應用本科院校智能科學與技術專業課程體系建設研究

白 鶴

（大連海事大學 信息科學與技術學院，遼寧 大連 116026）

0 引 言

自從2017年國務院印發《新一代人工智能發展規劃》[1]以來，國家開始全面推進智能化發展方略。行業發展，教育先行。截止2017年，全國開設智能科學與技術專業的學校數量已經達到57所。預計2018年我國將有百余所高校成立智能科學與技術專業。由于該專業涉及學科知識范圍廣、難度大，對于剛成立該專業的應用型本科院校而言屬于初探階段，建設該專業存在一定的難度。

1 應用本科院校建設智能科學與技術專業面臨問題

智能科學與技術專業由于其學科復雜及難度大等特點，許多已成立該專業的院校仍處于摸索改進的階段，對于剛成立智能科學與技術專業的應用本科院校更顯得經驗不足。根據應用本科院校特點，本專業面臨如下幾方面問題。

1.1 專業基礎

智能科學與技術專業是一個多學科交叉的專業，涉及的領域廣、學科多、難度深，通常院校在開設新專業時都會基于現有專業基礎。目前，開設該專業的院校一般基于3個專業方向：控制科學與工程、計算機科學與技術、信息與通信工程。作為應用型本科院校可能存在專業方向選擇舉棋不定、專業課程難以取舍等問題。有的存在多專業分設智能類課程現象，學科之間內容交叉，課程體系結構不清晰，造成教育資源的重復浪費；有的智能專業雖然開設在同一專業方向之下，但是存在專業基礎力量薄弱、專業教師配備不足、跨專業教學效果不佳等問題。

1.2 師資能力

智能科學與技術專業的前沿性與趨勢性，對應用型院校而言，或多或少存在師資力量配備不足的現象。有的院校在智能課程方面處于空白區域，完全沒有這方面的師資配備；有的院校盡管開設了部分智能類課程，但教師數量較少，處于獨立教學，各自為政的狀態，缺乏系統化、結構化的優勢；有的院系開設了智能專業，即便現有專業教師配備齊全，教師對新專業課程的把控也存在了解不清，經驗不足等問題，見圖1。比如，教師跨專業教學時，仍沿用原專業教學內容而忽視新專業知識的導入。不同課程之間容易出現知識點交叉、重復教學現象，額外增加不必要的工作量。新專業的知識銜接、課程過渡都需要教師具備很強的綜合學科素養。

圖1 智能專業課程-師資對照圖

1.3 學生水平

學習智能科學與技術專業，要求學生具有扎實的基礎學科知識功底，而這一點正是應用型院校學生的欠缺之處，學生普遍存在知識結構混亂、理論知識學習困難等問題。比如，許多智能專業課程對數學基礎要求較高，不少學生對數學知識的學習不夠重視，導致學習智能專業相關課程時難度增大。這些因素對課程開設都提出更大的挑戰性。

2 智能科學與技術專業課程體系建設原則

2.1 專業方向“三選一”

根據以往的經驗，智能科學與技術專業一般選擇在控制科學與工程、計算機科學與技術、信息與通信工程這3個專業基礎上開設，分別對應智能工程方向、智能軟件方向、智能通信方向。開設智能專業初期應充分了解以上3個專業的已有條件與專業特點，預先確立新專業未來發展方向。通常選擇基礎資源豐富和師資實力較強的專業作為開設方向，充分調動現有專業的優勢資源，再整合其他專業的相關資源。這樣不僅使專業設置符合科學性、合理性、發展性的要求，還能進一步優化專業結構，讓專業分布趨于合理化。

2.2 師資隊伍速優化

在確立專業方向基礎上，對師資隊伍水平做出整體評估，分析現有師資配備是否能夠勝任新專業課程需要。首先，以本專業教師為主、外專業教師為輔的形式確立基礎課程教學部分；其次，本專業教師拓展學習新專業知識，承擔部分專業課程；最后，采取外部人才引進形式吸納新專業教師，完成其余專業課程。

另外，由于普遍存在教師跨專業教學的情況，應該注重智能專業課程之間知識的關聯性，教師在準備自己課程的同時，應該注意與其他課程之間的關聯，在避免重復的情況下保證知識的連貫性。教師之間多開展教學討論，不斷優化教學內容，逐步形成專業知識網絡，進而優化教師隊伍的知識結構，提升教學團隊整體實力。各專業教師通過參與智能科學與技術這個交叉學科的專業教學，達到相互學習交流、“全科”培養、共同提高的效果[2]。

2.3 學生引導要加強

二本院校學生的特點是學習缺乏主動性、學科基礎薄弱、存在畏難情緒。針對這些特點，加之智能專業的課程特點，首先應該調動學生的學習熱情，從開學第一課就讓學生對所學專業的內容、趣味點、未來展望有一個充分認識，產生對這個專業學習的積極性；其次，分析學生的客觀條件，找出讓學生簡單易懂的學習理解方式；最后，針對教學中的重難知識點，讓學生通過實踐、程序驗證等方式學習，真正達到每個學生不掉隊、每個學生都受益的效果。

3 建立智能科學與技術專業課程體系思路

通過分析二本院校開設智能專業遇到的問題，以遼寧理工學院信息工程系為例，建設智能科學與技術專業課程體系思路如下。

3.1 發揮院系自身特長建立課程體系

借鑒以往院校開設智能科學與技術專業的思路，遼寧理工學院將智能科學與技術專業下設在信息工程系中，充分借助計算機科學與技術專業、網絡工程專業等優勢資源，打通大部分的學科基礎課。

3.1.1 取長補短，融會貫通

在建立學科基礎課的條件下，組建專業主干課程。首先，在全校范圍內找出與智能專業密切相關的專業課程，進行精煉之后快速加入專業課中。這個過程會出現院系之間的交叉課程，從而形成優勢互補。其次，調整課程之間的先后關系。比如，數據結構后設置算法設計與分析課程，順序不可顛倒。課程開設遵循由淺入深、由簡到難、逐步遞進的原則。最后，課程難免在銜接先導課程上存在一定出入，適當刪減旁枝末節，加強不同課程之間知識的連貫性與一致性。

3.1.2 內外兼修

智能科學與技術專業是現代科學技術的前沿學科，除涉及與計算機相關的基礎課程之外，還要掌握智能科學領域的一些重點課程，比如腦與認知科學、模糊理論、機器學習等較尖端的理論，僅靠現有師資肯定無法滿足專業需要。因此，采用內部培養與外部引進相結合的方式提高師資隊伍整體水平。首先，加大自有師資隊伍建設力度，充分發揮現有教師的執教經驗優勢并進行深造培養，快速學習校外先進的專業培養模式，將新知識與舊知識融會貫通，有利于傳授學生知識。學校公派教師參加全國智能科學技術教育暨教學學術研討會[3]，迅速搭上智能專業教育的直通車。其次，加大外部人才引進力度，在師資配備不足的情況下，還可以招募智能專業的優秀畢業生，為院系輸入新鮮血液，帶來新的專業發展動力。再者，深化教師之間的教學討論、學術交流，讓課程體系不斷完善、相互貫通。

3.1.3 揚長避短

智能科學與技術專業的使命是為社會輸送高質量的智能領域應用與開發人才，真正為人類創造社會價值。教學過程應該加強培養學生的動手實踐能力，建立完善的實踐課程體系。一方面，實踐教學更受學生歡迎，加大實踐課程比例有利于學生快速接受所學知識；另一方面，發揮二本院校學生優勢，彌補短處，由于部分學生基礎差、惰性強，課程理論內容可適當降低難度，并側重實踐方面相關知識學習，使學生在實驗與實踐過程中體會理論知識的精深之處，發揮實踐課程的優勢，規避學習理論知識困難的劣勢。

3.2 課程體系主要結構

以智能信息處理和智能系統應用為主要培養方向的課程體系，結構上包括理論課程體系、實驗課程體系、實習與畢業設計3個主要部分。

3.2.1 理論課程體系

理論課程包括學科基礎課、專業主干課和專業選修課3部分。

學科基礎課程以計算機科學與技術專業的課程為依托，同時為智能專業提供學科基礎課程支撐。其中包括離散數學、程序設計基礎、電路基礎、電子技術基礎、數據結構、計算機組成原理、操作系統、單片機原理及應用。

專業主干課程是智能專業的核心課程，也是特色課程。其中包括智能科學技術導論、腦與認知科學、人工智能基礎、模式識別、不確定計算、智能信息處理、機器學習。

專業選修課程按照兩個培養方向進行選修課程的設置，其中智能系統應用方向的課程包括智能機器人、機器視覺、物聯網原理與應用、嵌入式系統設計；智能信息處理方向課程包括智能信息檢索、數據挖掘、自然語言處理、數字圖像處理。

3.2.2 實驗課程體系

為了適應國家政策與院校培養目標的要求，學院加大實踐教學投入力度，組織建設腦與認知實驗室、智能機器人實驗室、嵌入式系統設計實驗室，為智能科學與技術專業實驗課程提供實驗場所，加大相應課程實踐教學環節比例，大部分理論課程都涉及相關實驗環節。其中，重點加強核心課程的實驗，比如人工智能基礎的算法實驗、智能信息處理的BP算法實驗、機器學習的分類與回歸實驗等。只有正確認識方法和理論，才能掌握這門課程，而動手完成實驗才能真正融會貫通[4]。實驗教學對于培養學生的動手實踐能力大有裨益，也讓學生通過形象直觀的實驗過程加深理解所學理論知識，極大調動學生的學習興趣。

3.2.3 實習與畢業設計

通過實習，既可以驗證學生在學校掌握所學知識的情況，也可以完成學生步入社會的過渡階段，實習階段還是輔助學生完成畢業論文的重要環節。針對智能科學與技術專業的特點，學生的實習方式采用多樣化模式，包括自主實習、推薦實習、校企合作實習基地等。要求學生在實習期間完成相應的畢業設計內容并形成畢業論文。

4 結 語

應用型智能科學與技術專業的人才培養定位必須遵循與區域經濟社會發展需求接軌的原則，努力實現與區域戰略產業的對接，這樣才能有利于專業的可持續發展和學生的高質量就業[5]。筆者在大連海事大學訪學期間，通過對該校信息科學與技術學院智能科學與技術專業的相關教學資源進行深入研究，以遼寧理工學院為例，探索應用型本科院校開設智能科學與技術專業的發展思路，尋找出一條適合本院校開設智能科學與技術專業的建設之路，也可為今后其他兄弟類院校開辦智能專業提供參考與借鑒的依據。