智启未来！和鲸联合南开大学赵宏教授，共论 AI 挑战下的教育教学新理念与新方法
“君子生非异也，善假于物也。”——《荀子·劝学》
AI 技术融入高校教育教学，是机遇更是挑战。如何推动人工智能与教育深度融合，破解教学难题、革新教学样态、优化育人效果、提高教育质量，是高校必须直面的问题。
基于此，2024 年 9 月 11 日，和鲸科技特邀南开大学计算机学院赵宏教授，分享 AI 挑战下的教育教学新理念与新方法，推动人才培养新路径的开拓与完善。赵宏教授是南开大学校级教学团队带头人，主要负责大学计算机通识课程的研究与教学，致力于科研反哺教学的探索及成果应用，具备前沿的教学改革理念和丰富的教学实践经验。
POT-OBE 与 5E 范式，共塑智能时代创新人才培养
赵宏教授首先深刻剖析了当前教育教学体系面临的挑战与机遇，如何培养学生的创新思维、批判性思维和解决问题的能力，成为当前教育改革的重中之重。面对智能化浪潮的冲击，赵宏教授提出，在AI时代，教育的特征发生了显著变化，教育的核心应是对人的教育和创新能力的培养。在这一新范式下，教师的角色不再仅仅是知识的传递者，而是转变为精心策划的“编剧与导演”，让学生成为“舞台上的主角”。同时，AI 作为强大的辅助工具，成为了师生共同探索知识、解决问题的“忠实伙伴”。
如何解决问题、探索未知、赋能学习活动创新？赵宏教授提出了以构建学生问题逻辑认知模式为产出目标的成果导向教育方法 POT-OBE。POT-OBE 理念通过输入问题及其求解过程，引导学生在内化过程中掌握发现问题、分析问题和解决问题的逻辑、思维和方法。这一转变使得学生的输出不再是单一的知识记忆，而是具备了发现问题的眼光和解决实际问题的能力，进而培养出解决问题的意识和创新能力。
为了实现从理论到实践的落地，赵宏教授继而提出了一套旨在全面培育学生“能力+认知”素养的 5E 创新教学范式，包括 Excitation（激发兴趣、提出问题）、Exploration（运用第一性原理探索问题本质）、Enhancement（学习求解问题所必要的知识和能力）、Excution（实际动手解决问题）、Evaluation（评价与反思）五个环节，旨在引导学生主动学习，提升综合能力和认知水平。
独树一帜，南开大学系列课程建设与实践分享
赵宏教授详细分享了基于 POT-OBE 教育理念与 5E 教学范式的系列课程建设进展。赵宏教授强调，“教师是编剧，将知识点、能力点编写到剧本里”。她具体介绍了课程设计的核心理念、实用的教学方法以及科学的评估机制，并通过实例展示了学生在课程中的学习成效与成长轨迹。赵宏教授还从课程目标、内容安排、考核方式等方面为与会教师们提供了切实的教学建议和方法。这一系列课程有效促进了学生对人工智能基础知识的掌握，同时培养了他们的创新思维与实际问题解决能力，为学生未来学习与发展奠定了坚实的基础。
- 《Python 程序设计基础》
《Python 程序设计基础》课程摒弃了传统的系统性学习模式，以“高考平行志愿录取任务”为大舞台，培养同学们主动运用“第一性原理”的思想去解决问题的意识，让学生深入问题核心，在解决实际问题的过程中掌握 Python 编程技能。通过将 5E 教学范式融入到一个个子任务中，不断浸润重复，逐渐形成问题逻辑认知模式，全面培养学生的创新思维和问题解决能力，这种创新的教学方式避免了单纯地学习一门高级程序设计语言而缺少思维的弊端，得到了学生们的广泛好评。
- 《数据分析入门》
《数据分析入门》课程同样以“描述性数据分析”和“综合性数据分析”为舞台，引导四个班级、180 余名学生深入探究数据分析的本质。这一教学过程同样遵循 5E 的关键步骤，旨在培养学生的系统性思维能力和数据分析能力。在教学辅助方面，利用 AI 助学帮助学生明确分析目标，增强学习的互动性和效率；在考核方面，课程进行了创新调整，主观题则继续强调学生对 5E 范式的应用能力，客观题部分开卷且允许使用 AI 工具，充分展现了课程对 AI 应用的开放态度和前瞻视野。
- 《人工智能与创新》
在国家战略及教育部、天津市教委的大力推动下，南开大学积极响应时代需求，全面启动《人工智能与创新》通识课程的开设工作。赵宏教授在《人工智能与创新》课程构建上，对 AI 基础层、AI 能力层与 AI 创新层进行了深入剖析。课程内容覆盖人工智能的基础知识与前沿应用，从 AI 的技术领域、应用领域和发展方向，到机器学习的主要算法和基本学习过程，再到第三代人工智能和哲学视角下的 AI 思考，全面而深入。同时，课程还特别注重培养学生的创新思维和实践能力，通过案例示范、项目制学习等方式，让学生在解决实际问题的过程中掌握 AI 技能，并激发其创新潜能。
在分享的尾声，赵宏教授以“道法术器”为喻，指出当前应避免在教学方法上的盲目“内卷”，而是基于深层次的教育理念和目标来选择和运用教学工具与策略。在“道”的层面，赵宏教授强调，认知思维和思维框架决定学生未来的高度，对师生角色的认识一定要改变，这种认知模式的转变，是教育水平提升的关键所在；在“法”的层面， POT-OBE 理念不仅关注知识的积累，更注重学生创新能力的培养，鼓励学生主动探索尝试，在实践中锻炼和提升创新能力；基于对“道”和“法”理念的系统性认知，在稳固并深化 POT-OBE 教育理念的同时，避免了在“术”与“器”层面的盲目竞争与无效内卷，基于 5E 教学范式、案例复现等教学技巧及和鲸平台、AI 工具等手段，实现教育创新与质量提升。
面向实战，南开大学在和鲸平台上的成果展示
来自南开大学计算机学院的闫晓玉老师为与会人员分享了《Python程序设计基础》及《数据分析入门》两门课程是如何在和鲸平台上进行教学的。
闫晓玉老师介绍道，和鲸平台可以同时管理教学资源、布置作业、查看成绩，同时集成了 Anaconda 编程环境，学生只需拥有笔记本和网络连接，即可通过浏览器访问平台，进行编程练习，无需再为环境配置烦恼。平台不仅支持 PPT、PDF 等传统教学资源的发布，还创新性地以项目形式展示讲义内容。学生在阅读讲义时，可直接运行和修改代码，加深理解，这一功能受到了师生的广泛好评。平台还提供了丰富的作业和测验形式，包括编程作业、单选、多选、填空等，满足了不同教学需求，促进师生间的互动交流。
和鲸科技高级客户成功经理曹晨巍也为与会人员再次详细介绍了如何在和鲸平台上查看和使用这些课程资源。曹晨巍介绍道，除了这两门课程外，和鲸平台还通过社区资源向教师们展示了丰富的数据集和项目案例，这些资源均来自核心社区的长期积累，可广泛应用于各类教学场景，为教师们的教学工作提供有力支持。
和鲸在人工智能与数据科学领域深耕多年，参与了数百所高校交叉学科的建设，并于 2024 年 5 月全新发起“101 数智领航计划”，通过产教融合、科教融汇双循环，整合和鲸社区近十年积累的多学科实践资源、ModelWhale 教研训一体化平台和智谱 AI 大模型，打造 AI 创新虚拟实验室，帮助高校解决“学科+人工智能”的落地难题，培养创新型高质量人才，推动创新成果产出。
和鲸 101“数智领航计划”与赵宏教授的 POT- OBE 理念殊途同归。和鲸愿用已积累、沉淀的经验及方法论，为更多高校与教师带来实质性的帮助。若您对这一计划感兴趣，也欢迎联系我们。