基于成果導向的人工智能課程教學改革探索與實踐

胡秀華，惠 燕，曹子建

（西安工業大學計算機科學與工程學院 陜西 西安 710021）

人工智能課程作為工科高校計算機學科本科生必修的專業基礎課，內容涉及諸多概念、原理、模型與方法[1]，旨在幫助學生了解并掌握人工智能領域的相關基礎理論及典型應用技術，涉獵學科前沿知識，找準自身定位，拓寬后續就業乃至繼續深造的道路。

現階段，各高校教學人員積極推進課程改革，在思政教育、課程體系、實踐教學等方面取得了一定的改革成效[2-5]。在一流課程建設需求的背景下，人工智能課程的教學更加需要突出以學生為中心，以成果為導向的教學理念，重點培養學生解決實際應用問題的創新實踐能力，整體提升課程教學效果。然而，傳統抽象的課程教學內容不足以激發學生的學習興趣，單調的教學方式不能適應學生對知識的渴望與需求，單一片面的考核方式也不能全面評價學生真實的學習效果，學生整體學習效果欠佳，課程教學質量及培養目標達成情況亟待改善。

1 人工智能課程教學過程中存在的問題

1.1 教學內容應用示例單薄，主動學習的積極性欠佳

人工智能學科所涉及的技術理論和實踐應用發展迅速，教學內容的單薄與學生對理論知識的需求存在落差，如何增強學生對前沿性知識的掌握與運用，以及提升學生對典型應用問題解決方案的系統認知值得進一步研究。此外，亟須從思想源頭在教學過程中開發“育德”內涵，打破原有學科的思維束縛，探索實現知識傳授、價值塑造和能力培養的多元統一，讓知識的學習更有溫度。

1.2 課程教學模式種類單調，學生思維的創新性受限

固有的教學模式會引入教學用例或簡單實例進行理論說明，并通過設置思考題及課后作業進行知識鞏固，但很難激發學生的自主性與主動性。如何通過這門課程對學生的創新思維與應用能力進行塑造，值得在后續教學過程中深刻思考與探討。同時，單一的線下授課內容，影響了對學生思維的開拓。因此，如何充分利用線上資源開展教育教學工作值得認真構思。

1.3 考核評價表現形式單一，課程效果的顯著性不夠

在前期教學中，受限于單一的課堂講授式教學模式，對學生的課程考核一般包括課后作業和試卷考試，試卷內容主要涉及一些基本概念和基本原理，側重于理論記憶與公式套用，而靈活運用理論知識解決實際問題的應用型題目偏少。簡單片面的習題測驗及卷面考核方式影響了對學生綜合能力素養的評定，不利于學生主觀能動性的激發和個性化人才培養，需要探索多樣化的教學模式與評價體制。

2 以成果為導向的人工智能課程改革特色

2.1 教學內容與前沿技術方法深度相融

在教學內容設計環節，引入思政元素，堅持“學生為中心、產出導向、持續改進”的教育理念。在課程目標設計、教學大綱修訂、教材資料選用、教案課件編寫、思政案例庫建設等各方面逐步創新完善，結合學科最新技術方法，拓展基礎原理的應用實踐，注重開放性與前沿性。

2.2 信息化教學平臺助力課程內容拓展

在課程內容講授環節，借助信息化技術融合多種教學模式，建設線上資源學習平臺。以打牢理論知識根基、培養創新思維能力為切入點，注重基礎知識剖析，有針對性地引入學科前沿技術與方法，鼓勵學生充分利用開源資料掌握典型原理方法，初步構建解決實際應用問題的思路。

2.3 完善評價機制促進學習效果的提升

在課程考核評價環節，拓寬考核考試評價途徑，依托信息化學習平臺記錄學生學習數據，綜合構建過程性評價機制。圍繞課程目標及畢業要求指標點，依據教學環節逐項評價考核學生的學習效果，強化過程管理和考核，力爭所有課程目標均有適當的評價方式，全面體現公正合理科學有效。

3 課程創新改革的具體實踐途徑

3.1 全面升級教學設計內容體系，廣泛拓展知識原理緊貼前沿

構建綜合素養、思政理論和專業教育三位一體的專業課程教學內容融合體系。修訂教學大綱，確定課程教學內容，突出教學重點與應用難點，啟發學生從整體上認識基礎原理與實踐應用的統一，引導學生真正理解并掌握基礎知識，幫助學生深刻剖析應用難點。結合課程特色，通過軍工精神、科學思想、勵志名人、方法論等主題分類建立思政案例庫，力爭做到課程講授中思政元素的融入水到渠成。

通過教育信息化技術，充分應用視頻、音頻等多種媒體作為教材載體，實現教材形式的立體化，鼓勵學生自主拓展查閱與課程相關的學習資料，實現教材內容的立體化，部分課外學習資料通過在線課程平臺提前發布。精選參考教材中的經典理論知識進行分析，鼓勵學生在實現基本算法的基礎上提出改進創新思路，培養學生深度分析、大膽質疑、勇于創新的精神和能力。

多角度全方位引入人工智能學科相關研究領域的前沿知識，結合課程教學內容適時分享最新技術方法，借助通俗易懂的計算機視覺領域目標檢測與識別問題引入機器學習及神經網絡理論。教學過程中，以計算機視覺領域典型視頻目標跟蹤技術發展為例，結合近年來頂級會議收錄的最新學術成果啟發學生挖掘算法核心模型的構建思路，激發學生學習興趣，積極引導學生進行探究式與個性化學習。

3.2 深入探索知識講授方法途徑，不斷激發學生主體創新動力

積極促進學生學習方式的轉變，推進現代信息技術在課堂中的應用，創新課堂教學模式，不斷探索基于新技術的教育教學模式改革。利用西安工大在線課程平臺——泛雅課程平臺進行課程建設，充分利用在線教學的優勢，完善課程學習資源，具體包括課前發放課程音視頻預習資料，課中隨時進行互動交流，課外輔導學生創新實踐，動態掌握學生的課程學習狀態。探討以成果為導向、參與式教學模式的有機融合，遵循以學生為中心和深度學習的原則，將在線學習與課堂面授教學活動結合起來，突破學習的時空界限。

構建開放、互動、靈活、多樣的課堂，實行研討式、案例式、互動式等教學模式。利用學生感興趣的內容對課堂教學進行引申和拓展，激發學生學習積極性，實現“寓教于樂”，提升學生自信心和內驅力。通過案例式教學模式，結合人工智能在計算機視覺、智能檢索、大數據分析與挖掘等不同領域的典型應用案例進行實訓演練，將枯燥的原理應用于具體實際問題，加強知識的呈現與運用力度，有效體現課程的實踐性與開放性，鼓勵學生積極參與討論，激發學生學習興趣，提升學生的自信心和內驅力。采用任務驅動教學方法，通過問題設置、研討匯報、答辯總結等途徑激發學生的主動性與創造性，讓學生以主體地位全面融入課堂學習，激發其從被動學習向主動學習快速轉變，培養學生的自主探究和團結協作能力。

3.3 持續豐富學習質量評價方式，聚力推動學習效果衡量科學

在課程考核評價環節，拓寬考核考試評價途徑，建立過程性評價機制，系統構建課前預習、課中討論、課后總結環節，采取過程化與個性化相結合、形成性評價與結果性評價相結合的綜合性考核方式，由教師、學生共同參與，開展師生互評、生生互評。

采用自學、討論、答辯、筆試等多類型，平時提問、作業測試、課外閱讀、實踐應用、閉卷考核等多階段考核方式，提高過程考核成績占總評成績的比重，探討設計完整豐富且系統規范的長效評價機制。引導學生從注重考試成績轉變為注重學習效果，從注重考試結果轉變為注重學習過程，促進學生的有效學習。

依據西安工大在線課程平臺——泛雅課程平臺中的建課信息，全過程多元化地統計不同教學環節中學生的整體表現，課程評價體系具體內容如圖1 所示。

圖1 人工智能課程多元化評價體系結構

從圖1 可以看出，全過程多元化課程評價體系具體涉及基礎考核項、能力考核項、進階考核項及期末考核項等不同環節，力爭所有課程目標均有適當的評價方式。通過在不同環節設置相應比例權重，有效平衡教學目標觀測點考核內容，綜合評估學生的整體學習效果。此外，依據課程過程性評價環節反饋的數據信息，教師可以全面掌握每位學生的學習進度及動態，做好學業預警，及時做好傳幫帶工作，全面提升教學質量，實現高素質應用型人才培養。

4 教學成效及推廣效應

結合計算機學科不同專業特色和學生基礎理論掌握的實際情況，課程組成員主動學習新的理論思想，認真鉆研教學方法，積極適應新時代學生學習方式的轉變，提高理論教學技能。

筆者認真完成課程的建設與改革，精心設計教學環節，在教學過程中融入思政元素，注重科教融合和實踐應用，逐步提升課堂教學效果，2022―2023（2）學期所帶3 個教學班課程目標總體達成度平均提高6 個百分點，課程教學質量評價結果優秀。學生在掌握基本理論知識的基礎上，積極參與各類創新創業訓練項目及學科競賽，多人次獲得省部級以上獎勵，有效激發了學生的科學創新思維，鍛煉了實踐應用能力。

本教學改革方案在于探索一種傳統與前沿、理論與實踐相結合的教學模式，相關教學改革研究思路可用于基礎理論性強、教學內容枯燥、實踐環節相對薄弱的專業課程教學，為本學科或其他學科的課程建設提供一定的經驗支持。

5 結語

人工智能課程組在教學過程中以一流課程的建設標準，探索構建以學生為中心，以成果為導向的創新教學模式。將思政元素融入教學內容，突出學生的主體地位，有助于實現價值引領，激發學生的內在學習動力。引入多種教學模式，探索不同的教學方法，充分利用現代技術手段及信息化學習平臺，輔助學生多渠道掌握知識內容。采用多樣化考核評價策略，動態關注學生的個性化發展，并全面客觀衡量學生的課程學習效果，實現課程目標的有效達成，促進學生綜合能力顯著提升。相關改革舉措激發了學生的學習興趣，推動了學生將理論知識轉化為應用實踐，為培養具備創新創業能力的新工科卓越人才奠定基礎。