高層次認(rèn)知。