智能時代本科人才培養模式變革：趨勢與發展策略

夏玲玲 唐強 柯友剛 何仁生

摘 ? 要：以深度學習為代表的第三次人工智能浪潮興起，世界在悄然之中發生驚天變化。作為“一流本科”建設關鍵的本科人才培養模式的變革已迫在眉睫。智能時代，互聯網、云計算、大數據、人工智能等現代信息技術，將推動本科教育形成智能復合型人才培養目標、智能理念引導、智能內容推薦、智能定制教與學、智能環境布局到智能優化服務供給的新型“人工智能+”人才培養模式。為推動一流本科“人工智能+”人才培養模式的建設，學校層面需多方聯動，做好師資、課程體系以及智慧校園環境的頂層設計;教師需轉變身份角色，加強智能教學教研素養的提升，學生需提高自主、自強能力，成為智能學習的主人。

關鍵詞：人工智能;本科人才培養模式;變革趨勢;發展策略

中圖分類號：G645;G434 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2021）21-0001-06

一、引言

“一流本科”建設進入發展關鍵期，人才培養模式的突破與創新成為新時代“一流本科”建設的核心。人工智能技術廣泛應用的熱潮下，利用智能信息技術改革創新本科人才培養模式以提高人才培養質量既是社會普遍期待，也是高校自身發展的內部需求。同時，人工智能關鍵技術的發展和國家人工智能發展戰略的出臺為人工智能與一流本科教育教學的深度融合提供了技術和制度的雙重驅動力。在這樣的大背景以及趨勢下，探討智能時代本科人才培養模式變革的意義，人工智能將對本科人才培養模式的構成要素帶來哪些變革以及如何應對變革，對當前“一流本科”和“雙一流”建設實踐具有重要指導意義。

二、本科人才培養模式變革的背景及意義

（1）人才培養模式的改革與創新是“一流本科”建設的關鍵。為縮小我國創新性高素質人才培養與世界發達國家的差距，國家提出建設新一輪高等教育發展戰略。建設“雙一流”，“一流本科”建設勢在必行。本科人才培養模式變革的演進如圖1所示。在“一流本科”建設的諸多工作中，人才培養工作是其核心工作和關鍵環節。人才培養模式發揮功能的程度體現教育行動的效度，是一流大學人才培養目標實現的關鍵因素。[1]

（2）利用智能技術創新本科人才培養模式、提升本科人才培養質量，是高校發展的內部需求，也是社會的普遍期待。利用智能信息技術變革本科人才培養模式，有利于解放高校人才培養中教與學的生產力，[2]促進高校從以數量和規模為核心的外延式發展方式轉變為以質量和效益為核心的內涵式發展，推動“一流本科”建設走得更高更遠。

以人工智能為代表的第四次工業革命浪潮興起，人類社會進入快速調整變革期。尤其是在Alpha Go先后戰勝兩位世界級圍棋選手柯潔和李世石，以及新一代Alpha Go Zero在無任何人類對戰經驗下，通過自我博弈的方式以100∶0戰勝其前輩Alpha Go之后，期待人工智能變革高等教育人才培養模式以提高人才培養質量，成為社會普遍的期待。

（3）人工智能領域的技術發展和國家人工智能發展戰略，為人工智能變革一流本科人才培養模式提供了技術和政策的雙重驅動力。

在教育領域，也有許多人工智能技術和應用出現，如虛擬助教Jill Watson、自適應教學平臺Knewton以及智能測評系統[3]等產品在教育場景中的應用，為人工智能對一流本科人才培養模式進行深層重構提供了現實的可行性。2017年7月頒布的《新一代人工智能發展規劃》和2018年4月發布的《高等學校人工智能創新行動計劃》等均提出加快人工智能在教育領域的創新應用。政府出臺的有關推動人工智能發展的一系列政策為人工智能與教育的深度融合提供了強有力的制度保障。

“人工智能+教育”之路如何走，尤其是在“一流本科”建設熱潮中如何利用人工智能等信息技術，推動本科人才培養模式變革、提高本科人才培養質量以適應信息社會對人才的需求變化，尚缺少系統探討。鑒于此本文聚焦智能時代本科人才培養模式變革的背景、意義（見圖1）以及人工智能變革本科人才培養模式的趨勢，提出一流本科“人工智能+”人才培養模式發展策略，以期推動本科人才培養模式的創新，為推進“一流本科”建設和實現高等教育強國提供策略參考。

三、人工智能變革本科人才培養模式的趨勢

高等教育的人才培養模式的構成要素主要包括人才培養目標、培養理念、培養內容、培養方式以及管理和評價。[4]人工智能對本科人才培養模式的變革是，通過人工智能關鍵技術和教育產品在本科人才培養具體場景中的應用、融合，智能技術對本科人才培養理念、人才培養目標、專業與課程設置、教與學方式、管理與資源配置、人才評價機制進行全方位的變革與調整，形成從智能復合型人才培養目標、智能理念引導、智能內容推薦、智能定制教與學、智能環境布局，到智能優化服務供給的新型“人工智能+”人才培養模式。本科人才培養模式變革趨勢如圖2所示。

1.新智能復合型人才培養目標

面對人工智能帶來的就業結構和就業能力需求的變革，本科人才培養模式的變革必須首先積極面對現實和未來世界帶來的變化和需要，重塑人才培養目標。一是對人才知識結構的新要求，智能時代需要擁有“專業+通識+智能知識”的新型智能復合型人才，這類人才不但專業領域知識精、深，而且社會人文知識廣、寬;同時還需要具有縱向和橫向兩個維度的智能知識素養：[5]縱向上主要是有關人工智能的理論、技術以及利用該技術開發產品和拓展應用的能力;橫向上主要注重學習者知識面的寬度，在掌握人工智能技術的基礎上，再掌握經濟、法律、管理及人文社會知識中的一種或多種。二是對人才的能力結構做出新的調整，面對人工智能取代人類部分工作的發展趨勢，智能時代需要更加注重人類的自然能力的培養和塑造，如創新創造力，文化審美、藝術設計以及協作交流能力等，以增強本科生與機器智能錯位競爭的能力。三是對人才素質的新訴求，面對人工智能研發與使用中引發的倫理道德與安全“隱患”，需要本科生有更深厚的人文素養，保證人類成為智能機器的普遍受益者，而不是智能機器的附庸。

2.“智能+”的人才培養理念

人工智能技術的智能化特性不僅能促進本科人才培養的各個環節的協同，而且有利于促進一流本科人才培養邁向多元化和個性化。[6]智能技術與本科教育教學的深度融合將使本科人才培養理念發生以下幾個方面的轉變：一是創新的理念。智能化時代需要培養有創新能力、多樣化和個性特長的人才。[7]創新人才的培養需要加強對學生的創新創造個性品質的塑造和培育，主要包括批判性思維、合作和溝通能力、好奇心及創造力、領導才能、適應能力等。[8]二是個性化理念。構建一流本科“智能+”人才培養模式的出發點和落腳點就是要以學生的需求與發展為中心，使以人為本、以生為本的理念從理想落地到現實，實現利用智能信息技術深度捕捉學習者的興趣和發展訴求，優化學習體驗，激發學習者的潛能和興趣，增強受教育者的獲得感和幸福感，進而促進個性化學習取得成功。三是多元開放的理念。在個性化理念的貫徹下，大學教育的人才觀、資源觀、評價標準都將趨向多元化，[9]人才培養主體、培養內容和培養方式不再局限于傳統的“校園、教師和課堂”三中心模式，將會向社會、企業、家庭等邊緣體擴散和分化。

3.學科與課程體系設置的智能迭代進化趨勢

專業和課程是培養理念和培養目標實現的橋梁和紐帶。學生獲得的知識主要取決于課程體系的設計和課程內容的選取。“智能+”模式下，一是院系設置將打破年齡、學制以及專業界限，按照學生的不同目標、能力和興趣需求劃分建構院系。二是學科體系將趨向交叉融合，人工智能本身是一個跨學科的新型學科，在智能科學與技術一級學科下分設各類“人工智能+”學科，將“自然”地推動學科體系的交叉融合。目前已有北京科技大學、上海交通大學等35所高校在開展首批人工智能專業建設，“人工智能”正式進入本科教育序列。[10]三是智能迭代進化更新的“云知識”，結合學習分析技術、云存儲和大數據支持的智能資源庫和云平臺，具有迭代進化和自治演進功能，能夠智能地實現學習資源的自動更新和跨庫融合，自動將人文社科與自然科學領域最新最高發展水平的成果納入教材體系，促進知識、課程體系的更新換代。

4.教與學模式的智能定制趨勢

（1）差異化教學的實現。智能教學系統（Intelligent Tutoring System，簡稱ITS）[11]支持的差異化教學滲透于教學全過程：課前ITS結合學習分析技術智能收集學習者信息，生成“學生個性畫像”和“班級群體畫像”，為教師備課推薦優質資源，按需求生成多層次化教案，促進教學資源與內容的適切化;課中ITS通過對整個教學過程進行智能監管，實時反饋學生課堂學習行為數據，動態調整授課方略和評估學生課堂學習表現，進而提供針對性的指導，有利于教學過程精準化;課后開展個性化輔導和智能在線答疑，智能推出因生而異的訓練試題并且自動批改，及時對學習情況進行反饋，幫助學生進行學習鞏固和查漏補缺。

（2）個性化學習無障礙。“一流本科”人才培養體系的中心任務是培養一流本科創新型人才?！叭斯ぶ悄?”模式對尊重人才創造性個性品質的發展，提高學習者學習體驗感、積極性、效率和能力，促進和服務于學生的創新性學習等方面具有“先天”優勢：一是“定餐式”學習內容，基于自適應學習系統智能推薦學生感興趣和需要的資源。根據學習者的學習特征和訴求設計個性化學習方案，提供適合學習者需求的資源、方法和路徑。二是虛擬教師智能引導深度學習過程，促進學習效率提升。虛擬教師能夠主動提出問題，引導學生發現問題、提出問題、解決問題，步步深入幫助學生不斷認識、發現和提升自己，讓學習者獲得有智慧、個性化、零負擔、無障礙的學習體驗。三是虛擬學習伙伴提供實時監督與鼓勵、智能交互，改善自主學習的自我效能感。

5.治理與服務方式的智能優化趨勢

傳統的本科治理中主要依據經驗進行決策，容易使決策陷入主觀經驗主義誤區。人工智能應用于本科教育治理領域，以數據驅動進行決策與服務，將推動本科教育治理從經驗主義轉向數據主義和實證主義。人工智能應用于本科教育治理的優勢主要體現在以下三個方面：一是本科教育決策的科學化。對采集的數據進行挖掘，幫助教師進行學業水平評估及動態監測，進行智慧教學管理;幫助管理者實現對科研動態、人員資金、資源設備、校園安全、網絡輿情等進行準確分析和研判，精準把握學校發展動態，做出科學合理規劃與決策。二是教育設備資源的智能集成管控與配置。如智能管控校園設備與設施，包括基礎設施、教學設備、科研試驗設備、交通、消防、節能設備等的分布情況和運行情況;科研資源、人員、資金、設備等在網絡資源平臺上進行流動配置，打破物理空間上資源配置的割裂、封閉現象。三是智能適切的教育服務的提供。通過智能設備和系統全方位、多模態地捕捉教師、學生需求，并且通過伴隨式的服務方式，讓學生如手邊取物一樣方便快捷。

6.人才評價機制趨于動態立體化

智能信息技術支持的學習評價將使本科教育的人才評價方式發生徹底改變，從注重結果性診斷向過程與結果評價相結合轉變，從靜態單一到動態綜合性評價轉變?？己说哪康牟辉偈菫榱双@得資源的投入，更多的是發現問題、解決問題，優化資源配置，服務于人才成長，形成良性競爭機制，激發本科教育的辦學活力。一是評價標準多元化。對人才的評價標準將從知識本位轉向能力和創新本位，更多的是關注批判性思維、創新創造能力以及信息技術素養等應用能力的評價。二是評價過程的立體多維化。智能學業評測體系將收集學習環境、學習者個性特征、學習資源與工具情況、學習行為及評價反饋等方面立體多維的學習數據，分析學生的深層學習行為。除了能夠評價學生的學業情況外，還能夠通過智能手環、腦電儀等人工智能產品采集學生的體質、健康和運動數據，評價學生的運動技能、身體素質，診斷學生的健康狀況。[12]三是學習空間支持的動態評價。記錄學習者學業和品格的紙質檔案不僅容易丟失、管理不方便，且無法對學習者的學習情況進行全面、及時的記錄。搜集學習者學習過程中較全面的學習數據，再選擇合適的分析方法和模型就可以對學習者的學習行為進行客觀的預測和即時評價。

四、一流本科“人工智能+”人才培養模式的建設策略

1.學校多方聯動，打造一流本科“人工智能+”實踐共同體

為應對人工智能變革教育帶來的影響，很多國家和地區，特別是發達國家，都推出了自己的教育變革方案或模式，比較有代表性的模式有多中心（美國）、多邊（英國）、單邊（印度）、整體（歐盟）、產教融合（德國和日本）以及政府主導（加拿大和法國）等。[13]吸取和借鑒“社會整體模式”與“多中心模式”的優勢，結合我國本科院校辦學主體多元、數量眾多、類型多樣以及較長的行政主導傳統的特殊國情，本研究認為我國一流本科“人工智能+”人才培養體系的建設需推行“多方主體聯動，社會整體變革”的戰略模式，打造一流本科“人工智能+”實踐共同體。

“多方主體聯動”是指建設和變革的內部主體“學校、教師和學生”以及外部主體“政府、企業和社會”之間能夠形成多向溝通、反饋的循環對接機制。“社會整體變革”是指一流本科“人工智能+”培養主體整體發力，從整體出發，統籌考慮，環環相扣。一流本科教育的建設是一個系統工程，需多方協作合力完成。[14]一流本科人才培養模式的變革離不開內、外部主體的有效對接，只有內外協調聯動，建設好“人工智能+”實踐共同體，才能形成良好的“智能+”人才培養生態體系。一流本科“智能+”人才培養模式首先在于內部建設主體的運籌帷幄與實踐行動。學校領導層、決策層是“人工智能+”人才培養體系的頂層設計者，需規劃好學校智能教育的層級、生態結構。學生和教師是“智能+”體系的直接踐行者，需具有各自所需的智能素養。外部機制上，各類本科院校在建設一流本科的過程中必然需要政府、企業、社會（政府、企業之外的各方社會力量及其總體）等各方力量的協同與聯合：政府作為國家教育主管部門對其政策的引導、資金扶持以及監督管理體制機制的保障;企業作為用人單位的人才需求導向和作為技術產品研發主體的推動、支撐作用的發揮;社會包括家長、公眾、黨派、機關、團體以及媒體等對其輿論支持、文化氛圍的影響和發展環境的影響等等。

2.抓住智能教學突破口，鍛造一流師資

課堂教學質量的提升是一流本科的突破口，四川大學抓住課堂教學這個突破口，以教學育人，致力于實現國內一流的本科教育。[15]“人工智能+”人才培養的首要突破口在于智能技術在課堂教學中的應用與推廣，要推動智能技術及產品設備在本科課堂教學中的應用，如AI與VR結合打造沉浸式學習環境，增強學習體驗，改造教學流程，有效實現“人機智能交互”;同時需要注意智能技術及設備與本科課堂教學的融合度，防止智能技術應用過程中的碎片化現象，以免技術只是單純地貼上“本科課堂教學”的標簽。由于本科專業學科繁多，課程又細化為專業課程、公共課程等不同的課程類型，一方面需要探索智能技術在不同學科不同類型課堂中應用的先進經驗，形成可遷移經驗并加以推廣;另一方面需要探索有效的“人機協作”特色模式，發揮不同教師與機器智能協作教學的特色與優勢，實現“人機融合”。因此，培養一支具有高素質智能素養的師資隊伍成為構建本科“人工智能+”人才培養模式的當務之急，也是首要任務。

教學隊伍建設是培養一流本科人才的基礎和前提，也是能否成為世界一流大學的基本要求。智能教學的效果很大程度上取決于教師的智能素養。鍛造一流的智能師資隊伍，需走在人工智能設施環境建設前列。應引導教師轉換角色，提升教師智能教學專業技能、數字化素養，包括人工智能基礎通識、人機協同思維、數據思維和人工智能教學應用等能力，[16]如有學者進行“五步導五步學”[17]網絡教學模式的探索和實踐。

3.開設智能課程，促進學科交叉融合

人工智能技術的進步和發展，實現對學科的支撐，促進了多學科的交叉融合，影響著這些學科的發展。然而人工智能方面的課程設置和實施并沒有那么理性。如楊放春教授所指出的那樣，人工智能課程存在水平低、重復性大、高開低走和碎片化等問題，[18]要解決上述問題，需要不斷完善學科布局，調整相關學科課程設置。智能時代人才的社會需求主要分為應用實踐型智能人才、技術研究型智能人才和基礎研究型智能人才三大類。[19]培養這三類人才需要在各學院增設人工智能課程，并且以人工智能在各具體專業、學科的應用為導向建設“人工智能+X”課程群。一是專業與學科設置上開設人工智能一級學科與相關專業，系統地架構人工智能學科課程體系，培養人工智能核心人才、領軍人才。開設AI前沿講座和課程，加強計算機、統計學和數學等學科的交叉融合，培養學生的跨學科知識、思維和能力。[20]二是調整原有課程體系，在原來的課程體系中融入人工智能知識或者新增與原來專業相關的人工智能課程，形成“人工智能+X”的復合型課程，培養人工智能應用型人才。開設“人工智能+”基礎通識課程、專業領域應用前沿課程以及相關領域交叉課程等，形成多層次立體交叉融合的新型課程培養體系，以交叉融合的課程體系加強課程育人。[21]三是校企合作，開發“智能+”項目式課程。本科院校有理論研發的優勢，企業有技術實踐和行業動態敏感度優勢，校企之間“強強聯合”，研發項目驅動式實踐課程體系。1976—1986年期間，如美國（MCC項目）、日本（ICOT項目）和英國（Alvey項目）等都設立了大型的AI項目，[22]想通過項目帶動和助推人工智能方面的人才培養和人工智能學科的發展，培養人工智能技術素養和技能，滿足新型職業對各種智能型人才的需求。

4.構建以學生為中心的智慧校園環境支撐

智慧教育環境是融合了感知智能、情感計算以及學習分析技術的智能化的綜合體。[23]服務于一流本科的智能教育體系，需要從本科生這個中心出發，服務于本科生的學習與生活發展，充分挖掘和激活學生的學習潛能。一是智能感知、計算和認知的立體綜合教學環境的建設，包括基本設備、智慧教室、STEM綜合創新實驗室等校園智能教學場景設施建設，保證各類智能設備的自由接入，全方位采集學習者學習數據。[24]二是利用5G網絡技術為學生提供隨時隨地、自由靈活切換的開放式網絡學習環境以及智能云資源與服務的自由訪問。三是智能資源與服務的提供，通過教學系統、云平臺以及一卡通等采集信息，進而進行數據挖掘，為智能教研、教學和后勤服務提供教育大數據支持的個性化、聰明化的服務。

5.教師轉變角色，開展智能教學教研

智能技術與教師在教育教學中各有優勢和不足，人工智能擅長處理機械的、重復的任務，在虛擬性展示與交互、情境體驗和問題的具體化方面有優勢;教師的優勢體現在高階思維、思想活躍、社會和情感交互等方面。人工智能給本科教師帶來機遇也帶來挑戰，是一把雙刃劍。有利的一面是人工智能幫助教師完成相當一部分機械的、專業性非常低的工作，讓教師有更多的時間和精力去培養學生的高階思維和創新力，以及進行前沿研究，不利的一面是將變革師生關系，給教師帶來嚴峻挑戰。踐行“人工智能+”人才培養體系需要教師實現以下轉變：一是加強學習和進修，提升智能素養。本科院校教師需要不斷加強智能研修，提高自身智能技術素養和智能教學素養，善于運用智能教學系統、智能測評工具等減輕教學負擔，改善教學過程與教學方法，借助技術賦能教育教學，開展智能教學活動，如葉潤楠等把DIIGO（全稱Digest of Internet Information、Groups and Other stuff，一項網絡新技術）引入物理實驗課，使學生能更好地進行課前預習。[25]二是在智能教學實踐基礎上，借助教育大數據和智能技術，開展智能教研活動，包括智能教學模式與經驗探索、智能技術支持的各領域的科學研究。三是重新認識和定位自身角色，提升人文素養?！叭藱C共教”的時代，教師的知識傳遞者角色不斷弱化，教師的人文素養，包括品德的榜樣示范、教學機智與情感交互能力將更加受重視，教師更多的是充當學習者學習的規劃者、陪伴者和促進者，教師需要將更多精力投入到啟發性和創新性教學活動的設計與規劃中。

6.學生“自主+自強”，做智能學習的主人

“智能+”的人才培養體系和環境的打造，有利于本科生開展自主學習和研究。本科生要充分借助智能環境優勢，增強智能學習主體意識，做好智能學習的主人。一是自主學習品質和終生學習的習慣養成。智能化時代，學習的資源、方法和路徑都將不受時間、空間局限，但是對本科生的自主學習能力和習慣會要求更高，要求本科生要有堅毅的個性，持之以恒，也需要學生有良好的作息習慣，維持好自身身心健康，做到“路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索”。二是要注重提高自身品德修養，智能學習的環境感、空間感和陪伴主體具有一定的虛擬化特征，但其在社會安全倫理中的現實感并不能虛擬化，在智能學習應用中更應自覺遵守法律法規，尊重他人權益，以及維護自身信息安全的權責意識。三是為了增強未來的競爭能力，本科生還須特別注重與機器錯位競爭能力的培養，要重點加強創新方面的思維、素質、能力和人格的培養，以及提高問題解決能力、系統性思維和領導力等機器無法勝任的能力的培養。

五、結語

智能技術的進步和革命將會使生活變得更加智能便利，學習變得更加個性化與多樣化。智能時代的“一流本科”建設必然也需“利人工智能之器，構一流的本科人才培養體系”。如何結合實踐調查進行“人工智能+”人才培養體系的框架體系和制度的因校制宜設計，是我們未來需要進一步進行研究和拓展的方面。

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（編輯：王天鵬）