基于個性化導師制的“人工智能+自動化”人才培養模式研究

陳飛 項林英

摘? 要：自動化作為與人工智能最緊密相關的學科之一，如何對標國家戰略和地方發展需求，培養適應人工智能發展的自動化人才，是自動化學科在新發展背景下必須回答的基本問題。文章提出“精細化”的導師選擇機制、多層次的科研指導模式、基于知識融合與學科協同的復合型人才培養模式等一系列培養措施，有助于加強自動化人才培養與人工智能創新研究的融合，完善“人工智能+自動化”的多主體協同育人機制，多形式、多層次地培養人工智能領域的專業人才，為我國的“人工智能+自動化”人才培養提供一些有益參考。

關鍵詞：個性化導師制;自動化;人工智能;人才培養

中圖分類號：G649 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2022）08-0149-04

Abstract： Automation is one of the disciplines most closely related to artificial intelligence. How to target national strategies and local development needs and cultivate automation talents that adapt to the development of artificial intelligence is a fundamental question that the automation discipline must answer in the context of the new development. This article proposes a series of methods such as a refined tutor selection mechanism， a multi-level scientific research guidance model， and a compound talent training model based on knowledge integration and discipline collaboration， which will help strengthen the integration of automation talent training and artificial intelligence innovation research. These approaches will help improve the multi-agent collaborative education mechanism of "artificial intelligence + automation" and cultivate professional talents in the field in multiple forms and levels， which provides useful references for the training of automation + artificial intelligence talents in our country.

Keywords： personalized tutorial system; automation; artificial intelligence; talent training

一、導師制的發展歷史與存在問題

導師制誕生于14世紀的英國[1-2]，牛津大學的W.Wykehams教授首次提出了導師制，彼時導師的主要職責是指導學生的學業以及監督其日常行為規范。1643年，牛津大學頒布規定，要求“所有的學生必須配備導師”，要求導師必須具備“良好的品質與廣博的學問”，并明確了導師的職責是“教導學生遵教規、守戒律與規范”。20世紀初，以哈佛大學為代表的美國高校也逐步開始推廣本科生導師制[3]。區別于英國的導師制，美國的導師制是學分制的補充，主要起輔助作用。20世紀90年代，學分制的弊端開始凸顯，導致本科生教育質量嚴重下滑。隨后，美國研究型大學本科教育委員會發布了《重建本科生》報告，建議每名學生均要配備一位導師[4]。

本科生導師制在20世紀30年代傳入中國，經過幾十年的不斷發展，模式大致可分為全程導師制、年級導師制和科研導師制等。與美國高校類似，中國現代意義上的導師制與學分制是密不可分的。1918年，蔡元培率先在北京大學實行了學分制[5]。20世紀40年代，在校長竺可禎的支持下，浙江大學開始實行導師制[6]。改革開放后，中共中央與國務院頒布了《關于教育體制改革的決定》[7]，提出“實行學分制和雙學位制”。與此同時，部分高校開始試行本科生導師制。20世紀90年代后期，受到擴招的影響，人才的培養質量不斷下降。另一方面，社會對專業人才的能力、素質要求越來越高。在這個背景下，作為學分制有益補充的導師制的重要作用開始凸顯出來。進入新世紀，盡管教育部出臺了《關于全面提高高等教育質量的若干意見》[8]，并提出“改革人才培養模式，實行導師制”，但由于受到教師數量、教學條件等客觀因素的制約，部分高校并沒有為本科生安排導師，有的高校盡管安排了導師，但流于形式。隨著人工智能技術的突破以及以此為基礎的新一代信息科學技術的迅速發展，以學分制為主的“粗糙型”批量培養模式已無法適應當前社會對人才培養質量的要求。

（一）粗糙化帶來的形式化、功利化

本科生導師制度核心主體是導師和學生。目前普通高校的生師比較高，導師數量嚴重不足，導致“僧多粥少”，學生與老師之間無法進行充分的接觸與交流[9]。譬如，東北大學秦皇島分校現有學生11 000余人，而專任教師僅600余人，師生比為18.33∶1。此外，在現有的考核體系下，教師的教學與科研任務較重。雙一流高校自動化學科的普通教師每年至少需要完成1門本科生課程以及1門研究生課程的教學量，并完成2～3篇研究論文、申請1～2項課題，難以保證有足夠的時間細心指導學生。另一方面，隨著大學的擴招，生源質量（特別是研究生質量）急劇下滑，相當比例的學生從事科研活動的動機模糊，缺乏基本的科研素質，部分學生存在較重的功利心。F68B8262-EF2D-49DC-A2AD-54C162E2A117

（二）批判精神的缺失

在學生培養層面，本科生導師制度可細分為兩個相互關聯的目標：一是求真、求實、求美的科學精神;二是自主學習、解決問題的能力。二者之間存在著內在的邏輯關聯，但其立足點是要求學生具備科學的批判精神[10]。應該看到，目前高校學生普遍缺乏批判精神，不懂得如何帶著批判的精神閱讀科學文獻，對科研論文的內容不加思考、全盤吸收，導致論文閱讀質量不高，甚至不知道怎么讀。學生在學術研討會上經常一頭霧水，不懂得提問，導致科研遲遲打不開局面。部分學生對科研的困難認識不足，以為存在像“解題”一樣的固定套路可以順利讀論文、做科研。

二、自動化學科的發展以及實施個性化導師制的必要性與緊迫性

（一）個性化導師制是人工智能背景下自動化學科的客觀需求

人工智能是當今世界變革、技術創新和經濟發展的推動力，亦是未來信息技術的制高點。我國已將發展新一代人工智能技術納入國家規劃，工業界也在不斷加大引入力度，融合和發展相應的人工智能技術。自動化作為與人工智能最緊密相關的學科之一，如何對標國家戰略和地方發展需求，培養適應人工智能發展的自動化人才，是自動化學科在新發展背景下必須回答的基本問題。人工智能知識體系的更新迭代速度太快，導致以課程教育為主的“學分制”培養方式無法迅速適應。譬如，若想對本科生的專業課程進行修改，需要對培養方案進行修改與調整，而整個流程可能需要2～3年時間。本科生導師是自動化專業大學教育的重要組成部分，導師的學術視野有助于幫助學生們更早地了解人工智能的國際前沿，樹立立德報國的遠大志向，從而形成正確的價值觀、人生觀與世界觀。建立個性化導師制度，為自動化專業人才量身定制適合的導師，提高本科生導師在立德樹人過程中的準確性、目的性，有助于營造全員、全過程、全方位的育人體系，為培養適應人工智能發展的、精細化的自動化專業人才打下堅實基礎。

（二）個性化導師制是培養精細化、遞進式自動化人才的必由之路

實施個性化導師制是深化自動化學科教育教學改革，創新學科人才培養模式的重要途徑。自動化專業旨在培養具有正確價值觀、良好的科學素養、夯實的理論基礎、扎實的專業技能、國際化的發展視野，并且能綜合運用控制、優化、估計理論和技術解決跨領域問題的精細化、遞進式人才。針對自動化學科建立個性化導師制，可響應國家的人工智能發展戰略，提升自動化學科教師教書育人的歷史使命，是培養能夠適應國際發展形勢的自動化人才的必由之路。

三、基于個性化導師制的“人工智能+自動化”人才培養模式的建議與舉措

（一）“精細化”的導師選擇機制

目前本科生導師通常采取雙向選擇制度，由導師制定相應的課題，學生根據興趣自主申報，經導師同意后學生進入課題組，基本流程與畢業設計類似。但學生對自身的發展方向不甚清楚，進入課題組的動機并不純粹，往往就是抱著試一試、鍍鍍金的態度，從而幫助其實現保研或者出國的目的。另一方面，導師對學生的綜合能力、投入時間缺乏了解，導致雙向選擇效果不甚理想。部分導師在本科生上投入了不少時間與精力，但最終效果不理想，從而對指導本科生失去了興趣。為此有必要建立以學生發展方向為主導的更為“精細化”的本科生導師選擇機制，更加精準地為每一位導師與學生找到自己的“意中人”。

普通高校本科生的主要畢業選擇是工作、國內讀研以及出國深造。針對畢業后直接工作的學生，可從校企合作單位中為其選擇導師，導師需要具備五年及以上工作經歷，同時具有較高的專業水平，并且能夠為學生提供合適的實踐或實習機會。此類學生的培養目標是成為未來企業的領導者或技術革新者。針對國內讀研的學生，在相關專業挑選具備較高學術水平的導師對其進行指導。這部分學生的培養重點是學術能力，為學生定制學期目標，并定期對學生的科研進度進行考察、度量。對于打算出國的學生，可嘗試配備雙導師（國內+國（境）外），利用本科生國際交流項目或者國內導師的資源為其尋找國（境）外高校導師，支持學生走出去，參與國際交流與合作，拓寬國際視野。例如，筆者所指導的部分本科生，已經在新加坡國立大學（NUS）、沙特阿卜杜拉國王科技大學（KAUST）參與了項目合作，部分學生以第一作者身份發表了SCI收錄的期刊論文。

（二）個性化、多層次的科研指導模式

由于生師比過高等因素的制約，有必要建立以導師為主、博士生以及高年級研究生為輔的個性化、多層次的科研指導模式。針對自動化學科的特點，根據每個本科生的學業興趣為其配備導師，發揮導師在指導學生學習、研究和立德樹人方面的作用。鼓勵和支持博士、碩士研究生參與對本科生的個性化指導工作，例如本科生的大學生創新訓練項目、畢業設計等。讓研究生參與科研指導工作，并不意味著導師可以對本科生完全放手，導師仍需定期召開組會，對本科生的科研工作進度進行定期指導，指出其可能存在的問題，并為其未來的工作指明方向。根據本科生的個人興趣（偏工程或偏理論），通過制定工程課題、理論課題等個性化培養方式幫助本科生積累科研經驗，培養科研興趣。本科生長期在良好的學術氛圍中耳濡目染，可以激發本科生參與科學研究、鍛煉創新能力的主動性，打破教師與學生之間的壁壘，克服生師比過高等缺陷。

具體而言，針對低年級的學生，結合自動化與人工智能相關領域的科研熱點以及導師的科研項目，引導學生在專業教育范疇內圍繞自動化學科的相關學術問題展開自主學習與實踐。構建多層次的科研指導模式，指導團隊以導師為主，博士研究生或高年級研究生為輔，導師負責具體課題的制定、人員安排以及指導工作進度，并對最終科研成果的正確性與先進性把關。為了防止導師與本科生之間脫節，本科生需定期向導師匯報工作，并根據導師的指導意見對項目的方向以及進度進行適當調整。筆者所在的研究團隊近三年吸納了6位本科生參與科研，其中部分學生希望出國深造，團隊為其安排了以理論研究為主的課題，最終學生均順利發表了第一作者的SCI論文并得到了與國外高校合作的機會，為出國深造打下了很好的基礎。另一部分學生對工程研究感興趣，因此團隊為其制定了偏工程應用的課題，例如搭建機器人硬件平臺及配套的軟件系統，并配備了有經驗的博士研究生對其進行輔助指導。F68B8262-EF2D-49DC-A2AD-54C162E2A117

（三）基于知識融合與學科協同的多元人才培養

基于本科生導師制，強化“人工智能+自動化”領域交叉人才培養，推進“新工科”建設，形成“人工智能+自動化”復合專業培養新模式。通過建立相關方向的導師群，針對自動化專業優秀本科生量身定制、開發一批可推動自動化學科與人工智能交叉方向研究的課題，并在自動化學科的課程中增加與人工智能的相關內容，培養人工智能應用領域的復合型專業人才。加強自動化人才培養與人工智能創新研究基地的融合，完善“人工智能+自動化”的多主體協同育人機制，多形式、多層次地培養人工智能領域的專業人才。導師群可依托人工智能研究院等交叉研究中心，加大“人工智能+自動化”人才的培養力度，不斷優化完善自動化專業學科建設，構建知識融合與學科協同的多元化本科生導師育人體系。

可建立控制、估計、優化、博弈和強化學習等自動化方向的導師群，選拔優秀學生參與自動化與人工智能相關學科導師的科研項目或申報大學生創新創業訓練計劃項目，學生通過與不同導師的交流，可激發其熱愛自動化學科、立志從事人工智能相關學科研究的興趣，培養學生獨立進行科學研究亟需的批判精神以及融合多學科知識分析、解決問題的能力及嚴謹的科研態度，從而為自動化類拔尖創新人才培養打下堅實基礎。實施導師指導下的個性化人才培養計劃，為優秀的自動化學科新生開“綠燈”，針對學生個人研究興趣、培養目標和學習成績量身定制適合的跨學科選修課題，以創新學分替代部分選修課學分。在科研創新方面，導師群從文獻閱讀、課題研究到結題答辯、發表論文，對學生進行全程個性化指導。

四、基于個性化導師制的“人工智能+自動化”人才培養模式的特色

本文通過剖析自動化學科當前導師制培養體系的存在問題，梳理自動化與人工智能相關學科之間互相協同、互相促進的辯證統一關系[6]，提出了基于個性化導師制的“人工智能+自動化”人才培養模式，其特色體現在：

（1）協調過高的生師比引起的矛盾，破除大眾化、粗糙化的本科生導師制度下的諸多弊端，充分調動師生兩方面的積極性，培養“人工智能+自動化”的多元創新人才。

（2）培養學生具備科學的批判精神，具備基本的信息檢索能力，能夠在龐大的知識庫中辨別正確的、對自己有意義的那部分內容，培養德才兼備、全面發展的自動化專業多元人才。

（3）多層次、多元化下的精細化，對學生的個性化培養覆蓋自動化專業學生大學學習的全過程，從入學初的自動化專業導論到科研項目選題，再到畢業論文（設計）的撰寫等重要環節，均有導師（群）進行指導，確保學生大學四年在學業成績、學科交叉能力、溝通能力、國際視野以及創新精神等方面都取得顯著進步。

五、東北大學基于個性化導師制的“人工智能+自動化”人才培養模式

自動化專業是東北大學的傳統優勢學科，并且在人工智能相關研究方向（例如工業人工智能）具有長期積累。2019年東北大學工業人工智能研究院成立，隨后學校積極推進“人工智能+自動化”相關學科的布局、建設，探索“人工智能+自動化”的多元人才培養模式。東北大學建立了全新的保障體制，匯聚了校內外的高層次科技資源和國際智力，并積極實施多學院多學科的國際化大跨度交叉融合，為“人工智能+自動化”個性化導師制的實施提供了人才與硬件保障。學校開展了暑期世界名校法國圖爾與奧爾良工程師學院（法國頂尖大學國家綜合理工學校聯盟成員）工程師項目，自動化學科與美國華盛頓大學、美國南加州大學和英國曼切斯特大學等國外著名高校開展了各類聯合培養項目，為本科生提供了大量珍貴的學習、訪問機會。

東北大學在全校范圍開展了個性化導師制，從而彌補教學環節的不足。優秀的導師能夠引導本科生進行蘇格拉底式的具有批判精神的學習，從而激發學生主動學習、創新的精神。部分學院開展了“全程導師制”，旨在促進學生綜合能力的提升，引導學生更好地閱讀科研文獻，并在本科生與導師之間搭建了穩定溝通的平臺。針對學生的個性化差異，自動化相關導師幫助學生制定了課程學習計劃，并指導學生選擇專業發展方向，有意識地引導以及培育學生對自動化學科、對人工智能的研究興趣。學校還將本科生導師工作納入教師考核范疇，作為年度考核、聘期考核、職稱評定的重要依據。

與此同時，東北大學不僅增設了“智能科學與技術”一級學科，還自主設置了“機器人科學與工程”“人工智能臨床醫學”等二級學科。自動化學科將控制、估計、優化和博弈等自動化傳統研究方向與人工智能前沿領域（例如強化學習、大數據等）深度融合，并且結合東北大學冶金等傳統優勢學科，為本科生的發展、就業拓寬了道路并指明了新的方向。

六、結束語

人工智能是當今世界變革、技術創新和經濟發展的重要推動力，亦是國家的重要戰略規劃。自動化作為與人工智能結合最緊密的學科之一，如何構建基于個人性導師制的“人工智能+自動化”復合型人才是自動化學科亟需解決的問題。本文提出“精細化”的導師選擇機制、多層次的科研指導模式和基于知識融合與學科協同的復合型人才培養模式等一系列培養措施，有助于加強自動化人才培養與人工智能創新研究的融合，完善“人工智能+自動化”的多主體協同育人機制，多形式、多層次地培養人工智能領域的專業人才，可為我國的“人工智能+自動化”人才培養提供一些有益參考。

參考文獻：

[1]趙廣海，董啟樂.中小學導師制的實踐與探索[J].學校黨建與思想教育（下半旬），2011（9）：79-80.

[2]王軍，李大鵬.高校本科生導師制與新時期人才培養研究[J].吉林化工學院學報，2020，37（4）：55-58.

[3]姜華，方水鳳，李海雄.美國精英高校本科生招生制度探析[J].清華大學教育研究，2014（1）：111-120.

[4]許邁進，杜利平.美國研究型大學本科教育的變革與創新[J].浙江大學學報（人文社會科學版），2004，34（4）：29-36.

[5]劉明海.學分制的產生及其發展歷程[J].中華素質教育，2004（9）：67-68.

[6]沈文欽.本土傳統與西方影響：20世紀80年代以來通識教育的制度化進程[J].北京大學教育評論，2018，16（4）：128-147+187.

[7]胡啟立.《中共中央關于教育體制改革的決定》出臺前后[J].炎黃春秋，2008（12）：1-6.

[8]劉延東.深化高等教育改革 走以提高質量為核心的內涵式發展道路[J].求是，2012（10）：3-9.

[9]朱信號，馬勇.中國普通高校教師隊伍發展狀況研究[J].北京航空航天大學學報社科版，2012，25（6）：109+111.

[10]郭峰，孫士宏.大學自我批判精神重塑[J].教育研究，2008，29（3）：44-49.

基金項目：河北省高等教育教學改革研究與實踐項目“實施教學研相結合，培養高素質創新人才”（2018GJJG429）;東北大學秦皇島分校教學研究與改革重點項目“多元.精細.遞進：基于個性化導師制的‘人工智能+自動化人才培養模式的建構與實踐”（2021JG-A01）

作者簡介：陳飛（1982-），男，漢族，福建福州人，博士，教授，研究方向為復雜網絡和多智能體系統控制、估計與優化。

通信作者：項林英（1980-），女，漢族，浙江建德人，博士，副教授，研究方向為復雜網絡系統控制與優化。F68B8262-EF2D-49DC-A2AD-54C162E2A117