基于人工智能開放平臺的創新實踐基地建設

王月 北華大學 機械工程學院

一、人工智能教育與高校人才培養

人工智能技術被稱為人類歷史上的第四次工業革命，人工智能技術的快速發展，促使各行各業發生著巨大的變革[1]。在教育領域，人工智能技術正以多種多樣的形式融入，從基礎教學、課程考核、教學資源運用和教學管理等多個角度開展教育教學的人工智能改革[2]。高校教育作為我國教育改革的先行探索者，在創新創業教育、新工科建設等多個先進教學改革領域做出大量的探索與實踐，適應著我國對人才需求的不斷變化和調整。在當前的國際形勢下，由于我國國際地位的不斷變化，工業和經濟體系的發展與調整，我國對于人才需求的數量和質量都上升到前所未有的高度，高校的教育教學和人才培養面臨著又一次巨大的挑戰。隨著“中國制造2025”和“一帶一路”等發展戰略的提出，我國的工業和經濟發展模式正在悄然發生變化，傳統的高校人才培養模式已經無法適應我國新時代的發展。理論能力與實踐能力并重，創新能力和創新意識的培養、跨領域跨學科知識的交叉融合，這些都是新時代背景下，我國對高校人才培養提出的新要求。

二、創新創業人才培養

2010 年教育部大力推行高等學校創新創業教育，提出了“大眾創業，萬眾創新”的發展戰略[3]。國內高校紛紛積極響應，十年內形成了以學科競賽和創新創業訓練為驅動力的人才培養體系[4]。創新創業教育的推行，讓我國的高校人才培養進入了一個嶄新的階段，學生的實踐能力得到了顯著的提升，創新思維和創新意識都得到了培養，為我國的各行各業輸送了大量具有創新能力和較強實踐能力的畢業生，為我國的科技創新和高新技術產業的振興提供了巨大的推力。隨著國際形勢的發展，自主創新能力將成為我國科技發展的關鍵所在，我國的高校創新創業人才培養迎來巨大的發展機遇，同時也面臨著巨大的挑戰。現行的創新創業教育體系和運行模式限制了各專業和學科之間的融合，這與現階段我國的創新人才需求是相反的。急需一種大規模跨學科的開放式創新創業教育平臺，打破專業之間的壁壘，促進學科之間的交叉融合，實現以學生為主體的創新創業人才培養，而人工智能教育恰好可以給這種平臺的建設提供了可能。

三、人工智能創新實踐平臺建設策略

由于近年來互聯網技術和人工智能技術的發展，越來越多的線上教育應用得到開發，給創新創業教育平臺的建設提供了堅實的基礎。對基于大數據分析、云計算技術、線上課程和人工智能系統等先進技術的開放式創新創業教育平臺的建設進行了研究。整體思路如圖1 所示，以學生為主體，充分發揮其主動學習的能力，輔以AI 系統支持，整合優秀的教育資源，智能匹配，建設以學生驅動的人工智能創新創業教育實踐平臺。

圖1 人工智能創新創業教育實踐平臺建設整體思路

（一）組織機構建設與培養模式

好的人才培養依賴于優秀的教育理念和合理的人才培養方案，好的創新創業人才教育離不開優秀的組織機構建設和合理的運行規劃。合理的組織結構建設和培養模式的規劃是人工智能創新實踐平臺的建設的堅實基礎。自從國家提出發展創新創業教育以來，各高校經過多年來的發展和建設，均形成了以學校職能部門為主導運行，各級學院獨立管理的創新創業教育運行模式。既發揮了學校職能部門在創新創業教育和創新創業活動中的引導作用，又保留了各級學院在自身專業發展中的特色。另一方面，在創新創業競活動和學科競賽中，各級學院之間形成了良性的競爭關系，在很大程度上激發了各級學院發展創新創業教育的積極性，使創新創業教育的發展進入良性的發展循環。在人工智能創新實踐平臺的建設中，要繼承現行創新創業教育運行模式中的優秀組織機構模式，讓創新創業教育繼續維持其良性的發展循環。創新平臺的建設需要依托于高等院校的職能部門和基礎院系的支持，資源的協調與創新創業活動的組織運行需要學校各級職能部門的發揮巨大的作用。創新創業平臺應以學校層面進行組織建設，以便于合理的統籌校內可利用的資源。平臺的運行與維護依賴于學校主管創新創業教育的職能部門，而學生的創新思維啟蒙培養和創新熱情的調動，需要以各級學院的創新創業主管部門來執行。多專業互聯的創新創業平臺加強了專業之間的交叉融合，打破了專業之間的壁壘，也在一定程度上給各級學院的創新創業主管部門的工作造成了難度，學院在創新創業活動中的組織作用降低，但在學生創新思維啟蒙和創新熱情的調動上需要發揮主要作用，需要加強創新精神的建設，把創新創業教育逐漸發展成一種優秀的傳統和一種具有榮譽感和使命感的專業特色。

（二）大數據分析與云計算技術

大規模的開放式創新創業教育平臺的建設需要大量的教學資源支撐，更需要一個完善且高效的管理系統來支撐其運行。傳統的教育模式下，需要至少在學校層面成立專門的組織或部門來統籌協調資源，投入大量的人力和物力來保證平臺的正常運行。而在當今人工智能技術和互聯網技術高速發展的時代背景下，高校應當合理地利用相關先進技術，來促進平臺的建設和運行。開放式創新創業教育平臺的建設需要與大數據分析和云計算技術相關聯，由人工智能系統協助學生實現資源的檢索、專業知識和課程的推薦、指導教師的推薦和團隊的建設等主要功能。在資源檢索方面，將歷屆的各類大型學科競賽和創新創業訓練項目資料作為大數據，利用云計算技術分析處理，實現競賽和訓練項目的整理和歸納。云端的數據作為后續創新訓練和學科競賽的經驗積累和參考，根據學生擬參加的競賽或擬申報的創新訓練作為依據，檢索相關的優秀競賽獲獎案例，提供經驗支持，讓學生迅速的把握住相關的研究現狀和關鍵問題。專業知識和課程方面，大數據分析可以根據學生所學的專業和所參加的競賽或項目特點，提供相關專業知識和課程章節的推薦，讓學生迅速掌握開展創新訓練所需要的專業知識和線上課程。指導教師的選擇方面，人工智能系統根據相關的專業知識需求和專業課程選擇，推薦合適的指導教師供學生自由選擇。在團隊建設方面，平臺的智能系統根據大數據分析，幫助學生推薦已建立的競賽團隊或由學生建立競賽團隊并幫助學生招募隊友建立團隊。

（三）線上課程與虛擬仿真實驗

線上課程一直是教學改革的重點項目，多年來發展出多種多樣的形式。在疫情期間，線上課程發揮了巨大的作用，并在實踐過程中發展出多種靈活多變的使用方法，可以采用線上直播授課、線上錄播授課或者線上線下混合授課等多種多樣的授課方式。另一邊，在國家教育部的號召下，虛擬仿真實驗的建設正在大規模展開。虛擬仿真實驗與在先課程有著同樣靈活的教學特點，受教學時間和教學場地的限制相對較小，可以學生為教學主體，開展自由的實驗教學。目前虛擬仿真實驗平臺上擁有大量的開放式線上實踐教學資源，是未來實驗教學的主流發展方向。線上課程和虛擬仿真實驗的大規模建設和發展，為大規模開放式的創新實踐平臺的建設提供了有力的保障。利用線上課程可以充分發揮學生在教學中的主觀能動性，為不同專業的學生跨專業學習提供便利條件，促進學科之間的交叉融合，助力大學生創新實踐教學的進一步發展突破瓶頸。

（四）人工智能助學

創新實踐平臺的建設以大數據分析和人工智能為技術基礎，人工智能技術的應用和不斷升級完善，是創新實踐平臺持續發展優化的必要手段。大數據分析離不開龐大的基礎數據庫，在創新實踐教學的運行過程中，基礎數據不斷的積累完善，進一步提高大數據分析的能力。在這種模式下，可建立較完善的人工智能助學系統，以此來加強開放式線上教學最薄弱的答疑互動環節。人工智能助學系統可在不斷的運行中，升級數據庫，并根據學生反饋，優化數據分析邏輯。實現在運行的過程中自我完善的功能，在搜尋問題答案的時候提供更多更準確的選項。人工智能助學系統可以與線上課程形成完善的自主學習系統，幫助學生在創新實踐活動中快速地掌握所需要的專業知識，并突破學科和專業之間的界限，形成開放式的自主學習模式。

四、結語

創新實踐教學和人工智能教學是先進的教學改革方向，是我國新時代發展戰略對高校教育發展提出的基本要求。基于人工智能教育技術建立開放式的創新實踐教學平臺，可促進學科間的交叉融合，建立以學生為中心的開放式實踐教學體系，促進我國高校的創新實踐教育繼續向前發展。