面向智能時(shí)代的 美國(guó)東北大學(xué)本科課程改革

陳華棟

摘? ?要：當(dāng)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(shù)加速突破應(yīng)用，對(duì)高等教育提出新的、更高的要求。高等教育如何幫助學(xué)生適應(yīng)人工智能浪潮，使其成為機(jī)器人的“主人”，是各國(guó)高等教育共同面臨的議題。文章剖析美國(guó)東北大學(xué)本科教學(xué)為培養(yǎng)面向未來(lái)的人才而開(kāi)展的本科課程改革實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)美國(guó)東北大學(xué)以11種能力培養(yǎng)為核心開(kāi)展本科課程改革，突出能力的不可替代性，并通過(guò)全面整合教育資源、強(qiáng)化教學(xué)質(zhì)量保證等確保改革的實(shí)施。

關(guān)鍵詞：本科教學(xué)改革 人工智能 美國(guó)東北大學(xué)

習(xí)近平總書(shū)記在致國(guó)際人工智能與教育大會(huì)的賀信中指出，人工智能是引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要驅(qū)動(dòng)力，正深刻改變著人們的生產(chǎn)、生活、學(xué)習(xí)方式，推動(dòng)人類社會(huì)迎來(lái)人機(jī)協(xié)同、跨界融合、共創(chuàng)分享的智能時(shí)代。把握全球人工智能發(fā)展態(tài)勢(shì)，找準(zhǔn)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(shí)代的人才，自2016年秋季學(xué)期起，美國(guó)東北大學(xué)為本科生培養(yǎng)設(shè)計(jì)了一套核心要求——NUpath[2]，旨在培養(yǎng)“機(jī)器人的主人”。NUpath包括11項(xiàng)能力要求，幫助學(xué)生掌握廣泛知識(shí)，開(kāi)發(fā)創(chuàng)造力以及獲得人工智能無(wú)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(mén)課程的學(xué)習(xí)可以幫助學(xué)生達(dá)到其中一項(xiàng)或多項(xiàng)要求。學(xué)生不僅要完成學(xué)分要求和專業(yè)課程要求，還要通過(guò)合理選課完成NUpath的各項(xiàng)能力要求，才能順利畢業(yè)。

一、NUpath的主要內(nèi)容

美國(guó)東北大學(xué)本科課程改革NUpath提出的11項(xiàng)能力要求具體如下。

一是認(rèn)識(shí)和改造自然世界（Natural and Designed World，ND）的能力。要求學(xué)生學(xué)習(xí)關(guān)鍵思維和分析問(wèn)題能力，了解自然世界以及其中的生物、化學(xué)和物理原理，了解原理發(fā)展應(yīng)用過(guò)程，懂得如何影響自然世界以滿足人類社會(huì)的需求。

二是創(chuàng)意表達(dá)和創(chuàng)新（Creative Expression and Innovation，EI）的能力。要求學(xué)生學(xué)習(xí)已有創(chuàng)意表達(dá)和創(chuàng)新模式，利用這些模式進(jìn)行自己的創(chuàng)新實(shí)踐并形成成果，以表現(xiàn)自己對(duì)世界的理解，并就此進(jìn)行交流。

三是文化解讀（Interpreting Culture，IC）的能力。要求學(xué)生學(xué)習(xí)分析文化實(shí)踐、文物與文本，學(xué)習(xí)批判性閱讀和觀察能力，學(xué)習(xí)不同理論對(duì)文化實(shí)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(xué)生學(xué)習(xí)使用數(shù)學(xué)和邏輯語(yǔ)言或者計(jì)算機(jī)軟件來(lái)進(jìn)行邏輯和定理推理，并應(yīng)用到解決特定問(wèn)題中。

五是認(rèn)識(shí)社會(huì)行為和系統(tǒng)（Societies and Institutions，SI）的能力。要求學(xué)生學(xué)習(xí)社會(huì)科學(xué)、歷史、文學(xué)研究方法和理論，以了解人類行為和文化、社會(huì)、政治和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，學(xué)習(xí)全球化、社會(huì)變革、公民可持續(xù)性等相關(guān)社會(huì)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(xué)生了解至少一種數(shù)據(jù)的內(nèi)容結(jié)構(gòu)，學(xué)會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查評(píng)估、特征總結(jié)、可視化、深度挖掘等分析，提高對(duì)數(shù)據(jù)相關(guān)道德問(wèn)題的敏感性。

七是認(rèn)識(shí)人類多樣性（Differences and Diversity，DD）的能力。要求學(xué)生學(xué)習(xí)人類差異性、公民可持續(xù)性和多元文化主義相關(guān)理論，理解社會(huì)安排影響人類差異性以及被人類差異性影響的過(guò)程，了解不同人類群體的歷史、文化和互動(dòng)，認(rèn)識(shí)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(xué)生學(xué)習(xí)倫理理論和框架，探索道德倫理塑造正義、公平、權(quán)利和責(zé)任、美德和美好生活等觀念的過(guò)程，分析具體情況中的道德倫理問(wèn)題。

九是寫(xiě)作能力，包括一年級(jí)寫(xiě)作（Writing in the First Year，WF）、學(xué)科高級(jí)寫(xiě)作（Advanced Writing in the Disciplines，WD）、學(xué)術(shù)強(qiáng)化寫(xiě)作（Writing Intensive in the Major，WI）三種子能力。要求學(xué)生學(xué)習(xí)寫(xiě)作策略、慣例、體裁、技術(shù)和方式，針對(duì)不同受眾進(jìn)行有效溝通。

十是經(jīng)驗(yàn)整合（Integration of Experience，EX）能力。學(xué)生通過(guò)體驗(yàn)式學(xué)習(xí)，識(shí)別和應(yīng)用知識(shí)和技能，將特定情景下學(xué)到的知識(shí)和技能應(yīng)用到其他情景中，并識(shí)別實(shí)現(xiàn)一定目標(biāo)所需知識(shí)和技能。

十一是頂點(diǎn)體驗(yàn)（Capstone Experience，CE）。要求學(xué)生至少完成一門(mén)指定為頂點(diǎn)體驗(yàn)的課程。

其中，能力1～8被認(rèn)為是NUpath的基本能力。

二、NUpath課程結(jié)構(gòu)

美國(guó)東北大學(xué)絕大部分本科課程均納入NUpath框架中，對(duì)應(yīng)其中1項(xiàng)或多項(xiàng)能力要求。一門(mén)課程最多只能對(duì)應(yīng)基本能力（1～8）中的2項(xiàng)，但對(duì)對(duì)應(yīng)能力9～11的課程數(shù)量沒(méi)有限制。本科生完成1門(mén)課程學(xué)習(xí)，則可達(dá)到對(duì)應(yīng)NUpath能力的要求，但NUpath能力不對(duì)課程完成水平或者學(xué)時(shí)數(shù)量進(jìn)行要求。

截至2022年3月，東北大學(xué)共有1177門(mén)課程納入NUpath框架。對(duì)應(yīng)基本能力的課程有889門(mén)，占比75.5%。其中，只對(duì)應(yīng)1項(xiàng)基本能力的課程有516門(mén)，占比43.8%;對(duì)應(yīng)2項(xiàng)基本能力的課程有373門(mén)，占比31.7%。

對(duì)應(yīng)基本能力的889門(mén)課程中，對(duì)應(yīng)認(rèn)識(shí)社會(huì)行為和系統(tǒng)、文化解讀、認(rèn)識(shí)人類多樣性等能力的課程最多，分別有264門(mén)、241門(mén)、192門(mén)，占比均超過(guò)15%。主要原因在于這3項(xiàng)能力具有較強(qiáng)相關(guān)性，很多課程能同時(shí)對(duì)應(yīng)其中2項(xiàng)。例如，只對(duì)應(yīng)認(rèn)識(shí)社會(huì)行為和系統(tǒng)能力的課程只有89門(mén)，但對(duì)應(yīng)認(rèn)識(shí)社會(huì)行為和系統(tǒng)能力且對(duì)應(yīng)文化解讀或認(rèn)識(shí)人類多樣性其中1項(xiàng)的課程就有125門(mén)。對(duì)應(yīng)邏輯和定量推理能力的課程最少，只有50門(mén)。對(duì)應(yīng)認(rèn)識(shí)和改造自然世界、創(chuàng)意表達(dá)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(mén)、160門(mén)、130門(mén)、96門(mén)。4833962D-5474-40CE-AEBC-4EC1F380DA3C

只對(duì)應(yīng)1項(xiàng)基本能力的516門(mén)課程中，只對(duì)應(yīng)創(chuàng)意表達(dá)和創(chuàng)新能力的課程最多，有108門(mén);只對(duì)應(yīng)認(rèn)識(shí)社會(huì)行為和系統(tǒng)、文化解讀、認(rèn)識(shí)和改造自然世界能力的課程均超過(guò)80門(mén)，分別有89門(mén)、84門(mén)、83門(mén);只對(duì)應(yīng)邏輯和定量推理能力的課程最少，只有20門(mén);只對(duì)應(yīng)分析和使用數(shù)據(jù)、認(rèn)識(shí)人類多樣性、道德倫理推理能力的課程分別有67門(mén)、39門(mén)、26門(mén)。

基本能力之外，對(duì)應(yīng)寫(xiě)作能力（能力9）的課程有302門(mén)，其中對(duì)應(yīng)一年級(jí)寫(xiě)作、學(xué)科高級(jí)寫(xiě)作、學(xué)術(shù)強(qiáng)化寫(xiě)作能力的課程分別有2門(mén)、14門(mén)、286門(mén)。大部分對(duì)應(yīng)寫(xiě)作能力的課程同時(shí)對(duì)應(yīng)其他能力，有203門(mén);而只對(duì)應(yīng)寫(xiě)作能力的課程有99門(mén)。對(duì)應(yīng)經(jīng)驗(yàn)整合能力（能力10）的課程有121門(mén)，主要以合作教育、課題研究形式開(kāi)展;其中只有小部分課程同時(shí)對(duì)應(yīng)其他能力，有36門(mén)。對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)體驗(yàn)?zāi)芰Γ芰?1）的課程有128門(mén)，主要以研討會(huì)、論文、項(xiàng)目設(shè)計(jì)等形式開(kāi)展;其中大部分會(huì)同時(shí)對(duì)應(yīng)學(xué)科專業(yè)寫(xiě)作能力，有94門(mén)。

從學(xué)院來(lái)看，社會(huì)科學(xué)與人文學(xué)院、藝術(shù)媒體與設(shè)計(jì)學(xué)院、理學(xué)院納入NUpath框架的課程最多，分別達(dá)到453門(mén)、309門(mén)、233門(mén)，占NUpath全部課程的84.5%。根據(jù)專業(yè)領(lǐng)域，這三個(gè)學(xué)院的課程主要對(duì)應(yīng)的NUpath能力并不相同?；灸芰χ校鐣?huì)科學(xué)與人文學(xué)院對(duì)應(yīng)認(rèn)識(shí)社會(huì)行為和系統(tǒng)、文化解讀、認(rèn)識(shí)人類多樣性能力的課程最多，分別有195門(mén)、143門(mén)、139門(mén);藝術(shù)媒體與設(shè)計(jì)學(xué)院對(duì)應(yīng)創(chuàng)意表達(dá)和創(chuàng)新、文化解讀、認(rèn)識(shí)社會(huì)行為和系統(tǒng)能力的課程最多，分別有115門(mén)、86門(mén)、45門(mén);理學(xué)院對(duì)應(yīng)認(rèn)識(shí)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(mén)、56門(mén)、25門(mén)。關(guān)于寫(xiě)作能力（能力9），社會(huì)科學(xué)與人文學(xué)院開(kāi)設(shè)了全部初級(jí)寫(xiě)作課程（2門(mén)）以及絕大部分高級(jí)寫(xiě)作課程（14門(mén)中的12門(mén)）;社會(huì)科學(xué)與人文學(xué)院、藝術(shù)媒體與設(shè)計(jì)學(xué)院、理學(xué)院均開(kāi)設(shè)了大量學(xué)科專業(yè)寫(xiě)作課程，分別有83門(mén)、71門(mén)、63門(mén)。關(guān)于經(jīng)驗(yàn)整合能力，社會(huì)科學(xué)與人文學(xué)院、理學(xué)院分別開(kāi)設(shè)了51門(mén)和33門(mén)課程，而藝術(shù)媒體與設(shè)計(jì)學(xué)院僅開(kāi)設(shè)了9門(mén)課程。關(guān)于頂點(diǎn)體驗(yàn)?zāi)芰?，社?huì)科學(xué)與人文學(xué)院、藝術(shù)媒體與設(shè)計(jì)學(xué)院、理學(xué)院開(kāi)設(shè)的課程相當(dāng)，分別有27門(mén)、27門(mén)、31門(mén)。另外，健康科學(xué)學(xué)院、計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院、工程學(xué)院、商學(xué)院納入NUpath框架的課程分別有71門(mén)、49門(mén)、40門(mén)、19門(mén);法學(xué)院等3個(gè)學(xué)院由于沒(méi)有本科專業(yè)，均只有1門(mén)課程納入NUpath框架。

三、經(jīng)驗(yàn)分析

東北大學(xué)設(shè)計(jì)NUpath旨在推動(dòng)本科課程服務(wù)于面向智能時(shí)代的人才培養(yǎng)，以培養(yǎng)“機(jī)器人的主人”，主要經(jīng)驗(yàn)包括三個(gè)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(diǎn)突出當(dāng)前人工智能無(wú)法替代的能力。NUpath的基本能力中，創(chuàng)意表達(dá)和創(chuàng)新、文化解讀、認(rèn)識(shí)社會(huì)行為和系統(tǒng)、認(rèn)識(shí)人類多樣性、道德倫理推理5項(xiàng)能力側(cè)重對(duì)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(wú)法理解與掌握的能力。從課程來(lái)看，滿足認(rèn)識(shí)社會(huì)行為和系統(tǒng)、文化解讀、認(rèn)識(shí)人類多樣性要求的課程也是最多的。此外，認(rèn)識(shí)和改造自然世界、分析和使用數(shù)據(jù)2項(xiàng)能力不僅要求掌握和應(yīng)用基本科學(xué)原理，還要求掌握科學(xué)原理背后的關(guān)鍵思維，提高對(duì)數(shù)據(jù)道德問(wèn)題的敏感性，這些也是目前人工智能所無(wú)法做到的。邏輯和定量推理是學(xué)生利用邏輯推理與信息技術(shù)解決問(wèn)題的重要能力，但較易被人工智能替代，所對(duì)應(yīng)的課程也是基本能力中最少的。

二是堅(jiān)持全面整合課程。NUpath適用于全校所有本科專業(yè)學(xué)生，涵蓋了絕大部分的本科課程，有助于充分整合利用學(xué)校各學(xué)科資源，有效支持NUpath各項(xiàng)能力培養(yǎng)要求。單獨(dú)一個(gè)學(xué)院所要求的學(xué)科基礎(chǔ)、專業(yè)必修與選修課程無(wú)法滿足全部NUpath能力要求，學(xué)生可以選修其他學(xué)院課程以滿足NUpath的要求。例如，NUpath的基本能力中，計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)學(xué)生可以通過(guò)本學(xué)院課程，滿足認(rèn)識(shí)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(xiàng)能力，而創(chuàng)意表達(dá)和創(chuàng)新、文化解讀、認(rèn)識(shí)社會(huì)行為和系統(tǒng)、認(rèn)識(shí)人類多樣性、道德倫理推理5項(xiàng)能力則可以通過(guò)選修其他學(xué)院課程來(lái)滿足[1]。同時(shí)，為達(dá)到NUpath要求，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況以及興趣方向，在全校所有納入NUpath框架的課程中進(jìn)行選課，提高能力培養(yǎng)的靈活性與有效性。但是，根據(jù)對(duì)美國(guó)東北大學(xué)中國(guó)留學(xué)生的采訪，廣泛的選課范圍可能導(dǎo)致難以同時(shí)滿足本專業(yè)學(xué)生和其他專業(yè)學(xué)生的能力培養(yǎng)需要的問(wèn)題。

三是強(qiáng)化課程質(zhì)量保證。為保證能力培養(yǎng)效果，NUpath對(duì)課程質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把控。一方面，NUpath對(duì)新開(kāi)設(shè)課程進(jìn)行嚴(yán)格審核。新開(kāi)設(shè)課程申請(qǐng)納入NUpath框架，需向?qū)W校本科課程委員會(huì)提交申請(qǐng);本科課程委員會(huì)將根據(jù)課程的內(nèi)容、形式、效果等方面判定課程能否達(dá)到NUpath相關(guān)能力培養(yǎng)的要求。為此，本科課程委員會(huì)面向教師制定了詳細(xì)的NUpath課程申請(qǐng)指南，包括申請(qǐng)要求、優(yōu)秀案例、不合格案例、常見(jiàn)問(wèn)題等內(nèi)容，引導(dǎo)課程設(shè)計(jì)更有效地服務(wù)NUpath各項(xiàng)能力要求。另一方面，NUpath對(duì)課程設(shè)置進(jìn)行一定限制，要求1門(mén)課程只能滿足基本能力中的1項(xiàng)或2項(xiàng)，確保學(xué)生的各項(xiàng)能力通過(guò)不同課程得到有效培養(yǎng)。另外，本科生雖然經(jīng)教務(wù)長(zhǎng)批準(zhǔn)后，可通過(guò)轉(zhuǎn)學(xué)分、獨(dú)立學(xué)習(xí)等方式使自身滿足NUpath能力要求，但必須通過(guò)學(xué)校課程滿足至少3項(xiàng)基本能力，確保充分接受東北大學(xué)核心學(xué)習(xí)訓(xùn)練。

四、啟示

東北大學(xué)NUpath的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于我國(guó)高校本科教育改革的啟示如下。

一是突出關(guān)鍵能力培養(yǎng)。人工智能浪潮下，本科教學(xué)不僅要教授各學(xué)科專業(yè)知識(shí)，更要聚焦培養(yǎng)學(xué)生的關(guān)鍵能力。高校應(yīng)充分識(shí)別構(gòu)建應(yīng)對(duì)人工智能挑戰(zhàn)的人才培養(yǎng)能力體系，既要包括應(yīng)用信息技術(shù)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(wú)法替代的能力。

二是注重校內(nèi)教學(xué)資源整合。應(yīng)對(duì)人工智能挑戰(zhàn)的能力培養(yǎng)往往無(wú)法依靠一個(gè)學(xué)院、一個(gè)學(xué)科來(lái)完成，可充分調(diào)動(dòng)、整合高校內(nèi)各學(xué)科教學(xué)資源、社會(huì)資源、實(shí)踐資源，確保各學(xué)科學(xué)生得到充分全面的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。加強(qiáng)學(xué)科資源整合的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，確保兼顧本學(xué)科學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)和其他學(xué)科學(xué)生能力培養(yǎng)的需要。

三是加強(qiáng)課程質(zhì)量評(píng)估。課程是能力培養(yǎng)的重要載體和渠道，我國(guó)高校可精準(zhǔn)識(shí)別課程所培養(yǎng)的能力，優(yōu)化課程設(shè)計(jì)，把控課程質(zhì)量，提高課程教學(xué)效果;加強(qiáng)對(duì)學(xué)生應(yīng)對(duì)人工智能挑戰(zhàn)能力水平的評(píng)估與檢驗(yàn)，助推學(xué)生提高學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

參考文獻(xiàn)：

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[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(duì) 朱婷婷4833962D-5474-40CE-AEBC-4EC1F380DA3C