“教、賽、研、用、合”五位一體人工智能教學模式

關鍵詞：人工智能教育；五位一體教學模式；信息化教學；產教融合；國際化培養

中圖分類號：G640" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2096-000X（2025）17-0005-05

Abstract： This paper introduces the strategic framework of Hainan Free Trade Port， explores the challenges and opportunities of artificial intelligence education， and distills an integrated teaching model of teaching， competition， research， application， and collaboration. The model revolves around the goal of international talent cultivation， constructs a three-legged stool training program， and strengthens the knowledge and skills in the three key areas of automatic control， computer science， and image processing. By adopting the teaching philosophy of promoting education by competition and promoting learning by competition， the model enhances students' team collaboration and practical application abilities. Moreover， the strategy of leading with research， advancing both learning and research， leading with tasks， and integrating learning and doing is implemented to cultivate students' scientific research literacy and innovative spirit by deeply integrating scientific research with teaching. Finally， the paper elaborates on the teaching model of co-teaching and co-learning for innovative win-win outcomes， aiming to build an innovative environment to promote teaching cooperation and student cooperation and cultivate compound artificial intelligence talents with both theoretical basis and practical ability.

Keywords： artificial intelligence education; integrated teaching model; informative teaching; integration of production and education; international cultivation

隨著海南自貿港建設的全面推進，我國在探索開放型經濟新體制的道路上邁出了堅實步伐。人工智能作為引領未來的戰略性技術，正逐漸成為推動海南自貿港高質量發展的新引擎。為實現人工智能教育的跨越式發展，學者們對教學模式等相關問題進行了廣泛研究，取得了一系列有意義的成果[1-5]。

盡管人工智能教學模式取得了進展，但仍面臨諸多挑戰。首先，人才培養體系尚需健全，現有課程體系理論偏多，綜合設計類課程偏少。其次，師資供需失衡，教師能力、教師規模、教師質量與人才培養需求不匹配。此外，教學資源質量參差不齊，缺少“試驗田”和“示范區”。雖然許多高校積極推進人工智能人才校企聯合培養，但也存在優質資源短缺、資源適切性不強、成果轉化率較低等問題。《中國人工智能人才培養報告》指出，我國人工智能人才培養亟需構建基于深度產教融合的人工智能人才培養生態系統[6]。政府、學校、企業和研究機構需要緊密合作，共同推動人工智能人才的培養。在2021年，人工智能應用開始廣泛地進入商業化實施階段[7]。海南自由貿易港，作為深化改革開放的前沿陣地，正致力于打造全球頂尖的開放式經濟體系[8-9]。在這一進程中，以人工智能為核心的技術密集型產業已成為驅動未來經濟增長的核心力量[10]。因此，人工智能領域專業人才的培養顯得尤為關鍵。

本研究解析國內外在人工智能人才培養方面的政策行動，多角度深入探討人工智能人才的培養模式，總結一套基于“教、賽、研、用、合”五位一體的人工智能教學模式，通過系統的教育與培訓，為我國和社會培養出一大批具有扎實理論基礎和實踐能力的復合型人才，以適應未來智能時代的挑戰。

一" 人工智能教學模式

海南自貿港作為國家對外開放的重要窗口，其人工智能專業本科生的培養也緊密圍繞國家戰略需求展開，對具備扎實理論基礎和創新能力的高素質人才需求迫切。

（一）" 國際化培養目標

基于自貿港發展戰略，為自貿港的建設和發展培養出更多具有國際競爭力的高素質人才，海南大學積極與國外知名高校、科研機構和企業開展合作，共同設立聯合實驗室、研究中心等，為學生提供國際化的學習和研究平臺。海南大學信息與通信工程學院與多家國際知名企業共建聯合實驗室，與華為技術有限公司等建立密切的合作關系，共同開展新工科創新人才培養和中外科技教育合作模式探索，充分利用國際化的教學資源，如在線課程、電子圖書、學術期刊等。通過與國際接軌的課程體系、學術交流項目等，培養學生的國際視野和跨文化交流能力，使學生能夠了解國際人工智能領域的發展趨勢和前沿技術。

（二）" “三足鼎立”培養方案

“三足鼎立”的教學培養方案旨在通過跨學科的綜合教學，使學生在自動化、計算機和圖像處理三個關鍵領域獲得全面的知識和技能。這種方案有助于培養學生的綜合能力，使學生能夠適應人工智能領域的多元化需求。具體課程開設方向如下。

1" 自動化方向

課程涵蓋控制理論、系統分析與設計、智能控制等內容。學生將學習如何設計、分析和實現自動控制系統，掌握控制算法和策略，以及如何將自動控制技術應用于實際的人工智能系統中。課程包括自動控制原理、智能控制、控制系統仿真等。

2" 計算機方向

課程涵蓋計算機科學的基礎知識，如數據結構、算法設計、操作系統、計算機網絡等。課程包括計算機導論、算法設計與分析、機器學習、深度學習等。

3" 圖像處理方向

圖像處理是人工智能領域的一個重要分支，涉及圖像識別、圖像分析、圖像增強等技術，使學生掌握圖像處理的基本原理和方法，了解前沿的圖像處理技術和應用。課程包括數字圖像處理、模式識別、圖像識別與分類等。

（三）" “信息化、量化”培養途徑

在海南大學人工智能專業本科生教學培養途徑中，通過Canvas系統實現信息化和量化是一個重要且現代化的教學手段。

1" 教學培養途徑的信息化

1）課程發布與資源共享。教師通過Canvas系統發布課程大綱、課件、閱讀材料等教學資源，使學生能夠隨時隨地進行自主學習。

2）在線互動與交流。Canvas系統支持論壇、討論區等功能，便于師生之間、學生之間的在線互動和交流。

3）作業與項目管理。教師可以在Canvas系統上布置作業、項目，并設置提交截止日期。學生可以在線提交作業和項目，教師可以通過系統進行批改和反饋。

2" 教學培養途徑的量化

１）學習進度跟蹤。Canvas系統能夠自動記錄學生的學習進度，包括觀看視頻、閱讀材料、完成作業和測試等情況。

2）成績與表現評估。在Canvas系統中，教師可以設置多種形式的測試和作業來評估學生的學習效果。系統會自動對客觀題進行批改并給出成績，而主觀題則可以通過教師手動批改來完成。

3）數據分析與反饋。Canvas系統提供了強大的數據分析功能，教師可以根據學生的學習數據進行分析和挖掘，發現學生的學習規律和存在的問題。

二“以賽促教、以賽促學”的教學模式

在傳統學習過程中缺乏大規模、高層次的競賽機會。為應對此挑戰，采取“以競賽驅動教學、以競賽強化學習”的教學模式，以更有效地提升學生的團隊協作能力和實際應用水平。

（一） “賽教融合”教學模式的內涵

競賽已成為教學的重要組成部分，為學生提供接觸人工智能最新技術和應用趨勢的窗口。通過解決實際問題，學生可以不斷擴展知識邊界，進行深入學習和探索。競賽增加了學生的實踐機會，使他們能夠將理論知識應用于復雜任務的解決中，從而提升實踐能力。同時，教師鼓勵學生從多角度思考問題，嘗試新穎方法，以此培養創新思維和解決問題的能力。

競賽與教學的相互促進，實現技能成長與創新潛力的挖掘。學生在參與各級各類學科競賽中，不僅深化了理論知識，還取得了優異成績，這些成績和經驗成為他們就業時的優勢，拓寬了就業渠道。同時，教師的教學和科研能力也得到了提升，培養出了一批專業能力強、思維活躍的創新型人才。學科競賽不僅為學生提供了展示和挑戰自我的平臺，也為教師搭建了教學與科研創新的橋梁，實現了人才培養與師資隊伍建設的共贏。

（二） “以賽促教、以賽促學”教學模式的應用策略

“以賽促教、以賽促學”教學模式的應用策略，汲取了教育領域的先進思想和方法，旨在為教學改革提供堅實的理論支撐。該理念著重于消除傳統教學的局限，專注于培養學生的綜合素質和實際應用技能，探索更加適應現代教育需求的教學模式。在人工智能專業的課程設置中，增加與競賽相關的課程或模塊，以更好地實現競賽與教學的結合。這些課程或模塊可以涵蓋競賽的基本理論、技能要求和實戰經驗等方面，為學生提供全面的競賽指導和支持。對人工智能專業的課程設置進行全面梳理和更新，以確保課程內容與當前行業趨勢和競賽需求緊密對接。在課程設置中，增加與競賽直接相關的課程或模塊，如人工智能競賽理論與實踐、算法設計與競賽策略等，旨在為學生提供系統的競賽知識和技能培養。其次，注重將競賽元素融入日常教學中。在教學過程中，教師會結合競賽題目和案例，引導學生分析問題、設計算法和編寫代碼，讓學生在實踐中掌握和應用所學知識。

除組織傳統的編程競賽和算法挑戰外，還可引入更多新穎的比賽形式，以滿足學生多樣化的興趣和需求。首先，策劃學科知識競賽，如人工智能原理知識問答、機器學習理論競賽等，此類競賽能夠檢驗學生對專業知識的掌握程度，并促進他們對理論知識的深入理解和應用。其次，結合人工智能領域的創新創業趨勢，舉辦創新創業大賽。鼓勵學生組建團隊，提出具有創新性和實用性的項目方案，并通過比賽的形式進行展示和評選。

三“科研引領，學研并進”的教學模式

為培養出既具備扎實理論基礎又具備獨立科研能力的高素質人工智能專業人才，需要制定一套全面而深入的科研培養方案，構建以學生為中心、問題為導向、項目為驅動的教學模式，促進學生全面發展，為人工智能領域輸送優秀人才。

（一） “導師面對面”與科研平臺雙驅動

實施“導師面對面”活動。在新生入學之初，組織導師與學生的直接交流會。每位科研導師介紹自己的研究方向、科研成果以及正在進行的科研項目，分享個人科研經歷和心得。學生可以根據自己的興趣和職業規劃，選擇適合的導師進行交流，探討加入導師課題組或參與相關科研項目的可能性。面對面交流方式有助于增進師生之間的了解，為后續的科研指導與合作奠定良好的基礎。此外，利用現代信息技術手段，如在線科研平臺、科研資源數據庫等，涵蓋文獻資料、數據資源、實驗設備等各類資源，為學生提供豐富的科研啟蒙教育資源。

（二） 設置全方位科研實踐體系

定期舉辦科研訓練營，為學生提供系統的科研技能培訓和實踐機會。邀請校內外專家學者授課，內容涵蓋科研方法、數據分析、實驗設計等，幫助學生掌握基本的科研技能。此外，訓練營還組織學生進行小組科研項目，從選題、研究方案設計到數據收集和分析，再到撰寫研究報告和展示成果，全方位體驗科研過程。科研競賽如“挑戰杯”、學術論文大賽等，為學生提供展示科研成果的平臺，激發其科研熱情和創新思維。學術交流活動包括學術講座、研討會、學術論壇等，學生可以通過這些活動了解學術前沿動態，拓寬學術視野，提升學術交流和表達能力。學校建立科研實驗室和創新工作室，開放實驗室資源供本科生使用。學生可以在實驗室進行科學實驗、技術創新和課題研究，實驗室配備先進的科研設備和專業技術人員，提供必要的技術支持和指導。

（三） 多維度評價促進全面發展

建立多維度的評價體系和多層次的激勵機制，以全面促進學生的科研發展。首先，科研成果評價體系將涵蓋論文發表、專利申請、科研報告和競賽獲獎等多個方面，確保評價的全面性和公平性。學生的科研成果將被納入學業評價體系，給予相應的學分和榮譽，提高學生對科研的重視程度。其次，設立科研獎學金和科研獎勵，定期評選和表彰在科研方面表現突出的學生，給予物質獎勵和榮譽稱號。此外，科研激勵還包括推薦優秀學生參加國內外學術交流活動，開闊其國際視野，提升學術水平。為了進一步激發學生的科研熱情，學校還將組織專題講座、科研沙龍等活動，邀請知名學者分享科研經驗和成果，營造濃厚的科研氛圍。

四“任務引領、學做相長”的教學模式

人工智能專業人才不僅能夠深入理解人工智能的核心概念和算法，還能夠在面對現實世界的復雜問題時，運用所學知識進行創新性解決，從而推動人工智能技術的進一步發展和應用。因此，人工智能專業的教學培養方案必須兼顧理論與實踐、學術與應用的緊密結合。

（一） 科研競賽雙輪驅動，實踐應用深度融合

在現代教育體系中，傳統的課堂授課雖然仍是知識傳遞的重要方式，但無法滿足學生在實踐中學習和成長的需求。因此，學校正日益重視構建多元化的實踐教育體系，旨在打破傳統課堂的界限，讓學生在“做中學”，在“學中做”。

實踐課程與項目的設立，不僅是課堂知識的簡單應用，而是將學生推向了解決實際問題的前沿陣地。從數據采集這一基礎環節開始，學生們就需要學會如何從海量的信息中篩選出有價值的數據，進而通過精細的數據清洗與預處理，為后續的分析工作奠定堅實基礎。學生將所學的理論知識融入模型設計與優化中，通過不斷試錯與迭代，逐步逼近最佳解決方案。這一階段的實踐，不僅加深了他們對算法原理的理解，更讓學生學會了如何將抽象的理論轉化為解決實際問題的工具。而當模型最終部署到實際應用場景中時，學生更是能夠直觀地感受到自身努力的成果，這種成就感將進一步激發他們的學習熱情和探索欲望。

（二） 構建多元化實習與科研實踐體系

積極推動學生參與行業實習。通過實際工作項目，有助于培養學生的實際操作技能和職業素養。實習期間，學生不僅能夠與業界專業人士交流互動，還能體驗到工作中的挑戰和機遇，從而為未來的職業發展做好充分準備。通過與企業合作開展科研項目、技術開發或解決實際問題的合作項目，學生能夠深入了解行業需求，參與解決真實的挑戰，提升其解決問題和創新能力。這些合作項目不僅能夠豐富學生的學術經歷，還能夠增強其團隊協作能力和跨學科應用能力，為其未來職業發展奠定堅實基礎。通過這些豐富多樣的實踐活動和外部合作，學校將為本科生提供廣闊的實踐平臺和學習機會，不僅幫助學生在學術領域深造，更培養其實際應用能力和創新思維，為其未來在職場和社會中的成功發展打下堅實基礎。

五“合教共學，創新共贏”的教學模式

“合教”指教師之間以及師生之間的合作教學。教師可以跨學科、跨年級甚至跨學校合作，共同設計課程、分享教學資源和經驗，形成教學共同體，提升教學質量和效率。“共學”強調學生之間的合作學習，增強團隊協作能力和社交技能。“創新共贏”倡導在教學中融入創新思維，鼓勵教師和學生探索新的教學方法和學習方式。在探索人工智能教學模式的過程中，通過實施完全學分制、書院制以及設立海南陵水黎安國際教育創新試驗區等重大改革舉措，構建了一個旨在促進教學合作和學生合作的創新環境。這些改革不僅深化了教育理念的現代化，還強化了跨學科合作和國際化視野，為人工智能教學模式的實施提供了肥沃土壤。

（一） 教學合作

1 完全學分制與跨學科學習

海南大學推行的完全學分制，鼓勵學生根據自己的興趣和職業規劃選擇課程，這為人工智能教育提供了靈活性。學生可以自由組合基礎課程和專業課程，包括人工智能相關的課程，促進跨學科學習，比如將人工智能與藝術、社會科學、工程等領域的知識相融合，培養復合型人才。

2 書院制下的教學資源共享

書院制改革下，不同專業的學生居住在同一宿舍樓，這種“三交叉”模式（學科門類交叉、學歷層次交叉、年齡交叉）促進了不同背景學生間的交流與合作。教師和專家可以跨學科授課，共享教學資源，如實驗室、工作室和科研項目，為人工智能教育提供了多元視角和實踐機會。

3 國際教育創新試驗區的國際合作

海南陵水黎安國際教育創新試驗區的設立，為海南大學帶來了國際化的教學資源和合作機會。該試驗區采用“大共享+小學院”模式，吸引了全球知名高校入駐，提供了與國際接軌的教育資源和合作項目。

（二） 學生合作

1 跨專業項目組隊

書院制下的住宿安排鼓勵不同專業背景的學生共同生活和學習，自然形成了跨學科交流和合作的環境。學生們可以在人工智能項目中組隊，結合各自的專業知識，共同探索和解決實際問題，培養團隊合作和創新能力。

2 實踐與競賽平臺

學校可以組織各類人工智能競賽、挑戰賽和創新項目，鼓勵學生跨專業合作，共同開發人工智能應用或解決特定領域的難題。這些活動不僅加深了學生對人工智能技術的理解，還增強了他們的團隊協作和項目管理能力。

3 國際交流與合作項目

通過海南陵水黎安國際教育創新試驗區，學生有機會參與國際交流項目，與海外學生共同開展人工智能相關的研究和項目。這種跨國界的學術交流和合作，拓寬了學生的國際視野，增強了跨文化溝通和協作的能力。

“合教共學，創新共贏”的教學模式，強調教育過程中的合作與創新，旨在培養學生的綜合能力和教師的專業發展，通過共創共享，實現教育質量的整體提升。這種模式不僅適用于高等教育，也同樣適用于基礎教育階段，為未來的教育改革和發展開辟了新的路徑。

六" 結束語

“教、賽、研、用、合”五位一體的教學模式是一種綜合性、互動性的教育理念，旨在通過教學、比賽、研究、應用和合作五個維度，全方位提升學生的知識技能、創新能力和實踐水平。這五個方面存在著密切的聯系和相互促進的作用，如圖1所示。教學是基礎，比賽和研究是深化理解和提高技能的途徑，應用是檢驗學習成果的實踐，而合作則貫穿于整個學習過程，促進知識共享和創新。在人工智能教學模式中，這五個要素相輔相成，共同構成了一個閉環，推動著教育的持續進步和學生的全面發展。通過這樣的模式，學生不僅能夠掌握人工智能領域的專業知識，還能培養創新意識、實踐能力和團隊協作精神，為未來的職業生涯打下堅實的基礎。

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