地方師范院校計算機(jī)類專業(yè)建設(shè)探究

陳麗媛等

摘要：在新工科建設(shè)與工程認(rèn)證的時代背景下，智能科學(xué)類高層次人才的社會需求量與日俱增。地方師范院校對智能科學(xué)類人才的培養(yǎng)，一般借助于原有的計算機(jī)類專業(yè)來進(jìn)行。但是其固有的人才培養(yǎng)模式，在某種程度上限制了計算機(jī)類等工科專業(yè)的發(fā)展。智能科學(xué)類課程的授課難度較大，如何做好理論與實(shí)踐結(jié)合，激發(fā)學(xué)生興趣及創(chuàng)新能力成為該類課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。本文提議，將課程的教學(xué)重心轉(zhuǎn)移到實(shí)踐上來，推進(jìn)校企合作，充分利用社會資源，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力，提升教師工程素養(yǎng)和學(xué)生開發(fā)水平。

關(guān)鍵詞：人工智能;人才培養(yǎng);自主創(chuàng)新;校企合作

中圖分類號：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 論文編號：1674-2117（2019）06-0087-03

引言

近年來，人工智能發(fā)展勢頭猛烈，人才需求量急劇增加，為使高校人才培養(yǎng)與社會發(fā)展相適應(yīng)，教育部提倡“新工科建設(shè)”，注重對新興產(chǎn)業(yè)、新生學(xué)科的新型培養(yǎng)。[1]地方師范院校緊跟社會發(fā)展步伐，相繼開設(shè)了人工智能類等專業(yè)，但如果不考慮自身的辦學(xué)條件而盲目擴(kuò)招跟風(fēng)則是一種極具挑戰(zhàn)和危險的行為。建設(shè)有中國特色的工程教育新模式，需要根據(jù)國內(nèi)不同類型高校的發(fā)展特點(diǎn)，對癥下藥。因此，地方師范院校對于計算機(jī)類專業(yè)的開展必須做好完備的規(guī)劃，跳出地方師范院校固有的教學(xué)模式，加強(qiáng)學(xué)科師資團(tuán)隊建設(shè)，制定產(chǎn)學(xué)研兼顧的課程教學(xué)體系，建立人才培養(yǎng)基地，盡快落實(shí)校企合作新項目，順應(yīng)社會發(fā)展潮流，著力尋求學(xué)生理論與實(shí)踐并重的綜合創(chuàng)新能力新突破。

地方師范院校計算機(jī)類專業(yè)培養(yǎng)現(xiàn)狀

不同于傳統(tǒng)工科院校的培養(yǎng)方式，地方師范院校計算機(jī)類專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)往往將過多的精力放在學(xué)生的素質(zhì)教育方面，而忽略了對學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和開發(fā)能力的塑造。面對當(dāng)前社會發(fā)展的趨勢以及日益嚴(yán)峻的就業(yè)形勢，師范院校計算機(jī)類專業(yè)的教學(xué)方式應(yīng)更多地引入工科類教育理念和模式，注重對人工智能等有關(guān)新技術(shù)的課程講授，對軟件工程等工程教育類課程應(yīng)以算法設(shè)計與開發(fā)應(yīng)用為主。[2]在保證課程完整性的前提下，鼓勵青年教師和學(xué)生參加各項專業(yè)競賽，加快推進(jìn)課程教育，使其與社會發(fā)展步伐相一致。地方師范院校計算機(jī)類專業(yè)的開展，要面向市場、高校，勇于改革和創(chuàng)新，完善教育體系和環(huán)境設(shè)施等建設(shè)，構(gòu)建具有自身特色的教學(xué)體系結(jié)構(gòu)，為應(yīng)用型及學(xué)術(shù)型學(xué)生的發(fā)展提供良好的培養(yǎng)模式。[3]

目前課程教學(xué)

人工智能是計算機(jī)、統(tǒng)計學(xué)等本科的選修課程之一，其內(nèi)容涉及線性代數(shù)、概率論、信息論等，是一門理論性、實(shí)踐性、工程性要求相對較高的課程，其在分類問題、圖像分割、目標(biāo)檢測等相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域均取得了較好的工程應(yīng)用。

作為一門備受矚目的課程，怎樣能在教學(xué)中將理論知識簡單化、趣味化，培養(yǎng)學(xué)生興趣，提高效率，是本課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。目前，已經(jīng)開設(shè)該課程的院校采用的教學(xué)方式多以理論授課為主，少量實(shí)驗為輔，這種授課方式存在以下不足：①學(xué)生無法直觀理解所學(xué)的理論知識及其改進(jìn)效果。②課下完成作業(yè)過程缺乏自主性。③人工智能方面師資短缺。

因此，地方師范院校計算機(jī)類專業(yè)需要轉(zhuǎn)變?nèi)瞬排囵B(yǎng)方式，堅持社會需求為導(dǎo)向，在適應(yīng)高等教育發(fā)展新常態(tài)的同時，把科研院所、用人單位的評價作為關(guān)鍵指標(biāo)[4]，立足當(dāng)?shù)?、面向全省甚至全國培養(yǎng)社會發(fā)展需要的信息技術(shù)高質(zhì)量人才。[5]

實(shí)踐性教學(xué)探索

針對以上問題，筆者建議可以將此類課程設(shè)置成實(shí)踐課，在機(jī)房進(jìn)行授課，將理論知識貫穿于整個實(shí)踐過程，通過增加學(xué)生的課堂練習(xí)時間來增強(qiáng)對知識點(diǎn)的理解。通過轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，堅持學(xué)生為主體，既注重學(xué)生專業(yè)理論學(xué)習(xí)，又注重學(xué)生工程實(shí)踐操作能力的提升[6]，逐步引導(dǎo)學(xué)生建立個人的學(xué)習(xí)體系，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)思維創(chuàng)新和解決問題的能力。同時，在教師間提倡獎勵機(jī)制，鼓勵青年教師帶隊和學(xué)生一起參加各類學(xué)科競賽。以賽題練手，普及并鞏固各項知識點(diǎn)及其應(yīng)用。另外，鼓勵校企合作，讓公司技術(shù)人員進(jìn)課堂，參與課程建設(shè)。下面以人工智能類核心課程“機(jī)器學(xué)習(xí)”為例，提出課程建設(shè)的具體方案。

1.課程基本內(nèi)容

本課程的主要任務(wù)是帶領(lǐng)學(xué)生完成機(jī)器學(xué)習(xí)的入門工作，能讓學(xué)生通過個人努力，靈活掌握并應(yīng)用一些簡單的機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)例，甚至設(shè)計出自己的分類回歸網(wǎng)絡(luò)。

目前，常用的機(jī)器學(xué)習(xí)深度學(xué)習(xí)主流的框架有Tensorflow、Keras、Caffe。其中，Caffe是出現(xiàn)較早的工業(yè)級框架，更新較慢，不適用于文本、聲音或時間序列等其他應(yīng)用領(lǐng)域。Kears是一個基于Theano和Tensorflow的學(xué)習(xí)庫，具有很直觀的API，未來可能會成為Tensorflow默認(rèn)的Python API，更新速度較快，資源也比較多。Tensorflow是谷歌公司開發(fā)的學(xué)習(xí)框架，資源較多，用戶量較大，用途也比較廣泛，可以與一些功能強(qiáng)大的庫組合使用，支持并行運(yùn)算，考慮到將來學(xué)生可能會從事相關(guān)工作的發(fā)展，本課程推薦使用Tensorflow作為機(jī)器學(xué)習(xí)課程使用框架。

本課程涉及的主要知識點(diǎn)如下表所示。

2.課程設(shè)計需求

教學(xué)框架涉及三大部分，由表及里，從易到難。

第一部分介紹關(guān)于機(jī)器學(xué)習(xí)的歷史發(fā)展等，學(xué)生可以訪問https：//js.tensorflow.org/，使用網(wǎng)頁上提供的開源小應(yīng)用，從而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

第二部分掌握相關(guān)的編程技巧。Tensorflow作為一種通用性較強(qiáng)的編程平臺，提供底層函數(shù)調(diào)用和高層API接口，方便進(jìn)行開發(fā)和研究。由于本課程的教學(xué)任務(wù)是引導(dǎo)學(xué)生入門，因此該部分課上只介紹常用語法，其余內(nèi)容需要學(xué)生自己探索。

第三部分使用Tensorflow教會學(xué)生搭建自己的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。利用Tensorflow Playgroud向?qū)W生展示深度學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并逐一講解各部分內(nèi)容及其作用，結(jié)合Jupyter Notebook引導(dǎo)學(xué)生可以通過調(diào)節(jié)不同的超參數(shù)查看各參數(shù)對實(shí)驗結(jié)果產(chǎn)生的影響。教會學(xué)生使用簡單的Python編程，實(shí)現(xiàn)在Tensorflow上設(shè)計開發(fā)自己的網(wǎng)絡(luò)框架。

3.實(shí)踐性教學(xué)的優(yōu)勢

采用實(shí)踐性教學(xué)，對教師提出了更高的要求，所以，地方師范院校需要加強(qiáng)教師隊伍的建設(shè)，壯大師資力量，吸收人工智能領(lǐng)域青年學(xué)者和公司技術(shù)人員進(jìn)入教師隊伍，定期在教師中開展人工智能技術(shù)教育培訓(xùn)，鼓勵青年教師提升個人縱向課題和橫向發(fā)展的技能。

使用這種教學(xué)方式，對學(xué)生的要求也更高。學(xué)生將真正參與到課程內(nèi)容的設(shè)計中，不拘泥于現(xiàn)有的條件和結(jié)果，能夠極大地激發(fā)創(chuàng)造力，從而激起對知識的渴望和探索，教師和學(xué)生的互動性會得到很大程度的增強(qiáng)，學(xué)習(xí)效果要比傳統(tǒng)教學(xué)方式更為明顯。

結(jié)語

將理論性極強(qiáng)的課程轉(zhuǎn)向?qū)嵺`應(yīng)用是地方師范院校計算機(jī)類專業(yè)轉(zhuǎn)型過程中的一大難題。地方師范院校應(yīng)該盡快轉(zhuǎn)變觀念，對工科類專業(yè)的培養(yǎng)模式進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，克服原有師范教育模式中的不足。在培養(yǎng)過程中，既要抱有對理論知識的追求，又要實(shí)現(xiàn)對應(yīng)用型教育的突破。

此外，在新工科建設(shè)及工程認(rèn)證的背景下，加快實(shí)施實(shí)踐性教學(xué)的培養(yǎng)模式，有助于提高地方師范院校計算機(jī)類專業(yè)人才培養(yǎng)的規(guī)格，彌補(bǔ)工程實(shí)踐能力薄弱、行業(yè)應(yīng)用背景不足等問題，盡快達(dá)到國家及社會對應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)。[7]

參考文獻(xiàn)：

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