應(yīng)用型本科院校智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)研究

王曉東 劉洪坤 夏靖波

（廈門(mén)大學(xué)嘉庚學(xué)院信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 福建·漳州 363105）

0 前言

1 現(xiàn)實(shí)問(wèn)題

與研究型高校不同，應(yīng)用型高校開(kāi)設(shè)智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)面臨著一些無(wú)法回避的困難。

教學(xué)隊(duì)伍人才短缺。高質(zhì)量的師資隊(duì)伍是提升院校核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素。鐘義信教授認(rèn)為：“訓(xùn)練有素”的“智能”專(zhuān)業(yè)人才應(yīng)按照智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)培養(yǎng)與訓(xùn)練，而不宜由其他學(xué)科的培養(yǎng)體系來(lái)代行兼顧。相比其它成熟專(zhuān)業(yè)，“智能”專(zhuān)業(yè)屬于新興專(zhuān)業(yè)，這勢(shì)必造成短期內(nèi)人才的稀缺。加之，現(xiàn)有“智能”專(zhuān)業(yè)高層次人才在選擇院校時(shí)，往往考慮院校提供的發(fā)展平臺(tái)、經(jīng)費(fèi)投入、科研資源、薪酬福利以及院校知名度和規(guī)模等因素，因此這種人才稀缺進(jìn)一步被放大。

研究力量薄弱。一般情況下，地方應(yīng)用型本科院校在本地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展建設(shè)中有著重要的意義，但由于地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)家投入等原因，使其在科研平臺(tái)、研究經(jīng)費(fèi)、師資力量、生源質(zhì)量、資源共享等方面均存在一定劣勢(shì)，研究生培養(yǎng)能力偏弱。尤其體現(xiàn)在，碩士學(xué)位授予點(diǎn)偏少，且學(xué)科方向分散。即使學(xué)校采用聯(lián)合培養(yǎng)模式，培養(yǎng)指標(biāo)也相對(duì)較少，很難形成規(guī)模團(tuán)隊(duì)，難以為科研反哺教學(xué)提供穩(wěn)定“造血”功能。

經(jīng)費(fèi)力量有限。“智能”專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)投入巨大，采購(gòu)的AI一體機(jī)、智能感知平臺(tái)、無(wú)線(xiàn)腦電儀、智能圖像設(shè)備、云服務(wù)器、數(shù)據(jù)處理中心系統(tǒng)，以及算力資源等價(jià)格昂貴，再加上學(xué)習(xí)終端、中間件、實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)、專(zhuān)用軟件也均價(jià)值不菲。進(jìn)一步，為了實(shí)現(xiàn)“智能”專(zhuān)業(yè)與其它信息專(zhuān)業(yè)技術(shù)的結(jié)合落地，還需購(gòu)買(mǎi)機(jī)器人、智能車(chē)、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等。經(jīng)市場(chǎng)調(diào)研估算，平均基本投入高達(dá)5-20萬(wàn)元/機(jī)位。這對(duì)于資金力量并不雄厚的中等規(guī)模的院校，解決起來(lái)還是比較困難的。

就業(yè)方向不明確。與重點(diǎn)院校的學(xué)生多元化的就業(yè)相比，應(yīng)用型本科院校學(xué)生就業(yè)更多的是對(duì)接社會(huì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)，傾向于企業(yè)、工廠(chǎng)、公司等較為狹窄的人才需求空間。從全球PCT專(zhuān)利的分析反映，當(dāng)前全球人工智能產(chǎn)業(yè)尚處在野蠻生長(zhǎng)的初級(jí)階段，智能產(chǎn)業(yè)尚未成型，產(chǎn)業(yè)鏈條也并未發(fā)育閉合。尤其是，智能產(chǎn)業(yè)在國(guó)內(nèi)總體產(chǎn)業(yè)規(guī)模也還較小，缺乏頂尖、專(zhuān)項(xiàng)科技企業(yè)的核心團(tuán)隊(duì)和產(chǎn)業(yè)集團(tuán)，工作崗位不確定性很大。這對(duì)于講求就業(yè)率的應(yīng)用型本科院校，是不容忽視的挑戰(zhàn)。

這些現(xiàn)實(shí)問(wèn)題勢(shì)必會(huì)影響到智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)建設(shè)的方方面面。

2 解決思路

2.1 指導(dǎo)原則

（1）從人才培養(yǎng)目標(biāo)出發(fā)。應(yīng)用型本科實(shí)驗(yàn)室建設(shè)更多的是為教學(xué)服務(wù)，因此培養(yǎng)什么樣的人（人才培養(yǎng)目標(biāo)），決定了開(kāi)設(shè)什么樣的課（課程設(shè)置），基本上也就確定了需要什么樣的實(shí)驗(yàn)條件。

（2）以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力為核心。智能科學(xué)專(zhuān)家認(rèn)為，信息體現(xiàn)“是什么(What)”、知識(shí)反映“為什么(Why)”、智能解決“怎樣做(How)”。對(duì)于智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)加強(qiáng)對(duì)應(yīng)用創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的關(guān)注，既體現(xiàn)了應(yīng)用型本科院校的培養(yǎng)宗旨，也一定程度上規(guī)避了上述科研短板。

通過(guò)傅里葉紅外光譜、X-射線(xiàn)衍等表征手段表明：廢舊手機(jī)鋰電池回收石墨粉完全可以用于制備石墨烯，并且該種石墨烯表現(xiàn)與文獻(xiàn)[8]相近的良好電化學(xué)性能，在電流密度0.5A·g-1下，測(cè)試得該電極材料首次放電比電容量為113.2F·g-1，經(jīng)1000次循環(huán)后比電容可保持93.2%。這一工作有望在未來(lái)為完善廢舊手機(jī)鋰電池回收體系提供新的思路。

（3）利用專(zhuān)業(yè)聯(lián)合助力建設(shè)。建設(shè)本著“共建共享，合作共贏(yíng)”的理念，利用同本院電子信息工程、機(jī)器人工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)化的實(shí)驗(yàn)資源共享合成，形成系統(tǒng)聯(lián)合和實(shí)驗(yàn)資源協(xié)同共享，大大節(jié)約了建設(shè)投入。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了適合“智能”專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)，依照基礎(chǔ)型、技能型、創(chuàng)新應(yīng)用型三類(lèi)劃分實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行重新設(shè)計(jì)漸次達(dá)成“知（知之）、能（能為）、創(chuàng)（雙創(chuàng)）”的學(xué)習(xí)效益。

2.2.1 基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)

著重開(kāi)設(shè)與課堂教學(xué)相關(guān)理論有效結(jié)合的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并進(jìn)行逐步提升，通過(guò)實(shí)踐對(duì)學(xué)生的啟發(fā)和引導(dǎo)，使其能夠?qū)⒒A(chǔ)理論知識(shí)牢固掌握，實(shí)現(xiàn)理論學(xué)習(xí)“知之”的目的。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)弱人工智能，兼顧強(qiáng)人工智能。

2.2.2 技能型實(shí)驗(yàn)

對(duì)學(xué)生應(yīng)用相關(guān)知識(shí)和方法有效解決實(shí)際問(wèn)題或任務(wù)的能力以及相關(guān)結(jié)果評(píng)價(jià)能力進(jìn)行培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)“能為”的動(dòng)手能力，具體包括：智能視覺(jué)、自然語(yǔ)言處理、智能藝術(shù)、智能安全、智能智造、智能通信、大數(shù)據(jù)、機(jī)器人的項(xiàng)目案例和應(yīng)用背景盡快適應(yīng)，強(qiáng)化智能技術(shù)應(yīng)用落地技能細(xì)節(jié)。

2.2.3 創(chuàng)新應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)

專(zhuān)注服務(wù)于地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展，針對(duì)（智造裝備和智慧農(nóng)業(yè)）“智能”應(yīng)用痛點(diǎn)典型問(wèn)題，訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用創(chuàng)新性思維。訓(xùn)練對(duì)問(wèn)題理解、信息數(shù)據(jù)的獲取、原型系統(tǒng)智能化開(kāi)發(fā)、智能系統(tǒng)評(píng)價(jià)，最終構(gòu)建出具有創(chuàng)新性、完整的智能化系統(tǒng)解決方案。

最終通過(guò)實(shí)習(xí)與實(shí)踐，著力培養(yǎng)寬口徑的創(chuàng)業(yè)能力，與就業(yè)對(duì)接。

3 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方法

3.1 實(shí)踐能力體系

按照2.2設(shè)計(jì)，構(gòu)建“智能”專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐能力培訓(xùn)體系架構(gòu)如圖1所示。

圖1：實(shí)踐能力培訓(xùn)體系架構(gòu)

將基礎(chǔ)實(shí)踐能力分為專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)方向兩部分，專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)是對(duì)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)支持，專(zhuān)業(yè)方向?qū)?zhuān)業(yè)方向課程支持；在獲取專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐能力后，從軟硬件技能和系統(tǒng)技能兩方面提升專(zhuān)業(yè)技能實(shí)踐能力；然后分別訓(xùn)練實(shí)踐創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)能力培訓(xùn)，最終形成符合行業(yè)需求的專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐能力。

專(zhuān)業(yè)技能實(shí)踐是重中之重，起到承上啟下的作用，必須要求學(xué)生在鞏固基礎(chǔ)實(shí)踐能力的前提下，專(zhuān)業(yè)技能實(shí)踐盡可能多地了解信息科學(xué)相關(guān)的其它專(zhuān)業(yè)原理知識(shí)（軟件工程、電子通信、物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器人為重點(diǎn)），一方面在保障多種就業(yè)選擇的同時(shí)；另一方面還能為實(shí)現(xiàn)智能技術(shù)的“雙創(chuàng)”打下基礎(chǔ)。

3.2 實(shí)驗(yàn)室軟硬件平臺(tái)建設(shè)

根據(jù)3.1的能力培訓(xùn)設(shè)計(jì)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)進(jìn)行如圖2的軟硬件布局搭建。

圖2：實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)軟硬件結(jié)構(gòu)

實(shí)踐內(nèi)容方面，通過(guò)注入不同的實(shí)驗(yàn)方案，完成基礎(chǔ)型、技能型、創(chuàng)新應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)的支持。外接資源方面，導(dǎo)入其它平臺(tái)的外接設(shè)備，在減少投入的條件下，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本可以控制在90-110萬(wàn)元范圍，挖掘擴(kuò)展?jié)摿Α４送猓柚Ｆ蠛献髌脚_(tái)，獲取智能感知、傳輸、控制應(yīng)用需求環(huán)境智能應(yīng)用環(huán)境及數(shù)據(jù)。

3.3 創(chuàng)新應(yīng)用能力培訓(xùn)

本實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，還在雙創(chuàng)能力方面進(jìn)行基于創(chuàng)新思維的培訓(xùn)設(shè)計(jì)。

（1）創(chuàng)新能力培訓(xùn)。培訓(xùn)實(shí)施過(guò)程中，基于創(chuàng)新心理形成原理，將創(chuàng)新思維分為發(fā)散思維和聚合思維培訓(xùn)。利用已有智能應(yīng)用案例，組合形成兩種思維訓(xùn)練科目。通過(guò)廣泛收集智能應(yīng)用“元實(shí)例”（保持不斷地更新與迭代），并結(jié)合創(chuàng)新能力訓(xùn)練的遷移法則、組合法則、分離法則、還原法則，對(duì)“元實(shí)例”進(jìn)行標(biāo)注、歸類(lèi)、劃分，形成訓(xùn)練資源庫(kù)，再依據(jù)學(xué)生個(gè)體（能力水平軟硬件動(dòng)手能力領(lǐng)域偏好等），組合“元實(shí)例”形成訓(xùn)練專(zhuān)項(xiàng)科目展開(kāi)訓(xùn)練，可操作性良好。

（2）創(chuàng)業(yè)能力培訓(xùn)。依托學(xué)院的創(chuàng)業(yè)孵化機(jī)制，分析市場(chǎng)和落地方案，并將創(chuàng)業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)與創(chuàng)業(yè)輸送給在校生。借助創(chuàng)新能力訓(xùn)練形成的成果，依托實(shí)驗(yàn)室模擬創(chuàng)業(yè)IP核打造、知識(shí)產(chǎn)權(quán)培訓(xùn)、市場(chǎng)調(diào)研、消費(fèi)心理學(xué)、人力管理、企業(yè)財(cái)務(wù)管理、法律法規(guī)學(xué)習(xí)等，積極為未來(lái)的創(chuàng)業(yè)做準(zhǔn)備。

4 結(jié)束語(yǔ)

區(qū)別于研究型院校，應(yīng)用型本科院校“智能”專(zhuān)業(yè)更加專(zhuān)注于“智能工程師”的培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)在滿(mǎn)足人才理論知識(shí)強(qiáng)化的基礎(chǔ)上，要更注重應(yīng)用創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)，為社會(huì)由信息化向智能化發(fā)展、“智能”技術(shù)落地提供有力支持。在此理念下指導(dǎo)下，“智能”專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)應(yīng)當(dāng)從人才密集的基礎(chǔ)理論研究、激烈的人才競(jìng)爭(zhēng)中解脫出來(lái)，另辟蹊徑，利用有限的投入加強(qiáng)應(yīng)用實(shí)踐條件建設(shè)，培養(yǎng)出更多符合智能社會(huì)應(yīng)用需要的“雙創(chuàng)”型智能人才。