0" 引言
隨著科技的發(fā)展,人工智能(AI,Artificial Intelligence)已成為當(dāng)今世界最具影響力的科技之一。人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用在改變?nèi)藗兩罘绞降耐瑫r,也對教育產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。為適應(yīng)時代的快速發(fā)展需要,培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質(zhì)人才,全國各大高校都在大力發(fā)展人工智能相關(guān)基礎(chǔ)課程。人工智能基礎(chǔ)課程是南京工程學(xué)院自動化學(xué)院的一門專業(yè)必修課程,涉及多個領(lǐng)域,包括模式識別、機器人學(xué)、語音識別和自然語言處理。在新工科理念背景下,人工智能基礎(chǔ)課程在教學(xué)和考核過程中存在一些問題,傳統(tǒng)教學(xué)方法已經(jīng)無法滿足學(xué)生對人工智能知識的需求,迫切需要對人工智能基礎(chǔ)課程進(jìn)行課堂教學(xué)改革。
1" 人工智能基礎(chǔ)課程現(xiàn)存問題
1.1" 師資力量有限,教育理念不適應(yīng)
教師除了教授人工智能基礎(chǔ)課程外,還需要教授其他專業(yè)課程,教學(xué)任務(wù)重,授課人數(shù)多,作業(yè)和期末試卷批改工作量大,導(dǎo)致教師難以兼顧幾門課程,影響教學(xué)效果。在教學(xué)理念方面,培養(yǎng)具有跨學(xué)科知識結(jié)構(gòu)、創(chuàng)新能力和實踐能力的優(yōu)秀工科人才,適應(yīng)新產(chǎn)業(yè)、新經(jīng)濟需求的教育理念沒有完全貫徹到新興技術(shù)、新型學(xué)科的教學(xué)和學(xué)科間的交叉融合中[1-3]。
1.2" 教學(xué)模式固定,課程內(nèi)容滯后
傳統(tǒng)人工智能基礎(chǔ)課程的課堂教學(xué)模式固定,教學(xué)內(nèi)容更新較慢,往往滯后于人工智能技術(shù)的發(fā)展,無法滿足工程實踐行業(yè)的要求。人工智能基礎(chǔ)課程的開設(shè)對象是大三學(xué)生,大多數(shù)學(xué)生已經(jīng)具備一些相關(guān)專業(yè)知識,但自動化學(xué)院人工智能基礎(chǔ)課程采用的教材注重理論和概念,算法的編寫和應(yīng)用的相關(guān)內(nèi)容較少,往往無法滿足學(xué)生提升應(yīng)用能力的要求。
1.3" 評價方式簡單,學(xué)生主動性差
目前,對學(xué)生學(xué)習(xí)成效采用的評價方式是考勤和平時成績占40%、期末成績(大作業(yè))占60%。這種評價方式忽視了對學(xué)生課前、課中、課后的學(xué)習(xí)過程評價,也忽視了學(xué)生之間的差異性,不能綜合體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,使評價失去診斷功能,人工智能基礎(chǔ)課程沒有完全體現(xiàn)在整個專業(yè)體系中的重要性和作用,造成學(xué)生學(xué)習(xí)主動性不足。這些問題導(dǎo)致在課堂教學(xué)過程中出現(xiàn)“教師講得累,學(xué)生聽得無趣”的現(xiàn)象 [4-6]。
1.4" 講解課時短,教學(xué)方式單一
人工智能基礎(chǔ)課程包含15章教學(xué)內(nèi)容,但課時只有24個學(xué)時,導(dǎo)致教師只能講授基本內(nèi)容,無法進(jìn)行深入的知識拓展。同時,教材內(nèi)容繁多、重難點密集,學(xué)生理解起來較為困難。課程講解不足、學(xué)時短的問題直接影響了課程的教學(xué)質(zhì)量和效果。當(dāng)前教學(xué)主要采取面對面教學(xué)形式,以板書和PPT相結(jié)合的方式為主,較為落后、單一,教學(xué)效果不理想[7-8]。
1.5" 人才結(jié)構(gòu)及培養(yǎng)模式不適應(yīng)
當(dāng)前,我國正著力培養(yǎng)世界級工程領(lǐng)軍人才和拔尖人才,以及基礎(chǔ)、新興和高端領(lǐng)域的工程科技人才,但由于工程技術(shù)人才在推動制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級方面的能力尚需提升,制造業(yè)人才結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)復(fù)雜局面:一方面,部分崗位人才過剩;另一方面,關(guān)鍵崗位面臨人才短缺。同時,企業(yè)招工難與畢業(yè)生就業(yè)難并存,實際需求與教學(xué)環(huán)境、教學(xué)方法與模式、教師需求與結(jié)構(gòu)等呈現(xiàn)不相適應(yīng)的問題。
1.6" 學(xué)生需求轉(zhuǎn)變與教學(xué)方式不匹配
人工智能技術(shù)的快速發(fā)展,不斷涌現(xiàn)出新的理論和算法。傳統(tǒng)的教學(xué)方式往往不能及時更新教學(xué)內(nèi)容,造成學(xué)生所學(xué)知識陳舊。隨著時代的發(fā)展和社會需求的改變,學(xué)生更加注重實踐能力和創(chuàng)新思維的提高,希望通過課堂的學(xué)習(xí)能夠掌握實際的應(yīng)用技巧。以教師為中心的傳統(tǒng)教學(xué)方式偏重理論知識的傳授,忽視學(xué)生的主體地位和實踐能力的培養(yǎng),導(dǎo)致課堂教學(xué)效果不佳。
2" 人工智能基礎(chǔ)課程教學(xué)改革內(nèi)容
2.1" 教學(xué)方法改革
2.1.1" 采用項目驅(qū)動教學(xué)法
將教學(xué)內(nèi)容分解為若干項目,讓學(xué)生通過完成教學(xué)項目掌握知識,提高學(xué)習(xí)興趣和動手能力。
2.1.2" 采用分組討論教學(xué)法
把學(xué)生分成小組,讓他們通過小組討論來解決問題,培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作精神,不斷增強學(xué)生的創(chuàng)新能力。
2.1.3" 采用案例教學(xué)法
讓學(xué)生通過對實際案例的分析,了解工程實踐中人工智能技術(shù)的應(yīng)用,讓學(xué)生將所學(xué)理論知識更好地應(yīng)用于實踐。
2.2" 教學(xué)手段改革
首先,通過運用圖片、視頻、動畫等多媒體教學(xué)手段,使學(xué)生對人工智能知識有更直觀的認(rèn)識。
其次,利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺讓學(xué)生隨時開展自主學(xué)習(xí),提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和自主學(xué)習(xí)能力。
最后,讓學(xué)生通過實驗室教學(xué)設(shè)備進(jìn)行實際操作,提高學(xué)生的實踐能力。
2.3" 教學(xué)內(nèi)容改革
首先,根據(jù)人工智能技術(shù)的發(fā)展趨勢和學(xué)生需求,優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,讓學(xué)生學(xué)習(xí)掌握最新、最實用的知識。
其次,增加實踐教學(xué)內(nèi)容,讓學(xué)生通過實踐將知識轉(zhuǎn)化為技能。
最后,引入人工智能技術(shù)前沿知識,讓學(xué)生了解技術(shù)的最新發(fā)展動態(tài),掌握技術(shù)在工程相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用方法,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維,提升學(xué)生的工程實踐能力。
3" 人工智能基礎(chǔ)課程教學(xué)改革方向
3.1" 教學(xué)手段變化,教學(xué)理念創(chuàng)新
在新工科理念下,課堂教學(xué)更加強調(diào)積極應(yīng)對變化、引領(lǐng)創(chuàng)新、更新教學(xué)手段,利用各種教學(xué)媒體向?qū)W生提供各種感知材料和逼真情境,提升學(xué)生感知力。教學(xué)理念創(chuàng)新是人工智能基礎(chǔ)課程教學(xué)發(fā)展方向和發(fā)展思路的集中體現(xiàn)。將人工智能基礎(chǔ)課程的理論教學(xué)和實踐教學(xué)有機融合,讓教學(xué)方法更具綜合性、靈活性和創(chuàng)造性。如現(xiàn)在采用的CDIO和翻轉(zhuǎn)課堂模式[9-10],以學(xué)生為主體,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動學(xué)習(xí)主動性,增強課堂教學(xué)效果。
3.2" 擴大課堂知識容量,實現(xiàn)個性化教學(xué)
人工智能基礎(chǔ)課程是一門融合了大數(shù)據(jù)、云計算以及算法等的綜合性課程,在新工科理念下,利用網(wǎng)絡(luò)上最新的信息源擴大學(xué)生的信息獲取渠道,應(yīng)用多媒體增加課堂教學(xué)的知識容量,充分運用一些教學(xué)媒體發(fā)揮動畫、聲音、文字等多種載體的優(yōu)勢,簡化教學(xué)內(nèi)容難點,豐富知識內(nèi)容。利用信息技術(shù)條件實現(xiàn)異步教學(xué),有針對性地指導(dǎo)學(xué)生,實現(xiàn)個性化教學(xué)。促進(jìn)高校教學(xué)模式由教師主導(dǎo)向?qū)W生主體轉(zhuǎn)變,滿足不同學(xué)生的主體性需要。同時,為了提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率,組織教師培訓(xùn),讓教師優(yōu)化教學(xué)手段、提升教學(xué)技能。通過不斷更新人才培養(yǎng)理念、改革體制機制、創(chuàng)新培養(yǎng)模式等,應(yīng)對未來對高素質(zhì)工程實踐人才的要求。
3.3" 動態(tài)教學(xué),培養(yǎng)要求革新
未來高素質(zhì)工程實踐人才的能力包括高超的創(chuàng)新能力、分析能力、實踐能力、溝通能力等。為了培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力、實踐能力和跨學(xué)科知識結(jié)構(gòu)能力的卓越工程人才,結(jié)合人工智能基礎(chǔ)課程綜合性和實踐性強的特點,帶領(lǐng)學(xué)生到實驗室或?qū)W校實訓(xùn)基地進(jìn)行現(xiàn)場教學(xué),突出讓學(xué)生“動手做”的特點,根據(jù)課程特點和不同的教學(xué)內(nèi)容,增加實踐課和案例教學(xué)的比重,實現(xiàn)教、學(xué)、做一體化,加快課堂教學(xué)改革進(jìn)度。教師在教學(xué)活動過程中要實現(xiàn)和學(xué)生的充分互動,促進(jìn)學(xué)生對知識的理解和吸收,隨時掌握學(xué)生學(xué)習(xí)狀況,及時調(diào)整和改進(jìn)教學(xué)方法與內(nèi)容。
3.4" 混合教學(xué)方式,協(xié)調(diào)與共享
實現(xiàn)學(xué)思結(jié)合最有效的教學(xué)方式包括啟發(fā)式教學(xué)、探究式教學(xué)、討論式教學(xué)。其中,啟發(fā)式教學(xué)以問題引導(dǎo)、案例分析、情景模擬為主要形式,促進(jìn)學(xué)生積極參與教學(xué)活動,發(fā)揮主觀能動性,激發(fā)思維分析能力;探究式教學(xué)能提高學(xué)生解決實際問題的能力;討論式教學(xué)能引導(dǎo)學(xué)生提出自己的見解和解決方案。將上述教學(xué)方式在人工智能基礎(chǔ)課堂進(jìn)行有效混合,讓每種教學(xué)方式融合到每一節(jié)的課堂教學(xué)中,提高教學(xué)效率。根據(jù)協(xié)調(diào)與共享的教育教學(xué)理念,協(xié)同推動調(diào)整專業(yè)結(jié)構(gòu),提升人才培養(yǎng)質(zhì)量,推動人工智能基礎(chǔ)課程課堂教學(xué)改革。
4" 人工智能基礎(chǔ)課程教學(xué)改革效果
4.1" 提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性
通過采用項目驅(qū)動、案例教學(xué)、小組討論等教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性,讓學(xué)生主動參與課堂學(xué)習(xí)。
4.2" 培養(yǎng)了學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神
通過增加實踐教學(xué)內(nèi)容、引入前沿知識、利用實驗室教學(xué)設(shè)備等手段,讓學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識應(yīng)用到實際中。
4.3" 促進(jìn)了教師專業(yè)發(fā)展,提高了教學(xué)質(zhì)量
通過課堂教學(xué)改革,教師及時更新教學(xué)理念和方法,提高教學(xué)水平和能力,通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)方法和手段、加強教學(xué)管理等措施,提高教學(xué)質(zhì)量。
5" 結(jié)束語
人工智能基礎(chǔ)課程教學(xué)改革,需要在傳統(tǒng)教學(xué)的基礎(chǔ)上拓展網(wǎng)絡(luò)空間資源的開發(fā)和利用,更好地實現(xiàn)教育資源的優(yōu)化與共享。課堂教學(xué)改革是提高教學(xué)質(zhì)量、增強教學(xué)效果的重要途徑,通過教學(xué)方法、手段和內(nèi)容的改革,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性,培養(yǎng)動手能力和創(chuàng)新精神,使教學(xué)效率不斷提高。在實施課堂教學(xué)改革過程中,學(xué)校、教師和學(xué)生需要共同努力,不斷探索和創(chuàng)新。在新工科理念下,為推動人工智能基礎(chǔ)課程教學(xué)發(fā)展,加快教學(xué)改革步伐,高校要認(rèn)清并克服當(dāng)前存在的困難,完善課堂教學(xué),明確教學(xué)改革的正確方向,不斷探索教學(xué)改革的路線,培養(yǎng)社會需要的高素質(zhì)工程實踐人才。
6" 參考文獻(xiàn)
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