人工智能背景下的新文科课程建设

闫永权 裴沛

教育是按照一定计划，通过一定的组织规范，基于某种目的或指向，系统地讲授知识与技术的活动，其对社会和个人都具有重要意義。人文社会科学作为教育体系中的综合性学科，在提高国民素质、提升人文素养等方面具有重要作用。现基于对大数据和人工智能背景下新文科人才的新培养要求的探讨和案例驱动、项目式教学的思维方式，从培养学生的计算思维、数据思维以及系统思维等方面出发，设立相关课程的教学目标，力图为当前以及未来社会培养新型复合型人才。

教育在社会发展中扮演着重要角色，能够提高全社会的整体素质，促进社会发展，增强民族的创新力和创造力。人文社会科学作为教育体系中的综合性学科，在提高国民素质、提升人文素养等方面具有重要作用。改革开放40余年来，随着中国经济的快速增长以及科学技术的快速发展，一些新兴的理工科专业成为各大高校的“宠儿”，如大数据和人工智能专业。虽然人文社会科学在高校学科设置中仍然占有一席之地，但其社会地位和影响力正在悄然下降。面对这一形势，人文社科专业需要适应时代和社会的需要，积极进行改革，从而构建文科与理科齐头并进的新发展模式。

新文科的内涵

文科通常指人文社会科学[1]。人文科学主要关注人的思维、状态、精神和价值倾向；而社会科学则主要关注各类社会现象以及这些现象中存在的规律。

新文科通过继承与创新、协作与共用的方式来促进学科之间的交叉，推动传统文科的更新升级。同时，新文科从以学科为导向转变为以需求为导向，从专业分割转向交叉融合[2]。2017年，美国希拉姆学院率先提出新文科的概念，并设计出一套文科改革模式[3]。2022年，教育部高等教育司司长吴岩指出，高等教育必须进行创新发展，要全面推进“新工科、新医科、新农科、新文科建设”。

新文科背景下高校面对的挑战

新文科建设要求学生利用计算思维积极拥抱技术变革，注重培养学生运用计算思维解决专业问题的能力[4]。传统的课程教学强调统一教学，忽视了专业和个性差异，教学内容包括现有的理论教学和基础技能训练，无法满足社会对专业人才的需求。新文科背景下，计算思维教育应以培养学生的思维计算能力为目标，提升学生处理实际问题的能力。

目前，高校的计算思维通识教育存在以下几方面的问题。受地域影响，不同地区的学生掌握基础计算技能的水平也不同。然而在实际教学中，教师往往容易忽略不同地区、不同个体之间的差异，采用统一的教学方式，这导致学生学习的能动性下降。新文科背景下，构建针对不同个体的计算思维课程已迫在眉睫，其有助于突破时空限制，确保教育资源分配均衡，加强课程内涵的建设，有效提高课程效果。新文科课程建设要求教学内容随着社会和时代的发展不断更新，满足社会对学生能力的需求，培养学生自主学习的能力。通过“课前任务型自主学习+课内实时课堂指导学习+课后巩固评价”三步，同时采用混合教学的模式，可以有效提升学生的计算思维及实践能力。

新文科背景下的课程建设

将新思维、新方法、新内容融入专业课程教学中是培养新文科新型人才的重要方式。受限于传统培养方案，将计算机组成原理、多媒体技术等计算机专业知识纳入人才培养体系并不现实。为了有效提升人文社会科学专业课程的教学效果，需要提升学生的计算能力。高校可以将计算通识教育和专业课程内容适当融入新文科教学中。具体来说，高校可以开设程序设计课程，使学生掌握基本的编程技能，并尝试运用编程工具解决一些实际问题。在学生掌握一定的编程技能后，高校就可以将专业领域的案例整合到教学中，让学生将实践与理论相结合。例如，可以开设人工智能概论课程，在课程中培养学生运用编程语言分析和解决专业问题的能力[5]。

人文社会科学是一门复杂的学科，包含政治学、经济学、社会学、管理学、历史学等学科内容。目前，中国虽然建立了人文社科教学体系，但仍存在一些问题，如部分学科设置与社会需求脱节、文科发展缺乏持续动力、新兴学科建设薄弱等。面对新一轮的科技革命、产业供给侧改革以及人工智能、区块链、基因工程、虚拟技术等新兴技术的广泛应用，传统文科的“一元化教育”“知识教育”“藩篱教育”模式导致高校专业设置同质化、形式化，还导致了高等教育发展的不平衡，严重影响着我国教育事业的发展。

思想政治教学的本质是德育，是新文科建设的重要力量。思想政治教学符合新文科建设中跨学科教育的要求，是培养全能型人才的重要方式。新文科的发展对思想政治教学提出了更高的要求，高校教师要根据新文科培养方案分析思政教学中的内容，更新当前的课程内容，采用新的教学方法，将思政理论融入整个教学实践中。

在课外，高校可以将计算机科学与竞赛活动相结合，激发学生对计算课程的兴趣，培养学生的自主学习能力和团队合作意识，为培养新型文科人才奠定基础。此外，对现有课程体系进行改进也可以提高学生的学习主动性和团队协作能力。例如，高校可以采用项目式教学的方法，让学生在课程结束后基于该项目写一篇论文，并根据实际情况将论文发表在学术期刊上，进一步满足学生自我实现、自我满足、自我提升的需求。

新文科建设下的课程建设实践

山西财经大学统计学院高度重视计算思维课程改革，秉持以应用和实践为导向的原则，对计算思维课程的教学进行了全面改革。通过对教学内容、方法、考核等方面的改革，有效提高了教学质量，实现了教学的多样化、模块化、差异化，全面提升了学生的计算思维，满足了新文科背景下社会对高等学校学生计算能力的新需要。

新文科教育的主要特点之一是为学生提供学习与其主修课程差异较大并且有实用价值的课程的机会。针对这一目标，高校可以在某一专业课程中嵌入一类介绍计算思维的方法。在专业课程的教学中加入实际示例有很多好处，为高校学生在实际工作中解决问题提供了宝贵的经验。

设计一门可以让学生全面接触计算科学的新文科专业课程，首先需要明确课程的目标。高校教育的目标是向学生传授专业知识，同时教他们如何通过编程解决实际问题。为了实现这一目标，应将计算科学的方法整合到专业课程的教学中。

在教学中使用实际案例来提升学生的计算思维能力具有重要作用。和其他課程一样，在编程课程中加入实际案例可以使学生更好地掌握有关编程的基础知识。

下文将介绍在一门专业课程中嵌入计算思维的方式，基于项目教学的方式，介绍如何运用计算思维解决文科专业涉及的现实问题。

编程的学习是从学习编程语言的基本数据类型开始的。在数据类型的学习中，首先会介绍布尔类型，通过对布尔类型的学习，学生可以了解如何将布尔表达式用于逻辑运算。其次，学习整数的二进制、八进制、十进制以及十六进制表达。再次，引入字符数据类型，让学生认识到计算机显示的文字都是字符型数据，这些文字是通过ASCII或Unicode进行编码的。最后，对浮点数据进行说明。

学生掌握了基本的数据类型后，就要学习定义和设计函数，从定义函数开始，逐步学习抽象、通用的函数设计模式。例如，学生可以学习设计绘制一个金字塔函数，首先在原点位置绘制一个金字塔；其次抽象该函数，使其可以在任意坐标上绘制金字塔；最后进一步抽象函数，控制金字塔在每个坐标维度上的比例，实现可以绘制无数金字塔的效果。通过这个教学过程，学生们可以理解函数的价值，并学会如何编写函数。

掌握了函数的定义后，学生还需要学习控制、循环和递归。例如，可以开发一个数字猜谜游戏程序，使用分治法的递归解决或循环来解决问题，通过这种方式可以展示用多种方法解决同一问题的情形，同时通过讨论使学生了解不同编程风格和选择对算法性能的影响。

一旦学生学会定义复杂函数，接下来是引入程序内数据的表示。虽然数据结构涉及更多内容，但引入数据设计仍然十分重要。例如，可以使用确定性有限自动机来说明数据表示的设计方式。在确定性有限自动机中，节点和弧是构成自动机的组成部分。节点也被称为状态，表示自动机在某个特定时刻的状态。在确定性有限自动机中，节点通常用圆圈或方框表示，每个节点具有一个唯一的标识符。一个确定性有限自动机可以有多个节点，每个节点都代表了自动机的一个可能状态。弧也被称为转移，表示自动机在某个状态下经过特定输入符号后转移到下一个状态的过程。在确定性有限自动机中，弧通常用带有标签的有向箭头表示。弧上的标签表示该弧所接受的输入符号，只有输入符号匹配弧上的标签，自动机才能通过这个弧转移到下一个状态。节点和弧之间的关系描述了确定性有限自动机的状态转移过程。连接节点的弧来构成了状态之间的转移路径。确定性有限自动机的转移函数描述了节点和弧之间的对应关系，即给定当前状态和输入符号，可以确定唯一的下一个状态。通过接受对确定性有限自动机的介绍，教师可以帮助学生理解高级编程语言的解析过程。

综上所述，新技术的不断涌现不断地改变着人们的生活，用新思维、新方法培养复合型人才是新文科建设的重要使命。本文在对新文科的内涵及其面临的挑战进行分析的基础上，探讨了大数据时代下新文科对学生计算素养的要求，采用项目式教学的方式对学生进行相应课程的教学，以期使高校学生满足时代、社会、企业的要求。此外，计算思维教育课程教学改革也需适应新文科建设的变化。新技术与新文科教育的深度融合有利于培养具有创新能力、适应新时代发展要求的新型文科人才。在实践教学中，各高校要着力推进学科深度交叉融合。

山西省高等学校教学改革创新项目（项目名称：新文科下实践能力体系的构建与应用研究，编号：J20220548）。

（作者单位：1.山西财经大学；2.山西金融职业学院）