OBE理念下人工智能课程教学改革研究

王静 刘灵

摘要：随着OBE理念的深入，以学生为中心，以预期成果为教育教学目标，让学生主动学习、深入学习的教学体系正广泛应用于高校教育教学中。本文以人工智能课程为例，从目标的准确性——人才培养目标、行为的准确性——教学模式、教学设计等、结果的准确性——预期成果及成果导向三个维度来分析融入OBE理念，通过不断改进教育教学方法、推进师资队伍专业素质教育建设、创新理念下新的教育评价体系、搭建实践教育教学平台，来不断提高教育教学质量，提升学生创新创业实践能力。积极探索出一条符合当前基本国情，能够激发学生兴趣、适合高等院校可持续发展的符合OBE理念的教学改革方案。

关键词：OBE理念;预期成果;成果导向;人工智能;创新理念

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）28-0099-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Research on the Teaching Reform of Artificial Intelligence Curriculum based OBE

WANG Jing， LIU Ling

（Shandong Youth University of political science College of Information Engineering， Jinan 250100， China）

Abstract： Along with the development of OBE， taking students as the center and the expected results as the goal of education and teaching， the teaching system of students' active learning and in-depth learning is widely used in college education and teaching. Taking the artificial intelligence curriculum as an example， this paper analyzes the concept of integration from the three dimensions of goal accuracy — talent training goal， behavior accuracy — teaching mode， teaching design， result accuracy — expected achievement and result orientation. By constantly improving teaching methods， promoting the construction of professional quality education for teachers， building a new educational evaluation system under innovative ideas and setting up a practical education and teaching platform， we can continuously improve the quality of education and teaching， improve students' ability to innovate and start a business. Actively explore a teaching reform program that conforms to the current basic national conditions， can stimulate students' interest and is suitable for the sustainable development of colleges and universities， and conforms to the OBE concept.

Key words： OBE; expected result; outcomes orientation; artificial intelligence;innovation concept

1 引言

OBE（Outcomes-Based-Education）是一种注重结果的教育理念，在整个OBE理念的指导下，教育教学工作要以成果为导向[1]，也就是说要注重教育教学产出，在这个理念下，需要去积极调整教学思路、培养方案及其对应的课程内容，整个教学过程中要以學生为中心，先确定学生所具备的能力素养，在此基础上，依据企业所需为导向，倒推式的去探寻适合学生的教育模式，同时量化教学的评价机制并就成果达成度来改进教学过程中出现的问题，并最终完成教学目标。

2014年李克强首次提出“大众创新、万众创新”的理念，2016年“新工科”如火如荼发展起来[2]，2017年教育部为了应对这新一轮的产业革命，积极推进新工科建设，并同各大高校进行研讨活动达成了“复旦共识”“天大行动”“北京指南”[3]。2018年提出了新的标准，明确指出成果导向原则也即OBE理念成为高等教育的基本原则之一。对于新工科的建设，尤其针对一些新兴的学科产业，比如物联网、人工智能等，拿高等学校新工科教育来讲，新工科的建设主要是利用一些新的教学理念[4]、教学结构、教学模式来提升教学质量，将人才培养向着新功课背景下的多学科交叉融合的复合型人才培养进行转变，解决理论与实践脱节的现象，培养学生的创新实践能力，提升技能，积极应对国家对新工科人才提出的挑战。

人工智能引领科技发展，国家对人工智能人才的需求也与日俱增，人工智能属于新兴产业，目前高等学校对人工智能人才的培养尚处于初级阶段，如何在初级阶段打好坚实基础，努力培养出适合中国国情的新工科人才是高等教育学校在人工智能相关专业的教育教学中需要考虑的问题[5-6]。

本文主要从目标的准确性、行为的准确性及结果的准确性三个维度来加强对学生的培养，以学生为中心，以成果导向为基本原则，分别从传统教学目标的不足与OBE理念下教学目标的区别上来论证;从教学模式、教学设计的改革来说明如何培养出具备课程交叉能力融合的能力的人才;并以预期成果的评价机制来倒推进行教育理念的设计，设计出具备创新模式，与高校OBE理念一脉相承的教学理念，积极完善教学过程，为培养出创新人才达到较好的教学成果。

2 目标的准确性

所谓目标的准确性是指在目标的界定上，能够准确地找出适合当前标准的切入点[7]，当前要找到的就是符合OBE理念标准的目标——学生通过教育过程后所取得的学习成果，针对这一标准，要清楚学生最终取得的学习成果到底是什么？为什么要取得这样的学习成果？如何有效的去帮助学生取得这些成果？取得的这些成果之后如何有效的去评价学生取得的这些成果是否已经达到了这些标准？根据工程教育认证中的成果导向的原则，划分能力目标、攻关能力素质培养、改进学习效果评价机制，通过实际成果来对课程进行评价。积极探索出一条符合当前基本国情，能够激发学生兴趣、适合高等院校可持续发展的符合OBE理念的教学改革方案。

2.1 传统教学目标的不足

传统目标的不足首先表现在其目标的定位问题上，传统目标侧重于教的怎么样，不清楚教学过程中期望学生应该取得的学习成果到底是什么？这种成果应该以一种什么样的方式来体现，尤其以一种新工科教育人才的培养的方式更是缺乏。其次过于强调课程，严格地按照课程来进行，忽略了关于对产出的影响。如图1所示，给出传统教学目标与OBE理念教学目标的对比，可以看出传统教学更多的是评价每门课教的怎么样而忽略了学生是否达到了一定的能力要求。

2.2 OBE理念下的教学目标

基于OBE理念的教学目标关注的是产出，是成果，以成果为导向最终使得学生达到一定的能力要求[8-9]，培养出的是应用型、卓越型、创新型的人才，注重的是知识、能力及素质的培养。为完成这一教学目标，从教学内容更新、教学方案设计、教学模式创新、学习效果评价几個方面来促进，如图2所示，来进行教育理念和教育规律的创新。按照应用型本科高等院校的办学宗旨及学校定位结合市场对人才培养的需求，来确定课程的培养目标。

3行为的准确性

在本节中，我们主要介绍为完成OBE理念教学目标，从教学内容更新、教学方案设计、教学模式创新等教学行为上的规范性与准确性。

3.1教学设计改革

OBE教育理念成果导向的教学设计并不是不顾教学过程中学生的学习结果，而是说学校应该根据学生最后所能达成的顶峰结果来进行反向设计，按照反向设计原则来设计课程，并且在阶段过程中给予阶段性的评价标准。这里的学习成果并不仅仅是指学生所知、感觉和了解，更不是学习的阶段过程中的暂时性的表现，而是在学完课程之后，能够转化为自己内在的知识，转化为心灵深处的历程，包括实际的应用能力、心灵深处的价值观以及可能涉及的一些情感因素等。

人工智能这门课程属于一门新兴学科，涉及一些交叉性专业的融合，这门课程的教学内容涉及多元化知识的讲授，所以要创新其教学模式，改变已有的传统的以教师为主的教学方式，以学生为中心按照成果导向原则持续改进的理念来进行教学的反向设计。

如图3所示，学生在学习该课程的过程中，包括课前课、课堂及课后三个环节，每个环节特别强调学生在各个环节学到了什么？而不是在这个环节中老师教了什么.通过调查问卷的方式，强调的是个性化的教学，进行主题讨论及投票，改变原来的“车厢”式的教学方式。通过课前及课后的环节，强调研究型的教学方式，根据学生自身情况，制定教学方案，改变灌输型的教学方式，通过课后的答疑给学生提供不同的学习机会。

在课程实施阶段，对课程进行研读梳理，将特别需要实践的部分、创新的部分、理论的加强部分等区分开来，每一部分都细化为能力目标的实现，确保与能力目标保持一致以达到最终整个课程目标的实现。

3.2 针对能力结构的课程交叉融合

人工智能这一门课程，所涉及的专业课程知识种类繁多，这就需要专业课教师具有扎实的理论知识基础，尤其数学及计算机方面的基础理论。同时由于人工智能课程的应用领域广泛，涉及环保、医疗、农业等多学科知识，所以要打破学科间壁垒，增强课程间的系统性连接性，不再将每一个知识单元看成是孤立的系统组成。如图4所示为针对能力结构的课程交叉融合。

针对能力结构的课程交叉融合首先需要设置贴合OBE理念的教学计划，然后按照成果导向的原则，通过社会需求、学校定位及个人需求来共同驱动学生的能力培养，针对能力结构的培养，在以学生为中心的学习过程中来实现课程专业的深度融合，进而更好地为能力的培养提供资源。其中创新能力的培养可以通过科技竞赛、科研项目及一些创新创业的训练来实现，针对人工智能的应用领域如智慧城市、智慧医疗、智慧农业等融合人工智能课程内容如自然语言处理、计算机视觉、机器学习、深度学习、模式识别等来修正能力目标。举个例子，比如利用深度学习来进行智慧医疗时，采用多元化教学，让学生明确学习目标和预期成果，重学习、重思考。

对于智慧医疗中医学影像检索系统的有效管理和应用是当前人工智能跨学科领域的一大难题。其中对于医学影像检索来讲，主要通过检索出与诊断病例相似的病例，为经验缺乏医生提供较为有效参考价值，这样对于病人后期的诊断和治疗有很大的帮助作用，并且对于实习医生和医学学生积累诊断经验起到很大的促进作用，所以基于此激发学生兴趣，鼓励其创新依据人工智能中的深度学习技术来设计医学图像检索系统。通过把具体的框架图讲授给学生，如图6所示，为我们自己设计的框架图，提出来的卷积神经网络在脑部肿瘤检索上的应用。这里就用到了人工智能领域的机器学习、神经网络，结合这个脑部肿瘤检索的深度学习框架通过实验仿真让学生真正去理解卷积神经网络如何进行卷积，卷积的意义到底是什么？让学生对其中的每一个环节进行设计，可以通过小组组合的形式，分组和实现每一个环节，然后再把各个组的每个环节连接起来形成一个系统，这样既锻炼了学生的创新实践能力，又加深了对理论知识的理解与应用。

4结果的准确性

在面向能力结构的课程交叉融合的前提下，引导学生深度学习，不仅学方法、学理论，更注重的是创新、思考、探究、展示及解决问题的能力，通过设计一些挑战性的任务，如设计项目结构，创新实践等。基于OBE的人工智能的课程教学更加注重的是实践的能力，是解决综合问题分析研究的能力，进而培养出学生的创新意识、由内而外的价值观。

4.1 成果导向原则

成果导向原则实际遵循的是一种从需求出发的反向设计的原则，由需求决定学生的培养目标，由培养目标决定课程体系，由课程体系决定课程之间的联系性，保证教育的培养目标与教学成果的一致性。成果导向的原则使得课程聚焦在学习的成果上，而不是在学习的形式、学习的课时上，如图7所示从需求出发设置多元化的培养目标，确立出多维的评价体系，同时以案例教学为桥梁设置培养过程，反过来利用成果评价数据持续改进培养过程。

4.2 预期成果评价机制

传统的教育考核一般采用比较性评价的方式，一般分为期末考试和平时成绩两部分，期末考试通过笔试的方式，平时成绩通过平时作业、考勤等来体现。这种评价方式较为单一，不能全面地体现出对学生能力的培养，比如有的学生擅长理论考试，但实践能力缺乏而有的学生动手操作能力较好，但理论水平上又欠缺。所以要采用多维的评价标准，侧重于学习的实 质，利用平时作业和平时实验了解学生对知识点掌握的情况，利用实践作品锻炼学生的综合技能，以更全面的视角了解学生对理论、实践技能的掌握情况。OBE 理念强调人人能成功，教師要注意个性化培养，正视个体差异，对学生进行横向的比较而不是注重纵向的比较。让每一个学生按着适合自己的节奏达到属于自己的成功，最终实现以“成果导向”原则的教学目标。

5结语

以成果导向为原则的教学模式，将以教师为中心转变为以学生为中心，让学生在学习活动中进行自身比较达到既定目标，OBE教学理念是一种可以提升学生创新创业能力的理念，在社会、学校及老师的共同作用下，开展教学活动，完善各种教学评价措施，进而对学生进行培养，构建OBE理念下人工智能实践教学模式和创新，对于增强学生创新实践能力和社会适应能力有积极作用，同时需要教学单位倾注更多的热情和改进措施。

参考文献：

[1] 李金玲，李华新.工程教育视阈下基于OBE理念的混合式教学模式研究[J].软件导刊（教育技术），2019，18（9）：36-37.

[2] 钟登华.新工科的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017（3）：1-6.

[3] 刘锴，孙燕芳.基于OBE教育理念的高效教师培养研究[J].黑龙江高教研究，2017（6）：59-61.

[4] 施晓秋.遵循专业认证OBE理念的课程教学设计与实施[J].高等工程教育研究，2018（5）：154-160.

[5] 王春娟，孙爱晶，陈怡君.基于OBE理念的工程教育人才培养方案评价体系探索[J].创新创业理论研究与实践，2018，1（6）：17-19.

[6] 赵存有，陈国晶，常禄.基于OBE理念的课程教学设计研究[J].黑龙江教育（理论与实践），2020（8）：70-71.

[7] 李金玲，李华新.工程教育视阈下基于OBE理念的混合式教学模式研究[J].软件导刊（教育技术），2019，18（9）：36-37.

[8] 谭春娇，陈微，赵亮，等.工程教育认证理念指导下的教学改革[J].计算机教育，2019（2）：123-126.

[9] 付晓琳，汤淼，刘钢，等.成果导向（OBE）下软件工程专业实验课程教学改革研究[J].软件导刊，2018，17（10）：216-219.

【通联编辑：王力】