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［摘要］為順應(yīng)ai時代對人才培養(yǎng)提出的新要求，電氣工程及其自動化專業(yè)應(yīng)著力開展教學(xué)改革。課程體系建設(shè)是專業(yè)發(fā)展的根基，因此其始終是教學(xué)改革的重點和難點。為此，分析電氣類本科課程體系在AI時代發(fā)展下存在的問題，進而以成果導(dǎo)向教育的理念為指引，探索電氣工程及其自動化專業(yè)在AI時代下課程體系設(shè)計和構(gòu)建內(nèi)容。從課程體系建設(shè)的角度為AI時代下電氣類本科專業(yè)發(fā)展提供了參考。

［關(guān)鍵詞］人工智能；成果導(dǎo)向教育；電氣工程及其自動化；課程體系

人工智能（ArtificialIntelligence,AI）是一門研究用于模擬、延伸和擴展人類智能的科學(xué)技術(shù)［1］。當(dāng)今人類世界已步入AI時代［2］，在電氣工程領(lǐng)域，AI技術(shù)與電氣技術(shù)正逐步融合發(fā)展，有效推動電氣行業(yè)從電氣自動化向電氣智能化躍遷，也由此產(chǎn)生了對AI時代電氣工程人才持續(xù)且大量的需求。于是，電氣類本科教育責(zé)無旁貸地肩負(fù)起了這一時代重任。然而，介于AI技術(shù)的迅猛發(fā)展，當(dāng)前我國的電氣類本科教育已暴露出一些不適應(yīng)AI時代下電氣工程人才培養(yǎng)需求的隱患。例如課程體系、教育理念、教學(xué)方式、評價機制等都存在AI和電氣工程融合不深入、聯(lián)系不緊密等問題。這其中課程體系反映著專業(yè)面貌、培養(yǎng)特色和教育思想，在保障和提高教學(xué)質(zhì)量中起著關(guān)鍵作用。因此，本研究借助成果導(dǎo)向教育（Out-come-basedEducation,OBE）［3］的先進教育理念改革傳統(tǒng)的電氣類課程體系，構(gòu)建出適用于AI時代的電氣工程及其自動化專業(yè)課程體系。

一、當(dāng)前電氣類本科課程體系存在的問題

（一）培養(yǎng)目標(biāo)缺乏時代性

各高校針對電氣類專業(yè)制定的培養(yǎng)目標(biāo)多關(guān)注在電氣工程領(lǐng)域?qū)θ瞬诺漠?dāng)前需求，而非著眼于行業(yè)發(fā)展和進步帶來的新興或長遠(yuǎn)人才需求。不同于其他技術(shù)，AI的發(fā)展及其對電氣工程領(lǐng)域帶來的變革是迅猛的，也快速重新定義了電氣工程人才需求。面對AI時代下的人才需求，當(dāng)前電氣類培養(yǎng)目標(biāo)均出現(xiàn)了缺乏時代感的困境，相繼暴露出培養(yǎng)目標(biāo)定位不清晰、描述不具體、重點不突出、對人才培養(yǎng)的支撐力度不夠等負(fù)面現(xiàn)象問題。

（二）課程結(jié)構(gòu)缺乏系統(tǒng)性

AI時代下的電氣類本科課程結(jié)構(gòu)應(yīng)清晰準(zhǔn)確地包含電氣工程專業(yè)本科生所應(yīng)具備的傳統(tǒng)電氣知識、必備AI知識，以及電氣智能化發(fā)展所需要的AI和電氣融合知識，同時還應(yīng)按各知識的遞進關(guān)系和先后順序組成一個知識學(xué)習(xí)進程。然而，當(dāng)前我國各高校在課程結(jié)構(gòu)方面仍在強化自身多年來建立的傳統(tǒng)電氣領(lǐng)域特色，而弱化了電氣類專業(yè)發(fā)展特色與新興AI技術(shù)發(fā)展特色相結(jié)合的程度。這導(dǎo)致了課程結(jié)構(gòu)中能滿足AI時代對電氣人才培養(yǎng)需求的內(nèi)容趨于形式、表現(xiàn)單一、課程間銜接生硬，系統(tǒng)化的課程結(jié)構(gòu)缺乏問題愈發(fā)明顯。

（三）課程教學(xué)缺乏實踐性

隨著AI技術(shù)的快速革新及其與電氣工程領(lǐng)域的融合，傳統(tǒng)電氣技術(shù)逐步向智能電氣技術(shù)轉(zhuǎn)變。這致使原有課程體系中傳統(tǒng)的實踐實訓(xùn)難以應(yīng)對在智能電氣技術(shù)發(fā)展下對于學(xué)生實踐能力培養(yǎng)的要求。甚至在有的實踐實訓(xùn)課程中已不足以體現(xiàn)AI技術(shù)在電氣工程領(lǐng)域中的技術(shù)融入和應(yīng)用情況。因此，傳統(tǒng)的電氣類本科課程體系即使擁有足夠的實踐實訓(xùn)覆蓋面和執(zhí)行量，但在沒有立足智能電氣核心知識內(nèi)容和發(fā)展趨勢的條件下，任何實踐實訓(xùn)課程都會缺乏對于匹配時代發(fā)展和行業(yè)需求的專業(yè)實踐能力培養(yǎng)效果。

（四）課程考評缺乏創(chuàng)新性

當(dāng)前對學(xué)生達(dá)成畢業(yè)要求的評判主要局限于學(xué)分，對課程學(xué)習(xí)成果的評價多關(guān)注在考試成績中。這種考評機制并不能充分評定學(xué)生在經(jīng)歷學(xué)習(xí)過程后所能達(dá)到的學(xué)習(xí)效果和所能取得的學(xué)習(xí)成果。尤其當(dāng)迅猛發(fā)展的AI技術(shù)與電氣工程領(lǐng)域深入融合時，采用形式化和模式化的考評機制必然缺乏對學(xué)習(xí)效果全面的量化能力，其所評價的學(xué)習(xí)成果也并不能完全匹配人才培養(yǎng)需求。陳舊的考評機制已成為限制教育效果保障力度和提升程度的嚴(yán)重問題，課程考評的創(chuàng)新勢在必行。

二、AI時代電氣工程及其自動化專業(yè)課程體系構(gòu)建

（一）OBE教育理念

由Spady等人于1981年提出的OBE教育理念，得到了國內(nèi)外高等教育界的廣泛關(guān)注和應(yīng)用［4］。其教學(xué)設(shè)計及其實施策略始終圍繞學(xué)生通過教育過程后所能獲得的學(xué)習(xí)成果開展。這也使得采用OBE教育理念所執(zhí)行的教學(xué)活動遵從反向設(shè)計原則［5］，由梳理清晰的學(xué)生畢業(yè)時應(yīng)當(dāng)具備的學(xué)習(xí)成果來指引教學(xué)內(nèi)容和評價體系。

（二）運用OBE構(gòu)建AI時代課程體系的思路

首先，為制定符合時代發(fā)展的培養(yǎng)目標(biāo)，有必要緊密結(jié)合AI時代背景下國家、社會和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對電氣工程領(lǐng)域產(chǎn)生的人才新需求，以及認(rèn)真考慮學(xué)生個人發(fā)展所要提出的培養(yǎng)需求，再充分兼顧學(xué)校特色與專業(yè)定位所形成的教育需求。其次，根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)在反向設(shè)計和改良傳統(tǒng)電氣類課程體系時，需徹底打破原有課程體系中的課程壁壘、加強課程之間的聯(lián)系性、改變對知識單元僅局限在單一課程中看待的陳舊視角，增強AI課程的系統(tǒng)性、強化突出AI技術(shù)與電氣技術(shù)融合應(yīng)用的課程、拓展AI技術(shù)在電氣領(lǐng)域中的實踐內(nèi)容，讓課程體系能夠支撐知識結(jié)構(gòu)，使每門課程的學(xué)習(xí)效果均與所要培養(yǎng)的人才能力結(jié)構(gòu)相呼應(yīng)。最后，秉承以學(xué)生為主體的思想，適當(dāng)創(chuàng)新課程考評機制，將課程學(xué)習(xí)效果的量化與學(xué)習(xí)課程所能獲得的專業(yè)能力程度緊密關(guān)聯(lián)起來，吸納社會評價和學(xué)生評價來補充培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成度的評價結(jié)果。

（三）AI時代電氣工程及其自動化專業(yè)課程體系的構(gòu)建依據(jù)

在OBE教育理念中，學(xué)習(xí)成果是構(gòu)建課程體系的起始點，亦是通過課程體系實現(xiàn)人才培養(yǎng)的終點［6］。于是，課程體系的架構(gòu)即是對應(yīng)于人才培養(yǎng)的評價指標(biāo)，根據(jù)各指標(biāo)的要求設(shè)計可對其相應(yīng)的課程逐一建立完整的體系內(nèi)容。以電氣工程及其自動化專業(yè)為例，其可歸納為12條畢業(yè)能力要求，進而衍生出各要求下的逐個評價指標(biāo)。如圖1所示，這12條畢業(yè)能力要求覆蓋了AI技術(shù)與電氣技術(shù)深度融合后，在電氣工程領(lǐng)域向智能化發(fā)展的前提下，國家、社會、產(chǎn)業(yè)、學(xué)校、專業(yè)和個人對于電氣工程人才的理解與要求。這也正是AI時代電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生在經(jīng)歷人才培養(yǎng)后所能取得的普遍學(xué)習(xí)成果。它重在體現(xiàn)AI時代的電氣工程人才培養(yǎng)應(yīng)注重建立和夯實數(shù)理知識能力、分析表達(dá)能力、解決問題能力、實驗?zāi)芰Α①Y源使用能力、客觀評價能力、可持續(xù)發(fā)展能力、工程實踐能力、組織協(xié)調(diào)能力、交流溝通能力、決策管理能力、持續(xù)學(xué)習(xí)能力。在以學(xué)生為中心的原則下，課程體系是完全服務(wù)于讓學(xué)生取得圓滿的學(xué)習(xí)成果，其所組織和設(shè)立的課程內(nèi)容乃至課程教學(xué)實施過程都是為了使學(xué)生的學(xué)習(xí)成效滿足評價指標(biāo)。因此，所制定的人才培養(yǎng)評價指標(biāo)是課程體系構(gòu)建的關(guān)鍵依據(jù)，課程觀、課程目標(biāo)、課程內(nèi)容、課程結(jié)構(gòu)、課程活動、課程關(guān)聯(lián)、課程銜接、課程實施等構(gòu)建課程體系的具體內(nèi)容皆有據(jù)可依、有序可循。

（四）面向AI時代的電氣工程及其自動化專業(yè)課程體系內(nèi)容

按照建設(shè)思路和建設(shè)依據(jù)，設(shè)計了如圖2所示的電氣工程及其自動化專業(yè)課程體系內(nèi)容。首先，整個課程體系以AI技術(shù)與電氣技術(shù)的交叉融合為核心。AI技術(shù)和電氣技術(shù)分別作為基礎(chǔ)技術(shù)內(nèi)容，兩者的交互和衍生知識作為交叉技術(shù)內(nèi)容，而AI技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用知識作為AI與電氣的融合技術(shù)內(nèi)容，以此集成AI時代的電氣技術(shù)重點和發(fā)展特點。其次，在課程架構(gòu)上以課程核心為出發(fā)點，由AI和電氣的基礎(chǔ)技術(shù)內(nèi)容形成奠基課程，覆蓋素質(zhì)教育、學(xué)科基礎(chǔ)和專業(yè)基礎(chǔ)的所有課程內(nèi)容；由AI和電氣的交叉技術(shù)內(nèi)容形成擴展課程，從素質(zhì)教育實踐、集中實踐和專業(yè)核心課程三個方面以理論與實踐結(jié)合的角度開展與AI和電氣交叉技術(shù)相關(guān)的課程內(nèi)容；由AI與電氣的融合技術(shù)建立融合課程，以AI時代的電氣工程技術(shù)應(yīng)用和需求為主開設(shè)課程內(nèi)容。接著，在課程內(nèi)涵上以AI時代的電氣技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用為課程觀；由課程觀指向?qū)?yīng)畢業(yè)能力要求，形成對應(yīng)課程所要達(dá)成的課程目標(biāo)；由各量化的課程目標(biāo)組建課程完整的內(nèi)容；以課程內(nèi)容制定課程開展的結(jié)構(gòu)和相關(guān)的教學(xué)活動。最后，在課程的實施方面從課前、課中和課后三個階段依序進行，在課前完成課程目標(biāo)、課程內(nèi)容、課程資源的發(fā)布、宣貫和推送；在課中進行針對性教學(xué)、精講與點評、工程案例分析、電氣AI交互關(guān)聯(lián)解析、課堂師生互動、思想政治教育等多方面的課程內(nèi)容，同時采用線上線下、虛擬仿真、動手實踐等多手段的授課方式實施課程；而在課后重點關(guān)注因材施教式的個性化輔導(dǎo)、學(xué)期數(shù)據(jù)分析、教學(xué)效果反思和持續(xù)改進等內(nèi)容。

三、結(jié)語

本文在研究和應(yīng)用OBE教育理念的基礎(chǔ)上，為面向AI時代的電氣工程及其自動化專業(yè)本科課程體系建設(shè)提供了構(gòu)建方法，為我國當(dāng)前電氣類本科教育的發(fā)展提出了課程體系改革范例。同時，以此課程體系框架為基礎(chǔ)，可根據(jù)不同高校在對電氣類本科人才培養(yǎng)特色的不同，擴展出更為具體化和專有化的課程體系內(nèi)容。

作者:黃沁元 單位:四川輕化工大學(xué)自動化與信息工程學(xué)院