基于OBE 理念的人工智能專業項目式教學探究

李玉潔，覃陽，石奎，馬玉婕，譚本英

（1.桂林電子科技大學 人工智能學院，廣西桂林 541004；2.桂林電子科技大學 馬克思主義學院，廣西桂林 541004）

隨著人工智能技術逐步融入現代生活及自動化生產，社會對人工智能科技人才的需求越來越大，要求也越來越高，要求人工智能人才不僅要牢固掌握人工智能相關知識，還要具備各種智能算法工程化設計、開發等能力。本文圍繞高校全面提高人工智能領域人才培養能力這個核心點，強化專業類課程育人導向，結合人工智能專業實際情況，開展基于OBE 理念的項目式教學建設與研究，以期對人工智能專業教學方式改革有所啟發。

1 項目式教學研究述評

項目式教學源于美國教育家杜威（Dewey）倡導的“做中學（Learning by Doing）”，涉及多方面、多層次的理論及實踐問題。針對不同學科與專業，如計算機科學與技術[1-2]、機器人工程[3]等，很多研究者提出了有針對性的項目式教學方案。隨著人工智能時代的來臨，教育領域尚缺乏對人工智能專業項目式課程的深入探討。高校對人工智能人才的培養，不僅應注重知識，更應注重人才思維能力的培養[4]。為了滿足人工智能專業的教學要求，使學生充分掌握專業知識并與工程實際應用結合，培養學生知行合一的思維習慣，高校有必要對人工智能專業項目式教學展開深入研究[5-6]。

人工智能學科是一門涉及計算機科學、電子信息、自動化等眾多學科領域的交叉科學[7]。人工智能從早期簡單的網絡下棋游戲程序開始，主要研究概念表示、知識表示、模式識別等問題，后來逐步擴展到深度神經網絡、專家系統、自然語言處理等廣泛的研究領域。設計人工智能專業的項目式教學模式，對培養既有扎實專業知識背景，又有先進的工程應用能力的大學生具有非常重要的意義。

現階段對人工智能專業的項目式教學研究還處于起步階段，相關研究較少。閆蕾等對計算機學科項目式教學進行了探討，并提出建議與對策[8]；張琪等在新工科的背景下，針對機器人實驗教學提出了開展項目式學習的教學方法[3]；鄭雪晶等針對新工科背景設計并實踐了項目式教學，包括目標導向型項目和開放式項目[9]；李軍輝等針對人工智能方向，對Linux 操作系統課程進行了項目式教學的討論[5]；羅世奇等探索了在新形勢下進行自然語言處理的項目式教學[10]。以上研究主要關注人工智能專業的個別課程，沒有從人工智能專業整體出發從頂層設計適合該專業的項目式教學規劃。

雖然以上研究從多個方面對項目式教學的發展和建設提出了不同思路，但對于人工智能專業相關課程在新工科背景下如何以學生為中心進行項目式教學設計，難以提供一種通用方法。因此，如何基于人工智能專業自身的特點和條件，結合OBE 理念，進行有效的項目式教學，引導高校學生形成正確的科學創新思維，是目前人工智能專業教育需積極探索解決的問題。

2 人工智能專業項目式教學的意義

人工智能專業主要課程內容包括人工智能基礎、機器學習等。人工智能是一門關于知識的學科，主要框架包括知識表示、知識獲取與知識應用，可視為計算機科學的一個分支，是一門與電子信息、自動化等相關的交叉學科。人工智能專業符合社會發展需要，該專業的項目式教學是OBE 理念的充分體現，符合培養人工智能時代復合型人才的需要，具有現實意義。人工智能專業項目式教學的必要性有以下四點：（1）實現課程育人總目標、培養人工智能科技人才的時代需要，（2）完善人工智能專業課程體系的需要，（3）提升人工智能專業課教師現代化教學能力的需要，（4）培養學生自主學習能力的需要。

3 人工智能專業項目式教學的主要內容

人工智能專業項目式教學不是離開系統專業教學內容進行分散的項目實踐，而是在充分分析人工智能專業課程教學規律的基礎上，結合課程性質及結構內容，自然地將項目式學習融入授課過程，通過專業課程項目式學習實現對大學生人工智能專業知識及創新意識的培養。

人工智能專業項目式教學的主要內容如下。

（1）通過項目式教學活動，提高學生自主學習的能動性。項目式教學不局限于教材、課堂，提倡合作、探究、情景模擬、實驗操作、體驗式學習，增強學生學習的靈活性、趣味性，提高學生自主學習的能力。

（2）培養學生科技創新能力。通過設計工程性項目課題，使學生善于發現快速發展的人工智能專業領域的新問題，引導學生綜合運用人工智能等交叉學科的知識，發揮創新精神，提出問題解決方案。

（3）項目式教學可使大一新生迅速轉變學習觀念，更快適應大學生活。開設面向新生的項目式課程，如新生研討課程，使大一新生快速從高中的被動學習模式轉變為大學的自主學習模式。

（4）通過跨學科、進階項目式課程培養學生綜合工程能力。設計交叉工程性項目，引入企業合作，設置分組討論、項目調研等環節，提高學生合作能力、增強團隊意識及處理工程問題的綜合性、系統性思維。

（5）通過人工智能項目式課程學習，使學生明確在人工智能時代的職業愿景。教師應鼓勵學生積極參與社會實踐及社會知識普及活動和應用推廣活動等，樹立“人工智能+”的理念，在人工智能時代最大化體現自己的價值。

4 OBE 理念下人工智能項目式教學的構建與實施

高校需要基于OBE 理念，全面提高人才培養能力。OBE 理念圍繞培養什么樣的人、如何培養人、為誰培養人的問題開展教育，其核心思想是以學生為中心[11-13]。

將OBE 理念貫穿人工智能專業項目式教學，關注點集中在學生學習成果上，教學理論、學習內容等不再是關注的重點，而更側重培養學生的綜合能力和工程實踐能力[14-15]。

（1）發揮學生在項目式教學中的能動性。在基于OBE 理念的教學模式中，核心是學生，因此，提高學生學習興趣，發揮其自主學習的能動性非常重要。應該設計生動合理的項目式教學內容并制定有效的激勵措施，激發學生的學習興趣，提高學生自主學習的能動性。以常見的工程問題入手，引導學生自主調研、討論、操作，自主選擇具體實踐方法，培養學生提出問題、解決問題的創新思維及能力。

（2）做好項目式教學的頂層設計。合理規劃編寫人工智能專業培養方案，引入基于OBE 理念的項目式教學元素，編寫具有思想性、時代性、科學性的培養方案。

（3）發揮項目式教學的隱性教育功能。通過挖掘課程所蘊含的職業素養、工匠精神、科學精神等內容，對大學生進行思想價值引領。基于OBE 的項目式課程在貼近人工智能產業、提供案例等方面具有獨特優勢，教師在教學中有機融入思政元素，打造具有隱性教育功能的項目式課程。

（4）將人工智能專業項目式教學貫穿大學教育全階段。OBE 理念引導下的項目式教學主體是教師，教師要將項目式教學融入大學教育的全過程，設計面向不同年級的項目式教學內容。設計面向大一新生的“新生研討課程”“新生項目體驗課程”，促進大一新生從高中到大學思維和學習方式的轉變。面向大二至大四的學生設計“跨學科項目式課程”“進階項目式課程”（見圖1）。

圖1 基于OBE 理念的人工智能專業項目式教學主要內容

（5）靈活運用案例教學、嵌入工程問題等教學方法。在項目式教學中，通過講述人工智能知識背后的科學探索實踐案例，使學生在學習專業知識的同時，去感受科學家如何利用發散思維獲得科研成果，學習科學家的探索求知精神，培養學生追求真理、求實創新的精神。在項目實踐中，合理嵌入工程問題，增強行業、產業特征，使學生加深對工程問題的認識。

5 結語

本文探索了人工智能專業項目式教學的主要內容與實施策略，以促進現代化教學方式的發展。作為具有多學科交叉融合特點的人工智能專業，教學改革的關鍵是要突破理論知識與工程實踐應用之間的壁壘，實現高校及企業資源配置的整體優化。從學院教學工作的整體出發，設計全局化培養目標及指導方案，順利推動項目式的教學改革，實現全院項目式教學改革工作的持續有效推進。