“1+1+2”教學模式的探索與實踐

何玉杰 李敏 劉霞 邢宇航 魏振華

摘? 要：針對人工智能課程教學與火箭軍作戰應用需求存在差距的實際問題，該文以培養德才兼備的高素質專業化新時代軍事智能人才為牽引，堅持立德樹人、為戰育人，提出人工智能課堂“1+1+2”教學模式，即“一種育人理念”，樂學、樂思、樂動的“三樂”育人理念，貫穿教學始終；“一種教學方法”，專題探究式教學方法，在對課程內容體系重構的基礎上，注重對學員的引導和啟發；“雙維度思政育人”，課堂內外“橫向+縱向”課程思政育人模式。該文所采用的教學模式已應用在火箭軍工程大學人工智能課堂教學中，經多年實踐，該模式能夠有效提升課堂參與度和活躍度，在培養科學思維的基礎上，切實提高學員利用智能技術手段解決軍事應用問題的能力。

關鍵詞：人工智能；教學模式；專題探究式；思政育人；育人理念

中圖分類號：G642? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）15-0080-06

Abstract： In view of the actual problem that the AI course teaching is divorced from the rocket army's operational application needs. This paper， guided by the cultivation of high-quality and professional military intelligence talents， insists on cultivating people by virtue and training them for war， and puts forward the "1+1+2" teaching model. The model includes one kind of education concept， one teaching method and dual dimension ideological and political education. The education concept means three education concepts of learning， thinking and moving， which runs through the course teaching. The teaching method means thematic inquiry teaching method. The dual dimension means horizontal and vertical curriculum ideological and political education model. This teaching model adopted in this paper has been applied in the AI course teaching of College of War Support. After years of practice， this model can effectively improve the degree of classroom participation and activity. On the basis of cultivating scientific thinking， students' ability to use intelligent technology to solve military application problems can be effectively improved.

Keywords： artificial intelligence; teaching model; thematic inquiry; ideological and political education; education concept

人工智能因其在各個行業取得的巨大成功，已經受到人們的廣泛關注，成為未來主流發展方向。當前，在深度學習算法的促進下，人工智能攜帶著云計算、大數據、卷積神經網絡等技術，突破了自然語言處理、圖像識別等應用瓶頸，為人類帶來了翻天覆地的變化，尤其是在軍事應用領域更是如此[1]。人工智能原理及應用課程圍繞人工智能基礎理論知識傳授和應用實踐能力培養開展教學，對面向軍事應用場景的智能信息挖掘、分析、處理起重要的支撐作用，因此探索研究它的課程教學模式創新具有很重要的現實意義。本文針對教學實施過程中所存在的問題，對課程教學理念、教學方法以及思政育人進行了探索，提出了“1+1+2”課程教學模式，該教學模式能夠更好地將課程教學與學員學習訴求統一起來，在持續激發學員學習積極性的同時，突出學員對知識的加工和理解深度，提升學習效果。

一? 課程簡介及存在的問題

人工智能原理及應用課程是火箭軍工程大學（以下簡稱“我校”）信息類專業學員第六學期開設的專業背景課程。自2016年開設以來，一直以價值塑造、能力培養、知識傳授有機融合的人才培養模式，堅持“理論與實踐結合、課堂與崗位結合、知識與能力結合”的基本原則，致力于打造高階性好、創新性優、挑戰度高的一流課程。通過全面系統講授人工智能原理知識，幫助學生熟悉人工智能算法理論，理解算法設計思想，掌握智能算法的基本原理及軍事應用手段；通過多種實踐教學，使學員對人工智能專業理論知識有更深層次的認識和感悟，同時注重構建學員科學的工程應用思維，使其具備人工智能技術應用開發、系統管理與維護等動手能力；并將以火箭軍“三愛、五講”為核心的礪劍精神融入學生價值塑造，著力培養新時代“四有”軍人。

在實施課程教學過程中，雖然課程組十分注重對學員的引導和啟發，并有意識地增加學員動手實踐比重，但目前教學過程中還存在如下問題。①隨著理論學習的逐漸加深，個別學員課堂參與度不夠、積極性有所衰退。②課程教學內容體系與新時代部隊崗位任職需求還有一定差距[2]。更多的是前沿技術的發展和算法理論學習，反映部隊現實應用需要的內容較少，部分學員在對知識的有效運用方面還不知所措。③個別學員在動手實踐方面，通常采用“抱大腿、下代碼、改框架”的方式，缺乏對實踐學習的深入思考，創新能力還有待提升。④思政育人活動持久性不夠。個別教員往往只注重課堂“45分鐘”，思政育人停留在課堂的某個環節，即講即過。所采取的思政“手段枯燥缺乏吸引性，形式單一缺乏多樣性，內容空洞缺乏影響性”，育人效果不盡人意。

二? “1+1+2”課程教學模式基本內容和方法

針對上述存在的教學問題，課程組對本課程教學理念、內容體系、教學活動方法手段以及課程思政進行了改進和優化，提出 “樂學、樂思、樂動”育人理念，根據崗位任職需求，對教學內容體系進行了重構，并針對教學內體系特點，采用了“專題探究式”教學方法，實踐了“雙維度”思政模式。所構建的“1+1+2”課程教學模式如圖1所示。

（一）? “樂學、樂思、樂動”育人理念

關于如何學習，子曰：“知之者不如好之者，好之者不如樂之者”，如何以學員為中心，讓學員在課堂當中，從知之（知道學習）到好之（喜歡學習），再從好之到樂之（享受學習）發生轉變，是所有任課教員都應著力解決的重要問題。通過問卷調查、交流溝通以及其他代課教員評價反饋，摸清學員底數，觀察學員在課堂表現，挖掘學員學習興趣逐漸下降、課堂活躍度不高的深層次原因，轉變思維，優化教學內容體系、改進授課方式方法[3-4]，以學員能夠樂學（樂于學）、樂思（善于思）、樂動（勤于動）為教學出發點，讓“三樂”育人理念始終貫穿整個教學過程。

注重激發學員學習興趣和主觀能動性，將學員在課堂中的“樂”擺在重要位置。一方面通過“堂堂有引入、回回有實踐”的教學活動，“聯系生活、解釋現象”的典型案例，“前沿知識、隨手可觸”的前沿擴展，力爭做到讓學員“從被動吸引到主動學習”的“樂學”狀態；另一方面對于本課程來說，比知識學習更重要的是科學思維的養成，通過主動引導學員在案例實踐中不斷探索問題解決思路，幫助學員不僅看到各個算法模型表面冰冷的美麗，更能站到科學家的角度感受到算法模型背后火熱的思考，把握住各個算法設計的靈魂和出發點，實現學員“樂思”的狀態；此外，還通過設置趣味性的算法設計大賽，激發學員動手實踐的欲望，采取“分組對抗，個人積分”的形式，進一步打通知識到能力的轉化渠道，實現學員的“樂動”。

（二）? “專題探究式”教學方法

1? 教學內容優化

人工智能與統計學、心理學、計算機科學、生物學和控制論等都有交叉關系，學科涉及的內容十分龐大。人工智能學科知識的繁多與授課學時有限之間的矛盾比較突出。作為國內模式識別專業的領軍院校，如中科院智能所、清華大學、上海交通大學和南京理工大學等，所開設的人工智能課程學時和內容也不盡相同。在參考了上述院校的授課內容的基礎上，課程組先后5次赴火箭軍基層部隊及北京機關，3次赴西安交通大學、西安電子科技大學等高校調研，同時考慮到我校軍事特色和部隊實戰化能力素質需求，采用“重基礎、育思維、強實踐、寬拓展”的內容優化原則，按照“模塊化設計、專題式授課、針對性實踐”思路，圍繞知識表示邏輯、機器學習、決策系統三條主線，對教學內容進行重構，主要包括知識表示、推理、搜索策略、機器學習、專家系統和決策支持等共40學時，構建了人工智能原理及應用課程“3模塊15專題4實踐”的內容體系，如圖2所示。

另外，針對人工智能領域中新問題、新理論交錯涌現的現象，積極將最新技術和科研成果引入到課堂當中，提高課程的研究性和實踐性內涵，引導學員探究新技術新方法，體現課程的創新性。

2? 教學方法改進

為了更好地鼓勵學員自主高效地參與到教學過程中，踐行“樂學、樂思、樂動”的育人理念，充分利用授課對象專業通常不超過25人的小班優勢，面向專題式教學內容體系特點，實行“專題探究式”教學方法，通過“設置情境-分發案例-提出問題-引導探究-合作學習-交流歸納”等實施環節，根據不同的專題內容，區分閱讀、觀察、研討和實驗等途徑，讓學員自行發現并掌握相應原理和結論。

1）著力構建課程探究案例庫。每專題設置1～2個案例及配套探究問題，共創建收納案例25個，建立知識點抽象概念與實體表征的連接關系，并采取多樣化的呈現方式（視頻、圖像、動畫等），用以引導學生分組探究解決問題[5]，歸納結論。促使學員提升知識加工深度，在加深對知識點理解的同時，鍛煉培養學員分析解決實際問題的科學思維。

2）信息化手段助力云課堂實現。結合在線人工智能實踐教學平臺、雨課堂、學堂云平臺等手段，優化與學員互動形式，提升學員參與課程學習的廣度和深度，充分將學員的點滴碎片時間利用起來，提高課堂學習效率，增強課后的參與度。同時，利用智慧教室開啟現場云課堂，通過網絡視頻實時將互聯網公司、地方高校、工業部門等專家學者 “請進”課堂，打破線下教學的樊籬，實現與校外各類人員、資源要素的高效對接，提升課堂學習趣味性。

3）扎實推進課程實踐教學。采取隨堂實踐與課程實驗相結合的方式，讓學員們在動手過程中找到樂趣。①增大課堂實踐比例，通過隨堂實踐讓學員在各個知識點的實現中，加深知識理解，聚沙成塔；②開設驗證性、綜合性、自主性的三性實驗項目，由學員分組開發并集中匯報，完成對理論知識的實踐理解；③依托人工智能實踐教學平臺，開設課程算法挑戰賽，挑戰賽包含經典人工智能軍事應用題目（艦船目標分類識別與檢測），由學員自由組隊進行PK，實時公布最新排名，在競爭中激發學員動手的欲望和興趣，在競爭中使學員獲得“跳一跳就能夠得著”的成就感，體現課程的挑戰度。

（三）? “雙維度”課程思政模式

課程思政是國家教育大勢與現實需求的綜合體現，也成為各大高校教學改革的熱點。我校作為軍事院校，更應該堅守教育“顏色”，以“培養什么人”這個教育的首要問題為根本導向，以促進學員成長成才為出發點和落腳點，結合各專業以及學科的實際，針對部隊人才素質需求，面向戰斗力生成，深入挖掘課程所蘊含的思想政治教育元素，增強課程的育人功能，使各類課程與學校思政課程同向同行，形成協同效應[6]。同時我校學員管理和教學模式特殊，更具有集中式、系統化、持續進行思想政治教育的優勢。基于此，課程組針對思政育人活動缺乏持久性、效果欠佳的問題現狀，提出了課堂內外“雙維度”課程思政教學模式，深入挖掘本課程思政元素，構建了人工智能課程思政體系框架和教管聯動機制，在知識傳授的同時進行價值傳輸。

1? “橫向”思政教學模式

課程思政是系統工程，尤其是對于專業課教員而言更是如此，需要全時、全過程、全方位的探索與推動，充分發揮專業課程四個“80%”特點的延伸價值，實現“大思政”理念下的課堂外“橫向”思政教育，依靠但并不完全依賴課堂教學這個主陣地、主場所，加強與學員課后溝通交流，突破課上課下、課堂內外的界限壁壘，將課堂思政教育的范圍擴展到平時生活中，形成“大思政”氛圍。重構“教管聯動”新制度，在生活中教、在學習中管，讓思政價值元素融入到學員的日常工作學習中。

1）橫向“教管聯動”新橋梁的搭建。軍校采取的是封閉式管理模式，學員們日常接觸最多的除了教員就是學員隊管理干部，學習生活環境較為單一。為了切實做好學員日常管理、提高教學質量，目前我校已經實施了一系列“教管聯動”的舉措，每學期開始的師生見面會，讓學員課前認識熟悉教員，拉近彼此距離；學期中隨著專業課程的開課，不定期組織教管干部座談，對學員學習情況進行交流溝通；學期末開展課程答疑，對課程內容進行總結輔導，有針對性地幫助學員加深知識理解、鞏固知識體系。此外還安排年輕教員赴學員隊代職，進一步深入學員，和學員打成一片。這些措施雖然已經在成績提高、專業素養的提升等很多方面表現出了一定作用，但它們只是針對各個課程知識本身的學習，忽略了這種聯動機制下思政教育的潛力，思政教育并不能僅僅停留在課堂的幾十分鐘之內，蜻蜓點水般地一帶而過，應該充分發揮軍校的管理優勢，搭建從課堂橫向延伸的“教管聯動”新橋梁，形成教學管理兩個層面的思政育人合力。

一是與學員隊干部形成點對點交流機制。定期溝通專業學員思想動態、情緒變化、課堂表現，讓教員時刻掌握學員的狀態。二是與學員形成點對面的溝通機制。建立課程學習群，依托教學平臺開通課程留言板，不定期參與學員隊活動，拉近與學員距離，產生與學員之間的情感共鳴。三是開展多樣式的非正式會面機制。針對重點關注學員、近期熱點敏感話題、傾向性觀點看法，利用課后、自習、參與學員隊活動的機會與學員進行深入的交流，進行正面引導。

2）橫向課程思政新元素的挖掘。專業課教員對目前學員思想、行為現狀的了解并不夠充分、全面和具體，在進行課程思政元素挖掘和設計的時候，基本都只是結合課程內容知識要點來進行編寫，一方面脫離學員實際思想動態，針對性不強，無法形成有效的心理共振；另一方面，解決不了學員現實的思想價值問題，教育效果大打折扣[7]。并且由于師生接觸時間短，形成不了深厚的情感交互和認可，對于教員的價值傳輸也就難以形成共鳴，課堂的教育成果很難轉化為生活中的行為準則和情感認同。針對這種情況，應該在構建“教管聯動”新橋梁的基礎上，對課程思政元素進行挖掘和更新，有針對性地對學員當下的行為習慣、思想動態和熱點看法進行正向引導和教育，以人工智能原理與應用課程為例，2022年度春季學期構建的動態思政案例庫見表1。

2? “縱向”思政教學模式

在課程思政具體設計與構思方面已經有了很多的研究，常見的方式主要針對專業課程特點，構建相對應的思政體系，通過在教學案例中加入思政元素的方法實踐思政教學。同時系統梳理并挖掘課程蘊含的思政教育元素，提出以定理及重要知識點為主軸，以隨機生活現象為載體的思政教育方法，實現寓道于教、寓教于樂，達到啟迪學員智慧，引領學員價值的目的。隨著課程思政受重視程度的加深，各類專業課課程思政設計、挖掘、組織實施已經層出不窮，但目前大多數都是集中在思政元素的挖掘上，對于如何對思政元素的呈現和傳授涉及的較少。價值的傳授也應該像專業知識一樣，不僅成體系，更應該在每個點上進行構思和設計，才能達到預期的育人效果。課程組從認知模型理論出發，以學員感興趣的具體實際案例為切入點，構建層次型思政教學組織模型，將思政知識要點按照多個層面進行組織和設計，分別對應認知模型中的記憶、理解、應用、分析、評價及創造六個層次，使學員逐步提升思政知識的加工深度，挖掘課程思政的現實指導意義，實現理性認識和情感共鳴與行為認同。

此外，在考核評價方式方面，人工智能原理及應用課程一直采用過程性考核+終結性考核的成績評定方式，課程成績由平時課堂表現10%+課程實踐50%+課終理論考試40%的比例組成。既考查學員對人工智能基礎知識的掌握，更注重學員對現實應用問題的分析、設計和實現能力[8]。

在具體實施過程中，本著以學員為中心的理念，設置多元化的考核方式。除了傳統課程的出勤和隨堂作業等方式以外，還從學習成果匯報、實踐開發、學術研究等方面進行綜合考評，這幾個方面綜合構成了課程實踐成績。學習成果匯報的主要形式是幻燈片的展示，學員將自己的學習成果與算法實踐收獲等信息綜合展示，并在課堂上進行展示與答辯。同樣，學員可以選擇在人工智能領域的一個具體的應用場景（如車牌識別、時間序列預測等）進行自主的設計與開發，這種開發可以不苛責于完成一個全新的算法或者理論思想，也可以通過現有的模塊與算法完成這些領域的驗證性設計。這樣多元化的考核方式不僅對學員的學習效果和動手能力進行了考核，也同時考核了學員的專業素質，加強學員在人工智能領域的綜合素養考察。

在課程評價方面，學員可以通過在線學習通平臺對每次授課的內容及過程進行評價打分和反饋，幫助教員掌握教學情況，同時也可以利用我校教務平臺對課程整體做出評價，形成良性反饋循環。

三? 結束語

“1+1+2”教學模式在人工智能原理及應用課程實踐過程中，以“樂學、樂思、樂動”育人理念為教學出發點，采用了專題探究式教學方法，增強了學員課堂注意力和學習興趣，提升了學員的課堂參與度，課堂氛圍逐漸活躍。并且在帶領學員們解決問題、分析現象的過程中，逐漸形成求解陌生問題的科學思維和切題能力，學員創造性解決問題的能力進一步增強。同時利用各類信息化教學手段，助力學員自我學習、自我教育，并利用人工智能實踐教學平臺開展智能算法設計大賽，最大限度地激發學員動手欲望和積極性。實踐的“雙維度”思政育人的新途徑，對課堂中思政要點進行了重塑，將思政育人橫向擴展到學員的生活和學習中，達到持久發力、久久為功的育人效果。

參考文獻：

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