應(yīng)用本科院校智能科學與技術(shù)專業(yè)課程體系建設(shè)研究

白 鶴

（大連海事大學 信息科學與技術(shù)學院，遼寧 大連 116026）

0 引 言

自從2017年國務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》[1]以來，國家開始全面推進智能化發(fā)展方略。行業(yè)發(fā)展，教育先行。截止2017年，全國開設(shè)智能科學與技術(shù)專業(yè)的學校數(shù)量已經(jīng)達到57所。預(yù)計2018年我國將有百余所高校成立智能科學與技術(shù)專業(yè)。由于該專業(yè)涉及學科知識范圍廣、難度大，對于剛成立該專業(yè)的應(yīng)用型本科院校而言屬于初探階段，建設(shè)該專業(yè)存在一定的難度。

1 應(yīng)用本科院校建設(shè)智能科學與技術(shù)專業(yè)面臨問題

智能科學與技術(shù)專業(yè)由于其學科復雜及難度大等特點，許多已成立該專業(yè)的院校仍處于摸索改進的階段，對于剛成立智能科學與技術(shù)專業(yè)的應(yīng)用本科院校更顯得經(jīng)驗不足。根據(jù)應(yīng)用本科院校特點，本專業(yè)面臨如下幾方面問題。

1.1 專業(yè)基礎(chǔ)

智能科學與技術(shù)專業(yè)是一個多學科交叉的專業(yè)，涉及的領(lǐng)域廣、學科多、難度深，通常院校在開設(shè)新專業(yè)時都會基于現(xiàn)有專業(yè)基礎(chǔ)。目前，開設(shè)該專業(yè)的院校一般基于3個專業(yè)方向：控制科學與工程、計算機科學與技術(shù)、信息與通信工程。作為應(yīng)用型本科院校可能存在專業(yè)方向選擇舉棋不定、專業(yè)課程難以取舍等問題。有的存在多專業(yè)分設(shè)智能類課程現(xiàn)象，學科之間內(nèi)容交叉，課程體系結(jié)構(gòu)不清晰，造成教育資源的重復浪費；有的智能專業(yè)雖然開設(shè)在同一專業(yè)方向之下，但是存在專業(yè)基礎(chǔ)力量薄弱、專業(yè)教師配備不足、跨專業(yè)教學效果不佳等問題。

1.2 師資能力

智能科學與技術(shù)專業(yè)的前沿性與趨勢性，對應(yīng)用型院校而言，或多或少存在師資力量配備不足的現(xiàn)象。有的院校在智能課程方面處于空白區(qū)域，完全沒有這方面的師資配備；有的院校盡管開設(shè)了部分智能類課程，但教師數(shù)量較少，處于獨立教學，各自為政的狀態(tài)，缺乏系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的優(yōu)勢；有的院系開設(shè)了智能專業(yè)，即便現(xiàn)有專業(yè)教師配備齊全，教師對新專業(yè)課程的把控也存在了解不清，經(jīng)驗不足等問題，見圖1。比如，教師跨專業(yè)教學時，仍沿用原專業(yè)教學內(nèi)容而忽視新專業(yè)知識的導入。不同課程之間容易出現(xiàn)知識點交叉、重復教學現(xiàn)象，額外增加不必要的工作量。新專業(yè)的知識銜接、課程過渡都需要教師具備很強的綜合學科素養(yǎng)。

圖1 智能專業(yè)課程-師資對照圖

1.3 學生水平

學習智能科學與技術(shù)專業(yè)，要求學生具有扎實的基礎(chǔ)學科知識功底，而這一點正是應(yīng)用型院校學生的欠缺之處，學生普遍存在知識結(jié)構(gòu)混亂、理論知識學習困難等問題。比如，許多智能專業(yè)課程對數(shù)學基礎(chǔ)要求較高，不少學生對數(shù)學知識的學習不夠重視，導致學習智能專業(yè)相關(guān)課程時難度增大。這些因素對課程開設(shè)都提出更大的挑戰(zhàn)性。

2 智能科學與技術(shù)專業(yè)課程體系建設(shè)原則

2.1 專業(yè)方向“三選一”

根據(jù)以往的經(jīng)驗，智能科學與技術(shù)專業(yè)一般選擇在控制科學與工程、計算機科學與技術(shù)、信息與通信工程這3個專業(yè)基礎(chǔ)上開設(shè)，分別對應(yīng)智能工程方向、智能軟件方向、智能通信方向。開設(shè)智能專業(yè)初期應(yīng)充分了解以上3個專業(yè)的已有條件與專業(yè)特點，預(yù)先確立新專業(yè)未來發(fā)展方向。通常選擇基礎(chǔ)資源豐富和師資實力較強的專業(yè)作為開設(shè)方向，充分調(diào)動現(xiàn)有專業(yè)的優(yōu)勢資源，再整合其他專業(yè)的相關(guān)資源。這樣不僅使專業(yè)設(shè)置符合科學性、合理性、發(fā)展性的要求，還能進一步優(yōu)化專業(yè)結(jié)構(gòu)，讓專業(yè)分布趨于合理化。

2.2 師資隊伍速優(yōu)化

在確立專業(yè)方向基礎(chǔ)上，對師資隊伍水平做出整體評估，分析現(xiàn)有師資配備是否能夠勝任新專業(yè)課程需要。首先，以本專業(yè)教師為主、外專業(yè)教師為輔的形式確立基礎(chǔ)課程教學部分；其次，本專業(yè)教師拓展學習新專業(yè)知識，承擔部分專業(yè)課程；最后，采取外部人才引進形式吸納新專業(yè)教師，完成其余專業(yè)課程。

另外，由于普遍存在教師跨專業(yè)教學的情況，應(yīng)該注重智能專業(yè)課程之間知識的關(guān)聯(lián)性，教師在準備自己課程的同時，應(yīng)該注意與其他課程之間的關(guān)聯(lián)，在避免重復的情況下保證知識的連貫性。教師之間多開展教學討論，不斷優(yōu)化教學內(nèi)容，逐步形成專業(yè)知識網(wǎng)絡(luò)，進而優(yōu)化教師隊伍的知識結(jié)構(gòu)，提升教學團隊整體實力。各專業(yè)教師通過參與智能科學與技術(shù)這個交叉學科的專業(yè)教學，達到相互學習交流、“全科”培養(yǎng)、共同提高的效果[2]。

2.3 學生引導要加強

二本院校學生的特點是學習缺乏主動性、學科基礎(chǔ)薄弱、存在畏難情緒。針對這些特點，加之智能專業(yè)的課程特點，首先應(yīng)該調(diào)動學生的學習熱情，從開學第一課就讓學生對所學專業(yè)的內(nèi)容、趣味點、未來展望有一個充分認識，產(chǎn)生對這個專業(yè)學習的積極性；其次，分析學生的客觀條件，找出讓學生簡單易懂的學習理解方式；最后，針對教學中的重難知識點，讓學生通過實踐、程序驗證等方式學習，真正達到每個學生不掉隊、每個學生都受益的效果。

3 建立智能科學與技術(shù)專業(yè)課程體系思路

通過分析二本院校開設(shè)智能專業(yè)遇到的問題，以遼寧理工學院信息工程系為例，建設(shè)智能科學與技術(shù)專業(yè)課程體系思路如下。

3.1 發(fā)揮院系自身特長建立課程體系

借鑒以往院校開設(shè)智能科學與技術(shù)專業(yè)的思路，遼寧理工學院將智能科學與技術(shù)專業(yè)下設(shè)在信息工程系中，充分借助計算機科學與技術(shù)專業(yè)、網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)等優(yōu)勢資源，打通大部分的學科基礎(chǔ)課。

3.1.1 取長補短，融會貫通

在建立學科基礎(chǔ)課的條件下，組建專業(yè)主干課程。首先，在全校范圍內(nèi)找出與智能專業(yè)密切相關(guān)的專業(yè)課程，進行精煉之后快速加入專業(yè)課中。這個過程會出現(xiàn)院系之間的交叉課程，從而形成優(yōu)勢互補。其次，調(diào)整課程之間的先后關(guān)系。比如，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)后設(shè)置算法設(shè)計與分析課程，順序不可顛倒。課程開設(shè)遵循由淺入深、由簡到難、逐步遞進的原則。最后，課程難免在銜接先導課程上存在一定出入，適當刪減旁枝末節(jié)，加強不同課程之間知識的連貫性與一致性。

3.1.2 內(nèi)外兼修

智能科學與技術(shù)專業(yè)是現(xiàn)代科學技術(shù)的前沿學科，除涉及與計算機相關(guān)的基礎(chǔ)課程之外，還要掌握智能科學領(lǐng)域的一些重點課程，比如腦與認知科學、模糊理論、機器學習等較尖端的理論，僅靠現(xiàn)有師資肯定無法滿足專業(yè)需要。因此，采用內(nèi)部培養(yǎng)與外部引進相結(jié)合的方式提高師資隊伍整體水平。首先，加大自有師資隊伍建設(shè)力度，充分發(fā)揮現(xiàn)有教師的執(zhí)教經(jīng)驗優(yōu)勢并進行深造培養(yǎng)，快速學習校外先進的專業(yè)培養(yǎng)模式，將新知識與舊知識融會貫通，有利于傳授學生知識。學校公派教師參加全國智能科學技術(shù)教育暨教學學術(shù)研討會[3]，迅速搭上智能專業(yè)教育的直通車。其次，加大外部人才引進力度，在師資配備不足的情況下，還可以招募智能專業(yè)的優(yōu)秀畢業(yè)生，為院系輸入新鮮血液，帶來新的專業(yè)發(fā)展動力。再者，深化教師之間的教學討論、學術(shù)交流，讓課程體系不斷完善、相互貫通。

3.1.3 揚長避短

智能科學與技術(shù)專業(yè)的使命是為社會輸送高質(zhì)量的智能領(lǐng)域應(yīng)用與開發(fā)人才，真正為人類創(chuàng)造社會價值。教學過程應(yīng)該加強培養(yǎng)學生的動手實踐能力，建立完善的實踐課程體系。一方面，實踐教學更受學生歡迎，加大實踐課程比例有利于學生快速接受所學知識；另一方面，發(fā)揮二本院校學生優(yōu)勢，彌補短處，由于部分學生基礎(chǔ)差、惰性強，課程理論內(nèi)容可適當降低難度，并側(cè)重實踐方面相關(guān)知識學習，使學生在實驗與實踐過程中體會理論知識的精深之處，發(fā)揮實踐課程的優(yōu)勢，規(guī)避學習理論知識困難的劣勢。

3.2 課程體系主要結(jié)構(gòu)

以智能信息處理和智能系統(tǒng)應(yīng)用為主要培養(yǎng)方向的課程體系，結(jié)構(gòu)上包括理論課程體系、實驗課程體系、實習與畢業(yè)設(shè)計3個主要部分。

3.2.1 理論課程體系

理論課程包括學科基礎(chǔ)課、專業(yè)主干課和專業(yè)選修課3部分。

學科基礎(chǔ)課程以計算機科學與技術(shù)專業(yè)的課程為依托，同時為智能專業(yè)提供學科基礎(chǔ)課程支撐。其中包括離散數(shù)學、程序設(shè)計基礎(chǔ)、電路基礎(chǔ)、電子技術(shù)基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計算機組成原理、操作系統(tǒng)、單片機原理及應(yīng)用。

專業(yè)主干課程是智能專業(yè)的核心課程，也是特色課程。其中包括智能科學技術(shù)導論、腦與認知科學、人工智能基礎(chǔ)、模式識別、不確定計算、智能信息處理、機器學習。

專業(yè)選修課程按照兩個培養(yǎng)方向進行選修課程的設(shè)置，其中智能系統(tǒng)應(yīng)用方向的課程包括智能機器人、機器視覺、物聯(lián)網(wǎng)原理與應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計；智能信息處理方向課程包括智能信息檢索、數(shù)據(jù)挖掘、自然語言處理、數(shù)字圖像處理。

3.2.2 實驗課程體系

為了適應(yīng)國家政策與院校培養(yǎng)目標的要求，學院加大實踐教學投入力度，組織建設(shè)腦與認知實驗室、智能機器人實驗室、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計實驗室，為智能科學與技術(shù)專業(yè)實驗課程提供實驗場所，加大相應(yīng)課程實踐教學環(huán)節(jié)比例，大部分理論課程都涉及相關(guān)實驗環(huán)節(jié)。其中，重點加強核心課程的實驗，比如人工智能基礎(chǔ)的算法實驗、智能信息處理的BP算法實驗、機器學習的分類與回歸實驗等。只有正確認識方法和理論，才能掌握這門課程，而動手完成實驗才能真正融會貫通[4]。實驗教學對于培養(yǎng)學生的動手實踐能力大有裨益，也讓學生通過形象直觀的實驗過程加深理解所學理論知識，極大調(diào)動學生的學習興趣。

3.2.3 實習與畢業(yè)設(shè)計

通過實習，既可以驗證學生在學校掌握所學知識的情況，也可以完成學生步入社會的過渡階段，實習階段還是輔助學生完成畢業(yè)論文的重要環(huán)節(jié)。針對智能科學與技術(shù)專業(yè)的特點，學生的實習方式采用多樣化模式，包括自主實習、推薦實習、校企合作實習基地等。要求學生在實習期間完成相應(yīng)的畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容并形成畢業(yè)論文。

4 結(jié) 語

應(yīng)用型智能科學與技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)定位必須遵循與區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展需求接軌的原則，努力實現(xiàn)與區(qū)域戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)的對接，這樣才能有利于專業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和學生的高質(zhì)量就業(yè)[5]。筆者在大連海事大學訪學期間，通過對該校信息科學與技術(shù)學院智能科學與技術(shù)專業(yè)的相關(guān)教學資源進行深入研究，以遼寧理工學院為例，探索應(yīng)用型本科院校開設(shè)智能科學與技術(shù)專業(yè)的發(fā)展思路，尋找出一條適合本院校開設(shè)智能科學與技術(shù)專業(yè)的建設(shè)之路，也可為今后其他兄弟類院校開辦智能專業(yè)提供參考與借鑒的依據(jù)。