“智能＋”創新型人才培養模式的研究

李 川， 劉洲洲， 蘇世雄， 張偉健

（1.西安航空學院計算機學院，西安710077；2.西北工業大學計算機學院，西安710072）

0 引 言

2015年7月，國發［2015］40號文件《關于積極推進“互聯網＋”行動的指導意見》的重點行動中，提出“互聯網＋”人工智能，要求加快研究人工智能核心技術，將人工智能推廣應用到家居、終端、制造等領域，培育人工智能頂尖企業和創新團隊，形成良好的人工智能產業生態，這標志著人工智能進入國家戰略視野［1］。2017年7月，國發［2017］35號文件《國務院印發關于新一代人工智能發展規劃的通知》明確提出了人工智能的具體目標，標志著人工智能正式獨立成為國家戰略［2］。2019年《政府工作報告》中提出打造工業互聯網平臺，拓展“智能＋”，標志著智能科技將成為新一輪科技革命和推進產業變革的核心動力［3］。

現在從“互聯網＋”發展到“智能＋”，更多的是針對產業的發展——運用新技術、新業態、新模式，大力改造提升傳統產業［4］。推動傳統產業改造提升，圍繞推動制造業高質量發展，強化工業基礎和技術創新能力，促進先進制造業和現代服務業融合發展，加快建設制造強國。“智能＋”的興起將會對社會經濟發展帶來強大的助推作用，但同時如何很好地運用“智能＋”，也產生了一種新的人才需求模式。

1 “智能＋”模式簡介

“智能＋”不等同于人工智能，“智能＋”代表著人工智能、大數據、云計算等技術發展的更高層次［5］，它以這些技術為基礎支撐，為制造業、生物醫療產業、農業、服務業等各個領域營造新的產業形態，助推經濟發展。“智能＋”就是智能科學與智能技術及智能應用的一種綜合模式，是技術與產業深度融合的應用。

人工智能（Artificial Intelligence）是研究機器如何模擬人的意識與思維的理論、方法、技術的科學［6］。在人工智能的研究過程中，為“智能＋”提供了很多技術支撐，但狹義人工智能的研究，更多意義是在學術方面，而“智能＋”模式的研究意義不僅在學術方面營造了人工智能的新生態，而且在社會應用方面推動了經濟社會發展［7］。“智能＋”中的智能科學與智能技術的基本研究內容就是自然語言處理、機器學習、知識獲取、組合調度、模式識別、人工生命、神經網絡、遺傳算法等自然科學，以及機器視覺、指紋識別、人臉識別、專家系統，自動規劃、智能搜索、智能控制等技術應用。“智能＋”滲透于生活的各個角落、社會的各個行業、國家經濟的各個領域，形成一種全新社會生態環境。

2 “智能＋”模式下的人才培養需求

“智能＋”模式在縱向、橫向都有廣泛深入的應用與滲透，“智能＋”應用場景的廣泛性造就了“智能＋”人才需求的綜合性要求，人才的知識需求主要包括3個方面。①智能科學方面，主要研究自然語言處理、知識獲取、智能搜索、智能規劃、機器學習、情感判斷、模式識別，邏輯程序設計、人工生命、神經網絡、遺傳算法等理論科學［8］，更多偏重理論學習研究。②智能技術方面，主要是在機器視覺、指紋識別、人臉識別、視網膜識別、虹膜識別、專家系統、博弈、智能控制、機器人學、語言和圖像理解等技術領域中展開創新和應用研究［9］。③智能應用方面，主要是研究如何將智能技術應用到社會各行業中，要求具備智能技術和其他專業技術的復合型技術能力［10］。

我國在智能科學方面的學術研究位列世界前列，但是一味的學術理論研究，并沒有太多的成果轉化，這也說明了我國缺乏人工智能高端專業人才，特別是缺乏人工智能應用創新型人才。因此隨著“智能＋”模式的不斷發展應用，在上述3種知識能力需求中，智能應用的人才需求無疑是最大的，而智能應用需要的是復合型人才，是要將人工智能技術應用到傳統行業中，這強調的是模式的創新，應用的創新，這將對現有的經濟環境，社會生態環境帶來飛躍式的變革。高校如何在“智能＋”模式下培養創新型人才將是研究的重點問題。

3 “智能＋”創新性人才培養模型構建

3.1 人工智能基本知識體系

“智能＋”是以人工智能為基礎的，因此構建合理的人工智能專業知識體系應作為“智能＋”創新型人才培養的基礎性工程，“智能＋”人才培養不一定需要學習所有的人工智能基礎知識，但對這些知識都要有所了解，就可以在模式或應用上予以創新。根據當前國內外人工智能學科的研究范疇，人工智能的基本知識體系結構如表1所示［11］。

表1 人工智能基本知識體系結構

人工智能重在應用，在具備了人工智能基本知識后，還需要設置合理的應用場景，這些應用場景設置需要與社會中具體的產業相結合，將人工智能技術應用到實踐中，以體現人工智能的價值。人工智能應用領域廣泛，當今常見的人工智能在不同領域中的應用技術及場景如表2所示［12］。

表2 常見的人工智能應用技術

3.2 新工科下“智能＋”創新人才培養模式

縱觀世界潮流，科技與產業在發生巨大的變革，我國為了盡快實現科技興國的戰略方針及“工業4.0”，提出了“中國制造2025”“互聯網＋”“網絡強國”“一帶一路”等國家戰略方針。教育部為了順應潮流，2017年2月，提出了新工科建設，并發布了《關于開展新工科研究與實踐的通知》等文件，用以推進我國工程教育發展。

“新工科”代表了新興產業，并沒有明確的專業范圍，只要包括了新經濟、新產業的專業都可以稱為“新工科”專業［13］。它主要包括的專業有：人工智能、數據科學與大數據技術、云計算、機器人工程等，也包括一些傳統工科專業的轉型，特別是制造業，如數控技術、航空航天裝備、先進軌道交通裝備、節能與新能源汽車、新材料、高性能醫療器械等專業都屬于“新工科”所屬范疇。“新工科”定義沒有明確的界定，注重的是研究與實踐，具有鮮明的特征，如圖1所示。

圖1 “新工科”五新特征

人工智能、物聯網、智能制造等新型產業的高速發展及“新工科”專業火熱需求，互聯網產業化，工業智能化將是未來社會產業形態的主要發展方向。“新工科”將以互聯網和工業智能為核心、以新型信息、能源、控制等領域為主干，因此，在“新工科”的背景下，互聯網技術及人工智能技術都是必不可少的要掌握的核心技術。

從表2可見，人工智能的應用非常廣泛，因此要在人工智能基本知識技能掌握的基礎上結合社會行業需求，將人工智能與交通運輸、制造、控制、航天航空技術、新能源、生物醫療、心理健康、社會新聞、法律等學科專業交叉融合，形成“人工智能＋X”復合專業培養新模式。建設“人工智能＋X”復合特色專業，將是開展“新工科”研究與實踐的有效方案。

依據學校自己的專業特長、研究成果，創建“人工智能＋X”復合特色專業，才能發揮特色，建出效果。例如上海交通大學的控制工程、船舶與海洋工程、計算機科學與技術專業屬于國家一級重點學科，而在語音識別、計算機視覺等方面的研究也具有較強國際影響力，因此學校積極發展智能網聯汽車的應用研究，并成立智能網聯汽車研究基地，創建“人工智能＋汽車制造”專業模式；為了推進智能自動駕駛，將機械類、電子電氣類等多學科大融合，創建“人工智能＋自動控制”專業模式；依據生物醫學工程的強項，推進醫工融合，提升智能時代的醫療健康水平，創建“人工智能＋生物醫療”專業模式［14］。

人類社會發展歷史進程中，社會科學作用舉重若輕，而人工智能的本質，是重建人類與機器之間的相互協作關系［15］。例如上海對外經貿大學在研究中提出機器人是一種在人類社會中具有與人平等合作并可以協作的智慧體，要充分考慮這種智慧體的管理問題，確保人類的倫理、規范、尊嚴和價值能夠更好得以保障［14］。人工智能帶來了諸多新型權責、義務等問題。因此“人工智能＋社會科學”也是一個非常重要的研究課題。在社會科學中，可以展開以經濟為中心的“人工智能＋經濟”的專業培養模式，也可以以法學研究為基礎，開展“人工智能＋法律實踐”的專業模式。

無論是工科還是社會科學，對于“人工智能＋X”專業建設，切記一定不能簡單地只在原有專業上加一點，或者在現有課程上加一點，就簡單地變成“智能＋”專業，而要深入理解自身專業建設方向后，深度融合課程、實踐以及教師團隊建設。人工智能專業可以基于硬件和軟件兩個方向，在開設“人工智能＋X”專業時應結合學校自身優勢專業特色，合理地選擇人工智能的基礎方向，做好專業與人工智能技術的深度融合，才能結合專業本身的優勢及人工智能技術，培養出學界業界創新型的人才。

創建“人工智能＋X”專業培養模式，不僅要注重學科建設、課程建設，還要注重科教融合、產教融合。企業一般以社會需求為出發點，因此很多創新源于企業，企業也在發展探索過程中掌握著大量數據。高校重視研究，企業注重實踐，企業為了保持競爭力，更需要注重創新。高校與企業在科研、人才培養等方面是互補的，因此要鼓勵高校與企業進行科教融合、產教融合，才能達到互助雙贏的目的，也能很好地踐行“人工智能＋X”的創新型人才培養模式。

“人工智能＋X”的專業培養模式，實際是在“智能＋”時代下的一次教育改革，是將“互聯網”思維、人工智能技術應用于高等教育中的一種深度融合，這種改革包括專業需求改革、教育模式改革、教學內容改革、課程評價改革和師資團隊建設改革等一系列的改革。

“人工智能＋X”的專業需求，要以人工智能技術為基礎，在X專業中人工智能技術的社會應用為目標提出專業人才培養目標，人才培養目標要以“新工科”為基本框架，圍繞人工智能與專業的深度融合，注重人才培養的創新性、實踐性，重視解決復雜問題的能力培養。

“人工智能＋X”的教育模式，要改變傳統的灌輸式教育模式，傳統模式可以學習經驗，但也容易使人固化思想，難以創新。“人工智能＋X”的教育模式提倡素質教育，教育的宗旨是提高人的基本素質，發揮個體主動性和創造性，注重開發人的智慧潛能。“人工智能＋X”的教育模式根據學生特征為學生生成個性化的學習方案，并在學習過程中根據學生的學習情況不斷更新學習方案。教育的結果力求達到讓學生發揮自己的特長適應社會，創造未來。

“人工智能＋X”的教學內容，并非兩個專業簡單的疊加，需要深度融合，跨界融合，將“X”所代表的專業內容在社會中的應用充分數字化，以互聯網的思維將專業的教學內容進行轉換，并加以人工智能的技術予以應用，結合專業在社會應用的需要，充分發揮人工智能技術的優勢，使“人工智能＋X”的教學內容在適應社會需求同時提高學生的學習興趣。

“人工智能＋X”的課程評價模式，不能再沿用傳統的知識點測試的考核模式，而應該采用CIPP（context，input，process，product）評價模式［16］，即由背景、輸入、過程及成果評價組成。因此，教學評價不應局限于是否達到了評價目標，而應該是一種多元化的過程評價，可以為課程決策提供有用信息的過程。

“人工智能＋X”的師資團隊建設，需要優化教師團隊的年齡結構、學歷結構和學緣結構，增加師資隊伍培訓，加強教師的學科交叉能力培養［17］，培養具有“人工智能＋X”綜合交叉創新能力的教師隊伍，建成一支整體水平較高、充滿創造力的適應社會行業發展需求的高素質師資隊伍。

創建“人工智能＋X”的創新人才培養模式，必須對當前教育模式進行改革，新的教育模式要求教師轉變教育理念，建立以學生為中心，培養學生綜合素養、能力為重、夯實基礎知識、發掘學生潛力、注重個性化培養、著力培養學生創新能力的智慧教育模式。對于整個學校，不僅學生培養模式要改革，學校的辦學模式也要改革，整個學校要突出教學創新實踐，在基礎研究的平臺上突出應用研究，力求模式創新研究。培養學生的同時，也要注重教師的培養，特別在青年骨干教師的專業基礎理論、學科融合能力、創新能力、實踐能力、團隊合作能力方面要著力培養。

4 “人工智能＋X”培養模式的優勢

“人工智能＋X”培養模式對新工科專業建設意義重大。新工科代表了新興產業，大部分的新興產業實際上是傳統行業結合人工智能技術，采用互聯網思維的一種提升。“人工智能＋X”的培養模式正是將人工智能技術與專業原有內容進行深度融合，產生新的知識和技能，優化了傳統的人才培養模式，培養的人才符合新工科目標，符合當今與未來社會的需求。

“人工智能＋X”培養模式在教學過程的組織上更加符合現代教學模式。不同于傳統的一些課程以基礎知識為學習重點，“人工智能＋X”專業課程更加注重實踐創新，要最大化的發揮學生的主動性、創造性。新的模式有利于采用混合式教學、翻轉課堂等一些新型教學方式，這些新型的教學方式有利于教師與學生之間溝通，教師可以很好地掌握學生的學習情況，這更有利于個性化教學，提高學生的創新能力。

“人工智能＋X”專業培養模式可以優化課程體系。在原專業的基礎上，要融入智能技術及智能思維，因此課程體系需要重新整合。適當增加實踐教學環節學時比例，突出應用實踐創新的理念。調整專業課內部知識結構，修訂課程大綱，在課程大綱中專門設計實踐教學方案、方案中要增加智能思維訓練環節。在實踐教學任務安排上，采取理實一體化教學模式，理論學習完后立即進行實踐，實踐過程以學生實際訓練為主、教師引導創新為輔的方式，加強學生創新實踐能力培養，提升教學效果。增加創新創業訓練課程，在創新實踐中提升能力培養，教學與創新實踐融合。創新實踐任務由學生獨立分析、設計完成，指導教師只起到答疑解惑、引導方向的作用，以此培養學生解決實際問題的能力和創新創業能力。

5 結 語

通過分析“互聯網＋”“人工智能”“智能＋”等模式在我國的發展和現狀，研究“智能＋”模式的內涵，“智能＋”就是智能科學與智能技術及智能應用的一種綜合模式，是技術與產業的深度融合的應用，明確了“智能＋”模式將是當前和未來社會發展的熱點，“智能＋”模式的興起也帶來了人才培養模式的轉變。基于此，提出了“智能＋”創新型人才培養模型，該模式以人工智能基本知識體系結構為基礎，以常見的人工智能應用技術為出發點，構建新工科下的“智能＋”創新人才培養模式，建設“人工智能＋X”復合特色專業，專業改革要依據學校專業特長，既可以構建“人工智能＋工科”也可以構建“人工智能＋社會科學”的新型復合專業。“人工智能＋X”的專業培養模式建設要從專業需求、教育模式、教學內容、課程評價和師資團隊建設等方面的改革深入進行。“人工智能＋X”培養模式對新工科專業建設、教學過程的組織、優化課程體系方面都會起著導向作用，但還需對本模型進行進一步的實踐應用，并在應用過程中對模型進一步的優化。