“課賽”融合的人工智能學科人才培養模式教學探索

張建磊

摘? 要：人工智能是當下科技發展的主流趨勢，涉及了多個行業的發展。人工智能學科的人才培養因此成為高等教育的重中之重。如何讓學生能學有所成、學以致用，是人才培養的新目標。鑒于人工智能學科的特點，如何將課本理論知識和實際應用有效結合，可以看作是提升人工智能學科學生綜合能力的重要環節。本文以提高人工智能學科課程的“教-學”質量為根本目的，探索融合課本知識和學科競賽的課程建設。近兩年的教學實踐也表明，充分利用課堂時間，用競賽活動調動學生的學習興趣，鍛煉其理論聯系實踐的能力，有望實現培養動手能力強、學以致用的人工智能學科人才的教學目標。

關鍵詞：教學設計 教學探索? 人工智能? 學科競賽

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2021）07（b）-0124-03

Exploration on the Teaching Mode of Talent Training of Artificial Intelligence Subject Based on the Integration of "Course Competition"

ZHANG? Jianlei

（College of Artificial Intelligence， Nankai University， Tianjin， 300371? China）

Abstract： Artificial intelligence is the mainstream trend of current scientific and technological development， involving the development of many industries. Therefore， the talent training of artificial intelligence has become the top priority of higher education. How to make students succeed and apply what they have learned is the new goal of talent training. In view of the characteristics of artificial intelligence， how to effectively combine the theoretical knowledge of textbooks with practical application can be regarded as an important link to improve the comprehensive ability of students in artificial intelligence. With the fundamental purpose of improving the "teaching learning" quality of artificial intelligence curriculum， this study explores the course construction integrating textbook knowledge and discipline competition. The teaching practice in recent two years also shows that making full use of classroom time， using competition activities to mobilize students' learning interest and exercise their ability to integrate theory with practice is expected to achieve the teaching goal of cultivating artificial intelligence talents with strong practical ability and learning for application.

Key Words： Teaching exploration; Teaching design; Artificial intelligence; Course competition

黨的十八大以來，我國的高等教育改革和發展取得了很多成就，也日益步入新的發展階段，對國家發展和民族復興的貢獻逐漸增強。從某種意義上說，我國正在從高等教育大國向高等教育強國邁進。在2016年“全國高校思想政治工作會議”上，習近平總書記指出：“我們對高等教育的需要比以往任何時候都更加迫切，對科學知識和卓越人才的渴求比以往任何時候都更加強烈。黨中央作出加快建設世界一流大學和一流學科的戰略決策，就是要提高我國高等教育發展水平，增強國家核心競爭力。”

在當前激烈的國際競爭環境下，國家的發展對人工智能人才的需求變得更加迫切，加強培養人工智能人才是重中之重的任務。2017年7月8日，國務院印發了《新一代人工智能發展規劃》，這為我國發展人工智能提供了思路和方向。近年來，人工智能技術已經逐步開始在多個行業落地，被納入國家發展戰略。2018年，李克強總理在政府工作報告中明確提出要“加強新一代人工智能研發應用”，這就要求教育工作者積極了解人工智能技術和其發展趨勢，升級課堂授課和考試方式、實現技能教育和市場需求的有效鏈接、快速更新知識結構等。

1? 人工智能學科人才培養中存在的問題

到目前為止，已經有很多高校設置了人工智能學科的相關專業，部分高校還成立了人工智能學院[1-3]。在人工智能學科建設和人才培養的探索中，我國的高等院校已經取得了一定的成果，為國家和行業培養輸送了一些符合社會發展需要的人工智能專業人才，為推動我國人工智能產業的發展做出了不可磨滅的貢獻[4]。但是，現階段我國高等教育機構對人工智能專業的人才培養仍然處于摸索階段，所以仍然存在很多值得探索和改進的地方。例如，有些高校開設的人工智能專業或設置的人工智能學院，是在原有的計算機專業、自動化專業、智能科學技術等專業的整合劃分，課程的設定也多建立在這些相關專業的基礎上[5]。

人工智能是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。人工智能是計算機科學的一個分支，它企圖了解智能的實質，并生產出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應的智能機器，該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統等。因此，人工智能學科所包含的系統的知識體系和課程結構，不是所有的高等院校都能完善、準確、切實可行地設立的。

在現有的人工智能學科成立和設置的條件下，人工智能的技術不能完整地由課程來實現，課程與課程之間可能關聯性不強，專業課程實用性欠佳，難以形成完善的科學知識體系等[6]。這種現實的背景，容易導致人工智能學科的人才理論基礎不夠完善和扎實，進而影響他們在工作崗位上的學以致用、融會貫通和創新能力。另外，多數院校的人工智能學科開設的專業課程中，存在與實際應用的脫鉤。課本或課堂上的知識以傳統的模型、算法等知識為主，教師為了教學而教學，對學生的學以致用的引導欠缺。這樣容易導致學生在學完課堂知識后，不懂如何解決實際問題。即使他們在課程結課時取得的期末成績不錯，但僅僅限于課堂知識。

2? 課賽融合背景下人工智能人才培養的探索

針對人工智能學科人才培養和課堂教學中可能存在的這些問題，也在進行探索。在人工智能學院的學科背景下，為學生開設了集群智能控制專業課。鑒于在水中機器人大賽的參賽經驗，試著將競賽與專業課程相互融合，在“課賽融合”的新模式下提升學生的學習興趣。興趣是最重要的學習動力。在競賽中認識到實際問題，在課堂知識中找尋對應的理論工具，在相互融合中提高學生的動手能力，是初步設定的教學目標。

當下，學科競賽種類和名目很多。“課賽融合”不是盲目地選擇一個競賽，將其融合到課堂教學的規劃中，而是要以此門專業課程的培養任務為指導綱領。因此，在傳統的課堂教學基礎上，提出和采用“課賽融合”的新模式，要有科學的教學規劃和思路設計。核心目的是用學科競賽的實踐活動推動略顯枯燥和晦澀的理論學習。一般來說，競賽的內容和題目設計都來源于實際問題，如仿真機器魚搶球大作戰比賽、仿真機器魚雙魚協作過孔、機器魚水上垃圾清理等。一方面，學生容易理解這些與實際問題相關聯的題目，也就產生了興趣。另一方面，一個實際問題的解決，容易讓學生對此類實際問題的解決有了思路啟發，能夠提高他們融會貫通的能力。這是競賽問題的參與和設計的優勢，略枯燥的課本知識無法帶來的效果。

多次參與這種競賽類問題的設計和解答，有助于提升學生的自信心，促進他們較快成長為人工智能領域的專業人才。而不是帶著略枯燥的課本知識，毫無鍛煉過的解決實際問題的能力，步入工作崗位后再從零開始學習學以致用。值得注意的是，單純地參加學科競賽，沒有課堂理論知識的支撐，頂多只是參賽經驗的積累，達不到真正追求的學以致用的能力。

因此，需要再強調的是，“課賽融合”的新模式中，競賽為輔，課堂教學為主。用競賽去發現可以解決的實際問題，用競賽來提升學生的學習興趣，用競賽來提高學生的動手能力。同時，競賽可以反哺課堂教學這也是很重要的一點。通過在競賽中遇到的新問題、發現的新的解決思路、碰到的解決問題的瓶頸，都可以補充到課堂教學的學習與討論中。通過此種方式的互動，學生會變被動為主動，增加了學習興趣，提高了學習質量，將這門專業課程的學習變得生動而豐滿。

3? 課賽融合背景下人工智能學科人才培養的探索

在教學實踐中，本院已經開展了此類“課賽融合”的新模式。科學地選擇學科競賽，有針對性地讓學生參與實際問題的解決，同時保證課堂教學的主體地位不動搖，是本院的核心教學原則。具體而言，是在開設的人工智能專業課——集群智能控制課程中，將國際水中機器人大賽的題目與課堂教學有機結合。集群智能控制涉及的主體是多自主體的智能協作。

課堂教學以理論知識講解為主，以機器魚智能體的實驗和水中競賽為輔，開展教學探索與設計。之所以選擇機器魚，是因為當下普通種類的機器人，大多數學生都接觸過或聽說過。而因為機器魚應用范圍是在水下，相比傳統的機器人，更能吸引學生的興趣。以他們為例，在課堂上講授機器魚群的智能協作及存在的科學問題。同時，也積極引導學生參與國際水中機器人大賽。競賽的題目選擇，力求與課程知識點緊密結合，并能引導理論與實際問題的融合。值得注意的是，在此要考慮學生所處的年級和其知識儲備，給予適當引導，否則容易占用學生的較長學習時間去找尋知識，也容易挫傷他們的自信心。通過在實踐中的摸索，學生能更深刻理解所涉及的知識點和技術方法，達到了教學目的。

除此之外，在探索知識講解和競賽融合的過程中，要注意時間的分配，也要慎重選擇對應的學科競賽。如果時間分配不合理，往往會導致課堂知識講解和競賽活動的天平失衡，影響大學專業課程的開展和進行。這將嚴重影響教學培養計劃的進行，影響學生對于基礎知識的學習和掌握，非常不恰當。競賽類的活動只是課堂教學的輔助。通過競賽可以提供給學生見識實際問題的機會，得到對于實際問題的切實理解，提高將枯燥和抽象的理論知識深化為解決實際問題的能力，這是核心所在。一方面，學生對于脫離實際的單調和枯燥的課堂知識的理解，只有在解決實際問題中才能得到提高和深化。另一方面，離開了課堂理論知識的學習和理解，面對實際問題將沒有頭緒，不知道選擇何種理論工具作為支撐。實際問題的解決，離不開理論知識和工具的掌握，離不開扎實的課堂學習。因此，作為工科的課堂教學和知識儲備，課堂教學和競賽最好的融合方式是相輔相成，有機結合，不能顧此失彼，也不能打破教學為主的平衡。

4? 結語

在當下人工智能學科人才培養的需求下，積極探索“課賽融合”的模式，以其促進學生學的質量與用的能力。通過競賽題目提高學生的學習興趣，通過競賽活動提高學生的動手能力，通過競賽反哺的課堂教學培養基礎扎實的人工智能人才。總之，拋開單調而枯燥的“填鴨式”教學，用心地探索提高教與學的質量、學與用的能力的教學模式，是高校教師義不容辭的責任和義務。

參考文獻

[1] 李艷生，楊美美，魏博，等.人工智能背景下機器人工程專業人才培養策略[J].教育觀察，2019，8（1）：68-70.

[2] 李暉，李曉林.“人工智能”熱潮下計算機專業人才培養探討[J].電腦知識與技術，2020，16（11）：209-210.

[3] 包學才，樊棠懷，鄧承志.人工智能背景下地方院校信息類專業學位研究生人才培養模式改革探索[J].高教論壇，2020（6）：80-83.

[4] 周益民，張栗粽，陳文宇.新工科背景下人工智能人才培養模式改革[J].現代職業教育，2019（4）：46-47.

[5] 李祥，陳鳳.國際人工智能教育研究的進展及其對專業人才培養的啟示[J].黑龍江高教研究，2020，38（4）：79-86.

[6] 張海嬌，智慧教育背景下職業院校學前教育專業人才培養研究[D].石家莊：河北科技師范學院，2019.