许莹 熊茂华 尹霞 郭洁 许春荣

摘要：针对《人工智能应用技术》课程教学过程中出现的问题，提出基于OBE（Outcome Based Education）理念的课程改革方法，从课程目标制定、课程教学内容、课程教学方法和课程评估方法等方面进行了综合性讨论，并提出了一系列措施。通过项目驱动式方法授课，采用自主式、探索式、团队式方法进行项目实践。通过一系列的改革，激发学生进行课程学习的兴趣，培养学生们的理解能力、应用能力、实际操作能力。

关键词： OBE理念;人工智能应用技术;改革探索;教学方法

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）14-0159-03

1 引言

2017年7月，国务院发布《新一代人工智能发展规划》，标志着发展人工智能成为我国的国家战略[1]。但人工智能技术人才短缺，教育部2018年4月制定了《高等学校人工智能创新行动计划》[2]。《人工智能应用技术》课程是高等学校信息专业教学过程中出现的一门新颖但比较重要的课程。这门课程的基本特征是内容复杂，特点是多学科交叉，涉及的领域非常广泛。要求有一定修读基础，给同学们带来了不小的挑战。为了帮助学生更好地学习本门课程，本文基于OBE理念探究《人工智能应用技术》课程的教学改革方法。工程教育专业认证是目前国际上通用的评估认证机制，其核心是OBE理念[3]，OBE理念强调高校本科毕业生具备解决复杂工程问题的能力[4-5]。本文主要提出围绕课程教学过程中出现的问题，提出的基于OBE理念的课程改革方法[6]。

2 课程特点

人工智能应用技术课程有以下的几个方面特点。

1）教学内容特点

新颖性：教学内容涉及人工智能领域高新科技，具有吸人眼球的智能案例，例如：无人驾驶汽车、智能导购机器人等。研究内容广泛：涉及计算机视觉技术、自然语言处理技术、大数据分析技术等。应用领域广泛：机器学习、模式识别、自然语言理解、智能控制与检索等。学习难度大：本课程是一门综合交叉课程，必须事先掌握基础课程《高等数学》《python基础应用》《机器学习算法基础》《深度学习》《概率论与数理统计》《数字图像处理》《计算机视觉技术》等。另外，需要掌握python、R、C++等编程语言，学会使用tensorflow、pytorch、keras等深度学习框架。

2）教授对象特点

修读该门课程的学生们已具备扎实的数学基础，并熟悉Python编程知识，以及掌握Python数据分析中常用的库，学习兴趣和学习热情处于鼎盛期。课程专业知识进一步增强，适合进一步增强实践能力。因此，在课程中增加配套理论的实践环节是必不可少的。

3）教材特点

教材内容图文并茂，具有领域内典型的实践项目，贴近专业发展的实际需要。教材中的实验设计具有先进性引导学生在上课过程中“学中做，做中学”[7]。

基于上述特点，在授课过程中也随之显现一些问题：（1）课程的教学目标只注重学生对重要概念的理解和掌握，忽视了学生处理复杂工程问题能力的培养;（2）教学内容过分重视数学公式的推导和计算，而忽略公式的背景和物理意义;（3）课堂上学生依然在被动地接受新知识，缺乏主动性;（4）课后练习只重考量学生是否已记住、理解所学过的知识，缺少培养学生的创新思维;（5）实验报告单方面考查对本章知识的掌握程度，无法验证学生综合分析问题的能力。针对上述问题，提出基于OBE理念的《人工智能应用技术》课程改革措施。

3 基于OBE理念的《人工智能应用技术》课程设计

3.1 基于OBE理念的课程目标设计

基于OBE理念持续改进《人工智能應用技术》课程的目标。克服课程目标单一的缺陷，不能限于校内的教学目标。综合考虑多方面，学校根据国家行业发展人才需要制定了人才培养目标，同时建立与企业的合作，课程目标设计必然需要紧密联系学校人才培养目标、企业岗位要求、行业发展需求;另外，教师组织研讨课，了解学生通过本课程学习所期待达到的目标，结合学校的人才培养目标改进课程目标，最终制定适合本专业学生的课程目标，如表1所示。

OBE教育理念指导下的课程目标，帮助学生明确现阶段课程学习目标。多维度的课程目标有助于学生快速了解课程内容，更清晰认识课程知识体系。教师在完整传授人工智能领域所涉及的理论知识的基础上，还应拓宽学生视野，引领学生紧跟时代发展的步伐;更需要注重学生的思想教育，专业课中融入思政教育，加强立德树人教育，培养学生的爱国主义情怀及社会责任感。例如，在谈到智能时代网络安全的问题时，强调任意侵犯他人隐私是违法的事情，引导学生树立强烈的职业道德感，对学生进行诚信教育。多维度的课程目标将理论与实践建立连接，使学生具有使用专业知识解决实际问题的能力，而不是“纸上谈兵”。

3.2 基于OBE理念的教学内容设计

基于OBE理念的课堂教学设计应促进课程目标的达成，对应学院制定的课程标准，应该有与算法理论相配套的实验设计，应使智能科学与技术专业的学生具备人工智能应用技术的专业知识，掌握相关算法的基本原理，将算法原理与技术结合应用于知识库建立、特征工程、算法设计、模型训练、模型测试评估与模型应用等环节。教授内容多方面、多领域、多层次。基本编程语言Python、R、java等、机器学习算法的基础，深度学习算法、自然语言处理技术、语音处理技术、图像处理技术等知识应作为重要教学内容来讲授。

3.3 基于OBE理念的教学方法设计

基于OBE理念的教学方法有效帮助学生取得本课程的学习成果，要注重创新。要以案例项目作为驱动，以学科竞赛作为辅助手段，提升学生们的实践能力。按照“需求分析-提出任务-任务分析-任务实现-总结与展望”的过程，要求学生全程参与实践。课程设计一些跟生活息息相关的实验。如表2所示，首先完成基础算法实验;然后逐步完成综合性的案例，组织学生分组讨论，每组负责一个案例，确定小组内成员分工，学生按照要求完成案例。最后，教师分阶段性验收成果，初期检查每组的数据准备，数据预处理等情况，中期检查每个小组模型搭建、模型训练等情况;后期验证模型应用、模型评估等情况。并让学生撰写项目进展报告，点评选出特别优秀的小组案例作为教学案例;此外，老师指导有兴趣的同学在平台参加课程竞赛，进一步提升学生的应用能力。

创新教学手段，提高课程的教学质量，帮助学生有效取得成果。随着新媒体技术的发展，为课程教学提供了好的教学平台，如慕课，超星，世界大学城等。根据学校规划建设网络教学资源库-世界大学城，教师们利用平台分享课程视频，建设课程章节体系、充实课程材料。师生可以查询相关课程的课外资源。学生学习随时随地进行，不受课堂和教材限制。例如，结合超星学习通App，帮助学生更好地完成课程内容的学习，发布课后作业，自动统计学生完成章节测验的情况，观察学生完成每个题目的准确率，了解他们对每个题目的掌握情况。如图1所示。

3.4 基于OBE理念的课程评价方法设计

传统的实验报告+期末大作业的课程考核方式不适用这门课程，课程学习如果只是由考试驱动的，期末分数评估学生的能力无法与学生实际的学习情况相关联[8-9]。基于OBE理念的人工智能应用技术课程评价方法。提供多元化的期末评价方式，应当体现出学生的综合素质与能力，其考核方式与成绩占比如表3所示。

考勤和课堂表现主要考核学生学习的态度和课程参与度，对基本理论知识的掌握情况;基础算法的实验操作验证学生阶段性的成果，考察学生的应用技能，是否掌握机器学习基础算法。小组项目主要考核学生是否具备应用算法理论解决工程问题的能力，项目综合性设计考核学生是否具备综合利用机器学习算法和深度学习算法解决工程问题的能力;团队组员分工以及协作情况考核学生的团队协作精神、集体意识;参加课程竞赛鼓励学生参与具有可信度和竞争力的竞赛，深度理解课程知识，并提升学生学习的积极性和工程实践能力。汇报答辩考察学生的语言组织能力，交流沟通能力;问题提问促进学生学会思考问题，分析问题，解决问题;项目设计材料整理和项目开发文档编写考查学生文字表达功底，锻炼学生论文组织编写能力，进一步增强学生对实践项目的理解。

4 结语

基于OBE理念的人工智能应用技术课程的教学研究方法以培养应用型人工智能人才为目标，提出一系列改革措施。人工智能是一个创新性的领域，教学过程中可以结合更多新颖的方法，引入更加灵活的教学手段，持续性改进人工智能应用技术课程教学，培养学生创新思维和应用能力。

参考文献：

[1] 国务院发布《新一代人工智能发展规划》[J].中国标准化，2017（15）：28.

[2] 教育部印发《高等学校人工智能创新行动计划》[J].河南科技，2018（11）：6.

[3] 杨毅刚，宋庆，唐浩.工程教育专业认证与CDIO模式异同分析与相互借鉴[J].高等工程教育研究，2018（5）：45-51.

[4] 顧佩华，胡文龙，林鹏，等.基于“学习产出”（OBE）的工程教育模式——汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研究，2014（1）：27-37.

[5] 黄苏丹，胡智勇，曹广忠，等.基于OBE理念的智能控制课程教学改革[J].高教学刊，2020（14）：109-113.

[6] 夏雄军，李兰.成果导向的高校课程优化策略研究[J].湖南师范大学教育科学学报，2019，18（6）：121-123.

[7] 宋心.“教、学、做”一体化模式在审计教学设计中的运用[J].教育现代化，2019，6（81）：343-344.

[8] Rathy G A，Sivasankar P，Gnanasambandhan T G.Developing a knowledge structure using Outcome based Education in Power Electronics Engineering[J].Procedia Computer Science，2020，172：1026-1032.

[9] Khanna R，Mehrotra D.The roadmap for quality improvement from traditional through competency based （CBE） towards outcome based education （OBE） in dentistry[J].Journal of Oral Biology and Craniofacial Research，2019，9（2）：139-142.

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