人工智能背景下高職院校物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的課程探究

陳春瑋 王毅

[摘? ? ? ? ? ?要]? 人工智能應(yīng)用技術(shù)快速發(fā)展帶動(dòng)智能產(chǎn)業(yè)逐漸在各領(lǐng)域落地，從“互聯(lián)網(wǎng)+”到“AI+”已經(jīng)是人工智能的發(fā)展方向。物聯(lián)網(wǎng)向AIoT（AI+IoT）發(fā)展已經(jīng)成為一種必然趨勢(shì)，對(duì)高職院校物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案提出更高的要求。研究分析了高職院校人工智能課程開(kāi)設(shè)面臨的困難及結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)人工智能化的挑戰(zhàn)，通過(guò)引進(jìn)合適的企業(yè)共同設(shè)計(jì)適合物聯(lián)網(wǎng)的人工智能課程滿(mǎn)足理論與實(shí)踐相結(jié)合，優(yōu)化原有的課程體系滿(mǎn)足AIoT發(fā)展方向，分析培養(yǎng)方案刪減課程和增加課程的合理性。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 人工智能;物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè);人才培養(yǎng);課程探究

[中圖分類(lèi)號(hào)]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號(hào)]? 2096-0603（2021）47-0096-02

一、物聯(lián)網(wǎng)與人工智能發(fā)展現(xiàn)狀

（一）物聯(lián)網(wǎng)與人工智能行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)與應(yīng)用領(lǐng)域

中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)過(guò)了十年的發(fā)展已經(jīng)全面轉(zhuǎn)向以智能物聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)力為代表的產(chǎn)業(yè)形態(tài)。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展不知不覺(jué)中進(jìn)入了第二個(gè)十年，當(dāng)時(shí)很多高深的設(shè)計(jì)概念落地已經(jīng)進(jìn)入我們的生活以及行業(yè)應(yīng)用。2017年的“新紀(jì)元·未來(lái)峰會(huì)”正式提出智能物聯(lián)網(wǎng)的概念，在不到四年的時(shí)間里物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展就已經(jīng)被認(rèn)為是結(jié)合人工智能應(yīng)用技術(shù)的智能物聯(lián)網(wǎng)方向[1]。一方面物聯(lián)網(wǎng)的巨大市場(chǎng)空間和多元的應(yīng)用場(chǎng)景將為人工智能的應(yīng)用落地提供關(guān)鍵平臺(tái)，同時(shí)物聯(lián)網(wǎng)海量的數(shù)據(jù)可以不斷提供模型訓(xùn)練。另一方面人工智能有能力處理物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析和學(xué)習(xí)、設(shè)備狀態(tài)、用戶(hù)習(xí)慣進(jìn)行推薦和預(yù)測(cè)，以及借助計(jì)算機(jī)視覺(jué)、語(yǔ)音識(shí)別、生物特征識(shí)別、機(jī)器翻譯等技術(shù)提升物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的智能化水平和用戶(hù)體驗(yàn)的改善，這樣的技術(shù)交叉實(shí)現(xiàn)了人工智能和物聯(lián)網(wǎng)共贏發(fā)展[2]。

（二）物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)在高職院校的發(fā)展現(xiàn)狀

物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)在高校發(fā)展接近十年，但是人才培養(yǎng)仍然面臨諸多問(wèn)題，主要體現(xiàn)在傳統(tǒng)教育理念缺乏創(chuàng)新、教學(xué)內(nèi)容單一、教學(xué)內(nèi)容落后[3]。在AI時(shí)代背景下，很多高職院校物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)沒(méi)有結(jié)合市場(chǎng)需求和新興技術(shù)，沒(méi)有加強(qiáng)人才培養(yǎng)模式和教學(xué)內(nèi)容的改革，很難實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)與時(shí)俱進(jìn)。物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)作為一門(mén)綜合性較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)，教學(xué)內(nèi)容也是多方向、多學(xué)科的形式。當(dāng)前高職院校物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)在人才培養(yǎng)中還是運(yùn)用傳統(tǒng)的理論知識(shí)和相關(guān)技能，忽略了物聯(lián)網(wǎng)的整體性，缺乏展現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)全過(guò)程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)套件，師資力量、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、資金預(yù)算等都會(huì)影響物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)面向未來(lái)發(fā)展的腳步。雖然設(shè)立了很多教學(xué)目標(biāo)和培養(yǎng)目標(biāo)，但是沒(méi)有積極迎合市場(chǎng)需求和社會(huì)快速發(fā)展特點(diǎn)，沒(méi)有充分發(fā)揮校企合作協(xié)同育人的理念，導(dǎo)致在培養(yǎng)過(guò)程中學(xué)生缺少實(shí)踐相關(guān)知識(shí)。

二、構(gòu)建高職院校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)+人工智能模式的人才培養(yǎng)改革

（一）AIoT時(shí)代物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的課程設(shè)計(jì)面臨的挑戰(zhàn)

隨著人工智能專(zhuān)業(yè)在國(guó)內(nèi)本科院校逐漸開(kāi)展，眾多院校都成立了人工智能學(xué)院，其中包括不少高職院校。從其人才培養(yǎng)方案來(lái)看，大部分集中在機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、算法研究、優(yōu)化理論等基礎(chǔ)研究研發(fā)類(lèi)課程。這類(lèi)課程其實(shí)更適合研究生學(xué)習(xí)，不適合目前階段的高職院校。高職院校的人工智能教學(xué)課程體系還沒(méi)有統(tǒng)一，各個(gè)院校都在探索探討中，市面上缺少適合高職院校的人工智能教材，大多數(shù)偏重理論、內(nèi)容深?yuàn)W，缺少可實(shí)踐的案例教學(xué)?？梢哉f(shuō)，雖然很多高職院校已經(jīng)開(kāi)設(shè)了人工智能應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)，但是整個(gè)課程體系、知識(shí)體系、實(shí)訓(xùn)建設(shè)仍處于探索階段。關(guān)于高職院校的人工智能就業(yè)也存在一定的擔(dān)憂(yōu)，從主流招聘網(wǎng)站上看，對(duì)人工智能研發(fā)和機(jī)器學(xué)習(xí)研發(fā)技能崗位的從業(yè)者技術(shù)專(zhuān)業(yè)要求很高，大部分崗位都要求研究生以上學(xué)歷。高職院校學(xué)生在整個(gè)人工智能產(chǎn)業(yè)鏈中的定位不是特別清晰，這個(gè)需要市場(chǎng)一定時(shí)間的發(fā)展[3]。

（二）物聯(lián)網(wǎng)的人工智能技術(shù)選擇

高職院校培養(yǎng)模式往往側(cè)重工程實(shí)踐和技術(shù)應(yīng)用能力，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)為導(dǎo)向帶動(dòng)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。而人工智能范疇太大，我們需要從開(kāi)發(fā)語(yǔ)言、開(kāi)發(fā)工具、技術(shù)方向、技術(shù)領(lǐng)域、應(yīng)用領(lǐng)域等方向選擇適合目前階段滿(mǎn)足高職學(xué)生知識(shí)接受能力同時(shí)契合AIoT發(fā)展方向的內(nèi)容。

人工智能主流開(kāi)發(fā)語(yǔ)言主要是Python，但是人工智能技術(shù)開(kāi)發(fā)框架很多，國(guó)外有谷歌的Tensorflow（keras），伯克利人工智能研究小組的caffe、Facebook的PyTorch，國(guó)內(nèi)有百度的PaddlePaddle、華為的MindSpore、阿里的X-DeepLearning。通過(guò)市場(chǎng)調(diào)查T(mén)ensorflow（keras）在社區(qū)的活躍程度最高，代碼更新也最多，TensorFlow（keras）不管是現(xiàn)在還是未來(lái)都是各種深度學(xué)習(xí)框架最受歡迎之一。

《騰訊人工智能白皮書(shū)：泛在智能》指出，機(jī)器學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、語(yǔ)音技術(shù)及自然語(yǔ)言處理為人工智能四項(xiàng)重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域。我們結(jié)合廣東省職業(yè)技能競(jìng)賽（智能機(jī)器全景賽項(xiàng)）和“一帶一路”暨金磚國(guó)家技能發(fā)展與技術(shù)創(chuàng)新大賽（人工智能應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)賽項(xiàng)）的競(jìng)賽內(nèi)容大部分運(yùn)用到計(jì)算機(jī)視覺(jué)，關(guān)于語(yǔ)音識(shí)別都是通過(guò)調(diào)用接口形式。根據(jù)清華大學(xué)數(shù)據(jù)顯示，計(jì)算機(jī)視覺(jué)、語(yǔ)音技術(shù)以及自然語(yǔ)言處理的市場(chǎng)規(guī)模分別占比34%、24.8%和21%。通過(guò)競(jìng)賽調(diào)研和市場(chǎng)分析，再結(jié)合實(shí)踐難易程度分析，計(jì)算機(jī)視覺(jué)是適合高職院校人工智能應(yīng)用技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)領(lǐng)域。

三、高職院校AIoT人才培養(yǎng)的困難和具體策略

（一）院校獨(dú)立實(shí)施AIoT方向課程存在困難

適合AIoT實(shí)訓(xùn)教學(xué)的設(shè)備目前在市面不多，學(xué)校單獨(dú)研發(fā)或者開(kāi)發(fā)相關(guān)課程和實(shí)訓(xùn)室難度很大。師資力量不足、教學(xué)資源匱乏、實(shí)訓(xùn)環(huán)境缺少都是要解決的問(wèn)題。人工智能應(yīng)用是一個(gè)新興領(lǐng)域，技術(shù)更新發(fā)展較快，高職院校教師普遍缺少相關(guān)知識(shí)儲(chǔ)備和培訓(xùn)，更難以在物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)上進(jìn)行“AI+”的教學(xué)活動(dòng)[3]。

目前，我們都是通過(guò)引進(jìn)合作企業(yè)，從師資培訓(xùn)到實(shí)訓(xùn)室建設(shè)快速構(gòu)建自己的AIoT課程體系，比如物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)的新大陸、智能機(jī)器人的優(yōu)必選。通過(guò)校企合作打造“雙師型”高素質(zhì)師資的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。通過(guò)校企合作完善課程體系，做到職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)。教材、案例、課程實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、課件等教學(xué)資源可以跟合作企業(yè)一起開(kāi)發(fā)建設(shè)和深入優(yōu)化。特別是AIoT課程不但缺少人工智能實(shí)訓(xùn)設(shè)備，更缺少AIoT相關(guān)案例實(shí)踐場(chǎng)景，我們引進(jìn)優(yōu)必選的Yanshee機(jī)器人進(jìn)行AIoT業(yè)務(wù)場(chǎng)景教學(xué)，包括機(jī)器人運(yùn)動(dòng)編程、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、傳感器等實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，同時(shí)還能滿(mǎn)足學(xué)生參加優(yōu)必選“1+X”服務(wù)機(jī)器人等級(jí)證書(shū)。

（二）高職院校AIoT課程實(shí)施舉措

所謂AIoT課程可以認(rèn)為是在原有物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)人才方案基礎(chǔ)上添加相關(guān)人工智能課程，但是學(xué)生在校學(xué)時(shí)有限制，我們盡可能優(yōu)化、刪減落后于市場(chǎng)的技術(shù)課程，增加AI相關(guān)課程。我們將之前Python程序設(shè)計(jì)課程優(yōu)化成為Python與機(jī)器學(xué)習(xí)，本課程從之前的編程語(yǔ)言課程轉(zhuǎn)換成為算法應(yīng)用課程，本課程利用Yanshee機(jī)器人本體和開(kāi)發(fā)者平臺(tái)，主要講解機(jī)器學(xué)習(xí)的基本原理和在人工智能領(lǐng)域的基本應(yīng)用。我們?cè)黾恿藱C(jī)器人編程和計(jì)算機(jī)視覺(jué)。機(jī)器人編程是依托樹(shù)莓派開(kāi)源人形機(jī)器人Yanshee為主要平臺(tái)，通過(guò)Python在機(jī)器人上編程，讓學(xué)生直觀掌握機(jī)器人學(xué)基礎(chǔ)，包括舵機(jī)驅(qū)動(dòng)、機(jī)器人正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)、人形機(jī)器人步態(tài)算法等。計(jì)算機(jī)視覺(jué)通過(guò)講解攝像機(jī)成像模型、參數(shù)標(biāo)定、圖像特征提取以及詞袋算法、卡爾曼濾波、光流法等計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法模型，讓學(xué)生在Yanshee機(jī)器人上實(shí)際編程實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)的主要應(yīng)用，比如圖像的檢測(cè)、識(shí)別、分割和跟蹤，讓學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)視覺(jué)的基礎(chǔ)知識(shí)和主流技術(shù)。

四、總語(yǔ)

人工智能是新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的重要推動(dòng)技術(shù)手段，因此高職院校必須優(yōu)化原有的人才培養(yǎng)方案。在物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)上科學(xué)開(kāi)展人工智能相關(guān)課程，讓物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)逐漸向AIoT發(fā)展，拓寬了學(xué)生就業(yè)渠道。讓人工智能成為產(chǎn)業(yè)賦能的工具，賦能就是人工智能本質(zhì)，而“AI+”的落地必然離開(kāi)不了物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)的加持實(shí)現(xiàn)人工智能滲透全場(chǎng)景的應(yīng)用體驗(yàn)，所以物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)在高校必然也要與時(shí)俱進(jìn)，增添人工智能相關(guān)知識(shí)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]王哲，李雅琪，馮曉輝.AIoT領(lǐng)域發(fā)展態(tài)勢(shì)與展望[J].人工智能，2019（1）：10-18.

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編輯 司 楠