基于OBE 理念的人工智能专业项目式教学探究

李玉洁，覃阳，石奎，马玉婕，谭本英

（1.桂林电子科技大学 人工智能学院，广西桂林 541004；2.桂林电子科技大学 马克思主义学院，广西桂林 541004）

随着人工智能技术逐步融入现代生活及自动化生产，社会对人工智能科技人才的需求越来越大，要求也越来越高，要求人工智能人才不仅要牢固掌握人工智能相关知识，还要具备各种智能算法工程化设计、开发等能力。本文围绕高校全面提高人工智能领域人才培养能力这个核心点，强化专业类课程育人导向，结合人工智能专业实际情况，开展基于OBE 理念的项目式教学建设与研究，以期对人工智能专业教学方式改革有所启发。

1 项目式教学研究述评

项目式教学源于美国教育家杜威（Dewey）倡导的“做中学（Learning by Doing）”，涉及多方面、多层次的理论及实践问题。针对不同学科与专业，如计算机科学与技术[1-2]、机器人工程[3]等，很多研究者提出了有针对性的项目式教学方案。随着人工智能时代的来临，教育领域尚缺乏对人工智能专业项目式课程的深入探讨。高校对人工智能人才的培养，不仅应注重知识，更应注重人才思维能力的培养[4]。为了满足人工智能专业的教学要求，使学生充分掌握专业知识并与工程实际应用结合，培养学生知行合一的思维习惯，高校有必要对人工智能专业项目式教学展开深入研究[5-6]。

人工智能学科是一门涉及计算机科学、电子信息、自动化等众多学科领域的交叉科学[7]。人工智能从早期简单的网络下棋游戏程序开始，主要研究概念表示、知识表示、模式识别等问题，后来逐步扩展到深度神经网络、专家系统、自然语言处理等广泛的研究领域。设计人工智能专业的项目式教学模式，对培养既有扎实专业知识背景，又有先进的工程应用能力的大学生具有非常重要的意义。

现阶段对人工智能专业的项目式教学研究还处于起步阶段，相关研究较少。闫蕾等对计算机学科项目式教学进行了探讨，并提出建议与对策[8]；张琪等在新工科的背景下，针对机器人实验教学提出了开展项目式学习的教学方法[3]；郑雪晶等针对新工科背景设计并实践了项目式教学，包括目标导向型项目和开放式项目[9]；李军辉等针对人工智能方向，对Linux 操作系统课程进行了项目式教学的讨论[5]；罗世奇等探索了在新形势下进行自然语言处理的项目式教学[10]。以上研究主要关注人工智能专业的个别课程，没有从人工智能专业整体出发从顶层设计适合该专业的项目式教学规划。

虽然以上研究从多个方面对项目式教学的发展和建设提出了不同思路，但对于人工智能专业相关课程在新工科背景下如何以学生为中心进行项目式教学设计，难以提供一种通用方法。因此，如何基于人工智能专业自身的特点和条件，结合OBE 理念，进行有效的项目式教学，引导高校学生形成正确的科学创新思维，是目前人工智能专业教育需积极探索解决的问题。

2 人工智能专业项目式教学的意义

人工智能专业主要课程内容包括人工智能基础、机器学习等。人工智能是一门关于知识的学科，主要框架包括知识表示、知识获取与知识应用，可视为计算机科学的一个分支，是一门与电子信息、自动化等相关的交叉学科。人工智能专业符合社会发展需要，该专业的项目式教学是OBE 理念的充分体现，符合培养人工智能时代复合型人才的需要，具有现实意义。人工智能专业项目式教学的必要性有以下四点：（1）实现课程育人总目标、培养人工智能科技人才的时代需要，（2）完善人工智能专业课程体系的需要，（3）提升人工智能专业课教师现代化教学能力的需要，（4）培养学生自主学习能力的需要。

3 人工智能专业项目式教学的主要内容

人工智能专业项目式教学不是离开系统专业教学内容进行分散的项目实践，而是在充分分析人工智能专业课程教学规律的基础上，结合课程性质及结构内容，自然地将项目式学习融入授课过程，通过专业课程项目式学习实现对大学生人工智能专业知识及创新意识的培养。

人工智能专业项目式教学的主要内容如下。

（1）通过项目式教学活动，提高学生自主学习的能动性。项目式教学不局限于教材、课堂，提倡合作、探究、情景模拟、实验操作、体验式学习，增强学生学习的灵活性、趣味性，提高学生自主学习的能力。

（2）培养学生科技创新能力。通过设计工程性项目课题，使学生善于发现快速发展的人工智能专业领域的新问题，引导学生综合运用人工智能等交叉学科的知识，发挥创新精神，提出问题解决方案。

（3）项目式教学可使大一新生迅速转变学习观念，更快适应大学生活。开设面向新生的项目式课程，如新生研讨课程，使大一新生快速从高中的被动学习模式转变为大学的自主学习模式。

（4）通过跨学科、进阶项目式课程培养学生综合工程能力。设计交叉工程性项目，引入企业合作，设置分组讨论、项目调研等环节，提高学生合作能力、增强团队意识及处理工程问题的综合性、系统性思维。

（5）通过人工智能项目式课程学习，使学生明确在人工智能时代的职业愿景。教师应鼓励学生积极参与社会实践及社会知识普及活动和应用推广活动等，树立“人工智能+”的理念，在人工智能时代最大化体现自己的价值。

4 OBE 理念下人工智能项目式教学的构建与实施

高校需要基于OBE 理念，全面提高人才培养能力。OBE 理念围绕培养什么样的人、如何培养人、为谁培养人的问题开展教育，其核心思想是以学生为中心[11-13]。

将OBE 理念贯穿人工智能专业项目式教学，关注点集中在学生学习成果上，教学理论、学习内容等不再是关注的重点，而更侧重培养学生的综合能力和工程实践能力[14-15]。

（1）发挥学生在项目式教学中的能动性。在基于OBE 理念的教学模式中，核心是学生，因此，提高学生学习兴趣，发挥其自主学习的能动性非常重要。应该设计生动合理的项目式教学内容并制定有效的激励措施，激发学生的学习兴趣，提高学生自主学习的能动性。以常见的工程问题入手，引导学生自主调研、讨论、操作，自主选择具体实践方法，培养学生提出问题、解决问题的创新思维及能力。

（2）做好项目式教学的顶层设计。合理规划编写人工智能专业培养方案，引入基于OBE 理念的项目式教学元素，编写具有思想性、时代性、科学性的培养方案。

（3）发挥项目式教学的隐性教育功能。通过挖掘课程所蕴含的职业素养、工匠精神、科学精神等内容，对大学生进行思想价值引领。基于OBE 的项目式课程在贴近人工智能产业、提供案例等方面具有独特优势，教师在教学中有机融入思政元素，打造具有隐性教育功能的项目式课程。

（4）将人工智能专业项目式教学贯穿大学教育全阶段。OBE 理念引导下的项目式教学主体是教师，教师要将项目式教学融入大学教育的全过程，设计面向不同年级的项目式教学内容。设计面向大一新生的“新生研讨课程”“新生项目体验课程”，促进大一新生从高中到大学思维和学习方式的转变。面向大二至大四的学生设计“跨学科项目式课程”“进阶项目式课程”（见图1）。

图1 基于OBE 理念的人工智能专业项目式教学主要内容

（5）灵活运用案例教学、嵌入工程问题等教学方法。在项目式教学中，通过讲述人工智能知识背后的科学探索实践案例，使学生在学习专业知识的同时，去感受科学家如何利用发散思维获得科研成果，学习科学家的探索求知精神，培养学生追求真理、求实创新的精神。在项目实践中，合理嵌入工程问题，增强行业、产业特征，使学生加深对工程问题的认识。

5 结语

本文探索了人工智能专业项目式教学的主要内容与实施策略，以促进现代化教学方式的发展。作为具有多学科交叉融合特点的人工智能专业，教学改革的关键是要突破理论知识与工程实践应用之间的壁垒，实现高校及企业资源配置的整体优化。从学院教学工作的整体出发，设计全局化培养目标及指导方案，顺利推动项目式的教学改革，实现全院项目式教学改革工作的持续有效推进。