人工智能技術(shù)賦能民辦高校模式識別課程改革的研究

摘要：隨著教育部出臺《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》，人工智能正在促進(jìn)教育變革創(chuàng)新。文章探討人工智能技術(shù)如何賦能民辦高校模式識別課程改革，重點分析其在教學(xué)內(nèi)容、實踐教學(xué)和考核評價方面的應(yīng)用，并提出相應(yīng)的改革思路和方法。

關(guān)鍵詞：人工智能技術(shù)；模式識別；課程改革

中圖分類號：G642" " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）19-0166-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)） 標(biāo)識碼（OSID）

0 引言

人工智能發(fā)展被譽為全球第四次工業(yè)革命的關(guān)鍵動力，它不僅改變了人類的工作方式，還在醫(yī)療、教育等多個領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用潛力。本文以民辦高校模式識別課程為研究對象，探討人工智能技術(shù)對其賦能作用及改革方法。模式識別作為人工智能領(lǐng)域的核心課程，它不僅涉及數(shù)據(jù)的分類與識別，更是實現(xiàn)智能化決策的基石[1]，對提升學(xué)生科研實力，豐富學(xué)科課程體系，增強學(xué)生就業(yè)競爭力等都有著重要意義。在新工科背景下，構(gòu)建與時俱進(jìn)的課程體系尤為重要。在民辦高校中，由于資源分配等條件的限制，模式識別課程的教學(xué)面臨著一系列的挑戰(zhàn)。人工智能技術(shù)的發(fā)展為民辦高校的教學(xué)改革帶來了新的機遇和不同的思路，運用人工智能技術(shù)對課程教學(xué)進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化，可以助力學(xué)生更有效地掌握知識，提升技能[2]。

1 現(xiàn)狀綜述

人工智能模型在教學(xué)改革中的應(yīng)用正在逐步改變傳統(tǒng)的教育理念、教學(xué)模式以及管理方式，為教育領(lǐng)域帶來了前所未有的創(chuàng)新與發(fā)展。王敏[3]等人在人工智能技術(shù)背景下，主要對智慧化教學(xué)的硬件條件和軟件條件等方面進(jìn)行探索，該方法主要針對民辦高校創(chuàng)新教學(xué)方法進(jìn)行研究，為模式識別課程改革提供了新的方向。貴向泉[4]提出將新工科的建設(shè)理念與人工智能教學(xué)實踐相結(jié)合，根據(jù)實時教學(xué)情況修改和更新課程內(nèi)容，使課程內(nèi)容在貼合學(xué)情的基礎(chǔ)上更新內(nèi)容。劉國利[5]等以某學(xué)院為例，對模式識別課程的評價體系等進(jìn)行改革，此項改革主要針對高職院校不同知識背景和需求的學(xué)生提出了個性化的評價方法，更好地幫助老師了解學(xué)情，為模式識別課程個性化評價提供了新的思路。李兆飛[6]通過對模式識別相關(guān)課程思政建設(shè)現(xiàn)狀的分析，對課程教學(xué)大綱進(jìn)行了改革，對如何在教學(xué)內(nèi)容中切入思政元素等進(jìn)行了設(shè)計，但課程思政應(yīng)具有創(chuàng)新性，應(yīng)該不斷地以新案例探索新的元素，及時更新的課程思政內(nèi)容。基于人工智能技術(shù)的教育改革正逐漸成為全球范圍內(nèi)的共識和行動。但現(xiàn)有的文獻(xiàn)和改革方法沒有考慮民辦高校特殊的辦學(xué)性質(zhì)及學(xué)生情況，同時模式識別課程又是一門理論偏多、算法復(fù)雜、與項目聯(lián)系密切的課程，本文主要探討在民辦高校的背景下，如何利用人工智能手段來優(yōu)化模式識別課程的教學(xué)，為模式識別的教學(xué)改革賦能。

2 模式識別課程教學(xué)存在的問題

連續(xù)四年的教學(xué)實踐表明模式識別課程對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力具有顯著的效果。在人才培養(yǎng)過程中，民辦高校傾向于強調(diào)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。其教育目標(biāo)不僅在于知識的傳授，更在于培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)知識應(yīng)用于解決現(xiàn)實問題的能力。模式識別課程內(nèi)容涉及面寬、知識面廣、算法較多，是一門綜合性很強的課程。經(jīng)過課程總結(jié)和課后反饋，發(fā)現(xiàn)在課程教學(xué)中存在一些問題還需要改進(jìn)。

2.1 教學(xué)內(nèi)容更新滯后

目前模式識別課程內(nèi)容存在更新滯后的問題，教材內(nèi)容更新周期往往較長，難以跟上快速發(fā)展的科技步伐，無法充分反映行業(yè)內(nèi)的最新動態(tài)和趨勢，這就導(dǎo)致了教學(xué)內(nèi)容與實際應(yīng)用之間存在一定的脫節(jié)。大多數(shù)模式識別教材中都是基礎(chǔ)內(nèi)容，例如在學(xué)習(xí)動態(tài)聚類算法時，多以C均值聚類為主，但隨著科技的創(chuàng)新，出現(xiàn)了很多優(yōu)化策略，近年來更是將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也與聚類算法相結(jié)合，因此教師必須時刻關(guān)注最新的研究進(jìn)展和技術(shù)發(fā)展，這無疑給教師的教學(xué)工作帶來了極大的挑戰(zhàn)和壓力。教師不僅要深入理解課程內(nèi)容，還要將最新的研究成果和行業(yè)動態(tài)融入教學(xué)中，確保學(xué)生能夠接觸到前沿的知識體系。如何有效地解決這一問題，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中接觸到前沿的知識和技能，增加學(xué)習(xí)效果和提高未來的職業(yè)競爭力，成為民辦高校教師亟待解決的重要課題。

2.2 課堂教學(xué)模式單一

模式識別課程教學(xué)使用傳統(tǒng)的教師講學(xué)生聽的方法，不能做到真正以學(xué)生為主體，且民辦高校教學(xué)資源的單一性限制了教學(xué)模式的多樣化?，F(xiàn)有的授課方式可以幫助學(xué)生理解課程基本內(nèi)容，但也只是口耳之學(xué)，學(xué)生對知識的掌握浮于表面，例如在學(xué)習(xí)概率密度函數(shù)估計時，傳統(tǒng)的教學(xué)方法下窗口大小的改變對估計結(jié)果產(chǎn)生的影響過程依賴教師口述和學(xué)生想象，如果能夠讓變化過程動態(tài)化，就能幫助學(xué)生更加理解課程內(nèi)容。傳統(tǒng)的課程教學(xué)缺乏實踐過程，使學(xué)生在實際工作中難以應(yīng)用所學(xué)知識解決實際項目，最重要的是課程本身公式較多、內(nèi)容晦澀，使學(xué)生并不能體會到課程學(xué)習(xí)中的樂趣，因此激發(fā)學(xué)生興趣，增強學(xué)生解決實際項目問題的能力是目前民辦高校模式識別課程需要解決的重要問題。

2.3 學(xué)生評價機制需優(yōu)化

傳統(tǒng)的模式識別課程的評價方法具有很大的局限性，現(xiàn)有的課程評價方式為平時成績和期末考試，加偏重于理論知識的考核，忽略了學(xué)生解決項目的能力。對于民辦高校來說，學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，注意力集中度不足，且每個學(xué)生的基礎(chǔ)各不相同，側(cè)重理論的固定考核模式往往不能有效地評估每一個學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，無法全面評估學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，因此需要探索完善的評價機制，考核學(xué)生實際項目的操練能力，并且針對不同學(xué)情的學(xué)生制定不同的評價方案，以更好地反映學(xué)生的綜合能力和發(fā)展?jié)摿7]。

2.4 專業(yè)教育缺乏思政元素

在當(dāng)前工科生的教育教學(xué)中，大多數(shù)專業(yè)課教師對思政教育不夠重視，這導(dǎo)致了專業(yè)課程與思政教育的脫節(jié)，使得學(xué)生在接受專業(yè)知識的同時，缺乏對于思政理念的理解和認(rèn)同。模式識別課程應(yīng)用涉及工程倫理，因此在課程教學(xué)中進(jìn)行思政教育尤為重要，專業(yè)課教師往往專注于知識的傳授，不知道如何以恰當(dāng)?shù)姆绞綄⑺颊谌雽I(yè)教學(xué)中、不知道如何以學(xué)生感興趣的方式進(jìn)行思政教學(xué)等問題，這使得思政教育在專業(yè)課程中的融入變得困難，限制了學(xué)生綜合素質(zhì)的提升。因此，如何在專業(yè)課程中有效地融入思政元素，成當(dāng)前工科教育教學(xué)改革中的一個重要問題。

3 改革措施

人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用已成為必然趨勢，對傳統(tǒng)五段教學(xué)法的授課模式構(gòu)成了重大挑戰(zhàn)。模式識別課程通常以教師為中心，學(xué)生主要是被動接受知識的傳授，很少能積極主動地學(xué)習(xí)。應(yīng)用人工智能技術(shù)可以讓學(xué)生通過探索和應(yīng)用進(jìn)行學(xué)習(xí)，培養(yǎng)應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，也可以助力民辦高校構(gòu)建“教學(xué)—評估—反饋—調(diào)整—教學(xué)”的全新反饋體系，幫助教師及時了解學(xué)情并進(jìn)行調(diào)整，提升教師教學(xué)能力與學(xué)生學(xué)習(xí)成效，培養(yǎng)出更具競爭力的創(chuàng)新應(yīng)用型人才[8]。

3.1 運用人工智能大模型拓展教學(xué)內(nèi)容的深度與廣度

在科技迅速發(fā)展的當(dāng)下，人工智能技術(shù)為傳統(tǒng)教學(xué)模式的改革帶來了革命性的突破，在模式識別課程中利用人工智能大模型不僅能夠豐富教學(xué)內(nèi)容，還能有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與理解深度。當(dāng)前的模式識別課程教材更新緩慢，制約了學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)的提升，人工智能大模型可以為模式識別課程提供其最新發(fā)展趨勢，能夠?qū)崟r獲取并整合最新的研究成果與技術(shù)進(jìn)展，為教師提供國內(nèi)外最新的研究論文、技術(shù)報告、實際案例等，使課程內(nèi)容更加前沿、豐富和實用。

模式識別作為計算機科學(xué)、人工智能等多個工程領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)課程，其核心在于教授學(xué)生如何從復(fù)雜多變的數(shù)據(jù)中自動發(fā)現(xiàn)規(guī)律，識別模式。傳統(tǒng)的教學(xué)方式往往側(cè)重理論講解與算法推導(dǎo)，而人工智能大模型的引入，則為這一課程增添了生動、直觀的實踐環(huán)節(jié)。教師可以利用文心一言、訊飛星火等AI大模型展示最新的研究成果與實際應(yīng)用案例，如人臉識別、語音識別、圖像檢索等，利用模型可以得到人臉識別等項目的原理和框架。教師可以帶領(lǐng)學(xué)生通過集成大量數(shù)據(jù)預(yù)處理、特征提取、分類與聚類等訓(xùn)練課程中的人工智能模型，讓學(xué)生親眼見證模式識別技術(shù)的強大魅力的同時通過實際操作相關(guān)技能，這將為他們未來從事相關(guān)行業(yè)工作做好充分準(zhǔn)備，提高其實踐應(yīng)用能力和行業(yè)競爭力。

3.2 運用人工智能大型模型對教學(xué)模式進(jìn)行優(yōu)化

針對模式識別課程的特性和學(xué)生學(xué)習(xí)需求，探索線上線下混合教學(xué)模式，課程將采用互動式、探究式、項目式等多種教學(xué)方法，在課前階段，教師利用在線學(xué)習(xí)平臺發(fā)布本節(jié)課程相關(guān)任務(wù)，涵蓋學(xué)習(xí)目標(biāo)、要求、重點內(nèi)容等。為充分調(diào)動學(xué)生的積極性與自主性，教師提供相關(guān)理論知識、實踐項目和相關(guān)任務(wù)，激勵學(xué)生在課前主動學(xué)習(xí)，預(yù)習(xí)相關(guān)資料，了解實際項目需求，參與討論并提出問題。

在課堂教學(xué)中，教師依據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)情況設(shè)計探究式學(xué)習(xí)活動，引導(dǎo)學(xué)生深入探討，講授相關(guān)理論知識后及時與項目結(jié)合。教師可以設(shè)置實踐題目，以利用貝葉斯決策的方法進(jìn)行手寫字體數(shù)據(jù)集分類為例，引導(dǎo)學(xué)生運用人工智能大模型進(jìn)行實際操作。學(xué)生根據(jù)老師的題目，向人工智能模型提問（文心一言等） ，例如：生成一個基于Matlab的利用貝葉斯決策對手寫字體數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類的程序，模型會給出一個先進(jìn)且基礎(chǔ)的算法程序，利用該程序完成題目中的基礎(chǔ)部分，隨后教師通過調(diào)整問題，促使學(xué)生對程序進(jìn)行修改，深入理解程序的運行機制，并掌握編程技能。在運用人工智能大型模型輔助教學(xué)的過程中，教學(xué)目標(biāo)并非僅僅讓學(xué)生獲得問題的解答，更重要的是讓學(xué)生理解答案的由來，以及學(xué)會評估答案的正確性、探究答案的多樣性，通過這一過程學(xué)生不僅能夠認(rèn)識到人工智能技術(shù)的局限性，還能培養(yǎng)學(xué)生自主思考和應(yīng)用能力，提高學(xué)生的就業(yè)率。

3.3 運用人工智能大模型構(gòu)建多元化與個性化評價體系

構(gòu)建多元化和個性化的評價體系對于實現(xiàn)民辦高校模式識別課程的人才培養(yǎng)目標(biāo)具有至關(guān)重要的作用。在明確評價目標(biāo)和內(nèi)容的基礎(chǔ)上利用人工智能技術(shù)開展線上評價，利用人工智能平臺創(chuàng)建與學(xué)生興趣和專業(yè)背景相關(guān)的項目主題，提高學(xué)生的參與度和學(xué)習(xí)動力。例如，可以選擇圖像識別、語音識別或自然語言處理等方向的項目。根據(jù)學(xué)生的知識水平和技能水平，設(shè)計不同難度的項目。從簡單的數(shù)據(jù)集和基本的算法開始，指導(dǎo)學(xué)生按照標(biāo)準(zhǔn)的模式識別流程進(jìn)行模型訓(xùn)練，包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、特征提取、模型選擇、參數(shù)調(diào)優(yōu)等步驟。鼓勵學(xué)生在項目中嘗試新的算法和技術(shù)，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和解決問題的能力。

利用人工智能技術(shù)平臺為學(xué)生定制考核方式，平臺首先收集并分析學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，通過對學(xué)生數(shù)據(jù)的深入分析，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣、興趣和能力，為制定個性化的評價標(biāo)準(zhǔn)和方法提供依據(jù)。對于理論知識評價，可以采用在線考試系統(tǒng)，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和水平智能生成試卷；對于實踐能力評價，可以設(shè)立實驗課程或項目式學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在模擬或真實的環(huán)境中進(jìn)行實踐操作，并通過智能實驗平臺對學(xué)生的實驗過程進(jìn)行實時監(jiān)控和記錄。通過理論與實踐考核結(jié)合的方式幫助學(xué)生進(jìn)行自我評估、實時反饋和個性化學(xué)習(xí)，根據(jù)評價結(jié)果和反饋意見，不斷優(yōu)化評價體系，確保評價體系能夠更好地適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和發(fā)展趨勢。

3.4 利用人工智能大模型探索更適合的思政元素

課程思政在工科專業(yè)中的重要性不容忽視，它不僅是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是實現(xiàn)全面育人目標(biāo)的重要途徑。模式識別課程往往涉及機器人工程等與人工智能發(fā)展密切相關(guān)的領(lǐng)域，機器倫理對此門課程尤為重要。在課程當(dāng)中要“潤物細(xì)無聲”地幫助學(xué)生樹立正確的價值觀，理解個人行為對社會和人文的深遠(yuǎn)影響，幫助學(xué)生建立職業(yè)道德觀念。人工智能大模型可以根據(jù)社會熱點和時事政治為課堂提供最新的思政案例，使思政內(nèi)容更加貼近現(xiàn)實、具有時代感。例如在聚類的內(nèi)容講解時，需要引入大數(shù)據(jù)會對人進(jìn)行“聚類”的案例，告誡學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)中要注意保護(hù)個人隱私，教師可以利用人工智能大模型獲得最新的信息泄露的案例。在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，可以構(gòu)建虛擬模式識別的工程項目，讓學(xué)生在模擬環(huán)境中進(jìn)行設(shè)計和決策，同時引導(dǎo)其思考工程項目的社會影響和環(huán)境影響，從而培養(yǎng)其社會責(zé)任感。最后，通過人工智能技術(shù)實現(xiàn)思政教育的持續(xù)跟蹤和評估，及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生的問題和需求，為教師提供有針對性的教學(xué)建議，不斷優(yōu)化思政課程的教學(xué)效果，為培養(yǎng)具備人本思維和科技倫理的人才奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

隨著人工智能從概念到應(yīng)用的普及，模式識別課程教學(xué)被賦予了新的要求和使命。本文在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、評價機制及課程思政等方面，為民辦高校利用人工智能技術(shù)賦能模式識別專業(yè)課程的改革提供了新的思路，該方案有助于培養(yǎng)具有跨學(xué)科知識和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才和新型實踐型人才。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，其在模式識別課程改革中的應(yīng)用會越來越深入且全面，這是一個復(fù)雜而重要的任務(wù)，還需要教師們不斷探索和努力。

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【通聯(lián)編輯：光文玲】