高校人工智能課程體系建設探討

楊鈞淏?韓振東　徐鵬

本文在闡述人工智能學科發展歷程和人工智能教育內涵的基礎上，匯總和分析了三所高校人工智能專業課程體系，得出其具有三個共同點：重視數學、跨學科、理論聯系實踐，為高校人工智能課程體系建設提供借鑒。

近年來，人工智能在電商、交通、醫療等領域廣泛應用，改變著人們的生活和工作方式。2018年4月教育部制定了《高等學校人工智能創新行動計劃》，明確提出“推進人工智能領域一級學科建設，加大人工智能領域人才培養力度”。2019年5月北京舉辦《國際人工智能與教育大會》，大會主題是“規劃人工智能時代的教育：引領與跨越”。各高校及科研機構紛紛響應，截止2019年底我國已有66所高校建設人工智能學院、人工智能研究院、人工智能研究中心和人工智能研究所。加強人工智能學科和課程體系建設是人工智能人才培養的主要任務之一。

一、人工智能學科和教育

（一）人工智能學科

關于人工智能學科的起源，學界公認為1956年美國舉辦的達特茅斯會議，會議發起人麥卡錫提出以“人工智能”作為該學科的名稱。之后“人工智能”學科幾經浮沉，按主流人工智能學界劃分，其發展大致經歷三個階段：“推理期”（1956-1960年中后期關注基于邏輯的自動推理）、“知識期”（1970-1980年中期關注知識工程）、“學習期”（1990-至今關注機器學習）。時至今日，人工智能學科已具有龐大的，獨立的知識體系，可概括為四層專業知識框架：內核基礎層、支撐技術層、平臺系統層、交叉應用層，如表1所示。

（二）人工智能教育

人工智能存在“弱人工智能”和“強人工智能”兩個理念和目標，所謂“弱人工智能”就是運用人工智能技術如云計算、數據挖掘等創造“智能”工具，減輕人類腦力勞動，所謂“強人工智能”是指研發具有人類甚至超越人類智慧的人造物代替人類勞動。后者由于存在倫理問題受到學界質疑。教育界的人工智能通常指“弱人工智能”。

人工智能的發展與應用促使人工智能教育的誕生。一方面，人工智能時代提出新的教育目標：具備計算思維是智能化社會公民的重要素養;具有編程能力是實現創造力培養的重要支撐;適應“人機協同”工作需要，掌握與學會與機器人協作的技能。另一方面，人工智能技術影響、改變著教學內容、教學方法，提高了教學效率，在一定程度上解決著教學公平問題。 然而，人工智能教育是個系統的教育工程，課程體系建設是其中重要的組成部分。

二、人工智能課程體系

2018年6月，教育部高等教育司發出《關于開展2018年普通高等學校本科專業設置工作的通知》，指出可增設人工智能專業，38所高校進行申報，2019年35所高校獲得首批建設資格。關于人工智能課程體系的建設，目前有兩種傾向：第一種在計算機科學與技術學科設置人工智能學科方向，人工智能課程嵌入計算機專業課程體系中。第二種創建獨立的人工智能課程體系。關于人工智能課程體系的建設，各高校均在積極探索中。在此，我們以浙江大學、南京大學、西安交通大學三所高校為例，介紹人工智能課程體系建設概況。

（一）浙江大學

浙江大學人工智能圖靈班圍繞培養具備厚基礎、高素養、深鉆研、寬視野的高素質、創新型卓越人才為目標，以“四全一專”：全科式基礎強化、全方位科研訓練、全程化導師引領、全球化資源導入、專業化學科培養為特色。創建人工智能專業五大課程群：基礎課程群（含數學與計算機基礎課程）、人工智能核心課程群（人工智能核心及通用基礎知識）、智能感知課程群（學習從視頻、文本、網絡等數據提取并識別有價值的結構化知識，并利用其推理、決策和創造）、智能系統課程群（學習搭建不同應用場景的智能系統和平臺）、智能設計課程群（學習利用設計認知和設計思維等基礎理論，結合人工智能技術開展創新實踐）。各課程循序漸進修讀：大一學習數理基礎，大二學習CS和AI核心基礎，大三學習AI三大方向基礎，大四學習AI三大方向應用拓展和實踐。課程內容由淺入深，理論結合實踐。同時積極進行教材開發，由潘云鶴院士等組成編委會，于2019年12月先后出版《人工智能導論：模型和算法》、《可視化導論》、《智能產品設計》三本教材，計劃在2020-2021兩年間出版15本人工智能學科教材。

（二）南京大學

南京大學在人工智能人才缺口巨大，供求比嚴重失衡的社會需求下，提出人工智能人才培養目標：具有AI領域源頭創新能力和解決企業關鍵技術難題的能力，具有高水平人才的知識結構：數學基礎好，計算程序功底扎實，人工智能專業知識全面。2018年9月招收首批人工智能本科生，專業定位為行業金領（綜合素質高，動手能力強的實踐人才）、學科精英（理論基礎好，善于思考的研究人才）、領域先鋒（視野開闊，勇于探索的創新人才）。人工智能課程體系含通識模塊（49學分）、學科專業（64學分）、專業方向（8學分）、開放選修（大于23學分）、畢業論文設計（6學分）五大模塊。其中學科專業模塊學分占比最高，由數學基礎（30學分）和學科基礎（34學分）共同組成。成立由周志華教授為組長的人工智能專業培養體系建設研究組，出版國內第一本人工智能本科專業教育培養體系著作。

（三）西安交通大學

西安交通大學于2017年創辦“人工智能拔尖人才培養實驗班”，并于2018年招收第一屆本科生，2018年11月成立“人工智能”學院，2019年3月首批獲得“人工智能”本科新專業建設資格。秉承“厚基礎”、“重交叉”、“寬口徑”的培養理念，創建通識教育、基礎科學、專業基礎、專業核心、專業選修、專業實踐六大模塊課程體系，數學與統計、科學與工程、認知和神經工程、人工智能工具和平臺、人工智能域社會、先進機器人技術、計算機科學與技術八大課程群。八大課程群包含37門課程，其中必修25門，專業限選12門（選修完成其中7門），整個課程群設置強調學科交叉和知行合一，內容設置立足當前，面向未來。

三、結語

人工智能學科處于蓬勃發展期，與之相應人工智能教育需要不斷調整，既要符合教育規律，又要滿足社會對人工智能人才的需求。如上三所高校人工智能課程體系基于不同的培養理念、培養目標而創建，但其具有三個共同點：重視數學，跨學科，理論結合實踐。課程體系建設需要綜合考慮學科發展、人才培養目標、專業師資等多個因素，在實踐中認知，在認知中探索，在探索中完善。（作者單位：南京郵電大學通達學院）