人工智能时代的计算机基础教学改革

DANGDAIJIAOYANLUNCONG

科研课题011

人工智能时代的计算机基础教学改革

孙亚飞，张

珏，张靖宇

（四川大学计算机学院四川成都610041）

【摘要】随着人工智能技术的日臻成熟且对各行业的渗透影响加大，高校计算机基础教学应相应做出改变，本文阐述了当前高

校计算机基础教学中的一些问题，结合作者多年教学经验与人工智能研究背景，提出一些改革措施，从教学管理和课程改革实施几方面提出实施方案，并在教学改革实施上讨论了具体实施案例和在几个不同专业教学实施的效果。

【关键词】创新型人才；人工智能；计算机基础教学【中图分类号】G648.4

【文献标识码】A

【文章编号】2095-6517（2019）09-0011-02

ComputerBasicTeachingReformintheEraofArtificialIntelligence

SUNYafei，ZHANGJue，ZHANGJingyu

（SichuanUniversity，SchoolofComputerScience，Chengdu610041，China）

【Abstract】Withthematurityofartificialintelligencetechnologyandtheincreasinginfluenceofitspenetrationintovarious

thebasiccomputerteachingincollegesanduniversitiesshouldbechangedaccordingly.Thispaperexpoundssomeproblemsindustries，

andputsforwardsomereformmeasuresbasedontheauthor’syearsofinthecurrentbasiccomputerteachingincollegesanduniversities，

teachingexperienceandtheresearchbackgroundofartificialintelligence.Theimplementationplanofthecurriculumreformisput

andthespecificimplementationcasesandtheeffectsoftheimplementationinforwardintheaspectsoftheoryandcurriculumreform，

severaldifferentspecialtiesarediscussedintheimplementationoftheteachingreform.

【Keywords】Innovativetalents；Artificialintelligence；Computerbasicteaching

一、引言

人工智能技术的成熟正日益广泛地向各个领域渗透，带来新的工业技术革命，改变着社会的方方面面。为培养具备新型就业能力的各类人才，国内外高校也在积极应对，比如鼓励校企联合的协同创新，多学科交叉融合，建立新工科专业等等，而高校的计算机教学也应该将这一变化和要求考虑进来，为学生后续的学习打下基础。目前国内大多数高校面向全校开设的计算机基础教学依然停留在十来年变化不大的状况，并且只是普适性的介绍最基本、最浅显的计算机概念和OFFICE的应用，人工智能对各学科的渗透于交叉在课程中只是一笔带过的一个概念。

但计算机应用能力不仅仅是掌握一些基本概念或OFFICE等常规软件的操作，更重要的是具备融合本专业知识和计算机知识的能力，才能在今后的学习和科研中充分利用计算机工具促进研究进展。

另一方面，人工智能的重要应用之一数据挖掘和机器学习有着不少成熟的方法和工具，这对于一些学科的研究工作有着较为重要的作用又较易为非计算机专业学生掌握，建设基于学科融合的数据挖掘公选课程可以帮助有志于今后从事计算机和各学科交叉融合研究的学生尽早掌握人工智能的基本原理和利用数据挖掘工具从事各学科研究的能力。

二、现状和存在的问题

大学针对非计算机专业开设的公共基础课包括计算机基础、C语言程序设计和ACCESS数据库程序设计等课程，其中计算机基础课程除了艺术学院，多数高校对各学科各专业都属统一开课，统一考试标准。然而，由于计算机知识的普及、学生数量的增加以及创新型人才培养模式的要求，当前的教学主要存在课程内容设置与创新思维和能力培养的矛盾问题。

计算机在不少领域有着非常广泛而重要的应用，发展也非常迅速，但计算机基础课程仅仅是普适性的课程，深入度不够，泛泛之谈也容易让学生的计算机课程学习变得空洞和枯燥。不足以支撑各专业学生的学科交叉的研究能力与思维的培养。

三、解决方案1.管理制度改革

从管理和制度的角度，上述问题有成熟、直接和彻底的解决方案，比如，增加基础课教师人数、加强基础教师师资建设、增加计算机基础课学时、打破计算机基础课和专业课师资两条线的建制，但这些解决方案涉及体制、经费、人事制度等多方面的因素，看似直接简单的解决方案在具体操作执行时有时反而艰难和复杂；而人才培养时不我待，教师要从教学的角度探讨补救的课改措施，即由计算机基础课任课教师积极开展多学科融合科研，同时充分调动学生的学习主动性，让学生花更多精力和课外时间在教师指导下学习计算机知识和参与课题，课堂上辅以一些激发学生创新意识，培养多学科融合能力的教学内容与方法。

2.课程建设与改革

应立足于计算机思维+的思路，根据各个不同的学院乃至专业开设计算机基础课程，比如，针对医学，电子类，化学，物理，金融，经济，数学等对人工智能或计算机数据挖掘有较高要求的学科专门开设计算机思维+数据挖掘的课程，内容如下：在教师和助教的指导下，学生对其所学学科的计算机应用做广泛和较为深入的研究学习，掌握数据挖掘的基本原理和方法，掌握一种数据挖掘工具—WEKA或GeneXproTools或简单的MATLAB数据挖掘工具的使用，以完成小课题或小论文的形式，让学生自拟跟专业相关的数据挖掘题目，学生选择其中一种方式作为完成数据挖掘小项目的方式。整个教学过程中，鼓励学生申报各种校内外的学生创新项目，或者完成论文，最后学生论文连同教改论文、实践报告、课改教案、数字化教学资源一并提交给学校提交课题结题资料。

3.课程实施

在完成基本计算机教学内容外，针对不同学科的计算机应用，给出多个课外小论文题目，让学生根据兴趣和就业方向形成小团体展开研究，兴趣和就业需求是学生深入学习的一个重要保障。

项目的目的不是让每名学生必须完成其中一个研究，而是让他们在这个过程学习如何做科研，对自己感兴趣的方向做大量的阅读和学习，提出该领域当前存在问题，解决方案和创新点，具体的实施

基金项目：教育部高教司理工类大学计算机基础教学改革项目（2-5）；四川大学数学学院小火花项目（15期）

012科研课题

DANGDAIJIAOYANLUNCONG

2019年09月

需要他们通过大学甚至研究生阶段的学习来完成。

学生按选题和兴趣分成几组，内容涉及医学、经济、数学等专业和计算机融合，项目题目包括：远程医疗，电子病历，新丝绸之路与电商，表情识别等。

以其中一组为例，要求完成表情识别，成员为计算机专业和数学专业三位同学，在了解学生的各方面情况和学习能力、基础后，建议其中一人负责设计算法，两人负责编程，教师给学生分析了Matlab，SPSS，SAS，Mathematica，Weka等软件的利弊，以及C，Python，Java，R语言做图像识别的优缺点，也讲解了BP-NN，PCA，耦合脉冲神经网络，SVM等的原理，最后的选择由学生自己决定学习哪一种，此外推荐给学生多本书籍和论文。

目前项目进展顺利，学生学习热情很高，也超前学习了很多东西。有的项目接近结束，有的学生通过前阶段的基础学习，拿到了他们学院的项目支持，比如某学院针对学生的小火花项目等，有的学生通过这些学习，明确了以后的研究方向，即便暂时没有经费支持，也在默默进行自己的努力，比如临床医学院的几个学生一直在做电子病历，有的明确自己的学习方向在大一下学期便转学美国一流高校进行项目相关学科的学习，有的转专业到计算机学院或将计算机作为二专业，相信他们在兴趣的引领下，在多学科协同创新的研究之路上会越走越远。

在这个过程中教师最大的感受是虽然有些只是大一的学生，完全可以学习这些研究生阶段都不一定开设的课程知识，学生之间个体差异较大，特别聪慧的学生带给教师的也是教学的成就感和震撼，而这些学生的学习进展反过来会成为大课堂里其他学生的榜样，带动更多学生的学习积极性。

四、结束语

在人工智能时代，以往计算机基础课教学对人工智能基础知识和

基本技能的培养明显不够，若能按文中提出的一些课程改革加以推广实施，相信对大学生的信息素养和数据挖掘基本技能培养大有裨益。

当然，不同学科之间在教学和科研上打破壁垒也不是一蹴而就，但有的学院已经有足够的认识，开始支持外院教师指导该学院学生，使得学生才有机会大一、大二便接触较深入的计算机和该学科融合的人工智能知识。【参考文献】

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（上接第008页）

作用。正是社会主义核心价值观传播载体的多样性使得形成党委统一领导，各部门齐抓共管的“三全育人”德育模式有了现实可操作的基础，在此基础之上的“三全育人”模式更有了理论上的高度，实践上的深度，避免了其他模式的弊端，二者的有机结合成为了“三全育人”模式最大的特点和闪光点，凸显了其存在的价值。

三、建立相应制度体系保障二者的有机融合实际上，任何理念要想得到广泛认同并保持稳定性、持续性，都必须进行制度设计，通过体制机制提供强有力的制度保障。从管理角度来讲，制度是指由人们所指定或者自发形成的，具有普适性的，旨在激励、支配和约束人们行为的社会规范和规则体系。它分为外在制度和内在制度两类。社会主义核心价值观在培育和践行过程中也存在着制度是否适用的问题，如果核心价值理念与制度政策中蕴含的价值取向相一致，核心价值观在践行中就会得到强化，从而呈现一种正向关系；如果核心价值理念与制度政策中蕴含的价值取向相背离，则不但该核心价值观无法在社会中真正生根，可能还会引发社会中的价值冲突，最终造成社会价值观的混乱和价值虚无主义的盛行。可见，一个社会中的制度政策会从根本上影响核心价值观能否被大众所自觉践行。同理，“三全育人”的德育模式也要借鉴核心价值观的制度保障，同时，建立起二者相互融入的新机制，将社会主义核心价值观有效的制度保障直接输送到“三全育人”的模式上。如高校可以健全制度保障环境，完善环境思政育人评价体系，并积极用好制度评价指挥棒，建立科学规范的制度评价体系，健全部门协作常态机制，建立相关工作部门、职能部门服务学生的联席会议制度，从而以制度增强环境思政育人的约束力。同时，还要建立完善党务和思想政治工作专门队伍的激励和保障机制，制定党务和思政政治工作队伍职业发展规划，明确职务职级“双线”晋升办法，让从事党务工作和思想政治工作者有尊严、有地位、有奔头。

四、着力营造环境思政育人氛围，构建以核心价值观为基础的主

导性德育新模式

营造环境思政氛围是增强高校环境思政工作的保障，也是贯彻新的德育模式“三全育人”的重要措施。高校环境思政工作必须立足于坚持党的领导和社会主义办法方向的基础上聚焦立德树人根本任务，将社会主义核心价值观融入营造环境思政氛围全过程，并积极以中华优秀传统文化引领新时代校园文化风尚，营造先进典型育人环境，打造环境思政育人主心骨，为“三全育人”德育新模式创造环境氛围。

众所周知，高校的校风和学风是思政环境的重要组成部分。一所高校的校风和学风，犹如阳光和空气决定万物生长一样，直接影响着学生成长。高校要充分发挥文化育人的功能。在深入实施高校思想政治工作质量提升工程，坚持全员育人、全过程育人、全方位育人过程中，要形成优良校风。坚持开展“中国梦“”社会主义核心价值观”等主题教育活动，举办中华优秀传统文化、革命文化和社会主义先进文化传承创新等活动，开展朋辈教育、选出优秀学生典型和树立杰出校友榜样，引导学生珍惜韶华，勤奋学习，立志成才。并且，更要建立优良学风。合理增加学生学业负担，严格课堂考勤、平时作业、学期考试、成绩评定和毕业出口等学习过程的学生管理，改变轻轻松松过关的情况。

总之，新的德育模式必须结合新时代学生发展特点和生活所需，遵循学生成长规律，才能有效挖掘学校环境思政的育人价值，深刻认识环境思政是创建文明校园、打造优质校园的重要源泉，从而更积极地发挥其在陶冶学生美好情操、塑造学生美好心灵方面的重要作用。【参考文献】

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2016.