新工科背景下人工智能專業建設三大問題探討＊

方 瑩，王帥芳，衛一帆，朱 培

(商丘師范學院信息技術學院，河南 商丘 476000)

0 引言

國家發展依賴教育的發展和人才的培養，人工智能既為國家今后的跨越式發展提供了機遇，也進一步加深了國際間的教育和人才競爭。為促進我國人工智能的快速發展，2017 年國務院在其印發的《新一代人工智能發展規劃的通知》中提到：“到2020年，人工智能產業成為新的重要經濟增長點，到2025 年，人工智能成為中國產業升級和經濟轉型的主要動力。”

2017年2月之后，教育部積極推進“新工科”建設，先后形成了“復旦共識”、“天大行動”和“北京指南”，并發布了《關于開展新工科研究與實踐的通知》、《關于推進新工科研究與實踐項目的通知》，全力探索形成領跑全球工程教育的中國模式、中國經驗，助力高等教育強國建設。“新工科”建設與發展旨在滿足我國新經濟產業發展的現實需求，是高校深化工程教育改革的方向，更是未來贏得國際競爭的重要途徑。

“人工智能+新工科”的本質可理解為“人工智能時代下，為應對新科技及新產業革命，工程教育的發展及主要目標是培養具有創新創業意識、精神和實踐能力的新時代工程性人才”。從人工智能、智能制造等新技術出發，在現有工科專業的基礎上探索新領域和新方向，形成一套新的課程體系；通過跨學科、跨專業的方式培養具有多學科交叉融合的工程人才，最終形成新的人才培養方案、師資隊伍和管理模式；通過完善工科人才“創意—創新—創業”教育體系，形成以創新創業能力為導向的培養模式。對高校而言，培養新工科背景下的人工智能專業人才建設是國家發展的戰略新需求，也是國際競爭的新焦點。

1 相關研究及現狀

我國高校已經全面認識到人工智能專業的重要性，但之前的人才培養主要集中于研究生階段，本科階段的學習以基礎課程為主，專門設立本科層次的人工智能專業近三年才開始實施，目前全國范圍內開設人工智能專業的高校不到一百所，尚沒有可大范圍投入工作崗位的畢業生，人才的需求與市場的需求存在相當大的差距。

目前，人工智能專業的開設主要呈現了四方面特點：一是符合國家戰略與社會需求，二是體現辦學特色與學科優勢，三是聚焦人才培養與科技創新，四是注重與政府、企業合作共建。由于人工智能專業在各高校設立的時間都不長，盡管已在科技創新、人才培養、社會服務等方面取得了一些成就，但是還處于發展的初級階段，仍存在一些不容忽視的問題。

我國高校人工智能專業人才培養的瓶頸主要有三點。①人工智能的知識結構體系欠缺。人工智能是典型的多專業知識交互融合的技術領域，因此人工智能教育人才自身應具備多專業交叉的知識和技術素養，這給傳統單一工科培養模式帶來挑戰。②人工智能教育專業的空白。傳統教育技術、計算機專業等師范類教育專業存在人才培養目標設定、課程體系、知識結構等局限，無法直接改造為人工智能教育專業，也無法體現新工科多專業融合的內在需求和特點。③人工智能教育人才培養路徑尚形不成推廣模式。由于新工科跨專業交叉的需要，人工智能教育型人才培養必須建立相應的路徑與模式。

普通本科院校在人工智能專業建設上普遍面臨幾個實際問題。①專業體系設置的問題。如開設哪些課程，合理設置課程的先后順序，是否與其他學院協同開設等。這些需要在設立這個專業前進行切實論證。②師資力量的問題。人工智能是多學科交叉的、綜合性專業體系，計算機、電子、機械、數學等方面知識缺一不可，依賴某一專業的教師肯定不行，再者現有教師的知識儲備也不夠，怎樣解決這些問題也是需要統籌設計的。③人才培養的創新模式問題。新工科背景下的人才培養更注重全面性、創新性，以現有成果為基礎的課堂講授不足以滿足要求，如何在培養過程中引入可行的校企合作模式、加入創新培養，是擺在尚為踏足該專業的教師面前的核心問題。針對這些問題，本文將進行相應改革和實際操作可行性方面的研究。

2 新工科背景下人工智能專業建設三大問題探討

普通本科院校申辦人工智能專業的三大問題可歸納為：培養模式、師資力量、實踐平臺。其對應“怎樣培養、誰來培養、怎樣保障”的實際情況。

2.1 學科交叉下的人才培養方案設定

人才培養方案反映培養方向的定位，課程設置是人才培養的依據和核心，現在國內高校的人才培養方案的修訂多以工程專業認證為準進行。對人工智能這一新興、交叉學科而言，到底開設哪些課程是合適的沒有統一的要求和說法，因為各個學校自己的人才培養特色不盡相同。一般來講，整個課程體系分為四個模塊：通識教育、專業基礎、專業平臺（必修+選修）、實踐教學。通識和專業基礎課程注重學生基礎培養，差別不太大。專業必修、選修課程以及實踐教學部分能體現各自的特色，課程開設方面的導向有偏電子類、偏網絡類、偏特色應用類等。

2.2 專業融合下的師資隊伍建設

在新工科背景下，人工智能專業在本科院校的建設逐漸成為大趨勢。然而在多學科交叉的情況下，實現人工智能學科建設的成功，關鍵在于專業融合下的師資隊伍建設。下面將從教師選擇以及師資培養等方面進行分析。

人工智能學科涉及的知識廣泛，教師的配備目前較為可行的做法是對人工智能涉及的相關專業老師進行組合，再培訓提升，以形成專業的師資隊伍。

2.2.1 構建師資隊伍的教師選擇

所選擇的專業老師需具有較高的道德素質。一支高質量的師資隊伍，應該師德高尚，胸懷寬廣，關愛學生，甘于奉獻，這樣的師資隊伍在對待學生時會更有耐心。

所選擇的專業老師需具備一定的學術水準。這是衡量教師隊伍好壞的另一個重要標準。人工智能課程主要涉及了數學、心理學、神經生理學、信息論、計算機科學、哲學和認知科學、不定性論及控制論等方面，單依靠某一個學院或系室教師的力量是不夠的，必須聯合各相關專業教師組成跨學科的教師梯隊。

2.2.2 如何培養專業教師隊伍

人工智能是多學科交叉融合的專業課程體系，在教育教學過程中，對教師的要求更為嚴格，只聯合相關專業老師、不加以培養是不足以支撐這一綜合學科的。在教師培養時，注重專業知識融合。①通過相互聽課、課程研討、教師間的教學評價、教學競/比賽等教研活動，老師們可以了解其他課程的內容、其他老師的教學方法，比較促進自我教學能力提升，達到經驗分享、內部互通的效果，對整個課程體系有整體認知。②教師的培養與知識模塊相統一，發掘知識點的關聯性，不同老師對相關知識模塊的理解和講解需要統一、連貫，避免各自獨立或過多重復的情況。

在教師培養時，應注重教師的創新能力培養。人工智能學科屬于前沿學科，富有挑戰性，必須注重培養教師的創新能力，以利于教師引領并培養學生的創造性思維。創新能力的提升需要教師突破書本，對人工智能這類新學科而言，書本知識要么是經典不容易變動的，要么是比較成熟極可能無法跟上新技術發展的，因此能站在較高角度、緊跟新技術發展現狀是非常關鍵的。教師要“走出去”，不受教材限制，不斷學習新知識，利用好網絡資源，參加學術會議，指導并參加各種比賽，多與校外同行交流，始終讓自己在專業領域中的不斷學習過程中是非常重要的。只有教師保持足夠創新力，才能更好培養應用型本科生的創新性思維與創新方法。

教師的培養應注重校企聯合，構建教師培養平臺。目前已知的師資隊伍培養體系還不夠完善，教師對人工智能的相關知識和實踐也處在尷尬期，只能上網搜索來學習和補充，以及參加一些短期培訓。所以，在教師培養時，要以打造“高、精、尖”的師資隊伍為目標，全方位地培養老師的能力，分批次、分階段地長期對教師進行人工智能方面的培訓。

在教師培養過程中，教學模式也是不可忽略的。在本科院校開設人工智能課程，要考慮到學生的基礎，教師選擇怎樣的教學模式是一個挑戰。教師應該充分利用網絡資源，在傳統教學過程中，用好教學輔助工具，改變傳統的教學方式，讓學生走上講臺，把課堂交給學生，以學生為課堂的主導，老師作為學生的輔助力量，引導學生自主學習新知識，并在課上進行實踐討論，提高學生的自主探究能力。

2.3 協同保障下的特色實踐平臺構建

協同保障下的特色實踐平臺是基于為學生服務，融入人工智能技術、嵌入式技術、AR 技術、物聯網技術、智能制造等多種技術，通過豐富的基礎實驗和項目，達到從人工智能基礎學習深入到實踐應用的創新實踐平臺。

2.3.1 協同保障下的特色實踐平臺的建設目標

協同保障下的特色實踐平臺構建目標是以培養學生自主動手實踐能力為中心，提高學生的創新思維能力以及動手實踐能力，并且讓學生通過具體項目深入了解人工智能技術的實際應用，一方面可以為學生在人工智能方面的自主學習、實踐以至創新提供便利，另一方面可以為學生提供一些實際的幫助，如：參加競賽并且獲獎，申請專利，組建創新團隊，發表優質的學術論文，甚至研發產品等等。此外，協同保障下的特色實踐平臺可以成為人工智能建設以及培養人工智能型人才的基地。平臺可以促進人工智能學科的探索、學習以及發展，同時探索具有創意性的項目可以鍛煉本專業學生的創意創新思維，對學生學習專業知識非常有利。

2.3.2 協同保障下的特色實踐方案

通過借鑒其他相關專業的教學經驗，本文認為可以在如下三方面加強人工智能專業的特色實踐教學。

學校加強對學生的實操、實訓，將優質師資團隊和人工智能專業實驗平臺相結合，組建人工智能專業骨干教師隊伍，把擁有高質量實踐能力的教師組成教學團隊，依據畢業要求制定課程培養方案，把人工智能專業的理論教學和實踐教學課時進行合理分配，在專業教師指導下，將人工智能研究相關實驗和項目與基礎課程的知識點相融合，保證實踐、實驗的全面性；建立以項目為驅動的創新實驗體系，不僅鞏固了學生的基礎理論知識，而且加強了學生在人工智能方面的應用能力。通過學生在校內實訓中的表現進行過程性評價，及時發現問題，解決問題，并把評價結果作為學業成績的一部分，同時為人工智能領域的比賽選拔優秀的選手，實現一舉多得的目的。

人工智能專業通過實現“專業有特色，人人有項目，周周有活動，月月有比賽”的生動局面，可以對畢業目標的實現和培養目標的達成有積極的促進作用。通過實施“項目式教學”，讓學生全員參與，共享知識與技能，同時選拔培養技能拔尖學生，參加各類比賽，激發學生學習的熱情和學習地主動性。“賽教相長”，通過比賽檢驗了課程教學成果，激發了學生的自主探究意識，使學生把外在動機轉化為內在動機，增強了其創新精神。“學賽結合”為學生精進專業技能，實現“零距離”就業打下堅實基礎。

為激發學生的創新、創業熱情并培養綜合實踐能力，學校可以加強與企業合作教學，有針對性培養人工智能方向的人才，結合市場導向，注重本專業學生實踐技能，培養出社會需要的人才。學校和企業可以進行科學合理的資源配置，實現兩者的信息和資源共享，共贏發展。比如學校可以利用企業提供的先進設備和場地，而學校可以提供給企業有力的技術理論支持和人力資源，實現讓學生在校所學與企業實踐有機結合，讓學校和企業實現硬件和軟實力的優勢互補，節約教育與企業成本。企業還可以提供給學生實習、實踐的機會，互惠互利，不僅節約了企業的人力資源成本而且能讓學生更早的接觸實踐應用，并能更深入的了解企業的文化、管理和運行模式，為學生今后的職業發展提供有利依據。

3 結束語

伴隨著科學基礎和實現載體取得新的突破，人工智能在社會生活中的各個領域都發揮著舉足輕重的作用，而我國政府也將人工智能的發展提高到了戰略高度，在高校大力推進人工智能專業建設，這對我們人工智能專業的人才培養也提出了新的要求與挑戰。為了助力人工智能科技產業對國家和區域經濟轉型升級的關鍵作用，高校應該適應社會經濟發展需求，在基礎層、技術層和應用層不同層面精準定位，制定合理的課程實施方案、科學的畢業要求和培養目標，在協同保障機制下，發揮本校跨學科培養優勢，通過“校內實訓”、“以賽促學”和“校企合作”等一系列具體措施，保障人才培養的質量，并促進學生職業生涯的可持續發展，實現培養目標的達成，為社會和經濟的發展、進步提供有力的智力支持和人才保障。