OBE理念下人工智能課程教學改革研究

王靜 劉靈

摘要：隨著OBE理念的深入，以學生為中心，以預期成果為教育教學目標，讓學生主動學習、深入學習的教學體系正廣泛應用于高校教育教學中。本文以人工智能課程為例，從目標的準確性——人才培養目標、行為的準確性——教學模式、教學設計等、結果的準確性——預期成果及成果導向三個維度來分析融入OBE理念，通過不斷改進教育教學方法、推進師資隊伍專業素質教育建設、創新理念下新的教育評價體系、搭建實踐教育教學平臺，來不斷提高教育教學質量，提升學生創新創業實踐能力。積極探索出一條符合當前基本國情，能夠激發學生興趣、適合高等院校可持續發展的符合OBE理念的教學改革方案。

關鍵詞：OBE理念;預期成果;成果導向;人工智能;創新理念

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）28-0099-03

開放科學（資源服務）標識碼（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）是一種注重結果的教育理念，在整個OBE理念的指導下，教育教學工作要以成果為導向[1]，也就是說要注重教育教學產出，在這個理念下，需要去積極調整教學思路、培養方案及其對應的課程內容，整個教學過程中要以學生為中心，先確定學生所具備的能力素養，在此基礎上，依據企業所需為導向，倒推式的去探尋適合學生的教育模式，同時量化教學的評價機制并就成果達成度來改進教學過程中出現的問題，并最終完成教學目標。

2014年李克強首次提出“大眾創新、萬眾創新”的理念，2016年“新工科”如火如荼發展起來[2]，2017年教育部為了應對這新一輪的產業革命，積極推進新工科建設，并同各大高校進行研討活動達成了“復旦共識”“天大行動”“北京指南”[3]。2018年提出了新的標準，明確指出成果導向原則也即OBE理念成為高等教育的基本原則之一。對于新工科的建設，尤其針對一些新興的學科產業，比如物聯網、人工智能等，拿高等學校新工科教育來講，新工科的建設主要是利用一些新的教學理念[4]、教學結構、教學模式來提升教學質量，將人才培養向著新功課背景下的多學科交叉融合的復合型人才培養進行轉變，解決理論與實踐脫節的現象，培養學生的創新實踐能力，提升技能，積極應對國家對新工科人才提出的挑戰。

人工智能引領科技發展，國家對人工智能人才的需求也與日俱增，人工智能屬于新興產業，目前高等學校對人工智能人才的培養尚處于初級階段，如何在初級階段打好堅實基礎，努力培養出適合中國國情的新工科人才是高等教育學校在人工智能相關專業的教育教學中需要考慮的問題[5-6]。

本文主要從目標的準確性、行為的準確性及結果的準確性三個維度來加強對學生的培養，以學生為中心，以成果導向為基本原則，分別從傳統教學目標的不足與OBE理念下教學目標的區別上來論證;從教學模式、教學設計的改革來說明如何培養出具備課程交叉能力融合的能力的人才;并以預期成果的評價機制來倒推進行教育理念的設計，設計出具備創新模式，與高校OBE理念一脈相承的教學理念，積極完善教學過程，為培養出創新人才達到較好的教學成果。

2 目標的準確性

所謂目標的準確性是指在目標的界定上，能夠準確地找出適合當前標準的切入點[7]，當前要找到的就是符合OBE理念標準的目標——學生通過教育過程后所取得的學習成果，針對這一標準，要清楚學生最終取得的學習成果到底是什么？為什么要取得這樣的學習成果？如何有效的去幫助學生取得這些成果？取得的這些成果之后如何有效的去評價學生取得的這些成果是否已經達到了這些標準？根據工程教育認證中的成果導向的原則，劃分能力目標、攻關能力素質培養、改進學習效果評價機制，通過實際成果來對課程進行評價。積極探索出一條符合當前基本國情，能夠激發學生興趣、適合高等院校可持續發展的符合OBE理念的教學改革方案。

2.1 傳統教學目標的不足

傳統目標的不足首先表現在其目標的定位問題上，傳統目標側重于教的怎么樣，不清楚教學過程中期望學生應該取得的學習成果到底是什么？這種成果應該以一種什么樣的方式來體現，尤其以一種新工科教育人才的培養的方式更是缺乏。其次過于強調課程，嚴格地按照課程來進行，忽略了關于對產出的影響。如圖1所示，給出傳統教學目標與OBE理念教學目標的對比，可以看出傳統教學更多的是評價每門課教的怎么樣而忽略了學生是否達到了一定的能力要求。

2.2 OBE理念下的教學目標

基于OBE理念的教學目標關注的是產出，是成果，以成果為導向最終使得學生達到一定的能力要求[8-9]，培養出的是應用型、卓越型、創新型的人才，注重的是知識、能力及素質的培養。為完成這一教學目標，從教學內容更新、教學方案設計、教學模式創新、學習效果評價幾個方面來促進，如圖2所示，來進行教育理念和教育規律的創新。按照應用型本科高等院校的辦學宗旨及學校定位結合市場對人才培養的需求，來確定課程的培養目標。

3行為的準確性

在本節中，我們主要介紹為完成OBE理念教學目標，從教學內容更新、教學方案設計、教學模式創新等教學行為上的規范性與準確性。

3.1教學設計改革

OBE教育理念成果導向的教學設計并不是不顧教學過程中學生的學習結果，而是說學校應該根據學生最后所能達成的頂峰結果來進行反向設計，按照反向設計原則來設計課程，并且在階段過程中給予階段性的評價標準。這里的學習成果并不僅僅是指學生所知、感覺和了解，更不是學習的階段過程中的暫時性的表現，而是在學完課程之后，能夠轉化為自己內在的知識，轉化為心靈深處的歷程，包括實際的應用能力、心靈深處的價值觀以及可能涉及的一些情感因素等。

人工智能這門課程屬于一門新興學科，涉及一些交叉性專業的融合，這門課程的教學內容涉及多元化知識的講授，所以要創新其教學模式，改變已有的傳統的以教師為主的教學方式，以學生為中心按照成果導向原則持續改進的理念來進行教學的反向設計。

如圖3所示，學生在學習該課程的過程中，包括課前課、課堂及課后三個環節，每個環節特別強調學生在各個環節學到了什么？而不是在這個環節中老師教了什么.通過調查問卷的方式，強調的是個性化的教學，進行主題討論及投票，改變原來的“車廂”式的教學方式。通過課前及課后的環節，強調研究型的教學方式，根據學生自身情況，制定教學方案，改變灌輸型的教學方式，通過課后的答疑給學生提供不同的學習機會。

在課程實施階段，對課程進行研讀梳理，將特別需要實踐的部分、創新的部分、理論的加強部分等區分開來，每一部分都細化為能力目標的實現，確保與能力目標保持一致以達到最終整個課程目標的實現。

3.2 針對能力結構的課程交叉融合

人工智能這一門課程，所涉及的專業課程知識種類繁多，這就需要專業課教師具有扎實的理論知識基礎，尤其數學及計算機方面的基礎理論。同時由于人工智能課程的應用領域廣泛，涉及環保、醫療、農業等多學科知識，所以要打破學科間壁壘，增強課程間的系統性連接性，不再將每一個知識單元看成是孤立的系統組成。如圖4所示為針對能力結構的課程交叉融合。

針對能力結構的課程交叉融合首先需要設置貼合OBE理念的教學計劃，然后按照成果導向的原則，通過社會需求、學校定位及個人需求來共同驅動學生的能力培養，針對能力結構的培養，在以學生為中心的學習過程中來實現課程專業的深度融合，進而更好地為能力的培養提供資源。其中創新能力的培養可以通過科技競賽、科研項目及一些創新創業的訓練來實現，針對人工智能的應用領域如智慧城市、智慧醫療、智慧農業等融合人工智能課程內容如自然語言處理、計算機視覺、機器學習、深度學習、模式識別等來修正能力目標。舉個例子，比如利用深度學習來進行智慧醫療時，采用多元化教學，讓學生明確學習目標和預期成果，重學習、重思考。

對于智慧醫療中醫學影像檢索系統的有效管理和應用是當前人工智能跨學科領域的一大難題。其中對于醫學影像檢索來講，主要通過檢索出與診斷病例相似的病例，為經驗缺乏醫生提供較為有效參考價值，這樣對于病人后期的診斷和治療有很大的幫助作用，并且對于實習醫生和醫學學生積累診斷經驗起到很大的促進作用，所以基于此激發學生興趣，鼓勵其創新依據人工智能中的深度學習技術來設計醫學圖像檢索系統。通過把具體的框架圖講授給學生，如圖6所示，為我們自己設計的框架圖，提出來的卷積神經網絡在腦部腫瘤檢索上的應用。這里就用到了人工智能領域的機器學習、神經網絡，結合這個腦部腫瘤檢索的深度學習框架通過實驗仿真讓學生真正去理解卷積神經網絡如何進行卷積，卷積的意義到底是什么？讓學生對其中的每一個環節進行設計，可以通過小組組合的形式，分組和實現每一個環節，然后再把各個組的每個環節連接起來形成一個系統，這樣既鍛煉了學生的創新實踐能力，又加深了對理論知識的理解與應用。

4結果的準確性

在面向能力結構的課程交叉融合的前提下，引導學生深度學習，不僅學方法、學理論，更注重的是創新、思考、探究、展示及解決問題的能力，通過設計一些挑戰性的任務，如設計項目結構，創新實踐等。基于OBE的人工智能的課程教學更加注重的是實踐的能力，是解決綜合問題分析研究的能力，進而培養出學生的創新意識、由內而外的價值觀。

4.1 成果導向原則

成果導向原則實際遵循的是一種從需求出發的反向設計的原則，由需求決定學生的培養目標，由培養目標決定課程體系，由課程體系決定課程之間的聯系性，保證教育的培養目標與教學成果的一致性。成果導向的原則使得課程聚焦在學習的成果上，而不是在學習的形式、學習的課時上，如圖7所示從需求出發設置多元化的培養目標，確立出多維的評價體系，同時以案例教學為橋梁設置培養過程，反過來利用成果評價數據持續改進培養過程。

4.2 預期成果評價機制

傳統的教育考核一般采用比較性評價的方式，一般分為期末考試和平時成績兩部分，期末考試通過筆試的方式，平時成績通過平時作業、考勤等來體現。這種評價方式較為單一，不能全面地體現出對學生能力的培養，比如有的學生擅長理論考試，但實踐能力缺乏而有的學生動手操作能力較好，但理論水平上又欠缺。所以要采用多維的評價標準，側重于學習的實?質，利用平時作業和平時實驗了解學生對知識點掌握的情況，利用實踐作品鍛煉學生的綜合技能，以更全面的視角了解學生對理論、實踐技能的掌握情況。OBE 理念強調人人能成功，教師要注意個性化培養，正視個體差異，對學生進行橫向的比較而不是注重縱向的比較。讓每一個學生按著適合自己的節奏達到屬于自己的成功，最終實現以“成果導向”原則的教學目標。

5結語

以成果導向為原則的教學模式，將以教師為中心轉變為以學生為中心，讓學生在學習活動中進行自身比較達到既定目標，OBE教學理念是一種可以提升學生創新創業能力的理念，在社會、學校及老師的共同作用下，開展教學活動，完善各種教學評價措施，進而對學生進行培養，構建OBE理念下人工智能實踐教學模式和創新，對于增強學生創新實踐能力和社會適應能力有積極作用，同時需要教學單位傾注更多的熱情和改進措施。

參考文獻：

[1] 李金玲，李華新.工程教育視閾下基于OBE理念的混合式教學模式研究[J].軟件導刊（教育技術），2019，18（9）：36-37.

[2] 鐘登華.新工科的內涵與行動[J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[3] 劉鍇，孫燕芳.基于OBE教育理念的高效教師培養研究[J].黑龍江高教研究，2017（6）：59-61.

[4] 施曉秋.遵循專業認證OBE理念的課程教學設計與實施[J].高等工程教育研究，2018（5）：154-160.

[5] 王春娟，孫愛晶，陳怡君.基于OBE理念的工程教育人才培養方案評價體系探索[J].創新創業理論研究與實踐，2018，1（6）：17-19.

[6] 趙存有，陳國晶，常祿.基于OBE理念的課程教學設計研究[J].黑龍江教育（理論與實踐），2020（8）：70-71.

[7] 李金玲，李華新.工程教育視閾下基于OBE理念的混合式教學模式研究[J].軟件導刊（教育技術），2019，18（9）：36-37.

[8] 譚春嬌，陳微，趙亮，等.工程教育認證理念指導下的教學改革[J].計算機教育，2019（2）：123-126.

[9] 付曉琳，湯淼，劉鋼，等.成果導向（OBE）下軟件工程專業實驗課程教學改革研究[J].軟件導刊，2018，17（10）：216-219.

【通聯編輯：王力】