經管類專業開設《人工智能基礎與應用》課程的難點與對策

孫穎，鞠亞美

（1.上海理工大學 管理學院，上海 200093；2.上海理工大學 光電信息與計算機工程學院，上海 200093）

人工智能（Artificial Intelligence）[1-2]是在計算機科學、控制論、信息論、哲學、語言學等多學科研究基礎上發展起來的綜合性極強的交叉學科，也是一門新理論、新思想、新方法、新技術不斷涌現的新興學科。2020年，中國新一代人工智能發展戰略研究院發布了《中國新一代人工智能科技產業發展報告·2020》[3]，報告指出，中國人工智能科技產業發展已經步入融合產業部門主導的新階段，人工智能和實體經濟的深度融合正在成為驅動我國經濟轉型升級和可持續發展的動力源泉。隨后，2021年發布的《中國新一代人工智能科技產業發展報告·2021》[4]再次表明，我國人工智能重點領域加速突破，國際競爭力持續增強。2020年我國人工智能期刊引用比例首次超過美國，人工智能專利申請位列全球第一。中國新一代人工智能發展戰略研究院對人工智能科技產業的動態追蹤研究表明，隨著核心產業部門的發展和核心技術的成熟，以及包括5G 在內的新型基礎設施建設步伐的加快，我國的人工智能科技產業開始步入融合產業部門主導的新發展階段。隨之而來的是整個市場對人工智能領域專業人才需求的大大增加，以及創新產教融合機制，促進教育鏈、人才鏈、產業鏈、創新鏈的四鏈融合。因此，越來越多的學校陸續開設與人工智能相關的本科課程。而對于經管類學生而言，通過對《人工智能基礎與應用》課程的學習，理清算法、機器學習、深度學習、大數據與區塊鏈等核心內容[5]，熟練地將人工智能技術和管理知識結合起來，有助于提高解決實際問題的能力，對其職業生涯的選擇和發展也有著重要作用。

1 《人工智能基礎與應用》課程的特點

不難發現，由于人工智能學科存在多樣性、綜合性、復雜性以及多學科融合的交叉性，人工智能教育所需的內容體系不可能在一門本科課程中完全覆蓋。因此，如何合理組織人工智能相關學科的內容、如何深入淺出地對學科內容和特點進行講解、如何針對經管類學生進行精準施教，是值得研究的重點。由此可見，需要結合經管類學生的專業背景、時代特征，有針對性、有重點地進行講解。并且，在教學模式方面，也需要摒棄一味向學生灌輸知識的觀念，需要從單純的知識傳授型教學，向理論與創新實踐并重的啟發式教學轉變，進而推動學生自主學習，對《人工智能基礎與應用》教材的簡單梳理，該課程主要由以下幾部分組成，如圖1所示。

圖1 《人工智能基礎與應用》知識框架體系

2 《人工智能基礎與應用》課程開設的意義

人工智能已經被廣泛地應用在教育、交通、醫療、國防以及民生等多個領域中，相應的，人工智能技術也成了未來各行各業發展中不可或缺的一環。在當前社會中，在信息化、工業化深度融合的背景下，單一專業的人才無論是就業還是未來發展都有較大的局限性。不難發現，未來的制造業、科技行業，將使得學科之間的交叉、融合變得更加廣泛，具有專業知識和復合型知識的人才將成為未來社會發展中人才需求的新方向。而《人工智能基礎與應用》課程，恰恰是一門融合了多種學科的基礎課程，對經管專業的學生而言，學好《人工智能基礎與應用》課程，對于成為管理類人才愈發重要。

2.1 培養學生的創新思維和能力

人工智能作為一門前沿學科，具有覆蓋面廣、包容性強、知識體系龐大、知識點繁雜等特點，因此，對于經管類學生而言，通過對算法、機器學習、深度學習等核心內容的學習，更有利于培養技術創新、思維創新以及動手能力。俗話說“工欲善其事，必先利其器”，人工智能的相關知識在控制領域、計算機領域乃至管理領域的發展和研究過程中發揮著重要作用，這些知識的靈活運用為豐富相關理論的研究內容、研究方法以及應用場景提供了可能。而學生在學習課程的過程中，不斷地將人工智能技術和管理知識融合，進一步提高解決實際問題的能力，開發解決實際問題的新思路新方法，對學生的職業生涯規劃有著重大意義，可豐富學生就業的選擇方向，極大促進學生就業率的提高。從近幾年的就業率不難發現，經管類的學生掌握一定的人工智能基礎相關理論知識，就業時，往往會選擇一些與人工智能相關的領域，例如大數據分析、區塊鏈等，而這部分領域的薪資往往是高于其他專業的。因此，《人工智能基礎與應用》這門課對學生未來個人發展以及就業都是有利的，也成為經管類學生的一門必修課。

2.2 培養學生自主學習和知識探索能力

為了貫徹落實《高等學校人工智能創新行動計劃》的要求，課程采用理論知識和實踐應用相結合的方式，每一章節不單進行人工智能算法、理論基礎、數學分析等知識的講解，并針對每一章節的重點難點，增加算法或理論的實踐應用，隨之展開課后習題鞏固環節。通過課上講解課下輔助，使學生綜合運用所學的各科知識，比如高等數學、概率論、圖論、C 語言、Python 編程等。引領學生綜合運用人工智能理論，結合編程基礎和數學建模，進一步解決人工智能的相關問題。并且，還有利于學生參加各種競賽，例如挑戰杯、全國大學生數學建模競賽等，豐富學生的大學生活[6]。同時，鑒于人工智能、大數據等領域對專業人才需求的迫切性，學好這門課不但可以提高本科生的就業率，也可以促進學生科研深造。

3 開設《人工智能基礎與應用》的難點與對策

在本科生課程中，《人工智能基礎與應用》課程目前排課率尚有不足，這一方面是由人工智能這門學科自身特點決定的，另一方面也是受到本科生學習基礎的限制。綜合來看，目前主要存在以下兩方面原因：

3.1 教學內容的界定

在國內，人工智能課程教學內容差異較大，教學內容呈現多樣性，主要是因不同高校自身的辦學理念和學科發展不同，因此，從人工智能的基本內涵著手，結合我校管理學院本科生培養目標以及課程體系的設置，突出融合、創新、卓越的辦學理念，遵循系統思維的全局觀，充分發揮多學科交叉融合的優勢，將《人工智能基礎與應用》的教學內容界定在講述基礎理論知識、常見算法、機器學習、深度學習以及大數據區塊鏈等基本理論，重點突出算法、機器學習和深度學習的典型應用。并在教學內容的界定上，適當控制教學內容的深度以及廣度，充分考慮到經管類學生基礎尚未夯實的情況，做到深入淺出，重難點有側重。同時，在教學過程中結合工程實例或科研實例，使學生能夠及時了解人工智能領域的前沿知識以及發展趨勢[7-8]。

3.2 課程設置和教學模式

長期以來，在經管類專業課程的教學中，一般情況下，每門課的教學內容、教學體系都是相對獨立的。因此，學生往往是孤立地學習某一門專業課程或者某幾門專業課程的內容。并且許多教師在教學時，教學內容也一般僅限于教材上的知識點，很少向該課程的其他相關課程外延進行拓展以及結合其他密切相關的課程進行綜合介紹。而對于《人工智能基礎與應用》這門課，以往的教學模式較為單一，教學方法相對固化，不適用于《人工智能基礎與應用》課程的教學。學生學到的專業知識松散分離，這種分散式的教學方式很難讓學生對人工智能領域的理論研究以及工程實際應用有一個完整清晰的結構圖，也無法讓學生深切感受到每門專業課之間的聯系和區別，更不清楚解決某一個實際問題需要具備哪些基礎知識，導致他們對專業課的理論知識無法深入系統地理解，則更加談不上應用。因此，這就需要教師針對這門課，因材施教，因地制宜，一方面深度挖掘《人工智能基礎與應用》與經管類其他專業的相關性，使學生能夠聯系已學過的專業課程，構建知識框架，豐富知識體系。另一方面，教師需要豐富教學案例，針對經管類的學生，選取一些符合專業領域的案例，在課堂上，采用各種通俗易懂的案例對知識點進行講解和剖析。同時，在課堂上，采用提問或者完成隨堂練習等方式，考核學生對本節課知識點的掌握情況，同時結合平時考勤情況、課上表現以及課后作業的完成情況，教師可以及時調整教學目標、教學手段等，比如對掌握不牢的知識點可以進行查漏補缺，可以再次深入講解，激發學生對課程學習的積極性，同時鍛煉學生綜合運用所學基本概念和理論知識的能力。

《人工智能基礎與應用》課程包含的內容非常廣泛，涉及多個學科的融合和交叉，以及前沿科技，因此講授課程時不可能全面深入講解所有內容。《人工智能基礎與應用》這門課，主要針對大二或是大三的本科生，作為經管類必修課，學時可設置為32-48 課時，在期末考試中考試形式為閉卷。而在教學模式上，一方面，需要摒棄傳統的教學模式，積極探索更加開放的教學模式，例如，為有效利用課前預習，引導學生利用網絡課堂，在每節課后給學生布置下次課程內容以及相關的線上學習，也可以預留一下相關問題，促使學生帶著問題進行課前預習，帶著問題進課堂，這就可以極大地調動學生的學習積極性，也可以增加學生的課上互動。而另一方面，2020年突如其來的新冠肺炎疫情，導致學校無法開展正常的線下教學活動，在線課程和各類網絡課堂隨之被廣泛地應用。因此，教師在2020年的下學期通過網課來進行教學，發現通過線上線下結合的方式，亦可以激發學生學習熱情，引導學生獨立思考問題、分析問題，培養學生解決實際問題的能力。在課上，教師應該在講解具體的問題前先給出一個具體的容易理解的實際應用問題，深入淺出地對理論內容進行生動有趣的講解。課上也可預留5-10min 的隨堂練習時間，有利于學生及時消化和運用本節課的內容[9]。而課后，可以安排學生通過3 人一組的模式，去完成一些需要通過查閱文獻、資料才能完成的報告等課后作業，以此來調動學生自主學習的積極性[10]。通過課前、課中、課后的結合，線上線下的互動，更能夠讓學生體會到這門課程的實用價值，從而在學習過程中更加積極主動，更有熱情。顯而易見，只有培養學生對課程的喜愛，使學生對課程的學習具有內在的驅動力，才會使學生有學習積極性。高等教育的過程和目的不僅是為了傳授知識，更重要的是培養學生自主學習、主動創新的能力，而這些能力的培養并不能在短時間內完成，就需要教師及時掌握學生課上課下的情況，通過課上和課后的交流與互動，不斷啟發、激勵學生，讓學生深刻體會到學習的樂趣，讓學生勇于提出不同的思想與看法，敢于針對教材和教師講授的內容提出問題，同時敢于思考是否有更好的方法來解決問題。只有這樣，才能培養學生的創新意識，以及分析問題、解決問題的能力。

4 結語

綜上，不難看出隨著人工智能產業的壯大，人才的缺口也隨之增大。有專家表示，人工智能產業不僅需要研究型人才，同時也需要大量的實踐應用型人才，因此，在本科生中尤其在經管類科專業中開設《人工智能基礎與應用》課程是非常必要的，這將有利于學生將學習到的管理類知識、數學類知識、計算機類等必修課程相關領域的知識進行綜合運用。一方面，可以拓展學生專業知識，提升學生分析問題、解決問題的能力。另一方面，可以通過人工智能的科普工作，讓更多本科生認識人工智能、了解人工智能，從而提高本科生的就業率，為人工智能技術創新和產業發展貢獻力量。