[摘  要]本文分析了人工智能拔尖创新人才培养中存在的问题，以及导致培养质量达不到要求的原因，结合人工智能课程建设的实际情况和需求，以科学家精神价值观为引领，探索人工智能课程科教融合创新生态圈构建的主要方面，并在教学过程中验证其效果。实践证明，此次教学改革效果显著，可在相关课程中进行推广。学生不仅提高了学习积极性，夯实了专业基础，还提升了学术能力和创新能力。

[关键词]科学家精神  科教融合  课程生态圈  人工智能

基金项目：全国高等院校计算机基础教育研究会计算机基础教育教学研究课题（2021-AFCEC-462）；陕西省普通高等学校重点学科专项资金建设项目；陕西省学位与研究生教育研究项目《电子信息类专业学位研究生创新实践能力培养模式探究》（SXGERC2023102）；西安邮电大学研究生教育教学改革项目《科学家精神引领的人工智能课程科教融合创新生态圈构建研究》（YJGJ2023029）；西安邮电大学校级教学改革研究项目《“课程―项目―竞赛”进阶驱动的实践创新能力培养模式研究》（JGA202308）；西安邮电大学教学教改项目《课程思政融入人工智能类课程教学的探索与实践》（JGSZB202407）；西安邮电大学教学教改项目《基于OBE的计科专业“二依托三融合四群体五协同”育人模式探索与实践》（JGZYA202403）。

引  言

2017年，国务院印发的《新一代人工智能发展规划》中提出了我国人工智能“三步走”战略目标，将人工智能上升到国家战略层面，可以看出，人工智能学科的发展是带动我国产业升级和经济研究转型的重要动力，与我国跻身创新型国家的战略目标息息相关。近年来，人工智能人才需求增长近3倍，存在巨大缺口，且其薪资水平远高于全国平均水平。

作为已有50年发展历程的学科，人工智能人才培养问题一直备受社会各界的关注。国际上，早已将人工智能相关技能纳入高等教育资历认证体系中。在国内，2018年教育部印发《高等学校人工智能创新行动计划》明确重点任务：优化高校人工智能领域科技创新体系、完善人工智能领域人才培养体系、推动高校人工智能领域科技成果转化与示范应用。2020年，教育部、国家发展改革委、财政部制定《关于“双一流”建设高校促进学科融合 加快人工智能领域研究生培养的若干意见》，指出“双一流”建设高校应着力构建赶超世界先进水平的人工智能人才培养体系。

人工智能课程在拔尖创新人才培养方面处于关键地位，并具有示范作用。课程团队以人工智能课程为例，在分析创新人才培养问题的基础上，探索如何卓有成效地开展以拔尖创新人才培养为目标的科教融合，构建科学家精神引领的科教融合创新生态圈，力求建立较为完善的人工智能拔尖创新人才培养体系。

人工智能拔尖创新人才培养存在的问题

人工智能相关课程是高校落实人工智能人才培养的主要途径，近年来，各高校积极响应国家号召，大力支持人工智能创新人才培养的研究和试点，也取得了一定成效，但是在拔尖创新人才培养方面的成效还不够突出，有待进一步提升。

1.研究生科研问题意识欠缺

研究生需要具备的特质就是要在科研实践中有发现问题的意识，从而主动提出问题、分析问题、研究问题以及解决问题。这是任何学术科研创新活动的基础，也是研究生创新思维能力的重要体现，即学生应有意识地转换为做研究的（研究者）身份，而如今，大部分研究生未突破固守的学生（学习者）身份。

2.课程团队成员构成相对单一

课程团队教师的科研能力不足，大多由以教学为主的教师构成，教师从事相关科学研究工作不够广泛和深入，有的教师甚至只负责授课，所涉及的科学研究极为有限。

3.教学过程缺少精心设计

课程内容庞杂，涉及知识点繁多，领域内的新知识层出不穷，然而课时相对有限，理论和实践都要兼顾则比较困难。研究生教学不能局限于传统的课堂教学，对教学内容、教学形式，以及教学过程的组织都提出了更高的要求。但在实际教学中，因缺乏规范化的组织，常会出现教学内容不够深入、不同类型教学活动衔接生硬、缺乏教学反馈、教学流程没有做到闭环管理等问题。

4.科教融合资源不足

课程现有教材大多偏重理论讲述，缺乏科研实践案例的融入。虽然线上线下有很多资源，但是缺少与科教融合高度关联的内容，课程完整生态圈建设所需的科学资源、研究资源等配套资源未成体系，不能满足引导创新意识、培养拔尖人才的需求。

5.科教融合途径有限，易流于形式

科教融合的开展只有达到一定的深度和广度，才能对拔尖创新人才的培养发挥作用。有的学校由于缺少完整的联动体系顶层设计，导致科研融合具体内容的渗透及扩展相对独立，未开拓出更多更有效的方法和途径，很容易浅尝辄止，难以形成示范性效应。

科教融合创新生态圈构建研究

1.高等教育生态系统

科技创新的关键在于高水平人才，高水平人才培养的关键在于高等教育，高等教育生态系统为拔尖创新人才培养的良性循环提供重要保障。高等教育生态系统来源于传统的生态系统，也就是自然界一定的空间内，生物与环境构成的统一整体。在传统的生态系统中，生物与环境相互影响、相互制约，处于相对稳定的动态平衡状态，也就是我们所说的生态平衡。当然，传统的生态系统是开放的系统，需要不断更新和循环，以维持自身的稳定。

在高等教育学中运用“生态”一词，表示处于高等教育系统中的个体和组织也具有生物体的特征，不同个体与组织及环境之间会形成生物链式的相互依存、错综复杂的紧密关系，并组成统一整体。这个系统既能动态地呈现矛盾与协调、促进与抑制、平衡与失衡的状态，又能通过一定的自我调节，渐进式地组织发展成为一个复杂的适应系统，就像传统的生态系统一样，通过更新、输入和循环，维持整个生态系统的平衡发展。“高等教育生态系统”寓意构建美好和谐的高等教育系统，能够为不同个体和组织发展提供良好的生存状态。高等教育生态系统以高等学校为主体，承担着引领文化、培育人才、传播生产知识等功能的重要社会子系统。

2.课程科教融合创新生态圈

研究生教育在一般教育学基础上加入了学科发展和知识创新的内涵。高等教育生态系统是由若干个课程生态圈共同构成的，课程生态圈的良性运行是整个生态系统良好工作的保证。课程科教融合创新生态圈就是基于生态圈所具备的特点，由教师、学生等主体要素和学科发展、课程升级、高等教育水平等环境要素形成一个和谐共生的生态循环体，通过发挥强有力的学科应用和人才培养功能，不仅要将人才培养与学科发展、课程建设融为一体，还要将人才培养与科研创新融为一体。

3.课程科教融合创新生态圈构建研究

课程科教融合创新生态圈的构建需参考传统生态系统的平衡发展，再结合课程建设，从以下几个方面研究拔尖创新人才培养。

（1）课程价值引领

科研的起始点是发现和提出问题，研究生只有具有敏锐的问题感知意识和质疑能力，才能有效开展科研创新。培养拔尖创新人才的第一步，首先要解决当下研究生普遍存在的科研意识问题。据相关研究发现，产生这一问题的本质原因是缺少价值引领，需找到突破口，提炼核心要素，以突破拔尖创新人才培养价值引领层面的障碍。

（2）课程团队的规划和建设

结合科教融合课程的发展需要，以及拔尖创新人才培养的目标可发现，有的高校课程团队构成存在明显不合理，对此，高校应总结现有结构中的优势与不足，向兄弟院校及优秀团队取经，不断完善、整合和优化课程团队建设。

（3）全流程教学组织的规范化

对照拔尖创新人才培养所需的基本能力和素质要求，现有教学组织难以匹配，对此，高校需总结教学经验，结合自身实际情况，针对性地设计以能力为导向，能够全面提升学生科学素养的教学流程，细化课内课外教学活动，将不同阶段教学组织相互之间的关联加入考量，以体现能力和素质培养的递进式层次关系，形成分层次、分阶段、循序渐进、体系化的全流程规范。

（4）建设配套的教学、科学、研究资源库

高校应全面分析现有课程的相关资源，围绕科教融合创新生态圈构建要素进行充分调研，形成完整的资源需求清单，有计划地补充资源，并要研究各类资源之间的相互关系，合理设计其内容和形式，使资源之间能够相辅相成、相互促进、相互融合、彼此共通。

（5）构建科研与学科竞赛双向驱动的实践体系

学科竞赛对于激发研究生的创新思维，提高其实践动手能力，培养其团队协作精神，以及分析和解决复杂工程问题的能力发挥着至关重要的作用。高校要开展基于科研和学科竞赛双驱动的创新创业教育，构建创新型、复合型高端人才的培养体系，充分锻炼研究生的专业技能与科研能力，推动创新创业教育目标顺利实现。

科学家精神引领的科教融合创新生态圈构建实践

课程团队连续三年在人工智能课程中开展科学家精神引领的科教融合创新生态圈构建实践，具体实践包括以下内容。

1.科学家精神引领的核心价值观塑造

新时代的科学家精神是中华民族独具的重要品质，是引领我国科技事业发展的精神旗帜。高校研究生是我国科研活动的主要参与者，是建设世界科技强国的重要人才力量，促进他们认同、接受、信守和践行科学家精神事关我国科技事业的长足发展。将科学家精神融入人工智能课程科教融合创新生态圈是拔尖创新人才培养的必要基础，具体涵盖塑造健全人格功能、恪守科学道德功能、增强科学创新功能等内容。

将科学家精神潜移默化地贯穿于课程当中，有利于引导研究生认真学习新知识、养成思考意识、形成创新思维，并勇于提出新理论、开辟新领域、探寻新路径，主动加强学术交流，努力在提升科技创新能力上下功夫。在研究生创新实践过程中，科学家精神有利于教育研究生不畏困难、不怕寂寞，通过深刻的洞悉、丰富的想象、缜密的思考和具体的实践，去发现问题、提出问题、解决问题，发扬首创精神，大力推进原始创新。

2.构建融合型教师团队

根据课程科教融合相关活动开展的需要，课程团队构建了由关注课程理论科学发展、擅长课程课堂教学、课内外实践及竞赛指导经验丰富、课程相关领域科研专家等各类型教师组成的科教融合型教师团队，同时，设专人对团队建设进行规范有效的管理，打破了科教融合的壁垒，安排教师分批到国内外高端科研院所、大科技公司、高新企业等地广泛开展交流合作。教师通过案例展示、同行交流、评价改革等方式提升课堂教学及实践的效果，增强学科竞赛和科研项目知识传授及指导的能力。学校在重视走出去的同时还关注引进来，邀请行业领域专家以灵活多变的形式参与课程教学，有效提升教师团队的整体水平。

3.形成贯穿课程全流程的规范化教学组织

拔尖创新人才培养不是一蹴而就的，研究拔尖人才成长规律可发现，创新起源于好奇心，在此基础上，通过外部因素的配合和推动，才有可能逐渐发展成追求真理、探索未知的科学精神。从能力层面来说，学生需积累大量且扎实的知识，经过消化吸收及举一反三之后，才有可能转化为创新成果。研究生拔尖创新人才培养要尊重学生的身心成长规律，循序渐进地开展，再不断优化。

在教学过程中，高校可通过充分的知识获取渠道、开放的学术交流、丰富的科研竞赛实践等形成创新学术氛围，对学生的好奇心与创造力给予合适的科学引导。在实践中，课程团队从顶层开始逐步细化教学流程的各个环节，根据拔尖创新人才培养需求，将研讨、实践、扩展、学术分享等活动合理分配，按照递进逻辑组织教学活动，并重视各个环节之间的相互关联和衔接，同时也关注各阶段的反馈和评价，以及时调整、修订教学计划，进而取得满意的效果。

4.整体规划教学资源

高校应从整体规划教学资源，在充分利用现有资源和第三方资源的基础上，有组织、有计划地完善配套资源，构建完整的课程可持续发展生态圈

课程团队有计划地建设科教融合的教学资源和教材体系，形成上下衔接的课程标准和内容，为教学提供全方位的支持和服务。一方面组织校内外专家指导开发教学资源和教材，以现代科技发展前沿和未来方向为重点，突出基础性与发展性、学术性与探究性、科学性与创新性的融合，为拔尖人才科学素养的全面生成奠定坚实基础。另一方面，在自建资源的基础上，联合兄弟院校共同开展特色资源开发、特色科教融合活动，彼此共建共享教育资源，全面提升人才培养质量。

5.平衡科研活动和学科竞赛

在教学中，要平衡科研活动和学科竞赛，使两者共同驱动课程科教融合生态圈的高效运转和良性循环。课程团队充分借助学科竞赛强化研究生的基础理论知识与实践能力，让研究生在实践中更好地夯实专业知识，促进理论与实践融会贯通，强化独立思考能力与解决复杂工程问题的能力。同时，团队教师还以相关科研项目为载体和依托进一步深化科教融合，如组织研究生参与调研与研讨、合理分配科研任务、指导研究生从科研项目中找到与课程相结合的突破口，实现寓教于研，有效促进拔尖创新人才培养，使该课程的科教融合创新生态圈能够协调统一、持续发展。

当然，科教融合拔尖创新人才培养要达到一定的深度和广度，还需在培养的各个环节中加强课程和科研、竞赛之间的相互关联，并要给学生提供充分的指导，最大化地发挥学生的主观能动性。在实践中，要重视生生、师生，以及校际经验分享，突出示范效应，以促进高质量成果的产出，推进整个课程生态系统的良性循环运转。

成效及总结

自2022年人工智能课程成为西安邮电大学计算机类研究生的专业核心课后，课程团队有计划地实施了上述教学改革措施。在两个完整的实践周期中取得了显著的效果，课程评分连续增长，学生对课程的参与度和认可度明显提高，全员高质量完成了课程必做任务，选做作业的完成率也超50%，多人在国内外人工智能相关创新竞赛中获得名次。此外，学生还积极参与学术前沿探讨，多次进行课堂学术报告，学术交流现场气氛热烈，不仅提高了学生学习该门课程的积极性，还锻炼了他们参加学术会议的能力。在课程反馈调查中，学生普遍反映“该课程具有前沿性”“兼具学术性和实用性”“对个人科研创新能力培养有较大帮助”等。更值得关注的是，该课程改革的实施，明显提高了学生对课程学习和科研的积极性，在师生中反响良好，对研究生相关课程有一定的参考作用。

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（李培、潘晓英、白琳：西安邮电大学计算机学院）