人工智能人才培養模式研究

滕飛 楊燕 彭博 龔勛

關鍵詞：人工智能；培養模式；課程建設；教學方法探索

1引言

隨著新一代信息技術不斷創新發展，人工智能逐漸融人各行各業，社會建設對相應領域人才的需求程度日益提高，新工科改革正是我國工程教育為應對第四次工業革命到來而進行的全方位變革[1]。在“人工智能+”時代下，培養具有時代特點，滿足行業發展新要求的人才是教育的關鍵所在。而在信息化普及的過程中，其他學科專業也逐漸崛起，高校計算機類專業的人才培養面臨新的挑戰。作為為國家輸送人才的基地，高校應以順應時代發展，圍繞國家戰略和區域發展需要為前提，對人工智能專業學生培養規劃進行升級，在實踐中創新改革傳統的教學模式，培養應用型人才。

2國內外現狀分析

2017年至今，相關部門及相關單位先后發布《國務院關于印發新一代人工智能發展規劃的通知》《高等學校人工智能創新行動計劃》《關于“雙一流”建設高校促進學科融合加快人工智能領域研究生培養的若干意見》，對我國高校人工智能人才培養模式提出了更高要求，旨在為我國科技發展提供更加充分的人才支撐。截至2020年2月，新增人工智能專業的高校多達180所，并且有171所高職院校成功申報人工智能技術服務專業。在國家的大力扶持和發展下，我國高校積極跟進，清華大學成立人工智能學堂班，通過“AI+X”課程項目，使學生將人工智能與其他學科結合，深化對人工智能的理解；浙大圖靈班提出“四全一?！钡呐囵B理念，通過全程導師引領、全球資源導人等方式，多措并舉提高人才培養質量。同時，國外著名高校也在著手升級既有人工智能人才培養模式。人工智能專業全球第一的卡內基·梅隆大學定位培養跨界、復合型人才，通過廣泛思考、跨學科完成多類別任務培養學生的批判性和探究性思維：斯坦福大學提供“寬幅課程+定制”“寬幅課程+精深專”“寬幅課程+精深專業+研究經驗”等一系列方案培養復合型人才：哈佛大學、麻省理工大學等國際名校嘗試通過“項目制”“校企合作”等新型培養模式強化學生實踐能力，持續發力人工智能尖端人才培養。

對比我國工程技術學科，則更多注重知識傳授，而國外更注重多樣化、自定義的個性化培養方式，對知識的掌握更強調基礎和廣博的面，同時非常重視高階思維（理解、應用、分析、綜合和評價）的培養。因此，設置多元的培養路徑和靈活的培養方式，對我國人工智能時代的高等教育變革研究具有創新意義。

3人工智能教學改革內容研究

3.1“人工智能+X”模式

人工智能具有跨學科、多元化、迭代快的特點，隨著人工智能在醫療、制造、交通、通訊、住宅等領域廣泛應用，其與工、農、醫、理、文科的聯系更加緊密，進一步表明了加快推動“人工智能+X”復合型人才培養的進程的必要性。而如今我國高等教育在人工智能人才培養方面存在一些問題，如本科層次的人工智能專業人才培養目標單一、缺乏成熟的專業課程體系、培養方向分散且創新能力不足等。同時，高校的學科壁壘、學院劃分、教職人員流動限制和跨學科教育實踐的落后性也在一定程度上阻礙了人工智能專業相關平臺和模塊化課程的有效實施。因此，高校探索合適的“人工智能+”復合型人才培養模式并調整人才培養方案尤為重要。

要培養特色復合型、跨學科人才，應以培養寬口徑復合型人才、高水平專業人才和拔尖創新人才為目標，形成多元模式，在多學科交叉融合的基礎上，面向行業領域將人工智能與相應行業的既有專業結合。拓展引入多樣化、多層次的人工智能課程培養方案，在延伸專業應用的同時構建復合型人才培養體系。

3.2以學生發展為中心，形成需求引領的教學體系

作為一門快速發展的新興學科，“人工智能”同其他專業一樣需要進行創新實踐的教學改革。從以教材、教室、教師為中心，向以學生、學習及其效果為中心轉變，能夠解決人工智能專業課程內容繁雜，科研實踐關系不緊密導致的學生在研究和應用方面“無從下手”“力不從心”等痛點。

圍繞以學生發展為中心確定培養目標，明確所需的要素，從而根據需求設置課程體系和特色教學項目，體現出人工智能專業教學過程中高水平、定制化、綜合性的特點。通過課程改革，把思政工作貫穿于教育的全過程，深入挖掘專業課程中的思政元素，并將思政元素與課程教學進行有機結合，讓學生在有針對性的教學培養方案中提高創新思維和綜合素質，破除高等教育舊模式，讓教學過程更加生動靈活。

3.3搭建企業與國際平臺，培養實踐創新型人才

如今的教學設計中存在“輕實踐”的問題，主要體現在實踐比例和內容兩方面，導致學生對所學知識的應用能力缺失。而實踐環節對學生的科研能力培養很重要，因此在注重理論學習的基礎上，應滿足實踐和學科競賽需求，保證資源能夠有效與實際課程相結合，促進學生動手實踐，發掘學生創新潛能。通過參加科研項目加深對科研工作的認識，引導學生深入思考，注重學生科研能力的培養，提高學生分析問題和解決問題的能力，循序漸進，使學生全面掌握人工智能技術理論和應用。

當下高校接觸范圍不斷擴大，校企聯合、國際交流逐漸成為國內人才培養的重要方法，這既能順應行業發展需求和內在趨勢，又能促進產學研深度融合，讓師資力量在國內外高校和企業間流轉的同時，給學生更開闊的視野及更務實的思維引導和技能訓練。雖然已有部分國內高校與企業或國外高校開展了一系列合作，但合作深度不夠，流于形式化，建立的國際學術交流平臺也沒有充分利用。因此，人工智能課程的改革在實踐中需要以院系和企業為人才培養的兩翼，構建跨界融合的平臺和實踐基地，有效利用平臺提高學生滿足企業人才需求的能力和國際化水平。

4人工智能教學改革實踐探索

基于我校人工智能專業人才培養模式在創新實踐能力培養方面有所欠缺的問題，從教學內容、教學方法上進行改革，不斷探索并實踐個性化、定制化、可復制推廣的特色卓越人才培養模式，從教學反饋來看，目前的探索和實踐是有效的，具體措施包含以下七個方面。

4.1跨學科復合培養

抓住人工智能專業多學科交叉的特點，整合跨學科師資力量，引導學生結合其他學科掌握人工智能技術。把握學科融合趨勢，以醫學健康為主題制定“人工智能+X”的培養方案，在計算機和醫學領域的專業教師共同指導下，提高學生的綜合能力，使學生掌握機器學習、自然語言處理、圖像處理等知識的同時，掌握生物醫學的基礎理論知識，并將理論知識應用于智慧醫療實際問題，如疾病預測、智能診斷等問題，讓學生在學習具體的案例和解決特定問題的過程中利用人工智能技術來克服本專業現階段面臨的挑戰，同時開拓在其他領域的創新。此外，提高學生的知識遷移能力，達到在實踐中利用人工智能技術和理念跨學科解決問題的目的，在培養復合型人才的同時積聚更多的創新靈感。

4.2課程改革

為保證人才培養的質量，提升本校人工智能學科的競爭力，圍繞人才培養目標確定課程體系和特色教學項目。在培養計劃上，以學生對專業知識的儲備為基礎，在有專業領域的系統思維方法后，重視培養實驗實踐能力，以學生為中心，將計算機專業的傳統課程轉變為具有人工智能特色的新型專業教學課程。在教學目標中，將思政與課程融合，積極將正確的價值導向貫穿于教學中，培養學生正確的世界觀、人生觀、價值觀，在提升學生專業能力的同時，培養學生的家國情懷和全球視野。在教學中，還要發揮學生的主動性和創造性，提高學生學習能力，讓學生成為課堂的主角，以問題為導向，組織學生分組討論，交流學習中的問題、難點，同時每個小組分配至少一名相關專業導師，引導學生小組找到問題答案，培養學生的專業能力和科研思維。

4.3科研實踐

在制定專業的培養計劃和教學方法后，團隊有效整合科研實踐和教學兩種活動，推動科研和教學相結合。采用科研和教學相互促進和共同發展的培養模式，在學生對課程的基本理論和實踐內容掌握的基礎上，鼓勵學生參與科研項目，針對具體問題提出解決方案，在不斷實踐和改進的過程中完善研究項目的技術路線，讓學生在密切參與中提高自身科研水平。為保證每名學生都能夠參與科研實踐環節，由每名導師帶領一個五人學生隊進行科研項目實踐。經師生討論確定項目內容后，相關項目將并人我?？蒲杏柧氂媱潱⊿RTP），該計劃對于項目工作流程、組織管理以及結題驗收等方面都做出了規范的要求，既便于項目的統一管理，又避免了學生由于經驗不足而導致的盲目情況，讓學生在實踐探索中明確目標。

4.4競賽參與

競賽也是提升學生綜合能力的重要方式，通過在課堂中融人競賽相關的理論和思想，可以提高學生的專業興趣和參賽積極性，讓專業課程與學科競賽相互貫通和促進。鼓勵學生根據各自興趣參加相應比賽，通過競賽了解當前的研究熱點和主流方法，發散思維提出自己的創新點，尋找解決賽題的最佳方法或在比賽的公共數據集上驗證創新方法的可行性。同時，訓練學生的軟件開發、數據分析能力，激發學生的自主學習熱情，培養他們的動手實踐、獨立思考能力及團隊協作意識。積極發揮競賽對教學改革的推動作用，形成導師悉心指導、學生積極參與的濃厚創新實踐教學氛圍。

4.5國際交流

面對高等教育國際化的需求，充分利用國內外高水平教學資源，圍繞學科研究領域，建立國際學術交流平臺，由領域內頂尖專家或科研團隊牽頭，定期組織學術交流會議，至少保證高質量講座的頻率在1次／月以上，且持續時間能夠覆蓋學生整個基礎課學習期間，為學生的專業研究提供良好的知識儲備，對國內外的研究現狀有更為系統的認知。通過國際課程為學生營造國際化教學環境，開展不同的國際化交流形式，讓學生適應人工智能時代的國際競爭，提升學生視野，了解不同高校的科研模式，并為學生出國學習打下了一定基礎。

4.6校企合作

如今，大學的教學和研究工作并不是孤立進行，在培養方案中設置獨立的校企合作模塊，與亞馬遜AWS開展密切合作，為本專業學生定制個性化培養方案，單獨編班，獨立授課，制定專門的教學計劃，從國內外聘請一流的師資，提供一流的學習條件，營造一流的學習環境和氛圍，因材施教。著眼于人才培養的長期目標，提供人工智能領域豐富的課程、實訓、大賽等資源，實現跨界融合，取得更好的教學效果。達到高校向企業提供人才資源，為企業發展注入技術力量、研發活力和人才支撐，企業為學生提供開闊的、真實的實踐平臺和實踐基地的目標。

4.7本研協同培養

本、研學生共同交流和學習的過程也是互相促進的過程，抓住本科生和研究生協同培養這個有效途徑，讓本科生加入研究生導師科研團隊，與研究生組建混合科研、競賽團隊，在研究生的帶領下發展自己的研究方向并開展較深入的探索，在項目組的工作中樹立自己從事科研工作的流程和方法，明確研究目標，有一定的研究成果，最好在在實踐創新中能夠撰寫論文或申請專利。

5結束語

在人工智能新時代背景下，人工智能專業的學生培養是未來中國在人工智能浪潮下能否搶占先機的重要因素。

有效地解決高校教育普遍存在的教學問題需要跳出傳統的思維模式，讓理論知識、專業實踐和社會需求相匹配。人工智能方向的課程是理論性和實踐性都很強的課程，為培養更接近社會實際需求的人才，本文提出了該專業的課程建設方案并加以實踐，最后給出如下建議：第一，結合自身特色，實現跨界融合，在明確的培養目標下通過“人工智能+X”的模式培養復合型人才，提高學生的創造力和綜合素養；第二，注入思政基因，引入深度思考，培養創新思維，建立良好的教學體系，讓學生成為課堂的中心，通過啟發式教學讓學生全面掌握人工智能技術的理論和應用；第三，加強實踐環節，提升應用能力，鼓勵學生參加學科競賽或參與科研項目，避免理論和實踐脫節，使學生在實際應用中分析和解決問題，同時與社會密切互動，加深與高校和企業的合作。

在以人工智能為代表的新一輪科技革命中，人才培養是關鍵，高校作為國家人才培養的高地，優化人才培養模式，完善人才培養體系，是推動我國科技實現高質量和跨越式發展，把握世界機遇的必經之路。