面向多智能載體的智能科學與技術專業(yè)課程群建設

杜奕　蔣川群　王彤　楊雯靜

摘 要：面對人工智能時代帶來的機遇挑戰(zhàn)，分析智能科學與技術專業(yè)課程群建設在專業(yè)課程體系中的重要性，給出面向多智能載體應用智能群的建設思路和實施方法，探討學業(yè)導師在課程群建設過程中對學生的引導作用。

關鍵詞：多智能載體；課程群；學業(yè)導師

0 引 言

Google與李世石的人機之戰(zhàn)，讓人工智能熱潮席卷全球[1]。國內外各類科技產(chǎn)業(yè)都對人工智能技術和應用加強研究應用投入。智能載體作為一種智能的實體，是一種智能的能夠思想的可以同環(huán)境交互的硬件實體，已經(jīng)從人工智能領域中一個重要的概念走進了人類的生活和工作中。IT龍頭企業(yè)紛紛涉足智能產(chǎn)業(yè)，如Microsoft、Google、百度等。各種類型各種層次的智能載體不斷涌現(xiàn)，如生活、工作中隨處可見的計算機、手機、智能手表等。近年來，仿人型服務機器人的學習與應用受到越來越多的關注。由于其具有自然流暢的肢體動作、視覺、聽覺等智能行為，能夠與周圍環(huán)境進行友好的交互，更加適應人們日常的生活環(huán)境而容易被人類所接受，并且在零售服務行業(yè)和家庭服務娛樂行業(yè)的應用已初見端倪?！吨袊圃?025》提出的“在新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革中，重點發(fā)展以醫(yī)療健康、家庭服務、教育娛樂等應用為代表的服務機器人應用需求”是其中的戰(zhàn)略任務和重點[2]。

1 面向多智能載體應用的課程群設計

作為應用型本科院校的智能科學與技術專業(yè)，其培養(yǎng)特色應是符合市場需求的，具有學習能力的智能技術型應用人才。為了讓培養(yǎng)方案能夠真正滿足當前社會需求和學生自身未來發(fā)展，我們對應用型智能科技人才的企事業(yè)單位需求進行了大量的調研分析和統(tǒng)計工作發(fā)現(xiàn)，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，盡管不同企事業(yè)單位對人才的需求不盡相同，但對智能技術應用型人才的需求呈現(xiàn)急劇增長的上升趨勢。通過了解行業(yè)需求，走訪調研國內就業(yè)市場和分析相關崗位能力需求，特別是不斷涌現(xiàn)的各類智能終端軟件開發(fā)對智能科技人才的迫切需求，提出以“培養(yǎng)面向多智能載體的智能應用軟件開發(fā)人才”為目標，以“仿人機器人軟件開發(fā)+智能數(shù)據(jù)分析”為方向的人才培養(yǎng)機制，建立面向多智能載體應用的兩個課程群，分別為服務機器人軟件開發(fā)和數(shù)據(jù)智能分析應用提供階梯性的課程保障。

為了確保學生今后具有不斷學習、可持續(xù)發(fā)展的能力，在本科四年中，前兩年注重讓學生具有扎實的專業(yè)基礎理論知識；后兩年在學生對專業(yè)和自身興趣充分了解的基礎上，強化他們專業(yè)技術的學習和應用能力，因此兩個課程群的具體實施主要放在本科后兩年中開展進行。這兩個課程群及與前期專業(yè)基礎課程的關系示意圖如圖1所示，其中，專業(yè)基礎課程包括軟件和硬件基礎。在整個課程體系中，專業(yè)基礎和核心課程基本在大學二年級到三年級之間完成；之后學生根據(jù)自己的興趣愛好，選擇感興趣的課程群（包括仿人機器人軟件開發(fā)和智能數(shù)據(jù)分析）進行專業(yè)課程學習和技術綜合應用。

近幾年每屆新生入學時，專業(yè)教師均會調查統(tǒng)計一年級新生的專業(yè)基礎狀況。調研中發(fā)現(xiàn)大部分學生對相關專業(yè)的了解和入門程度基本為零，對自己今后需要學習什么、如何學習都非常茫然，個別學生甚至從來沒有接觸過計算機。

因此，為了保障課程群建設和實施的順利進行，圍繞“智能算法在多智能載體中的應用”的核心目標，將課程群中的選修課程與專業(yè)基礎課程實現(xiàn)有序銜接。課程之間的先后拓撲關系如圖2所示，其目的是為了讓學生能夠盡早順利走入專業(yè)，提高對專業(yè)的認識度，及時了解和評估自身的專業(yè)學習狀態(tài)，在高年級確定課程群方向、選修專業(yè)課程時能夠結合自身特點和興趣進行選課，而不是僅僅為了賺取學分盲目跟風選課，課程之間缺少銜接，結果造成一些學生對所選課程不喜歡，教學效果不理想。

由圖2可以看出，通過專業(yè)基礎課程的教學，培養(yǎng)了學生計算思維的能力。學生在掌握基本的計算思維方法，具有一定的智能算法基礎之后，可以根據(jù)自己的興趣愛好選擇對應的課程群。在仿人機器人軟件開發(fā)課程群中，通過機器人視覺、語言處理、人機交互的理論和實踐教學，引導學生理解和掌握服務機器人的軟件開發(fā)流程，并能夠在后續(xù)的項目實踐課中完成對已學知識的綜合應用；在智能數(shù)據(jù)分析課程群中，學生通過一系列課程教學，理解和掌握從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)挖掘到數(shù)據(jù)顯示的整個數(shù)據(jù)分析流程。

2 面向多智能載體應用的課程群實施

如何引導學生根據(jù)自己的基礎、興趣和愛好選修對應的課程群是課程群實施過程中需要關注的內容。特別是對于大類招生入校的學生，他們在本科階段第一年統(tǒng)一學習基礎課程，同門課程多名教師任教，打亂了以往的班級建制。新生在選擇專業(yè)基礎課的任課教師時，由于不了解任課教師的教學特點，往往跟風選課。班級和課程的凝聚力都不高，學生之間交流溝通較少，甚至一些同學在課程結束后也相互不認識，不利于學生團隊協(xié)作、相互溝通等能力的培養(yǎng)。為了保障前期專業(yè)基礎課程與后續(xù)專業(yè)選修課程之間的銜接，需要在課程教學過程中融入激勵機制，提高學生的學習積極性，擴大學生的受益面。

因此在課程群的實施過程中采用了“一考試，二證書，三項目”的方式與課程教學進行對接。

其中，“一考試”是將一年級的專業(yè)基礎課程（例如程序設計基礎、數(shù)據(jù)結構等）與上海市計算機等級考試相對應。由于學生剛剛結束高中生活，盡管大部分學生的動手能力一般，但普通學生具有良好的做題習慣，因此給一年級的學生設定了一年后的小目標。同時在課程教學中配套了與課程進度一致的在線習題，這樣一方面能幫助學生順利地向大學生活過渡，另一方面幫助學生養(yǎng)成良好的學習自覺性，提高學習動力，避免學習松懈。

“二證書”是指學生有了一定的專業(yè)基礎，逐漸適應大學生活的條件下，將大學二年級的專業(yè)基礎課程與軟件水平資格證書進行對接。隨著學生接觸到的專業(yè)課程逐漸增多，如何引導他們將這些專業(yè)課程有機地銜接是二年級階段面臨的主要問題。一方面在專業(yè)課程教學中將教學新內容與已學專業(yè)內容有機結合擴展，另一方面為學生設定新的小目標引導他們如何更加扎實地掌握專業(yè)知識，提高自學專業(yè)知識和獲取新知識的能力。endprint

“三項目”是指在學生熟悉了校園生活，專業(yè)知識扎實，對專業(yè)涉及領域有一定了解的基礎上，根據(jù)自己的特點和愛好選擇感興趣的專業(yè)課程，并配套對應的項目進行實際的技術應用。本專業(yè)學生從大一入學開始就加入了有專業(yè)老師指導、學生自發(fā)組織的專業(yè)社團，社團定期邀請正在做實際項目的高年級學生展示并進行項目介紹，通過學生之間互動交流，幫助學生從理論學習拓展至實際應用。

3 學生導師在課程群實施中的引導作用

針對大類招生帶來的學生選課、學生管理等新挑戰(zhàn)，對學生的管理逐漸從以往的班級導師制過渡到以學生為本的學生導師制。一般來說，學業(yè)導師由專業(yè)的任課教師擔任，能夠保證對專業(yè)的培養(yǎng)目標、培養(yǎng)計劃和教學環(huán)節(jié)具有充分的了解；學業(yè)導師從大學一年級新生剛入校時開始配備，指導過程伴隨著學生大學期間的各個階段，貫穿本科階段的全過程。

在學生導師遴選階段，導師和學生之間可以相互選擇。學生導師根據(jù)自己的所授課程、專業(yè)特長和研究方向，選擇有意向指導的專業(yè)（由于智能科學與技術專業(yè)本身具有多學科交叉的特點，所以專業(yè)導師可以根據(jù)自己的研究和教學情況選擇有意向的專業(yè)）。新生入學后根據(jù)自身的學習目標、興趣特點選擇合適的學業(yè)導師。對于本專業(yè)的學生，由于學業(yè)導師擔任了專業(yè)的課程教學工作，可以根據(jù)學生的個體情況，對學生專業(yè)課程的選擇、專業(yè)課程的學習方法、每年的學業(yè)規(guī)劃給出建議；對于外專業(yè)的學生，通過與導師之間的交流，可以將自身專業(yè)與智能科技有機結合，促進知識交叉與創(chuàng)新應用。

學生導師在指導過程中一般分為集體指導與個別指導兩種方式。在現(xiàn)今的網(wǎng)絡環(huán)境下，師生之間的交流與溝通方式也非常多樣和便捷，諸如電話、Email、微信、面對面?zhèn)€別和集體訪談等多種方式。不論上述何種方式，一方面加強了學生與導師之間的聯(lián)系與溝通，另一方面促進了學生之間的溝通與交流，特別是對于大一、大二低年級學生，高年級學長的專業(yè)課程選擇和學習經(jīng)驗對他們今后的學習能起到很好的引導作用，幫助他們快速地適應大學的專業(yè)課程學習，有些同學甚至大學一年級就加入項目實踐團隊開展項目實踐。高年級學生在自身專業(yè)知識的基礎上，可以及時與老師和同學相互交流，互通有無，優(yōu)勢互補，提高專業(yè)知識的綜合應用能力，形成共同促進的良性循環(huán)。

4 結 語

人工智能時代的到來，為智能科學與技術專業(yè)的人才培養(yǎng)提供了新的機遇和挑戰(zhàn)。以“智能算法在多智能載體中的應用”為專業(yè)培養(yǎng)核心，開展“面向多智能載體應用”的課程群建設和相應實踐，加強對學生課程選修和專業(yè)學習過程的引導，以期將專業(yè)知識整合為一個科學高效的課程體系，為社會培養(yǎng)出符合市場經(jīng)濟發(fā)展需要的智能科技應用人才。

參考文獻：

[1] 翟夢杰. 智能機器人專家解讀“人機大戰(zhàn)”[EB/OL]. [2016-03-21]. http：//www.jyb.cn/Theory/jysd /201603/t20160321_655494.html.

[2] 曹雨平. 如何應對“中國制造2025”[EB/OL]. [2017-07-16]. http：//edu.people.com.cn/n/2015 /0716/c1053-27313211.html.

（編輯：郭田珍）endprint