新工科背景下“課程置換”在人工智能專業(yè)教學(xué)方法研究

摘要：針對當(dāng)前人工智能專業(yè)課程設(shè)置與行業(yè)需求脫節(jié)的問題，文章提出一種基于“課程置換”的人才培養(yǎng)模式。該模式以校企合作為基礎(chǔ)，通過引入企業(yè)真實項目案例、前沿技術(shù)及多元化教學(xué)手段，重構(gòu)課程體系和教學(xué)內(nèi)容，旨在培養(yǎng)滿足新工科發(fā)展需求的應(yīng)用型人工智能人才。

關(guān)鍵詞：課程置換；人工智能專業(yè)；新工科；人才培養(yǎng)；校企合作

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）31-0146-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID） ：

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新常態(tài)，市場對高校人才培養(yǎng)提出新的要求，傳統(tǒng)教育模式逐漸顯露其局限性。如學(xué)校課程內(nèi)容滯后、教學(xué)方法單一難以激發(fā)學(xué)生興趣、學(xué)生實踐能力不足難以滿足企業(yè)用工需求。為應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，高等教育領(lǐng)域開始積極探索新的教學(xué)模式和改革路徑。其中，“課程置換”作為一種創(chuàng)新的教學(xué)模式，正逐漸受到廣泛關(guān)注和重視。這種教學(xué)方法旨在通過引入企業(yè)的前沿技術(shù)、真實項目案例和多元化學(xué)習(xí)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力，提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和實踐能力，從而更好地滿足社會需求并促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。大力發(fā)展人工智能作為國家的新興戰(zhàn)略[1]，教育部提出要強(qiáng)化實踐教學(xué)，加強(qiáng)實習(xí)實訓(xùn)平臺建設(shè)，深化產(chǎn)教融合，提升應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量。

1 課程置換的簡述

為應(yīng)對上述挑戰(zhàn)，“課程置換”作為一種新型人才培養(yǎng)模式應(yīng)運而生。“課程置換”是指根據(jù)教育目標(biāo)和學(xué)生學(xué)習(xí)需求，對原有課程進(jìn)行調(diào)整、更新或替換，以實現(xiàn)課程體系的優(yōu)化，使其更好地滿足社會和行業(yè)發(fā)展需求。在此教育體系中，學(xué)生可以用一門或多門特定的課程來替代原計劃中要求的另一門課程或課程組。這種替代通常基于課程內(nèi)容的相似性、等效性，或為滿足學(xué)生的特殊需求、興趣及職業(yè)發(fā)展規(guī)劃。其目的是為學(xué)生提供更加靈活的學(xué)習(xí)路徑，使學(xué)生能夠更好地根據(jù)自己的興趣、能力和目標(biāo)來規(guī)劃學(xué)習(xí)計劃[2]。

在高等教育中，由于不同學(xué)校、不同專業(yè)之間的課程設(shè)置存在差異，而學(xué)生可能因各種原因（如轉(zhuǎn)專業(yè)、海外交流等）需要完成特定的課程要求，因此課程置換成為一種重要的解決方案。通過課程置換，學(xué)生可以確保其學(xué)習(xí)計劃既能滿足學(xué)校的畢業(yè)要求，又能充分體現(xiàn)個性化需求和興趣。同時，課程置換也是學(xué)校優(yōu)化課程體系、提高教學(xué)質(zhì)量的一種手段。通過引入新課程、調(diào)整課程結(jié)構(gòu)或更新課程內(nèi)容，學(xué)校可以確保學(xué)生獲得的知識和技能與市場需求保持同步。課程置換為這種變革提供了靈活性和可能性，使學(xué)校能夠更好地適應(yīng)社會和行業(yè)的發(fā)展變化。需要注意的是，課程置換并非隨意進(jìn)行，而是需要遵循一定的規(guī)定和程序。學(xué)生需要了解學(xué)校的課程置換政策和要求，并在申請前進(jìn)行充分調(diào)查和前期準(zhǔn)備。學(xué)校對課程置換申請要進(jìn)行嚴(yán)格的審批和把關(guān)，以確保置換后的課程能夠滿足學(xué)校的教學(xué)體系和要求。

自2019年3月教育部將人工智能專業(yè)列入新增本科專業(yè)以來，其已成為以計算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，心理學(xué)、哲學(xué)等學(xué)科交叉融合的新興學(xué)科，研究開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論和方法。人工智能專業(yè)的主要研究方向包括：模式識別、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、智能算法等。在課程設(shè)置方面，人工智能專業(yè)主要教授課程如下：數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程（高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論）；計算機(jī)科學(xué)技術(shù)課程（數(shù)據(jù)庫、操作系統(tǒng)、計算機(jī)高級編程、Python、計算機(jī)組成原理）；人工智能專業(yè)課程（機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、計算機(jī)視覺等）。受限于教學(xué)課時，學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)過程中只能掌握書本上的基礎(chǔ)概念，很難接觸到該技術(shù)的實際應(yīng)用。為提高學(xué)生的實踐能力，國內(nèi)相關(guān)院校提出了“U 型課堂”“創(chuàng)客空間”“項目驅(qū)動”等教學(xué)模式的改革。

2 人工智能專業(yè)“課程置換”模式分析

2.1“ 課程置換”的目標(biāo)

“課程置換”的目標(biāo)是在完成基礎(chǔ)理論課程的前提下，將企業(yè)的實際項目引入課堂，使學(xué)生能夠理解項目流程細(xì)節(jié)、實現(xiàn)方法及各環(huán)節(jié)的銜接關(guān)系，通過項目帶動教學(xué)。企業(yè)項目參與“課程置換”的主要方法為：項目與學(xué)校某門課程、課程實驗環(huán)節(jié)、課程考核作業(yè)相置換，根據(jù)實際項目參與情況和項目目標(biāo)達(dá)成度對學(xué)生進(jìn)行考核。在項目的選擇過程中，可采用學(xué)生申報獲批的大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目（或大學(xué)生“互聯(lián)網(wǎng)+”項目）、本門課程教師主持的縱向項目（省級、校級科研項目）、學(xué)校審核通過的橫向項目、學(xué)院外聘校外導(dǎo)師的企業(yè)實踐項目及學(xué)生自主對接的企業(yè)項目等。其中，小型項目可與本門課程的某個環(huán)節(jié)進(jìn)行置換，大型項目可與本門課程進(jìn)行置換。

2.2“ 課程置換”的組成要素

“課程置換”的組成要素涉及教學(xué)主體（學(xué)生、教師、企業(yè)工程師）、教學(xué)空間（學(xué)校、實驗室、企業(yè)實踐平臺）、教學(xué)管理制度三個層面。這三個方面分別涉及教學(xué)參與人群、教學(xué)場地和教學(xué)制度三方面要素，是“課程置換”模式重要的組成部分。

2.2.1 教學(xué)空間要素

在教學(xué)空間要素方面，隨著5G技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)有的教學(xué)空間已突破過去對教學(xué)空間的定義。從物理意義上看，教學(xué)場地可分為實體教學(xué)場地和虛擬教學(xué)場地。實體教學(xué)場地不再局限于學(xué)校課堂，可延伸至企業(yè)實踐平臺。虛擬教學(xué)中的“慕課教學(xué)”“雨課堂”“翻轉(zhuǎn)課堂”等教學(xué)模式擺脫了實體教學(xué)場地中時間、維度的限制，極大增強(qiáng)了課堂教學(xué)的靈活性。

2.2.2 教學(xué)參與人群要素

新工科背景下，大力發(fā)展應(yīng)用型本科，將理論與實踐相結(jié)合，以就業(yè)為導(dǎo)向，使“課程置換”模式下涉及的人群要素進(jìn)一步拓寬。就人工智能專業(yè)而言，參與人群涉及高校教師、學(xué)生、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)工程師、運營商運維工程師等。在“課程置換”模式下，提升了學(xué)生對課程選擇的自由度，同時對課程的評價體系形成了新的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3“ 課程置換”教學(xué)模式構(gòu)建

課程置換”是應(yīng)用型人才教育體系變革的關(guān)鍵概念，其對人才教育的各個方面產(chǎn)生了影響。傳統(tǒng)的教學(xué)過程和相關(guān)的人才培育策略需要依據(jù)課程置換的方法和思維模式進(jìn)行修改，以使人工智能專業(yè)的學(xué)生培養(yǎng)計劃能夠適應(yīng)并符合課程置換的原則，其中包含基于課程置換原則設(shè)計的實踐教學(xué)方案、雙向性的教學(xué)大綱編寫以及合作機(jī)構(gòu)的選擇和規(guī)劃等。

以機(jī)器學(xué)習(xí)課程為例，與企業(yè)進(jìn)行“課程置換”的具體方法如圖1所示。機(jī)器學(xué)習(xí)內(nèi)容豐富，涉及線性代數(shù)、概率論、高級編程語言等理論。本部分研究主要關(guān)注項目驅(qū)動力，在學(xué)校課堂學(xué)習(xí)理論知識后，學(xué)生根據(jù)興趣，在企業(yè)導(dǎo)師指導(dǎo)下完成Github、Ollama、gpt- academic、Dify、open-webui等項目的開發(fā)和實戰(zhàn)，這些開發(fā)實戰(zhàn)部分的最終成績在課程評價體系中占一定比例。通過這種方式貫徹落實“課程置換”的思想，同時構(gòu)建企業(yè)的實習(xí)課程設(shè)置及其相關(guān)的元素聯(lián)系。

2.4“ 課程置換”教學(xué)質(zhì)量評估考查單元

就業(yè)和升學(xué)是高等學(xué)校畢業(yè)生面臨的重大挑戰(zhàn)，也是“課程置換”作為評估教育方法持續(xù)發(fā)展的重要依據(jù)之一。蚌埠學(xué)院2024年人工智能專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)分析報告指出，該專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)率達(dá)到95.2%，升學(xué)率3%。畢業(yè)生就業(yè)單位以互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)為主，占比75%；中國移動、中國電信、中國聯(lián)通等央企占比10%；其他企業(yè)占比10.2%。畢業(yè)生就業(yè)去向主要集中在長三角地區(qū)。畢業(yè)生就業(yè)質(zhì)量有保證，用人單位評價較高，這充分反映出“課程置換”模式在應(yīng)用型本科高校人才培養(yǎng)中能夠有效激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力，使學(xué)生提前接觸到市場前沿，將實際項目引入課程教學(xué)體系之中，開拓了“課程置換”模式下的教學(xué)思路。

3 總結(jié)

本文針對人工智能專業(yè)課程設(shè)置與行業(yè)需求脫節(jié)的問題，提出了一種基于“課程置換”的人才培養(yǎng)模式，并詳細(xì)闡述了該模式的構(gòu)成要素、實施路徑和評估機(jī)制。通過課程置換，增強(qiáng)學(xué)生實踐能力，使學(xué)生有機(jī)會參與企業(yè)的實際工程項目之中，進(jìn)行職業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)技能的培訓(xùn)。這種實戰(zhàn)經(jīng)驗?zāi)軌驑O大地提升學(xué)生的實踐能力和解決問題的能力，使其更好地適應(yīng)未來工作的需求。豐富教學(xué)資源：課程置換將企業(yè)的實際案例和項目引入課堂，豐富了教學(xué)資源。學(xué)生不僅能夠?qū)W習(xí)到書本上的理論知識，還能夠接觸到最前沿的技術(shù)和行業(yè)動態(tài)，從而拓寬視野，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的針對性和實效性。深化校企合作：課程置換促進(jìn)了學(xué)校與企業(yè)之間的深度合作。通過共同制定教學(xué)計劃、開發(fā)教學(xué)資源和組織教學(xué)活動，學(xué)校和企業(yè)能夠更好地實現(xiàn)資源共享和優(yōu)勢互補(bǔ)，推動教育教學(xué)改革和人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新。實現(xiàn)產(chǎn)教融合：課程置換將產(chǎn)業(yè)需求與教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合，使教學(xué)過程更加貼近實際生產(chǎn)。這不僅可以增強(qiáng)學(xué)生的就業(yè)競爭力，還能為企業(yè)提供持續(xù)的高質(zhì)量人才支持，推動產(chǎn)業(yè)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)增長。培育實用型人才：課程置換注重提升學(xué)生的實踐技能和創(chuàng)新意識，符合應(yīng)用型大學(xué)的人才培養(yǎng)目標(biāo)。通過參與實際工程項目的學(xué)習(xí)和開發(fā)，學(xué)生能夠更好地掌握專業(yè)技能和解決實際問題的方法，成為具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高素質(zhì)人才。未來可以進(jìn)一步研究如何將“課程置換”模式應(yīng)用于其他學(xué)科領(lǐng)域，以及如何構(gòu)建更加完善的評估體系，以保障“課程置換”的質(zhì)量和效果。

【通聯(lián)編輯：謝媛媛】

基金項目：蚌埠學(xué)院校級教研項目（項目編號：2022jyxm16） ；安徽省級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目（項目編號：S202311305101）