新工科“人工智能+”跨學科課程集群工程實踐平臺建設研究

林興志 潘翔

【摘 要】本文以新工科要求為導向，以實踐創新為核心，以社會需求為目標，構建新工科“人工智能+”跨學科課程集群工程實踐平臺，涵蓋課程設置、共享中心、實訓中心、團隊師資和人才評價五個方面，提出該平臺的實施步驟：做好人工智能專業課程設置的調研論證工作，開展實地調查和網絡調查，了解企業的用人需求，確定平臺的教學任務;發揮平臺在學科研究和實踐創新方面的獨特作用，突出平臺特色教學;完善跨學科課程集群工程實踐平臺的教學考核與評價工作。

【關鍵詞】新工科 人工智能+ 跨學科課程集群 工程實踐平臺 建設與實施

【中圖分類號】G? 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2020）39-0162-03

教育的發展促進了新工科的關聯發展，電子信息技術、軟件工程技術、信息安全技術、通信工程技術、物聯網應用技術、自動化控制技術在同一產業應用的催化下，學科間的聯系日益緊密。學科知識的交叉融合成為新工科發展的必然趨勢，在復雜的知識體系結構中，學科的交叉融合使人工智能能夠在新的挑戰下更加深入、系統地發展，同時也能明確其與其他相關學科的關系，從而加強其交叉知識的積累和應用研究。新工科“人工智能+”跨學科課程集群工程實踐平臺，作為高校人才培養和科學研究的重要載體，是人工智能背景下教育教學改革的新方向。

新工科“人工智能+”跨學科課程集群工程實踐平臺的搭建，主要解決以下問題：首先，傳統工科下的實驗室硬件體系無法滿足新工科專業對硬件設備的需求;其次，傳統工科實驗室以實踐教學為主，而對科學研究的支撐作用相對較弱，實驗室體系開發程度有待提高;再次，現有實驗項目和實驗數據資源遠不夠支撐人工智能復合課程的實踐教學與科學研究需要，而實驗室教師掌握的專業知識、技術跟不上人工智能學科變化發展，缺少工程實踐平臺的管理人才;最后，跨學科課程體系和教學模式不健全，展現學校優勢的“人工智能+”復合特色課程集群有待建設。

一、新工科“人工智能+”跨學科課程集群工程實踐平臺的構建目標與思路

工程實踐平臺建設在于統籌規劃、頂層設計和布局，根據自身實際情況，結合學校特色優勢找準定位，對接科學發展前沿，重構專業課程體系，轉變教育教學模式，實施教育教學動態評價體系，建設高素質的教學與科研團隊，開展產教融合、科教融合，聚焦各類人員共同實現人工智能專業教學理論與實踐的創新，最終實現行業人才培養的目標。工程實踐平臺建設是工程教育的本質要求，“人工智能+”多學科交叉課程教學與新產業需求相結合，以實踐教學解決人工智能專業領域工程問題;人工智能產業科學研究與跨學科課程集群認知相結合，以專業知識帶動人工智能科學研究成果轉化。

為保證實踐平臺高水平、有規模、成體系地建設，平臺可遵循以下建設思路：其一，添置實踐平臺軟硬件設備，或在原實驗室基礎上升級改造實驗設施;提高實踐平臺的開放程度，面向產學研最大限度地發揮其應有的功能。其二，構建人工智能復合課程資源庫，加強實踐教學和科學研究中綜合性、設計性實驗項目的建設。其三，建設跨學科智慧教學工匠隊伍，在專業知識結構重組下能夠完成跨學科教學任務。其四，打造人工智能專業集群，新工科建設以應用型、復合型、技術技能型的多元化人才培養為目標，人工智能課程知識體系的學習使從業者將所學到的人工智能技術體系應用到該領域。其五，探索多種教學新方法，不拘泥于一對多單向傳授，引入驅動式學習、模塊式學習、主題式學習和基于項目學習等學習方式，促進程式化教學向云端與感知教學轉型升級。

二、新工科“人工智能+”跨學科課程集群工程實踐平臺的框架

新工科“人工智能+”跨學科課程集群工程實踐平臺建設，采用云計算技術、三維建模技術、多媒體技術、大數據與人工智能技術、虛擬現實/增強現實/混合現實技術等智能信息技術，實現人工智能專業教育教學實踐的改進，在課程教學中引入綜合創新訓練，將實踐教學作為人工智能課程設計的重要環節。平臺建設以項目為牽引、以人為中心，建立開放、共享的課程資源庫，實行產教、科教融合、產學研協同等人才培養模式，加強人工智能與工程開發、電氣自動化、軟件工程、機械制造、建筑、應用數學、心理學、信息論、經濟學、管理學、哲學和認知科學等學科與專業領域的融合，從課程教學、學科建設、教育體系與生態等層次突破專業間、機構間、行業間的界線。

新工科“人工智能+”跨學科課程集群工程實踐平臺建設，包括新工科人工智能工程實踐平臺、人工智能復合課程資源共享中心和人工智能教育實踐實訓中心的構建，建立人工智能復合課程資源共享中心和人工智能教育實踐實訓中心，形成多學科交叉融合的理論教學與創新課程實習訓練的實踐教學相結合的教學新模式。人工智能跨學科知識融合過程，人工智能可以借鑒其他學科的方法、模型，將其他科學領域作為人工智能技術的應用場景;其他科學可以使用人工智能的方法、技術，討論人工智能相關的社會問題。通過產學研協同育人的方式，培養基礎理論豐富、實踐技能高超的智慧工匠。

三、新工科“人工智能+”跨學科課程集群工程實踐平臺體系的構建

跨學科課程集群工程實踐平臺是新工科人工智能教育用于人才培養的實驗平臺，平臺體系建設主要包括以下幾個方面。

（一）構建新專業課程體系。“素養+技能”人才培養新模式，基礎素養包含學習素養、思維素養、創新和發展素養，課程體系設置包括：基礎通識課程群著重培養學生的基礎通識技能和基本意識能力，專業主干課程群著重培養學生的專業知識技能和專業學習素養，專業方向模塊課程群著重培養學生的人工智能方向個性化知識模塊能力，創新教育實踐實習體系著重培養學生的實踐創新技能和創新實踐素養。

（二）打造共享課程資源庫。建設人工智能復合課程共享中心，資源庫涵蓋算法設計、硬件設計、軟件開發、系統研發等多種類型的資源。校內教學資源對全體師生開放，并支持校外數據資源共享，提高課程資源的利用率，有利于人才的多元化培養。校內資源共享幫助學生獲取多學科的實驗教學內容，校際資源共享提供實驗教學改革與創新借鑒，課程資源庫建設實現教學資源和實驗成果共享。

（三）搭建教學實踐實習平臺。建設人工智能教育實踐實訓中心，由校內教學實踐和校外教育實踐兩部分組成。校內教學實踐：創新實驗課以項目為驅動培養學生的復合應用能力，專業實驗群和創新實驗課為實踐教學提供課程銜接與知識點融合的渠道;校外教育實踐：“學校—企業”協同教育以課程合作、學科競賽、現場實物教學、科研成果介紹等多元化方式進行，建立實踐技能企業培訓實習基地和創新創業基地等實踐場地，校企聯合人才培養激發學生的創新創業熱情。

（四）組建教學與科研團隊。工程實踐平臺的運行離不開人員的管理，而一個優秀的團隊依賴于團隊的構成機制和管理機制。團隊構成機制：調動發揮復合課程集群的師資優勢，打造優質教育教學師資隊伍，教學和科研兩者并重，形成教學水平高和科研能力強的團隊。團隊評價與激勵機制：按照教學改革、教學質量、教學水平分層評價教學能力，按照成果產出數量、成果質量、成果轉化與應用等方面評價科研能力，團隊成員可根據自身優勢選擇重點領域，形成師資隊伍合理重構的教學團隊。

（五）重構人才評價機制。人才培養是衡量實踐工程平臺是否達到教育教學改革與創新的目的，培養過程中采取評價管理和評價體系進行人才質量監控。專業重構、知識結構重組下對教學資源進行整合管理;以“自主學習、思辨分析、應用能力、教學能力”作為標準進行人才重塑。發揮工程實踐平臺的多元主體作用，形成校內教師、企業工程師、行業用戶共同評價的科學體系，改變唯分數論的傳統評價標準。

四、新工科“人工智能+”跨學科課程集群工程實踐平臺的實施步驟

新工科“人工智能+”跨學科課程集群工程實踐平臺的實施，要與地域經濟實際相結合，立足人工智能行業發展特點，突出對人工智能與其他學科融合的專業集群優化建設，增強人工智能專業教育教學特色，培養與人工智能產業需求相匹配的高質量和高水平人才。新工科“人工智能+”跨學科課程集群工程實踐平臺的實施步驟如下。

（一）做好人工智能專業課程設置的調研論證工作，開展實地調查和網絡調查，了解企業的用人需求，確定平臺的教學任務。人工智能課程體系以理論課為基礎，以實踐課為重點，課程設置途徑：專業課程的教學內容按“通用、必需”的原則設立，增加人工智能專業方面的選修課程輔助教學;以慕課、微課、翻轉課堂和資源共享課等多種形式進行課程教學;以項目為載體實現實踐課程項目化，設計實訓案例讓學生對問題進行分析并解決，推廣平臺中創新實驗課的教學經驗，形成可推廣的教學模式。

（二）發揮平臺在學科研究和實踐創新方面的獨特作用，突出平臺特色教學。在這一階段，需要組建校內跨學科教學團隊，加強團隊成員之間對跨學科教學的交流和探討，同時吸納校外人工智能行業的工程師、專家加入平臺教學中，雙管齊下共同完成應用型強度高的課程教學，兩者在實踐課程教學上互補，全面提高平臺教學質量;在跨學科課程集群工程實踐平臺建設過程中，要依靠現成的硬件設施、教學師資和教學資源，立足企業實踐大環境，導入企業項目任務，校企協同教學完成實踐項目。另外，在人工智能教育實踐實訓中心建設上，要與人工智能產業需求相結合，展開專業課程有關科研訓練方面的實驗教學、案例分析，以及實踐創新方面的學科競賽、人工智能前沿講座等活動。

（三）完善跨學科課程集群工程實踐平臺的教學考核與評價工作。可以從以下方面完善：一是重構人工智能專業課程知識體系，完善專業課程建設和深化校企合作任務;二是構建新型跨學科教學模式，創新工程實踐教學方式和優化課程教學滿意度;三是組建卓越跨學科教學團隊，實現課程間集群式創新融合和突出項目化課程教學優勢;四是搭建跨學科創新實踐教學平臺，提供科研與教學實踐開放基地和提升人才專項技能及實踐創新能力。總之，跨學科課程集群工程實踐平臺建設，針對學生個體差異做到個性化服務，校內外實訓、實踐對接，有助于學生吸收和掌握多學科交叉融合課程知識，在創新實踐教學中更好地投入產教研中。

綜上所述，針對人工智能專業課程理論性和應用性強的特點，從課程理論與實踐教學的角度出發，構建新工科人工智能+跨學科課程集群工程實踐平臺，形成融理論學習、科學研究、創新實踐為一體的“教—研—用”協同教學模型，發揮平臺在理論與實踐教學環節優勢作用，采用多手段的教學方法，優化配置教學內容，加深學生對人工智能的認識，具備多學科交叉視野的思維，學會應用和創新，為日后從事相關工作打下堅實基礎。

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【基金項目】教育部人文社會科學研究規劃基金項目“人工智能背景下職業師范新工科發展模式與路徑選擇研究”（20YJA880028）;廣西高等教育本科教學改革工程重點項目“人工智能創新行動計劃下中國—東盟產教融合國際化人才培養研究”（2019JGZ172）;廣西高等學校高水平創新團隊及卓越學者計劃資助（桂教師范〔2019〕52號-6）

【作者簡介】林興志（1973— ），廣西北流人，廣西職業師范學院教授，研究方向：物聯網技術研究;潘 翔（1981— ），廣西南寧人，廣西職業師范學院教授，研究方向：物聯網與智能系統研究。

（責編 黎 原）