基于OBE 理念的人工智能專業(yè)項目式教學(xué)探究

李玉潔，覃陽，石奎，馬玉婕，譚本英

（1.桂林電子科技大學(xué) 人工智能學(xué)院，廣西桂林 541004；2.桂林電子科技大學(xué) 馬克思主義學(xué)院，廣西桂林 541004）

隨著人工智能技術(shù)逐步融入現(xiàn)代生活及自動化生產(chǎn)，社會對人工智能科技人才的需求越來越大，要求也越來越高，要求人工智能人才不僅要牢固掌握人工智能相關(guān)知識，還要具備各種智能算法工程化設(shè)計、開發(fā)等能力。本文圍繞高校全面提高人工智能領(lǐng)域人才培養(yǎng)能力這個核心點，強化專業(yè)類課程育人導(dǎo)向，結(jié)合人工智能專業(yè)實際情況，開展基于OBE 理念的項目式教學(xué)建設(shè)與研究，以期對人工智能專業(yè)教學(xué)方式改革有所啟發(fā)。

1 項目式教學(xué)研究述評

項目式教學(xué)源于美國教育家杜威（Dewey）倡導(dǎo)的“做中學(xué)（Learning by Doing）”，涉及多方面、多層次的理論及實踐問題。針對不同學(xué)科與專業(yè)，如計算機科學(xué)與技術(shù)[1-2]、機器人工程[3]等，很多研究者提出了有針對性的項目式教學(xué)方案。隨著人工智能時代的來臨，教育領(lǐng)域尚缺乏對人工智能專業(yè)項目式課程的深入探討。高校對人工智能人才的培養(yǎng)，不僅應(yīng)注重知識，更應(yīng)注重人才思維能力的培養(yǎng)[4]。為了滿足人工智能專業(yè)的教學(xué)要求，使學(xué)生充分掌握專業(yè)知識并與工程實際應(yīng)用結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生知行合一的思維習(xí)慣，高校有必要對人工智能專業(yè)項目式教學(xué)展開深入研究[5-6]。

人工智能學(xué)科是一門涉及計算機科學(xué)、電子信息、自動化等眾多學(xué)科領(lǐng)域的交叉科學(xué)[7]。人工智能從早期簡單的網(wǎng)絡(luò)下棋游戲程序開始，主要研究概念表示、知識表示、模式識別等問題，后來逐步擴展到深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、自然語言處理等廣泛的研究領(lǐng)域。設(shè)計人工智能專業(yè)的項目式教學(xué)模式，對培養(yǎng)既有扎實專業(yè)知識背景，又有先進(jìn)的工程應(yīng)用能力的大學(xué)生具有非常重要的意義。

現(xiàn)階段對人工智能專業(yè)的項目式教學(xué)研究還處于起步階段，相關(guān)研究較少。閆蕾等對計算機學(xué)科項目式教學(xué)進(jìn)行了探討，并提出建議與對策[8]；張琪等在新工科的背景下，針對機器人實驗教學(xué)提出了開展項目式學(xué)習(xí)的教學(xué)方法[3]；鄭雪晶等針對新工科背景設(shè)計并實踐了項目式教學(xué)，包括目標(biāo)導(dǎo)向型項目和開放式項目[9]；李軍輝等針對人工智能方向，對Linux 操作系統(tǒng)課程進(jìn)行了項目式教學(xué)的討論[5]；羅世奇等探索了在新形勢下進(jìn)行自然語言處理的項目式教學(xué)[10]。以上研究主要關(guān)注人工智能專業(yè)的個別課程，沒有從人工智能專業(yè)整體出發(fā)從頂層設(shè)計適合該專業(yè)的項目式教學(xué)規(guī)劃。

雖然以上研究從多個方面對項目式教學(xué)的發(fā)展和建設(shè)提出了不同思路，但對于人工智能專業(yè)相關(guān)課程在新工科背景下如何以學(xué)生為中心進(jìn)行項目式教學(xué)設(shè)計，難以提供一種通用方法。因此，如何基于人工智能專業(yè)自身的特點和條件，結(jié)合OBE 理念，進(jìn)行有效的項目式教學(xué)，引導(dǎo)高校學(xué)生形成正確的科學(xué)創(chuàng)新思維，是目前人工智能專業(yè)教育需積極探索解決的問題。

2 人工智能專業(yè)項目式教學(xué)的意義

人工智能專業(yè)主要課程內(nèi)容包括人工智能基礎(chǔ)、機器學(xué)習(xí)等。人工智能是一門關(guān)于知識的學(xué)科，主要框架包括知識表示、知識獲取與知識應(yīng)用，可視為計算機科學(xué)的一個分支，是一門與電子信息、自動化等相關(guān)的交叉學(xué)科。人工智能專業(yè)符合社會發(fā)展需要，該專業(yè)的項目式教學(xué)是OBE 理念的充分體現(xiàn)，符合培養(yǎng)人工智能時代復(fù)合型人才的需要，具有現(xiàn)實意義。人工智能專業(yè)項目式教學(xué)的必要性有以下四點：（1）實現(xiàn)課程育人總目標(biāo)、培養(yǎng)人工智能科技人才的時代需要，（2）完善人工智能專業(yè)課程體系的需要，（3）提升人工智能專業(yè)課教師現(xiàn)代化教學(xué)能力的需要，（4）培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的需要。

3 人工智能專業(yè)項目式教學(xué)的主要內(nèi)容

人工智能專業(yè)項目式教學(xué)不是離開系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分散的項目實踐，而是在充分分析人工智能專業(yè)課程教學(xué)規(guī)律的基礎(chǔ)上，結(jié)合課程性質(zhì)及結(jié)構(gòu)內(nèi)容，自然地將項目式學(xué)習(xí)融入授課過程，通過專業(yè)課程項目式學(xué)習(xí)實現(xiàn)對大學(xué)生人工智能專業(yè)知識及創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。

人工智能專業(yè)項目式教學(xué)的主要內(nèi)容如下。

（1）通過項目式教學(xué)活動，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能動性。項目式教學(xué)不局限于教材、課堂，提倡合作、探究、情景模擬、實驗操作、體驗式學(xué)習(xí)，增強學(xué)生學(xué)習(xí)的靈活性、趣味性，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

（2）培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新能力。通過設(shè)計工程性項目課題，使學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)快速發(fā)展的人工智能專業(yè)領(lǐng)域的新問題，引導(dǎo)學(xué)生綜合運用人工智能等交叉學(xué)科的知識，發(fā)揮創(chuàng)新精神，提出問題解決方案。

（3）項目式教學(xué)可使大一新生迅速轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)觀念，更快適應(yīng)大學(xué)生活。開設(shè)面向新生的項目式課程，如新生研討課程，使大一新生快速從高中的被動學(xué)習(xí)模式轉(zhuǎn)變?yōu)榇髮W(xué)的自主學(xué)習(xí)模式。

（4）通過跨學(xué)科、進(jìn)階項目式課程培養(yǎng)學(xué)生綜合工程能力。設(shè)計交叉工程性項目，引入企業(yè)合作，設(shè)置分組討論、項目調(diào)研等環(huán)節(jié)，提高學(xué)生合作能力、增強團隊意識及處理工程問題的綜合性、系統(tǒng)性思維。

（5）通過人工智能項目式課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生明確在人工智能時代的職業(yè)愿景。教師應(yīng)鼓勵學(xué)生積極參與社會實踐及社會知識普及活動和應(yīng)用推廣活動等，樹立“人工智能+”的理念，在人工智能時代最大化體現(xiàn)自己的價值。

4 OBE 理念下人工智能項目式教學(xué)的構(gòu)建與實施

高校需要基于OBE 理念，全面提高人才培養(yǎng)能力。OBE 理念圍繞培養(yǎng)什么樣的人、如何培養(yǎng)人、為誰培養(yǎng)人的問題開展教育，其核心思想是以學(xué)生為中心[11-13]。

將OBE 理念貫穿人工智能專業(yè)項目式教學(xué)，關(guān)注點集中在學(xué)生學(xué)習(xí)成果上，教學(xué)理論、學(xué)習(xí)內(nèi)容等不再是關(guān)注的重點，而更側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和工程實踐能力[14-15]。

（1）發(fā)揮學(xué)生在項目式教學(xué)中的能動性。在基于OBE 理念的教學(xué)模式中，核心是學(xué)生，因此，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮其自主學(xué)習(xí)的能動性非常重要。應(yīng)該設(shè)計生動合理的項目式教學(xué)內(nèi)容并制定有效的激勵措施，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能動性。以常見的工程問題入手，引導(dǎo)學(xué)生自主調(diào)研、討論、操作，自主選擇具體實踐方法，培養(yǎng)學(xué)生提出問題、解決問題的創(chuàng)新思維及能力。

（2）做好項目式教學(xué)的頂層設(shè)計。合理規(guī)劃編寫人工智能專業(yè)培養(yǎng)方案，引入基于OBE 理念的項目式教學(xué)元素，編寫具有思想性、時代性、科學(xué)性的培養(yǎng)方案。

（3）發(fā)揮項目式教學(xué)的隱性教育功能。通過挖掘課程所蘊含的職業(yè)素養(yǎng)、工匠精神、科學(xué)精神等內(nèi)容，對大學(xué)生進(jìn)行思想價值引領(lǐng)?；贠BE 的項目式課程在貼近人工智能產(chǎn)業(yè)、提供案例等方面具有獨特優(yōu)勢，教師在教學(xué)中有機融入思政元素，打造具有隱性教育功能的項目式課程。

（4）將人工智能專業(yè)項目式教學(xué)貫穿大學(xué)教育全階段。OBE 理念引導(dǎo)下的項目式教學(xué)主體是教師，教師要將項目式教學(xué)融入大學(xué)教育的全過程，設(shè)計面向不同年級的項目式教學(xué)內(nèi)容。設(shè)計面向大一新生的“新生研討課程”“新生項目體驗課程”，促進(jìn)大一新生從高中到大學(xué)思維和學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。面向大二至大四的學(xué)生設(shè)計“跨學(xué)科項目式課程”“進(jìn)階項目式課程”（見圖1）。

圖1 基于OBE 理念的人工智能專業(yè)項目式教學(xué)主要內(nèi)容

（5）靈活運用案例教學(xué)、嵌入工程問題等教學(xué)方法。在項目式教學(xué)中，通過講述人工智能知識背后的科學(xué)探索實踐案例，使學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)知識的同時，去感受科學(xué)家如何利用發(fā)散思維獲得科研成果，學(xué)習(xí)科學(xué)家的探索求知精神，培養(yǎng)學(xué)生追求真理、求實創(chuàng)新的精神。在項目實踐中，合理嵌入工程問題，增強行業(yè)、產(chǎn)業(yè)特征，使學(xué)生加深對工程問題的認(rèn)識。

5 結(jié)語

本文探索了人工智能專業(yè)項目式教學(xué)的主要內(nèi)容與實施策略，以促進(jìn)現(xiàn)代化教學(xué)方式的發(fā)展。作為具有多學(xué)科交叉融合特點的人工智能專業(yè)，教學(xué)改革的關(guān)鍵是要突破理論知識與工程實踐應(yīng)用之間的壁壘，實現(xiàn)高校及企業(yè)資源配置的整體優(yōu)化。從學(xué)院教學(xué)工作的整體出發(fā)，設(shè)計全局化培養(yǎng)目標(biāo)及指導(dǎo)方案，順利推動項目式的教學(xué)改革，實現(xiàn)全院項目式教學(xué)改革工作的持續(xù)有效推進(jìn)。