計算機學科創新技術教育教學改革研究

韓改寧, 王維, 張偉, 吳宗勝

(咸陽師范學院,計算機學院,陜西,咸陽 712000)

0 引言

近年來,計算機學科建設在云計算、移動互聯網、物聯網、人工智能、大數據、電子商務等領域不斷改革和發展。結合我校的辦學宗旨,計算機學科人才培養以服務地方經濟建設,培養高素質應用型、技能型IT人才為目標,以社會需求和行業發展為導向,以培養實踐能力為中心,全面推行“以社會需求和行業發展為導向”的專業建設思路。本專業在大數據方向、人工智能方向和Web前端開發作為人才培養的突破口,不斷優化專業結構、強化師資隊伍、改革創新人才培養模式、更新教學方法。通過實踐教學體系建設,采用工程化教學理念,進行深度的校企融合,培養創新創業能力,使得畢業生具備一定的實踐能力。

根據相關機構發布的數據,目前全國的人工智能、大數據人才在3～5年內的缺口將高達150萬人以上,人才需求年復合增長率超200%。為了應對目前市場對高新技術人才的需求,師資力量不足、缺乏系統教材、在校培養與業界脫節等已成為專業人才培養上的大問題。高技能人才需求及大數據和人工智能人才分析如圖1～圖4所示。

圖1 高新技術市場人才需求調研

圖2 大數據和人工智能人才工作年限調研

圖3 大數據和人工智能人才的年齡調研

圖4 高新技術人才工作年限調研

由圖2、圖3可見,這個領域的中高端人才盡管趨于年輕化,但卻都要有一定的工作經驗。這與大數據和人工智能是新興高科技領域密切相關,這兩個領域具有較高的學科和專業門檻,入行的人才需要在學科和相關領域具備一定的知識和經驗沉淀。

因此,必須結合市場對人才的要求,深化“團隊式”和“3+1校企合作”等人才培養模式改革,加快雙師型師資隊伍建設。在實踐教學體系改革中,應加大大數據方向、人工智能方向應用性技術的引進,增加投入、改善辦學條件,形成專業知識、應用能力和綜合素質并重的人才培養體系。有計劃、有步驟地推進專業建設,培養高質量應用型人才,將計算機學科打造成整體優勢強、特色突出的應用型優勢學科。

隨著人工智能在大數據、云計算等技術協同推進下取得了突破性發展,推動了智能化、信息化產業的進程,尤其是多技術的融合對人才培養和師資隊伍帶來了革命性的變化,推動著教育不斷創新發展[1-3]。

當前,新一輪科技革命和產業變革正在進行,大數據的形成、理論算法的革新、計算能力的提升及網絡設施的演進驅動人工智能發展進入新階段,智能化成為技術和產業發展的重要方向。因此,在教育領域急需培養越來越多的大數據和人工智能人才。如何整合現有資源加強學科建設、如何吸引高層次專家加入教師隊伍,合理配置教師資源、建設具有前瞻性的學科、培養高新創新技能人才是各高校亟待解決的重大問題。

1 建設目標與建設內容

1.1 總體建設目標

針對近年來在專業建設與改革、實踐教學、師資隊伍建設中存在的問題,以及市場對高新技術人才的需求,結合目前學校已有的條件,設計“計算機學科創新技術教育教學改革”的建設方案。以大數據、人工智能為專業技能的切入點,結合專業及相關高新技術人才需要,以“人工智能+”滿足新業態發展變化,從學科建設、高層次師資隊伍建設、創新創業體系及平臺建設為人才培養與服務地方建設奠定基礎。總體建設目標如圖5所示。

1.2 建設主要內容

根據創新技術教育建設的總體目標,具體建設措施從以下4個方面進行建設。

1.2.1 學科建設方面

(1) 利用大數據、人工智能、云計算等高新技術構筑優勢學科群,匯聚優質創新資源,培養具有科技創新的人才,推出高水平的科研成果,建成適應地方建設發展的能力學科。以大數據方向、人工智能方向為突破口,加強計算機學科群建設,將大數據采集、大數據預處理、大數據存儲和大數據分析相關技術,以及數據挖掘、深度學習、視覺識別等人工智能相關技術滲透到計算機學科中,以拓展傳統計算機學科的局限性。

(2) 結合區域經濟發展的特點,利用咸陽大數據中心現有資源,通過學校和政府建立政校合作模式,將其現有設備共享,利用其現有數據開展大數據應用教學,同時服務于地方對大數據的需求,以此充實大數據方向學科建設資源。

(3) 利用“人工智能+教育”的模式,服務于學科建設,為進一步實現“教育+人工智能”提供基礎。通過學科建設擴充,培養具有科技創新的人才,建成適應地方區域的引領學科。

1.2.2 高層次師資隊伍建設

加強人工智能、大數據師資隊伍建設是培養高新技術智能創新人才的迫切需求。

(1) 為了滿足高新技術人才培養的需要,針對高層次人才引進難、培育現有教師周期長的問題,通過“互聯網+教育”的方式,協調著名高校和高新技術骨干企業參與師資隊伍的培訓。

(2) 組織教師參加高校大數據和人工智能師資培訓班,要求以最短時間產出最優成果為導向,充實教師知識體系結構。

(3) 通過校企合作、學校和政府合作模式,培養專業技能教育專業帶頭人和“雙師型”教師。

(4) 構建“人工智能+”教育新生態。加強校企合作育人,開展人工智能、大數據等高技術研發、應用推廣、智能實訓等,打造人工智能教育多邊生態。完善專家落地指導機制,推動學校聯合其他高等院校、科研機構等,開展教師培訓、教學指導和教育研究工作,提升學校育人水平和教師隊伍建設質量,構建人工智能、大數據創新教育新形態。

(5) 引領發展方向,通過促進教師跨學科教學能力提升、加強智能化教育領航等措施,充分利用互聯網、大數據、人工智能等新技術成果助推教師專業發展。

1.2.3 科技創新人才培養體系及平臺建設

大眾創業,萬眾創新,需要培養大量的高素質創新創業人才。通過人才培養結構調整,以“雙系統”模式和師范生的方式孵化人才。

(1) 根據區域產業結構特點,進行人才培養的結構調整,使得培養的人才能夠支撐社會高新技術產業的發展需求。

(2) 通過高校教育和創新創業技能訓練相結合的 “雙系統”模式,通過高層次師資隊伍引領,組建創新創業實驗平臺,構建創新創業團隊,培養學生的實用能力和創造性,在實踐中不斷提升創新創業質量,不斷完善教育教學方法,不斷更新專業知識,提高專業技能,培養具有一定創新能力的高技術人才。

(3) 利用師范生技能特長,培養能使用高新技術工具實現“人工智能+教育”的復合型人才。通過“人工智能+教育”對地方中小學教師開展人工智能、大數據培訓,為滿足人工智能、大數據在地方中小學校的普及應用提供需要的專業教師。

1.2.4 人才培養與服務于社會建設

通過前面的學科建設、師資隊伍建設和科技創新人才培養體系建設,培養的學生能滿足以下方面的需求。

(1) 咸陽正在打造千億元級電子信息產業,東有三星、西有彩虹的電子信息產業格局,圍繞信息產業結構優化、轉型升級,培養大批電子信息類專業技術人才,以滿足區域經濟建設與發展需要。

(2) 根據《教育部印發高校人工智能計劃》要求,不僅在大學普及人工智能,而且在中小學階段要引入人工智能普及教育,培養能為地方中小學提供人工智能應用教學的專業教師[4]。

3 建設結果分析與評價

協同創新,發揮政策引導作用,促進建設產學研用相結合。通過優勢學科群,驅動高層次教師隊伍,培養出科技創新人才,為咸陽地區信息化,智能化產業提供人才保障,同時為地方中小學人工智能、大數據課程的普及提供專業教師,形成區域一流學科的影響力和影響面[5-7]。

(1) 計算機學科群的建設,通過利用大數據、人工智能、云計算等,以大數據方向、人工智能方向為突破口,將大數據采集、大數據預處理、大數據存儲和大數據分析相關技術,以及數據挖掘、深度學習、視覺識別等人工智能相關技術滲透到計算機學科,以拓展目前傳統計算機學科的局限性。

(2) 利用著名高校教師和學校資源,通過“互聯網+教育”方式協助本校高層次高新技術的教師能力培訓,再利用高科技骨干企業進行教師實踐能力的培訓,從而建立具有高技術、高實踐能力的師隊伍建設。

(3) 組織教師參加高校大數據和人工智能師資培訓班,面向人工智能、大數據等學科的人才培養,充實教師知識體系結構。

(4) 培養具有大數據分析能力、人工智能技術服務方面的專業技術創新人才,以便為咸陽地區信息化、智能化產業提供人才保障。

(5) 輸送能夠服務于中小學“人工智能+教育”的創新型師資,使他們能服務于咸陽各個中小學,在咸陽各地區播撒創新的種子,使創新意識創新思想在咸陽大地上遍地開花。

(6) 出版面向中小學人工智能、大數據分析、虛擬現實技術教學的相關教材,以彌補由于地方經濟差異性造成的教育不均衡所帶來的教材本地化的需求。

(7) 充分利用已有實驗平臺承接中小學微課等教學資源建設、虛擬仿真課程建設,不僅能提高學生的動手能力,而且能夠為基礎教育提供優質教學資源,促進信息技術與基礎教育的全面深度融合。

(8) 構建以創新意識創新能力引領的計算機科學與技術專業的課程體系、課程資源、實踐教學體系等,盡早完成我校計算機相關專業創新型人才培養模式的升級改造。同時,成功經驗也可向地方兄弟高校相關專業進行推廣,以推動創新性教育的發展。

4 總結

創新技術教育主要通過學科建設、師資隊伍建設、創新創業體系與平臺建設及人才培養服務于地方經濟建設。預期通過優勢學科群,驅動高層次教師隊伍建設,培養出科技創新人才,以便為咸陽地區信息化、智能化產業提供人才保障,同時為地方中小學人工智能、大數據課程的普及提供專業教師,增強區域一流學科的影響力和影響面。