人工智能通識教育課程內容改革研究

張廣淵 付晨 朱振方

[摘 要]在人工智能學科發展大背景下，重點探索在地方應用型本科大學實施人工智能通識教育課程內容建設與改革，以山東交通學院部分專業作為試點，實施不同層次不同程度的“人工智能+”的專業通識課程內容，通過在通識教育層次實現專業內人工智能課程內容的嵌入，進一步推進我校傳統工科專業的“人工智能+”的新工科改造。

[關鍵詞]人工智能;通識教育;地方應用型本科;新工科改造

[基金項目]2018年山東省高等教育本科教改項目“地方應用型本科高校實施理工科‘人工智能通識教育課程內容改革研究”（Z2018S030）

[作者簡介]張廣淵（1974—），男，山西大同人，博士，山東交通學院信息科學與電氣工程學院院長，教授，主要從事高等教育、機器人與人工智能研究;付 晨（1982—），男，山東濟南人，博士，山東交通學院信息科學與電氣工程學院講師，主要從事人工智能、微電子研究;朱振方（1980—），男，山東臨沂人，博士，山東交通學院信息科學與電氣工程學院計算機專業負責人，教授，主要從事網絡信息安全、自然語言處理研究。

[中圖分類號] G642.0[文獻標識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）47-000-02[收稿日期] 2020-05-22

一、課題背景

國務院在2017年7月印發了《新一代人工智能發展規劃》，教育部2018年4月制定了《高等學校人工智能創新行動計劃》明確提出要“根據人工智能理論和技術具有普適性、遷移性和滲透性的特點，主動結合學生的學習興趣和社會需求，積極開展‘新工科研究與實踐”，“重視人工智能與計算機、控制、數學、統計學、物理學、生物學、心理學、社會學、法學等學科專業教育的交叉融合”，“探索‘人工智能+X的人才培養模式”，為我國新一代人工智能發展提供戰略支撐。

培養具有行業背景的“人工智能+”應用型人才符合經濟社會發展的趨勢，也符合目前山東省提出的“著力培養一批適應新舊動能轉換‘四新要求的高素質應用型人才”的教育目標要求，為山東省“十強”產業發展、新舊動能轉換提供更加有力的人才保障和技術支撐。

二、發展現狀

大部分地方應用型本科大學傳統工科專業人才培養，在信息類的通識教育課程方面，還在實施計算機文化基礎通識教育;雖然部分高校已經取消了計算機文化基礎課程，但還沒有新的合適的課程來替代;還有部分高校開始推行計算思維通識教育。據了解，目前我省地方應用型本科大學中，實施人工智能通識教育的探索還處于起步階段，大部分的高校還未開始設計規劃和實施。而傳統工科專業由于認識深度的問題和教師師資的缺乏，在專業課程體系中也很少嵌入人工智能的內容和元素。

三、研究內容

本課題重點探索在地方應用型本科大學實施人工智能通識教育課程內容的建設與改革。在具體實施中，擬以山東交通學院為試點院校，在校內工科專業中推動實施人工智能通識教育。具體研究內容如下：

1.人工智能通識教育實施目標專業分類規劃。對學校的工科專業進行調研，根據現階段人工智能在各行業專業內的發展，分析人工智能與各專業結合的緊密關系，并以此為依據進行專業初步分類，可初步分為緊密耦合型、普通耦合型和松散耦合型。

2.人工智能通識教育課程內容規劃。根據人工智能通識教育按專業分類實施情況和相關專業特點，對課程內容進行規劃，初步規劃為 “人工智能基礎” “人工智能高級應用”和“人工智能編程（Python語言）”等三個課程模塊，并對每個模塊涉及的知識點進行細分規劃，分析知識點之間的銜接關系，安排課程模塊內容。

3.人工智能通識教育課程內容建設。針對定制化的課程模塊內容，組織專業教師團隊實施課程內容建設，包括知識點內容建設、教材建設、試題庫建設、案例庫建設、MOOC課程建設等。

4.人工智能通識教育課程內容實施。組建專業教師教學團隊，深入研究MOOC課程實施方法，分批次推進在學校各工科專業實施人工智能通識教育課程，通過運用MOOC等信息化教學手段，解決現階段通識教育教師師資數量不足的問題，先落地實施，再逐步改進改善。

5.人工智能通識教育課程師資培養。通過實施教師和相關專業教師的集中培訓，結合有目的地引進人工智能相關專業師資，提升教師對“人工智能+專業”或“專業+人工智能”的深入理解和認識，在較短時間建立起人工智能基礎通識課程教師隊伍，能承擔相應改革課程內容的授課，潛移默化中影響學生“人工智能思維”的培養。

四、方案設計與具體實施

1.循序漸進、分步實施的實施方案細則。（1）學校教務推廣和專業宣講，使各理工科專業逐步接受人工智能通識教育，并修改人才培養計劃，替換原有通識教育課程或加入新的人工智能通識教育;（2）根據不同專業的特點，按照人工智能與專業結合的緊密關系進行分類，為人工智能通識教育內容按專業分類實施提供依據。可初步分為緊密耦合型、一般耦合型和松散耦合型。（3）利用現有師資，逐步開設從公開課到公選課，再到各理工專業的通識教育課程。

2.采用基于人工智能關聯度分析的專業分類，并以專業分類設計實施分模塊組合的課程內容規劃。分別針對理工科專業緊密耦合型、普通耦合型和松散耦合型，設計相應的課程內容模塊。初步規劃為 “人工智能基礎”“人工智能高級應用”和“編程語言（Python語言）”等三個課程模塊，并對每個模塊涉及的知識點進行細分規劃，分析知識點之間的銜接關系，安排組合課程模塊內容，設計與專業內容相關的實施案例等。

3.采用信息化教學手段，引入基于MOOC/SPOC的“1+M+N”教學模式與基于翻轉課堂的混合式教學方法。適合中國國情的MOOC/SPOC的“1+M+N”教學新模式是對美國式MOOC的“1+N”模式的創新與改進。MOOC/SPOC的“1+M+N”教學模式核心內涵是：以1門由名師開設的優質MOOC在線課作為核心資源，推動M所高校根據本校特點基于此進行個性化課程定制并構建各自的SPOC課程;通過跨校線上線下協同教學與各校翻轉課堂方式對M個高校的N個學生進行教學。學生可以靈活地接受網絡MOOC課程的教學與自學，通過參加本校線上SPOC課程與本班級線下翻轉課堂研討，在本校教師指導下進行學習，并可開展跨班級、跨校間的線上研討與互學，從而形成自學、互學、共學的學習生態環境。

實施包括知識點內容建設、教材建設、試題庫建設、案例庫建設等課程資源庫建設，開展高水平人工智能通識教育MOOC精品課與優質課建設。開展基于“翻轉課堂”理念的混合式教學與基于學生學習成果的課程教學效果評價試點改革，做到持續改進。

4.校企聯合，強化“內培+聯培+外引”雙師型人工智能師資隊伍的建設，提升教師工程實踐能力。重視雙師型教師隊伍建設，即“授課能力+實踐能力”，通過“內培+聯培+外引”進行雙師型人工智能教師團隊建設。

內培是通過派送教師到企業培訓，引導教師積極申請參與各類政府研發科研項目和企業委托項目，提升教師的工程實踐項目經驗。聯培是學院不定期派送中青年骨干教師到合作企業進行半年至一年的企業實踐鍛煉，參與企業實際項目研發，讓教師接受企業的管理和考核，體驗企業工作氛圍，綜合提升自身能力。外引是重點引進具有企業實踐經驗和行業興業經驗的專任教師和博士，同時到企業聘請具有豐富項目開發和管理經驗的工程師參與學院的教學與實訓工作。

五、實施總結

項目自實施以來，已在山東交通學院通過資源優化組建了人工智能基礎課程教學團隊，并為全校所有專業新開設了人工智能基礎通識課程，課程已上線“智慧樹”網慕課平臺，涉及40余個專業，5000余名學生;同時組建Python語言課程教學團隊，新開設了計算機技術基礎Python課程，共涉及20余個專業，3000余名學生開設本課程;在留學生開設英文Python語言程序設計課程;在計算機科學與技術、電子信息工程、物聯網工程等專業，成功開設數字圖像處理等人工智能高級課程。

除了基于專業特點開設了不同程度的人工智能課程外，我們還在人工智能相關師資建設、課程資源建設、MOOC建設、題庫建設等多方面進行投入，取得了良好的課程建設效果。目前正在與各專業深入對接，了解專業需求，進一步推動我校“人工智能+交通”的傳統交通類工科專業的人工智能新工科改造。

Abstract： Under the background of the development of AI， this paper focuses on the construction and reform of "AI +" general education courses in local applied undergraduate universities. Taking some majors of Shandong Jiaotong University as a pilot， different levels of "AI +" professional general education courses are implemented. By embedding the contents of artificial intelligence in general education courses， the "emerging engineering" transformation of "AI +" in traditional engineering majors of our university is further promoted.

Key words： AI; general education; local applied undergraduate; "emerging engineering" transformation