高職人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)方案探索與建設(shè)

謝宇

摘 要：本文闡述了在高職院校開設(shè)人工智能專業(yè)的必要性，通過對專業(yè)定位、課程體系、人才培養(yǎng)目標(biāo)及規(guī)格、實(shí)訓(xùn)條件、專業(yè)建設(shè)方向、專業(yè)建設(shè)理念等進(jìn)行詳細(xì)的分析，列舉了相關(guān)措施和解決辦法，系統(tǒng)概述了人工智能專業(yè)開設(shè)的意義。

關(guān)鍵詞：高職教育;AI;課程體系;崗位化;人才規(guī)格

根據(jù)教育部《普通高等學(xué)校高等職業(yè)教育（?？疲I(yè)設(shè)置管理辦法》，在相關(guān)學(xué)校和行業(yè)提交增補(bǔ)專業(yè)建議的基礎(chǔ)上，教育部組織研究確定了2019年度增補(bǔ)專業(yè)共9個，自2020年起執(zhí)行。在高等職業(yè)教育專業(yè)目錄中，正式宣布人工智能技術(shù)服務(wù)專業(yè)誕生，專業(yè)代碼610217。

該專業(yè)建設(shè)以人工智能技術(shù)與應(yīng)用素質(zhì)培養(yǎng)為基礎(chǔ)，以人工智能技術(shù)與應(yīng)用能力為培養(yǎng)主線，將人工智能技術(shù)服務(wù)專業(yè)技能知識教育和職業(yè)資格認(rèn)證相結(jié)合，構(gòu)建專業(yè)的理論教學(xué)體系和實(shí)踐能力培養(yǎng)體系。采取多種形式，通過實(shí)施“雙證書”和“多證書”制，培養(yǎng)社會所需的實(shí)用型人才。2018年4月2日，教育部印發(fā)了《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計(jì)劃》，行動計(jì)劃中要求各大高校加快建設(shè)人工智能科技創(chuàng)新基地。因此，在高職院校設(shè)立人工智能專業(yè)迫在眉睫。

一、人工智能的定義及特點(diǎn)

廣義上的人工智能泛指通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)人的頭腦思維產(chǎn)生的效果，通過研究和開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)建而成，構(gòu)建過程中綜合了計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、生理學(xué)、哲學(xué)等內(nèi)容。形象來說，人工智能可以理解為由不同音符組成的音樂，而不同音符是由不同的樂器奏響的，最終實(shí)現(xiàn)傳遞演奏者內(nèi)心所想與頭腦所思的效果。

人工智能人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)是人腦認(rèn)知，為此，機(jī)器人與智能系統(tǒng)、知識工程、機(jī)器感知與模式識別、自然語言處理與理解以及腦認(rèn)知基礎(chǔ)，需要扎根學(xué)科認(rèn)知的基礎(chǔ)，設(shè)立全面的學(xué)科體系。其次，應(yīng)該平衡人工智能理論和產(chǎn)業(yè)落地的關(guān)系，在學(xué)科體系上應(yīng)更注重培養(yǎng)人才的實(shí)踐操作能力，關(guān)注成果落地轉(zhuǎn)化，走進(jìn)市場、產(chǎn)業(yè)需求才是高質(zhì)量人才必備的。第三，培養(yǎng)人才對人工智能專業(yè)所需技能的全局掌握能力，做到心中有數(shù)，視野開闊，而并非僅僅鉆入算法、編程等局部知識，從全局技能中激發(fā)人才自主創(chuàng)新樹立前瞻視角。

二、專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和規(guī)格

本專業(yè)培養(yǎng)適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)需要，德、智、體、美全面發(fā)展，具有良好人文、科學(xué)素養(yǎng)和職業(yè)道德，掌握計(jì)算機(jī)編程技術(shù)、Python語言高級開發(fā)技術(shù)、人工智能數(shù)學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、算法、人工智能的實(shí)踐工作和創(chuàng)新能力，能從事人工智能技術(shù)在智能交通、環(huán)境保護(hù)、公共安全、智能家居、工業(yè)監(jiān)測、個人健康等多個領(lǐng)域中的系統(tǒng)開發(fā)及其應(yīng)用的高級技術(shù)應(yīng)用型人才。綜合素質(zhì)方面具有一定的創(chuàng)新意識、團(tuán)隊(duì)意識、邏輯推理能力，綜合分析能力、實(shí)踐動手能力、自主學(xué)習(xí)能力，能在企事業(yè)單位從事人工智能應(yīng)用相關(guān)的開發(fā)、運(yùn)維、管理工作的高素質(zhì)技術(shù)技能型人才。

（一）基本素質(zhì)

1.具有良好的政治素質(zhì)和道德修養(yǎng);

2.掌握軟件工程的基本理論和基本知識，獲得本專業(yè)較好的技能與方法的訓(xùn)練，具備從事本專業(yè)工作的能力和適應(yīng)相關(guān)專業(yè)工作能力和素質(zhì);

（二）專業(yè)能力

1.計(jì)算思維與系統(tǒng)能力

計(jì)算思維主要包括形式化、模型化描述和抽象思維與邏輯思維能力。人工智能工程無時無刻不在體現(xiàn)“算法”與“機(jī)器學(xué)習(xí)”的重要性，應(yīng)具備運(yùn)用計(jì)算方法和模型求解問題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)等能力。

2.Python程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用能力

具備Python語言開發(fā)和設(shè)計(jì)能力、Python網(wǎng)絡(luò)編程能力，具備使用Python的數(shù)據(jù)分析庫進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的能力，具備通過Python進(jìn)行數(shù)據(jù)可視化的能力，具備urllib和requests網(wǎng)頁抓取的基本方法，以及Scrapy爬蟲框架進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、調(diào)試及綜合應(yīng)用的能力，具備Python的Web編程能力。

（三）專業(yè)核心能力

1.深度學(xué)習(xí)能力

掌握神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理、理解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本架構(gòu)，熟悉梯度下降的基本原理，了解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的反向傳播，掌握多種損失函數(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，了解各種超參數(shù)原理以及如何利用超參數(shù)對模型進(jìn)行調(diào)優(yōu)。

2.自然語言處理能力

掌握自然語言處理能力，從非結(jié)構(gòu)化文本中抽取信息，猜測主題或識別“命名實(shí)體”;分析文本語言結(jié)構(gòu)，解析和語義分析的自然語言處理能力。

3.人工智能圖像處理能力

掌握卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概念、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)常用結(jié)構(gòu)、經(jīng)典卷積網(wǎng)絡(luò)模型 （LeNet-5模型、Inception-v3模型、ResNet等），TensorFlow實(shí)現(xiàn)遷移學(xué)習(xí)， TFRecord輸入數(shù)據(jù)格式，TensorFlow圖像處理函數(shù)和多線程輸入數(shù)據(jù)處理框架等知識，具備智能圖像處理能力。

4.時間序列處理能力

掌握循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概念、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)常用結(jié)構(gòu)，如LSTM、GRU等經(jīng)典循環(huán)網(wǎng)絡(luò)模型， TensorFlow實(shí)現(xiàn)遷移學(xué)習(xí)， TFRecord輸入數(shù)據(jù)格式，TensorFlow圖像處理函數(shù)和多線程輸入數(shù)據(jù)處理框架等知識，具備智能圖像處理能力。

三、專業(yè)就業(yè)崗位及工作內(nèi)容

四、專業(yè)教學(xué)實(shí)訓(xùn)資源

本專業(yè)的實(shí)訓(xùn)課程與企業(yè)共同開發(fā)，深度定制化。通過循序漸進(jìn)的系列實(shí)訓(xùn)，闡述深度學(xué)習(xí)常見的應(yīng)用場景，如圖像處理以及自然語言處理中的常用模型。

并通過實(shí)際數(shù)據(jù)集，PaddlePaddle等開源框架以及提供的計(jì)算資源，讓學(xué)生能夠上手搭建模型，體驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膽?yīng)用效果，深入理解各種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的原理和實(shí)際應(yīng)用。

五、專業(yè)建設(shè)方向

（一）基于產(chǎn)業(yè)崗位的人才培養(yǎng)

人工智能已逐漸應(yīng)用于工業(yè)制造、網(wǎng)絡(luò)銷售、教育、醫(yī)療等多個領(lǐng)域。隨著AI在各個行業(yè)的應(yīng)用不斷深入，人才需求會越來越強(qiáng)烈。對高尖端人才的需求會更加旺盛，高職人工智能專業(yè)基于產(chǎn)業(yè)崗位的人才培養(yǎng)，更能培養(yǎng)出高質(zhì)量的AI人才。

（二）人工智能專業(yè)與軟件、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、智能控制等專業(yè)的融合與差異化

隨著云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、信息安全與大數(shù)據(jù)技術(shù)的深入融合，政策和標(biāo)準(zhǔn)體系的完善，人才隊(duì)伍的建設(shè)，以及應(yīng)用場景和解決方案的豐富化和落地化，未來的AI產(chǎn)業(yè)將迎來新一輪的增長。高職院校大數(shù)據(jù)、人工智能與云計(jì)算技術(shù)等專業(yè)趨向深度融合。

人工智能專業(yè)在教育領(lǐng)域中的落地和實(shí)踐，需要多學(xué)科的綜合交叉研究。未來人工智能發(fā)展需要增強(qiáng)原創(chuàng)力，以關(guān)鍵核心技術(shù)為方向，夯實(shí)人工智能發(fā)展的基礎(chǔ)。此外，人工智能未來的發(fā)展，亟需各學(xué)科交叉融合以及各領(lǐng)域?qū)＜业耐献鳌?/p>

人工智能本來就不是一個單獨(dú)的概念，而是關(guān)系到大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、編程、計(jì)算機(jī)軟件、機(jī)器人、智能設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)等一系列人工智能時代的工具和設(shè)施，是它們的綜合，還要高度融合并形成一套生態(tài)系統(tǒng)的嶄新的學(xué)科概念。

因此我們說發(fā)展人工智能教育，必然要尋求多學(xué)科的融合，在課堂上要注意各學(xué)科知識的綜合運(yùn)用，要注意培養(yǎng)學(xué)生多種能力。將人工智能的新思維、新技術(shù)、新方法與教育進(jìn)行融合，以直面解決現(xiàn)實(shí)問題，培養(yǎng)適合AI時代的智造者。作為人工智能教育的起點(diǎn)，以“AI賦能教育 圓中國智造夢”為理念，兼顧教師、學(xué)生、教學(xué)管理者等不同群體的需求，構(gòu)建高職融通式的課程體系。

六、專業(yè)建設(shè)理念

在國家對人才迫切的需求和《國務(wù)院辦公廳關(guān)于深化產(chǎn)教融合的若干意見》指導(dǎo)下，基于智慧學(xué)習(xí)工場的思想先導(dǎo)，在人才培養(yǎng)的理念上，堅(jiān)持培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)概念能力、系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)能力、系統(tǒng)開發(fā)能力、系統(tǒng)集成能力、系統(tǒng)運(yùn)維能力和創(chuàng)新能力，減少和降低人才培養(yǎng)供給側(cè)和產(chǎn)業(yè)需求側(cè)在結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、水平上的落差，協(xié)助推進(jìn)人力資源供給側(cè)的結(jié)構(gòu)性改革。

（一）堅(jiān)持綜合化的課程體系和跨學(xué)科的培養(yǎng)

綜合化的課程體系和跨學(xué)科的培養(yǎng)有利于學(xué)生獲得寬闊的基礎(chǔ)、較強(qiáng)的工作適應(yīng)能力。通過對整體人工智能行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的分析，培養(yǎng)學(xué)生從人工智能應(yīng)用開發(fā)、人工智能運(yùn)維、部署進(jìn)行多維度的學(xué)習(xí)和行業(yè)真實(shí)場景的實(shí)踐，拓寬學(xué)生的知識面，培養(yǎng)創(chuàng)新意識、流程協(xié)作能力，提高學(xué)生的綜合學(xué)科能力。

（二）靈活的教學(xué)方法和實(shí)踐性的項(xiàng)目教學(xué)

在教學(xué)中，重視實(shí)踐性教學(xué)，配合教材，將基礎(chǔ)理論教學(xué)和行業(yè)實(shí)踐案例緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)課內(nèi)與課外相結(jié)合、教學(xué)與研究相結(jié)合、教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合。教材和課程設(shè)置作為知識傳播的載體，將教材和課程結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，突出了素質(zhì)教育、創(chuàng)新教育和行業(yè)實(shí)踐教育的特點(diǎn)，教材中充分體現(xiàn)項(xiàng)目式的教學(xué)案例、情景化的知識點(diǎn)等特點(diǎn)。綜合采用啟發(fā)式、發(fā)現(xiàn)式、學(xué)生參與式等教學(xué)方式，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。

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