新工科背景下“课程置换”在人工智能专业教学方法研究

摘要：针对当前人工智能专业课程设置与行业需求脱节的问题，文章提出一种基于“课程置换”的人才培养模式。该模式以校企合作为基础，通过引入企业真实项目案例、前沿技术及多元化教学手段，重构课程体系和教学内容，旨在培养满足新工科发展需求的应用型人工智能人才。

关键词：课程置换；人工智能专业；新工科；人才培养；校企合作

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）31-0146-02

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0 引言

随着我国经济进入新常态，市场对高校人才培养提出新的要求，传统教育模式逐渐显露其局限性。如学校课程内容滞后、教学方法单一难以激发学生兴趣、学生实践能力不足难以满足企业用工需求。为应对这些挑战，高等教育领域开始积极探索新的教学模式和改革路径。其中，“课程置换”作为一种创新的教学模式，正逐渐受到广泛关注和重视。这种教学方法旨在通过引入企业的前沿技术、真实项目案例和多元化学习内容，激发学生的学习兴趣和动力，提升学生的综合素质和实践能力，从而更好地满足社会需求并促进学生全面发展。大力发展人工智能作为国家的新兴战略[1]，教育部提出要强化实践教学，加强实习实训平台建设，深化产教融合，提升应用型人才培养质量。

1 课程置换的简述

为应对上述挑战，“课程置换”作为一种新型人才培养模式应运而生。“课程置换”是指根据教育目标和学生学习需求，对原有课程进行调整、更新或替换，以实现课程体系的优化，使其更好地满足社会和行业发展需求。在此教育体系中，学生可以用一门或多门特定的课程来替代原计划中要求的另一门课程或课程组。这种替代通常基于课程内容的相似性、等效性，或为满足学生的特殊需求、兴趣及职业发展规划。其目的是为学生提供更加灵活的学习路径，使学生能够更好地根据自己的兴趣、能力和目标来规划学习计划[2]。

在高等教育中，由于不同学校、不同专业之间的课程设置存在差异，而学生可能因各种原因（如转专业、海外交流等）需要完成特定的课程要求，因此课程置换成为一种重要的解决方案。通过课程置换，学生可以确保其学习计划既能满足学校的毕业要求，又能充分体现个性化需求和兴趣。同时，课程置换也是学校优化课程体系、提高教学质量的一种手段。通过引入新课程、调整课程结构或更新课程内容，学校可以确保学生获得的知识和技能与市场需求保持同步。课程置换为这种变革提供了灵活性和可能性，使学校能够更好地适应社会和行业的发展变化。需要注意的是，课程置换并非随意进行，而是需要遵循一定的规定和程序。学生需要了解学校的课程置换政策和要求，并在申请前进行充分调查和前期准备。学校对课程置换申请要进行严格的审批和把关，以确保置换后的课程能够满足学校的教学体系和要求。

自2019年3月教育部将人工智能专业列入新增本科专业以来，其已成为以计算机科学、数学为基础，心理学、哲学等学科交叉融合的新兴学科，研究开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论和方法。人工智能专业的主要研究方向包括：模式识别、机器学习、数据挖掘、智能算法等。在课程设置方面，人工智能专业主要教授课程如下：数学基础课程（高等数学、线性代数、概率论）；计算机科学技术课程（数据库、操作系统、计算机高级编程、Python、计算机组成原理）；人工智能专业课程（机器学习、深度学习、计算机视觉等）。受限于教学课时，学生在课堂学习过程中只能掌握书本上的基础概念，很难接触到该技术的实际应用。为提高学生的实践能力，国内相关院校提出了“U 型课堂”“创客空间”“项目驱动”等教学模式的改革。

2 人工智能专业“课程置换”模式分析

2.1“ 课程置换”的目标

“课程置换”的目标是在完成基础理论课程的前提下，将企业的实际项目引入课堂，使学生能够理解项目流程细节、实现方法及各环节的衔接关系，通过项目带动教学。企业项目参与“课程置换”的主要方法为：项目与学校某门课程、课程实验环节、课程考核作业相置换，根据实际项目参与情况和项目目标达成度对学生进行考核。在项目的选择过程中，可采用学生申报获批的大学生创新创业训练项目（或大学生“互联网+”项目）、本门课程教师主持的纵向项目（省级、校级科研项目）、学校审核通过的横向项目、学院外聘校外导师的企业实践项目及学生自主对接的企业项目等。其中，小型项目可与本门课程的某个环节进行置换，大型项目可与本门课程进行置换。

2.2“ 课程置换”的组成要素

“课程置换”的组成要素涉及教学主体（学生、教师、企业工程师）、教学空间（学校、实验室、企业实践平台）、教学管理制度三个层面。这三个方面分别涉及教学参与人群、教学场地和教学制度三方面要素，是“课程置换”模式重要的组成部分。

2.2.1 教学空间要素

在教学空间要素方面，随着5G技术的发展，现有的教学空间已突破过去对教学空间的定义。从物理意义上看，教学场地可分为实体教学场地和虚拟教学场地。实体教学场地不再局限于学校课堂，可延伸至企业实践平台。虚拟教学中的“慕课教学”“雨课堂”“翻转课堂”等教学模式摆脱了实体教学场地中时间、维度的限制，极大增强了课堂教学的灵活性。

2.2.2 教学参与人群要素

新工科背景下，大力发展应用型本科，将理论与实践相结合，以就业为导向，使“课程置换”模式下涉及的人群要素进一步拓宽。就人工智能专业而言，参与人群涉及高校教师、学生、互联网企业工程师、运营商运维工程师等。在“课程置换”模式下，提升了学生对课程选择的自由度，同时对课程的评价体系形成了新的标准。

2.3“ 课程置换”教学模式构建

课程置换”是应用型人才教育体系变革的关键概念，其对人才教育的各个方面产生了影响。传统的教学过程和相关的人才培育策略需要依据课程置换的方法和思维模式进行修改，以使人工智能专业的学生培养计划能够适应并符合课程置换的原则，其中包含基于课程置换原则设计的实践教学方案、双向性的教学大纲编写以及合作机构的选择和规划等。

以机器学习课程为例，与企业进行“课程置换”的具体方法如图1所示。机器学习内容丰富，涉及线性代数、概率论、高级编程语言等理论。本部分研究主要关注项目驱动力，在学校课堂学习理论知识后，学生根据兴趣，在企业导师指导下完成Github、Ollama、gpt- academic、Dify、open-webui等项目的开发和实战，这些开发实战部分的最终成绩在课程评价体系中占一定比例。通过这种方式贯彻落实“课程置换”的思想，同时构建企业的实习课程设置及其相关的元素联系。

2.4“ 课程置换”教学质量评估考查单元

就业和升学是高等学校毕业生面临的重大挑战，也是“课程置换”作为评估教育方法持续发展的重要依据之一。蚌埠学院2024年人工智能专业毕业生就业分析报告指出，该专业毕业生就业率达到95.2%，升学率3%。毕业生就业单位以互联网企业为主，占比75%；中国移动、中国电信、中国联通等央企占比10%；其他企业占比10.2%。毕业生就业去向主要集中在长三角地区。毕业生就业质量有保证，用人单位评价较高，这充分反映出“课程置换”模式在应用型本科高校人才培养中能够有效激发学生的创新能力，使学生提前接触到市场前沿，将实际项目引入课程教学体系之中，开拓了“课程置换”模式下的教学思路。

3 总结

本文针对人工智能专业课程设置与行业需求脱节的问题，提出了一种基于“课程置换”的人才培养模式，并详细阐述了该模式的构成要素、实施路径和评估机制。通过课程置换，增强学生实践能力，使学生有机会参与企业的实际工程项目之中，进行职业素养和专业技能的培训。这种实战经验能够极大地提升学生的实践能力和解决问题的能力，使其更好地适应未来工作的需求。丰富教学资源：课程置换将企业的实际案例和项目引入课堂，丰富了教学资源。学生不仅能够学习到书本上的理论知识，还能够接触到最前沿的技术和行业动态，从而拓宽视野，增强学习的针对性和实效性。深化校企合作：课程置换促进了学校与企业之间的深度合作。通过共同制定教学计划、开发教学资源和组织教学活动，学校和企业能够更好地实现资源共享和优势互补，推动教育教学改革和人才培养模式的创新。实现产教融合：课程置换将产业需求与教学内容紧密结合，使教学过程更加贴近实际生产。这不仅可以增强学生的就业竞争力，还能为企业提供持续的高质量人才支持，推动产业进步和经济增长。培育实用型人才：课程置换注重提升学生的实践技能和创新意识，符合应用型大学的人才培养目标。通过参与实际工程项目的学习和开发，学生能够更好地掌握专业技能和解决实际问题的方法，成为具有创新精神和实践能力的高素质人才。未来可以进一步研究如何将“课程置换”模式应用于其他学科领域，以及如何构建更加完善的评估体系，以保障“课程置换”的质量和效果。

【通联编辑：谢媛媛】

基金项目：蚌埠学院校级教研项目（项目编号：2022jyxm16） ；安徽省级大学生创新创业训练项目（项目编号：S202311305101）