人工智能背景下計算機專業雙創人才培養模式探索

陳建國，陸慧娟，周杭霞，周永霞，衛 偉

（中國計量大學 信息工程學院，浙江 杭州 310018）

0 引 言

2015年7月，國務院出臺《關于積極推動“互聯網+”行動的指導意見》，首次提出將培育及發展人工智能（artificial intelligence,AI）產業。2016年公布的《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》《“十三五”國家科技創新規劃》和《“互聯網+”人工智能三年行動實施方案》等文件都對發展AI產業作出詳細安排。2017年3月和2017年10月，AI分別被寫入政府工作報告和黨的十九大報告。2018年10月31日，習近平總書記主持中共中央政治局，在就AI發展現狀和趨勢舉行的第九次集體學習中強調，AI是新一輪科技革命和產業變革的重要驅動力量，能否做到加快發展新一代AI事關我國能否抓住新一輪科技革命和產業變革機遇。習近平總書記還特別指出，要加強AI人才隊伍的建設，要以更大的決心、更有力的措施，打造多種形式的高層次人才培養平臺；要加強后備人才培養力度，為科技和產業發展提供更加充分的人才支撐[1]。

AI具有多學科綜合、高度復雜的特征，然而，AI通常被認為是利用計算機的模型、程序、方法和概念實現科學的認知過程，因此，它所在的學科屬于計算機一級學科下設的二級學科。在大多數高校中，計算機專業歸屬工程教育范圍。

為深化工程教育改革和建設工程教育強國，教育部高等教育司（簡稱高教司）對工程科技人才提出更高要求，提倡加快工程教育的改革創新。高教司2017年發布《關于開展新工科研究與實踐的通知》（教高司函（2017）6號），提出人才培養的新模式，即要求開展深化產教融合、校企合作體制機制和人才培養模式改革的研究和實踐。這個通知還提及了一個2017年以來在高校頻繁出現的流行語，即“新工科”。新工科是指新產業、新專業，如AI、云計算等，也包括傳統工科專業的升級改造。對新工科的研究，就是對新結構、新質量、新理念、新體系、新模式“五新”為標志的項目研究與實踐[2]。另外，將創新創業（簡稱雙創）教育理念融入人才培養規劃，培養滿足社會急需的雙創人才，是高校計算機專業改革創新面臨的重大挑戰。

1 AI發展及人才短缺分析

AI尚未有一個明確一致的定義。有專家認為，AI是關于知識的學科，是研究知識表達、知識獲取及知識使用的科學；也有專家認為，AI是研究如何讓計算機做只有人能做的智能工作。

自1956年美國達特茅斯會議首次提出AI理念以來，它的發展幾經起伏。近年來，在互聯網、大數據、云計算等新理論、新技術的驅動下，AI加速發展，呈現出深度學習、人機協同、跨界融合等新特征。

AI的發展嚴重倚重高端人才，其人才的質量和數量決定著AI發展的潛力與水平。目前，AI人才出現全球性短缺現象。據近期全球職業社交平臺LinkedIn的數據分析，平臺中全球AI現有人才數量約為25萬。根據AI人才人數排列，主要分布在美國、歐洲、印度、加拿大、澳大利亞、中國等，比較中美兩國AI人才的從業年限構成及比例，結果為：①10年以上經驗的：美國接近50%，中國不到25%；②5年以下經驗的：美國約為28%，中國超過40%。可見，我國AI人才人數總量偏少，10年以上資深人才嚴重缺乏，不過我國年輕一代的AI人才比例較高，未來人才培養和發展空間廣闊。

解決現有的全球AI領軍人才數量與質量無法滿足技術和產業發展巨大需求等問題的方案有2個：①與他國爭奪全球的存量人才，制訂優惠政策，積極吸引海外AI人才回國創業；②設計人才培養方案和人才發展規劃，改進教學模式，培養本地化AI人才。

我國在理工科若干專業（如計算機、數學等）的人才培養方面有良好的基礎，這些專業均為從事AI應用開發的核心基礎。通過對AI領域相關專業的分析可以看到，計算機、軟件工程等專業是中國AI人才培養的主力專業，其中計算機專業與AI相關性最強，因此，開展高校計算機專業人才培養模式的研究很有必要，有利于AI人才培養體系的建立及高校AI學科的建設。

2 現有計算機專業雙創人才培養模式分析

經過多年的建設，大多數高校在計算機專業人才培養體系中的課程體系、教學模式、實踐教學等方面取得長足的進步，但在雙創人才的培養方面，不少高校仍存在著一些共性問題，如教師雙創教育意識薄弱，學生培養的定位不準確，知識體系規劃缺乏系統性，學生不具備完整的計算機系統思維，學生缺乏實踐過程中解決復雜性工程問題的能力等[3]。

2.1 雙創教育意識薄弱

高校中關于雙創的教育仍處于起步階段，具體表現為教師不清楚雙創的目標與過程，培養學生雙創能力的意識薄弱，無法將課程教學與雙創教育相結合。

2.2 培養定位不準確

計算機專業覆蓋內容較廣泛，高校若對專業方向定位不準確，就無法明確專業人才培養的重點。當前一些高校的人才培養規劃或方案包括眾多與計算機相關的課程，而這些課程并未經廣泛的市場調研，且未經高校教師與企業專家共同商定。高校大多數專業培養方案中的學分有限制，課程門數越多，平均每門課的學分就越少。依據現有的人才培養規劃或方案進行教學的后果是學生對許多課程只有初步了解，缺乏深度理解，這樣培養出來的畢業生與企業的要求相距甚遠。由于課程體系缺乏方向，無法側重培養學生在某一方向的技能，會在一定程度上影響學生雙創能力的培養，使畢業生缺乏雙創動力。

2.3 教學模式不先進

不少高校仍在使用傳統的“灌輸式”教學模式，即學生被動地接受知識的灌輸，這種傳統教學模式已難以跟上發展的步伐。在雙創方面，部分高校開始在常規教學過程中融入學生雙創培養舉措與策略，即獨立開設雙創課程。這種教學模式局限較大，教育效果不佳，無法與其他課程關聯，沒有注重各學科之間的融合，無法有效發展學生將各學科進行實際融合應用的能力，難以支持學生的雙創活動。

2.4 實踐教學環節不充足

為配合理論教學，通常的實踐教學環節有：①在理論教學過程中，設置一定時數的實驗；②設置獨立的課程設計課。這些實踐環節的主要目的是鞏固理論、熟悉知識點，缺點是缺少對學生綜合能力、創新創業能力、工程實踐能力等的培養，忽略學生對新興領域的實踐與探索，使得學生的雙創能力難以形成。學生大四期間的2～3周的生產實習因時間短，目標不明確，也存在類似的不足。另外，不少高校對計算機專業的雙創實踐基地建設投入不足，無法合理利用第3方提供的雙創科技園、實踐孵化基地等提高學生的技能和雙創能力。雖然雙創競賽能在一定程度上鍛煉學生的雙創能力，但是因其存在一定的功利性，難以真正發揮培養學生雙創能力的作用[4]。

2.5 師資力量不完善

高校中的教師通常具有較高的專業理論水平和較強的科研能力，但是很多教師沒有工程實踐背景，實踐能力相對薄弱。這些教師由于平時的教學任務繁重，很少有時間參加培訓或者企業頂崗實踐，這樣的師資隊伍難以教導出具備雙創能力的學生。

3 人才培養模式革新

為提高雙創能力的培養質量，高校雙創人才培養方案應融入整個教學過程，因此，要統籌規劃培養目標與畢業要求、教學模式、課程設置、實踐活動、師資隊伍建設，為更好地培養學生雙創綜合素養和專業技能奠定基礎。

3.1 明確培養目標與畢業要求

高校應以工程教育專業認證的要求設定專業的培養目標和畢業要求，并建立畢業要求對培養目標的支撐關系表。培養目標是指學生畢業后5年應達到的目標，如具有較強開拓創新精神和雙創思維能力，具有一定的科研能力與實際工作能力，能夠勝任計算機領域技術相關的管理、生產、銷售、產品技術服務等崗位工作。畢業要求是指學生本科學業畢業時應達到的要求，如能夠應用數學、自然科學和計算機科學的基本原理，識別、表達并通過文獻研究分析復雜工程問題，以獲得有效結論。

3.2 改進教學模式

在教學模式上，建議采用工程教育專業認證要求的OBE（outcome based education）教學模式，即產出導向教育，這是一種基于學習結果的教學模式，它代表著專業教學未來變革的方向[5]。這一教育模式的核心是將學生的素質和潛能表現作為衡量教學成果的依據，建立“評價—反饋—改進” 的閉環機制，促進高校持續改進教學質量。此模式的重點是以學生為中心，以產出為導向。

具體做法：首先，教師以學生畢業目標和畢業要求為中心，設計培養方案、教學活動、資源投入等，這些設計的績效最終落腳在學生能力培養的達成；其次是建立針對全體學生的合格性評價機制。在教學過程中，學生是教學的主體，教師則是管理者、監督者、引導者。另外，可適當調整理論學習與實踐學習的比例，增加教學實踐和學生自學的時間，為雙創能力培養提供時間保證。

3.3 優化課程體系

高校應制訂科學合理的課程教育體系，既要激發學生創造性思維，又要潛移默化地在教學中融入雙創理念，為學生未來獨自創業打下良好的理論基礎。在設計相關課程時，尤其要重視理論與實踐的結合。

從工程教育專業認證的要求出發，課程體系應實現對畢業要求的支撐。以畢業要求為例，應設置的配套課程是計算機導論、高級語言程序設計、面向對象程序設計、計算機組成原理、算法與數據結構、計算機網絡、計算機操作系統、數據庫系統原理、社會實踐、創新實踐等。

3.4 完善實踐環節

高校應構建計算機專業人才培養雙創實踐平臺，建立由課內實驗、課程設計、課外實踐、企業實習、畢業設計等不同層次構成的多維創新實訓體系。由于計算機領域許多應用需求來自于社會與企業，因此應加強學校與企業在AI及互聯網領域的深度融合，構建學校、在線平臺、企業實習基地等多途徑立體實踐訓練體系，建設校內外聯合實習、校企協同融合的雙創實踐環節。

3.5 優化師資隊伍

AI背景下計算機專業雙創人才的培養，要求計算機專業教師將適應時代需求及雙創理念的新知識、新觀點引入專業課程教學中。工欲善其事，必先利其器，因此，要構建計算機專業教師隊伍建設方案，探索提高教師理論和技術水平的方式方法，充分利用AI領域的優秀成果，鼓勵計算機專業教師通過多種途徑參加培訓。

4 教學模式改革實踐

在人才培養方面，中國計量大學信息工程學院計算機系以工程教育專業認證的要求為學生培養的出發點，通過確定培養目標和畢業要求，建立畢業要求與培養目標、課程體系與畢業目標的對應關系矩陣，努力優化課程建設、改進教學模式、完善實踐環節、促進師資隊伍建設等，進行教學模式的改革。

為促進AI學術界和產業界的合作，學校擬參照法國高校的做法，在高校中開設“企業教席”[6]，即以2～3門計算機專業課程為試點，聘請企業專家擔任這些課程的主講教師。學院也鼓勵教師與企業合作開展科研項目,以扭轉多數高校教師沒有工程實踐背景、實踐能力相對薄弱的困境。學院還鼓勵教師和學生在條件成熟時成立AI初創企業。

在教師能力培養方面，學院安排專業教師參加培訓，方式有2種：①送教師去培訓機構；②聘請培訓專家來學校。2017年，5名老師參加在杭州的Python語言培訓；2018年暑假，學院派遣2名教師到北京參加Python深度培訓班；2018年暑假，學院聘請北京一數據公司的培訓教師專程來校集中講授AI典型算法及其應用課程，40余名來自各個學院的師生參加培訓，效果良好，受到參訓師生的好評。

為促進計算機專業特色建設和人才培養，同時為了完善課程教學內容和課程體系改革，學院還成功申請教育部與企業共同支持的協同育人項目。希望通過這些項目，實現課程資源的共享、專業的校企共建、人才培養體系的完善等。

5 結 語

在AI日益得到重視的大背景下，高校應培養雙創型的計算機專業人才，以滿足目前當今社會對AI、大數據、云計算等計算機專業人才的需求。未來的人才培養模式將以多學科交叉融合為指導。構建適應AI、“互聯網+”等時代特色以及融合創新創業、新工科、工程教育等多種理念的計算機專業人才培養模式和課程體系，搭建支持雙創的實踐教學平臺，培養具有AI及“互聯網+”思維的新型計算機專業高級人才，將是計算機專業教師未來持續努力的方向。