應(yīng)用驅(qū)動型本科基礎(chǔ)技術(shù)理論課程建設(shè)模式探究

曾宇駿，徐昕，方強

（國防科技大學 智能科學學院，湖南 長沙 410073）

引言

本科基礎(chǔ)技術(shù)理論課程建設(shè)是高校本科教育的基礎(chǔ)性工程，是本科教育必不可少的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)和造就高層次創(chuàng)新型人才的土壤地基，也是高等院校加強本科學生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)、走內(nèi)涵式發(fā)展道路的客觀要求。現(xiàn)階段本科學生課程學習已呈現(xiàn)新特點，而本科基礎(chǔ)技術(shù)理論課程建設(shè)還存在諸多問題。例如，教學空間單一、教學內(nèi)容抽象乏味、教學效率不高，課程評價模式仍以考試考核為主，從而導致學生學習“重結(jié)果、輕過程”“重期末考試分數(shù)、輕日常學習積累”；本科基礎(chǔ)技術(shù)理論課程逐漸流于形式，課程內(nèi)容大同小異，甚至出現(xiàn)“雞肋式”發(fā)展。究其原因，除課程建設(shè)理念落后、課程建設(shè)投入不足之外，高等院校中教學與科研發(fā)展的不平衡也是極其重要的影響因素。如何有效創(chuàng)新本科基礎(chǔ)技術(shù)理論課程建設(shè)，提升本科基礎(chǔ)技術(shù)理論課程教學質(zhì)量，是擺在廣大教育改革工作者面前的現(xiàn)實問題。

一、國內(nèi)外本科基礎(chǔ)理論課程建設(shè)研究現(xiàn)狀

在國際上，美國卡內(nèi)基教學促進會分別在1998年和2001年發(fā)布的兩份高等院校本科教育報告（即《重塑本科教育：美國研究型大學發(fā)展藍圖》和《重塑本科教育：博耶報告三年回顧》）提出，要在教學理念、教學手段、教學體系等多個層面重塑美國本科教育［1］?！端固垢４髮W本科教育研究報告》（2012年）和《斯坦福大學2025計劃》中均強調(diào)，新一輪的本科教育改革的關(guān)注點不應(yīng)僅僅指向大學應(yīng)該教什么，也要關(guān)注大學應(yīng)該怎么教，同時要關(guān)注學生應(yīng)該怎么學、學得怎么樣［2］。麻省理工學院校長在《麻省理工學院教育的未來》和《高等教育改革的催化劑》等報告中說：“我們必須打造以學生為中心的教育，單個的變革主體是不夠的，必須讓全體教師、大學的高級管理層、學科和專業(yè)負責人、科研團隊都參與進來?！保?］

在國內(nèi)，黨的十九大以來，我國高等教育進入新時代。全面振興本科教育、建設(shè)世界一流本科是我國新時代高等教育的戰(zhàn)略選擇。我國教育部在新時代全國高等學校本科教育工作會議上，對本科教育提出“三大紀律、八項注意”，強調(diào)“以本為本、四個回歸”［4］。由此可見，必須突出學生的主體地位，以學生為中心改革創(chuàng)新教學理念和教學育人機制，以學生最現(xiàn)實的學習就業(yè)應(yīng)用需求為指導，探索和研究應(yīng)用驅(qū)動型本科基礎(chǔ)技術(shù)理論課程建設(shè)。

國內(nèi)外高等院校的教學團隊就如何高效開展本科基礎(chǔ)技術(shù)理論課程建設(shè)、提升學生學習效果和能力素質(zhì)，紛紛進行了專項研究與實踐探索。如德國應(yīng)用科學大學研究提出現(xiàn)場教學法，將課堂上的基礎(chǔ)技術(shù)理論講授與實驗室、實習基地相融合［5］；英國杜倫大學與當?shù)叵嚓P(guān)企業(yè)建立合作，對于其所開設(shè)的工科技術(shù)理論課程直接安排學生在企業(yè)環(huán)境進行學習。

在我國，教育部啟動實施“六卓越一拔尖”計劃2.0，先后出臺多項政策，支持和引導高校與企業(yè)深度合作，通過聯(lián)合辦學、創(chuàng)立校企合作基地等形式，開展協(xié)同培養(yǎng)、共同育人。在本科基礎(chǔ)技術(shù)理論課程教學上，國內(nèi)高校多采用案例教學法，但所采用的案例常常與學生現(xiàn)實學習和未來就業(yè)需求存在差距，雖然在一定程度上激發(fā)了學生的學習愿望，但往往只能達到學習目標的中等層次。

除此之外，國內(nèi)高校對本科基礎(chǔ)技術(shù)理論課程的投入還不夠到位，存在“重科研、輕教學”的現(xiàn)象，教學與科研彼此相對獨立，甚至相互脫離，院校自身的科研成果特色沒有很好地融入相關(guān)的本科基礎(chǔ)技術(shù)理論課程建設(shè)工作，從而造成基礎(chǔ)技術(shù)理論課程逐漸成為“無本之木”“空中樓閣”，課程建設(shè)針對性不強、特色不明顯，欠缺科學性、靈活性及人性化，因而導致學生學習興趣低落、學習結(jié)果收效甚微。

二、應(yīng)用驅(qū)動型本科基礎(chǔ)技術(shù)理論課程建設(shè)模式

具體以筆者所在單位擬將建設(shè)的“無人駕駛技術(shù)概論”本科基礎(chǔ)技術(shù)理論課程為例，其教學目標是通過該課程，使學生能夠?qū)νㄓ梅椒ǖ木唧w應(yīng)用有所了解，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。無人駕駛涉及多學科領(lǐng)域交叉，是當今社會和科技發(fā)展的潮流熱點，是當前人工智能相關(guān)本科專業(yè)學生的重點關(guān)切問題，也是筆者所在單位科研工作的亮點特色。

當前，國內(nèi)外高校、企業(yè)都紛紛加入無人駕駛相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)理論課程的建設(shè)隊伍當中。美國麻省理工學院、加拿大多倫多大學等相繼開設(shè)“無人/自動駕駛”專項課程，通過本地課堂講授、MOOC課、微課等形式向全球用戶開放，但其教學內(nèi)容體系欠缺特色，在課程內(nèi)容設(shè)置上更加側(cè)重無人駕駛研究本身領(lǐng)域發(fā)展趨勢，而非考慮課程學習者的學習應(yīng)用實踐需求；在課程教學過程中以課堂講授+典型案例仿真實驗為主，教學效果仍然相對受限。鑒于此，中國百度先后聯(lián)合Udacity和北京大學，依托其自身的Apollo自動駕駛汽車項目，開設(shè)了國內(nèi)首個落地高校并含學分的“無人/自動駕駛”系列課程，已幫助全球97個國家約9000名學生（其中37%為海外學生）入門自動駕駛與Apollo開源平臺。百度“自動駕駛”課程作為面向大眾的專業(yè)技術(shù)入門課程，其成功經(jīng)驗恰恰為基礎(chǔ)技術(shù)理論課程建設(shè)應(yīng)用驅(qū)動化提供了良好印證，研究和探索應(yīng)用驅(qū)動型本科基礎(chǔ)技術(shù)理論課程建設(shè)勢在必行。

與傳統(tǒng)的本科基礎(chǔ)技術(shù)理論課程不同，應(yīng)用驅(qū)動型本科基礎(chǔ)技術(shù)理論課程的目標是以學生最為關(guān)切的社會業(yè)界應(yīng)用實例為牽引組織課程教學內(nèi)容，一方面，從學生將來的崗位應(yīng)用需求出發(fā)，解決學生自身與企業(yè)單位最為迫切的技術(shù)培養(yǎng)問題；另一方面，期望突破傳統(tǒng)的理論教授模式，將知識理論與具體的項目課題相結(jié)合，提升教學內(nèi)容的實用性，同時進一步激發(fā)學生的學習積極性，使其明確學習目標，從而有效促進學生的基礎(chǔ)知識理論學習向?qū)嵺`應(yīng)用技能掌握的轉(zhuǎn)化效率。應(yīng)用驅(qū)動型本科基礎(chǔ)技術(shù)理論課程建設(shè)，應(yīng)堅持“以研導教、以教促研”和“以激發(fā)學生學習興趣和滿足學生實踐應(yīng)用訴求為牽引”的指導思想。以“無人駕駛技術(shù)概論”人工智能本科專業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)理論課為例，課程內(nèi)容應(yīng)圍繞無人駕駛技術(shù)的基本原理、核心知識與技能，滿足現(xiàn)實應(yīng)用需求和學生的學習訴求。具體來說，體現(xiàn)在以下三個方面。

一是在教材教案設(shè)計上堅持問題導向。要打破傳統(tǒng)經(jīng)典知識體系的條塊分割，以學生學習需求為指導依據(jù)，用實際應(yīng)用問題驅(qū)動學生主動學習，通過提出現(xiàn)實問題、啟發(fā)分析思路、引導構(gòu)建模型、討論求解算法、反思問題求解成果等方法，促使學生完成問題發(fā)現(xiàn)、問題分析、問題求解、問題質(zhì)疑的閉環(huán)過程，加強學生對所學基礎(chǔ)技術(shù)理論知識的理解與應(yīng)用。

以筆者擬將承擔的“無人駕駛技術(shù)概論”人工智能本科專業(yè)基礎(chǔ)技術(shù)理論課為例，教材教案的設(shè)計思路主要體現(xiàn)為：選取代表性技術(shù)問題作為教材章節(jié)內(nèi)容安排的脈絡(luò)牽引，每個章節(jié)對應(yīng)無人駕駛應(yīng)用中的一個模塊化項目，分別涉及無人駕駛關(guān)鍵技術(shù)中的感知、規(guī)劃、決策、控制及車聯(lián)網(wǎng)等；以感知技術(shù)為例，選取復雜環(huán)境下的目標行為跟蹤預測作為代表性問題，組織串聯(lián)其中所包含的系列相關(guān)無人駕駛環(huán)境感知技術(shù)知識內(nèi)容，如傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)預處理技術(shù)、特征選擇與提取技術(shù)、目標檢測識別技術(shù)等；最終各個章節(jié)的模塊化項目，可進一步形成一個更為完整的無人駕駛技術(shù)綜合項目體系，為學生將來的崗位應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。

二是在課程教學實施上遵循項目引導。主要體現(xiàn)在兩個方面：一是教學方式要從傳統(tǒng)的系統(tǒng)化講授向項目課題牽引的技術(shù)研討轉(zhuǎn)變；二是教學內(nèi)容選取要從實際開展的工程項目著眼入手，做到課堂教學從課題項目中來，到課題項目中去，一個教學班同時也是一個課題研究團隊?？梢酝ㄟ^抽取相應(yīng)教學科研團隊現(xiàn)有的研究課題或引導學生發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新研究項目，在教學內(nèi)容設(shè)置上項目化、在教學實施過程上科研化，逐步引導學生完成問題提出、項目界定、團隊組建、項目分析與分解、項目方案實施及項目答辯等環(huán)節(jié)，使其在課程學習的過程中不僅能夠深刻學習消化基礎(chǔ)技術(shù)理論要點，同時鍛煉和培養(yǎng)學生自主學習、團隊合作及解決現(xiàn)實問題等方面的能力。具體來說，就是要突出學生主體、教師主導，教師主要擔任“領(lǐng)進門”的角色，不斷總結(jié)自身所在科研團隊項目攻關(guān)過程中所面臨的實際問題及最新研究成果與課程教學內(nèi)容的聯(lián)系，以當下問題需求作為相關(guān)教學內(nèi)容，更要突出學生“修行在個人”的成分比例，將課程講授分解為項目主題的模塊子任務(wù)，讓學生在知識內(nèi)容學習的同時錘煉主動思考、組織協(xié)作、動手實踐的能力。由此，真正做到教學科研并重，科研項目進課堂，二者不斷相互滲透、相互促進。

三是在考核評價方式上向能力產(chǎn)出傾斜。考核評價是對學生課程學習的一個牽引性指標，與最終學生學習成果的好壞息息相關(guān)。特別是對于應(yīng)用驅(qū)動型本科基礎(chǔ)技術(shù)理論課程，更加需要解決學生的課程理論學習向?qū)嵺`動手能力產(chǎn)出轉(zhuǎn)化的問題。在當前較為主流的終結(jié)性考核與形成性考核相結(jié)合的基礎(chǔ)上，應(yīng)更加突出能力成果產(chǎn)出的比重，調(diào)整考核的具體形式，避免學生機械性理解、記憶式應(yīng)考。可嘗試創(chuàng)新豐富具體的考核形式，如加大高階思維式、崗位應(yīng)用技能相關(guān)的綜合式等考核內(nèi)容的比重，逐漸弱化諸如卷面考試、書面習題式課后作業(yè)等傳統(tǒng)形式，以形成可轉(zhuǎn)化的科研技術(shù)成果——如專利、論文、學科競賽獎勵等——為目標，安排和設(shè)置相關(guān)的考核內(nèi)容形式及任務(wù)分配，從而與教案教材的問題導向性及教學實施的項目引導性形成一個完整的教學閉環(huán)，三者相互補充、相互促進，形成全方位、全過程、立體式的有機整體，在明確學生學習目標、激發(fā)學生學習動力的同時，能夠有效助力科研創(chuàng)新，形成相應(yīng)的實際成果。簡而言之，即對于課程考核，應(yīng)堅持理論聯(lián)系實際、理論面向?qū)嶋H、理論轉(zhuǎn)化實際的原則，學生崗位任職應(yīng)具備什么能力，就應(yīng)重點考查什么能力，考核形式就應(yīng)進行相應(yīng)的調(diào)整和傾斜，從而確保學生對于基礎(chǔ)技術(shù)理論課程的學習不僅僅停留在熟悉和掌握基本概念、理論和原理的層面，而更加在于有效提升知識轉(zhuǎn)化為實踐能力的效率。

結(jié)語

大學本科教育如何培養(yǎng)高質(zhì)量與高效率兼顧的人才，縮短甚至消除學生從課程學習到崗位能力應(yīng)用之間的差距，是當前本科基礎(chǔ)技術(shù)理論課程建設(shè)應(yīng)當重點關(guān)注的問題。越是基礎(chǔ)的基礎(chǔ)理論課，越需要關(guān)注課程內(nèi)容與實際應(yīng)用之間的相互關(guān)系和聯(lián)系轉(zhuǎn)化規(guī)律，從而探索有效的改革思路與途徑，促進理論課程教學實踐化、實用化，進而達到技能養(yǎng)成、能力產(chǎn)出、素質(zhì)構(gòu)建等目標。對此，本文通過探索應(yīng)用驅(qū)動型本科基礎(chǔ)技術(shù)理論課程建設(shè)模式，提出了一定的可行思路建議，以期最終促使學生不僅知其然、知其所以然，更能學以致用、所學即所用。