基于產教融合的“人工智能”課程教學模式研究

［摘 要］ 新工科時代賦予高校培養具有更強實踐能力、創新能力、國際競爭力的高素質復合型人才這一使命。產教融合是現代高等教育發展的必然趨勢，也是培養高素質復合型人才的必然要求。探討了“人工智能”課程基于校企融合的教學改革模式，提出建立基于案例式的企業情境驅動教學模式。以實現“應用創新+能力提升”為課程目標，創建真實企業“情境”的實踐場景，真正實現以師生互動、項目合作、創新驅動、能力提升為目的的實踐教學；面向真實創新應用開展課外實踐指導，提出教學與科研相結合、教學與競賽相結合的模式，實現“以研促學、以賽促學”，為人工智能卓越人才培養奠定堅實基礎。

［關鍵詞］ 產教融合；新工科時代；案例教學；人工智能；人才培養

［基金項目］ 2021年度江南大學本科教育教學改革研究項目“基于‘智能基座’產教融合的人工智能‘金課’建設”（JG2021118）；2021年度江南大學研究生教學案例庫建設項目“人工智能教學案例建設”（YJSJXALK21_016）；2023年度江南大學本科教育教學改革研究項目“計算機專業教學一體化支撐平臺數字化示范專業建設”（JG2023004）

［作者簡介］ 吳 秦（1978—），女，江蘇宜興人，博士，江南大學人工智能與計算機學院副教授，主要從事人工智能、計算機視覺研究；楊金龍（1981—），男，江蘇連云港人，博士，江南大學人工智能與計算機學院副教授，主要從事信號處理研究；宋曉寧（1975—），男，江蘇南京人，博士，江南大學人工智能與計算機學院教授，主要從事人工智能、模式識別研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）52-0145-04 ［收稿日期］ 2023-10-12

引言

2017年，國務院辦公廳印發的《關于深化產教融合的若干意見》指出：深化產教融合，促進教育鏈、人才鏈與產業鏈、創新鏈有機銜接，是當前推進人力資源供給側結構性改革的迫切要求，對新形勢下全面提高教育質量具有重要意義。

產教融合是學校和企業聯合培養人才的一種新型人才培養模式［1］，是現代高等教育發展的必然趨勢［2］。產教融合也是培養高素質應用型人才的必然要求［3］。高校作為人才培養的重要基地，亟須思考如何深化產教融合，以培養新工科時代所需的具有更強實踐能力、創新能力、國際競爭力的高素質復合型人才。

產教融合的理念，應有機地融合到高校各個專業的人才培養機制及課程教學中。然而，現有的封閉式課堂教學側重向學生灌輸學科專業理論知識，難以培養國家所需的應用型人才［4］。本文以“人工智能”課程為例，探討新工科時代背景下，如何在課程教學中進行產教融合，培養學生的專業實踐與創新能力，以實現新工科時代培養高素質復合型人才的目標。

一、“人工智能”課程現狀

“人工智能”課程是計算機科學與技術專業的專業核心課程，在專業培養中起著重要作用。人工智能利用計算機模擬人類智力活動去求解問題，課程內容涵蓋搜索技術、博弈、機器學習、神經網絡、深度學習等方面。人工智能屬于前沿學科，課程內容日新月異。同時，該課程具有較強的實踐性。然而，目前的“人工智能”課程教學還存在如下問題：（1）在課程教學內容方面，現有教材的理論知識過多，知識點過于理論化、抽象化。理論知識對應的實例相對較少，例題通常是教材的編寫者設計的案例，未能很好地將理論知識和實踐應用有機結合。（2）在實踐內容方面，實驗題目過于陳舊，未能與現實世界對人工智能的真實需求相結合。實驗課內容枯燥乏味，難以激發學生的實踐積極性。（3）大部分課程的教學只滿足于完成書本知識點的傳授，授課過程和授課內容未能與新工科建設中“培養具有實踐能力、創新能力、國際競爭力的高素質復合型人才”這一目標有機結合。學生解決實際復雜工程問題的能力和創新能力未能通過課程得到有效鍛煉。

基于以上問題，本文將從基于典型案例分析的啟發式理論教學、產教融合的實踐教學、培養具有創新意識的復合型新工科人才等方面研究如何對“人工智能”課程的教學模式進行改革，培養學生的創新能力和實踐動手能力，提升學生分析和解決實際復雜工程問題的能力，以實現新工科時代的人才培養目標。

二、基于典型案例分析的啟發式理論教學

在傳統的授課方式中，教師通常偏重于講解理論知識，而這些內容往往比較抽象，致使課程內容的講解枯燥乏味。而學生因為缺乏對課程內容的感性和直觀理解，從而失去了對課程學習的積極性。因此，在教學模式方面，需要從傳統的知識傳授教學向理論與創新實踐并重的啟發式教學轉變，以激發學生的學習熱情，推動學生自主學習。為此，我們吸取國外高校教學經驗，開展以典型案例分析為主模塊化的多元組合教學，推動學生自主學習、合作學習；精心設計多媒體教學課件，采用“感知與聯想—案例分析—項目驅動—總結提高”模式，實現分層次教學；建立基于案例式的企業情境驅動教學模式，激發學生的學習熱情，引導學生獨立思考問題、分析問題，培養學生解決實際問題的能力。

現有的教學案例通常來源于教材中的例子，這些案例通常是教材編寫者根據課程理論知識點設計的，并非來源于真實項目。一方面，這些案例不夠生動，難以激發學生的學習興趣；另一方面，這些案例通常較為簡單，難以引導學生進行深層次的思考?，F有的案例類型不夠豐富、質量參差不齊，影響了學生工程實踐能力和創新精神培養，不能鍛煉學生的實戰能力。區別于傳統教學模式中以書本為基礎、以理論為依托的教學方式，案例教學以一個完整的案例為學習單元，通過對典型案例進行闡述，啟發和引導學生對案例進行思考、分析和討論，激發學生的學習興趣，調動學習積極性，從而達到培養學生獨立思考能力和解決實際問題能力的目的。表1展示了我們設計的“人工智能”案例教學示例。通過表中的案例可以發現，案例教學可以將每章的知識點有機地結合起來，讓學生帶著來源于真實世界的實際問題進行思考和學習，有效地激發學生對課程知識點的學習熱情。

三、產教融合的實踐教學

“人工智能”課程是一門實踐性很強的課程，非常強調學生操作能力的培養，以及理論聯系實際能力的培養。實驗內容的設計是否合理，直接影響學生對課程理論知識的深入理解和實踐能力的培養效果。為此，我們在設計實驗課程的編程實踐案例時，從培養學生創新能力和綜合動手能力出發，選擇來源于企業生產實踐并貼合學生興趣的具體問題，將理論與實踐有機地融合在一起。通過產教融合的實踐環節，提升學生對問題分析及實踐操作的興趣，提高學生對復雜工程問題的分析和解決能力。

產教融合既需要學校的參與，也需要企業的貢獻。江南大學是教育部-華為72所“智能基座”項目合作高校之一，“人工智能”課程也是“智能基座”金課建設課程。在實踐教學過程中，我們依托“智能基座”項目，與華為開展深度合作，邀請華為公司人工智能方面的專家走進實踐課堂，將鯤鵬、昇騰及華為云等與人工智能相關的最新技術成果引入課程，建立人工智能教學和實訓平臺進行實例展示、現場演示，并與學生進行互動實踐操作，讓學生切身感受人工智能的價值，拓寬學生視野，激發學生的學習熱情。使用華為開源自研AI框架MindSpore作為“人工智能”課程實驗的開發框架，基于產教融合模式設計具有實際應用價值的實驗案例；與華為人工智能導師共同開設“江大-華為創新實踐課”，讓學生分組完成基于ModelArt和MindSpore的項目實戰。在正式授課前，先讓學生通過華為ilearningX平臺完成指定內容的慕課自學，使學生快速掌握相關基礎知識；再由華為的講師親自授課，講解實戰項目內容和具體要求；最后由學生分組完成項目實戰，并進行最終的項目答辯和現場演示。由于實踐內容來自企業生產實際，學生對問題分析及實踐操作等產生了濃厚的興趣，有效提高了學生參與實踐的積極性。

通過參與和完成校企融合的項目實戰，學生既了解了人工智能的真實應用，也掌握了基于華為ModelArt平臺和MindSpore的人工智能應用軟件開發，還提升了實踐創新能力。除此以外，通過在實驗教學中實施有針對性的開放式實驗項目，將理論與實踐有機地融合在一起，充分挖掘了學生的創造潛能，激發了學生的創新能力，推動了具備較強的工程實踐能力和創新能力創新型卓越工程人才的培養。

華為ModelArt平臺和MindSpore是我國自主開發的人工智能平臺，在實踐過程中，也潛移默化地增強了學生的民族自豪感和自信心，激發了學生為祖國的科技突破而努力學習的決心。

四、培養具有創新意識的復合型新工科人才

新工科時代要求教學和科研良性互動，讓學生在“學習中研究，研究中學習”，以提高學生的創新能力、資源整合及解決實際問題的能力。為此，我們積極探索和研究教學與科研的互動關系，采用研究式教學方法，摒棄一味向學生傳授知識的觀念，注重拓寬學生的視野，通過給學生提供優質的參考資料、線上課程及網絡資源，依托線上線下相結合的方式，引導學生進行探究式與個性化學習。引導學生參加課題組成員主持的科研項目，鼓勵學生參加大學生創新創業大賽（如中國大學生服務外包創新創業大賽），努力培養學生的創新能力和發現問題、解決問題的能力。

在學生參與科研項目和創新大賽的過程中，指導他們帶著問題查閱資料，從中發現問題、分析問題，并思考如何解決問題，激發學生自我完善和科研創新的熱情。在科研項目和創新大賽實戰的各個中間環節，分階段與學生進行互動討論，及時發現學生項目完成過程中的問題，對每個環節進行點評，并給出適當的建議，啟發學生思考，鼓勵學生創新，引導學生順利完成項目，真正培養學生解決實際問題的能力，培養新工科建設所需的能夠引領未來技術和產業發展的創新復合型人才。

結語

本文以“人工智能”課程為例，從基于典型案例分析的啟發式理論教學、產教融合的實踐教學和培養具有創新意識的復合型新工科人才三個方面，探討了基于產教融合的課程教學改革模式。學生對“江大-華為創新實踐課”反響熱烈，教學效果卓著，學生學習興趣濃厚，且創新實踐能力得到明顯提升。積極推動課堂教學改革，全面推動產教融合的教學模式，是新工科人才培養的必然趨勢。在今后的工作中，我們將進一步從人才培養模式、教學模式和新工科建設三個方面繼續深化改革，為國家培養更優秀的復合型新工科人才。

參考文獻

［1］朱斐.產教融合人工智能人才培養機制探討［J］.教育教學論壇，2022（34）：1-4.

［2］張蘭勇，李冰，李芃.等.基于產教融合的自動化領域創新型人才培養模式研究［J］.高教學刊，2022，8（33）：39-42.

［3］李紹純，耿永娟，侯東帥，等.應用型本科高校產教融合現狀及對策研究［J］.高教學刊，2020（32）：77-80.

［4］龔鵬劍.新工科產教融合研究性課堂教學改革的路徑探討［J］.教育教學論壇，2022（9）：1-4.

Research on the Teaching Model of Artificial Intelligence Course Based on the Integration of

Industry and Education

WU Qin， YANG Jin-long， SONG Xiao-ning

（School of Artificial Intelligence and Computer Science， Jiangnan University， Wuxi，

Jiangsu 214122， China）

Abstract： The emerging engineering era endows universities with the mission of cultivating high-quality composite talents with stronger practical， innovative， and international competitiveness. The integration of industry and education is an inevitable trend in the development of modern higher education， and it is also a necessary requirement for cultivating high-quality， and composite talents. This article explores the teaching reform model of Artificial Intelligence course based on the integration of school and enterprise and proposes the establishment of a case-based enterprise context-driven teaching model. With the goal of achieving “application innovation + ability improvement”， it creates a practical scenario of real enterprise， and achieves practical teaching with the goal of truly teacher-student interaction， project cooperation， innovation driven， and ability improvement. It also provides extracurricular practical guidance for real and innovative applications， proposes a model that combines teaching and research， teaching and competition to promote learning through research and competition. It lays a solid foundation for the cultivation of outstanding talents in artificial intelligence.

Key words： integration of industry and education; the emerging engineering era; case teaching; Artificial Intelligence; talent training