以產出為導向的信息類人才創新能力培養課程體系改革與實踐研究

李紅艷 汪波 王正

摘要：隨著人工智能技術的飛速發展，信息類人才創新能力培養與實踐已成為教育界關注的焦點。文章針對當前信息類人才創新能力培養與實驗過程中存在的問題，提出構建一種以產出為導向的課程體系改革與實踐研究方法。通過分析以產出為導向的信息類人才創新能力的要求，設計了一套涵蓋理論知識、實踐能力和創新思維三方面的課程體系。實踐證明，該課程體系能夠有效提升信息類人才的創新能力，為我國人工智能領域的發展提供有力的人才支持。

關鍵詞：人工智能；信息類人才；創新能力；課程體系；改革與實踐

中圖法分類號：P208? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）08-0149-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

人工智能技術的快速發展對信息類人才的創新能力提出了更高的要求。然而，當前我國信息類人才的培養過程中仍存在一定的問題，例如過于注重理論知識傳授，忽視實踐能力培養，以及課程設置單一，缺乏對學生創新思維的培養等[1]。為此，本文提出構建一種以產出為導向的信息類人才創新能力培養課程體系改革與實踐研究方法。

1 人工智能時代對信息類人才創新能力的要求

1.1 理論知識方面

信息類人才通常指接受過專業教育和培訓，在信息技術、電子技術、通信技術、計算機技術等領域具備相關知識和技能的專業人士，包括計算機科學與技術、軟件工程、人工智能、大數據技術等專業技術人才[2]。要求熟練掌握計算機科學與技術和人工智能方面的基本理論和知識，具有設計和開發應用系統的基本能力，能夠從事人工智能以及計算機應用系統相關軟硬件產品的設計、開發、維護與管理。同時，還應遵守相關職業規范，承擔相應社會責任。具體要求如下：

（1） 計算機學科基礎：具備扎實的計算機學科理論基礎，包括數據結構、算法設計與分析、操作系統、計算機網絡、組成原理、軟件工程等。具備較強的計算機應用系統相關軟硬件產品的設計和開發能力，能夠綜合運用自身知識分析解決實際工程問題，從事各類型軟硬件產品的設計、開發、測試和維護工作。

（2） 數學基礎：包括離散數學、線性代數、概率論與數理統計、最優化方法等。能夠運用數學知識，針對信息技術領域的復雜工程問題建立數學模型并求解，并能對模型或解決方案的合理性進行比較與綜合。

（3） 統計學與大數據技術：了解概率論與數理統計、統計學基礎、國民經濟核算、經濟學基礎、數據采集與預處理、大數據技術基礎、數據庫基礎、統計分析軟件應用、大數據分析與可視化等。具備統計數據資料采集與整理、統計分析軟件應用、統計分析報告撰寫等能力。

（4） 人工智能基礎：深入理解機器學習、深度學習、自然語言處理、計算機視覺等人工智能領域的前沿技術，還需要了解人工智能的最新研究成果和應用案例。

（5） 跨學科知識：了解與數據隱私、知識產權、算法偏見和倫理相關的法律和倫理問題，了解如何設計易用的界面和提供良好的用戶體驗。

1.2 實踐能力方面

信息類人才的實踐能力要求不僅包括技術層面的技能，如傳統的編程能力、數據分析和處理能力，還包括能夠熟練運用人工智能相關工具和框架解決實際問題的能力、創新思維以及與團隊合作的能力[3]。具體要求如下：

（1） 編程能力與軟件開發能力：熟練掌握至少一種編程語言（例如Python、Java、C++、JavaScript等），并具備良好的編碼能力。了解編程范式，如命令式編程、面向對象編程、函數式編程等，并能夠運用這些范式進行軟件設計與開發。同時，掌握軟件開發的基本流程，包括需求分析、設計、編碼、測試和部署維護。

（2） 數據分析和處理能力：能熟練使用各種數據分析相關的軟件和編程語言，如Excel、SQL、Python、R、SAS、SPSS、Tableau等。能夠根據不同的數據類型和分析目的選擇合適的工具，并能夠靈活地切換和學習新的工具。掌握數據的收集、清洗、處理、分析、可視化等方法，能夠運用統計學、數學、機器學習等理論和模型，從數據中發現規律、趨勢、異常等信息，并能夠用圖表、報告、故事等形式有效地呈現和傳達分析結果。

（3） 人工智能工具和框架的運用：熟練運用人工智能相關的工具和框架，如TensorFlow、PyTorch、Keras、Scikit-learn、MXNet等，能夠構建、訓練和部署人工智能模型[4]。

（4） 項目管理和團隊協作：能夠在多學科團隊中有效溝通，協調資源，管理項目進度，并能夠與其他團隊成員共同推動項目的成功。

（5） 持續創新和改進：信息類人才需要具備持續創新和改進的能力，能夠不斷尋求新的解決方案，優化現有流程，提高效率，并能夠適應和引導技術變革。

1.3 創新思維方面

信息類專業具有很強的應用背景，信息類人才的創新意識不僅要體現在思想、觀念上，更要體現在實踐創新上。要求具備良好的創新意識、批判性思維和問題解決能力，還要有能夠開展跨學科研究和創新實踐的能力[5]。具體要求如下：

（1） 創新意識：能夠主動尋找和發現問題，勇于嘗試新的方法和思路，跟蹤最新技術發展，愿意嘗試和探索未知的領域，能夠提出創新的解決方案和改進現有技術。

（2） 批判性思維：批判性思維是分析和解決問題過程中不可或缺的一種能力。要求個體能夠超越表面的知識和解決方案，進行更深層次的思考和分析，識別潛在的錯誤和不足，給出建設性的意見和建議，并不斷實踐和改進。

（3） 跨學科研究：信息類人才需要具備跨學科研究的能力，能夠結合計算機科學與其他學科（如心理學、生物學、社會學等）的知識和方法，開展創新性的研究工作，以解決復雜的問題。

（4） 創新實踐：能夠將創新思維轉化為實際應用，能夠通過項目實踐、產品設計、技術改進等過程，將創新理念轉化為應用成果。

（5） 持續學習和適應能力：能夠理解和評價針對信息技術領域復雜工程問題的工程實踐對環境、社會可持續發展的影響，能夠適應行業和社會的發展需求，具備終身學習能力和較強的自主學習和適應能力。

2 產出導向的信息類人才創新能力培養課程體系

為了培養適應人工智能時代需求的信息類人才創新能力，需要設計一套以產出為導向的課程體系[6]。這樣的課程體系應該包含理論知識、實踐能力和創新思維三個方面的課程。具體建議如下：

2.1 理論知識課程

（1） 計算機科學基礎：包括數據結構、算法、操作系統、計算機網絡等。

（2） 數學基礎：包括線性代數、概率論與數理統計、離散數學等。

（3） 統計學基礎：包括描述性統計、推斷性統計、回歸分析等。

（4） 人工智能基礎：包括機器學習、深度學習、自然語言處理、計算機視覺等。

（5） 跨學科知識：結合心理學、生物學、社會學等學科的知識。

2.2 實踐能力課程

（1） 編程實踐：通過實際編程項目來提高編程技能。

（2） 數據分析實踐：使用真實數據集進行統計分析、數據挖掘等。

（3） 人工智能項目實踐：參與人工智能相關的項目開發，應用所學知識解決實際問題。

2.3 創新思維課程

（1） 創新方法：學習創新的基本理論，如創新過程模型、創新類型等，掌握創新方法和工具，如頭腦風暴、六頂思考帽、TRIZ等[7]。

（2） 批判性思維：學習如何界定問題、識別問題的核心，掌握證據評估的方法，判斷信息的可靠性、相關性和有效性，練習邏輯推理和論證構建，提高解決問題的能力。

（3） 團隊協作與溝通：在多學科團隊中實現共同目標的關鍵能力，培養團隊協作能力，包括團隊建設、角色扮演、有效溝通技巧、反饋機制、沖突解決、溝通渠道等。

通過這樣的課程體系，將學科理論知識與專業實踐技能相結合，學生不僅能夠掌握扎實的專業理論基礎，還能夠在實踐中提高動手能力，同時培養創新思維和團隊協作能力。

3 課程體系改革與實踐方法

3.1 優化課程設置

定期進行行業需求調研，了解市場對人才的需求，跟蹤技術發展趨勢，確保課程內容的前瞻性和實用性[8]。定期更新課程大綱，引入新的課程模塊和案例研究，結合行業標準和認證要求，調整課程內容。增加實驗、實訓、項目實踐等課程，讓學生在實際操作中學習和創新，設計創新實驗室、創業孵化器等平臺[9]。設計跨學科的課程，鼓勵學生從不同角度思考問題，培養綜合解決問題的能力，實施跨學科項目。

3.2 改進教學方法

采用項目驅動的方法，設計和實施以項目為基礎的學習課程，讓學生參與到真實的、有挑戰性的項目中，通過實際操作來學習知識和技能。實施案例教學，教學中引入真實案例研究，讓學生分析案例，理解理論知識在實際工作中的應用。案例應涵蓋成功的創新案例、問題解決的案例等，以提供多樣化的學習視角。采用討論式教學，鼓勵學生參與課堂討論，發表個人見解，培養批判性思維和創新能力。利用在線學習平臺和工具，提供靈活的學習方式，幫助學生自主學習和協作學習。鼓勵學生在實踐中學習，通過實驗、實訓、實習等實踐活動來鞏固和深化知識[10]。引導學生進行反思，思考自己的學習過程和解決問題的策略，以促進個人的成長和技能的提升。

3.3 加強師資隊伍建設

提升教師隊伍的專業素養，通過技術培訓、學術研討會等方式，讓教師了解最新的技術和發展，鼓勵教師進行跨學科項目合作研究，促進不同學科的交叉融合，提升教學和科研水平。引進行業教師參與人才培養全過程，為學生提供更多實踐經驗和行業洞察。建立有效的教師反饋機制，調整和優化師資隊伍結構，確保教師隊伍的持續發展和提升。

3.4 建立多元化、全方位的評價體系

注重過程評價，根據學生在實驗操作、項目實踐中的表現，評估學生的學習過程和創新能力。鼓勵學生參與各類實踐活動，如學科競賽、大學生科研立項、大學生創新創業訓練計劃、社會實踐等，評價學生的創新能力和實踐技能[11]。引入綜合素質評價，將學科知識與學生的綜合能力相結合，培養學生的綜合能力和自主學習能力，通過素質評價的實施，讓學生意識到學習的目的是實現個人全面發展，培養他們的自主學習能力[12]。

4 實踐效果分析

通過對電子信息類專業課程體系的改革與實踐，可以觀察到學生在創新能力上的顯著提升。這一改革實踐注重課程內容的產出導向，緊密結合行業需求，強化實踐教學，從而有效地激發了學生的學習興趣和積極性。在課程學習過程中，學生表現出了對知識的渴求和掌握的欲望，他們積極參與討論，主動探索問題的解決途徑。在實踐環節，學生們能夠將所學的理論知識靈活運用于實際問題的解決中，他們通過團隊協作，運用創新思維開展跨學科的研究和創新實踐。這些實踐成果表明，以產出為導向的電子信息類專業課程體系改革與實踐研究方法對于培養學生的創新能力具有顯著效果，并且這種模式具有推廣到其他院校和專業的潛力。

5 結束語

本文針對人工智能時代信息類人才創新能力培養的需求，提出了一種以產出為導向的課程體系改革與實踐研究方法。通過優化課程設置、改進教學方法、加強師資隊伍建設及建立多元化評價體系，有效提升了信息類人才的創新能力。為我國人工智能領域的發展提供了有力的人才支持，對相關領域的人才培養具有一定的借鑒意義。

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【通聯編輯：光文玲】