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    “人工智能+X”電子信息類(lèi)人才培養(yǎng)新模式探索

    2020-08-10 08:47:09季薇李飛沈建華
    教育教學(xué)論壇 2020年27期
    關(guān)鍵詞:電子信息人才培養(yǎng)人工智能

    季薇 李飛 沈建華

    [摘 要]人工智能(AI)技術(shù)的飛速發(fā)展與廣泛應(yīng)用,使得身處時(shí)代變革大潮中的學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)觀念、習(xí)慣、方法、行為方式等方面均發(fā)生了重大變革,同時(shí)也對(duì)高等教育理念、教學(xué)方法、教學(xué)模式、評(píng)價(jià)體系、管理體制等產(chǎn)生了巨大沖擊。在緊抓人工智能時(shí)代信息素養(yǎng)內(nèi)涵基礎(chǔ)上,針對(duì)現(xiàn)有人才培養(yǎng)體系中存在的問(wèn)題,著重從專(zhuān)業(yè)課程體系重構(gòu)、師資隊(duì)伍建設(shè)、教學(xué)模式改革、工程素養(yǎng)培養(yǎng)等四個(gè)方面出發(fā),對(duì)“人工智能+X”時(shí)代電子信息類(lèi)復(fù)合型人才培養(yǎng)模式進(jìn)行了探索與研究。

    [關(guān)鍵詞]人工智能+X;電子信息;人才培養(yǎng)

    [基金項(xiàng)目]2018年度南京郵電大學(xué)教學(xué)改革研究項(xiàng)目“以課堂教學(xué)改革為突破口引入AI要素的一流本科教育探索—以電子信息工程專(zhuān)業(yè)為例”(JG00218JX74);2017年度江蘇省高等教育教改研究立項(xiàng)課題“‘雙一流建設(shè)背景下電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)體系的重構(gòu)與實(shí)踐”(2017JSJG138);2016年度南京郵電大學(xué)教學(xué)改革研究項(xiàng)目“面向國(guó)際化的電子信息工程專(zhuān)業(yè)課程體系優(yōu)化研究與實(shí)踐”(JG00216JX04)

    [作者簡(jiǎn)介]季 薇(1979—),女,江蘇淮安人,工學(xué)博士,南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院副教授,主要從事電子信息類(lèi)課程教學(xué)、信號(hào)處理與人工智能相結(jié)合的交叉領(lǐng)域研究。

    [中圖分類(lèi)號(hào)] G642[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1674-9324(2020)27-0191-03[收稿日期] 2019-11-08

    一、引言

    人工智能(Artificial Intelligence,AI)是信息科學(xué)領(lǐng)域最前沿的學(xué)科之一,歷經(jīng)60余年的發(fā)展,人工智能對(duì)醫(yī)療、交通、商業(yè)、航天、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域產(chǎn)生了重大影響。近年來(lái),人工智能更成為教育界的熱詞。在教育部日前公布的首批“新工科”研究與實(shí)踐項(xiàng)目名單中,人工智能類(lèi)列入“新工科”專(zhuān)業(yè)改革類(lèi)涵蓋的19個(gè)項(xiàng)目群。

    2018年4月10日,教育部印發(fā)《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》(簡(jiǎn)稱(chēng)《計(jì)劃》)[1],要求推進(jìn)“新工科”建設(shè),重視人工智能與計(jì)算機(jī)、控制、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、心理學(xué)、社會(huì)學(xué)、法學(xué)等學(xué)科專(zhuān)業(yè)教育的交叉融合,形成“人工智能+X”復(fù)合專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)新模式,到2020年建設(shè)100個(gè)“人工智能+X”復(fù)合特色專(zhuān)業(yè)、建立50家人工智能學(xué)院、研究院或交叉研究中心。

    《計(jì)劃》[1]指出,人工智能正引發(fā)可產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的科學(xué)突破、催生一批顛覆性技術(shù),引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革?!队?jì)劃》提出,到2020年,基本完成適應(yīng)新一代人工智能發(fā)展的高校科技創(chuàng)新體系和學(xué)科體系的優(yōu)化布局,高校在新一代人工智能基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)研究等方面取得新突破;到2030年,高校成為建設(shè)世界主要人工智能創(chuàng)新中心的核心力量和引領(lǐng)新一代人工智能發(fā)展的人才高地,為我國(guó)躋身創(chuàng)新型國(guó)家前列提供科技支撐和人才保障。

    同時(shí),《計(jì)劃》從“優(yōu)化高校人工智能科技創(chuàng)新體系”“完善人工智能領(lǐng)域人才培養(yǎng)體系”和“推動(dòng)高校人工智能領(lǐng)域科技成果轉(zhuǎn)化與示范應(yīng)用”三個(gè)方面提出18條重點(diǎn)任務(wù)和3個(gè)細(xì)化專(zhuān)欄[2-4],高校人工智能發(fā)展的路線圖日漸清晰。“創(chuàng)新、人才、應(yīng)用”成為高校人工智能發(fā)展的關(guān)鍵詞。培養(yǎng)能夠發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決問(wèn)題的創(chuàng)新人才是教育界面臨的重大挑戰(zhàn),也是構(gòu)建創(chuàng)新性國(guó)家的必備條件[5-6]。

    本文以電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)為例,緊抓人工智能時(shí)代信息素養(yǎng)內(nèi)涵建設(shè),從專(zhuān)業(yè)課程體系重構(gòu)、師資隊(duì)伍建設(shè)、教學(xué)模式改革、工程素養(yǎng)培養(yǎng)等四個(gè)角度出發(fā),著重探討“人工智能+X”時(shí)代下電子信息類(lèi)復(fù)合型人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建和實(shí)踐探索。

    二、“人工智能+X”電子信息類(lèi)復(fù)合型人才的信息素養(yǎng)內(nèi)涵轉(zhuǎn)型

    信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)主席保羅·澤考斯1974年在美國(guó)首次提出“信息素養(yǎng)(Information Literacy)”這一概念,其本質(zhì)是全球信息化需要人們具備的一種基本能力,包括:文化素養(yǎng)、信息意識(shí)和信息技能三個(gè)層面[7]。《信息素養(yǎng)全美論壇的終結(jié)報(bào)告》[7]中,再次對(duì)信息素養(yǎng)的概念進(jìn)行了詳盡表述:“一個(gè)有信息素養(yǎng)的人,他能夠認(rèn)識(shí)到精確和完整的信息是做出合理決策的基礎(chǔ);能夠確定信息需求,形成基于信息需求的問(wèn)題,確定潛在的信息源,制定成功的檢索方案,以包括基于計(jì)算機(jī)的和其他的信息源獲取信息、評(píng)價(jià)信息、組織信息用于實(shí)際的應(yīng)用,將新信息與原有的知識(shí)體系進(jìn)行融合以及在批判思考和問(wèn)題解決的過(guò)程中使用信息?!?/p>

    信息素養(yǎng)包括關(guān)于信息和信息技術(shù)的基本知識(shí)和基本技能,運(yùn)用信息技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)、合作、交流和解決問(wèn)題的能力,以及信息的意識(shí)和社會(huì)倫理道德問(wèn)題。信息素養(yǎng)的四個(gè)要素共同構(gòu)成一個(gè)不可分割的統(tǒng)一整體,其中信息意識(shí)是先導(dǎo)、信息知識(shí)是基礎(chǔ)、信息能力是核心、信息道德是保證[7-8]。

    信息素養(yǎng)需要得到信息技術(shù)的支撐。信息技術(shù)強(qiáng)調(diào)對(duì)技術(shù)的理解、認(rèn)識(shí)和使用,信息素養(yǎng)的重點(diǎn)是內(nèi)容的傳播、分析,涉及更寬的方面。它是一種了解、搜集、評(píng)估和利用信息的知識(shí)結(jié)構(gòu),既需要通過(guò)熟練的信息技術(shù),也需要通過(guò)完善的調(diào)查方法、通過(guò)鑒別和推理來(lái)完成。

    傳統(tǒng)的電子信息類(lèi)人才培養(yǎng)方案往往注重傳授信息技術(shù),對(duì)于信息素養(yǎng)的培養(yǎng)不足。“人工智能+X”新時(shí)代的到來(lái),賦予信息素養(yǎng)更加豐富的內(nèi)涵。在電子信息類(lèi)復(fù)合型人才的培養(yǎng)中,不僅要探索信息技術(shù)類(lèi)課程整合優(yōu)化的思路與方法,還必須將信息素養(yǎng)嵌入人才培養(yǎng)的全過(guò)程:

    1.更加注重大信息特色優(yōu)勢(shì)下多學(xué)科交叉(Multidiscipline)培養(yǎng)。

    2.更加注重學(xué)生視野(Eye-shot)的提升。

    3.更加注重學(xué)生個(gè)性化(Diversity)的培養(yǎng)。

    4.更加注重學(xué)生的創(chuàng)新能力(Innovation)的培養(yǎng)。

    5.更加注重學(xué)生適應(yīng)能力(Adaptivity)的培養(yǎng)。

    三、傳統(tǒng)電子信息類(lèi)人才培養(yǎng)體系存在的問(wèn)題

    人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展與廣泛應(yīng)用,使得身處時(shí)代變革大潮中的學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)觀念、習(xí)慣、方法、行為方式等方面均發(fā)生了重大變革。在學(xué)生發(fā)展個(gè)性化、社會(huì)發(fā)展智能化的今天,推進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)、形成人工智能學(xué)科的話語(yǔ)體系和思維方式非常緊迫。相應(yīng)地,高等教育理念、教學(xué)方法、教學(xué)模式、評(píng)價(jià)體系、管理體制等都需要順應(yīng)人工智能時(shí)代而變遷。然而,傳統(tǒng)的電子信息類(lèi)人才培養(yǎng)體系存在以下四個(gè)方面的問(wèn)題:

    1.傳統(tǒng)的培養(yǎng)方案和課程體系側(cè)重傳授電子信息系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)理論知識(shí),強(qiáng)調(diào)單一的學(xué)科專(zhuān)業(yè)對(duì)口教育,造成學(xué)生綜合素質(zhì)不高、知識(shí)能力結(jié)構(gòu)不完善、專(zhuān)業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備的厚度和廣度存在明顯不足,學(xué)生工程實(shí)踐能力和跨文化交流能力不足,缺乏國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。在傳統(tǒng)的課程體系中,理論教學(xué)體系和實(shí)踐教學(xué)體系聯(lián)系不夠緊密,從而造成學(xué)生工程實(shí)踐能力欠缺、學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力不足。傳統(tǒng)的課程教學(xué)體系中還欠缺對(duì)學(xué)生國(guó)際化視野的培養(yǎng),學(xué)生的英語(yǔ)實(shí)用能力和跨文化交流能力欠缺,造成學(xué)生的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。

    2.傳統(tǒng)本—碩—博課程體系設(shè)置過(guò)于獨(dú)立而不貫通,本科課程結(jié)構(gòu)單一且知識(shí)面比較窄,導(dǎo)致學(xué)生后續(xù)發(fā)展能力不足;而本—碩—博課程選課平臺(tái)互相獨(dú)立,無(wú)交叉融合,導(dǎo)致本科階段學(xué)習(xí)只重基礎(chǔ)而輕深度,不利于科研型創(chuàng)新拔尖人才培養(yǎng)。

    3.傳統(tǒng)的教學(xué)是以教師為中心,以教材為內(nèi)容,突出的是教師的作用,學(xué)生主體作用不明確。因此,在教學(xué)方法的運(yùn)用上,大多采用教師講授為主,輔之以練習(xí)、復(fù)習(xí)的方法,學(xué)生學(xué)習(xí)積極性低下,學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性得不到發(fā)揮,嚴(yán)重影響了教學(xué)效果。隨著社會(huì)的發(fā)展,學(xué)生主體意識(shí)的覺(jué)醒,這些重教法輕學(xué)法的現(xiàn)象就顯得不能適應(yīng)新時(shí)代的要求,要培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性首先要建立以學(xué)生為主體的全新課堂教學(xué)格局。

    4.傳統(tǒng)的以知識(shí)傳授為特點(diǎn)的教學(xué)關(guān)系,培養(yǎng)出的學(xué)生缺乏動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí),難以適應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。

    四、人工智能時(shí)代電子信息類(lèi)復(fù)合型人才培養(yǎng)新模式的構(gòu)建與探索

    在江蘇省高等教育教改立項(xiàng)研究課題、江蘇高校品牌專(zhuān)業(yè)建設(shè)工程、南京郵電大學(xué)教學(xué)改革研究項(xiàng)目的資助下,我們對(duì)“雙一流”建設(shè)背景下面向“人工智能+X”的電子信息類(lèi)復(fù)合型人才培養(yǎng)模式進(jìn)行了探索與實(shí)踐。

    1.課程體系的先進(jìn)性直接影響人才培養(yǎng)的質(zhì)量,探索國(guó)際化人才培養(yǎng)模式、構(gòu)建與國(guó)際接軌的課程體系是推進(jìn)國(guó)際化電子信息類(lèi)人才培養(yǎng)的有效手段。我們深入研究《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》的要求和國(guó)際工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn),整合課程結(jié)構(gòu),理順課程關(guān)系、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,形成融合“人工智能”特點(diǎn)的“大信息”泛專(zhuān)業(yè)課程體系。依托南京郵電大學(xué)“雙一流”學(xué)科建設(shè),以O(shè)BE工程教育的標(biāo)準(zhǔn)要求為綱,將學(xué)校“大信息”的理念融入電子信息工程專(zhuān)業(yè)課程體系的建設(shè),具體措施包括:在課程設(shè)置中強(qiáng)調(diào)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的關(guān)聯(lián)性,結(jié)合“大信息”寬泛專(zhuān)業(yè)的教學(xué)理念,對(duì)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課進(jìn)行了重組,打破了專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課之間的課程壁壘整合課程結(jié)構(gòu),理順課程關(guān)系、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,形成“大信息”的泛專(zhuān)業(yè)課程教學(xué),突出“課程群”的培養(yǎng)方案;同時(shí),全力打造具有“人工智能”特色的專(zhuān)業(yè)課程體系,一方面將電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)傳統(tǒng)專(zhuān)業(yè)課(如《數(shù)字圖像處理與圖像通信》《語(yǔ)音信號(hào)與數(shù)字音頻》《通信信號(hào)處理》《安全通論》等)與人工智能進(jìn)行交叉和延展,課程內(nèi)容和案例分析中突出人工智能技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn);另一方面增設(shè)“人工智能”方向?qū)I(yè)課,如:《模式識(shí)別基礎(chǔ)》《智能計(jì)算》《機(jī)器學(xué)習(xí)與大數(shù)據(jù)處理》《web數(shù)據(jù)挖掘》《云計(jì)算工程》《Python語(yǔ)言編程與工程實(shí)踐》等,在教學(xué)過(guò)程中加強(qiáng)與知名IT企業(yè)合作,積極引入優(yōu)質(zhì)的人工智能領(lǐng)域資源,使用云平臺(tái)進(jìn)行教學(xué),學(xué)以致用,收到很好的效果。在學(xué)科交叉融合的基礎(chǔ)上,使培養(yǎng)的專(zhuān)業(yè)人才知識(shí)儲(chǔ)備更深厚、知識(shí)構(gòu)成更全面。

    將專(zhuān)業(yè)課程分為植入課程、保留課程和伴生課程三類(lèi),其中植入課程實(shí)現(xiàn)雙語(yǔ)/全英文教學(xué)和國(guó)際接軌,保留課程體現(xiàn)分層次模塊化,伴生課程打通科研轉(zhuǎn)化課程教學(xué);打造具有“人工智能”特色的專(zhuān)業(yè)課程體系,一方面將電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)傳統(tǒng)專(zhuān)業(yè)課(如數(shù)字圖像處理與圖像通信、語(yǔ)音信號(hào)與數(shù)字音頻、通信信號(hào)處理等)與人工智能進(jìn)行交叉和延展,另一方面增設(shè)“人工智能”方向?qū)I(yè)課,如:智能計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)與大數(shù)據(jù)處理、web數(shù)據(jù)挖掘、云計(jì)算工程、Python語(yǔ)言編程與工程實(shí)踐等。

    2.研究信息全球化和教育國(guó)際化對(duì)教師教學(xué)的新需求,通過(guò)調(diào)整師資結(jié)構(gòu)、提升教師綜合能力,打造兼具信息素養(yǎng)、工程素養(yǎng)和國(guó)際交流能力的師資隊(duì)伍。針對(duì)原有師資結(jié)構(gòu)不合理、雙語(yǔ)教學(xué)能力薄弱的問(wèn)題,結(jié)合當(dāng)今信息全球化的新需求,我們從兩個(gè)角度進(jìn)行師資隊(duì)伍的建設(shè):一方面“調(diào)結(jié)構(gòu)”,即優(yōu)化學(xué)歷結(jié)構(gòu)、改善學(xué)緣結(jié)構(gòu)、提升海外學(xué)歷教師;另一方面“提能力”,即培養(yǎng)良好的信息素養(yǎng)、增強(qiáng)教師隊(duì)伍的工程素養(yǎng)、提高跨文化素養(yǎng)?!耙薄坝辈⑴e,綜合優(yōu)化師資隊(duì)伍。

    3.“翻轉(zhuǎn)課堂+慕課”相結(jié)合,全面打造多元化創(chuàng)新型教學(xué)模式,解決傳統(tǒng)課堂“以教為中心”的教學(xué)模式下學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性不足的問(wèn)題。傳統(tǒng)的教學(xué)是以教師為中心,突出的是教師的作用,學(xué)生主體作用不明確。為打破傳統(tǒng)課堂“以教為中心”的教學(xué)模式,我們將國(guó)內(nèi)外優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源進(jìn)行本地化加工后,融入在線課程和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)全過(guò)程,打造了包括數(shù)字信號(hào)處理、信號(hào)與系統(tǒng)、信息論基礎(chǔ)、語(yǔ)音信號(hào)與數(shù)字音頻等在內(nèi)的一系列在線開(kāi)放課程,為翻轉(zhuǎn)課堂提供高效的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)、學(xué)習(xí)工具與優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源。通過(guò)這種多元化創(chuàng)新型的教學(xué)模式的實(shí)施,實(shí)現(xiàn)校內(nèi)校外結(jié)合、線上線下結(jié)合,有效地將傳統(tǒng)的“以教為中心”的教學(xué)模式,轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)為中心”的教學(xué)模式,全面地培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和思辨能力。

    4.面對(duì)高等教育國(guó)際化需求,突出傳統(tǒng)行業(yè)和專(zhuān)業(yè)特色優(yōu)勢(shì),構(gòu)建學(xué)校社會(huì)協(xié)同育人,行業(yè)企業(yè)深度參與的工程素養(yǎng)培養(yǎng)和訓(xùn)練大平臺(tái)。傳統(tǒng)的以知識(shí)傳授為特點(diǎn)的教學(xué)關(guān)系,培養(yǎng)出的學(xué)生缺乏動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí),難以適應(yīng)人工智能時(shí)代的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。南京郵電大學(xué)電子信息工程專(zhuān)業(yè)以“國(guó)家級(jí)—省級(jí)—校級(jí)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)為核心,深入整合和優(yōu)化校內(nèi)外各類(lèi)資源,強(qiáng)化與國(guó)際500強(qiáng)IT企業(yè)深度合作,以實(shí)體實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和工程訓(xùn)練環(huán)境為基礎(chǔ),以依托現(xiàn)代信息通信技術(shù)構(gòu)建的虛擬仿真工程訓(xùn)練環(huán)境為補(bǔ)充,虛實(shí)結(jié)合,構(gòu)建完善的校內(nèi)外一體工程訓(xùn)練環(huán)境和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培育苗圃,為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力提供有力支撐。

    五、結(jié)束語(yǔ)

    本文緊抓人工智能時(shí)代信息素養(yǎng)內(nèi)涵,從專(zhuān)業(yè)課程體系重構(gòu)、師資隊(duì)伍建設(shè)、教學(xué)模式改革、工程素養(yǎng)培養(yǎng)等四個(gè)方面出發(fā),對(duì)“人工智能+X”電子信息類(lèi)復(fù)合型人才培養(yǎng)模式體系進(jìn)行了探索與研究。新模式注重多學(xué)科的交叉、學(xué)生視野的提升、學(xué)生個(gè)性化、創(chuàng)新能力、適應(yīng)能力的培養(yǎng),體現(xiàn)了高校人工智能發(fā)展“創(chuàng)新、人才、應(yīng)用”的內(nèi)涵。后續(xù)研究還需緊抓時(shí)代發(fā)展契機(jī),以本為本,進(jìn)一步促進(jìn)人工智能與人才培養(yǎng)的深度融合。

    參考文獻(xiàn)

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