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user: 3. 人工智能教学改革探索与实践 为了有效解决目前人工智能教学的不足，切实提高人才培养质量，为社会培养输送优秀的智能人才，必须充分调动起师生的主动性和积极性，丰富教学形式与手段，开发丰富的教学资源，强化实践教学环节，延长全周期培养链条，制定体系化的考核和监管制度。 3.1. 人工智能教学与实践体系 由于人工智能是交叉融合学科，注重实践创新，所以必须加强“产学研”多方深度合作，打破高校教育与社会需求之间的“种种壁垒”，基于产业需求和技术前沿，联合制定人工智能的培养目标、教学内容、考核指标与方法以及动态完善措施等。根据不断实践，总结提出了“多元化全程性阶梯式”人工智能教学与实践体系，见图1。该体系的主要特点是紧扣学科交叉、产学协同、科教融合，采用层次化阶梯式的课程体系、分组式合作型的实践教学体系、案例/项目/学科竞赛驱动的翻转课堂教学方法以及全程性多元化考核评价。 图1. “多元化全程性阶梯式”人工智能教学与实践体系 人工智能是一门综合性学科，要强调注重课程的整体性和层次性设置 [ 5 ] [ 6 ]。人工智能课程由通识实践模块、核心课程模块、拓展课程模块以及专业实践模块等部分组成，涵盖了社会素养、认知语言学、自然科学、计算机科学、大数据技术、智能技术以及网络技术等方面的丰富理论知识与技术方法，形成一个融理论教学、科学训练、创新实践为一体的过程化的人工智能课程体系。由高等数学、概率统计、数据结构与算法分析、数据库原理与应用、操作系统等组成计算机方面的基础理论体系，以人工智能基础、Python数据分析与可视化、机器学习、神经网络与深度学习以及人工智能综合应用创新实践等为专业技术特色方向。只有强化“产学研用”多方协同育人机制以及多学科交叉融合的联合培养机制，才能紧跟人工智能的前瞻性系统理论与前沿性工程技术方法。人工智能特别强调实践创新，针对实践教学中存在的诸多问题，有必要对原有实践内容进行改革，建立理论与实践紧密结合的层次化、开放性、多渠道深度互动、多元化全程性考核的实践教学模式，切实达到培养应用创新型人才的目的。为此，我们提出了如下五个层次的实践教学内容，其中前三个层次的考核成绩纳入到期末成绩中，第四和五层次的成绩计入培养计划中的实践学分： 第1层次：基础内容的实践。将人工智能教材中的经典算法转化为代码，并编写主函数完成调用和测试。该环节起着将理论转化为实践、巩固知识点的重要作用，要求所有学生必须独立完成。考核成绩纳入到期末成绩中。 第2层次：教材内容的延伸。该环节主要是扩展教材中算法的操作，其目的是为了引导学生从模仿到思考，起着提升学习兴趣和获得感的作用。 第3层次：解决案例问题。该模块需要学生从问题出发，建立抽象模型，然后进行算法设计、代码编写，到最后解决问题，以3~5人的小组为单位，完成一篇小论文。这一环节可以极大地提升学生实践能力，培养团队协作精神。 第4层次：参加科学竞赛。该环节旨在进一步培养大学生的创新精神和实践能力。鼓励学生积极参加学校认可的如下相关竞赛，例如全国高校人工智能创新大赛，中国机器人及人工智能大赛，中国“AI+”创新创业大赛，ACM-ICPC国际大学生程序设计竞赛，全国大学生智能汽车竞赛，全国大学生数学建模竞赛以及相关国家级学会(协会)组织的覆盖全国的连续性竞赛活动决赛等。 第5层次：项目实训或开发。该环节旨在建立学校与智能企业之间的无缝对接，参加企业的项目实训或项目开发，进一步提升学生的职业素养和实际应用能力，实现从学生到企业职员的平缓过度。 3.2. 人工智能教学监管措施与丰富多样的教学形式 为了实现“多元化全程性阶梯式”教学模式，不仅要充分调动教师、学生和相关企业的积极性和主动性，而且要加强整个教学过程的监管与考核，更要创建体系化的人工智能教学资源。因此，提出了“一诺双述三评”的方法与措施。“一诺”是树立标杆，明确任务；“双述”是激励机制；“三评”是监管与考核措施。“一诺”是指教师要认真“教”、学生要努力“学”的公开承诺书，明确教学任务和目标。教师的承诺主要是创建课程网站，要有在线答疑、交流论坛、课程资源、课程考试、课程作业等功能，及时学习新的教育教学方法，创新教学手段；学生的承诺是要在线提出至少5个问题、独立完成第一层次的实验、加入一个兴趣小组、完成一个课程设计等。“双述”指教师和全体同学就有关专题进行双向陈述。其目的是激励师生将自己的承诺付诸于实际。“三评”是指企业导师、教师和学生对每一个教学环节进行深入探讨，将传统的终结式考核改为多元化全程性考核，每个环节的考核成绩有学生自评、教师评价和企业导师评价组成。同时，对教学模式不断优化，进而构建“实践–反思–互助”为模式的教学规律。 在人工智能教育教学过程中，师生占有重要的角色。为了丰富教学形式，要求教师辅助使用雨课堂、QQ群、腾讯课堂或钉钉群等教学平台，以便教师典型案例讲授、竞赛指导以及问题讨论与交流等。师生对这些教学平台都比较认可。教师使用各教学平台的体会如下：1) 使用雨课堂授课，开启弹幕功能，老师可以直观地看到学生的反映，也可以实现传统课堂与学生的交流与互动。教师用语音进行提问，学生则可以通过弹幕回答。在课后可以查看雨课堂记录，知晓学生具体的反馈情况。另外，可以根据学生签到的情况迅速知道学生到课情况；2) 用钉钉可以自动统计观看人数、学习时长、直播时间以及直播时间长度等，方便考勤。另外，可以提前上传课件供学生预习，授课录像自动生成保存，供学生课下回放复习；课程中通过文字滚动显示信息，提问时可令学生申请“连麦”进行回答问题，实现师生互动；3) 腾讯课堂有讨论区和举手区，学生听不清及上课互动可通过讨论区随时反映；提问到的学生可到举手区语音回答问题，上课期间可以根据学生反馈的结果随时解决相关问题，这两点可以形成很好的与学生互动效果。学生反馈情况如下：学生均能熟练使用手机或电脑等工具使用教师制定的线上教学平台进行有效学习。调查结果显示，学生喜欢使用雨课堂、QQ群、腾讯课堂、钉钉群的比例分别占37.6%、38.8%、46.6%、36.8%。对于教师的评价包括课程实施评价、教学方法评价和教学效果评价，给出了相应的参考指标，分别见表1~2。 Table 1 Evaluation of curriculum implementatio 课 程 实 施 评 价 1.是否建立课程和班级群并已邀请学生加入 优¨良¨中¨差¨ 2.准备充分，文档齐全，内容娴熟，条理清晰 优¨良¨中¨差¨ 3.能有效地开展课堂互动讨论 优¨良¨中¨差¨ 4.讲授内容清楚、明白、逻辑性强并富于启发性 优¨良¨中¨差¨ 5.课程实施符合预设的课程名称或课程大纲 优¨良¨中¨差¨ 6.是否布置作业，是否进行作业检查或课堂讨论 优¨良¨中¨差¨ 7.是否提供了电子教材或在线学习资料 优¨良¨中¨差¨ 8.是否明确实验要求并提供实验指导 优¨良¨中¨差¨ 表1. 课程实施评价表 Table 2 Evaluation of course teaching method and teaching effec 教 学 方 法 评 价 1.课件精良，板书规范，有效使用各种教学手段 优¨良¨中¨差¨ 2.语言规范，表达清楚，讲解流畅 优¨良¨中¨差¨ 3.启迪学生积极思维，注重能力培养 优¨良¨中¨差¨ 4.将课上的所学与先前的经验、知识相联系，融会贯通 优¨良¨中¨差¨ 5.关注探究知识的方法，解释现有知识从何而来 优¨良¨中¨差¨ 6.将抽象的理论知识与实际生活相联系 优¨良¨中¨差¨ 7.利用QQ群、钉钉群课程群等多种方法和渠道开展线上实验指导 优¨良¨中¨差¨ 教 学 效 果 评 价 1.师生互动，气氛活跃，要求严格 优¨良¨中¨差¨ 2.学生在课堂中投入程度高，作业、实验报告认真完成 优¨良¨中¨差¨ 3.教师资料齐备，精神饱满，教学过程规范 优¨良¨中¨差¨ 4.重视教学过程对学生学风培养与价值观塑造 优¨良¨中¨差¨ 5.教学目标达成度高，学生获得感强 优¨良¨中¨差¨ 表2. 课程教学方法和教学效果评价表