新工科背景下“課程置換”在人工智能專業(yè)教學方法研究

摘要：針對當前人工智能專業(yè)課程設置與行業(yè)需求脫節(jié)的問題，文章提出一種基于“課程置換”的人才培養(yǎng)模式。該模式以校企合作為基礎，通過引入企業(yè)真實項目案例、前沿技術及多元化教學手段，重構課程體系和教學內容，旨在培養(yǎng)滿足新工科發(fā)展需求的應用型人工智能人才。

關鍵詞：課程置換；人工智能專業(yè)；新工科；人才培養(yǎng)；校企合作

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）31-0146-02

開放科學（資源服務）標識碼（OSID） ：

0 引言

隨著我國經濟進入新常態(tài)，市場對高校人才培養(yǎng)提出新的要求，傳統(tǒng)教育模式逐漸顯露其局限性。如學校課程內容滯后、教學方法單一難以激發(fā)學生興趣、學生實踐能力不足難以滿足企業(yè)用工需求。為應對這些挑戰(zhàn)，高等教育領域開始積極探索新的教學模式和改革路徑。其中，“課程置換”作為一種創(chuàng)新的教學模式，正逐漸受到廣泛關注和重視。這種教學方法旨在通過引入企業(yè)的前沿技術、真實項目案例和多元化學習內容，激發(fā)學生的學習興趣和動力，提升學生的綜合素質和實踐能力，從而更好地滿足社會需求并促進學生全面發(fā)展。大力發(fā)展人工智能作為國家的新興戰(zhàn)略[1]，教育部提出要強化實踐教學，加強實習實訓平臺建設，深化產教融合，提升應用型人才培養(yǎng)質量。

1 課程置換的簡述

為應對上述挑戰(zhàn)，“課程置換”作為一種新型人才培養(yǎng)模式應運而生?！罢n程置換”是指根據教育目標和學生學習需求，對原有課程進行調整、更新或替換，以實現課程體系的優(yōu)化，使其更好地滿足社會和行業(yè)發(fā)展需求。在此教育體系中，學生可以用一門或多門特定的課程來替代原計劃中要求的另一門課程或課程組。這種替代通常基于課程內容的相似性、等效性，或為滿足學生的特殊需求、興趣及職業(yè)發(fā)展規(guī)劃。其目的是為學生提供更加靈活的學習路徑，使學生能夠更好地根據自己的興趣、能力和目標來規(guī)劃學習計劃[2]。

在高等教育中，由于不同學校、不同專業(yè)之間的課程設置存在差異，而學生可能因各種原因（如轉專業(yè)、海外交流等）需要完成特定的課程要求，因此課程置換成為一種重要的解決方案。通過課程置換，學生可以確保其學習計劃既能滿足學校的畢業(yè)要求，又能充分體現個性化需求和興趣。同時，課程置換也是學校優(yōu)化課程體系、提高教學質量的一種手段。通過引入新課程、調整課程結構或更新課程內容，學校可以確保學生獲得的知識和技能與市場需求保持同步。課程置換為這種變革提供了靈活性和可能性，使學校能夠更好地適應社會和行業(yè)的發(fā)展變化。需要注意的是，課程置換并非隨意進行，而是需要遵循一定的規(guī)定和程序。學生需要了解學校的課程置換政策和要求，并在申請前進行充分調查和前期準備。學校對課程置換申請要進行嚴格的審批和把關，以確保置換后的課程能夠滿足學校的教學體系和要求。

自2019年3月教育部將人工智能專業(yè)列入新增本科專業(yè)以來，其已成為以計算機科學、數學為基礎，心理學、哲學等學科交叉融合的新興學科，研究開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論和方法。人工智能專業(yè)的主要研究方向包括：模式識別、機器學習、數據挖掘、智能算法等。在課程設置方面，人工智能專業(yè)主要教授課程如下：數學基礎課程（高等數學、線性代數、概率論）；計算機科學技術課程（數據庫、操作系統(tǒng)、計算機高級編程、Python、計算機組成原理）；人工智能專業(yè)課程（機器學習、深度學習、計算機視覺等）。受限于教學課時，學生在課堂學習過程中只能掌握書本上的基礎概念，很難接觸到該技術的實際應用。為提高學生的實踐能力，國內相關院校提出了“U 型課堂”“創(chuàng)客空間”“項目驅動”等教學模式的改革。

2 人工智能專業(yè)“課程置換”模式分析

2.1“ 課程置換”的目標

“課程置換”的目標是在完成基礎理論課程的前提下，將企業(yè)的實際項目引入課堂，使學生能夠理解項目流程細節(jié)、實現方法及各環(huán)節(jié)的銜接關系，通過項目帶動教學。企業(yè)項目參與“課程置換”的主要方法為：項目與學校某門課程、課程實驗環(huán)節(jié)、課程考核作業(yè)相置換，根據實際項目參與情況和項目目標達成度對學生進行考核。在項目的選擇過程中，可采用學生申報獲批的大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目（或大學生“互聯網+”項目）、本門課程教師主持的縱向項目（省級、校級科研項目）、學校審核通過的橫向項目、學院外聘校外導師的企業(yè)實踐項目及學生自主對接的企業(yè)項目等。其中，小型項目可與本門課程的某個環(huán)節(jié)進行置換，大型項目可與本門課程進行置換。

2.2“ 課程置換”的組成要素

“課程置換”的組成要素涉及教學主體（學生、教師、企業(yè)工程師）、教學空間（學校、實驗室、企業(yè)實踐平臺）、教學管理制度三個層面。這三個方面分別涉及教學參與人群、教學場地和教學制度三方面要素，是“課程置換”模式重要的組成部分。

2.2.1 教學空間要素

在教學空間要素方面，隨著5G技術的發(fā)展，現有的教學空間已突破過去對教學空間的定義。從物理意義上看，教學場地可分為實體教學場地和虛擬教學場地。實體教學場地不再局限于學校課堂，可延伸至企業(yè)實踐平臺。虛擬教學中的“慕課教學”“雨課堂”“翻轉課堂”等教學模式擺脫了實體教學場地中時間、維度的限制，極大增強了課堂教學的靈活性。

2.2.2 教學參與人群要素

新工科背景下，大力發(fā)展應用型本科，將理論與實踐相結合，以就業(yè)為導向，使“課程置換”模式下涉及的人群要素進一步拓寬。就人工智能專業(yè)而言，參與人群涉及高校教師、學生、互聯網企業(yè)工程師、運營商運維工程師等。在“課程置換”模式下，提升了學生對課程選擇的自由度，同時對課程的評價體系形成了新的標準。

2.3“ 課程置換”教學模式構建

課程置換”是應用型人才教育體系變革的關鍵概念，其對人才教育的各個方面產生了影響。傳統(tǒng)的教學過程和相關的人才培育策略需要依據課程置換的方法和思維模式進行修改，以使人工智能專業(yè)的學生培養(yǎng)計劃能夠適應并符合課程置換的原則，其中包含基于課程置換原則設計的實踐教學方案、雙向性的教學大綱編寫以及合作機構的選擇和規(guī)劃等。

以機器學習課程為例，與企業(yè)進行“課程置換”的具體方法如圖1所示。機器學習內容豐富，涉及線性代數、概率論、高級編程語言等理論。本部分研究主要關注項目驅動力，在學校課堂學習理論知識后，學生根據興趣，在企業(yè)導師指導下完成Github、Ollama、gpt- academic、Dify、open-webui等項目的開發(fā)和實戰(zhàn)，這些開發(fā)實戰(zhàn)部分的最終成績在課程評價體系中占一定比例。通過這種方式貫徹落實“課程置換”的思想，同時構建企業(yè)的實習課程設置及其相關的元素聯系。

2.4“ 課程置換”教學質量評估考查單元

就業(yè)和升學是高等學校畢業(yè)生面臨的重大挑戰(zhàn)，也是“課程置換”作為評估教育方法持續(xù)發(fā)展的重要依據之一。蚌埠學院2024年人工智能專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)分析報告指出，該專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)率達到95.2%，升學率3%。畢業(yè)生就業(yè)單位以互聯網企業(yè)為主，占比75%；中國移動、中國電信、中國聯通等央企占比10%；其他企業(yè)占比10.2%。畢業(yè)生就業(yè)去向主要集中在長三角地區(qū)。畢業(yè)生就業(yè)質量有保證，用人單位評價較高，這充分反映出“課程置換”模式在應用型本科高校人才培養(yǎng)中能夠有效激發(fā)學生的創(chuàng)新能力，使學生提前接觸到市場前沿，將實際項目引入課程教學體系之中，開拓了“課程置換”模式下的教學思路。

3 總結

本文針對人工智能專業(yè)課程設置與行業(yè)需求脫節(jié)的問題，提出了一種基于“課程置換”的人才培養(yǎng)模式，并詳細闡述了該模式的構成要素、實施路徑和評估機制。通過課程置換，增強學生實踐能力，使學生有機會參與企業(yè)的實際工程項目之中，進行職業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)技能的培訓。這種實戰(zhàn)經驗能夠極大地提升學生的實踐能力和解決問題的能力，使其更好地適應未來工作的需求。豐富教學資源：課程置換將企業(yè)的實際案例和項目引入課堂，豐富了教學資源。學生不僅能夠學習到書本上的理論知識，還能夠接觸到最前沿的技術和行業(yè)動態(tài)，從而拓寬視野，增強學習的針對性和實效性。深化校企合作：課程置換促進了學校與企業(yè)之間的深度合作。通過共同制定教學計劃、開發(fā)教學資源和組織教學活動，學校和企業(yè)能夠更好地實現資源共享和優(yōu)勢互補，推動教育教學改革和人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新。實現產教融合：課程置換將產業(yè)需求與教學內容緊密結合，使教學過程更加貼近實際生產。這不僅可以增強學生的就業(yè)競爭力，還能為企業(yè)提供持續(xù)的高質量人才支持，推動產業(yè)進步和經濟增長。培育實用型人才：課程置換注重提升學生的實踐技能和創(chuàng)新意識，符合應用型大學的人才培養(yǎng)目標。通過參與實際工程項目的學習和開發(fā)，學生能夠更好地掌握專業(yè)技能和解決實際問題的方法，成為具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質人才。未來可以進一步研究如何將“課程置換”模式應用于其他學科領域，以及如何構建更加完善的評估體系，以保障“課程置換”的質量和效果。

【通聯編輯：謝媛媛】

基金項目：蚌埠學院校級教研項目（項目編號：2022jyxm16） ；安徽省級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目（項目編號：S202311305101）