“四新”背景下地方高校人工智能專業(yè)課程體系建設(shè)研究

摘要：“四新”學(xué)科，即新工科、新醫(yī)科、新農(nóng)科和新文科，是當(dāng)前高等教育改革的重要內(nèi)容。這些學(xué)科以滿足國家和社會發(fā)展需求為導(dǎo)向，對傳統(tǒng)學(xué)科進(jìn)行深度改革和創(chuàng)新。在“四新”建設(shè)背景下，地方綜合性大學(xué)對多元交叉復(fù)合型人才的培養(yǎng)變得更加重要。人工智能作為多學(xué)科交叉的新興學(xué)科，其專業(yè)課程體系的建設(shè)也變得越來越重要。本文旨在探討高校人工智能專業(yè)課程體系的建設(shè)，包括課程體系設(shè)置、人才培養(yǎng)等方面，以期為高校人工智能專業(yè)的課程建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：人工智能；課程體系；四新；地方高校；新工科；人才培養(yǎng)

ResearchontheConstruction

ofArtificialIntelligenceProfessionalCurriculumSystemin

LocalUniversitiesUndertheBackgroundof"FourNew"

WangPeng

SchoolofEngineering，YanbianUniversityJiLinYanji133002

Abstract：The"FourNew"disciplines，namelyNewEngineering，NewMedicine，NewAgriculture，andNewLiberalArts，areimportantaspectsofcurrenthighereducationreforms.Thesedisciplinesareorientedtowardsmeetingtheneedsofnationalandsocialdevelopment，andinvolvedeepreformsandinnovationsoftraditionaldisciplines.Inthecontextoftheconstructionofthe"FourNew"disciplines，thecultivationofmultidisciplinaryandcrossdisciplinarytalentshasbecomeincreasinglyimportantforcomprehensiveuniversitiesatthelocallevel.Asanemerginginterdisciplinarysubject，ArtificialIntelligence（AI）hasalsobecomeincreasinglyimportantintheconstructionofitsprofessionalcurriculumsystem.Thisarticleaimstoexploretheconstructionof theAIprofessionalcurriculumsysteminuniversities，includingcurriculumsystemdesignandtalentcultivation，inordertoprovideareferenceforthecurriculumconstructionofAImajorsinuniversities.

Keywords：ArtificialIntelligence；Curriculumsystem；FourNew；localuniversities；NewEngineering；Personneltraining

推進(jìn)“四新”建設(shè)，是我國探索實(shí)現(xiàn)高等教育現(xiàn)代化、建設(shè)高等教育強(qiáng)國以及提高高等教育質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量的創(chuàng)新性途徑。我們的目標(biāo)是錨定在2035年建設(shè)教育強(qiáng)國、人才強(qiáng)國。為此，我們正在深入推進(jìn)“質(zhì)量革命”，使中國高等教育從過去的高速規(guī)模化發(fā)展轉(zhuǎn)向高質(zhì)量內(nèi)涵式的發(fā)展。人工智能專業(yè)作為新興學(xué)科，截至目前，國內(nèi)共有300余所高校成立人工智能本科專業(yè)，開設(shè)人工智能專業(yè)是國家戰(zhàn)略的具體體現(xiàn)，如何有效地培養(yǎng)人工智能專業(yè)人才已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問題。建立一套合理的課程體系對于達(dá)成專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求具有重要的基礎(chǔ)作用。

一、“四新”學(xué)科建設(shè)背景

新工科建設(shè)得到了國家高等教育改革和發(fā)展規(guī)劃的高度重視，2016年6月，我國工程教育專業(yè)認(rèn)證體系為深化工程教育改革提供了良好契機(jī)，也為新工科建設(shè)提供了制度保障［1］。2017年，中共中央、國務(wù)院印發(fā)《鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃（2018—2022年）》，明確提出要推進(jìn)新農(nóng)科建設(shè)，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)人才培養(yǎng)，推進(jìn)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程［2］。2019年，教育部啟動“六卓越一拔尖”計(jì)劃2.0，明確提出要推進(jìn)新文科建設(shè)，國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于加快推進(jìn)醫(yī)學(xué)教育創(chuàng)新發(fā)展的指導(dǎo)意見》，新醫(yī)科為推進(jìn)醫(yī)學(xué)教育改革和創(chuàng)新而提出的，旨在培養(yǎng)具有國際化視野、臨床實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的高素質(zhì)醫(yī)學(xué)人才。《教育部關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》，以文件形式進(jìn)一步固化了“四新”的概念，明確提出要在我國高等學(xué)校中全面推進(jìn)“四新”建設(shè)［3］。至此，“四新”建設(shè)起初由一些一流高校進(jìn)行試點(diǎn)，后來逐步在全國高校范圍內(nèi)得到廣泛關(guān)注和實(shí)踐。在“四新”背景下，地方高校的人工智能專業(yè)建設(shè)面臨新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)［4］。

二、人工智能專業(yè)課程體系的研究現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)外已經(jīng)有許多研究學(xué)者關(guān)注人工智能專業(yè)課程體系的研究問題。國外方面，麻省理工學(xué)院、卡耐基梅隆大學(xué)、南洋理工大學(xué)等知名高校也相繼建立了人工智能專業(yè)，并且建立了相應(yīng)的課程體系［5］。國內(nèi)研究方面，清華大學(xué)、南京大學(xué)、西安交通大學(xué)等高校已經(jīng)建立了人工智能專業(yè)，相應(yīng)的專業(yè)課程體系也得到了較為完善的建設(shè)。例如，麻省理工學(xué)院人工智能專業(yè)課程基本導(dǎo)向注重前沿性、專業(yè)性、跨學(xué)科性、全面性［6］。卡耐基梅隆大學(xué)基于其在人工智能領(lǐng)域多年深耕所獲得的科研成果，注重突出“人工智能”特點(diǎn)，設(shè)立了人工智能基礎(chǔ)課程以及四個(gè)不同的集群選修課程，為學(xué)生提供了廣泛的人工智能知識基礎(chǔ)和視野［7］。南洋理工大學(xué)的教育理念是培養(yǎng)跨學(xué)科人才，重點(diǎn)發(fā)展“人工智能+大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析”領(lǐng)域的人才。在課程設(shè)置上，學(xué)校更加注重向?qū)W生傳授數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識，以及大數(shù)據(jù)科學(xué)相關(guān)的人工智能基礎(chǔ)課程，而在人工智能領(lǐng)域的深入探究方面則較少［8］。西安交通大學(xué)形成了包括數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)、科學(xué)與工程、人工智能核心、計(jì)算機(jī)科學(xué)核心、認(rèn)知與神經(jīng)科學(xué)、人工智能與社會、先進(jìn)機(jī)器人學(xué)以及人工智能平臺與工具的8大專業(yè)課程群，圍繞多學(xué)科的深度交叉融合，聚焦于人工智能領(lǐng)域的重大科學(xué)前沿問題和應(yīng)用基礎(chǔ)理論瓶頸，同時(shí)著眼于國家的重大需求。旨在為人工智能未來的發(fā)展培養(yǎng)杰出的人才，重點(diǎn)關(guān)注如何設(shè)計(jì)更加強(qiáng)健的人工智能、實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)同的混合增強(qiáng)智能，以及研究人工智能技術(shù)的核心芯片和新型計(jì)算架構(gòu)，以推動人工智能領(lǐng)域的系統(tǒng)性發(fā)展和應(yīng)用。南京大學(xué)通過“基礎(chǔ)+核心+應(yīng)用”的培養(yǎng)模式在智能醫(yī)療、智能交通、智能制造等，這些課程涵蓋了人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域和實(shí)踐，使學(xué)生能夠了解人工智能的實(shí)際應(yīng)用和市場前景［9］。

人工智能是一門交叉學(xué)科，除了計(jì)算機(jī)科學(xué)以外，人工智能還涉及概率論、控制論、信息論、仿生學(xué)、心理學(xué)、數(shù)理邏輯、醫(yī)學(xué)、認(rèn)知科學(xué)等多門學(xué)科［1012］。大部分地方綜合院校新成立人工智能專業(yè)也都是在原來計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)上，加進(jìn)來一些數(shù)學(xué)類專業(yè)。如果人工智能本身當(dāng)作一個(gè)交叉學(xué)科領(lǐng)域，在培養(yǎng)人工智能創(chuàng)新應(yīng)用型人才方面，本學(xué)科人才培養(yǎng)及課程教學(xué)尚存在一些亟待解決的問題，各高校對于這一新興專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)方式、課程體系建設(shè)等具體細(xì)節(jié)的思考尚不完善，仍面臨一些問題和挑戰(zhàn)［13］。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）人才培養(yǎng)方案不夠完善。（2）多學(xué)科交叉前景下的人工智能專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)定位還有待進(jìn)一步清晰。（3）培養(yǎng)人工智能本科人才的教學(xué)模式創(chuàng)新缺乏經(jīng)驗(yàn)。

三、多學(xué)科交叉融合的課程體系設(shè)計(jì)思路

隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)的快速發(fā)展，人工智能學(xué)科應(yīng)運(yùn)而生［14］。作為一個(gè)涉及多個(gè)學(xué)科的交叉學(xué)科，人工智能的范疇十分廣泛。同時(shí)，作為計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)重要分支，人工智能主要包括數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)、語言學(xué)以及控制論等多個(gè)領(lǐng)域。人工智能專業(yè)培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展，具有愛國主義情懷、健康人格以及良好的社會責(zé)任感和科學(xué)、工程、人文素養(yǎng)，具有堅(jiān)實(shí)的數(shù)理基礎(chǔ)和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域基本理論知識，系統(tǒng)地掌握人工智能基礎(chǔ)理論、基本方法和技能，具有良好的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識，能夠運(yùn)用人工智能的基本原理、模型和方法，設(shè)計(jì)智能信息感知、智能信息處理和智能系統(tǒng)的工程技術(shù)解決方案并勝任應(yīng)用開發(fā)工作，具有跨文化、跨學(xué)科優(yōu)勢和國際化視野及競爭力的人工智能領(lǐng)域應(yīng)用型高級技術(shù)人才。學(xué)生畢業(yè)后可從事人工智能領(lǐng)域的科研、開發(fā)以及管理工作，也可進(jìn)入國內(nèi)外高校、科研院所繼續(xù)深造。

具體培養(yǎng)目標(biāo)表現(xiàn)在以下方面：

（1）具有良好的職業(yè)道德、人工智能倫理修養(yǎng)和工程素養(yǎng)，身體強(qiáng)健并具備良好的人工智能安全意識。

（2）具有堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論知識，系統(tǒng)地掌握人工智能領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論、方法和技術(shù)，具有縝密的科學(xué)思維、較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)技能。

（3）具有良好的創(chuàng)新意識和工程實(shí)踐能力，針對人工智能相關(guān)的復(fù)雜工程問題具備分析、設(shè)計(jì)、開發(fā)、應(yīng)用、維護(hù)和管理等能力。

（4）具有優(yōu)秀的愛國主義情懷、中華民族偉大復(fù)興的使命感、社會責(zé)任感和責(zé)任擔(dān)當(dāng)意識，具備優(yōu)秀的開放與包容的人文素養(yǎng)，能夠在跨文化和跨學(xué)科背景下進(jìn)行溝通、交流和團(tuán)隊(duì)協(xié)作。

（5）具有終身學(xué)習(xí)能力，適應(yīng)不斷變化的國際化的競爭需求，能夠跟蹤和掌握人工智能領(lǐng)域內(nèi)的新理論、新方法、新技術(shù)。

高校的人工智能專業(yè)課程體系建設(shè)應(yīng)當(dāng)包括以下內(nèi)容：

（1）基礎(chǔ)課程。包括數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科。這些課程是學(xué)習(xí)人工智能的基礎(chǔ)，也是學(xué)生發(fā)展自己技能的基礎(chǔ)。

（2）核心課程。這些課程可以包括機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、自然語言處理、計(jì)算機(jī)視覺、智能控制等。這些課程涵蓋了人工智能的核心技術(shù)，對學(xué)生理解人工智能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用至關(guān)重要。

（3）應(yīng)用課程。這些課程可以包括數(shù)據(jù)科學(xué)、計(jì)算機(jī)安全、人機(jī)交互等，涵蓋了人工智能技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的領(lǐng)域和問題。

（4）實(shí)踐課程。這些課程可以包括實(shí)驗(yàn)課、項(xiàng)目課、各類競賽等。這些課程可以讓學(xué)生實(shí)踐人工智能技術(shù)，從而加深對知識的理解，提高技能。可以根據(jù)高校特色，與新工科、新文科、新農(nóng)科、新醫(yī)科建立人工智能實(shí)踐課程，開設(shè)生物特征識別、語言類型學(xué)、量子通信學(xué)、醫(yī)學(xué)圖像分析等多元選修課程。

四、多元交叉復(fù)合型人才培養(yǎng)模式

課程體系是人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)和核心，是人才培養(yǎng)方案的重要組成部分。一個(gè)完整的課程體系能夠確保人才培養(yǎng)質(zhì)量和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也能夠反映學(xué)科領(lǐng)域的最新發(fā)展和需求。因此，高校在設(shè)計(jì)和完善課程體系時(shí)，應(yīng)充分考慮所培養(yǎng)人才的實(shí)際需求和市場需求。

針對多元交叉復(fù)合型人才培養(yǎng)，高校需要通過優(yōu)化課程設(shè)置和教學(xué)方法，打破學(xué)科之間的壁壘，提高學(xué)生的綜合能力。這一過程中，多元交叉復(fù)合型人才應(yīng)該具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：

學(xué)科交叉性：多元交叉復(fù)合型人才應(yīng)該具備多個(gè)學(xué)科的知識和技能，能夠在不同的學(xué)科領(lǐng)域中靈活運(yùn)用所學(xué)知識。

綜合應(yīng)用能力：多元交叉復(fù)合型人才應(yīng)該能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識和技能應(yīng)用于實(shí)際問題中，具備解決問題的綜合能力。

創(chuàng)新能力：多元交叉復(fù)合型人才應(yīng)該具備創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，能夠在新領(lǐng)域中提出創(chuàng)新性的解決方案。

團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力：多元交叉復(fù)合型人才應(yīng)該具備團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，能夠與不同背景的人員合作，共同完成任務(wù)。

總結(jié)

本文針對“四新”建設(shè)背景下地方高校人工智能專業(yè)課程體系建設(shè)問題進(jìn)行了深入的研究和探討。通過對人工智能專業(yè)課程建設(shè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的分析，提出了構(gòu)建符合地方高校實(shí)際需求和學(xué)生發(fā)展需要的人工智能專業(yè)課程體系的建議，并進(jìn)一步探討了相關(guān)的人才培養(yǎng)方案。

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基金：2022年吉林省高教科研課題（編號：JGJX2022D49）；延邊大學(xué)2021年度教育教學(xué)改革研究課題（延大教發(fā)〔2021〕31號）

作者簡介：王朋（1990—），男，漢族，山西運(yùn)城人，研究生，講師，研究方向：計(jì)算機(jī)技術(shù)。