基于成果導向教育的人工智能專業教學模式

宗欣露 徐慧

摘 要：工程教育認證給當前高等教育帶來了新的機遇和挑戰。在分析傳統高等教育教學模式不足的基礎上，針對人工智能專業人才培養需求，構建基于成果導向的人才能力結構。根據成果導向的教育理念，基于能力結構反向設計并融合人工智能課程體系，提出基于成果導向教育（OBE）的教學模式，強調以學生為中心，提倡學生主動學習、彈性學習、合作學習和深層學習，在時間和空間上擴展教學內容和教學方式，同時改進現有學生學習成效評價，利用個性化自我提升式的評價方式，最終使每個學生逐級獲得學習成果。

關鍵詞：OBE;教學模式;成果導向;人工智能;工程教育專業認證

DOI：10. 11907/rjdk. 201722??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

中圖分類號：G434 ?? 文獻標識碼：A?????????????????????????????? 文章編號：1672-7800（2020）011-0245-04

Exploration of Teaching Mode of Artificial Intelligence Specialty Based on OBE

ZONG Xin-lu， XU Hui

（School of Computer Science and Technology， Hubei University of Technology， Wuhan 430068， China）

Abstract： Engineering education certification has brought new opportunities and challenges to the current higher education. Based on the analysis of the shortcomings of the traditional higher education teaching mode， this paper presents the talent capability structure based on the outcomes orientation. Curriculum system of artificial intelligence based on the ability structure is designed and integrated. According to the outcome-oriented education（OBE） concept， the OBE-based teaching mode is proposed. The teaching mode emphasizes student-centered teaching process and advocates students' active learning， flexible learning， cooperative learning and deep learning. So that the teaching content and methods are extended in time and space， and the existing? learning effect evaluation is improved. The OBE-based teaching mode can make each student to obtain learning achievements step by step.

Key Words： OBE; teaching mode; outcomes orientation; artificial intelligence; accreditation in higher engineering education

0 引言

成果導向教育（Outcomes-based Education，OBE）[1-2]是以學習產出或能力培養為導向的現代教育理念，強調以學生產出為驅動的教育過程。1981年，OBE由Spady等一經提出，立即受到了廣泛關注，經過多年發展完善，形成了比較完整的理論體系，成為眾多國家教育改革主流理念。

OBE教育理念核心是以學生獲得的預期學習成果為導向，反向設計培養方案和課程內容，在教育過程中以學生為中心，量化教育評價方式，根據學生成果達成度持續改進教學質量、修正培養目標[3]。隨著我國工程教育專業認證[4-5]的開展，眾多高校推出改革舉措。基于OBE教育理念引導和促進我國工程教育改革和專業建設、提高人才培養質量，具有重大的現實意義[6-7]。

為應對新一輪科技革命與產業變革，2017年2月教育部推進新工科建設，先后提出“復旦共識”、“天大行動”和北京指南，并發布了一系列新工科指南與通知，旨在聚焦國家新需求、探索工程教育新發展。新工科主要針對新興產業，如人工智能、機器人、智能制造等，也包括傳統工科專業升級改造。對于高等學校來說，新工科建設是利用新理念、新模式實現更高水平的教育質量[8-9]。

人工智能是當前信息領域熱點，人工智能人才需求也不斷增加，然而在當前新工科建設背景下，人工智能專業人才培養仍處于初始階段，特別是面向OBE理念的人工智能專業人才培養模式研究是高等教育工作者需思考和探索的問題[10-12]。

本文針對傳統高等教育在教學模式上的不足，面向人工智能專業人才培養需求，提出基于成果導向的人工智能專業教學模式，以學生最終應具備的能力為導向，綜合社會需求、學校定位和學生個人發展要求提出三級人才培養能力結構，根據成果導向的教育理念反向設計人工智能課程體系，構建面向能力結構的課程深度融合體系。同時提出基于OBE的教學模式，強調以學生為中心，提倡學生主動學習、彈性學習、合作學習和深層學習，在時間和空間上擴展教學內容和教學方式，并改進現有學生學習成效評價方式，利用個性化自我提升式評價方式，使每個學生逐級達到成果目標。

1 成果導向教育理念架構

1.1 成果導向教育特點

在OBE理念中，教學設計與教學實施目標是學生通過教育過程最后取得學習成果，學生通過某一階段學習后可達到最大能力。OBE教育強調的主要問題[13-15]包括以下幾個方面：

（1）學習成果確定，即培養目標定位問題。要清楚期望學生取得的學習成果是什么，這些學習成果應能清楚表述或測評。

（2）教育需求分析。學習成果的確定需充分考慮專業人才接收者或關注群體要求與期望，包括政府、行業和用人單位，同時也包括學校、學生和家長等。

（3）教學實施。根據學習成果構建課程體系，采用成果導向的教育方式，使學生完成課程體系學習后可具備預期的學習成果。

（4）教學評價。基于OBE的教學評價不是體現在教學內容上，而是關注學生是否達到預期學習成果。

1.2 傳統教育的不足

相較于OBE，傳統教育過程關注教學內容輸入，以教師教學進程為驅動力，缺乏個性化教學與評價，主要存在以下不足[16-17]：

（1）知識結構孤立。傳統教育以學科為導向，強調課程體系，每門課程相對獨立，課程之間的聯系被忽略，學生在課程學習后往往只掌握了課程單元知識，而無法對多門課程知識融會貫通，形成知識體系。

（2）強調教學進程、忽視教學成果。傳統教育課程教學活動按照統一、既定的進程嚴格進行，在教學時間、內容、方式上以大部分學生可完成的程序為假設前提，這種統一的、同速的教學方式和要求限制了學生最終達到目標的可能，忽視了學生個體間差異性。

（3）已教為主的教學模式。傳統教育以教師為中心，教授內容和方式固定，教師將課程知識灌輸給學生，在學習過程中學生處于被動角色，忽視了獨立思考在學習中的重要性，而只有獨立思考，才能主動學習，由知識表象深入本質，融會貫通，因此獨立思考能力是工程教育的關鍵。

2 基于OBE的人工智能專業課程教學模式改革

2.1 面向能力結構的課程深度融合

針對傳統教育的不足，成果導向教育理念不再把教學過程拘泥于封閉的空間，而是從外部與內部需求出發確定培養目標，再由培養目標確定課程體系，該過程遵循反向設計原則[18-20]。在教學過程中正向實施教學，根據學生達到的成效持續改進教學目標，從而最大程度保證教育目標與結果一致性。

人工智能專業課程種類多、范圍廣[21]，需要扎實的數學知識與計算機專業知識，而且由于人工智能應用領域十分廣泛，社會需求多樣，因此更有必要根據社會、企業對學生的需求及學生個人發展需求反向設計融合課程體系，打破課程之間的壁壘，不再將知識單元看作孤立的系統，增強人工智能課程系統性，加強課程之間的聯系，使課程體系支撐知識結構，進而使每門課程的學習均與能力結構相呼應。面向能力結構的人工智能專業課程深度融合體系如圖1所示，其中，社會及產業需求、學校特色及定位和學生個人發展需求共同驅動學生能力培養目標，根據該導向反向設計課程體系，融合課程教學內容和目標，同時在教學工程中強化以學生為主體的思想，改進學生學習成效評價方法，并反向影響需求體系和能力培養體系，從而達到修正培養目標的作用。

2.2 教學模式改革

人工智能是一個交叉性專業，課程知識具有前沿性、開放性、包容性等特點，因此有必要創新教學模式，改變以往以教為主、固定的教學模式，主張以學生為中心[22-23]，強調教學主體、目的及效果均在于學生的學。教師主要起輔助作用，利用示范、對話、評價、反饋等方式來引導、協助學生達成預期成果。

學生為中心的成果導向教學模式如圖2所示，其核心原則是從兩個方向上的擴展，即時間上課內向課外延伸，空間上從教材向一切能夠提升能力結構的參考資料上擴充。在學習形式上，采用多元化學習方式，以成果為導向重學習、重思考，主要包括以下幾個方面：

（1）主動學習。在整個教學工程中，學生可取得的成果決定教學進程，學生從開始即需明確學習目標和預期成果，教學模式要從教師講授知識轉變為學生帶著問題主動學習，由以往的記憶、理解知識轉變為分析、評價和創造等高層次認知。