基于魔搭社區的人工智能導論課程教學模式探究

關鍵詞：人工智能導論；魔搭社區；實踐教學；教學改革；機器學習

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）03-0161-04 開放科學（資源服務） 標識碼（OSID） ：

0引言

實踐教學在人工智能課程的教學體系中扮演著至關重要的角色，是培養學生理論知識應用能力和創新思維，提高學生運用人工智能技術解決實際問題能力的關鍵環節。比如：劉璐等探索了借助產業平臺，搭建產學共同體的方法，通過可持續互動的課程實踐教學，有效提升課程的教學效果和應用型卓越工程人才的培養水平[1]；張曉孿等在人工智能課程教學過程中，積極發揮虛擬仿真實驗、云端實驗教學等新途徑的優勢，構建有效工程實踐途徑，建立多層次實踐平臺，發揮出實踐教學在工程實踐型人才培養中的作用[2]。然而，實踐環境搭建困難、耗費高是人工智能相關課程教學過程面臨的棘手問題[3-7]，文獻[3]提到人工智能教學實踐環境建設門檻高，機器學習和模式識別等內容的學習涉及Matlab、Python、R 等不同編程語言，對深度學習來說，又需要搭建不同的框架，如Ten? sorFlow、Caffe、Pytorch等，各種環境的安裝配置非常煩瑣；文獻[4]闡述了目前人工智能類課程實驗教學過程中存在的實驗設備不足問題，如人工智能實驗通常需要大量的計算資源和高性能的硬件設施，而這些硬件設施的成本高，大部分學校和實驗室難以提供充足的資源，相應的配套軟件也難以提供，導致實驗教學效果不佳。

具體到本校實際，無論經費還是技術，都無法保障建立一個完善的人工智能技術實踐場景以支持人工智能課程應用實驗的順利開展。針對此問題，實踐以開放教育計算機科學與技術本科人工智能導論課程為例，致力于兩方面的教學改革。第一，引入開放平臺魔搭社區作為課程教學實踐平臺，以有效解決實踐環境搭建困難問題；第二，通過人工智能技術的實踐應用，促進學生對人工智能導論課程相關知識點的理解，提高其人工智能技術應用水平，以期達到令人滿意的教學效果。

1 課程教學設計與實踐

魔搭社區是阿里達摩院的人工智能模型開放平臺，為人工智能的愛好者、開發者提供優質、免費的學習、研發平臺。用戶不僅可以在平臺上學習、體驗各類工智能模型，還能借助平臺提供的開發環境和云資源，在線訓練、部署人工智能模型，也可以搭建本地環境下載、訓練、改進各類人工智能模型。

課程教學把魔搭社區作為實踐平臺，有效解決課程實踐環境搭建困難問題。通過熟悉平臺使用、學習平臺上的人工智能模型、完成教師布置的實踐任務等步驟，提升學生人工智能技術的應用能力，加深其對課程知識點的理解。

1.1 教學設計

課程教學在沿用以往線上自學與線下面授課、上機課相結合的混合式教學模式基礎上，引入人工智能開放平臺魔搭社區作為課程學習的實踐平臺，理論與實踐相結合，開展人工智能導論課程的教學工作。魔搭社區的課程實踐過程及其對課程學習產生的影響是本文討論的重點。課程教學具體設計如下。

1） 線上學習

①課程知識點學習

學生以《人工智能導論》教材和國開學習平臺的課程資源（包括課程講義、課程視頻、測試練習、課程討論區、復習指導等） 為主要學習資源，根據任課教師提供的教學進度表，制定相應的學習計劃，完成課程知識點的自學。

②魔搭社區平臺學習

在魔搭社區尋找自己感興趣的人工智能模型，通過平臺提供的模型文檔、模型體驗模塊、模型調用方法、模型訓練代碼等，進行模型的學習研究。在此過程中，了解人工智能模型的設計、訓練、推理和使用方法，熟悉人工智能技術的應用場景，加深對課程重要概念的理解掌握，提高專業技術水平。

③學習互動

依托班級QQ群和國開學習平臺交流討論區，任課教師發布相關學習信息，解答學生疑問，發放、收集課程作業，跟進學生學習進度。學生通過互動平臺咨詢問題，解決問題，討論學習重難點，及時掌握課程教學信息。

2） 線下面授課與小組實踐

①線下面授課

在學生自學基礎上，任課教師組織線下面授課。一方面，回顧課程核心知識點，另一方面，通過與學生的交流討論，解決學生自學過程中產生積累的問題，同時，任課教師在線下面授課中，開展魔搭社區平臺的框架設計、模塊功能、人工智能模型調用等內容的教學，使學生能夠較快地掌握平臺的使用方法。

②小組實踐

任課教師分配學習小組，設計實踐任務。學生以小組學習的方式實施教師布置的實踐任務，在交流互動過程中，形成任務解決方案，通過實踐操作，完成學習任務，在討論問題過程中，加深對學習任務的理解，對課程知識點的掌握。

1.2 教學實踐

參與本次教學改革的學生來自開放本科計算機科學與技術專業班級，選課學生總計41人，學期為2023秋。以人工智能導論課程“專家系統與機器學習”章節的學習為例，闡述教學實踐過程。

首先，教師制定“專家系統與機器學習”章節的教學進度表，如表1所示，然后，依照教學進度表的教學安排開展教學工作，具體教學過程實施如下。

1） 學生自學

在線下課之前，學生依托教材和國開學習平臺的課程學習資源，包括文檔、視頻、習題等，學習“專家系統與機器學習”章節的理論知識，掌握專家系統與機器學習的定義、特點、類型、應用等重要知識點，及時完成本章節的線上形成性作業，以鞏固章節學習內容，強化學習效果。學習過程中遇到的問題和難點，借助國開學習平臺的討論區或者班級QQ群，與同學、老師進行交流，如“機器學習是不是就是深度學習？”“機器學習的應用實例有哪些？”等問題是學生在本章節的自學過程中討論較多的問題。

為保障學生的線上自學過程順利進行，任課教師在學生自學過程中承擔如下職責：①制定教學進度表；②梳理“專家系統與機器學習”章節的核心內容并制作PPT，PPT通過QQ群發放給學生；③關注班級QQ 群和國開學習平臺的討論區，就學生提出的問題，及時與學生進行交流，答疑解惑。

2） 線下面授課

“專家系統與機器學習”章節安排2次線下面授課，總計6個課時。

第1次線下面授課利用2課時的時間對章節的重點內容，包括專家系統的知識庫、推理機、人機接口，機器學習的分類、機器學習的重點研究方向、深度學習等重要理論知識點進行學習鞏固，利用1課時的時間，針對學生自學過程中遇到的典型問題，及課堂上提出的問題進行討論交流，如針對學生自學過程中提出的“機器學習是不是就是深度學習？”“機器學習的應用實例有哪些？”等問題組織學生發言與討論，在互動交流過程中，提升鞏固學生對章節核心知識點內容的掌握。

另外一次線下面授課，以視覺生成模型“DCT- Net人像卡通化”（一個魔搭社區平臺已認證，并且提供了訓練代碼與訓練數據的視覺生成人工智能模型） 為例，帶學生一起學習模型描述、模型使用方法、模型推理流程、模型訓練等內容模塊。在此基礎上，進入魔搭社區的在線模型開發平臺NOTEBOOK，進行模型的調用、測試等操作，使學生熟悉魔搭社區各功能模塊和NOTEBOOK 在線開發測試平臺的運用方法。NOTEBOOK是一款云端機器學習開發IDE工具，提供了交互式的編程環境，用戶可根據自己的需求選擇適合自己的開發工具，圖1為NOTEBOOK 的實例界面（①菜單欄；②工具欄；③工具內容；④主工作區） 。

3） 學習魔搭社區平臺

學生在熟悉魔搭社區各個功能模塊的基礎上，利用兩周的時間，在平臺選取感興趣的人工智能模型，按照模型說明文檔，體驗模型的功能，學習模型的使用和推理流程，學習使用在線開發平臺NOTEBOOK 調試、訓練模型。鼓勵對課程學習興趣濃厚的學生，嘗試構建本地環境進行模型的測試、訓練和應用。

4） 小組實踐任務

在學生掌握章節重點內容和熟悉魔搭社區平臺應用的基礎上，以5-6人組成一個學習團隊，在機房開展課程實踐。教師布置實踐任務如下。

任務一：運用NOTEBOOK進行“DCT-Net人像卡通化-3D”“DCT-Net人像卡通化-藝術”和“DCT-Net 人像卡通化-素描”三個模型的調用，要求清楚表達模型調用步驟，展示模型調用結果；對比三個模型處理同一張圖片的結果有何不同，借此思考并表述三個模型推理算法和訓練過程的異同。實踐任務的目標是幫助學生熟悉魔搭社區NOTEBOOK的使用，學習模型推理過程，理解模型訓練的意義。

任務二：運用魔搭社區的模型部署模塊，完成視覺生成模型“DCT-Net人像卡通化”在阿里云上的部署，并在客戶端實現模型的調用測試，要求展示模型調用頁面和調用結果，寫出模型的部署和調用步驟。實踐任務的目標是使學生掌握人工智能模型的部署和調用操作。

任務三：利用平臺提供的數據集和訓練代碼，在NOTEBOOK中完成一次“DCT-Net人像卡通化”模型的訓練，查看模型訓練后的人像生成結果與訓練前人像生成結果的區別，明確闡述模型的訓練步驟和使用的數據集，展示模型訓練前與訓練后生成圖像的區別。實踐任務的目標是學習人工智能模型的簡單訓練。

任務四：結合實踐，再次思考什么是機器學習？機器學習在“DCT-Net人像卡通化”模型中是怎么發揮作用的？在實踐報告中準確闡述機器學習概念，并能表述“DCT-Net人像卡通化”模型在設計、運行的哪些步驟中應用到了機器學習方法。實踐任務的目標是深化學生對章節核心知識點機器學習的理解。

要求以小組為單位完成以上四項實踐任務，撰寫實踐報告并提交。小組實踐任務得分即個人實踐考核得分。

2課程教學評價

2.1線上線下學習行為評價

首先是線上學習行為，學期結束后國開學習平臺的學習行為統計數據顯示，人工智能導論課程2023秋學期線上學習有行為學生數41人，課程行為天數171 天，行為總數7 796次，資源瀏覽數4 906次，提交形考數251次，學習交流區發帖數11，回帖數24。行為天數、學生行為總數和資源瀏覽數的生均數據分別達到4.2天、190.1次和119.7次，令人滿意，但發回帖數數據有待提高。在學期數據對比方面，當學期與前兩學期學生的線上人均學習行為數據基本持平。

其次是線下到課率，簽到數據顯示學期線下面授課與小組上機實踐課的到課率均接近五成，不僅大幅優于本學期學校全部開設課程平均三成五的到課率，也顯著優于前兩學期人工智能導論課程平均四成左右的到課率。

再則是課堂交流，在線下課過程中，學生提問與交流的積極性也較前兩學期有明顯提升，相比于人工智能的理論與算法，學生更愿意與教師交流人工智能模型的推理、訓練等過程，探討人工智能技術的應用場景。

最后，通過開展學生訪談得到的反饋信息來看，學生對魔搭社區平臺人工智能模型的學習十分感興趣，并且認為魔搭社區的實踐能夠幫助他們有效地理解人工智能的概念、人工智能模型的設計過程和人工智能技術的應用等重要知識點。

由此得出結論，引入人工智能實踐平臺魔搭社區的課程教學改革，對學生在國開學習平臺的線上學習行為數據沒有顯著影響，但對提升線下到課率，促進學生的交流探討行為和激發學生的學習興趣有充分的正面影響。

2.2小組實踐任務評價

除個別任務外，各學習小組能夠較為順利地完成教師布置的實踐任務。總計應收實踐報告8份，實收8份，根據評分標準各小組得到的實踐成績如表2所示（其中85分以上為很好地完成實踐任務，并準確地表述任務中的相關問題，76～85分為較好完成實踐任務，并對實踐任務中的問題有較為準確的表述，60～75 分為基本完成實踐任務或者對任務中的問題有基本準確的表述，60分以下為沒有完成實踐任務，且問題表述不準確） 。表2中各小組的實踐任務完成情況數據顯示，學生對使用NOTEBOOK工具實現魔搭社區平臺模型的調用，對人工智能模型運行過程與原理的理解，及利用魔搭社區在阿里云上部署和調用人工智能模型等基本技能和知識點掌握較好（任務1、任務2） ，對于簡單的模型訓練和數據集的使用缺少理解，實施較為困難（任務3） ，對于人工智能模型設計過程中關鍵的概念機器學習理解較好（任務4） 。

2.3課程考核成績評價

課程各項考核成績的人數分布如表3所示。從表中數據可以看出：第一，形成性作業（占綜合成績比例30%） 的得分率高，其在充分發揮鞏固章節知識點作用的同時，為學生獲得較好的期末綜合成績打下基礎；第二，小組實踐成績（占綜合成績比例40%） 與綜合成績的得分相關性較強，是學生取得理想的綜合成績的關鍵；第三，鑒于期末測試（占綜合成績比例30%） 以考核人工智能導論的教材內容為主，對于開放學生而言有一定難度，得分集中在良好成績段，且有5位同學成績不理想。總體而言，100%的及格率和48.8% 的優秀率，有力地反映了良好的教學效果。

2.4教學滿意度調查

學期末以問卷形式開展教學滿意度調查。問卷在班級QQ群發放，總計發放問卷41份，回收有效問卷36份，表4為教學滿意度調查項目設計和調查結果數據。數據顯示，學生對課程總體教學設計（1-6項） 的平均滿意率達到90.7%，不滿意率1.0%；學生對任課教師線上線下的教學支持服務（7-8項） 平均滿意率88.9%，無不滿意投票；課程學習效果調查選項（9-10 項） 平均滿意率87.5%，亦無不滿意投票。

由此可見，學生對課程教學設計、教學過程和教學效果的總體滿意度高，課程教學改革效果良好。課程考核設計是唯一滿意率不足80%的調查選項，且2個不滿意的投票均集中在此調查選項。后續教學過程中，針對課程考核設計，及其他一些具備明顯提升空間的教學環節，如學生自學過程中教師的在線支持服務、教學實踐任務的設計等進行改進，以期達到更好的教學滿意度。

3討論

首先，與傳統的教學模式相比，基于魔搭社區的實踐教學模式有效解決了人工智能課程教學實踐平臺搭建困難，課程實踐教學環節相對薄弱的問題。學生在解讀、使用和訓練平臺人工智能模型的過程中，能夠深入理解智能計算、機器學習、人工智能模型等課程核心知識點，快速提升對人工智能技術及其應用領域、形式的理解，有效提高學生的人工智能技術應用能力，教學效果得到顯著提升。

其次，由于開放教育學生的基礎參差不齊，對于編程語言基礎較弱，缺乏代碼閱讀、編寫能力的學生而言，在使用魔搭社區平臺進行實踐學習過程中經常會遇到文檔閱讀理解困難、NOTEBOOK上手慢等問題，獨立進行魔搭社區人工智能模型的學習應用存在一定難度。針對這些問題，教學設計注重團隊建設，以學習小組為單位，開展基于魔搭社區平臺的教學實踐，一方面讓基礎好的同學帶動基礎一般的同學共同進步，有效解決學生基礎差異大的問題，另一方面，通過團隊學習方式，鍛煉學生的協作能力，培育其社交技能和團隊精神，助力其職業生涯發展。

最后，本次教學改革是在課程教學過程中引入人工智能在線開放平臺的一次嘗試，在保證實踐教學質量的同時，省去了人工智能實踐環境搭建的人力和物力支出，為人工智能相關課程的教學改革提出一種新的可行且可實現的方式。

4結束語

利用魔搭社區作為實踐平臺，解決人工智能導論課程教學過程中缺乏實踐場景的問題，是本次教學改革的研究重點和創新之處。教學評價數據證明本次教學改革在激發學生學習積極性、提升其課程知識應用能力，及提高教學滿意度等方面效果良好。后續將探索把魔搭社區應用于其他人工智能課程的教學實踐，并致力于開發基于魔搭社區的個性化學習資源，滿足不同學生的學習需求。