[摘  要]本文分析了人工智能拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)中存在的問題，以及導(dǎo)致培養(yǎng)質(zhì)量達(dá)不到要求的原因，結(jié)合人工智能課程建設(shè)的實際情況和需求，以科學(xué)家精神價值觀為引領(lǐng)，探索人工智能課程科教融合創(chuàng)新生態(tài)圈構(gòu)建的主要方面，并在教學(xué)過程中驗證其效果。實踐證明，此次教學(xué)改革效果顯著，可在相關(guān)課程中進(jìn)行推廣。學(xué)生不僅提高了學(xué)習(xí)積極性，夯實了專業(yè)基礎(chǔ)，還提升了學(xué)術(shù)能力和創(chuàng)新能力。

[關(guān)鍵詞]科學(xué)家精神  科教融合  課程生態(tài)圈  人工智能

基金項目：全國高等院校計算機基礎(chǔ)教育研究會計算機基礎(chǔ)教育教學(xué)研究課題（2021-AFCEC-462）；陜西省普通高等學(xué)校重點學(xué)科專項資金建設(shè)項目；陜西省學(xué)位與研究生教育研究項目《電子信息類專業(yè)學(xué)位研究生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)模式探究》（SXGERC2023102）；西安郵電大學(xué)研究生教育教學(xué)改革項目《科學(xué)家精神引領(lǐng)的人工智能課程科教融合創(chuàng)新生態(tài)圈構(gòu)建研究》（YJGJ2023029）；西安郵電大學(xué)校級教學(xué)改革研究項目《“課程―項目―競賽”進(jìn)階驅(qū)動的實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式研究》（JGA202308）；西安郵電大學(xué)教學(xué)教改項目《課程思政融入人工智能類課程教學(xué)的探索與實踐》（JGSZB202407）；西安郵電大學(xué)教學(xué)教改項目《基于OBE的計科專業(yè)“二依托三融合四群體五協(xié)同”育人模式探索與實踐》（JGZYA202403）。


引  言

2017年，國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中提出了我國人工智能“三步走”戰(zhàn)略目標(biāo)，將人工智能上升到國家戰(zhàn)略層面，可以看出，人工智能學(xué)科的發(fā)展是帶動我國產(chǎn)業(yè)升級和經(jīng)濟(jì)研究轉(zhuǎn)型的重要動力，與我國躋身創(chuàng)新型國家的戰(zhàn)略目標(biāo)息息相關(guān)。近年來，人工智能人才需求增長近3倍，存在巨大缺口，且其薪資水平遠(yuǎn)高于全國平均水平。

作為已有50年發(fā)展歷程的學(xué)科，人工智能人才培養(yǎng)問題一直備受社會各界的關(guān)注。國際上，早已將人工智能相關(guān)技能納入高等教育資歷認(rèn)證體系中。在國內(nèi)，2018年教育部印發(fā)《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》明確重點任務(wù)：優(yōu)化高校人工智能領(lǐng)域科技創(chuàng)新體系、完善人工智能領(lǐng)域人才培養(yǎng)體系、推動高校人工智能領(lǐng)域科技成果轉(zhuǎn)化與示范應(yīng)用。2020年，教育部、國家發(fā)展改革委、財政部制定《關(guān)于“雙一流”建設(shè)高校促進(jìn)學(xué)科融合 加快人工智能領(lǐng)域研究生培養(yǎng)的若干意見》，指出“雙一流”建設(shè)高校應(yīng)著力構(gòu)建趕超世界先進(jìn)水平的人工智能人才培養(yǎng)體系。

人工智能課程在拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面處于關(guān)鍵地位，并具有示范作用。課程團(tuán)隊以人工智能課程為例，在分析創(chuàng)新人才培養(yǎng)問題的基礎(chǔ)上，探索如何卓有成效地開展以拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)為目標(biāo)的科教融合，構(gòu)建科學(xué)家精神引領(lǐng)的科教融合創(chuàng)新生態(tài)圈，力求建立較為完善的人工智能拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系。

人工智能拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)存在的問題

人工智能相關(guān)課程是高校落實人工智能人才培養(yǎng)的主要途徑，近年來，各高校積極響應(yīng)國家號召，大力支持人工智能創(chuàng)新人才培養(yǎng)的研究和試點，也取得了一定成效，但是在拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)方面的成效還不夠突出，有待進(jìn)一步提升。

1.研究生科研問題意識欠缺

研究生需要具備的特質(zhì)就是要在科研實踐中有發(fā)現(xiàn)問題的意識，從而主動提出問題、分析問題、研究問題以及解決問題。這是任何學(xué)術(shù)科研創(chuàng)新活動的基礎(chǔ)，也是研究生創(chuàng)新思維能力的重要體現(xiàn)，即學(xué)生應(yīng)有意識地轉(zhuǎn)換為做研究的（研究者）身份，而如今，大部分研究生未突破固守的學(xué)生（學(xué)習(xí)者）身份。

2.課程團(tuán)隊成員構(gòu)成相對單一

課程團(tuán)隊教師的科研能力不足，大多由以教學(xué)為主的教師構(gòu)成，教師從事相關(guān)科學(xué)研究工作不夠廣泛和深入，有的教師甚至只負(fù)責(zé)授課，所涉及的科學(xué)研究極為有限。

3.教學(xué)過程缺少精心設(shè)計

課程內(nèi)容龐雜，涉及知識點繁多，領(lǐng)域內(nèi)的新知識層出不窮，然而課時相對有限，理論和實踐都要兼顧則比較困難。研究生教學(xué)不能局限于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式，以及教學(xué)過程的組織都提出了更高的要求。但在實際教學(xué)中，因缺乏規(guī)范化的組織，常會出現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容不夠深入、不同類型教學(xué)活動銜接生硬、缺乏教學(xué)反饋、教學(xué)流程沒有做到閉環(huán)管理等問題。

4.科教融合資源不足

課程現(xiàn)有教材大多偏重理論講述，缺乏科研實踐案例的融入。雖然線上線下有很多資源，但是缺少與科教融合高度關(guān)聯(lián)的內(nèi)容，課程完整生態(tài)圈建設(shè)所需的科學(xué)資源、研究資源等配套資源未成體系，不能滿足引導(dǎo)創(chuàng)新意識、培養(yǎng)拔尖人才的需求。

5.科教融合途徑有限，易流于形式

科教融合的開展只有達(dá)到一定的深度和廣度，才能對拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)發(fā)揮作用。有的學(xué)校由于缺少完整的聯(lián)動體系頂層設(shè)計，導(dǎo)致科研融合具體內(nèi)容的滲透及擴展相對獨立，未開拓出更多更有效的方法和途徑，很容易淺嘗輒止，難以形成示范性效應(yīng)。

科教融合創(chuàng)新生態(tài)圈構(gòu)建研究

1.高等教育生態(tài)系統(tǒng)

科技創(chuàng)新的關(guān)鍵在于高水平人才，高水平人才培養(yǎng)的關(guān)鍵在于高等教育，高等教育生態(tài)系統(tǒng)為拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的良性循環(huán)提供重要保障。高等教育生態(tài)系統(tǒng)來源于傳統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)，也就是自然界一定的空間內(nèi)，生物與環(huán)境構(gòu)成的統(tǒng)一整體。在傳統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)中，生物與環(huán)境相互影響、相互制約，處于相對穩(wěn)定的動態(tài)平衡狀態(tài)，也就是我們所說的生態(tài)平衡。當(dāng)然，傳統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)是開放的系統(tǒng)，需要不斷更新和循環(huán)，以維持自身的穩(wěn)定。

在高等教育學(xué)中運用“生態(tài)”一詞，表示處于高等教育系統(tǒng)中的個體和組織也具有生物體的特征，不同個體與組織及環(huán)境之間會形成生物鏈?zhǔn)降南嗷ヒ来妗㈠e綜復(fù)雜的緊密關(guān)系，并組成統(tǒng)一整體。這個系統(tǒng)既能動態(tài)地呈現(xiàn)矛盾與協(xié)調(diào)、促進(jìn)與抑制、平衡與失衡的狀態(tài)，又能通過一定的自我調(diào)節(jié)，漸進(jìn)式地組織發(fā)展成為一個復(fù)雜的適應(yīng)系統(tǒng)，就像傳統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)一樣，通過更新、輸入和循環(huán)，維持整個生態(tài)系統(tǒng)的平衡發(fā)展?！案叩冉逃鷳B(tài)系統(tǒng)”寓意構(gòu)建美好和諧的高等教育系統(tǒng)，能夠為不同個體和組織發(fā)展提供良好的生存狀態(tài)。高等教育生態(tài)系統(tǒng)以高等學(xué)校為主體，承擔(dān)著引領(lǐng)文化、培育人才、傳播生產(chǎn)知識等功能的重要社會子系統(tǒng)。

2.課程科教融合創(chuàng)新生態(tài)圈

研究生教育在一般教育學(xué)基礎(chǔ)上加入了學(xué)科發(fā)展和知識創(chuàng)新的內(nèi)涵。高等教育生態(tài)系統(tǒng)是由若干個課程生態(tài)圈共同構(gòu)成的，課程生態(tài)圈的良性運行是整個生態(tài)系統(tǒng)良好工作的保證。課程科教融合創(chuàng)新生態(tài)圈就是基于生態(tài)圈所具備的特點，由教師、學(xué)生等主體要素和學(xué)科發(fā)展、課程升級、高等教育水平等環(huán)境要素形成一個和諧共生的生態(tài)循環(huán)體，通過發(fā)揮強有力的學(xué)科應(yīng)用和人才培養(yǎng)功能，不僅要將人才培養(yǎng)與學(xué)科發(fā)展、課程建設(shè)融為一體，還要將人才培養(yǎng)與科研創(chuàng)新融為一體。

3.課程科教融合創(chuàng)新生態(tài)圈構(gòu)建研究

課程科教融合創(chuàng)新生態(tài)圈的構(gòu)建需參考傳統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)的平衡發(fā)展，再結(jié)合課程建設(shè)，從以下幾個方面研究拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)。

（1）課程價值引領(lǐng)

科研的起始點是發(fā)現(xiàn)和提出問題，研究生只有具有敏銳的問題感知意識和質(zhì)疑能力，才能有效開展科研創(chuàng)新。培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才的第一步，首先要解決當(dāng)下研究生普遍存在的科研意識問題。據(jù)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生這一問題的本質(zhì)原因是缺少價值引領(lǐng)，需找到突破口，提煉核心要素，以突破拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)價值引領(lǐng)層面的障礙。

（2）課程團(tuán)隊的規(guī)劃和建設(shè)

結(jié)合科教融合課程的發(fā)展需要，以及拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目標(biāo)可發(fā)現(xiàn)，有的高校課程團(tuán)隊構(gòu)成存在明顯不合理，對此，高校應(yīng)總結(jié)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中的優(yōu)勢與不足，向兄弟院校及優(yōu)秀團(tuán)隊取經(jīng)，不斷完善、整合和優(yōu)化課程團(tuán)隊建設(shè)。

（3）全流程教學(xué)組織的規(guī)范化

對照拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)所需的基本能力和素質(zhì)要求，現(xiàn)有教學(xué)組織難以匹配，對此，高校需總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗，結(jié)合自身實際情況，針對性地設(shè)計以能力為導(dǎo)向，能夠全面提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的教學(xué)流程，細(xì)化課內(nèi)課外教學(xué)活動，將不同階段教學(xué)組織相互之間的關(guān)聯(lián)加入考量，以體現(xiàn)能力和素質(zhì)培養(yǎng)的遞進(jìn)式層次關(guān)系，形成分層次、分階段、循序漸進(jìn)、體系化的全流程規(guī)范。

（4）建設(shè)配套的教學(xué)、科學(xué)、研究資源庫

高校應(yīng)全面分析現(xiàn)有課程的相關(guān)資源，圍繞科教融合創(chuàng)新生態(tài)圈構(gòu)建要素進(jìn)行充分調(diào)研，形成完整的資源需求清單，有計劃地補充資源，并要研究各類資源之間的相互關(guān)系，合理設(shè)計其內(nèi)容和形式，使資源之間能夠相輔相成、相互促進(jìn)、相互融合、彼此共通。

（5）構(gòu)建科研與學(xué)科競賽雙向驅(qū)動的實踐體系

學(xué)科競賽對于激發(fā)研究生的創(chuàng)新思維，提高其實踐動手能力，培養(yǎng)其團(tuán)隊協(xié)作精神，以及分析和解決復(fù)雜工程問題的能力發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。高校要開展基于科研和學(xué)科競賽雙驅(qū)動的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，構(gòu)建創(chuàng)新型、復(fù)合型高端人才的培養(yǎng)體系，充分鍛煉研究生的專業(yè)技能與科研能力，推動創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育目標(biāo)順利實現(xiàn)。

科學(xué)家精神引領(lǐng)的科教融合創(chuàng)新生態(tài)圈構(gòu)建實踐

課程團(tuán)隊連續(xù)三年在人工智能課程中開展科學(xué)家精神引領(lǐng)的科教融合創(chuàng)新生態(tài)圈構(gòu)建實踐，具體實踐包括以下內(nèi)容。

1.科學(xué)家精神引領(lǐng)的核心價值觀塑造

新時代的科學(xué)家精神是中華民族獨具的重要品質(zhì)，是引領(lǐng)我國科技事業(yè)發(fā)展的精神旗幟。高校研究生是我國科研活動的主要參與者，是建設(shè)世界科技強國的重要人才力量，促進(jìn)他們認(rèn)同、接受、信守和踐行科學(xué)家精神事關(guān)我國科技事業(yè)的長足發(fā)展。將科學(xué)家精神融入人工智能課程科教融合創(chuàng)新生態(tài)圈是拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的必要基礎(chǔ)，具體涵蓋塑造健全人格功能、恪守科學(xué)道德功能、增強科學(xué)創(chuàng)新功能等內(nèi)容。

將科學(xué)家精神潛移默化地貫穿于課程當(dāng)中，有利于引導(dǎo)研究生認(rèn)真學(xué)習(xí)新知識、養(yǎng)成思考意識、形成創(chuàng)新思維，并勇于提出新理論、開辟新領(lǐng)域、探尋新路徑，主動加強學(xué)術(shù)交流，努力在提升科技創(chuàng)新能力上下功夫。在研究生創(chuàng)新實踐過程中，科學(xué)家精神有利于教育研究生不畏困難、不怕寂寞，通過深刻的洞悉、豐富的想象、縝密的思考和具體的實踐，去發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題，發(fā)揚首創(chuàng)精神，大力推進(jìn)原始創(chuàng)新。

2.構(gòu)建融合型教師團(tuán)隊

根據(jù)課程科教融合相關(guān)活動開展的需要，課程團(tuán)隊構(gòu)建了由關(guān)注課程理論科學(xué)發(fā)展、擅長課程課堂教學(xué)、課內(nèi)外實踐及競賽指導(dǎo)經(jīng)驗豐富、課程相關(guān)領(lǐng)域科研專家等各類型教師組成的科教融合型教師團(tuán)隊，同時，設(shè)專人對團(tuán)隊建設(shè)進(jìn)行規(guī)范有效的管理，打破了科教融合的壁壘，安排教師分批到國內(nèi)外高端科研院所、大科技公司、高新企業(yè)等地廣泛開展交流合作。教師通過案例展示、同行交流、評價改革等方式提升課堂教學(xué)及實踐的效果，增強學(xué)科競賽和科研項目知識傳授及指導(dǎo)的能力。學(xué)校在重視走出去的同時還關(guān)注引進(jìn)來，邀請行業(yè)領(lǐng)域?qū)＜乙造`活多變的形式參與課程教學(xué)，有效提升教師團(tuán)隊的整體水平。

3.形成貫穿課程全流程的規(guī)范化教學(xué)組織

拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)不是一蹴而就的，研究拔尖人才成長規(guī)律可發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)新起源于好奇心，在此基礎(chǔ)上，通過外部因素的配合和推動，才有可能逐漸發(fā)展成追求真理、探索未知的科學(xué)精神。從能力層面來說，學(xué)生需積累大量且扎實的知識，經(jīng)過消化吸收及舉一反三之后，才有可能轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新成果。研究生拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)要尊重學(xué)生的身心成長規(guī)律，循序漸進(jìn)地開展，再不斷優(yōu)化。

在教學(xué)過程中，高?？赏ㄟ^充分的知識獲取渠道、開放的學(xué)術(shù)交流、豐富的科研競賽實踐等形成創(chuàng)新學(xué)術(shù)氛圍，對學(xué)生的好奇心與創(chuàng)造力給予合適的科學(xué)引導(dǎo)。在實踐中，課程團(tuán)隊從頂層開始逐步細(xì)化教學(xué)流程的各個環(huán)節(jié)，根據(jù)拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)需求，將研討、實踐、擴展、學(xué)術(shù)分享等活動合理分配，按照遞進(jìn)邏輯組織教學(xué)活動，并重視各個環(huán)節(jié)之間的相互關(guān)聯(lián)和銜接，同時也關(guān)注各階段的反饋和評價，以及時調(diào)整、修訂教學(xué)計劃，進(jìn)而取得滿意的效果。

4.整體規(guī)劃教學(xué)資源

高校應(yīng)從整體規(guī)劃教學(xué)資源，在充分利用現(xiàn)有資源和第三方資源的基礎(chǔ)上，有組織、有計劃地完善配套資源，構(gòu)建完整的課程可持續(xù)發(fā)展生態(tài)圈

課程團(tuán)隊有計劃地建設(shè)科教融合的教學(xué)資源和教材體系，形成上下銜接的課程標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)容，為教學(xué)提供全方位的支持和服務(wù)。一方面組織校內(nèi)外專家指導(dǎo)開發(fā)教學(xué)資源和教材，以現(xiàn)代科技發(fā)展前沿和未來方向為重點，突出基礎(chǔ)性與發(fā)展性、學(xué)術(shù)性與探究性、科學(xué)性與創(chuàng)新性的融合，為拔尖人才科學(xué)素養(yǎng)的全面生成奠定堅實基礎(chǔ)。另一方面，在自建資源的基礎(chǔ)上，聯(lián)合兄弟院校共同開展特色資源開發(fā)、特色科教融合活動，彼此共建共享教育資源，全面提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。

5.平衡科研活動和學(xué)科競賽

在教學(xué)中，要平衡科研活動和學(xué)科競賽，使兩者共同驅(qū)動課程科教融合生態(tài)圈的高效運轉(zhuǎn)和良性循環(huán)。課程團(tuán)隊充分借助學(xué)科競賽強化研究生的基礎(chǔ)理論知識與實踐能力，讓研究生在實踐中更好地夯實專業(yè)知識，促進(jìn)理論與實踐融會貫通，強化獨立思考能力與解決復(fù)雜工程問題的能力。同時，團(tuán)隊教師還以相關(guān)科研項目為載體和依托進(jìn)一步深化科教融合，如組織研究生參與調(diào)研與研討、合理分配科研任務(wù)、指導(dǎo)研究生從科研項目中找到與課程相結(jié)合的突破口，實現(xiàn)寓教于研，有效促進(jìn)拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)，使該課程的科教融合創(chuàng)新生態(tài)圈能夠協(xié)調(diào)統(tǒng)一、持續(xù)發(fā)展。

當(dāng)然，科教融合拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)要達(dá)到一定的深度和廣度，還需在培養(yǎng)的各個環(huán)節(jié)中加強課程和科研、競賽之間的相互關(guān)聯(lián)，并要給學(xué)生提供充分的指導(dǎo)，最大化地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。在實踐中，要重視生生、師生，以及校際經(jīng)驗分享，突出示范效應(yīng)，以促進(jìn)高質(zhì)量成果的產(chǎn)出，推進(jìn)整個課程生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)運轉(zhuǎn)。

成效及總結(jié)

自2022年人工智能課程成為西安郵電大學(xué)計算機類研究生的專業(yè)核心課后，課程團(tuán)隊有計劃地實施了上述教學(xué)改革措施。在兩個完整的實踐周期中取得了顯著的效果，課程評分連續(xù)增長，學(xué)生對課程的參與度和認(rèn)可度明顯提高，全員高質(zhì)量完成了課程必做任務(wù)，選做作業(yè)的完成率也超50%，多人在國內(nèi)外人工智能相關(guān)創(chuàng)新競賽中獲得名次。此外，學(xué)生還積極參與學(xué)術(shù)前沿探討，多次進(jìn)行課堂學(xué)術(shù)報告，學(xué)術(shù)交流現(xiàn)場氣氛熱烈，不僅提高了學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的積極性，還鍛煉了他們參加學(xué)術(shù)會議的能力。在課程反饋調(diào)查中，學(xué)生普遍反映“該課程具有前沿性”“兼具學(xué)術(shù)性和實用性”“對個人科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)有較大幫助”等。更值得關(guān)注的是，該課程改革的實施，明顯提高了學(xué)生對課程學(xué)習(xí)和科研的積極性，在師生中反響良好，對研究生相關(guān)課程有一定的參考作用。

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（李培、潘曉英、白琳：西安郵電大學(xué)計算機學(xué)院）

責(zé)任編輯：張言