基于人工智能开放平台的创新实践基地建设

王月 北华大学 机械工程学院

一、人工智能教育与高校人才培养

人工智能技术被称为人类历史上的第四次工业革命，人工智能技术的快速发展，促使各行各业发生着巨大的变革[1]。在教育领域，人工智能技术正以多种多样的形式融入，从基础教学、课程考核、教学资源运用和教学管理等多个角度开展教育教学的人工智能改革[2]。高校教育作为我国教育改革的先行探索者，在创新创业教育、新工科建设等多个先进教学改革领域做出大量的探索与实践，适应着我国对人才需求的不断变化和调整。在当前的国际形势下，由于我国国际地位的不断变化，工业和经济体系的发展与调整，我国对于人才需求的数量和质量都上升到前所未有的高度，高校的教育教学和人才培养面临着又一次巨大的挑战。随着“中国制造2025”和“一带一路”等发展战略的提出，我国的工业和经济发展模式正在悄然发生变化，传统的高校人才培养模式已经无法适应我国新时代的发展。理论能力与实践能力并重，创新能力和创新意识的培养、跨领域跨学科知识的交叉融合，这些都是新时代背景下，我国对高校人才培养提出的新要求。

二、创新创业人才培养

2010 年教育部大力推行高等学校创新创业教育，提出了“大众创业，万众创新”的发展战略[3]。国内高校纷纷积极响应，十年内形成了以学科竞赛和创新创业训练为驱动力的人才培养体系[4]。创新创业教育的推行，让我国的高校人才培养进入了一个崭新的阶段，学生的实践能力得到了显著的提升，创新思维和创新意识都得到了培养，为我国的各行各业输送了大量具有创新能力和较强实践能力的毕业生，为我国的科技创新和高新技术产业的振兴提供了巨大的推力。随着国际形势的发展，自主创新能力将成为我国科技发展的关键所在，我国的高校创新创业人才培养迎来巨大的发展机遇，同时也面临着巨大的挑战。现行的创新创业教育体系和运行模式限制了各专业和学科之间的融合，这与现阶段我国的创新人才需求是相反的。急需一种大规模跨学科的开放式创新创业教育平台，打破专业之间的壁垒，促进学科之间的交叉融合，实现以学生为主体的创新创业人才培养，而人工智能教育恰好可以给这种平台的建设提供了可能。

三、人工智能创新实践平台建设策略

由于近年来互联网技术和人工智能技术的发展，越来越多的线上教育应用得到开发，给创新创业教育平台的建设提供了坚实的基础。对基于大数据分析、云计算技术、线上课程和人工智能系统等先进技术的开放式创新创业教育平台的建设进行了研究。整体思路如图1 所示，以学生为主体，充分发挥其主动学习的能力，辅以AI 系统支持，整合优秀的教育资源，智能匹配，建设以学生驱动的人工智能创新创业教育实践平台。

图1 人工智能创新创业教育实践平台建设整体思路

（一）组织机构建设与培养模式

好的人才培养依赖于优秀的教育理念和合理的人才培养方案，好的创新创业人才教育离不开优秀的组织机构建设和合理的运行规划。合理的组织结构建设和培养模式的规划是人工智能创新实践平台的建设的坚实基础。自从国家提出发展创新创业教育以来，各高校经过多年来的发展和建设，均形成了以学校职能部门为主导运行，各级学院独立管理的创新创业教育运行模式。既发挥了学校职能部门在创新创业教育和创新创业活动中的引导作用，又保留了各级学院在自身专业发展中的特色。另一方面，在创新创业竞活动和学科竞赛中，各级学院之间形成了良性的竞争关系，在很大程度上激发了各级学院发展创新创业教育的积极性，使创新创业教育的发展进入良性的发展循环。在人工智能创新实践平台的建设中，要继承现行创新创业教育运行模式中的优秀组织机构模式，让创新创业教育继续维持其良性的发展循环。创新平台的建设需要依托于高等院校的职能部门和基础院系的支持，资源的协调与创新创业活动的组织运行需要学校各级职能部门的发挥巨大的作用。创新创业平台应以学校层面进行组织建设，以便于合理的统筹校内可利用的资源。平台的运行与维护依赖于学校主管创新创业教育的职能部门，而学生的创新思维启蒙培养和创新热情的调动，需要以各级学院的创新创业主管部门来执行。多专业互联的创新创业平台加强了专业之间的交叉融合，打破了专业之间的壁垒，也在一定程度上给各级学院的创新创业主管部门的工作造成了难度，学院在创新创业活动中的组织作用降低，但在学生创新思维启蒙和创新热情的调动上需要发挥主要作用，需要加强创新精神的建设，把创新创业教育逐渐发展成一种优秀的传统和一种具有荣誉感和使命感的专业特色。

（二）大数据分析与云计算技术

大规模的开放式创新创业教育平台的建设需要大量的教学资源支撑，更需要一个完善且高效的管理系统来支撑其运行。传统的教育模式下，需要至少在学校层面成立专门的组织或部门来统筹协调资源，投入大量的人力和物力来保证平台的正常运行。而在当今人工智能技术和互联网技术高速发展的时代背景下，高校应当合理地利用相关先进技术，来促进平台的建设和运行。开放式创新创业教育平台的建设需要与大数据分析和云计算技术相关联，由人工智能系统协助学生实现资源的检索、专业知识和课程的推荐、指导教师的推荐和团队的建设等主要功能。在资源检索方面，将历届的各类大型学科竞赛和创新创业训练项目资料作为大数据，利用云计算技术分析处理，实现竞赛和训练项目的整理和归纳。云端的数据作为后续创新训练和学科竞赛的经验积累和参考，根据学生拟参加的竞赛或拟申报的创新训练作为依据，检索相关的优秀竞赛获奖案例，提供经验支持，让学生迅速的把握住相关的研究现状和关键问题。专业知识和课程方面，大数据分析可以根据学生所学的专业和所参加的竞赛或项目特点，提供相关专业知识和课程章节的推荐，让学生迅速掌握开展创新训练所需要的专业知识和线上课程。指导教师的选择方面，人工智能系统根据相关的专业知识需求和专业课程选择，推荐合适的指导教师供学生自由选择。在团队建设方面，平台的智能系统根据大数据分析，帮助学生推荐已建立的竞赛团队或由学生建立竞赛团队并帮助学生招募队友建立团队。

（三）线上课程与虚拟仿真实验

线上课程一直是教学改革的重点项目，多年来发展出多种多样的形式。在疫情期间，线上课程发挥了巨大的作用，并在实践过程中发展出多种灵活多变的使用方法，可以采用线上直播授课、线上录播授课或者线上线下混合授课等多种多样的授课方式。另一边，在国家教育部的号召下，虚拟仿真实验的建设正在大规模展开。虚拟仿真实验与在先课程有着同样灵活的教学特点，受教学时间和教学场地的限制相对较小，可以学生为教学主体，开展自由的实验教学。目前虚拟仿真实验平台上拥有大量的开放式线上实践教学资源，是未来实验教学的主流发展方向。线上课程和虚拟仿真实验的大规模建设和发展，为大规模开放式的创新实践平台的建设提供了有力的保障。利用线上课程可以充分发挥学生在教学中的主观能动性，为不同专业的学生跨专业学习提供便利条件，促进学科之间的交叉融合，助力大学生创新实践教学的进一步发展突破瓶颈。

（四）人工智能助学

创新实践平台的建设以大数据分析和人工智能为技术基础，人工智能技术的应用和不断升级完善，是创新实践平台持续发展优化的必要手段。大数据分析离不开庞大的基础数据库，在创新实践教学的运行过程中，基础数据不断的积累完善，进一步提高大数据分析的能力。在这种模式下，可建立较完善的人工智能助学系统，以此来加强开放式线上教学最薄弱的答疑互动环节。人工智能助学系统可在不断的运行中，升级数据库，并根据学生反馈，优化数据分析逻辑。实现在运行的过程中自我完善的功能，在搜寻问题答案的时候提供更多更准确的选项。人工智能助学系统可以与线上课程形成完善的自主学习系统，帮助学生在创新实践活动中快速地掌握所需要的专业知识，并突破学科和专业之间的界限，形成开放式的自主学习模式。

四、结语

创新实践教学和人工智能教学是先进的教学改革方向，是我国新时代发展战略对高校教育发展提出的基本要求。基于人工智能教育技术建立开放式的创新实践教学平台，可促进学科间的交叉融合，建立以学生为中心的开放式实践教学体系，促进我国高校的创新实践教育继续向前发展。