基于人工智能開放平臺的創(chuàng)新實(shí)踐基地建設(shè)

王月 北華大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院

一、人工智能教育與高校人才培養(yǎng)

人工智能技術(shù)被稱為人類歷史上的第四次工業(yè)革命，人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，促使各行各業(yè)發(fā)生著巨大的變革[1]。在教育領(lǐng)域，人工智能技術(shù)正以多種多樣的形式融入，從基礎(chǔ)教學(xué)、課程考核、教學(xué)資源運(yùn)用和教學(xué)管理等多個(gè)角度開展教育教學(xué)的人工智能改革[2]。高校教育作為我國教育改革的先行探索者，在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育、新工科建設(shè)等多個(gè)先進(jìn)教學(xué)改革領(lǐng)域做出大量的探索與實(shí)踐，適應(yīng)著我國對人才需求的不斷變化和調(diào)整。在當(dāng)前的國際形勢下，由于我國國際地位的不斷變化，工業(yè)和經(jīng)濟(jì)體系的發(fā)展與調(diào)整，我國對于人才需求的數(shù)量和質(zhì)量都上升到前所未有的高度，高校的教育教學(xué)和人才培養(yǎng)面臨著又一次巨大的挑戰(zhàn)。隨著“中國制造2025”和“一帶一路”等發(fā)展戰(zhàn)略的提出，我國的工業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式正在悄然發(fā)生變化，傳統(tǒng)的高校人才培養(yǎng)模式已經(jīng)無法適應(yīng)我國新時(shí)代的發(fā)展。理論能力與實(shí)踐能力并重，創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)、跨領(lǐng)域跨學(xué)科知識的交叉融合，這些都是新時(shí)代背景下，我國對高校人才培養(yǎng)提出的新要求。

二、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)

2010 年教育部大力推行高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，提出了“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”的發(fā)展戰(zhàn)略[3]。國內(nèi)高校紛紛積極響應(yīng)，十年內(nèi)形成了以學(xué)科競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練為驅(qū)動(dòng)力的人才培養(yǎng)體系[4]。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的推行，讓我國的高校人才培養(yǎng)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段，學(xué)生的實(shí)踐能力得到了顯著的提升，創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識都得到了培養(yǎng)，為我國的各行各業(yè)輸送了大量具有創(chuàng)新能力和較強(qiáng)實(shí)踐能力的畢業(yè)生，為我國的科技創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的振興提供了巨大的推力。隨著國際形勢的發(fā)展，自主創(chuàng)新能力將成為我國科技發(fā)展的關(guān)鍵所在，我國的高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)迎來巨大的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。現(xiàn)行的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系和運(yùn)行模式限制了各專業(yè)和學(xué)科之間的融合，這與現(xiàn)階段我國的創(chuàng)新人才需求是相反的。急需一種大規(guī)模跨學(xué)科的開放式創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育平臺，打破專業(yè)之間的壁壘，促進(jìn)學(xué)科之間的交叉融合，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主體的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)，而人工智能教育恰好可以給這種平臺的建設(shè)提供了可能。

三、人工智能創(chuàng)新實(shí)踐平臺建設(shè)策略

由于近年來互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，越來越多的線上教育應(yīng)用得到開發(fā)，給創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育平臺的建設(shè)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。對基于大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算技術(shù)、線上課程和人工智能系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)的開放式創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育平臺的建設(shè)進(jìn)行了研究。整體思路如圖1 所示，以學(xué)生為主體，充分發(fā)揮其主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力，輔以AI 系統(tǒng)支持，整合優(yōu)秀的教育資源，智能匹配，建設(shè)以學(xué)生驅(qū)動(dòng)的人工智能創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實(shí)踐平臺。

圖1 人工智能創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實(shí)踐平臺建設(shè)整體思路

（一）組織機(jī)構(gòu)建設(shè)與培養(yǎng)模式

好的人才培養(yǎng)依賴于優(yōu)秀的教育理念和合理的人才培養(yǎng)方案，好的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才教育離不開優(yōu)秀的組織機(jī)構(gòu)建設(shè)和合理的運(yùn)行規(guī)劃。合理的組織結(jié)構(gòu)建設(shè)和培養(yǎng)模式的規(guī)劃是人工智能創(chuàng)新實(shí)踐平臺的建設(shè)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。自從國家提出發(fā)展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育以來，各高校經(jīng)過多年來的發(fā)展和建設(shè)，均形成了以學(xué)校職能部門為主導(dǎo)運(yùn)行，各級學(xué)院獨(dú)立管理的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育運(yùn)行模式。既發(fā)揮了學(xué)校職能部門在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)中的引導(dǎo)作用，又保留了各級學(xué)院在自身專業(yè)發(fā)展中的特色。另一方面，在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競活動(dòng)和學(xué)科競賽中，各級學(xué)院之間形成了良性的競爭關(guān)系，在很大程度上激發(fā)了各級學(xué)院發(fā)展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的積極性，使創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的發(fā)展進(jìn)入良性的發(fā)展循環(huán)。在人工智能創(chuàng)新實(shí)踐平臺的建設(shè)中，要繼承現(xiàn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育運(yùn)行模式中的優(yōu)秀組織機(jī)構(gòu)模式，讓創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育繼續(xù)維持其良性的發(fā)展循環(huán)。創(chuàng)新平臺的建設(shè)需要依托于高等院校的職能部門和基礎(chǔ)院系的支持，資源的協(xié)調(diào)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)的組織運(yùn)行需要學(xué)校各級職能部門的發(fā)揮巨大的作用。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺應(yīng)以學(xué)校層面進(jìn)行組織建設(shè)，以便于合理的統(tǒng)籌校內(nèi)可利用的資源。平臺的運(yùn)行與維護(hù)依賴于學(xué)校主管創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的職能部門，而學(xué)生的創(chuàng)新思維啟蒙培養(yǎng)和創(chuàng)新熱情的調(diào)動(dòng)，需要以各級學(xué)院的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)主管部門來執(zhí)行。多專業(yè)互聯(lián)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺加強(qiáng)了專業(yè)之間的交叉融合，打破了專業(yè)之間的壁壘，也在一定程度上給各級學(xué)院的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)主管部門的工作造成了難度，學(xué)院在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)中的組織作用降低，但在學(xué)生創(chuàng)新思維啟蒙和創(chuàng)新熱情的調(diào)動(dòng)上需要發(fā)揮主要作用，需要加強(qiáng)創(chuàng)新精神的建設(shè)，把創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育逐漸發(fā)展成一種優(yōu)秀的傳統(tǒng)和一種具有榮譽(yù)感和使命感的專業(yè)特色。

（二）大數(shù)據(jù)分析與云計(jì)算技術(shù)

大規(guī)模的開放式創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育平臺的建設(shè)需要大量的教學(xué)資源支撐，更需要一個(gè)完善且高效的管理系統(tǒng)來支撐其運(yùn)行。傳統(tǒng)的教育模式下，需要至少在學(xué)校層面成立專門的組織或部門來統(tǒng)籌協(xié)調(diào)資源，投入大量的人力和物力來保證平臺的正常運(yùn)行。而在當(dāng)今人工智能技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代背景下，高校應(yīng)當(dāng)合理地利用相關(guān)先進(jìn)技術(shù)，來促進(jìn)平臺的建設(shè)和運(yùn)行。開放式創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育平臺的建設(shè)需要與大數(shù)據(jù)分析和云計(jì)算技術(shù)相關(guān)聯(lián)，由人工智能系統(tǒng)協(xié)助學(xué)生實(shí)現(xiàn)資源的檢索、專業(yè)知識和課程的推薦、指導(dǎo)教師的推薦和團(tuán)隊(duì)的建設(shè)等主要功能。在資源檢索方面，將歷屆的各類大型學(xué)科競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目資料作為大數(shù)據(jù)，利用云計(jì)算技術(shù)分析處理，實(shí)現(xiàn)競賽和訓(xùn)練項(xiàng)目的整理和歸納。云端的數(shù)據(jù)作為后續(xù)創(chuàng)新訓(xùn)練和學(xué)科競賽的經(jīng)驗(yàn)積累和參考，根據(jù)學(xué)生擬參加的競賽或擬申報(bào)的創(chuàng)新訓(xùn)練作為依據(jù)，檢索相關(guān)的優(yōu)秀競賽獲獎(jiǎng)案例，提供經(jīng)驗(yàn)支持，讓學(xué)生迅速的把握住相關(guān)的研究現(xiàn)狀和關(guān)鍵問題。專業(yè)知識和課程方面，大數(shù)據(jù)分析可以根據(jù)學(xué)生所學(xué)的專業(yè)和所參加的競賽或項(xiàng)目特點(diǎn)，提供相關(guān)專業(yè)知識和課程章節(jié)的推薦，讓學(xué)生迅速掌握開展創(chuàng)新訓(xùn)練所需要的專業(yè)知識和線上課程。指導(dǎo)教師的選擇方面，人工智能系統(tǒng)根據(jù)相關(guān)的專業(yè)知識需求和專業(yè)課程選擇，推薦合適的指導(dǎo)教師供學(xué)生自由選擇。在團(tuán)隊(duì)建設(shè)方面，平臺的智能系統(tǒng)根據(jù)大數(shù)據(jù)分析，幫助學(xué)生推薦已建立的競賽團(tuán)隊(duì)或由學(xué)生建立競賽團(tuán)隊(duì)并幫助學(xué)生招募隊(duì)友建立團(tuán)隊(duì)。

（三）線上課程與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

線上課程一直是教學(xué)改革的重點(diǎn)項(xiàng)目，多年來發(fā)展出多種多樣的形式。在疫情期間，線上課程發(fā)揮了巨大的作用，并在實(shí)踐過程中發(fā)展出多種靈活多變的使用方法，可以采用線上直播授課、線上錄播授課或者線上線下混合授課等多種多樣的授課方式。另一邊，在國家教育部的號召下，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的建設(shè)正在大規(guī)模展開。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)與在先課程有著同樣靈活的教學(xué)特點(diǎn)，受教學(xué)時(shí)間和教學(xué)場地的限制相對較小，可以學(xué)生為教學(xué)主體，開展自由的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。目前虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺上擁有大量的開放式線上實(shí)踐教學(xué)資源，是未來實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主流發(fā)展方向。線上課程和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的大規(guī)模建設(shè)和發(fā)展，為大規(guī)模開放式的創(chuàng)新實(shí)踐平臺的建設(shè)提供了有力的保障。利用線上課程可以充分發(fā)揮學(xué)生在教學(xué)中的主觀能動(dòng)性，為不同專業(yè)的學(xué)生跨專業(yè)學(xué)習(xí)提供便利條件，促進(jìn)學(xué)科之間的交叉融合，助力大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展突破瓶頸。

（四）人工智能助學(xué)

創(chuàng)新實(shí)踐平臺的建設(shè)以大數(shù)據(jù)分析和人工智能為技術(shù)基礎(chǔ)，人工智能技術(shù)的應(yīng)用和不斷升級完善，是創(chuàng)新實(shí)踐平臺持續(xù)發(fā)展優(yōu)化的必要手段。大數(shù)據(jù)分析離不開龐大的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，在創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)的運(yùn)行過程中，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不斷的積累完善，進(jìn)一步提高大數(shù)據(jù)分析的能力。在這種模式下，可建立較完善的人工智能助學(xué)系統(tǒng)，以此來加強(qiáng)開放式線上教學(xué)最薄弱的答疑互動(dòng)環(huán)節(jié)。人工智能助學(xué)系統(tǒng)可在不斷的運(yùn)行中，升級數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)學(xué)生反饋，優(yōu)化數(shù)據(jù)分析邏輯。實(shí)現(xiàn)在運(yùn)行的過程中自我完善的功能，在搜尋問題答案的時(shí)候提供更多更準(zhǔn)確的選項(xiàng)。人工智能助學(xué)系統(tǒng)可以與線上課程形成完善的自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)，幫助學(xué)生在創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)中快速地掌握所需要的專業(yè)知識，并突破學(xué)科和專業(yè)之間的界限，形成開放式的自主學(xué)習(xí)模式。

四、結(jié)語

創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)和人工智能教學(xué)是先進(jìn)的教學(xué)改革方向，是我國新時(shí)代發(fā)展戰(zhàn)略對高校教育發(fā)展提出的基本要求。基于人工智能教育技術(shù)建立開放式的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)平臺，可促進(jìn)學(xué)科間的交叉融合，建立以學(xué)生為中心的開放式實(shí)踐教學(xué)體系，促進(jìn)我國高校的創(chuàng)新實(shí)踐教育繼續(xù)向前發(fā)展。