基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的人工智能專(zhuān)業(yè)學(xué)生綜合能力培養(yǎng)研究

任杰 程諾 魯育銘

[摘? ? ? ? ? ?要]? 針對(duì)當(dāng)前人工智能類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程中缺少對(duì)專(zhuān)業(yè)技能不同學(xué)科交叉應(yīng)用的綜合實(shí)踐過(guò)程，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)可用性及適用性的認(rèn)知缺乏，且綜合實(shí)踐能力較弱等問(wèn)題。通過(guò)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽構(gòu)建一套針對(duì)提升人工智能類(lèi)本科生綜合實(shí)踐能力培養(yǎng)方案，從學(xué)生及老師兩個(gè)角度分別闡述該類(lèi)方案的動(dòng)機(jī)及有效性，旨在提升學(xué)生的人工智能專(zhuān)業(yè)知識(shí)的綜合實(shí)踐能力。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 人工智能;綜合實(shí)踐;創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽

[中圖分類(lèi)號(hào)]? G645 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2020）10-0052-02

近年來(lái)，在物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)快速發(fā)展的同時(shí)，用戶(hù)生產(chǎn)生活的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和信息環(huán)境有了大幅提升，數(shù)據(jù)更易獲取及保存。海量的數(shù)據(jù)資源為人工智能的發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，使人工智能從學(xué)術(shù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)用驅(qū)動(dòng)?，F(xiàn)如今，人工智能已經(jīng)進(jìn)入新的發(fā)展階段。為了滿(mǎn)足大數(shù)據(jù)時(shí)代社會(huì)各行業(yè)對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)人才日益劇增的需求，很多高校陸續(xù)開(kāi)設(shè)了大數(shù)據(jù)相關(guān)的專(zhuān)業(yè)和課程，截至目前已有282所本科院校和208所高職院校申報(bào)相關(guān)專(zhuān)業(yè)，還有更多院校正在積極申報(bào)中。對(duì)于高校而言，專(zhuān)業(yè)的大數(shù)據(jù)師資隊(duì)伍已成為提高自身專(zhuān)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素，但由于大數(shù)據(jù)相關(guān)專(zhuān)業(yè)是新興交叉型專(zhuān)業(yè)，全國(guó)院校對(duì)大數(shù)據(jù)專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)還處于探索階段，學(xué)校面臨課程體系不完善、專(zhuān)業(yè)師資力量弱、實(shí)訓(xùn)資源匱乏、學(xué)生綜合實(shí)踐能力較差等種種問(wèn)題[1-2]。

一、人工智能專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)中的實(shí)踐意義

傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程以理論授課為主，一般采用先講理論知識(shí)，然后進(jìn)行相關(guān)操作演示，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行練習(xí)，最后實(shí)踐應(yīng)用的教學(xué)模式。而如此授課的缺點(diǎn)是：（1）教師講解，學(xué)生被動(dòng)接受，互動(dòng)性差。（2）課堂教學(xué)約為45分鐘，學(xué)生需長(zhǎng)時(shí)間集中精力聽(tīng)課，但人工智能領(lǐng)域基礎(chǔ)理論知識(shí)對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)有較高的要求，理論較難，學(xué)生的注意力集中困難。（3）課下作業(yè)按照當(dāng)前授課內(nèi)容制定，固化不靈活。

二、基于PaddlePaddle的高校智能點(diǎn)餐系統(tǒng)項(xiàng)目

驅(qū)動(dòng)

本章以中國(guó)大學(xué)生服務(wù)外包創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽項(xiàng)目企業(yè)命題為例，對(duì)人工智能專(zhuān)業(yè)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐

（一）背景調(diào)研

背景調(diào)研旨在引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)日常生活中的各類(lèi)問(wèn)題，培養(yǎng)解決問(wèn)題的邏輯思維，通過(guò)問(wèn)卷、采訪、網(wǎng)絡(luò)收集信息等方式調(diào)研問(wèn)題在日常生活中的影響。如利用paddlepaddle解決高校日常生活中的問(wèn)題，為高校學(xué)生生活提供更便捷的服務(wù)。學(xué)生指出上下課時(shí)，食堂的擁擠就餐環(huán)境、就餐體驗(yàn)十分糟糕，如何利用大數(shù)據(jù)分析人流信息，并提供便捷的支付方式，以解決擁擠的就餐環(huán)境問(wèn)題。隨著經(jīng)濟(jì)和科技的迅猛發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)科技改變了人們的生活，信息化社會(huì)的到來(lái)也在不斷地推動(dòng)校園支付方式的變革，校園卡建設(shè)沿用至今，其相對(duì)封閉、易丟失等缺點(diǎn)逐漸暴露出來(lái)，一些高校開(kāi)始利用第三方成熟的支付體系，使用手機(jī)掃描二維碼進(jìn)行移動(dòng)支付，這在一定程度上讓校園支付變得更及時(shí)和便捷，然而無(wú)論是校園卡還是手機(jī)付款，都要依靠外物，都無(wú)法時(shí)刻與身隨行。這時(shí)，跟上時(shí)代和技術(shù)的腳步，依靠更安全、更便捷、更智能的人臉支付必然是校園支付方式的發(fā)展趨勢(shì)。

（二）相關(guān)技術(shù)學(xué)習(xí)

指導(dǎo)學(xué)生思考問(wèn)題的解決方案，并調(diào)研是否已有現(xiàn)成的解決方案，或在類(lèi)似問(wèn)題中找到可行的解決方案進(jìn)行遷移。深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)和發(fā)展使人工智能領(lǐng)域出現(xiàn)了歷史性變化，極大地促進(jìn)了人臉識(shí)別技術(shù)的發(fā)展，為人臉識(shí)別在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用提供了充足的條件。一方面，傳統(tǒng)的校園支付方式在當(dāng)今高速發(fā)展的社會(huì)背景下已經(jīng)顯得不夠便捷和安全;另一方面，簡(jiǎn)便高效的人臉支付方式已經(jīng)發(fā)展成熟，并且在實(shí)際應(yīng)用中頗有成效。因此，為了增加人們?cè)谛@支付過(guò)程中的滿(mǎn)意度，提高支付效率，確保支付安全，將人臉識(shí)別支付應(yīng)用于校園生活中具有關(guān)鍵意義。

（三）提出解決方案

讓學(xué)生思考是否有最簡(jiǎn)潔的解決方案，如何結(jié)合專(zhuān)業(yè)內(nèi)容去提供可行的解決方案。在校園食堂的每個(gè)窗口前安裝一個(gè)人臉識(shí)別支付設(shè)備，該設(shè)備由攝像頭和方形屏幕兩部分組成。使用中，食堂服務(wù)人員先在機(jī)器上輸入用戶(hù)應(yīng)付價(jià)格，然后使用攝像頭來(lái)拍攝人臉圖片。當(dāng)用戶(hù)使用支付設(shè)備拍照時(shí)，屏幕中間有圓形的窗口顯示拍照情況，以便讓用戶(hù)確定自己的臉在窗口中央，然后拍下用戶(hù)人臉照片傳入服務(wù)器中進(jìn)行識(shí)別，在對(duì)應(yīng)用戶(hù)賬戶(hù)進(jìn)行扣費(fèi)，扣費(fèi)完成的結(jié)果將顯示在屏幕上。另外，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)支付APP，用戶(hù)可以通過(guò)APP給自己的賬戶(hù)中充值，也可以在APP中查看交易扣費(fèi)明細(xì)和余額，服務(wù)人員可以通過(guò)APP查看收益明細(xì)和交易總額。確定完成該方案需要的技術(shù)及開(kāi)發(fā)工具：（1）開(kāi)發(fā)工具：Python、PaddlePaddle平臺(tái)。（2）技術(shù)：卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、殘差網(wǎng)絡(luò)。

（四）效果分析

本文以人工智能專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)為例，旨在以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，注重學(xué)術(shù)實(shí)際能力培養(yǎng)，以此完善人工智能專(zhuān)業(yè)相關(guān)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。（1）以人工智能類(lèi)項(xiàng)目為依托，使學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)理論知識(shí)綜合地運(yùn)用到實(shí)際中，將人工智能專(zhuān)業(yè)技術(shù)應(yīng)用到實(shí)踐中，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生軟件開(kāi)發(fā)流程思維，對(duì)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的規(guī)范進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而進(jìn)一步提升學(xué)生的整體能力。（2）構(gòu)建項(xiàng)目合作團(tuán)隊(duì)，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)及分工協(xié)同工作能力，進(jìn)而考慮如何合作使項(xiàng)目進(jìn)展最大化。（3）按照項(xiàng)目要求完成工作，培養(yǎng)學(xué)生按照企業(yè)當(dāng)前需求進(jìn)行學(xué)習(xí)，了解當(dāng)前社會(huì)存在的實(shí)際問(wèn)題，應(yīng)用前沿技術(shù)進(jìn)行解決。（4）通過(guò)結(jié)合綜合案例、實(shí)際動(dòng)手操作，掌握大數(shù)據(jù)專(zhuān)業(yè)核心課程內(nèi)容、方法，掌握Hadoop、Python等大數(shù)據(jù)主流工具。本文旨在瞄準(zhǔn)數(shù)據(jù)科學(xué)與人工智能的發(fā)展前沿，以國(guó)家與社會(huì)的需求為導(dǎo)向，培養(yǎng)學(xué)生成為掌握數(shù)據(jù)科學(xué)與人工智能相關(guān)學(xué)科的基本理論、基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，熟練掌握大數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、處理與分析技術(shù)，能夠在相關(guān)領(lǐng)域從事人工智能、大數(shù)據(jù)科學(xué)研究和技術(shù)研發(fā)等相關(guān)工作，具有高尚道德品質(zhì)、寬厚知識(shí)基礎(chǔ)、優(yōu)良綜合素質(zhì)和廣闊國(guó)際視野的復(fù)合型創(chuàng)新人才。

參考文獻(xiàn)：

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[3]龔蘭蘭，凌興宏.互聯(lián)網(wǎng)思維能力培養(yǎng)融入計(jì)算機(jī)課程的研究和實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)教育，2018（8）：29-32.

◎編輯 馮永霞

Research on the Practical learning of Artificial Intelligence Students Based on Project Drive

REN Jie，CHENG Nuo，LU Yu-ming

Abstract：The lack of practical learning in the current artificial intelligence courses， resulting in students can not handle practical issues. This article adopts university students' innovative competition to improve the comprehensive practical ability of artificial intelligence undergraduates， and separately elaborates the motivation and effectiveness of this type of program from the perspective of students and teachers.

Key words：artificial intelligence;practical learning;innovation competition