基于产教融合的“人工智能”课程教学模式研究

［摘 要］ 新工科时代赋予高校培养具有更强实践能力、创新能力、国际竞争力的高素质复合型人才这一使命。产教融合是现代高等教育发展的必然趋势，也是培养高素质复合型人才的必然要求。探讨了“人工智能”课程基于校企融合的教学改革模式，提出建立基于案例式的企业情境驱动教学模式。以实现“应用创新+能力提升”为课程目标，创建真实企业“情境”的实践场景，真正实现以师生互动、项目合作、创新驱动、能力提升为目的的实践教学；面向真实创新应用开展课外实践指导，提出教学与科研相结合、教学与竞赛相结合的模式，实现“以研促学、以赛促学”，为人工智能卓越人才培养奠定坚实基础。

［关键词］ 产教融合；新工科时代；案例教学；人工智能；人才培养

［基金项目］ 2021年度江南大学本科教育教学改革研究项目“基于‘智能基座’产教融合的人工智能‘金课’建设”（JG2021118）；2021年度江南大学研究生教学案例库建设项目“人工智能教学案例建设”（YJSJXALK21_016）；2023年度江南大学本科教育教学改革研究项目“计算机专业教学一体化支撑平台数字化示范专业建设”（JG2023004）

［作者简介］ 吴 秦（1978—），女，江苏宜兴人，博士，江南大学人工智能与计算机学院副教授，主要从事人工智能、计算机视觉研究；杨金龙（1981—），男，江苏连云港人，博士，江南大学人工智能与计算机学院副教授，主要从事信号处理研究；宋晓宁（1975—），男，江苏南京人，博士，江南大学人工智能与计算机学院教授，主要从事人工智能、模式识别研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）52-0145-04 ［收稿日期］ 2023-10-12

引言

2017年，国务院办公厅印发的《关于深化产教融合的若干意见》指出：深化产教融合，促进教育链、人才链与产业链、创新链有机衔接，是当前推进人力资源供给侧结构性改革的迫切要求，对新形势下全面提高教育质量具有重要意义。

产教融合是学校和企业联合培养人才的一种新型人才培养模式［1］，是现代高等教育发展的必然趋势［2］。产教融合也是培养高素质应用型人才的必然要求［3］。高校作为人才培养的重要基地，亟须思考如何深化产教融合，以培养新工科时代所需的具有更强实践能力、创新能力、国际竞争力的高素质复合型人才。

产教融合的理念，应有机地融合到高校各个专业的人才培养机制及课程教学中。然而，现有的封闭式课堂教学侧重向学生灌输学科专业理论知识，难以培养国家所需的应用型人才［4］。本文以“人工智能”课程为例，探讨新工科时代背景下，如何在课程教学中进行产教融合，培养学生的专业实践与创新能力，以实现新工科时代培养高素质复合型人才的目标。

一、“人工智能”课程现状

“人工智能”课程是计算机科学与技术专业的专业核心课程，在专业培养中起着重要作用。人工智能利用计算机模拟人类智力活动去求解问题，课程内容涵盖搜索技术、博弈、机器学习、神经网络、深度学习等方面。人工智能属于前沿学科，课程内容日新月异。同时，该课程具有较强的实践性。然而，目前的“人工智能”课程教学还存在如下问题：（1）在课程教学内容方面，现有教材的理论知识过多，知识点过于理论化、抽象化。理论知识对应的实例相对较少，例题通常是教材的编写者设计的案例，未能很好地将理论知识和实践应用有机结合。（2）在实践内容方面，实验题目过于陈旧，未能与现实世界对人工智能的真实需求相结合。实验课内容枯燥乏味，难以激发学生的实践积极性。（3）大部分课程的教学只满足于完成书本知识点的传授，授课过程和授课内容未能与新工科建设中“培养具有实践能力、创新能力、国际竞争力的高素质复合型人才”这一目标有机结合。学生解决实际复杂工程问题的能力和创新能力未能通过课程得到有效锻炼。

基于以上问题，本文将从基于典型案例分析的启发式理论教学、产教融合的实践教学、培养具有创新意识的复合型新工科人才等方面研究如何对“人工智能”课程的教学模式进行改革，培养学生的创新能力和实践动手能力，提升学生分析和解决实际复杂工程问题的能力，以实现新工科时代的人才培养目标。

二、基于典型案例分析的启发式理论教学

在传统的授课方式中，教师通常偏重于讲解理论知识，而这些内容往往比较抽象，致使课程内容的讲解枯燥乏味。而学生因为缺乏对课程内容的感性和直观理解，从而失去了对课程学习的积极性。因此，在教学模式方面，需要从传统的知识传授教学向理论与创新实践并重的启发式教学转变，以激发学生的学习热情，推动学生自主学习。为此，我们吸取国外高校教学经验，开展以典型案例分析为主模块化的多元组合教学，推动学生自主学习、合作学习；精心设计多媒体教学课件，采用“感知与联想—案例分析—项目驱动—总结提高”模式，实现分层次教学；建立基于案例式的企业情境驱动教学模式，激发学生的学习热情，引导学生独立思考问题、分析问题，培养学生解决实际问题的能力。

现有的教学案例通常来源于教材中的例子，这些案例通常是教材编写者根据课程理论知识点设计的，并非来源于真实项目。一方面，这些案例不够生动，难以激发学生的学习兴趣；另一方面，这些案例通常较为简单，难以引导学生进行深层次的思考。现有的案例类型不够丰富、质量参差不齐，影响了学生工程实践能力和创新精神培养，不能锻炼学生的实战能力。区别于传统教学模式中以书本为基础、以理论为依托的教学方式，案例教学以一个完整的案例为学习单元，通过对典型案例进行阐述，启发和引导学生对案例进行思考、分析和讨论，激发学生的学习兴趣，调动学习积极性，从而达到培养学生独立思考能力和解决实际问题能力的目的。表1展示了我们设计的“人工智能”案例教学示例。通过表中的案例可以发现，案例教学可以将每章的知识点有机地结合起来，让学生带着来源于真实世界的实际问题进行思考和学习，有效地激发学生对课程知识点的学习热情。

三、产教融合的实践教学

“人工智能”课程是一门实践性很强的课程，非常强调学生操作能力的培养，以及理论联系实际能力的培养。实验内容的设计是否合理，直接影响学生对课程理论知识的深入理解和实践能力的培养效果。为此，我们在设计实验课程的编程实践案例时，从培养学生创新能力和综合动手能力出发，选择来源于企业生产实践并贴合学生兴趣的具体问题，将理论与实践有机地融合在一起。通过产教融合的实践环节，提升学生对问题分析及实践操作的兴趣，提高学生对复杂工程问题的分析和解决能力。

产教融合既需要学校的参与，也需要企业的贡献。江南大学是教育部-华为72所“智能基座”项目合作高校之一，“人工智能”课程也是“智能基座”金课建设课程。在实践教学过程中，我们依托“智能基座”项目，与华为开展深度合作，邀请华为公司人工智能方面的专家走进实践课堂，将鲲鹏、昇腾及华为云等与人工智能相关的最新技术成果引入课程，建立人工智能教学和实训平台进行实例展示、现场演示，并与学生进行互动实践操作，让学生切身感受人工智能的价值，拓宽学生视野，激发学生的学习热情。使用华为开源自研AI框架MindSpore作为“人工智能”课程实验的开发框架，基于产教融合模式设计具有实际应用价值的实验案例；与华为人工智能导师共同开设“江大-华为创新实践课”，让学生分组完成基于ModelArt和MindSpore的项目实战。在正式授课前，先让学生通过华为ilearningX平台完成指定内容的慕课自学，使学生快速掌握相关基础知识；再由华为的讲师亲自授课，讲解实战项目内容和具体要求；最后由学生分组完成项目实战，并进行最终的项目答辩和现场演示。由于实践内容来自企业生产实际，学生对问题分析及实践操作等产生了浓厚的兴趣，有效提高了学生参与实践的积极性。

通过参与和完成校企融合的项目实战，学生既了解了人工智能的真实应用，也掌握了基于华为ModelArt平台和MindSpore的人工智能应用软件开发，还提升了实践创新能力。除此以外，通过在实验教学中实施有针对性的开放式实验项目，将理论与实践有机地融合在一起，充分挖掘了学生的创造潜能，激发了学生的创新能力，推动了具备较强的工程实践能力和创新能力创新型卓越工程人才的培养。

华为ModelArt平台和MindSpore是我国自主开发的人工智能平台，在实践过程中，也潜移默化地增强了学生的民族自豪感和自信心，激发了学生为祖国的科技突破而努力学习的决心。

四、培养具有创新意识的复合型新工科人才

新工科时代要求教学和科研良性互动，让学生在“学习中研究，研究中学习”，以提高学生的创新能力、资源整合及解决实际问题的能力。为此，我们积极探索和研究教学与科研的互动关系，采用研究式教学方法，摒弃一味向学生传授知识的观念，注重拓宽学生的视野，通过给学生提供优质的参考资料、线上课程及网络资源，依托线上线下相结合的方式，引导学生进行探究式与个性化学习。引导学生参加课题组成员主持的科研项目，鼓励学生参加大学生创新创业大赛（如中国大学生服务外包创新创业大赛），努力培养学生的创新能力和发现问题、解决问题的能力。

在学生参与科研项目和创新大赛的过程中，指导他们带着问题查阅资料，从中发现问题、分析问题，并思考如何解决问题，激发学生自我完善和科研创新的热情。在科研项目和创新大赛实战的各个中间环节，分阶段与学生进行互动讨论，及时发现学生项目完成过程中的问题，对每个环节进行点评，并给出适当的建议，启发学生思考，鼓励学生创新，引导学生顺利完成项目，真正培养学生解决实际问题的能力，培养新工科建设所需的能够引领未来技术和产业发展的创新复合型人才。

结语

本文以“人工智能”课程为例，从基于典型案例分析的启发式理论教学、产教融合的实践教学和培养具有创新意识的复合型新工科人才三个方面，探讨了基于产教融合的课程教学改革模式。学生对“江大-华为创新实践课”反响热烈，教学效果卓著，学生学习兴趣浓厚，且创新实践能力得到明显提升。积极推动课堂教学改革，全面推动产教融合的教学模式，是新工科人才培养的必然趋势。在今后的工作中，我们将进一步从人才培养模式、教学模式和新工科建设三个方面继续深化改革，为国家培养更优秀的复合型新工科人才。

参考文献

［1］朱斐.产教融合人工智能人才培养机制探讨［J］.教育教学论坛，2022（34）：1-4.

［2］张兰勇，李冰，李芃.等.基于产教融合的自动化领域创新型人才培养模式研究［J］.高教学刊，2022，8（33）：39-42.

［3］李绍纯，耿永娟，侯东帅，等.应用型本科高校产教融合现状及对策研究［J］.高教学刊，2020（32）：77-80.

［4］龚鹏剑.新工科产教融合研究性课堂教学改革的路径探讨［J］.教育教学论坛，2022（9）：1-4.

Research on the Teaching Model of Artificial Intelligence Course Based on the Integration of

Industry and Education

WU Qin， YANG Jin-long， SONG Xiao-ning

（School of Artificial Intelligence and Computer Science， Jiangnan University， Wuxi，

Jiangsu 214122， China）

Abstract： The emerging engineering era endows universities with the mission of cultivating high-quality composite talents with stronger practical， innovative， and international competitiveness. The integration of industry and education is an inevitable trend in the development of modern higher education， and it is also a necessary requirement for cultivating high-quality， and composite talents. This article explores the teaching reform model of Artificial Intelligence course based on the integration of school and enterprise and proposes the establishment of a case-based enterprise context-driven teaching model. With the goal of achieving “application innovation + ability improvement”， it creates a practical scenario of real enterprise， and achieves practical teaching with the goal of truly teacher-student interaction， project cooperation， innovation driven， and ability improvement. It also provides extracurricular practical guidance for real and innovative applications， proposes a model that combines teaching and research， teaching and competition to promote learning through research and competition. It lays a solid foundation for the cultivation of outstanding talents in artificial intelligence.

Key words： integration of industry and education; the emerging engineering era; case teaching; Artificial Intelligence; talent training