基于人工智能應(yīng)用場景的產(chǎn)教融合探索

賀雪晨　趙琰　沈文忠　仝明磊

[摘? ? ? ? ? ?要]? 通過校企合作，制定人才培養(yǎng)方案，共同開發(fā)產(chǎn)教融合實(shí)踐平臺(tái)。在“全屋智能”“智慧交通”和“智能身份識(shí)別”等基于人工智能場景的項(xiàng)目中，實(shí)現(xiàn)開源智能家居、智能小車自動(dòng)控制和虹膜身份識(shí)別。通過智能互聯(lián)雙證融通，提高學(xué)生的應(yīng)用能力。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 人工智能;產(chǎn)教融合;智能互聯(lián);雙證融通

[中圖分類號(hào)]? G647? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2019）34-0124-02

培養(yǎng)電子信息與人工智能相結(jié)合的且滿足行業(yè)發(fā)展、適應(yīng)社會(huì)需求的應(yīng)用型人才，實(shí)行產(chǎn)教融合培養(yǎng)機(jī)制是大學(xué)教育的發(fā)展方向，其能夠進(jìn)一步培育本科生的創(chuàng)新精神，加強(qiáng)他們的實(shí)踐能力，能讓他們產(chǎn)生與社會(huì)和產(chǎn)業(yè)接軌的時(shí)代緊迫感和責(zé)任感，催之奮進(jìn)。

目前，用于人工智能學(xué)習(xí)的平臺(tái)工具有很多，其中包括caffe、TensorFlow、Mxnet、PyTorch、Keras、CNTK、pa-ddlepaddle等在內(nèi)的一系列深度學(xué)習(xí)框架。通過它們進(jìn)行深度學(xué)習(xí)理論上難度比較高，而且這些框架都需依賴復(fù)雜的硬件才能完成訓(xùn)練和部署，要在移動(dòng)設(shè)備上部署更是難上加難。要讓學(xué)生在幾年的本科學(xué)習(xí)中熟練掌握這些技術(shù)并能與產(chǎn)業(yè)接軌實(shí)現(xiàn)產(chǎn)教融合更是無從談起，因此急需一套創(chuàng)新的課程體系和新的教學(xué)實(shí)踐模式，幫助跨越它們之間存在的鴻溝，解決產(chǎn)教融合中存在的矛盾和細(xì)節(jié)問題。

一、校企雙方負(fù)責(zé)人共同制定并實(shí)施培養(yǎng)方案

為進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)踐能力，以四新（新思想、新模式、新內(nèi)容、新技術(shù)）、四實(shí)（實(shí)際、實(shí)用、實(shí)踐、實(shí)效）的教育教學(xué)理念為指導(dǎo)[1]，由學(xué)校和企業(yè)專家共同商討制定電子信息工程專業(yè)培養(yǎng)方案，將電子信息工程培養(yǎng)方案中的專業(yè)課程設(shè)置為更具有工程實(shí)踐背景的Arm全球大學(xué)計(jì)劃課程。

課程配備校內(nèi)校外雙負(fù)責(zé)人，校內(nèi)教師主要負(fù)責(zé)理論方面的教學(xué)，校外負(fù)責(zé)人主要負(fù)責(zé)指導(dǎo)學(xué)生的實(shí)踐。課程教學(xué)大部分在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，以實(shí)驗(yàn)上機(jī)為主，邊講邊做。在教學(xué)過程中，隨時(shí)根據(jù)學(xué)生反饋調(diào)整授課內(nèi)容和進(jìn)度。由教師、企業(yè)專家共同商討確定課程的教學(xué)大綱、進(jìn)度等教學(xué)資源，從而形成合力，通過線上線下混合教學(xué)打造“金課”。

二、企業(yè)工程師進(jìn)課堂實(shí)施雙證融通

根據(jù)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)和特征，組織行業(yè)專家對(duì)電子信息工程專業(yè)實(shí)施“雙證書”培養(yǎng)方案并進(jìn)行科學(xué)論證。

智能互聯(lián)認(rèn)證體系（ASC認(rèn)證）圍繞“智能終端、系統(tǒng)架構(gòu)和互聯(lián)應(yīng)用”三大應(yīng)用方向，通過理論、實(shí)操實(shí)踐相結(jié)合方式，培養(yǎng)符合企業(yè)人才需求的技術(shù)人員，這是集成電路領(lǐng)域的專業(yè)人才課程認(rèn)證體系。ASC認(rèn)證在IC設(shè)計(jì)、嵌入式開發(fā)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)、無人機(jī)、智能汽車等多個(gè)業(yè)務(wù)方向設(shè)置了初級(jí)、中級(jí)、高級(jí)等技能等級(jí)，旨在為集成電路領(lǐng)域人才培養(yǎng)打造行業(yè)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)機(jī)制。

經(jīng)過充分論證后，電子信息工程選擇在物聯(lián)網(wǎng)、無人機(jī)、人工智能三個(gè)方向上進(jìn)行雙證融通建設(shè)，將企業(yè)工程師請(qǐng)進(jìn)課堂，進(jìn)行智能互聯(lián)技術(shù)實(shí)踐實(shí)訓(xùn)，學(xué)生通過實(shí)訓(xùn)可以獲得ASC課程證書。該證書具有行業(yè)廣泛認(rèn)同的權(quán)威性，每張證書具有唯一編號(hào)，與電子信息工程專業(yè)培養(yǎng)方向和特色相匹配。

三、共同開發(fā)人工智能“應(yīng)用場景式”產(chǎn)教融合實(shí)踐平臺(tái)

目前，國內(nèi)地方工科院校的校企合作多停留在以“工學(xué)交替”為主的初級(jí)階段：企業(yè)提供實(shí)習(xí)崗位供高校學(xué)生短期實(shí)踐學(xué)習(xí)，學(xué)生實(shí)習(xí)效果不理想[2]。我們堅(jiān)持“師傅請(qǐng)進(jìn)來、學(xué)生走出去、教師學(xué)起來”的辦學(xué)方針，探索“學(xué)歷教育+企業(yè)實(shí)訓(xùn)”的培養(yǎng)方法，積極推進(jìn)企業(yè)與高校的合作共建工作，增強(qiáng)合作深度和廣度，完善科教結(jié)合、產(chǎn)學(xué)融合、校企合作的協(xié)同育人模式，與企業(yè)合作建設(shè)教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目，進(jìn)行基于人工智能應(yīng)用場景的產(chǎn)教深度融合實(shí)踐教學(xué)改革與探索。

通過與企業(yè)合作進(jìn)行共同開發(fā)，打造基于人工智能“應(yīng)用場景式”產(chǎn)教融合實(shí)踐平臺(tái)，包括“全屋智能”“智慧交通”和“智能身份識(shí)別”三個(gè)項(xiàng)目。

（一）“全屋智能”產(chǎn)教融合實(shí)踐平臺(tái)

“全屋智能”聚焦于智能家居，是基于真實(shí)環(huán)境的開源系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。通過樹莓派、神經(jīng)棒、Python、Hom-eassistant等軟硬件技術(shù)，將各類家用電器設(shè)備集成在自主設(shè)計(jì)的應(yīng)用平臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)個(gè)人電腦、智能手機(jī)、平板電腦的混合訪問，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制。并能夠?qū)ο到y(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶習(xí)慣的分析和面貌描述，進(jìn)一步提供高質(zhì)量的智能控制服務(wù)。

實(shí)踐平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了對(duì)多款照明設(shè)備、電動(dòng)窗簾與光照強(qiáng)度傳感器聯(lián)動(dòng)，通過自然光調(diào)節(jié)室內(nèi)亮度;空氣凈化器與PM2.5傳感器聯(lián)動(dòng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控室內(nèi)的空氣質(zhì)量并能夠即時(shí)響應(yīng);門窗傳感器、人體傳感器、智能攝像頭等多款安防設(shè)備聯(lián)動(dòng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控室內(nèi)情況;掃地機(jī)器人在室內(nèi)無人的情況下，能夠自動(dòng)對(duì)室內(nèi)進(jìn)行清掃;對(duì)接入室內(nèi)的電源插座，可以實(shí)現(xiàn)電源的開關(guān)及用電量統(tǒng)計(jì);通過引入計(jì)算機(jī)視覺、人工智能算法，部署邊緣計(jì)算平臺(tái)，對(duì)獲取的視頻流進(jìn)行處理，可以實(shí)現(xiàn)人數(shù)識(shí)別、面部識(shí)別、情緒識(shí)別;室內(nèi)的所有設(shè)備均實(shí)現(xiàn)集成語音控制，可以直接通過語音控制。圖1為學(xué)生在上海市教育博覽會(huì)上演示如何通過手機(jī)遠(yuǎn)程控制實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。

（二）“智慧交通”產(chǎn)教融合實(shí)踐平臺(tái)

“智慧交通”實(shí)踐平臺(tái)包括智能小車、地圖及各種交通標(biāo)志物，如圖2所示。實(shí)現(xiàn)交通信號(hào)燈識(shí)別、行車路徑識(shí)別、ETC通行、停車收費(fèi)、道閘開合、智能路燈、停車入庫等功能。

學(xué)生能夠綜合運(yùn)用前期學(xué)習(xí)的嵌入式微處理器編程技術(shù)、Android應(yīng)用開發(fā)技術(shù)、開源硬件編程技術(shù)、二維碼采集與識(shí)別技術(shù)、圖像處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、RFID技術(shù)、無線傳感技術(shù)、數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)、機(jī)器視覺技術(shù)、紅外通信技術(shù)、語音控制技術(shù)等進(jìn)行各類基于人工智能的項(xiàng)目開發(fā)。平臺(tái)提供盡量真實(shí)的路況模擬，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活中的對(duì)各種場景的控制，以及多車協(xié)同、無人機(jī)追蹤小車等功能。

（三）“智能身份識(shí)別”產(chǎn)教融合實(shí)踐平臺(tái)

“智能身份識(shí)別”實(shí)踐平臺(tái)是基于EAIDK和Tengine的虹膜識(shí)別系統(tǒng)，如圖3所示。通過攝像頭采集人的虹膜信息，自動(dòng)識(shí)別出人的身份，可實(shí)現(xiàn)門禁、門鎖等與智能家居相結(jié)合的智能系統(tǒng)。

在實(shí)踐過程中，通過自己的鉆研，有學(xué)生做出了云端系統(tǒng)，有學(xué)生通過手部識(shí)別傳感器做出了各種手勢(shì)判斷。對(duì)于學(xué)生來說，將自己所學(xué)到的理論知識(shí)應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中，能夠更清晰地理解如何與實(shí)業(yè)相結(jié)合，對(duì)學(xué)習(xí)及未來工作的幫助很大。

四、總結(jié)

通過校企雙負(fù)責(zé)人聯(lián)合制定培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)方案，有效跟蹤行業(yè)發(fā)展前沿和世界高水平大學(xué)電子工程課程體系，共同建設(shè)專業(yè)課程、聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室和實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)基地。通過組織教師參加行業(yè)優(yōu)秀公司的技術(shù)培訓(xùn)、項(xiàng)目或課程研討會(huì)等，充分學(xué)習(xí)和利用學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界人工智能領(lǐng)域的最前沿技術(shù)，如PyTorch、EAIDK、Tengine等，探索建立從原型設(shè)計(jì)到生產(chǎn)部署的一整套工作流程的教學(xué)實(shí)踐體系。通過企業(yè)工程師進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)，讓學(xué)生真正掌握人工智能領(lǐng)域的流行平臺(tái)框架、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究方法和生產(chǎn)部署的實(shí)現(xiàn)手段，使我們的學(xué)生在畢業(yè)后能快速成為優(yōu)秀的人工智能從業(yè)人員。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙慧勤，陳曉慧.產(chǎn)教融合理念下應(yīng)用型本科院校多元協(xié)同育人模式研究[J].教育理論與實(shí)踐，2018

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[2]王顯清，吳濤，孫凱.新工科背景下地方工科院校協(xié)同育人路徑探析[J].教育探索，2018（6）：41-44.

◎編輯 武生智