新工科背景下人工智能應(yīng)用型人才培養(yǎng)探究

聶學(xué)方 劉志偉 王登輝 胡輝 莫佳

【摘要】針對人工智能專業(yè)建設(shè)及教學(xué)方案設(shè)計中存在的問題，結(jié)合新工科背景以及華東交通大學(xué)信息工程學(xué)院的教學(xué)特色，將新工科、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、工程教育等理念融入教學(xué)過程，構(gòu)建人工智能專業(yè)本科生模塊化課程體系及人才培養(yǎng)模式，以滿足工程應(yīng)用型人工智能專業(yè)人才的社會需求。

【關(guān)鍵詞】人工智能? 人才培養(yǎng)? 新工科? 課程體系

【基金項目】江西省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃省級課題：信息隱藏框架下本科專業(yè)課程科教融合的魯棒性機制及其實現(xiàn)路徑研究（項目編號：20YB057）。

【中圖分類號】G642.4 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）06-0104-02

人工智能（AI， Artificial Intelligence）正在引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，推動人類社會進入人機協(xié)同的智能時代，逐步改變著人們的學(xué)習(xí)、工作和生活方式。當(dāng)前AI已成為國際戰(zhàn)略性技術(shù)，世界主要發(fā)達國家將AI技術(shù)發(fā)展作為維護國家安全的重大戰(zhàn)略[1]。自2015年起，國務(wù)院陸續(xù)發(fā)布《關(guān)于積極推動“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導(dǎo)意見》《“互聯(lián)網(wǎng)+”人工智能三年行動實施方案》《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》等文件為我國AI產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供內(nèi)在驅(qū)動力。為了迎接新時代科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)變革帶來的挑戰(zhàn)，教育部發(fā)布《關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》，提出了“新工科”建設(shè)與發(fā)展理念，提倡高校開展產(chǎn)教融合、校企合作的人才培養(yǎng)模式，加快工程教育改革創(chuàng)新，促進科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在此背景下，華東交通大學(xué)于2018年成立了人工智能學(xué)院，將人工智能作為本科特色專業(yè)著重建設(shè)，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育理念融入人工智能專業(yè)本科生人才培養(yǎng)方案，提出以需求為導(dǎo)向的新工科AI應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，構(gòu)建了人工智能專業(yè)本科生課程體系以及適應(yīng)新工科需求的人才培養(yǎng)模式，并于2020年正式啟動人工智能專業(yè)本科生招生。

一、人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)方案設(shè)計

（一）專業(yè)建設(shè)特色定位

人工智能以計算機科學(xué)為主，涉及信息論、自動化、控制論、心理學(xué)、語言學(xué)和哲學(xué)等多門學(xué)科[2-3]。目前人工智能領(lǐng)域研究主要集中在自然語言處理、深度學(xué)習(xí)、機器學(xué)習(xí)、智能交互、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、視覺識別、大數(shù)據(jù)挖掘和信息檢索等主流方向上[3]。華東交通大學(xué)人工智能專業(yè)是人工智能技術(shù)、計算機科學(xué)、信息科學(xué)與智能交通特色相結(jié)合的復(fù)合型專業(yè)，具有知識領(lǐng)域?qū)挕⒏采w面廣、應(yīng)用要求高的特點。本專業(yè)依托“江西省人工智能學(xué)會”“科大訊飛人工智能研究院”“華東交通大學(xué)智慧交通聯(lián)合研究院”等平臺，契合華東交通大學(xué)辦學(xué)定位，結(jié)合交通領(lǐng)域行業(yè)特點，凝練并建立交通智能監(jiān)測和智能人車交互兩個專業(yè)特色方向，培養(yǎng)具備扎實的數(shù)理基礎(chǔ)和完備的人工智能知識體系，具有良好溝通、協(xié)作和創(chuàng)新能力，能夠在交通等相關(guān)領(lǐng)域中開發(fā)、設(shè)計人工智能產(chǎn)品并解決實際工程問題的高素質(zhì)工程應(yīng)用型人才。

（二）課程體系設(shè)計方案

人工智能專業(yè)課程教學(xué)支撐學(xué)科包括計算機科學(xué)與技術(shù)及華東交通大學(xué)其他相關(guān)學(xué)科。教學(xué)過程主要分為學(xué)科基礎(chǔ)課程、專業(yè)必修和限選課程及專業(yè)選修課程。課程體系如表1所示。

其中，人工智能專業(yè)主干課程、核心課程以及主要實踐課程如下：

（1）主干課程：人工智能導(dǎo)論、Python語言高級編程、機器學(xué)習(xí)、圖像處理、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、計算機視覺。（2）核心課程：信號與系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、計算機組成原理、離散數(shù)學(xué)、操作系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)、單片機原理及應(yīng)用、傳感器與檢測技術(shù)、交通智能終端軟件開發(fā)、計算機視覺、交通智能安全監(jiān)測。（3）實踐課程：專業(yè)導(dǎo)論與就業(yè)前景、認識實習(xí)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法課程設(shè)計、電子工藝實習(xí)、Python語言高級編程課程設(shè)計、大學(xué)物理綜合性設(shè)計性實驗、機器學(xué)習(xí)課程設(shè)計、電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計、圖像處理課程設(shè)計、人工智能算法綜合設(shè)計、人工智能系統(tǒng)綜合設(shè)計、金工實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)與畢業(yè)設(shè)計。按照本科四年制八個學(xué)期劃分，實踐課程安排如圖1所示。

二、培養(yǎng)模式設(shè)計

（一）創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容

以需求為導(dǎo)向，以工程應(yīng)用為主線，補充前沿理論為原則，制定人工智能專業(yè)課程教學(xué)大綱，使得課程具有一定深度和廣度，將學(xué)院研究優(yōu)勢在專業(yè)人才培養(yǎng)上發(fā)揮作用，讓學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)滿足創(chuàng)新與“人工智能+”的社會需求[4]。

（二）新型教學(xué)模式探索

鼓勵教師采用新型教學(xué)手段開展教學(xué)形式，例如對分課堂[5]和線上線下深度融合的混合式教學(xué)形式[6]，采用工程教育專業(yè)認證要求的成果導(dǎo)向教育（OBE， Outcome-based Education）教學(xué)模式，建立“評價—反饋—改進”的教學(xué)機制，促進教學(xué)手段持續(xù)改進，不斷提高教學(xué)質(zhì)量。其次，充分配置人工智能專用實驗室，提供實踐創(chuàng)新平臺，充分鍛煉學(xué)生的實踐能力。此外，創(chuàng)建人工智能專業(yè)課程虛擬仿真實驗平臺，讓學(xué)生能夠隨時利用教學(xué)實驗平臺開展相關(guān)實驗，培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力。

（三）創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系

構(gòu)建人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)雙創(chuàng)實踐平臺，建立由課程實驗、課程設(shè)計、實踐訓(xùn)練、企業(yè)實習(xí)和畢業(yè)設(shè)計多層次、多維度的實訓(xùn)機制，形成創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)為特色的新工科學(xué)生實踐能力培養(yǎng)體系，并強調(diào)科技前沿與教學(xué)深度融合，理論與實踐融合。由于人工智能專業(yè)人才需求源自于企業(yè)，因此加強學(xué)校與企業(yè)的對接，形成校內(nèi)外聯(lián)合實習(xí)、產(chǎn)教融合的雙創(chuàng)實踐培養(yǎng)模式。創(chuàng)新能力培養(yǎng)流程如圖2所示。

三、結(jié)束語

人工智能作為多學(xué)科交叉融合的新型專業(yè)，構(gòu)建課程體系和人才培養(yǎng)方案任重道遠。我校對人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)工作進行了近三年的探索，探討了以計算機科學(xué)為核心，以智能交通為特色的人工智能專業(yè)建設(shè)方案，提出了專業(yè)課程體系及人才培養(yǎng)模式，為新時代人工智能專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)提供參考。

參考文獻：

[1]蘇曉光，于莉莉.人工智能與新工科人才培養(yǎng)探討[J].中國管理信息化，2018，21（16）：195-196.

[2]高奇琦.人工智能的學(xué)科化： 從智能科學(xué)到智能社會科學(xué)[J]. 探索與爭鳴， 2018（9）：84-90.

[3]余琍， 彭敏， 劉樹波. 武漢大學(xué)人工智能本科專業(yè)人才培養(yǎng)探究[J].教育現(xiàn)代化，2019， 70（6）：15-17.

[4]謝榕，李霞. 人工智能課程教學(xué)案例庫建設(shè)及其案例教學(xué)實踐[J].計算機教育，2014（19）：92-97.

[5]袁濤. “對分課堂”在大學(xué)理工科專業(yè)課程中的應(yīng)用[J]. 教育教學(xué)論壇， 2019（11）：5-8.

[6]龔玉梅，周瑞麗.基于BOPPPS 教學(xué)模型的線上線下混合式教學(xué)設(shè)計研究[J].工業(yè)和信息化教育，2019（12）：49-52.

作者簡介：

聶學(xué)方（1980年-），男，江西九江人，博士，講師，研究方向：超密集組網(wǎng)。

劉志偉（1982年-），男，江西南昌人，博士，副教授，研究方向：天線理論與設(shè)計。

王登輝（1985年-），男，江西宜春人，博士，講師，研究方向：無線傳感網(wǎng)絡(luò)。

胡輝（1970年-），男，江西南昌人，博士，教授，研究方向：機器視覺。

莫佳（1977年-），男，江西南昌人，博士，副教授，研究方向：信息安全。