西部高校數學院系人工智能創新人才培養實踐

［摘 要］ 深化高等學校創新創業教育改革，是國家實施創新驅動發展戰略的重要舉措。人工智能時代社會信息化程度越來越高，西部高校身處經濟欠發達地區，師資條件和人才培養模式相對落后，急需激發師生主觀能動性，強化創新創業教育理念，緊密結合企業需求與專業教育，促進學生全面發展，推動畢業生高質量就業。桂林電子科技大學數學與計算科學學院依托教師創新創業團隊，借助企業命題的人工智能研發項目，驅動優秀學生提前接觸學科交叉知識和雙創實踐活動，配合科技公司工程師完成算法模型的分析與設計，探索創新人才培養的發展道路。

［關鍵詞］ 交叉學科；企業命題；創新創業

［基金項目］ 2023年度廣西高等教育本科教學改革工程項目“基于數學創新應用能力培養的‘項目化’實踐教學模式研究”（2023JGB210）

［作者簡介］ 徐增敏（1981—），男，廣西梧州人，博士，桂林電子科技大學數學與計算科學學院副教授，主要從事人工智能、應用數學研究。

［中圖分類號］ C961 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）22-0173-04 ［收稿日期］ 2024-01-28

國家創新能力的提升迫切需要突破自主創新的體制機制性障礙，推動社會創新力量的協同共進，從而實現國家創新能力和競爭實力的根本提升［1］。西部高校肩負欠發達地區協同創新的時代重任，如何依托高?？蒲袌F隊力量，與科研院所和行業企業建立深度合作，形成協同創新的有機整體，提升專業人才創新實踐能力，促進畢業生高質量就業，帶動地方經濟建設顯得尤為迫切和重要。

一、高校數學院系的學科發展現狀

（一）推進一流專業建設，加快科研平臺建設

隨著我國“雙萬計劃”建設方案的實施，打造一流本科專業成為我國普通高校發展要點。該計劃旨在引領帶動高校優化專業結構、促進專業建設質量提升，推動形成高水平人才培養體系［2］。桂林電子科技大學作為中央與地方共建的高等學校，數學與計算科學學院開設有信息與計算科學、應用統計學、數學與應用數學三個本科專業。其中，信息與計算科學專業為國家級一流專業建設點、國家級特色專業；應用統計學專業是自治區級一流專業建設點、廣西優勢專業；數學與應用數學專業是自治區級一流專業建設點。近年來，學院獲得了1個二級學科博士點、1個碩士學位授權一級學科點和1個碩士專業學位授權點，擁有3個自治區級科研平臺，提供了更好的科研環境。

（二）樹立OBE教育理念，打造寬松科研環境

樹立OBE（Outcome-based Education）成果導向教育理念，是推動高校培養高素質應用型人才的基本要素。截至2023年7月，我校共有19個專業通過工程教育認證［3］。下一階段將全面深化OBE教學改革，持續推動工程教育專業認證工作向縱深發展，加強教與學的咨詢指導和支持服務，促進教師專業素質提升和學生的能力發展，全面提高人才培養質量。雖然OBE教育是一種基于學習成果或者結果為導向的教育理念，但數學院仍然注重對學生創新實踐能力的產出進行分析，反向設計學生的教育結構以及相關評價體系。尤其在思考提升學科研究能力的時候，也要對比教學、就業等其他方面，數學院系有哪些優勢，發揮我校數學建?；囟嗄攴e累經驗，鼓勵有行業企業從業背景的教師，帶領學生深度參與人工智能和大數據類的橫向研發項目和縱向科研項目，給予成熟的科研團隊更大自由度。

（三）以學生需求為導向，加強生涯規劃指導

我院通過學業導師指導，利用專業認知、課堂教學、課后輔導、一章一測加強學生理論知識學習，通過科教協同、競賽培訓、生產實習、畢業設計強化學生動手能力的培養；通過朋輩幫扶，組建學生學業輔導團隊，利用強“師”來襲、學霸講堂等形式開展系列學業幫扶和課程輔導，不斷提高學生學業指導效果。尤其強調以學生需求為導向，加強個性化生涯規劃指導。針對四個年級的不同需求，積極推進“職業生涯規劃與就業創業指導”課程建設，提升企業專家講座含金量和實踐環節效用，對大一新生開展入學教育和專業認知教育，夯實基礎理論知識；在大二、大三年級舉辦科創訓練營，組織學生參加各類學科競賽，增強動手實踐能力和學業規劃能力，并同步開展考研和就業指導；對大四年級，為擬就業學生推薦工作崗位，為考研學生提供信息資源共享和心理輔導調適。

二、數學院系師生創新實踐面臨的問題

我校經過60多年的奮力發展，得到西北電訊工程學院（現西安電子科技大學）分批援建和廣西當地政府大力扶持［4］，工科院系建設已經成效顯著。但是對理科院系而言，在專業課程特性、校園科研文化和師資設施條件等方面，都需要圍繞創新實踐能力來重新規劃，理性探討數學院系發展面臨的實際問題。

（一）教學偏重數學理論，實踐教學理念亟須轉變

由于數學院系的專業特性決定了核心課程必須圍繞數學類課程展開，所以在制訂三個專業培養方案時，都要優先考慮運用所學的數學知識和熟練的計算機技能解決理論和實際問題，掌握信息處理和數據分析的基本理論、方法與技能，培養學生具有扎實的數學基礎、熟練的計算機應用以及數學建模能力，成為適應行業與地方需求的高素質應用型人才。這就導致課程教學偏重數學而拖慢了信息類實踐教學環節，尤其是主流程序語言和應用軟件開課均在第四、第五學期，在西部欠發達地區生源接觸創新實踐活動明顯滯后的情況下，造成傳統課程實驗、課程設計內容更加跟不上人工智能時代的發展步伐，只能加強思想引導，讓學生在課外提前自學，或進入教師科研團隊參與項目研發。

（二）學生科研熱情不高，校園科研文化建設薄弱

很多本科生進入數學院系就讀時存在更換專業的思想困境，而學院文化工作開展較晚，導致學生對創新實踐活動認知不足，參與科研熱情不高。因此，學院近年來開始實施“體育強院”行動計劃，通過與校體育部結對共建，以校運會、五四杯系列球賽和體育達標測試為抓手，將體育育人與心理育人相結合，保持學生的身心健康。同時打造校園文化精品，活躍數學學習氛圍，從2021年起舉辦校園“數學文化月”，活動內容包括專家報告、數學文化欣賞、數學趣味知識競答等，每年超過6000人次參加活動；還引導學生參與學校“國際學術文化交流周”活動，內容涵蓋大數據與人工智能、網絡安全與通信、人文生活與商業等領域，每年參與的學生人數超過總人數的80%。

（三）專業師資緊張，超算硬件資源有待持續更新

我院信息與計算科學專業和應用統計學專業均存在專業師資緊張的情況，尤其是具有行業從業經驗的教師人數較少，這一問題在人工智能創新實踐活動中顯得十分突出。由于人工智能科研項目需要有一定算力資源做支撐，尤其是計算機視覺類的企業命題項目，在數據采集、數據標注、算法設計、模型訓練、推理測試、部署運行等研發過程中，很多環節都需要用到GPU加速卡進行大量浮點數矩陣運算，因此學院除了提供TTXP和1080 TI的超算服務器之外，還應通過各種經費渠道獲取4090和Atlas 500計算資源，兼顧卷積深度學習和邊緣計算的算力需求，方便多用戶同時訓練各自的神經網絡模型，并持續推進超算硬件資源更新。

三、人工智能項目對創新實踐活動的作用

人工智能時代企業命題項目對高校人才培養具有積極作用，這不僅體現在科研方面助力團隊發展，還在數據方面獲取細分領域特定樣本，且在經濟層面有效調動團隊活力，從而提高專業人才創新實踐的動手能力。本文將以企業命題的人工智能項目與師生創新實踐的實際情況為出發點，充分討論創新實踐過程的特殊性，并給出相關案例和對策，保障校園文化與創新能力協調發展。

（一）人工智能產教融合，健全協同管理機制

近年來人工智能技術進入高速發展時期，雖然國內高校新成立了很多人工智能學院及相關專業，但是人工智能應用已經在各行各業快速滲透，考慮到人工智能技術的核心原理來自高等數學、線性代碼、概率論與數理統計等數學基礎知識，因此我院在推進一流專業建設的過程中，也將人工智能與大數據技術寫進了新的專業培養方案。不過因為部分專業課程啟動較慢，而且新生在大一仍有沖勁和新鮮感，所以我院積極推動人工智能產教融合，一邊改變科研管理人員服務意識，一邊加強人文關懷激發科研人員潛力，健全科研協同管理機制。同時鼓勵教師科研團隊從全校范圍招新，以企業命題項目和產業命題競賽為抓手，通過教師指導和高年級學生傳幫帶新人，熟悉和掌握Linux、Python、PyTorch、Conda、CUDA、OpenCV、Docker、Gitee等人工智能軟件開發工具，跳出傳統課堂教學框架和內容限制，在項目研發過程中汲取經驗，待師生共同成長再反哺課程教學。

（二）深化項目驅動觀念，加快校園文化建設

高校創新創業教育應當深化項目驅動觀念，并同時考慮所在地區特點。作為全國唯一的沿邊沿海省份，廣西對基于人工智能的社會治安防控有緊迫需求。筆者從國家多媒體軟件工程技術研究中心的視頻監控安防項目出發，以視頻人體行為分析項目組建研發團隊，先后主持了國家自然科學基金和廣西自然科學基金項目，主要參與廣西重點研發計劃項目，從公安部第三研究所到中國—東盟信息港股份有限公司，奮力探索產學研項目成果轉化方式。近年來，為更多廣西企業提供了圖文內容理解的人工智能技術服務，帶動了當地數字經濟發展，拓展了學生創新實踐活動內涵，幫助有志師生實現了人生價值。

習近平總書記在全國教育大會上強調，“扭轉不科學的教育評價導向，堅決克服唯分數、唯升學、唯文憑、唯論文、唯帽子的頑瘴痼疾，從根本上解決教育評價指揮棒問題”［5］。鑒于此，我院從四個方面同步推進更合理的教育評價：一是修改了三個專業的教學培養方案，強調新工科實踐教學重要性；二是提高教師科研業績考核標準，提高學術論文質量并降低論文數量要求；三是重點考慮科技成果轉化水平，支持承擔創新創業項目的團隊獲得更多晉升機會；四是注重校園科研文化建設，同時為富有企業從業背景的教師和學生提供人文關懷。通過以上方式，鼓勵學生盡早接觸計算機編程和人工智能算法原理，嘗試在大量數學課程中融會貫通卷積神經網絡有關深度學習的數學知識，發揮交叉學科專業的課程體系優勢，牽引數學與應用數學專業優秀學生在數學建模和程序設計方面增強自信。

（三）項目牽引創新實踐，帶動數字經濟發展

項目牽引創新實踐離不開真實的企業命題項目，我院科研團隊一般以“甲方企業提出需求—乙方科技公司承接—組織高校師生參與—乙方工程師交付”的形式來推進項目。例如甲方數建科技公司要求其轄區內各建筑工地落實安全生產監管平臺，通過部署邊緣計算設備的人工智能模型，分析工地監控相機畫面中工人是否存在違規作業行為，如不戴安全帽、不穿反光衣、高空臨邊作業不系安全繩等。與傳統安全生產監管僅關注地面施工活動不同，該公司提出重點關注高空頂層作業面的臨邊施工情況，尤其是塔吊上安裝的高空云臺相機支持360度旋轉、視角變換和鏡頭變焦等遠程操作，使得背景干擾更多，應用場景更加復雜。對此，乙方科技公司通過教師組織學生標注數據，再導出數據格式訓練深度學習模型，由科技公司工程師負責人工智能模型推理的業務邏輯和主要研發。

另有甲方醫藥研究公司希望在新藥試用中統計脫敏化驗報告單文字數據，通過計算機視覺技術進行圖像預處理，劃分化驗單區域并調用模型自動識別圖片中文字數據，如檢測項目（中英文）名稱、化驗結果、取值范圍等。與傳統圖文OCR按照指定格式提取文字內容不同，該公司要求將關鍵區域的逐行逐列都對齊輸出，尤其是統計員采集到的化驗單圖片包括角度傾斜、報告單格式不同，照片出現電腦屏幕摩爾紋等情況，使得識別難度更大，樣本范圍更加復雜。對此，乙方科技公司通過教師組織學生設計算法，由研究生和優秀本科生一起調研分析，根據甲方提供的數據樣本要求消除圖像噪聲干擾，定位三線表后再調用OCR模塊進行文本檢測和識別，通過BK樹和AC自動機自動糾錯結構化表格信息，最后由乙方科技公司工程師修改完善算法代碼，把Pytorch模型轉為onnx格式實現C++人工智能模型推理。經過不同項目迭代和落地應用示范，教師和學生同時獲得實戰經驗，為企業的數智化轉型需求提供技術服務，在一定程度上帶動了當地數字經濟發展。

總而言之，人工智能項目驅動西部高校產教融合是大勢所趨，是西部高校數學院系發展的必由之路。廣大師生應該團結合作克服困難，在現有教學體制中探索適合自己的創新人才培養模式，積極發揮高校院系和當地企業優勢，使高校專業人才培養的創新實踐能力更上層樓。

參考文獻

［1］國務院辦公廳.關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見：國辦發〔2015〕36號［A/OL］.（2015-05-04）［2024-01-02］.http：//www.moe.gov.cn/jyb_xxgk/moe_1777/moe_1778/201505/t20150514_188069.html.

［2］教育部辦公廳.關于實施一流本科專業建設“雙萬計劃”的通知：教高廳函〔2019〕18號［A/OL］.（2019-04-04）［2024-01-02］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201904/t20190409_377216.html.

［3］桂林電子科技大學.我校新增3個專業通過工程教育專業認證［EB/OL］.（2023-07-13）［2024-01-02］.https：//www.guet.edu.cn/2023/0713/c478a103280/page.htm.

［4］西電援建桂電40周年紀念活動在西安舉行［EB/OL］.（2020-08-26）［2024-01-02］.http：//gx.people.com.cn/n2/2020/0826/c390645-34252792-4.html.

［5］習近平在全國教育大會上強調 堅持中國特色社會主義教育發展道路 培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人［N］.人民日報，2018-09-11（1）.