经管类专业开设《人工智能基础与应用》课程的难点与对策

孙颖，鞠亚美

（1.上海理工大学 管理学院，上海 200093；2.上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093）

人工智能（Artificial Intelligence）[1-2]是在计算机科学、控制论、信息论、哲学、语言学等多学科研究基础上发展起来的综合性极强的交叉学科，也是一门新理论、新思想、新方法、新技术不断涌现的新兴学科。2020年，中国新一代人工智能发展战略研究院发布了《中国新一代人工智能科技产业发展报告·2020》[3]，报告指出，中国人工智能科技产业发展已经步入融合产业部门主导的新阶段，人工智能和实体经济的深度融合正在成为驱动我国经济转型升级和可持续发展的动力源泉。随后，2021年发布的《中国新一代人工智能科技产业发展报告·2021》[4]再次表明，我国人工智能重点领域加速突破，国际竞争力持续增强。2020年我国人工智能期刊引用比例首次超过美国，人工智能专利申请位列全球第一。中国新一代人工智能发展战略研究院对人工智能科技产业的动态追踪研究表明，随着核心产业部门的发展和核心技术的成熟，以及包括5G 在内的新型基础设施建设步伐的加快，我国的人工智能科技产业开始步入融合产业部门主导的新发展阶段。随之而来的是整个市场对人工智能领域专业人才需求的大大增加，以及创新产教融合机制，促进教育链、人才链、产业链、创新链的四链融合。因此，越来越多的学校陆续开设与人工智能相关的本科课程。而对于经管类学生而言，通过对《人工智能基础与应用》课程的学习，理清算法、机器学习、深度学习、大数据与区块链等核心内容[5]，熟练地将人工智能技术和管理知识结合起来，有助于提高解决实际问题的能力，对其职业生涯的选择和发展也有着重要作用。

1 《人工智能基础与应用》课程的特点

不难发现，由于人工智能学科存在多样性、综合性、复杂性以及多学科融合的交叉性，人工智能教育所需的内容体系不可能在一门本科课程中完全覆盖。因此，如何合理组织人工智能相关学科的内容、如何深入浅出地对学科内容和特点进行讲解、如何针对经管类学生进行精准施教，是值得研究的重点。由此可见，需要结合经管类学生的专业背景、时代特征，有针对性、有重点地进行讲解。并且，在教学模式方面，也需要摒弃一味向学生灌输知识的观念，需要从单纯的知识传授型教学，向理论与创新实践并重的启发式教学转变，进而推动学生自主学习，对《人工智能基础与应用》教材的简单梳理，该课程主要由以下几部分组成，如图1所示。

图1 《人工智能基础与应用》知识框架体系

2 《人工智能基础与应用》课程开设的意义

人工智能已经被广泛地应用在教育、交通、医疗、国防以及民生等多个领域中，相应的，人工智能技术也成了未来各行各业发展中不可或缺的一环。在当前社会中，在信息化、工业化深度融合的背景下，单一专业的人才无论是就业还是未来发展都有较大的局限性。不难发现，未来的制造业、科技行业，将使得学科之间的交叉、融合变得更加广泛，具有专业知识和复合型知识的人才将成为未来社会发展中人才需求的新方向。而《人工智能基础与应用》课程，恰恰是一门融合了多种学科的基础课程，对经管专业的学生而言，学好《人工智能基础与应用》课程，对于成为管理类人才愈发重要。

2.1 培养学生的创新思维和能力

人工智能作为一门前沿学科，具有覆盖面广、包容性强、知识体系庞大、知识点繁杂等特点，因此，对于经管类学生而言，通过对算法、机器学习、深度学习等核心内容的学习，更有利于培养技术创新、思维创新以及动手能力。俗话说“工欲善其事，必先利其器”，人工智能的相关知识在控制领域、计算机领域乃至管理领域的发展和研究过程中发挥着重要作用，这些知识的灵活运用为丰富相关理论的研究内容、研究方法以及应用场景提供了可能。而学生在学习课程的过程中，不断地将人工智能技术和管理知识融合，进一步提高解决实际问题的能力，开发解决实际问题的新思路新方法，对学生的职业生涯规划有着重大意义，可丰富学生就业的选择方向，极大促进学生就业率的提高。从近几年的就业率不难发现，经管类的学生掌握一定的人工智能基础相关理论知识，就业时，往往会选择一些与人工智能相关的领域，例如大数据分析、区块链等，而这部分领域的薪资往往是高于其他专业的。因此，《人工智能基础与应用》这门课对学生未来个人发展以及就业都是有利的，也成为经管类学生的一门必修课。

2.2 培养学生自主学习和知识探索能力

为了贯彻落实《高等学校人工智能创新行动计划》的要求，课程采用理论知识和实践应用相结合的方式，每一章节不单进行人工智能算法、理论基础、数学分析等知识的讲解，并针对每一章节的重点难点，增加算法或理论的实践应用，随之展开课后习题巩固环节。通过课上讲解课下辅助，使学生综合运用所学的各科知识，比如高等数学、概率论、图论、C 语言、Python 编程等。引领学生综合运用人工智能理论，结合编程基础和数学建模，进一步解决人工智能的相关问题。并且，还有利于学生参加各种竞赛，例如挑战杯、全国大学生数学建模竞赛等，丰富学生的大学生活[6]。同时，鉴于人工智能、大数据等领域对专业人才需求的迫切性，学好这门课不但可以提高本科生的就业率，也可以促进学生科研深造。

3 开设《人工智能基础与应用》的难点与对策

在本科生课程中，《人工智能基础与应用》课程目前排课率尚有不足，这一方面是由人工智能这门学科自身特点决定的，另一方面也是受到本科生学习基础的限制。综合来看，目前主要存在以下两方面原因：

3.1 教学内容的界定

在国内，人工智能课程教学内容差异较大，教学内容呈现多样性，主要是因不同高校自身的办学理念和学科发展不同，因此，从人工智能的基本内涵着手，结合我校管理学院本科生培养目标以及课程体系的设置，突出融合、创新、卓越的办学理念，遵循系统思维的全局观，充分发挥多学科交叉融合的优势，将《人工智能基础与应用》的教学内容界定在讲述基础理论知识、常见算法、机器学习、深度学习以及大数据区块链等基本理论，重点突出算法、机器学习和深度学习的典型应用。并在教学内容的界定上，适当控制教学内容的深度以及广度，充分考虑到经管类学生基础尚未夯实的情况，做到深入浅出，重难点有侧重。同时，在教学过程中结合工程实例或科研实例，使学生能够及时了解人工智能领域的前沿知识以及发展趋势[7-8]。

3.2 课程设置和教学模式

长期以来，在经管类专业课程的教学中，一般情况下，每门课的教学内容、教学体系都是相对独立的。因此，学生往往是孤立地学习某一门专业课程或者某几门专业课程的内容。并且许多教师在教学时，教学内容也一般仅限于教材上的知识点，很少向该课程的其他相关课程外延进行拓展以及结合其他密切相关的课程进行综合介绍。而对于《人工智能基础与应用》这门课，以往的教学模式较为单一，教学方法相对固化，不适用于《人工智能基础与应用》课程的教学。学生学到的专业知识松散分离，这种分散式的教学方式很难让学生对人工智能领域的理论研究以及工程实际应用有一个完整清晰的结构图，也无法让学生深切感受到每门专业课之间的联系和区别，更不清楚解决某一个实际问题需要具备哪些基础知识，导致他们对专业课的理论知识无法深入系统地理解，则更加谈不上应用。因此，这就需要教师针对这门课，因材施教，因地制宜，一方面深度挖掘《人工智能基础与应用》与经管类其他专业的相关性，使学生能够联系已学过的专业课程，构建知识框架，丰富知识体系。另一方面，教师需要丰富教学案例，针对经管类的学生，选取一些符合专业领域的案例，在课堂上，采用各种通俗易懂的案例对知识点进行讲解和剖析。同时，在课堂上，采用提问或者完成随堂练习等方式，考核学生对本节课知识点的掌握情况，同时结合平时考勤情况、课上表现以及课后作业的完成情况，教师可以及时调整教学目标、教学手段等，比如对掌握不牢的知识点可以进行查漏补缺，可以再次深入讲解，激发学生对课程学习的积极性，同时锻炼学生综合运用所学基本概念和理论知识的能力。

《人工智能基础与应用》课程包含的内容非常广泛，涉及多个学科的融合和交叉，以及前沿科技，因此讲授课程时不可能全面深入讲解所有内容。《人工智能基础与应用》这门课，主要针对大二或是大三的本科生，作为经管类必修课，学时可设置为32-48 课时，在期末考试中考试形式为闭卷。而在教学模式上，一方面，需要摒弃传统的教学模式，积极探索更加开放的教学模式，例如，为有效利用课前预习，引导学生利用网络课堂，在每节课后给学生布置下次课程内容以及相关的线上学习，也可以预留一下相关问题，促使学生带着问题进行课前预习，带着问题进课堂，这就可以极大地调动学生的学习积极性，也可以增加学生的课上互动。而另一方面，2020年突如其来的新冠肺炎疫情，导致学校无法开展正常的线下教学活动，在线课程和各类网络课堂随之被广泛地应用。因此，教师在2020年的下学期通过网课来进行教学，发现通过线上线下结合的方式，亦可以激发学生学习热情，引导学生独立思考问题、分析问题，培养学生解决实际问题的能力。在课上，教师应该在讲解具体的问题前先给出一个具体的容易理解的实际应用问题，深入浅出地对理论内容进行生动有趣的讲解。课上也可预留5-10min 的随堂练习时间，有利于学生及时消化和运用本节课的内容[9]。而课后，可以安排学生通过3 人一组的模式，去完成一些需要通过查阅文献、资料才能完成的报告等课后作业，以此来调动学生自主学习的积极性[10]。通过课前、课中、课后的结合，线上线下的互动，更能够让学生体会到这门课程的实用价值，从而在学习过程中更加积极主动，更有热情。显而易见，只有培养学生对课程的喜爱，使学生对课程的学习具有内在的驱动力，才会使学生有学习积极性。高等教育的过程和目的不仅是为了传授知识，更重要的是培养学生自主学习、主动创新的能力，而这些能力的培养并不能在短时间内完成，就需要教师及时掌握学生课上课下的情况，通过课上和课后的交流与互动，不断启发、激励学生，让学生深刻体会到学习的乐趣，让学生勇于提出不同的思想与看法，敢于针对教材和教师讲授的内容提出问题，同时敢于思考是否有更好的方法来解决问题。只有这样，才能培养学生的创新意识，以及分析问题、解决问题的能力。

4 结语

综上，不难看出随着人工智能产业的壮大，人才的缺口也随之增大。有专家表示，人工智能产业不仅需要研究型人才，同时也需要大量的实践应用型人才，因此，在本科生中尤其在经管类科专业中开设《人工智能基础与应用》课程是非常必要的，这将有利于学生将学习到的管理类知识、数学类知识、计算机类等必修课程相关领域的知识进行综合运用。一方面，可以拓展学生专业知识，提升学生分析问题、解决问题的能力。另一方面，可以通过人工智能的科普工作，让更多本科生认识人工智能、了解人工智能，从而提高本科生的就业率，为人工智能技术创新和产业发展贡献力量。