应用驱动型本科基础技术理论课程建设模式探究

曾宇骏，徐昕，方强

（国防科技大学 智能科学学院，湖南 长沙 410073）

引言

本科基础技术理论课程建设是高校本科教育的基础性工程，是本科教育必不可少的重要环节，是培养和造就高层次创新型人才的土壤地基，也是高等院校加强本科学生创新实践能力培养、走内涵式发展道路的客观要求。现阶段本科学生课程学习已呈现新特点，而本科基础技术理论课程建设还存在诸多问题。例如，教学空间单一、教学内容抽象乏味、教学效率不高，课程评价模式仍以考试考核为主，从而导致学生学习“重结果、轻过程”“重期末考试分数、轻日常学习积累”；本科基础技术理论课程逐渐流于形式，课程内容大同小异，甚至出现“鸡肋式”发展。究其原因，除课程建设理念落后、课程建设投入不足之外，高等院校中教学与科研发展的不平衡也是极其重要的影响因素。如何有效创新本科基础技术理论课程建设，提升本科基础技术理论课程教学质量，是摆在广大教育改革工作者面前的现实问题。

一、国内外本科基础理论课程建设研究现状

在国际上，美国卡内基教学促进会分别在1998年和2001年发布的两份高等院校本科教育报告（即《重塑本科教育：美国研究型大学发展蓝图》和《重塑本科教育：博耶报告三年回顾》）提出，要在教学理念、教学手段、教学体系等多个层面重塑美国本科教育［1］。《斯坦福大学本科教育研究报告》（2012年）和《斯坦福大学2025计划》中均强调，新一轮的本科教育改革的关注点不应仅仅指向大学应该教什么，也要关注大学应该怎么教，同时要关注学生应该怎么学、学得怎么样［2］。麻省理工学院校长在《麻省理工学院教育的未来》和《高等教育改革的催化剂》等报告中说：“我们必须打造以学生为中心的教育，单个的变革主体是不够的，必须让全体教师、大学的高级管理层、学科和专业负责人、科研团队都参与进来。”［3］

在国内，党的十九大以来，我国高等教育进入新时代。全面振兴本科教育、建设世界一流本科是我国新时代高等教育的战略选择。我国教育部在新时代全国高等学校本科教育工作会议上，对本科教育提出“三大纪律、八项注意”，强调“以本为本、四个回归”［4］。由此可见，必须突出学生的主体地位，以学生为中心改革创新教学理念和教学育人机制，以学生最现实的学习就业应用需求为指导，探索和研究应用驱动型本科基础技术理论课程建设。

国内外高等院校的教学团队就如何高效开展本科基础技术理论课程建设、提升学生学习效果和能力素质，纷纷进行了专项研究与实践探索。如德国应用科学大学研究提出现场教学法，将课堂上的基础技术理论讲授与实验室、实习基地相融合［5］；英国杜伦大学与当地相关企业建立合作，对于其所开设的工科技术理论课程直接安排学生在企业环境进行学习。

在我国，教育部启动实施“六卓越一拔尖”计划2.0，先后出台多项政策，支持和引导高校与企业深度合作，通过联合办学、创立校企合作基地等形式，开展协同培养、共同育人。在本科基础技术理论课程教学上，国内高校多采用案例教学法，但所采用的案例常常与学生现实学习和未来就业需求存在差距，虽然在一定程度上激发了学生的学习愿望，但往往只能达到学习目标的中等层次。

除此之外，国内高校对本科基础技术理论课程的投入还不够到位，存在“重科研、轻教学”的现象，教学与科研彼此相对独立，甚至相互脱离，院校自身的科研成果特色没有很好地融入相关的本科基础技术理论课程建设工作，从而造成基础技术理论课程逐渐成为“无本之木”“空中楼阁”，课程建设针对性不强、特色不明显，欠缺科学性、灵活性及人性化，因而导致学生学习兴趣低落、学习结果收效甚微。

二、应用驱动型本科基础技术理论课程建设模式

具体以笔者所在单位拟将建设的“无人驾驶技术概论”本科基础技术理论课程为例，其教学目标是通过该课程，使学生能够对通用方法的具体应用有所了解，培养学生分析问题、解决问题的能力。无人驾驶涉及多学科领域交叉，是当今社会和科技发展的潮流热点，是当前人工智能相关本科专业学生的重点关切问题，也是笔者所在单位科研工作的亮点特色。

当前，国内外高校、企业都纷纷加入无人驾驶相关基础技术理论课程的建设队伍当中。美国麻省理工学院、加拿大多伦多大学等相继开设“无人/自动驾驶”专项课程，通过本地课堂讲授、MOOC课、微课等形式向全球用户开放，但其教学内容体系欠缺特色，在课程内容设置上更加侧重无人驾驶研究本身领域发展趋势，而非考虑课程学习者的学习应用实践需求；在课程教学过程中以课堂讲授+典型案例仿真实验为主，教学效果仍然相对受限。鉴于此，中国百度先后联合Udacity和北京大学，依托其自身的Apollo自动驾驶汽车项目，开设了国内首个落地高校并含学分的“无人/自动驾驶”系列课程，已帮助全球97个国家约9000名学生（其中37%为海外学生）入门自动驾驶与Apollo开源平台。百度“自动驾驶”课程作为面向大众的专业技术入门课程，其成功经验恰恰为基础技术理论课程建设应用驱动化提供了良好印证，研究和探索应用驱动型本科基础技术理论课程建设势在必行。

与传统的本科基础技术理论课程不同，应用驱动型本科基础技术理论课程的目标是以学生最为关切的社会业界应用实例为牵引组织课程教学内容，一方面，从学生将来的岗位应用需求出发，解决学生自身与企业单位最为迫切的技术培养问题；另一方面，期望突破传统的理论教授模式，将知识理论与具体的项目课题相结合，提升教学内容的实用性，同时进一步激发学生的学习积极性，使其明确学习目标，从而有效促进学生的基础知识理论学习向实践应用技能掌握的转化效率。应用驱动型本科基础技术理论课程建设，应坚持“以研导教、以教促研”和“以激发学生学习兴趣和满足学生实践应用诉求为牵引”的指导思想。以“无人驾驶技术概论”人工智能本科专业基础技术理论课为例，课程内容应围绕无人驾驶技术的基本原理、核心知识与技能，满足现实应用需求和学生的学习诉求。具体来说，体现在以下三个方面。

一是在教材教案设计上坚持问题导向。要打破传统经典知识体系的条块分割，以学生学习需求为指导依据，用实际应用问题驱动学生主动学习，通过提出现实问题、启发分析思路、引导构建模型、讨论求解算法、反思问题求解成果等方法，促使学生完成问题发现、问题分析、问题求解、问题质疑的闭环过程，加强学生对所学基础技术理论知识的理解与应用。

以笔者拟将承担的“无人驾驶技术概论”人工智能本科专业基础技术理论课为例，教材教案的设计思路主要体现为：选取代表性技术问题作为教材章节内容安排的脉络牵引，每个章节对应无人驾驶应用中的一个模块化项目，分别涉及无人驾驶关键技术中的感知、规划、决策、控制及车联网等；以感知技术为例，选取复杂环境下的目标行为跟踪预测作为代表性问题，组织串联其中所包含的系列相关无人驾驶环境感知技术知识内容，如传感器技术、数据预处理技术、特征选择与提取技术、目标检测识别技术等；最终各个章节的模块化项目，可进一步形成一个更为完整的无人驾驶技术综合项目体系，为学生将来的岗位应用打下坚实的基础。

二是在课程教学实施上遵循项目引导。主要体现在两个方面：一是教学方式要从传统的系统化讲授向项目课题牵引的技术研讨转变；二是教学内容选取要从实际开展的工程项目着眼入手，做到课堂教学从课题项目中来，到课题项目中去，一个教学班同时也是一个课题研究团队。可以通过抽取相应教学科研团队现有的研究课题或引导学生发现创新研究项目，在教学内容设置上项目化、在教学实施过程上科研化，逐步引导学生完成问题提出、项目界定、团队组建、项目分析与分解、项目方案实施及项目答辩等环节，使其在课程学习的过程中不仅能够深刻学习消化基础技术理论要点，同时锻炼和培养学生自主学习、团队合作及解决现实问题等方面的能力。具体来说，就是要突出学生主体、教师主导，教师主要担任“领进门”的角色，不断总结自身所在科研团队项目攻关过程中所面临的实际问题及最新研究成果与课程教学内容的联系，以当下问题需求作为相关教学内容，更要突出学生“修行在个人”的成分比例，将课程讲授分解为项目主题的模块子任务，让学生在知识内容学习的同时锤炼主动思考、组织协作、动手实践的能力。由此，真正做到教学科研并重，科研项目进课堂，二者不断相互渗透、相互促进。

三是在考核评价方式上向能力产出倾斜。考核评价是对学生课程学习的一个牵引性指标，与最终学生学习成果的好坏息息相关。特别是对于应用驱动型本科基础技术理论课程，更加需要解决学生的课程理论学习向实践动手能力产出转化的问题。在当前较为主流的终结性考核与形成性考核相结合的基础上，应更加突出能力成果产出的比重，调整考核的具体形式，避免学生机械性理解、记忆式应考。可尝试创新丰富具体的考核形式，如加大高阶思维式、岗位应用技能相关的综合式等考核内容的比重，逐渐弱化诸如卷面考试、书面习题式课后作业等传统形式，以形成可转化的科研技术成果——如专利、论文、学科竞赛奖励等——为目标，安排和设置相关的考核内容形式及任务分配，从而与教案教材的问题导向性及教学实施的项目引导性形成一个完整的教学闭环，三者相互补充、相互促进，形成全方位、全过程、立体式的有机整体，在明确学生学习目标、激发学生学习动力的同时，能够有效助力科研创新，形成相应的实际成果。简而言之，即对于课程考核，应坚持理论联系实际、理论面向实际、理论转化实际的原则，学生岗位任职应具备什么能力，就应重点考查什么能力，考核形式就应进行相应的调整和倾斜，从而确保学生对于基础技术理论课程的学习不仅仅停留在熟悉和掌握基本概念、理论和原理的层面，而更加在于有效提升知识转化为实践能力的效率。

结语

大学本科教育如何培养高质量与高效率兼顾的人才，缩短甚至消除学生从课程学习到岗位能力应用之间的差距，是当前本科基础技术理论课程建设应当重点关注的问题。越是基础的基础理论课，越需要关注课程内容与实际应用之间的相互关系和联系转化规律，从而探索有效的改革思路与途径，促进理论课程教学实践化、实用化，进而达到技能养成、能力产出、素质构建等目标。对此，本文通过探索应用驱动型本科基础技术理论课程建设模式，提出了一定的可行思路建议，以期最终促使学生不仅知其然、知其所以然，更能学以致用、所学即所用。