OBE理念下人工智能課程教學(xué)改革研究

王靜 劉靈

摘要：隨著OBE理念的深入，以學(xué)生為中心，以預(yù)期成果為教育教學(xué)目標(biāo)，讓學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、深入學(xué)習(xí)的教學(xué)體系正廣泛應(yīng)用于高校教育教學(xué)中。本文以人工智能課程為例，從目標(biāo)的準(zhǔn)確性——人才培養(yǎng)目標(biāo)、行為的準(zhǔn)確性——教學(xué)模式、教學(xué)設(shè)計(jì)等、結(jié)果的準(zhǔn)確性——預(yù)期成果及成果導(dǎo)向三個(gè)維度來(lái)分析融入OBE理念，通過(guò)不斷改進(jìn)教育教學(xué)方法、推進(jìn)師資隊(duì)伍專(zhuān)業(yè)素質(zhì)教育建設(shè)、創(chuàng)新理念下新的教育評(píng)價(jià)體系、搭建實(shí)踐教育教學(xué)平臺(tái)，來(lái)不斷提高教育教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐能力。積極探索出一條符合當(dāng)前基本國(guó)情，能夠激發(fā)學(xué)生興趣、適合高等院?？沙掷m(xù)發(fā)展的符合OBE理念的教學(xué)改革方案。

關(guān)鍵詞：OBE理念;預(yù)期成果;成果導(dǎo)向;人工智能;創(chuàng)新理念

中圖分類(lèi)號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）28-0099-03

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Research on the Teaching Reform of Artificial Intelligence Curriculum based OBE

WANG Jing， LIU Ling

（Shandong Youth University of political science College of Information Engineering， Jinan 250100， China）

Abstract： Along with the development of OBE， taking students as the center and the expected results as the goal of education and teaching， the teaching system of students' active learning and in-depth learning is widely used in college education and teaching. Taking the artificial intelligence curriculum as an example， this paper analyzes the concept of integration from the three dimensions of goal accuracy — talent training goal， behavior accuracy — teaching mode， teaching design， result accuracy — expected achievement and result orientation. By constantly improving teaching methods， promoting the construction of professional quality education for teachers， building a new educational evaluation system under innovative ideas and setting up a practical education and teaching platform， we can continuously improve the quality of education and teaching， improve students' ability to innovate and start a business. Actively explore a teaching reform program that conforms to the current basic national conditions， can stimulate students' interest and is suitable for the sustainable development of colleges and universities， and conforms to the OBE concept.

Key words： OBE; expected result; outcomes orientation; artificial intelligence;innovation concept

1 引言

OBE（Outcomes-Based-Education）是一種注重結(jié)果的教育理念，在整個(gè)OBE理念的指導(dǎo)下，教育教學(xué)工作要以成果為導(dǎo)向[1]，也就是說(shuō)要注重教育教學(xué)產(chǎn)出，在這個(gè)理念下，需要去積極調(diào)整教學(xué)思路、培養(yǎng)方案及其對(duì)應(yīng)的課程內(nèi)容，整個(gè)教學(xué)過(guò)程中要以學(xué)生為中心，先確定學(xué)生所具備的能力素養(yǎng)，在此基礎(chǔ)上，依據(jù)企業(yè)所需為導(dǎo)向，倒推式的去探尋適合學(xué)生的教育模式，同時(shí)量化教學(xué)的評(píng)價(jià)機(jī)制并就成果達(dá)成度來(lái)改進(jìn)教學(xué)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，并最終完成教學(xué)目標(biāo)。

2014年李克強(qiáng)首次提出“大眾創(chuàng)新、萬(wàn)眾創(chuàng)新”的理念，2016年“新工科”如火如荼發(fā)展起來(lái)[2]，2017年教育部為了應(yīng)對(duì)這新一輪的產(chǎn)業(yè)革命，積極推進(jìn)新工科建設(shè)，并同各大高校進(jìn)行研討活動(dòng)達(dá)成了“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”“北京指南”[3]。2018年提出了新的標(biāo)準(zhǔn)，明確指出成果導(dǎo)向原則也即OBE理念成為高等教育的基本原則之一。對(duì)于新工科的建設(shè)，尤其針對(duì)一些新興的學(xué)科產(chǎn)業(yè)，比如物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等，拿高等學(xué)校新工科教育來(lái)講，新工科的建設(shè)主要是利用一些新的教學(xué)理念[4]、教學(xué)結(jié)構(gòu)、教學(xué)模式來(lái)提升教學(xué)質(zhì)量，將人才培養(yǎng)向著新功課背景下的多學(xué)科交叉融合的復(fù)合型人才培養(yǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，解決理論與實(shí)踐脫節(jié)的現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，提升技能，積極應(yīng)對(duì)國(guó)家對(duì)新工科人才提出的挑戰(zhàn)。

人工智能引領(lǐng)科技發(fā)展，國(guó)家對(duì)人工智能人才的需求也與日俱增，人工智能屬于新興產(chǎn)業(yè)，目前高等學(xué)校對(duì)人工智能人才的培養(yǎng)尚處于初級(jí)階段，如何在初級(jí)階段打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，努力培養(yǎng)出適合中國(guó)國(guó)情的新工科人才是高等教育學(xué)校在人工智能相關(guān)專(zhuān)業(yè)的教育教學(xué)中需要考慮的問(wèn)題[5-6]。

本文主要從目標(biāo)的準(zhǔn)確性、行為的準(zhǔn)確性及結(jié)果的準(zhǔn)確性三個(gè)維度來(lái)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)，以學(xué)生為中心，以成果導(dǎo)向?yàn)榛驹瓌t，分別從傳統(tǒng)教學(xué)目標(biāo)的不足與OBE理念下教學(xué)目標(biāo)的區(qū)別上來(lái)論證;從教學(xué)模式、教學(xué)設(shè)計(jì)的改革來(lái)說(shuō)明如何培養(yǎng)出具備課程交叉能力融合的能力的人才;并以預(yù)期成果的評(píng)價(jià)機(jī)制來(lái)倒推進(jìn)行教育理念的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出具備創(chuàng)新模式，與高校OBE理念一脈相承的教學(xué)理念，積極完善教學(xué)過(guò)程，為培養(yǎng)出創(chuàng)新人才達(dá)到較好的教學(xué)成果。

2 目標(biāo)的準(zhǔn)確性

所謂目標(biāo)的準(zhǔn)確性是指在目標(biāo)的界定上，能夠準(zhǔn)確地找出適合當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)的切入點(diǎn)[7]，當(dāng)前要找到的就是符合OBE理念標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)——學(xué)生通過(guò)教育過(guò)程后所取得的學(xué)習(xí)成果，針對(duì)這一標(biāo)準(zhǔn)，要清楚學(xué)生最終取得的學(xué)習(xí)成果到底是什么？為什么要取得這樣的學(xué)習(xí)成果？如何有效的去幫助學(xué)生取得這些成果？取得的這些成果之后如何有效的去評(píng)價(jià)學(xué)生取得的這些成果是否已經(jīng)達(dá)到了這些標(biāo)準(zhǔn)？根據(jù)工程教育認(rèn)證中的成果導(dǎo)向的原則，劃分能力目標(biāo)、攻關(guān)能力素質(zhì)培養(yǎng)、改進(jìn)學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)機(jī)制，通過(guò)實(shí)際成果來(lái)對(duì)課程進(jìn)行評(píng)價(jià)。積極探索出一條符合當(dāng)前基本國(guó)情，能夠激發(fā)學(xué)生興趣、適合高等院?？沙掷m(xù)發(fā)展的符合OBE理念的教學(xué)改革方案。

2.1 傳統(tǒng)教學(xué)目標(biāo)的不足

傳統(tǒng)目標(biāo)的不足首先表現(xiàn)在其目標(biāo)的定位問(wèn)題上，傳統(tǒng)目標(biāo)側(cè)重于教的怎么樣，不清楚教學(xué)過(guò)程中期望學(xué)生應(yīng)該取得的學(xué)習(xí)成果到底是什么？這種成果應(yīng)該以一種什么樣的方式來(lái)體現(xiàn)，尤其以一種新工科教育人才的培養(yǎng)的方式更是缺乏。其次過(guò)于強(qiáng)調(diào)課程，嚴(yán)格地按照課程來(lái)進(jìn)行，忽略了關(guān)于對(duì)產(chǎn)出的影響。如圖1所示，給出傳統(tǒng)教學(xué)目標(biāo)與OBE理念教學(xué)目標(biāo)的對(duì)比，可以看出傳統(tǒng)教學(xué)更多的是評(píng)價(jià)每門(mén)課教的怎么樣而忽略了學(xué)生是否達(dá)到了一定的能力要求。

2.2 OBE理念下的教學(xué)目標(biāo)

基于OBE理念的教學(xué)目標(biāo)關(guān)注的是產(chǎn)出，是成果，以成果為導(dǎo)向最終使得學(xué)生達(dá)到一定的能力要求[8-9]，培養(yǎng)出的是應(yīng)用型、卓越型、創(chuàng)新型的人才，注重的是知識(shí)、能力及素質(zhì)的培養(yǎng)。為完成這一教學(xué)目標(biāo)，從教學(xué)內(nèi)容更新、教學(xué)方案設(shè)計(jì)、教學(xué)模式創(chuàng)新、學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)幾個(gè)方面來(lái)促進(jìn)，如圖2所示，來(lái)進(jìn)行教育理念和教育規(guī)律的創(chuàng)新。按照應(yīng)用型本科高等院校的辦學(xué)宗旨及學(xué)校定位結(jié)合市場(chǎng)對(duì)人才培養(yǎng)的需求，來(lái)確定課程的培養(yǎng)目標(biāo)。

3行為的準(zhǔn)確性

在本節(jié)中，我們主要介紹為完成OBE理念教學(xué)目標(biāo)，從教學(xué)內(nèi)容更新、教學(xué)方案設(shè)計(jì)、教學(xué)模式創(chuàng)新等教學(xué)行為上的規(guī)范性與準(zhǔn)確性。

3.1教學(xué)設(shè)計(jì)改革

OBE教育理念成果導(dǎo)向的教學(xué)設(shè)計(jì)并不是不顧教學(xué)過(guò)程中學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果，而是說(shuō)學(xué)校應(yīng)該根據(jù)學(xué)生最后所能達(dá)成的頂峰結(jié)果來(lái)進(jìn)行反向設(shè)計(jì)，按照反向設(shè)計(jì)原則來(lái)設(shè)計(jì)課程，并且在階段過(guò)程中給予階段性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。這里的學(xué)習(xí)成果并不僅僅是指學(xué)生所知、感覺(jué)和了解，更不是學(xué)習(xí)的階段過(guò)程中的暫時(shí)性的表現(xiàn)，而是在學(xué)完課程之后，能夠轉(zhuǎn)化為自己內(nèi)在的知識(shí)，轉(zhuǎn)化為心靈深處的歷程，包括實(shí)際的應(yīng)用能力、心靈深處的價(jià)值觀以及可能涉及的一些情感因素等。

人工智能這門(mén)課程屬于一門(mén)新興學(xué)科，涉及一些交叉性專(zhuān)業(yè)的融合，這門(mén)課程的教學(xué)內(nèi)容涉及多元化知識(shí)的講授，所以要?jiǎng)?chuàng)新其教學(xué)模式，改變已有的傳統(tǒng)的以教師為主的教學(xué)方式，以學(xué)生為中心按照成果導(dǎo)向原則持續(xù)改進(jìn)的理念來(lái)進(jìn)行教學(xué)的反向設(shè)計(jì)。

如圖3所示，學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程的過(guò)程中，包括課前課、課堂及課后三個(gè)環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生在各個(gè)環(huán)節(jié)學(xué)到了什么？而不是在這個(gè)環(huán)節(jié)中老師教了什么.通過(guò)調(diào)查問(wèn)卷的方式，強(qiáng)調(diào)的是個(gè)性化的教學(xué)，進(jìn)行主題討論及投票，改變?cè)瓉?lái)的“車(chē)廂”式的教學(xué)方式。通過(guò)課前及課后的環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)研究型的教學(xué)方式，根據(jù)學(xué)生自身情況，制定教學(xué)方案，改變灌輸型的教學(xué)方式，通過(guò)課后的答疑給學(xué)生提供不同的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。

在課程實(shí)施階段，對(duì)課程進(jìn)行研讀梳理，將特別需要實(shí)踐的部分、創(chuàng)新的部分、理論的加強(qiáng)部分等區(qū)分開(kāi)來(lái)，每一部分都細(xì)化為能力目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，確保與能力目標(biāo)保持一致以達(dá)到最終整個(gè)課程目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

3.2 針對(duì)能力結(jié)構(gòu)的課程交叉融合

人工智能這一門(mén)課程，所涉及的專(zhuān)業(yè)課程知識(shí)種類(lèi)繁多，這就需要專(zhuān)業(yè)課教師具有扎實(shí)的理論知識(shí)基礎(chǔ)，尤其數(shù)學(xué)及計(jì)算機(jī)方面的基礎(chǔ)理論。同時(shí)由于人工智能課程的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，涉及環(huán)保、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等多學(xué)科知識(shí)，所以要打破學(xué)科間壁壘，增強(qiáng)課程間的系統(tǒng)性連接性，不再將每一個(gè)知識(shí)單元看成是孤立的系統(tǒng)組成。如圖4所示為針對(duì)能力結(jié)構(gòu)的課程交叉融合。

針對(duì)能力結(jié)構(gòu)的課程交叉融合首先需要設(shè)置貼合OBE理念的教學(xué)計(jì)劃，然后按照成果導(dǎo)向的原則，通過(guò)社會(huì)需求、學(xué)校定位及個(gè)人需求來(lái)共同驅(qū)動(dòng)學(xué)生的能力培養(yǎng)，針對(duì)能力結(jié)構(gòu)的培養(yǎng)，在以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)過(guò)程中來(lái)實(shí)現(xiàn)課程專(zhuān)業(yè)的深度融合，進(jìn)而更好地為能力的培養(yǎng)提供資源。其中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)可以通過(guò)科技競(jìng)賽、科研項(xiàng)目及一些創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的訓(xùn)練來(lái)實(shí)現(xiàn)，針對(duì)人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域如智慧城市、智慧醫(yī)療、智慧農(nóng)業(yè)等融合人工智能課程內(nèi)容如自然語(yǔ)言處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、模式識(shí)別等來(lái)修正能力目標(biāo)。舉個(gè)例子，比如利用深度學(xué)習(xí)來(lái)進(jìn)行智慧醫(yī)療時(shí)，采用多元化教學(xué)，讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)和預(yù)期成果，重學(xué)習(xí)、重思考。

對(duì)于智慧醫(yī)療中醫(yī)學(xué)影像檢索系統(tǒng)的有效管理和應(yīng)用是當(dāng)前人工智能跨學(xué)科領(lǐng)域的一大難題。其中對(duì)于醫(yī)學(xué)影像檢索來(lái)講，主要通過(guò)檢索出與診斷病例相似的病例，為經(jīng)驗(yàn)缺乏醫(yī)生提供較為有效參考價(jià)值，這樣對(duì)于病人后期的診斷和治療有很大的幫助作用，并且對(duì)于實(shí)習(xí)醫(yī)生和醫(yī)學(xué)學(xué)生積累診斷經(jīng)驗(yàn)起到很大的促進(jìn)作用，所以基于此激發(fā)學(xué)生興趣，鼓勵(lì)其創(chuàng)新依據(jù)人工智能中的深度學(xué)習(xí)技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)醫(yī)學(xué)圖像檢索系統(tǒng)。通過(guò)把具體的框架圖講授給學(xué)生，如圖6所示，為我們自己設(shè)計(jì)的框架圖，提出來(lái)的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在腦部腫瘤檢索上的應(yīng)用。這里就用到了人工智能領(lǐng)域的機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合這個(gè)腦部腫瘤檢索的深度學(xué)習(xí)框架通過(guò)實(shí)驗(yàn)仿真讓學(xué)生真正去理解卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)如何進(jìn)行卷積，卷積的意義到底是什么？讓學(xué)生對(duì)其中的每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以通過(guò)小組組合的形式，分組和實(shí)現(xiàn)每一個(gè)環(huán)節(jié)，然后再把各個(gè)組的每個(gè)環(huán)節(jié)連接起來(lái)形成一個(gè)系統(tǒng)，這樣既鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力，又加深了對(duì)理論知識(shí)的理解與應(yīng)用。

4結(jié)果的準(zhǔn)確性

在面向能力結(jié)構(gòu)的課程交叉融合的前提下，引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，不僅學(xué)方法、學(xué)理論，更注重的是創(chuàng)新、思考、探究、展示及解決問(wèn)題的能力，通過(guò)設(shè)計(jì)一些挑戰(zhàn)性的任務(wù)，如設(shè)計(jì)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新實(shí)踐等。基于OBE的人工智能的課程教學(xué)更加注重的是實(shí)踐的能力，是解決綜合問(wèn)題分析研究的能力，進(jìn)而培養(yǎng)出學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、由內(nèi)而外的價(jià)值觀。

4.1 成果導(dǎo)向原則

成果導(dǎo)向原則實(shí)際遵循的是一種從需求出發(fā)的反向設(shè)計(jì)的原則，由需求決定學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，由培養(yǎng)目標(biāo)決定課程體系，由課程體系決定課程之間的聯(lián)系性，保證教育的培養(yǎng)目標(biāo)與教學(xué)成果的一致性。成果導(dǎo)向的原則使得課程聚焦在學(xué)習(xí)的成果上，而不是在學(xué)習(xí)的形式、學(xué)習(xí)的課時(shí)上，如圖7所示從需求出發(fā)設(shè)置多元化的培養(yǎng)目標(biāo)，確立出多維的評(píng)價(jià)體系，同時(shí)以案例教學(xué)為橋梁設(shè)置培養(yǎng)過(guò)程，反過(guò)來(lái)利用成果評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)持續(xù)改進(jìn)培養(yǎng)過(guò)程。

4.2 預(yù)期成果評(píng)價(jià)機(jī)制

傳統(tǒng)的教育考核一般采用比較性評(píng)價(jià)的方式，一般分為期末考試和平時(shí)成績(jī)兩部分，期末考試通過(guò)筆試的方式，平時(shí)成績(jī)通過(guò)平時(shí)作業(yè)、考勤等來(lái)體現(xiàn)。這種評(píng)價(jià)方式較為單一，不能全面地體現(xiàn)出對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)，比如有的學(xué)生擅長(zhǎng)理論考試，但實(shí)踐能力缺乏而有的學(xué)生動(dòng)手操作能力較好，但理論水平上又欠缺。所以要采用多維的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，側(cè)重于學(xué)習(xí)的實(shí)?質(zhì)，利用平時(shí)作業(yè)和平時(shí)實(shí)驗(yàn)了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)掌握的情況，利用實(shí)踐作品鍛煉學(xué)生的綜合技能，以更全面的視角了解學(xué)生對(duì)理論、實(shí)踐技能的掌握情況。OBE 理念強(qiáng)調(diào)人人能成功，教師要注意個(gè)性化培養(yǎng)，正視個(gè)體差異，對(duì)學(xué)生進(jìn)行橫向的比較而不是注重縱向的比較。讓每一個(gè)學(xué)生按著適合自己的節(jié)奏達(dá)到屬于自己的成功，最終實(shí)現(xiàn)以“成果導(dǎo)向”原則的教學(xué)目標(biāo)。

5結(jié)語(yǔ)

以成果導(dǎo)向?yàn)樵瓌t的教學(xué)模式，將以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中進(jìn)行自身比較達(dá)到既定目標(biāo)，OBE教學(xué)理念是一種可以提升學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的理念，在社會(huì)、學(xué)校及老師的共同作用下，開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，完善各種教學(xué)評(píng)價(jià)措施，進(jìn)而對(duì)學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)，構(gòu)建OBE理念下人工智能實(shí)踐教學(xué)模式和創(chuàng)新，對(duì)于增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力和社會(huì)適應(yīng)能力有積極作用，同時(shí)需要教學(xué)單位傾注更多的熱情和改進(jìn)措施。

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【通聯(lián)編輯：王力】