新工科理念下人工智能基础课程课堂教学改革研究

0"引言随着科技的发展，人工智能（AI，ArtificialIntelligence）已成为当今世界最具影响力的科技之一。人工智能技术的广泛应用在改变人们生活方式的同时，也对教育产生深远的影响。为适应时代的快速发展需要，培养具有创新精神和实践能力的高素质人才，全国各大高校都在大力发展人工智能相关基础课程。人工智能基础课程是南京工程学院自动化学院的一门专业必修课程，涉及多个领域，包括模式识别、机器人学、语音识别和自然语言处理。在新工科理念背景下，人工智能基础课程在教学和考核过程中存在一些问题，传统教学方法已经无法满足学生对人工智能知识的需求，迫切需要对人工智能基础课程进行课堂教学改革。1"人工智能基础课程现存问题1.1"师资力量有限，教育理念不适应教师除了教授人工智能基础课程外，还需要教授其他专业课程，教学任务重，授课人数多，作业和期末试卷批改工作量大，导致教师难以兼顾几门课程，影响教学效果。在教学理念方面，培养具有跨学科知识结构、创新能力和实践能力的优秀工科人才，适应新产业、新经济需求的教育理念没有完全贯彻到新兴技术、新型学科的教学和学科间的交叉融合中[1-3]。1.2"教学模式固定，课程内容滞后传统人工智能基础课程的课堂教学模式固定，教学内容更新较慢，往往滞后于人工智能技术的发展，无法满足工程实践行业的要求。人工智能基础课程的开设对象是大三学生，大多数学生已经具备一些相关专业知识，但自动化学院人工智能基础课程采用的教材注重理论和概念，算法的编写和应用的相关内容较少，往往无法满足学生提升应用能力的要求。1.3"评价方式简单，学生主动性差目前，对学生学习成效采用的评价方式是考勤和平时成绩占40%、期末成绩（大作业）占60%。这种评价方式忽视了对学生课前、课中、课后的学习过程评价，也忽视了学生之间的差异性，不能综合体现学生的学习情况，使评价失去诊断功能，人工智能基础课程没有完全体现在整个专业体系中的重要性和作用，造成学生学习主动性不足。这些问题导致在课堂教学过程中出现“教师讲得累，学生听得无趣”的现象[4-6]。1.4"讲解课时短，教学方式单一人工智能基础课程包含15章教学内容，但课时只有24个学时，导致教师只能讲授基本内容，无法进行深入的知识拓展。同时，教材内容繁多、重难点密集，学生理解起来较为困难。课程讲解不足、学时短的问题直接影响了课程的教学质量和效果。当前教学主要采取面对面教学形式，以板书和PPT相结合的方式为主，较为落后、单一，教学效果不理想[7-8]。1.5"人才结构及培养模式不适应当前，我国正着力培养世界级工程领军人才和拔尖人才，以及基础、新兴和高端领域的工程科技人才，但由于工程技术人才在推动制造业转型升级方面的能力尚需提升，制造业人才结构呈现复杂局面：一方面，部分岗位人才过剩；另一方面，关键岗位面临人才短缺。同时，企业招工难与毕业生就业难并存，实际需求与教学环境、教学方法与模式、教师需求与结构等呈现不相适应的问题。1.6"学生需求转变与教学方式不匹配人工智能技术的快速发展，不断涌现出新的理论和算法。传统的教学方式往往不能及时更新教学内容，造成学生所学知识陈旧。随着时代的发展和社会需求的改变，学生更加注重实践能力和创新思维的提高，希望通过课堂的学习能够掌握实际的应用技巧。以教师为中心的传统教学方式偏重理论知识的传授，忽视学生的主体地位和实践能力的培养，导致课堂教学效果不佳。2"人工智能基础课程教学改革内容2.1"教学方法改革2.1.1"采用项目驱动教学法将教学内容分解为若干项目，让学生通过完成教学项目掌握知识，提高学习兴趣和动手能力。2.1.2"采用分组讨论教学法把学生分成小组，让他们通过小组讨论来解决问题，培养学生的团队协作精神，不断增强学生的创新能力。2.1.3"采用案例教学法让学生通过对实际案例的分析，了解工程实践中人工智能技术的应用，让学生将所学理论知识更好地应用于实践。2.2"教学手段改革首先，通过运用图片、视频、动画等多媒体教学手段，使学生对人工智能知识有更直观的认识。其次，利用网络教学平台让学生随时开展自主学习，提高学生的学习效率和自主学习能力。最后，让学生通过实验室教学设备进行实际操作，提高学生的实践能力。2.3"教学内容改革首先，根据人工智能技术的发展趋势和学生需求，优化教学内容，让学生学习掌握最新、最实用的知识。其次，增加实践教学内容，让学生通过实践将知识转化为技能。最后，引入人工智能技术前沿知识，让学生了解技术的最新发展动态，掌握技术在工程相关领域的应用方法，激发学生的创新思维，提升学生的工程实践能力。3"人工智能基础课程教学改革方向3.1"教学手段变化，教学理念创新在新工科理念下，课堂教学更加强调积极应对变化、引领创新、更新教学手段，利用各种教学媒体向学生提供各种感知材料和逼真情境，提升学生感知力。教学理念创新是人工智能基础课程教学发展方向和发展思路的集中体现。将人工智能基础课程的理论教学和实践教学有机融合，让教学方法更具综合性、灵活性和创造性。如现在采用的CDIO和翻转课堂模式[9-10]，以学生为主体，激发学习兴趣，调动学习主动性，增强课堂教学效果。3.2"扩大课堂知识容量，实现个性化教学人工智能基础课程是一门融合了大数据、云计算以及算法等的综合性课程，在新工科理念下，利用网络上最新的信息源扩大学生的信息获取渠道，应用多媒体增加课堂教学的知识容量，充分运用一些教学媒体发挥动画、声音、文字等多种载体的优势，简化教学内容难点，丰富知识内容。利用信息技术条件实现异步教学，有针对性地指导学生，实现个性化教学。促进高校教学模式由教师主导向学生主体转变，满足不同学生的主体性需要。同时，为了提高教学质量和教学效率，组织教师培训，让教师优化教学手段、提升教学技能。通过不断更新人才培养理念、改革体制机制、创新培养模式等，应对未来对高素质工程实践人才的要求。3.3"动态教学，培养要求革新未来高素质工程实践人才的能力包括高超的创新能力、分析能力、实践能力、沟通能力等。为了培养具有创新能力、实践能力和跨学科知识结构能力的卓越工程人才，结合人工智能基础课程综合性和实践性强的特点，带领学生到实验室或学校实训基地进行现场教学，突出让学生“动手做”的特点，根据课程特点和不同的教学内容，增加实践课和案例教学的比重，实现教、学、做一体化，加快课堂教学改革进度。教师在教学活动过程中要实现和学生的充分互动，促进学生对知识的理解和吸收，随时掌握学生学习状况，及时调整和改进教学方法与内容。3.4"混合教学方式，协调与共享实现学思结合最有效的教学方式包括启发式教学、探究式教学、讨论式教学。其中，启发式教学以问题引导、案例分析、情景模拟为主要形式，促进学生积极参与教学活动，发挥主观能动性，激发思维分析能力；探究式教学能提高学生解决实际问题的能力；讨论式教学能引导学生提出自己的见解和解决方案。将上述教学方式在人工智能基础课堂进行有效混合，让每种教学方式融合到每一节的课堂教学中，提高教学效率。根据协调与共享的教育教学理念，协同推动调整专业结构，提升人才培养质量，推动人工智能基础课程课堂教学改革。4"人工智能基础课程教学改革效果4.1"提高了学生的学习兴趣和主动性通过采用项目驱动、案例教学、小组讨论等教学方法，激发学生的学习兴趣和主动性，让学生主动参与课堂学习。4.2"培养了学生的实践能力和创新精神通过增加实践教学内容、引入前沿知识、利用实验室教学设备等手段，让学生能够将所学知识应用到实际中。4.3"促进了教师专业发展，提高了教学质量通过课堂教学改革，教师及时更新教学理念和方法，提高教学水平和能力，通过优化教学内容、改进教学方法和手段、加强教学管理等措施，提高教学质量。5"结束语人工智能基础课程教学改革，需要在传统教学的基础上拓展网络空间资源的开发和利用，更好地实现教育资源的优化与共享。课堂教学改革是提高教学质量、增强教学效果的重要途径，通过教学方法、手段和内