面向智能时代的 美国东北大学本科课程改革

陈华栋

摘   要：当前，世界正在经历新一轮科技革命和产业变革，人工智能作为新一代信息技术加速突破应用，对高等教育提出新的、更高的要求。高等教育如何帮助学生适应人工智能浪潮，使其成为机器人的“主人”，是各国高等教育共同面临的议题。文章剖析美国东北大学本科教学為培养面向未来的人才而开展的本科课程改革实践，发现美国东北大学以11种能力培养为核心开展本科课程改革，突出能力的不可替代性，并通过全面整合教育资源、强化教学质量保证等确保改革的实施。

关键词：本科教学改革 人工智能 美国东北大学

习近平总书记在致国际人工智能与教育大会的贺信中指出，人工智能是引领新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力，正深刻改变着人们的生产、生活、学习方式，推动人类社会迎来人机协同、跨界融合、共创分享的智能时代。把握全球人工智能发展态势，找准突破口和主攻方向，培养大批具有创新能力和合作精神的人工智能高端人才，是教育的重要使命。[1]为培养智能时代的人才，自2016年秋季学期起，美国东北大学为本科生培养设计了一套核心要求——NUpath[2]，旨在培养“机器人的主人”。NUpath包括11项能力要求，帮助学生掌握广泛知识，开发创造力以及获得人工智能无法替代的多方面技能。

NUpath是基于能力的要求，并非基于课程的要求，完成一门课程的学习可以帮助学生达到其中一项或多项要求。学生不仅要完成学分要求和专业课程要求，还要通过合理选课完成NUpath的各项能力要求，才能顺利毕业。

一、NUpath的主要内容

美国东北大学本科课程改革NUpath提出的11项能力要求具体如下。

一是认识和改造自然世界（Natural and Designed World，ND）的能力。要求学生学习关键思维和分析问题能力，了解自然世界以及其中的生物、化学和物理原理，了解原理发展应用过程，懂得如何影响自然世界以满足人类社会的需求。

二是创意表达和创新（Creative Expression and Innovation，EI）的能力。要求学生学习已有创意表达和创新模式，利用这些模式进行自己的创新实践并形成成果，以表现自己对世界的理解，并就此进行交流。

三是文化解读（Interpreting Culture，IC）的能力。要求学生学习分析文化实践、文物与文本，学习批判性阅读和观察能力，学习不同理论对文化实践、文物与文本的解读。

四是逻辑和定量推理（Formal and Quantitative Reasoning，FQ）的能力。要求学生学习使用数学和逻辑语言或者计算机软件来进行逻辑和定理推理，并应用到解决特定问题中。

五是认识社会行为和系统（Societies and Institutions，SI）的能力。要求学生学习社会科学、历史、文学研究方法和理论，以了解人类行为和文化、社会、政治和经济系统，学习全球化、社会变革、公民可持续性等相关社会行为理论。

六是分析和使用数据（Analyzing and Using Data，AD）的能力。要求学生了解至少一种数据的内容结构，学会对数据进行检查评估、特征总结、可视化、深度挖掘等分析，提高对数据相关道德问题的敏感性。

七是认识人类多样性（Differences and Diversity，DD）的能力。要求学生学习人类差异性、公民可持续性和多元文化主义相关理论，理解社会安排影响人类差异性以及被人类差异性影响的过程，了解不同人类群体的历史、文化和互动，认识不同层次下的人类多样性。

八是道德伦理推理（Ethical Reasoning，ER）的能力。要求学生学习伦理理论和框架，探索道德伦理塑造正义、公平、权利和责任、美德和美好生活等观念的过程，分析具体情况中的道德伦理问题。

九是写作能力，包括一年级写作（Writing in the First Year，WF）、学科高级写作（Advanced Writing in the Disciplines，WD）、学术强化写作（Writing Intensive in the Major，WI）三种子能力。要求学生学习写作策略、惯例、体裁、技术和方式，针对不同受众进行有效沟通。

十是经验整合（Integration of Experience，EX）能力。学生通过体验式学习，识别和应用知识和技能，将特定情景下学到的知识和技能应用到其他情景中，并识别实现一定目标所需知识和技能。

十一是顶点体验（Capstone Experience，CE）。要求学生至少完成一门指定为顶点体验的课程。

其中，能力1～8被认为是NUpath的基本能力。

二、NUpath课程结构

美国东北大学绝大部分本科课程均纳入NUpath框架中，对应其中1项或多项能力要求。一门课程最多只能对应基本能力（1～8）中的2项，但对对应能力9～11的课程数量没有限制。本科生完成1门课程学习，则可达到对应NUpath能力的要求，但NUpath能力不对课程完成水平或者学时数量进行要求。

截至2022年3月，东北大学共有1177门课程纳入NUpath框架。对应基本能力的课程有889门，占比75.5%。其中，只对应1项基本能力的课程有516门，占比43.8%;对应2项基本能力的课程有373门，占比31.7%。

对应基本能力的889门课程中，对应认识社会行为和系统、文化解读、认识人类多样性等能力的课程最多，分别有264门、241门、192门，占比均超过15%。主要原因在于这3项能力具有较强相关性，很多课程能同时对应其中2项。例如，只对应认识社会行为和系统能力的课程只有89门，但对应认识社会行为和系统能力且对应文化解读或认识人类多样性其中1项的课程就有125门。对应逻辑和定量推理能力的课程最少，只有50门。对应认识和改造自然世界、创意表达和创新、分析和使用数据、道德伦理推理能力的课程分别有129门、160门、130门、96门。4833962D-5474-40CE-AEBC-4EC1F380DA3C

只对应1项基本能力的516门课程中，只对应创意表达和创新能力的课程最多，有108门;只对应认识社会行为和系统、文化解读、认识和改造自然世界能力的课程均超过80门，分别有89门、84门、83门;只对应逻辑和定量推理能力的课程最少，只有20门;只对应分析和使用数据、认识人类多样性、道德伦理推理能力的课程分别有67门、39门、26门。

基本能力之外，对应写作能力（能力9）的课程有302门，其中对应一年级写作、学科高级写作、学术强化写作能力的课程分别有2门、14门、286门。大部分对应写作能力的课程同时对应其他能力，有203门;而只对应写作能力的课程有99门。对应经验整合能力（能力10）的课程有121门，主要以合作教育、课题研究形式开展;其中只有小部分课程同时对应其他能力，有36门。对应顶点体验能力（能力11）的课程有128门，主要以研讨会、论文、项目设计等形式开展;其中大部分会同时对应学科专业写作能力，有94门。

从学院来看，社会科学与人文学院、艺术媒体与设计学院、理学院纳入NUpath框架的课程最多，分别达到453门、309门、233门，占NUpath全部课程的84.5%。根据专业领域，这三个学院的课程主要对应的NUpath能力并不相同。基本能力中，社会科学与人文学院对应认识社会行为和系统、文化解读、认识人类多样性能力的课程最多，分别有195门、143门、139门;艺术媒体与设计学院对应创意表达和创新、文化解读、认识社会行为和系统能力的课程最多，分别有115门、86门、45门;理学院对应认识和改造自然世界、分析和使用数据、逻辑和定量推理要求的课程最多，分别有85门、56门、25门。关于写作能力（能力9），社会科学与人文学院开设了全部初级写作课程（2门）以及绝大部分高级写作课程（14门中的12门）;社会科学与人文学院、艺术媒体与设计学院、理学院均开设了大量学科专业写作课程，分别有83门、71门、63门。关于经验整合能力，社会科学与人文学院、理学院分别开设了51门和33门课程，而艺术媒体与设计学院仅开设了9门课程。关于顶点体验能力，社会科学与人文学院、艺术媒体与设计学院、理学院开设的课程相当，分别有27门、27门、31门。另外，健康科学学院、计算机科学学院、工程学院、商学院纳入NUpath框架的课程分别有71门、49门、40门、19门;法学院等3个学院由于没有本科专业，均只有1门课程纳入NUpath框架。

三、经验分析

东北大学设计NUpath旨在推动本科课程服务于面向智能时代的人才培养，以培养“机器人的主人”，主要经验包括三个方面。

一是课程改革聚焦不可替代性。NUpath是基于能力的要求体系，重点突出当前人工智能无法替代的能力。NUpath的基本能力中，创意表达和创新、文化解读、认识社会行为和系统、认识人类多样性、道德伦理推理5项能力侧重对人类文化、道德行为、创新创造等方面的掌握，是目前人工智能无法理解与掌握的能力。从课程来看，满足认识社会行为和系统、文化解读、认识人类多样性要求的课程也是最多的。此外，认识和改造自然世界、分析和使用数据2项能力不仅要求掌握和应用基本科学原理，还要求掌握科学原理背后的关键思维，提高对数据道德问题的敏感性，这些也是目前人工智能所无法做到的。逻辑和定量推理是学生利用逻辑推理与信息技术解决问题的重要能力，但较易被人工智能替代，所对应的课程也是基本能力中最少的。

二是坚持全面整合课程。NUpath适用于全校所有本科专业学生，涵盖了绝大部分的本科课程，有助于充分整合利用学校各学科资源，有效支持NUpath各项能力培养要求。单独一个学院所要求的学科基础、专业必修与选修课程无法满足全部NUpath能力要求，学生可以选修其他学院课程以满足NUpath的要求。例如，NUpath的基本能力中，计算机科学专业学生可以通过本学院课程，满足认识和改造自然世界、逻辑和定量推理、分析和使用数据3项能力，而创意表达和创新、文化解读、认识社会行为和系统、认识人类多样性、道德伦理推理5项能力则可以通过选修其他学院课程来满足[1]。同时，为达到NUpath要求，学生可以根据自己的学习情况以及兴趣方向，在全校所有纳入NUpath框架的课程中进行选课，提高能力培养的灵活性与有效性。但是，根据对美国东北大学中国留学生的采访，广泛的选课范围可能导致难以同时满足本专业学生和其他专业学生的能力培养需要的问题。

三是强化课程质量保证。为保证能力培养效果，NUpath对课程质量进行严格把控。一方面，NUpath对新开设课程进行严格审核。新开设课程申请纳入NUpath框架，需向学校本科课程委员会提交申请;本科课程委员会将根据课程的内容、形式、效果等方面判定课程能否达到NUpath相关能力培养的要求。为此，本科课程委员会面向教师制定了详细的NUpath课程申请指南，包括申请要求、优秀案例、不合格案例、常见问题等内容，引导课程设计更有效地服务NUpath各项能力要求。另一方面，NUpath对课程设置进行一定限制，要求1门课程只能满足基本能力中的1项或2项，确保学生的各项能力通过不同课程得到有效培養。另外，本科生虽然经教务长批准后，可通过转学分、独立学习等方式使自身满足NUpath能力要求，但必须通过学校课程满足至少3项基本能力，确保充分接受东北大学核心学习训练。

四、启示

东北大学NUpath的经验，对于我国高校本科教育改革的启示如下。

一是突出关键能力培养。人工智能浪潮下，本科教学不仅要教授各学科专业知识，更要聚焦培养学生的关键能力。高校应充分识别构建应对人工智能挑战的人才培养能力体系，既要包括应用信息技术的能力，更要包括掌握理解人类文化、行为规律、道德伦理、创新思维等人工智能无法替代的能力。

二是注重校内教学资源整合。应对人工智能挑战的能力培养往往无法依靠一个学院、一个学科来完成，可充分调动、整合高校内各学科教学资源、社会资源、实践资源，确保各学科学生得到充分全面的学习机会。加强学科资源整合的统筹协调，确保兼顾本学科学生专业学习和其他学科学生能力培养的需要。

三是加强课程质量评估。课程是能力培养的重要载体和渠道，我国高校可精准识别课程所培养的能力，优化课程设计，把控课程质量，提高课程教学效果;加强对学生应对人工智能挑战能力水平的评估与检验，助推学生提高学习能力和学习的主动性。

参考文献：

[1]中华人民共和国中央人民政府. 习近平向国际人工智能与教育大会致贺信[EB/OL]. （2019-05-16）[2022-03-14]. http：//www.gov.cn/xinwen/2019-05/16/content_5392134.htm.

[2]Northeastern University. Program requirements of Computer Science， BSCS[EB/OL]. [2022-03-14]. https：//catalog.northeastern.edu/undergraduate/computer-information-science/computer-science/bscs/#programrequirementstext.

编辑 吕伊雯   校对 朱婷婷4833962D-5474-40CE-AEBC-4EC1F380DA3C