高校人工智能類課程建設現狀調查與對策
——以河北省為例

張志新, 唐佳音, 張驚濤, 劉靜

(1.首都師范大學 教育學院,北京 100048;2.北京市中科啟元學校,北京 100086;3.北京開放大學 國開業務部,北京 100081)

人工智能引領“第四次工業革命”發展,成為了世界各國爭先占領的科技高地。科技的發展離不開專業人才的推動。高校作為人才培養基地,其人工智能人才培養現狀受到社會的廣泛關注,包括我國在內的多個國家均發布了相關政策,鼓勵高校開展人工智能教育。國際上,2019年5月,聯合國教科文組織發布的《北京共識——人工智能與教育》,“將人工智能相關技能納入高等教育的資歷認證體系中”,增強了高校開展人工智能教育的動力。人工智能不僅以學科、專業、課程等形式存在于高校,也正以技術的形式促進它們的發展。2020年的《地平線報告》從高等教育技術趨勢角度分析,人工智能已經被用作教育服務和課程設計的一部分。在國內,2018年4月,教育部印發《高等學校人工智能創新行動計劃》,進一步詳細闡述了高校在人工智能領域應如何“優化科技創新體系,完善人才培養體系,推動科技成果轉化與示范應用”等方面的措施,并具體指出“要推動人工智能在線開放課程和主干課程建設”。在此基礎上,2020年1月教育部印發《關于“雙一流”建設高校促進學科融合 加快人工智能領域研究生培養的若干意見》指出,“雙一流”建設高校應著力構建趕超世界先進水平的人工智能人才培養體系。全國各地積極響應國家號召,紛紛發布人工智能教育相關文件。但是,高校人工智能教育的整體落實情況缺乏一手資料,由于課程建設是落實人才培養的核心環節和必然途徑,因此,課程建設方面的實證調查研究亟需開展。京津冀地區在新一代人工智能科技產業發展區域競爭力中處于全國領先地位,探索該區域內人工智能課程建設,方便通過深入的區域對比獲取可借鑒的經驗,明晰協同發展空間。該區域內作為中部省份的河北省,其情況與全國多數省市相似,以河北省為例探索課程建設情況,對全國多數高校具有借鑒意義。

一、文獻綜述

在教育領域,人工智能作為一門學科已經走過了50多年的發展歷程。近年來,隨著人工智能技術的迅猛發展,人工智能教育進一步進入大眾視野。人工智能人才培養問題也愈發受到社會各界的關注。由于人工智能課程是高校落實人才培養的主要途徑。國內外相關研究的數量也穩步增加。

在國外,人工智能課程研究主要聚焦于完善課程、探索相關教學方法等方面。例如,伯頓·埃曼紐等(2017)[1],從人工智能倫理角度探討了如何將倫理規范納入人工智能類課程,以及如何開設獨立的人工智能倫理課程。阿拉貢薩齊爾(2017)[2]從課程教學角度探討了基于設計的研究(Design Based Research)在人工智能類課程教學中的優勢。馬塞洛·費爾南德斯(2016)[3]提出了應用于人工智能類課程的基于問題的學習(PBL)方案。

相較于國外,國內學者對世界一流高校人工智能人才培養模式有了一定研究,為國內高校建設人工智能課程提供參考。梁曉波等(2021)[4]總結哈佛大學人工智能課程鼓勵個性化發展等設置特點,提出我國高校人工智能課程設置應重視算法分析、體系建設靈活化等建議。周玲等(2022)[5]對比美國卡內基梅隆大學、新加坡南洋理工大學和中國清華大學的課程目標、結構內容和支撐條件,從學生、基礎學科、學分等方面提出對人工智能課程建設的建議。王立國等(2021)[6]應用美國康奈爾大學ECE4950課程思想建設建立具有人工智能特色的機理分析—系統設計—算法開發—仿真模擬—實驗驗證的人工智能課程體系。

但具體到對課程的研究,多數著眼于課程建設的某一方面或呈現某一學校的具體案例。例如,陳彬(2014)[7]著眼于軍隊院校學歷教育,以人工智能課程為例,指出問題驅動式教學有助于培養高校學員的自主學習能力、創新能力和實踐能力。姚琳等(2019)[8]針對新工科的培養目標,提出了服務新興產業的人工智能類課程體系框架建議以及相應的教學方法。張家華等(2008)[9]強調教學資源的重要性,從教材、教學平臺和專題學習網站等方面對人工智能類課程的教學資源開展了研究。

人工智能包括算法分析與設計、數字圖像處理、機器學習、圖像語義分析、計算機視覺、智能機器人控制等[10-11],因此本文將上述課程統稱為人工智能類課程。綜合國內外相關研究進展,當前學界對高校人工智能類課程的研究,多停留在課程建設的某一方面,尚未全面回應高校人工智能課程建設的現狀、存在的問題和對策。同時,已有研究以某一具體案例為主,不具有代表性,缺少全國性或區域性的實證調查、問題發現和針對性建議方案研究。因此亟需開展這方面的研究,為全國高校人工智能類課程建設提供經驗總結和對策建議。

二、研究過程與方法

本研究采用問卷調查法、訪談法及文獻計量法,對國內外高校人工智能類課程建設相關的文獻進行了系統的回顧;對河北省高校專業發展、課程建設等相關的政策文獻進行了全面的梳理;并將河北省高校的調查結果與北京市和天津市作對比,從而描述河北省高校人工智能類課程建設現狀,發現其提升空間,進而提出針對性建議。

(一)調查工具

問卷的內容包括人工智能學院、專業和課程的開設情況,人工智能類課程(包括人工智能專業基礎課、專業核心課、專業拓展課和(公共)通識課)內容設置、每學期課時數、硬件設施、師資力量、教學方式和教學評價等。為保證問卷的效度,請3位課程專家對問卷的維度和內容進行了修改和補充,然后選取了2位本科生和1位研究生進行了小樣本預測,并提供了修改建議。修正后于2022年通過“問卷星”平臺發放,總共收回問卷170份,其中有效問卷161份。在問卷填寫過程中,給予填寫者線上指導,確保了問卷的效度。

(二)調查對象

參考教育部公布的全國普通高校名單,以京津冀地區56所高校(河北省24所、北京市18所、天津市14所,按每個地區高校總數20%左右的比例進行抽樣)的學生及京津冀三地各3名高校教師為調查對象。

(三)調查過程

數據在處理階段,為保證分析結果的客觀性,在161份有效問卷中每所高校隨機抽取2份問卷,總計112份。為了避免僅以學生視角獲取調查數據可能產生的偏誤,在分析數據的同時本研究采取了如下完善措施:一是收集了56所高校官方網站發布的信息,對問卷中事實性問題數據進行了對比和補充;二是對部分學校授課教師進行了實地訪談,進一步核實了問卷調查數據的可靠性;三是采用了文獻計量法對京津冀三地各高校教師在人工智能領域的中文發文量進行了較客觀的統計分析。

此外,為了解問題成因和完善對策建議,本研究對3位人工智能課程建設專家和3個地區9位授課教師進行了深度訪談。

三、現狀與問題

(一)課程建設基本情況

“課程來源于學科,是從學科知識中選擇一部分‘最有價值的知識’組成教學內容”。而專業則是“圍繞一個培養目標組成的課程群”[12]。根據教育部《普通高等學校本科專業設置管理規定》,專業的成立意味著在具有明確人才培養目標的情況下,一套成體系課程建立,并輔有課程開展的師資力量及教學環境等;學院的成立則是在學科、專業建設的基礎上,具備了人才培養特色、科技創新和社會服務能力等。因而高校人工智能學院、人工智能專業的建立可以反映人工智能類課程建設的系統性和深度。

問卷調查結果顯示(如圖1),河北省高校人工智能類課程開設率為75%,人工智能專業開設率為25%,人工智能學院開設率僅為12.5%;而北京市的開設率分別為88.87%、66.67%和55.56%;天津市的開設率分別為78.57%、42.86%和42.86%?？梢?河北省課程開設率與北京市和天津市相差不大,但學院建設率和專業開設率差距明顯。這說明河北省高校人工智能教育水平整體上還處于發展階段,其人工智能類課程體系化建設還不夠成熟。

圖1 京津冀三地高校課程、專業、學院建設情況調查圖

另外,在對河北省高校學生進行課程重要性調查時發現,29.17%的學生認為人工智能類課程非常重要,41.67%認為比較重要,僅有4.17%認為不重要。說明學生普遍重視人工智能類課程,學習相關課程的需求較強烈。同時,以學生視角調查學校對課程重視程度時發現,50%的學生認為學校的重視程度一般,25%的學生認為學校不重視?？梢?河北省高校人工智能類課程的開設還不能完全滿足學生的需求,因而學校應重視人工智能類課程建設。

(二)課程內容的設置

人工智能專業核心課程包括算法分析與設計、數字圖像處理、機器學習、圖像語義分析、計算機視覺、智能機器人控制等,這些課程大體上可以分成三部分,分別為人工智能基礎算法模塊、核心技術模塊和創新應用模塊[13]?；谏鲜鲱悇e劃分方法及與課程專家的討論結果,本研究將人工智能類課程內容進一步細分為機器人類、人工智能理論類、語言識別類、圖像識別類、深度學習與算法類、學科交叉類和人工智能實踐類七個類別。某地區專業核心課程內容類別覆蓋度及比例,可以反映出該地的人才培養目標,尤其是課程內容的廣度和課程體系的完善度。

如圖2所示,河北省高校開設的人工智能類核心課程中,語言識別類(45.83%)、圖像識別類(41.67%)和人工智能理論類(41.67%)較多,深度學習與算法類(16.67%)和學科交叉類(20.83%)開設相對較少;而北京市則以深度學習與算法類(72.22%)和學科交叉類(77.78%)為主;天津市側重于機器人類(50.00%)和深度學習與算法類(50.00%)?？梢?河北省的課程內容較豐富,涉及范圍較廣,但深度學習與算法類與其他兩個地區均存在差距,學科交叉類與北京市差距較大。

圖2 專業核心課程內容類別調查圖

深度學習是掀起人工智能第三次狂潮的主要技術[14],它是對理解圖片、聲音、文本等數據所表述的意義而進行的多層次表示和抽取的學習[15]。它對圖像識別類和語言識別類課程內容具有深化和提升作用。因此,河北省高校應考慮增設深度學習類課程內容。

另外,學科交叉類課程有利于培養學生交叉研究能力和綜合實踐能力等[16],是未來人才所需的重要能力。積極建設人工智能學科與其他學科的學科交叉類課程,符合國家推動學科交叉,構建“人工智能+X”格局的部署。因此,河北省高校應考慮增設深度學習與學科交叉類課程內容。

(三)課時的基本分布

課時是教師落實課程內容的基本保障,也是課程重要程度和內容深度的重要參考指標。通過對國內高校官方網站的調查及對三地各三位高校人工智能類課程授課教師的訪談發現,多數人工智能類課程的課時都在36課時左右,其中,通識類課程課時數相對較少,專業類課程課時數較多。三地高校人工智能類課程的課時分布如圖3所示:河北省0—24節的比例為16.67%,25—36節的比例為27.78%,36—48節的比例為38.87%,48節以上的比例為16.67%;其他兩市的比例分布總體上與河北省相似,但0—24節的比例明顯比河北要少。較少的課時數容易造成課程內容深度不夠、教學任務難以完成等問題?！叭斯ぶ悄茴愓n程具有理論性強、涉及知識面廣、實踐要求高等特點”[17],因此,河北省部分高校可以借鑒京津冀區域內一流高校的經驗,結合課程性質和課程目標等合理增加課時數。

圖3 京津冀三地高校課程時長調查圖

(四)教學方法的使用

人工智能類課程內容的多樣性,要求教師要采用不同的教學方法來開展教學。教學方法選用恰當才能更好地幫助學生進行知識建構、培養其實踐能力、創新能力。從全國高校人工智能類課程開展的經驗來看,大多數學校都面臨著“人工智能專業課程涉及知識面廣,學科交叉內容多,內容抽象、算法復雜、理論枯燥,導致學生學習積極性難以持續,進而造成理論教學效果較差”[18]等問題。因此,該類課程的教學方法選擇至關重要。

調查結果顯示(參見圖4),河北省高校人工智能類課程教學方法以講授法(45.83%)、演示法(25%)和實驗法(25%)為主,較少采用實踐法(8.33%)、探究法(12.5%)和討論法(12.5%)。相較而言,北京市和天津市主要以講授法、演示法和討論法為主,區域間教學方法的使用差異不大。

圖4 京津冀三地高校教學方法調查圖

人工智能的應用性強,這要求教學應該較多地理論聯系實際,而實踐法無疑是一種合適的教學方法。對于專業課來說,它可以將課程理論知識和企業的實際應用結合起來,使學生的學習與技術、經濟、社會的發展要求對接,而不只是停留在理論層面。實踐法還有助于學生及時發現學習過程中的不足,鍛煉解決問題的能力。因此,建議河北省高校在實踐教學法采用上以及更深層次的校企合作問題上做出努力。

(五)教學評價的方式

“教學評價主要指對教師的教學工作和學生的學習效果進行評價”[19],本研究側重后者。教學評價不僅是衡量教學目標是否實現的重要手段,它也具備反饋功能,可以幫助學生判斷對課程內容的掌握程度。教學評價的最終目的是促進學生的發展,合理的教學評價方式可以激發學生的學習動機,提高學習效率,培養其自主學習能力。

如圖5所示,從高校人工智能理論類課程的評價方式來看,京津冀三地均以論文為主,輔以上機考試和筆試。筆試、機試、筆試加機試三種評價方式主要考查學生掌握的知識和技能,而論文則更偏重知識的整合和運用能力。結合對課程專家的訪談結果,研究者認為論文更適合作為人工智能理論類課程的主要評價方式。它能夠幫助學生加深學習的深度和延展性,增強文獻的閱讀和寫作能力,培養科研素養。

圖5 京津冀三地高校教學評價方式調查圖

從實踐類課程的評價方式來看,京津冀三地均以“大作業”(作品提交)為主,但河北較多采用了其他兩個地區不常用的論文這種方式。實踐類課程采用大作業這種綜合性、開放性的評價方式,不但可以考查學生對單純知識點的掌握程度,還有助于考查學生對課程內容掌握的系統性[20];但實踐類課程采用論文這種評價方式,不利于考查學生的實踐操作能力,因此還不夠全面。

(六)教學設備的配備

教學設備是開展各項教學活動的基礎和前提。教學設備可以為學生創造良好的學習環境,激發其學習興趣,有助于培養學生發現問題、解決問題的能力和養成創新型思維。據教育部普通高等院校本科專業設置管理規定,實驗室是建設人工智能專業的必要條件。同時,實驗室也可以作為衡量教學設備是否齊全的重要指標。

問卷調查結果表明(參見圖6),河北省高校人工智能實驗室建設率為16.67%,并且這16.67%中硬件設備較為齊全的僅占總體的8.33%,而北京市和天津市達到66.76%和35.71%。由此可見,河北省高校人工智能實驗室建設與京津冀其他兩地還存在一定的差距,作為教學工作開展前提的硬件設備建設亟需加強。

圖6 京津冀三地高校人工智能實驗室建設調查圖

(七)師資力量的支持

“教師是課程建設的主體,是課程資源的主要研發者、教學活動的策劃者、教學過程的引導者和學生發展的促進者。”如何實現“有效教學”,教師是關鍵。教師數量是高校保證課程順利開展的重要條件。教師的科研水平是衡量高校師資力量的重要指標。本研究從教師數量和研究成果兩個維度分析京津冀三地高校人工智能類課程建設的師資保障情況,其中,教師研究成果主要通過“中國知網”里該地區樣本學校教師發表的人工智能各領域文章數量的平均值來衡量。

從教師數量維度看(參見圖7),河北省高校平均人工智能專業教師數量以“5位以下”為主,約占75%;天津市也以“5位以下”為主,但比例較低,約為57.14%;北京市則以“25位以上”為主?？梢?河北省高校平均的人工智能教師數量低于天津市,更低于北京市,亟需為人工智能類課程建設和人才培養補充師資力量。

圖7 京津冀三地高校人工智能類教師數量調查圖

從教師研究成果維度看(參見圖8),河北省高校教師在人工智能的各個領域均有研究,但成果主要集中在人工智能理論和機器人,在其他領域較少,如深度學習算法、學科交叉等熱點以及人工智能實踐。北京市的成果在各個領域均有分布,除了涉及傳統領域外,在熱點問題上也有涉獵,并且總體發文量多;天津市的情況位于河北省和北京市之間?？梢?河北省高校教師在人工智能科研成果數量方面與北京市和天津市也存在一定的距離。河北省可以通過加強高校人工智能師資隊伍建設來提高課程建設質量。

圖8 京津冀三地高校教師中國知網人工智能類論文發表數量調查圖

四、問題成因

本研究對河北省高校人工智能類課程建設的基本情況、內容設置、教學設施和師資力量七方面進行調查,結果顯示這七個方面均存在提升空間:一是課程開設率較低,體系有待完善;二是課程內容設置仍需優化;三是部分院校的課時數應適當增加;四是教學方法尤其實踐類課程的教學方法可以更豐富;五是實踐類課程教學評價方式有待完善;六是實驗室建設率較低,硬件設施少,需要加快建設;七是專業教師數量較少,研究成果不夠豐富,需加強師資隊伍建設。

基于上述調查及對3位課程專家和9位授課教師的訪談,發現造成上述問題的主要原因客觀性居多,包括區域經濟發展水平、教育經費投入、配套政策及學校重視程度等。具體包括以下方面。

一是缺少與其他兩地相同力度的資金支持。從高校獲得的資金支持來看,河北省高校2018年教育經費比2017年下降12.57%,2020年學生平均一般公共預算教育經費比2019年下降2.92%[21]。專業建設與發展離不開經費的支持,在教育經費下降的情況下,河北省高校人工智能專業、課程等方面的建設可能面臨困難。

二是缺少地方性產業支持。《人工智能+教育藍皮書(2018)》中指出,絕大多數高校在設立人工智能學院之初,就采用了校、地、企三方合作的機制。這是因為地方性相關產業既是高校開展人工智能類課程實踐教學的重要條件,也是人工智能專業畢業生就業的基礎。據比達(BigData-Research)數據中心發布的2019年上半年度中國人工智能行業發展報告顯示,全國人工智能類企業總數中,北京市占40.2%,天津市占1.5%,而河北省尚未有人工智能類企業注冊;《2022年北京人工智能產業發展白皮書》《中國城市人工智能發展指數報告(2022—2023)》等多個報告顯示,北京市人工智能區域發展情況仍占據絕對優勢,河北省地區需繼續努力。

三是配套的地方性政策還需細化和完善。通過對河北省教育廳、天津市教育委員會和北京市教育委員會官網進行檢索,從公開的文件資料來看,北京市和天津市均發布了與國務院《新一代人工智能發展規劃》和教育部《高等學校人工智能創新行動計劃》等配套的地方性人工智能創新行動計劃,如《北京促進人工智能與教育融合發展行動計劃》《天津市高等學校人工智能創新行動計劃》等;另外,北京市和天津市還分別制定了專門的教育信息化規劃,如《北京教育信息化“十四五”規劃》和《天津市教育信息化“十四五”規劃》。

當然,也存在一部分學校重視程度不足的因素。本研究調查發現,25%的學生認為學校不重視人工智能教育;部分接受訪談的教師也提供了類似的看法。學校重視程度低,自然課程建設難以開展、教學環境難以保障,校企合作、區域內高校協同也就更加困難。

五、對策

基于上述七方面的問題和四方面的成因,提出如下幾方面的針對性建議。為方便政府、學校、教師三方面行為主體參考實施,以這三者主體視角詳細論述。

(一)政府

1.完善政策支持和法律保障

河北省各級政府可以根據國務院和教育部等文件精神,更大力度地研究和推動高校人工智能教育工作,為高校人工智能專業和課程建設提供強有力的政策支持、法律保障和具體落實措施。在當前的具體措施方面,應重點考慮鼓勵地方高校創建人工智能專業,支持申報相關學位授權點;優化資源配置、統籌各類資源側重于支持人工智能教育發展;舉辦人工智能類競賽,在原有競賽基礎上鼓勵應用人工智能技術;在地方科技項目、人才項目中,加大對人工智能領域的傾斜力度。在中期的政策支持方面,可以參考北京市教育委員會發布的《北京促進人工智能與教育融合發展行動計劃》,研究制定符合本地區實際需要的文件并及時發布。在長遠的法律保障方面,應“加強人工智能相關法律、倫理和社會問題方面的研究,及時完善相關法律法規”。

2.提供資金支持

高校人工智能教育的發展需要大量的資金支持,地方政府無疑是資金投入的重要主體。具體來說,河北省各級政府可以通過財政手段增加高校教育經費的投入或調整分配格局,支持高校發展人工智能專業,構建完善的課程體系,建立人工智能實驗室,完善硬件及軟件教學設備,并開展相關領域的科學研究。例如,可以參考《天津市高等學校人工智能創新行動計劃》提出的“支持高校用好市部共建經費,支持地方高校服務地方產業轉型升級的人工智能類項目建設;充分利用好‘十三五’綜合投資規劃資金績效獎勵經費,獎勵建設成效突出的高?！?。

3.推動產業發展和校企合作

一方面,河北省各級政府應按照國務院《新一代人工智能發展規劃》、科技部《國家新一代人工智能開放創新平臺建設工作指引》等要求,扶持當地人工智能產業發展,為高校人工智能專業畢業生提供就業機會。另一方面,政府還應激發校企合作動力,推動高校與企業之間的合作。通過校企合作,可以“促進人工智能領域研發投入,加速相關產業成型,帶動當地相關產業快速發展”。通過校企合作,企業為高校人才培養提供實踐基地,高校為企業發展輸送人才,校企之間也能實現互利互惠。具體途徑方面,政府可以“推動高校人工智能領域的基礎性、原創性研究與企業需求對接”;鼓勵高校、企業及科研機構共建人工智能產業創新基地;鼓勵高校師生到企業頂崗實習。但應注意完善相關法律法規和配套激勵措施,保障學校和企業雙方利益,也保障參與頂崗實習的教師尤其是學生的權益。

4.規范考核評價制度

政府在提供政策和資金支持的同時,也應規范對高校、相關合作企業的考核評價,包括明確相關單位職責,監管工作進度安排與執行情況,建立目標評價、過程評價和結果評價相結合的考核評價體系。

對高校的考核,主要包括資金管理、專業或課程建設質量、科研項目成果以及畢業生質量。例如,督促相關人員嚴格執行《河北省省屬高校科研經費管理辦法》等規定;引入第三方獨立評價機構對各高校的人工智能專業建設、課程建設質量進行過程評價和結果評價;嚴格遵守教育部、科技部、國家語委等科研項目管理辦法,對人工智能類科研項目成果進行目標評價和過程監督;在開展畢業生就業情況調查和畢業論文質量抽查等工作基礎上,科學評定高校人工智能專業學生培養質量。

政府在支持校企合作的同時,也應加強對企業的考核評價。這包括企業是否嚴格執行了財務流程和規范、是否推動人工智能科研成果轉化以及是否履行了校企合作義務等,可參考發展較為成熟的職業教育領域對校企合作的考核評價方式。例如,通過周報、月報、年檢、巡視、抽查等方式進行過程性評價;結合學生的學習效果側面評價校企合作的開展情況;適時引入社會公眾、媒介等外部監督力量等。

5.推動區域協同發展

河北省高校人工智能教育還處于發展階段,與北京和天津相比還存在一定的差距。因此,河北省各級政府可以利用區位優勢,取長補短,積極推動京津冀區域內高校之間、企業之間、高校與企業之間的協同發展。例如,鼓勵和進一步推動高校之間參考《京津冀教育協同發展行動計劃(2018—2020年)》,深化京津冀高校聯盟建設,探索培養方案互通,開展課程互選、學分互認、教師互聘、學生交流和短期訪學等;發揮學科互補優勢,開展協同創新攻關與成果轉化應用等。鼓勵和進一步推動企業之間發揮產業和產業鏈互補優勢,合作共贏。鼓勵和進一步推動高校與企業之間共建人工智能人才培養基地、人工智能教育集團等。

(二)學校

1.明確培養目標

培養目標是指“根據一定的教育目的和約束條件,對教育活動的預期結果,即學生的預期發展狀態所作的規定”[22],同時也是課程體系建設的依據。我國人工智能學科建設起步相對較晚,《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準(2018版)》中尚未提及人工智能專業培養目標。因此,河北省高校在建設人工智能專業時,應立足于社會需求、人的發展需要、地區發展特點、學校辦學特色,在參考國內外先進經驗基礎上,自主確定人工智能專業的培養目標,進而為課程目標和課程體系的確定奠定重要基礎。

2.完善課程體系

“課程體系建設是保障高校教育質量的基礎性工作,是教學和學習的前置性要素”[23]。人工智能屬于多學科交叉領域,因此其課程體系既要保證專業性,又要體現基礎性和拓展性。以美國卡耐基教學促進會發表的《重建本科教育:美國研究型大學發展藍圖》(簡稱“博耶報告”)中的課程體系建設舉措為基礎,并結合國內一流大學課程體系建設經驗,可將課程體系進一步完善,例如:為大一新生開設研討課,以探究式教學為主,使學生了解人工智能學科并培養其自主探究能力。保證大一、大二學生完成專業基礎課程,為后期學習專業課程打下良好基礎,具體包括計算機基礎、概率與統計以及人工智能導論等。為大三學生開設專業核心課程,如機器人、圖像語義分析等,并根據情況開設企業實訓類課程,增強學生實踐能力;同時,擴大人工智能專業選修課程的廣度,給予學生更多的選擇空間。為大四學生開設頂峰課程(Capstone Course),通過具體的項目,幫助學生完成先前專業學習的整合、拓展和延伸。此外,高校也要注意課程的邏輯結構,使學生在明確培養目標的情況下,在每個學習階段都能了解本階段課程在整個課程體系中的位置以及課程之間的內在聯系。

沒有開設人工智能專業的高校,也應重視人工智能通識必修課程或相關專業選修課程的建設,緊跟人工智能技術發展的腳步,為國家和地區培養合格的人才,也為學生個人適應即將到來的智能時代奠定基礎。

3.加強師資建設

師資力量是課程建設、學科建設乃至學校發展的核心要素。調查顯示,河北省高校存在人工智能教師數量不足、教師科研成果較少的問題。因此,河北省各高校應從人才引進、青年教師培養、聘任考核制度建設等方面多管齊下,加強師資隊伍建設。具體措施包括三方面。其一,根據學校的專業建設規劃,在摸清本校師資隊伍現狀的基礎上,完善人工智能師資隊伍建設規劃,從年齡、學歷、職稱等方面優化師資隊伍結構。其二,根據師資隊伍建設規劃,做好國內外優秀人才引進工作,組織好教師培訓、進修工作,同時制定科學合理的績效激勵機制。其三,優化教學和科研環境,支持鼓勵教師開展人工智能領域的科學研究及教研工作,為人工智能類課程建設打下堅實基礎。

4.開展校企合作

河北省高校人工智能類課程的教學方法較少采用實踐法(以去公司或工廠實踐為主),其主要原因可能是各高校缺少實踐基地,而校企合作有助于高校解決此類問題。校企合作模式下,高?？梢蕴嵘虒W和科研水平,并將科研成果進行快速轉化;企業可以獲得人力資源支持,降低招聘和培訓成本,提高生產效率;學生可以獲得實踐經驗,提升綜合職業能力,并獲得更多的就業機會。高?？梢砸援a學研結合為基礎,以企業技術中心為合作平臺,建立校企合作聯盟,構建集科技服務、實踐教學與大學生就業為一體的體系,提高實踐實訓效果與學生的綜合職業能力,更好地滿足社會對人工智能人才的需求。在此過程中,高校要注意完善實踐教學和管理體系,建立新的教學質量監控體系與學生實踐評價方式,與企業和學生簽訂協議,保障三方利益。

5.加大和調整資金投入

河北省高校資金大多來自政府財政支持、學生學費和銀行貸款[24]。高校還應該通過其他渠道獲取更多的資金支持,例如:響應國家鼓勵高校教師創新創業的號召,積極推動教師在崗創業和帶領學生創業;落實校企合作,積極將高?？萍汲晒M行轉化;凝聚高校品牌學科成果,發展校辦產業,完善附屬機構經營管理制度;加大對捐贈主體的宣傳力度,并健全社會捐贈制度等。

在資金分配方面,高校應調整和完善資金管理、分配和監管措施,重點向人工智能學科、專業、課程、師資隊伍、教學環境建設方面傾斜。同時,充分發揮京津冀區位優勢,落實《京津冀教育協同發展行動計劃(2018—2020年)》,與區域內人工智能專業建設相對成熟的高校合作,互利互惠,共享資源。

(三)教師

1.厘清課程內容

課程內容是影響課程質量的重要因素。2018年6月,在“新時代全國高等學校本科教育工作會議”上,教育部部長陳寶生指出“要推進課程內容更新,推動課堂革命,建好質量文化”?！叭斯ぶ悄芫哂小链鬅o外’的滲透性特點,但在本科專業人才培養過程中,要重視人工智能‘至小有內’的內涵特征”[25]。因此,根據課程性質的不同,教師要結合人才培養目標、課程目標、本校生源狀況和前沿的課程教學理念來厘清課程內容。對于專業必修課程,教師應合理分配課時、適當增加課程深度,積極引入人工智能學科相關研究領域的前沿知識,開拓學生專業視野;對于專業選修課程,教師要避免照搬專業必修課程內容,并與之配合突出內容的專業屬性;對于通識課程,教師要重視學情分析,合理設置課程內容難度,在保證學生基礎知識學習的情況下拓展內容廣度,促進學生跨學科創新思維的養成。

2.選擇恰當教材

教材是“根據課程標準和教學大綱編寫而成、系統地反映學科知識、借以實現教學目標的重要載體,是高校教師開展教學的基本材料”[26]。人工智能類課程內容廣、更新速度快,涉及理論性與實踐性知識,對學生的應用能力和創新能力均有較高要求。教師在厘清課程內容的基礎上,還需要選擇恰當的教材輔助教學。教材的選擇需要注意如下幾點:一是教材版本的選擇要符合本?；緦W情,不能盲目追求權威。例如,由斯圖爾特·羅素(Stuart J.Russell)主編的《人工智能:一種現代的方法》在國際上獲得了較高的認可度,但由于是英文版,對學生英文水平要求很高,因此不是所有層次的高校都適合使用。二是教材內容要與課程目標相匹配。例如,難易程度恰當;內容模塊避免與課程體系中其他課程的教材高度重疊;內容要新穎,體現學科研究進展,符合社會需求。三是結構上符合學生的認知邏輯和學習需要,能夠循序漸進。例如,提供多媒體視頻案例幫助學生獲取直觀經驗,設置理論講解模塊幫助學生提升理論認識,設置練習與反思模塊幫助學生鞏固所學并促進高階思維的發展,設置拓展模塊幫助學生拓展視野。四是科學性強,避免錯誤百出,給學生造成不良影響。同時,教師也應充分利用互聯網教育資源,豐富教材內容。

3.合理安排課時

當前,國內本科生前三年每學期所學的課程一般都在6—10門之間,投入在每一門課的時間仍以課堂時間為主,因此,教師的課時安排合理性對學生的學習效率和效果有著重要的影響。如前文所述,本調查表明河北高校人工智能類課程課時數總體上相對較少;同時,人工智能類課程涵蓋面廣,又兼涉理論與實踐,課時不足會影響教學的系統性和深度。因此,教師應根據課程性質、課程內容難易程度、學情等因素適當增加或調整課時。國內一流大學的課時安排可供參考:以北京大學為例,基礎課程40課時,專業課程54課時[27]。考慮到學生的總體認知水平和自主學習能力,河北省高校如果開設相同模塊的教學內容,那么課時總數只應更多,而非更少。

4.改進教學方法

河北省高校人工智能類課程在教學方法使用方面,主要存在實踐法使用較少的問題。這一方面有賴于政府和高校推進校企合作,增加實踐實訓基地,另一方面也需要教師進一步努力改進教學方法。

首先,教師應積極學習符合人工智能類課程教學需要的新興教學方法,了解其適用范圍和實施方式,并積極應用到教學中。例如,本研究訪談的3位課程專家均提及項目教學法在人工智能類課程教學中的優勢。“項目教學法是為師生共同實施一個完整的項目工作而進行的教學活動,它是‘行為導向’教學法的一種”[28]。項目教學法通常采用任務驅動的方式,以學生的自主學習和合作探究為主,可以發揮學生的主體性,培養學生的創造能力和合作能力。其次,教師應根據不同的教學目標、教學內容、學生認知風格和學習環境,靈活選用不同的教學方法,優化教學效果。另外,隨著智能時代的來臨,信息化教學手段也更加豐富和實用,因此,教師還應積極學習新興媒體技術,支持和改進傳統教學方法的實施。

5.完善教學評價

“傳統的教學評價以教師為主,學生被動地接受評價,導致學生參與的積極性、主動性不高,評價的過程和結果對學生學習的反饋指導作用有限”[29]。因此,教師在開展人工智能類課程教學評價時,應采用多元化教學評價方式,具體體現在評價主體多元化、評價內容多元化和評價方式多元化。所謂評價主體多元化,即按照360度評價的思想,結合教師對學生進行評價、學生間相互評價、學生自己對自己開展評價、家長對學生開展評價、企業對學生開展評價的方式,開展更多維、更公正的評價。所謂評價內容多元化,即“按照多元智力理論,不只是評價學生的學科基礎知識和基本技能,更要評價學生的問題解決能力、創新創造能力、自主學習能力、溝通交流能力、團隊合作能力等”[30],從而實現更公平的評價。所謂評價方式多元化,例如,可以將形成性評價與終結性評價相結合,將即時評價與延時評價相結合,從而避免“一考定勝負”,提高評價效果,調動學生學習的積極性。