智能科學與技術應用型本科人才培養(yǎng)模式研究

肖凱 李雯 湯曉安 曾迎生

摘要：針對人工智能時代對應用型人才的旺盛需求，從職能、知識結構、能力結構、行業(yè)（產業(yè)）導向等四個方面研究智能科學與技術應用型本科人才培養(yǎng)模式，區(qū)別于常規(guī)的能力為導向的人才培養(yǎng)，提出了知識型能力本位教育模式，強調能力培養(yǎng)的兩大要素——知識與實踐，以及能力的可持續(xù)增長，為學生適應人工智能時代的挑戰(zhàn)與機遇奠定基礎。

關鍵詞： 智能科學與技術; 知識結構; 應用型人才; 人才培養(yǎng); 知識型能力本位教育

中圖分類號：G64 ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）25-0153-03

Abstract： Aiming at the strong demand for application-oriented talents in the era of artificial intelligence， research the intelligent science and technology application-oriented undergraduate talent training model from four aspects： function， knowledge structure， ability structure， and industry orientation， which is different from the conventional ability-oriented Talent training， put forward a knowledge &competency based education model， emphasizes the two major elements of competence training—knowledge and practice， and sustainable growth of competence， laying a foundation for students to adapt to the challenges and opportunities of the era of artificial intelligence.

Key words： intelligent science and technology; ?knowledge structure; applied talents; talent training; knowledge &competence based education

1 引言

智能科學與技術主要包含智能科學和智能技術兩部分內容[1]：智能科學是以人如何認知和學習為研究對象，探索智能機器的實現(xiàn)機理和方法;智能技術則是將這種方法應用于人造系統(tǒng)，使之具有一定的智能或學習能力，讓機器系統(tǒng)為人類工作。目前，在本科專業(yè)目錄中，智能科學與技術專業(yè)是計算機類之下的特設專業(yè)，在現(xiàn)有的人工智能專業(yè)群中，除了新設的人工智能專業(yè)外（2019年全國共有35所高校獲首批人工智能新專業(yè)建設資格），智能科學與技術專業(yè)與全球范圍大力推進與快速發(fā)展的人工智能關系最密切，契合度最高。一方面，智能科學與技術的專業(yè)發(fā)展和人才培養(yǎng)將為人工智能技術提供理論支撐、技術推進和人才支持，另一方面，人工智能產業(yè)現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢直接影響著智能科學與技術的專業(yè)發(fā)展和人才需求。

2 人工智能時代對人才的需求

站在國家戰(zhàn)略的高度來看，人工智能將成為新一輪產業(yè)變革的核心驅動力，可以實現(xiàn)社會生產力的整體躍升，因此人工智能將成為引領未來的戰(zhàn)略性技術，世界主要發(fā)達國家都把發(fā)展人工智能作為提升國家競爭力、維護國家安全的重大戰(zhàn)略。

隨著人工智能時代的到來，許多企業(yè)對具有智能科學與技術專業(yè)背景的人才有著巨大的需求。首先，IT企業(yè)紛紛涉足智能科學領域，提高產品智能水平;其次，許多傳統(tǒng)制造業(yè)也在轉型，從勞動密集型到知識密集型，進一步提升到智能制造型，并逐漸具備高精尖裝備制造能力;此外，醫(yī)療、通訊、交通等行業(yè)也對智能科技人才有著迫切的需要。人工智能對各行各業(yè)的影響，充分體現(xiàn)了智能科技的高速發(fā)展，對人才數(shù)量和素質要求也越來越高。

從人才的金字塔型分布來看，智能科學與技術領域不僅需要高端學術型人才，更需要接地氣、重實踐的應用型人才。隨著“中國智造”的不斷推進，智能科學與技術領域已由頂層設計和關鍵技術突破向生產、應用、裝配、服務等環(huán)節(jié)延伸，迫切需求大批專業(yè)技術精、實踐能力強、操作流程熟的應用型人才。2019年，人力資源和社會保障部、國家市場監(jiān)管總局、國家統(tǒng)計局向社會發(fā)布了13個新職業(yè)信息，包括人工智能工程技術人員、物聯(lián)網(wǎng)工程技術人員、大數(shù)據(jù)工程技術人員等，這也從另外一個側面說明人工智能等技術推動了產業(yè)結構的升級，催生了相關專業(yè)技術類新職業(yè)，可形成相對穩(wěn)定的從業(yè)人群。

3 應用型人才培養(yǎng)模式分析

《中國制造2025》以推進智能制造為主攻方向，強調健全多層次人才培養(yǎng)體系，提到強化職業(yè)教育和技能培訓，引導一批普通本科高等學校向應用技術類高等學校轉型，建立一批實訓基地，開展現(xiàn)代學徒制試點示范，形成一支門類齊全、技藝精湛的技術技能人才隊伍。

通常而言，人才類型分為三類[2]：學術型人才、應用型人才、技能型人才。實際上從現(xiàn)代職業(yè)教育的發(fā)展和社會需求來看，應用型人才和技能型人才的界限相對模糊，可統(tǒng)稱為應用型人才，即把成熟的技術和理論應用到實際的生產、生活中的技術技能型人才。從國家的層面來看，為了適應人工智能時代發(fā)展，人才需求數(shù)量基數(shù)最多、缺口最大的就是應用型人才，這也對眾多高校培養(yǎng)人才的導向產生重大影響。這里我們重點討論智能科學與技術應用型本科人才的培養(yǎng)，可從職能、知識結構、能力結構、行業(yè)（產業(yè)）導向四個方面來分析。

3.1 職能

智能科學與技術應用型人才是培養(yǎng)面向各類智能科學與技術的工程設計、開發(fā)及應用，掌握各類現(xiàn)代智能系統(tǒng)設計、研發(fā)、集成應用、檢測與維修、運行與管理等技術，具有扎實理論基礎、較強工程實踐和創(chuàng)新能力的高素質應用型工程技術人才。

3.2 知識結構

智能科學與技術專業(yè)充分體現(xiàn)了跨學科的特點，其知識結構包含了三個并行的基礎領域：電子信息、控制工程、計算機，也蘊含了電子信息工程、控制科學與工程、計算機科學與技術等學科的交叉和融合，體現(xiàn)了智能感知與模式識別、智能系統(tǒng)設計與制造、智能信息處理三個方面的專業(yè)內涵。

（1）智能感知與模式識別

屬于電子信息與計算機交叉領域，主要定位在機器視覺與模式識別。包括三維建模與仿真、圖像處理與分析、圖像理解與識別、機器視覺、模式識別、神經網(wǎng)絡、深度學習等。主要課程包括：電子技術基礎、信號系統(tǒng)與數(shù)字信號處理、數(shù)字圖像處理、模式識別等。

（2）智能系統(tǒng)設計與制造

屬于控制工程領域，包括自動控制、無人系統(tǒng)與工程、精密傳感器設計與應用等。主要課程包括：機械基礎、工程力學、自動控制原理、傳感器與測試技術、計算機控制技術、機電系統(tǒng)分析與設計等。

（3）智能信息處理

屬于計算機領域，包括交通大數(shù)據(jù)、汽車與道路安全大數(shù)據(jù)等的分析與處理、信息處理與知識挖掘、信息可視化等。主要課程包括：智能科學技術導論、計算機程序設計、微機原理與接口技術、數(shù)據(jù)結構與算法、嵌入式系統(tǒng)設計等。

3.3 能力結構

智能科學與技術應用型人才培養(yǎng)著眼于人工智能工程應用，要求學生具有運用計算機及相關軟硬件工具進行大數(shù)據(jù)的采集、存儲、處理、分析、應用的能力;具備智能系統(tǒng)的設計、開發(fā)、集成、運行與管理的能力;注重培養(yǎng)學生綜合運用所學的智能科學與技術專業(yè)的基礎理論和知識，分析并解決工程實際問題的能力，其能力結構可以借鑒能力本位教育（Competency Based Education，簡稱CBE）模式[3]。

CBE是國際上較流行的一種應用型人才培養(yǎng)模式，主要代表國家為加拿大和美國。該模式以能力為人才培養(yǎng)的目標和評價標準，一切教學活動均圍繞綜合職業(yè)能力的培養(yǎng)展開，CBE人才培養(yǎng)模式主要有以下三方面的特色：能力導向的教學目標;模塊化的課程結構;能力為基準的目標評價體系。該模式所培養(yǎng)的本科應用型人才具有較強的專業(yè)綜合能力和職業(yè)能力[4]，在一定時期得到社會的廣泛認可，但是單純的CBE模式并不能完全適應人工智能時代對人才培養(yǎng)的需求，這是由于目前許多職業(yè)崗位在人工智能的沖擊下，其形式和內容均會產生動態(tài)變化，要求現(xiàn)階段的人才培養(yǎng)具有延伸性和前瞻性，既要兼顧眼前，也要考慮應對智能化浪潮，打好基礎，提高自學習能力。因此，智能科學與技術應用型人才培養(yǎng)有一定崗位針對性，但并不是完全固化崗位內容及層次、固化知識屬性，必須強化自我學習能力，才能實現(xiàn)能力可持續(xù)增長，崗位的向上流動性以及知識和經驗的進化，才能真正適應人工智能時代發(fā)展的需求。

自我學習能力的形成與提高往往源于知識結構的構建[5]。為了塑造更合適的能力結構，需要CBE模式與知識結構的相輔相成，有鑒于此，將這種新型人才培養(yǎng)模式稱之為知識型能力本位教育（Knowledge & Competency Based Education，簡稱KCBE）模式，這也意味著在人才培養(yǎng)過程中，將知識結構與能力結構放在并重的地位，既著眼于預期能力的培養(yǎng)，也必須讓學生筑牢學科專業(yè)基礎，在走向社會以后，在知識引擎的作用下，通過自我學習，具備并提升適應未來的、新的智能化崗位需求的能力。

3.4 行業(yè)（產業(yè)）導向

從智能科學與技術專業(yè)的角度，培養(yǎng)的應用型人才以“智能化應用”為就業(yè)大方向，具體而言，包括：

（1）智能感知與模式識別領域

主要從事電子信息的獲取、傳輸、處理、分析、應用等領域的研究、設計及應用，包括圖像處理、機器視覺、工業(yè)視頻檢測與識別、視頻監(jiān)控、傳感器設計及應用等。

（2）智能系統(tǒng)設計與制造領域

主要從事智能裝備、智能制造、智能管理、智能服務等領域的設計、制造及應用，包括智能工廠、智能車間、智能生產線、智能物流、以及智能運營與服務等。

（3）智能信息處理領域

主要從事計算機數(shù)據(jù)處理、分析、理解、管理、以及服務等領域的研究、設計及應用，包括數(shù)據(jù)存儲與管理、數(shù)據(jù)分析與預測、交通大數(shù)據(jù)分析應用、道路與汽車安全大數(shù)據(jù)分析、智能交通、智能電力、智能家居、智慧城市等。

涉及的產業(yè)領域主要包括智能制造，如工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成應用，研發(fā)智能產品及智能互聯(lián)產品等。其他的領域還包括智能農業(yè)、智能物流、智能金融、智能商務等。

產業(yè)需求帶動人才培養(yǎng)，人才培養(yǎng)在滿足產業(yè)需求的同時推動技術進步，而技術進步又引燃了新的產業(yè)需求。產業(yè)需求與人才培養(yǎng)的相互作用，呈現(xiàn)出螺旋式上升的發(fā)展態(tài)勢，這在人工智能相關產業(yè)與智能科學與技術應用型本科人才培養(yǎng)之間表現(xiàn)的得尤為突出。

4 KCBE模式人才培養(yǎng)的主要措施和途徑

智能科學與技術專業(yè)應用型本科人才的培養(yǎng)模式一定是和人才需求、學校定位相適應的。培養(yǎng)應用型人才，應注重學生實踐能力，從教學體系建設體現(xiàn)“應用”二字，其核心環(huán)節(jié)是實踐教學。結合上述的KCBE培養(yǎng)模式，知識結構在能力培養(yǎng)過程中也占有非常重要的地位，因此在能力培養(yǎng)方面，知識和實踐作為兩大要素，不能偏廢任何一方，必須齊頭并進，既要固基礎，也要重實踐。

（1）筑牢智能科學與技術專業(yè)知識基礎，構建與智能化應用相關的知識體系

在本科的低年級階段，應注重公共基礎課，特別是數(shù)學和力學課程，還應充分了解智能科學與技術專業(yè)的內涵，讓學生對所學專業(yè)有一個比較全面的認識。在本科中高年級階段，重點強化專業(yè)基礎，包括電子技術基礎、自動控制原理、傳感器與測試技術、微機原理與接口技術、數(shù)據(jù)結構與算法等。歸納地說，應該筑牢數(shù)理基礎、計算機基礎、機電基礎和控制基礎，因此對原理課程需要強化，這樣對很多工作機理、來龍去脈的理解才能深刻。

（2）增強智能科學與技術專業(yè)的實踐環(huán)節(jié)，構建以能力培養(yǎng)為重心的教學體系

按照KCBE模式，校企合作是強化實踐的一種重要形式[6]。學校根據(jù)人工智能企業(yè)實際情況靈活設置實踐課程內容，根據(jù)企業(yè)發(fā)展趨勢及時調整課程體系以避免教學內容與企業(yè)需求相脫離。人工智能企業(yè)還可以參與學校教學目標和教學計劃的制定，并為學校實踐教學提供各方面支持，從而提高人才培養(yǎng)的針對性。

5 應用型人才培養(yǎng)展望

在人工智能時代，我國正處于產業(yè)轉型的重要階段，迫切需要智能科學與技術應用型人才，對人工智能人才培養(yǎng)的與時俱進也有更高要求?；贙CBE培養(yǎng)模式，高校通過與各型人工智能企業(yè)增強校企合作、合作辦學，實現(xiàn)人才培養(yǎng)的量身定制，并能與技術發(fā)展同步，培養(yǎng)的人才也能更好地適應時代的挑戰(zhàn)與機遇。

參考文獻：

[1] 陳雯柏，吳細寶，王萬森.創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型智能科學與技術專業(yè)工程人才培養(yǎng)探索與實踐[J].高等工程教育研究，2018（4）：84-90.

[2] 吳中江，黃成亮.應用型人才內涵及應用型本科人才培養(yǎng)[J].高等工程教育研究，2014（2）：66-70.

[3] 金保華，劉禹含.發(fā)達國家本科應用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式及啟示[J].教學研究，2015，38（1）：87-92.

[4] 韋文聯(lián).能力本位教育視域下的應用型本科人才培養(yǎng)研究[J].江蘇高教，2017（2）：44-48.

[5] 李丹.創(chuàng)新型人才培養(yǎng)中自我學習能力培育的思考[J].內蒙古農業(yè)大學學報（社會科學版），2010，12（6）：106-107.

[6] 張士輝，朱冬光，王國英.計算機網(wǎng)絡相關專業(yè)校企合作創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式研究[J].實驗技術與管理，2017，34（2）：189-193.

【通聯(lián)編輯：王力】