人工智能通识教育课程内容改革研究

张广渊 付晨 朱振方

[摘 要]在人工智能学科发展大背景下，重点探索在地方应用型本科大学实施人工智能通识教育课程内容建设与改革，以山东交通学院部分专业作为试点，实施不同层次不同程度的“人工智能+”的专业通识课程内容，通过在通识教育层次实现专业内人工智能课程内容的嵌入，进一步推进我校传统工科专业的“人工智能+”的新工科改造。

[关键词]人工智能;通识教育;地方应用型本科;新工科改造

[基金项目]2018年山东省高等教育本科教改项目“地方应用型本科高校实施理工科‘人工智能通识教育课程内容改革研究”（Z2018S030）

[作者简介]张广渊（1974—），男，山西大同人，博士，山东交通学院信息科学与电气工程学院院长，教授，主要从事高等教育、机器人与人工智能研究;付 晨（1982—），男，山东济南人，博士，山东交通学院信息科学与电气工程学院讲师，主要从事人工智能、微电子研究;朱振方（1980—），男，山东临沂人，博士，山东交通学院信息科学与电气工程学院计算机专业负责人，教授，主要从事网络信息安全、自然语言处理研究。

[中图分类号] G642.0[文献标识码] A[文章编号] 1674-9324（2020）47-000-02[收稿日期] 2020-05-22

一、课题背景

国务院在2017年7月印发了《新一代人工智能发展规划》，教育部2018年4月制定了《高等学校人工智能创新行动计划》明确提出要“根据人工智能理论和技术具有普适性、迁移性和渗透性的特点，主动结合学生的学习兴趣和社会需求，积极开展‘新工科研究与实践”，“重视人工智能与计算机、控制、数学、统计学、物理学、生物学、心理学、社会学、法学等学科专业教育的交叉融合”，“探索‘人工智能+X的人才培养模式”，为我国新一代人工智能发展提供战略支撑。

培养具有行业背景的“人工智能+”应用型人才符合经济社会发展的趋势，也符合目前山东省提出的“着力培养一批适应新旧动能转换‘四新要求的高素质应用型人才”的教育目标要求，为山东省“十强”产业发展、新旧动能转换提供更加有力的人才保障和技术支撑。

二、发展现状

大部分地方应用型本科大学传统工科专业人才培养，在信息类的通识教育课程方面，还在实施计算机文化基础通识教育;虽然部分高校已经取消了计算机文化基础课程，但还没有新的合适的课程来替代;还有部分高校开始推行计算思维通识教育。据了解，目前我省地方应用型本科大学中，实施人工智能通识教育的探索还处于起步阶段，大部分的高校还未开始设计规划和实施。而传统工科专业由于认识深度的问题和教师师资的缺乏，在专业课程体系中也很少嵌入人工智能的内容和元素。

三、研究内容

本课题重点探索在地方应用型本科大学实施人工智能通识教育课程内容的建设与改革。在具体实施中，拟以山东交通学院为试点院校，在校内工科专业中推动实施人工智能通识教育。具体研究内容如下：

1.人工智能通识教育实施目标专业分类规划。对学校的工科专业进行调研，根据现阶段人工智能在各行业专业内的发展，分析人工智能与各专业结合的紧密关系，并以此为依据进行专业初步分类，可初步分为紧密耦合型、普通耦合型和松散耦合型。

2.人工智能通识教育课程内容规划。根据人工智能通识教育按专业分类实施情况和相关专业特点，对课程内容进行规划，初步规划为 “人工智能基础” “人工智能高級应用”和“人工智能编程（Python语言）”等三个课程模块，并对每个模块涉及的知识点进行细分规划，分析知识点之间的衔接关系，安排课程模块内容。

3.人工智能通识教育课程内容建设。针对定制化的课程模块内容，组织专业教师团队实施课程内容建设，包括知识点内容建设、教材建设、试题库建设、案例库建设、MOOC课程建设等。

4.人工智能通识教育课程内容实施。组建专业教师教学团队，深入研究MOOC课程实施方法，分批次推进在学校各工科专业实施人工智能通识教育课程，通过运用MOOC等信息化教学手段，解决现阶段通识教育教师师资数量不足的问题，先落地实施，再逐步改进改善。

5.人工智能通识教育课程师资培养。通过实施教师和相关专业教师的集中培训，结合有目的地引进人工智能相关专业师资，提升教师对“人工智能+专业”或“专业+人工智能”的深入理解和认识，在较短时间建立起人工智能基础通识课程教师队伍，能承担相应改革课程内容的授课，潜移默化中影响学生“人工智能思维”的培养。

四、方案设计与具体实施

1.循序渐进、分步实施的实施方案细则。（1）学校教务推广和专业宣讲，使各理工科专业逐步接受人工智能通识教育，并修改人才培养计划，替换原有通识教育课程或加入新的人工智能通识教育;（2）根据不同专业的特点，按照人工智能与专业结合的紧密关系进行分类，为人工智能通识教育内容按专业分类实施提供依据。可初步分为紧密耦合型、一般耦合型和松散耦合型。（3）利用现有师资，逐步开设从公开课到公选课，再到各理工专业的通识教育课程。

2.采用基于人工智能关联度分析的专业分类，并以专业分类设计实施分模块组合的课程内容规划。分别针对理工科专业紧密耦合型、普通耦合型和松散耦合型，设计相应的课程内容模块。初步规划为 “人工智能基础”“人工智能高级应用”和“编程语言（Python语言）”等三个课程模块，并对每个模块涉及的知识点进行细分规划，分析知识点之间的衔接关系，安排组合课程模块内容，设计与专业内容相关的实施案例等。

3.采用信息化教学手段，引入基于MOOC/SPOC的“1+M+N”教学模式与基于翻转课堂的混合式教学方法。适合中国国情的MOOC/SPOC的“1+M+N”教学新模式是对美国式MOOC的“1+N”模式的创新与改进。MOOC/SPOC的“1+M+N”教学模式核心内涵是：以1门由名师开设的优质MOOC在线课作为核心资源，推动M所高校根据本校特点基于此进行个性化课程定制并构建各自的SPOC课程;通过跨校线上线下协同教学与各校翻转课堂方式对M个高校的N个学生进行教学。学生可以灵活地接受网络MOOC课程的教学与自学，通过参加本校线上SPOC课程与本班级线下翻转课堂研讨，在本校教师指导下进行学习，并可开展跨班级、跨校间的线上研讨与互学，从而形成自学、互学、共学的学习生态环境。

實施包括知识点内容建设、教材建设、试题库建设、案例库建设等课程资源库建设，开展高水平人工智能通识教育MOOC精品课与优质课建设。开展基于“翻转课堂”理念的混合式教学与基于学生学习成果的课程教学效果评价试点改革，做到持续改进。

4.校企联合，强化“内培+联培+外引”双师型人工智能师资队伍的建设，提升教师工程实践能力。重视双师型教师队伍建设，即“授课能力+实践能力”，通过“内培+联培+外引”进行双师型人工智能教师团队建设。

内培是通过派送教师到企业培训，引导教师积极申请参与各类政府研发科研项目和企业委托项目，提升教师的工程实践项目经验。联培是学院不定期派送中青年骨干教师到合作企业进行半年至一年的企业实践锻炼，参与企业实际项目研发，让教师接受企业的管理和考核，体验企业工作氛围，综合提升自身能力。外引是重点引进具有企业实践经验和行业兴业经验的专任教师和博士，同时到企业聘请具有丰富项目开发和管理经验的工程师参与学院的教学与实训工作。

五、实施总结

项目自实施以来，已在山东交通学院通过资源优化组建了人工智能基础课程教学团队，并为全校所有专业新开设了人工智能基础通识课程，课程已上线“智慧树”网慕课平台，涉及40余个专业，5000余名学生;同时组建Python语言课程教学团队，新开设了计算机技术基础Python课程，共涉及20余个专业，3000余名学生开设本课程;在留学生开设英文Python语言程序设计课程;在计算机科学与技术、电子信息工程、物联网工程等专业，成功开设数字图像处理等人工智能高级课程。

除了基于专业特点开设了不同程度的人工智能课程外，我们还在人工智能相关师资建设、课程资源建设、MOOC建设、题库建设等多方面进行投入，取得了良好的课程建设效果。目前正在与各专业深入对接，了解专业需求，进一步推动我校“人工智能+交通”的传统交通类工科专业的人工智能新工科改造。

Abstract： Under the background of the development of AI， this paper focuses on the construction and reform of "AI +" general education courses in local applied undergraduate universities. Taking some majors of Shandong Jiaotong University as a pilot， different levels of "AI +" professional general education courses are implemented. By embedding the contents of artificial intelligence in general education courses， the "emerging engineering" transformation of "AI +" in traditional engineering majors of our university is further promoted.

Key words： AI; general education; local applied undergraduate; "emerging engineering" transformation