人工智能時代高校電氣專業(yè)雙創(chuàng)人才培養(yǎng)研究*

郭彤穎 王鳳英 王海忱

（沈陽建筑大學(xué) 遼寧沈陽 110168）

人工智能時代下的建筑電氣類人才培養(yǎng)強調(diào)的是新工科創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才培養(yǎng)目標(biāo)。高等院校肩負(fù)著為國家培養(yǎng)創(chuàng)新人才的歷史使命，能否培養(yǎng)出具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才，是高校能否完成國家賦予培養(yǎng)高層次人才歷史使命的主要標(biāo)志。因此，在人工智能時代，高校必須進一步加強對大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式改革的探索。

一、人工智能時代高校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)發(fā)展存在的問題

在高等教育改革深入開展過程中，如何培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才，是高等教育改革與發(fā)展的主題。隨著高等學(xué)校招生規(guī)模不斷擴大，出現(xiàn)了高校畢業(yè)生就業(yè)困難的問題，創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的缺乏是主要原因之一。

目前，人工智能時代高校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)發(fā)展存在的問題主要有以下幾方面。

1.學(xué)生欠缺將專業(yè)理論知識和實踐結(jié)合的能力

目前，在高校建筑電氣類專業(yè)人才培養(yǎng)教學(xué)活動過程中，部分學(xué)生學(xué)習(xí)主動性不高。部分同學(xué)不能將建筑電氣類專業(yè)課的理論知識，與實踐環(huán)節(jié)中的實際操作流程和操作規(guī)范相結(jié)合，即無法實現(xiàn)建筑電氣類專業(yè)知識和實踐能力的深度融合[1]。

2.目前高校建筑電氣類學(xué)生開設(shè)的課程不能做到“與時俱進”

隨著人工智能、機器人等新技術(shù)的發(fā)展及廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的建筑電氣類教育尚未開設(shè)人工智能和機器人相關(guān)的課程，這導(dǎo)致大學(xué)生缺乏機器人和人工智能等課程的知識儲備，從而不能滿足學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)發(fā)展的實際需求[2]。

3.大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)模式需要進一步改進

在人工智能時代，各行各業(yè)對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才的需求日益增多。雖然目前許多高校成立了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)發(fā)展中心，但主要以組織競賽為主[3]。面向人工智能時代，建筑類高校應(yīng)積極結(jié)合“人工智能+新工科”的社會需求，將“人工智能+新工科”的理念貫穿于人才培養(yǎng)全過程，完善創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)模式。

二、人工智能時代高校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才培養(yǎng)模式探索

1.以人工智能技術(shù)為依托的人才培養(yǎng)模式探索

將人工智能教育，全面深入地融入“新工科”人才培養(yǎng)計劃中，結(jié)合當(dāng)前電氣類高校教育發(fā)展現(xiàn)狀，創(chuàng)新學(xué)科和專業(yè)建設(shè)理念與實踐，開發(fā)以傳授人工智能和新工科知識為主的課程，構(gòu)建應(yīng)用創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，建立一套保障創(chuàng)新教育有效實施的長效運行機制，并在教學(xué)實踐中進行應(yīng)用。

（1）修訂培養(yǎng)方案，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)。

系統(tǒng)優(yōu)化和建立以精干的核心課程為主線、豐富的專業(yè)選修和拓展選修課為延伸的個性化課程體系，調(diào)整必修課的授課內(nèi)容，補充思政元素，保證學(xué)生掌握較為扎實的基礎(chǔ)知識。選修課中補充人工智能等前沿學(xué)科知識，允許學(xué)生跨系跨專業(yè)選修課程，使學(xué)生掌握綜合性較強的跨學(xué)科知識。建立突出科學(xué)思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的新型實驗與實踐教學(xué)課程體系和教學(xué)模式。

以建筑電氣與智能化專業(yè)課程設(shè)置為例，體現(xiàn)明確的行業(yè)屬性、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)和現(xiàn)代學(xué)科交叉的特點。在本科生教學(xué)中，將建筑電氣與智能化專業(yè)所設(shè)課程分為三個模塊：公共基礎(chǔ)課模塊、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課模塊。公共基礎(chǔ)課模塊包括政治理論課、外語、數(shù)學(xué)、計算機語言、大學(xué)物理等。專業(yè)基礎(chǔ)課模塊包括電路、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)、自動控制原理、電機與拖動、計算機控制技術(shù)、建筑智能環(huán)境學(xué)、過程控制、建筑電氣CAD、建筑概論、人工智能、建筑機器人、辦公網(wǎng)絡(luò)及通訊技術(shù)等。專業(yè)課模塊包括建筑供配電及照明、建筑設(shè)備自動化、公共安全、建筑智能化系統(tǒng)集成技術(shù)、建筑環(huán)境與設(shè)備、電梯控制技術(shù)、有線電視及電聲技術(shù)、電氣控制與可編程控制器等課程。此三部分模塊分設(shè)必修和選修兩種內(nèi)容，充分體現(xiàn)學(xué)生選課的靈活性，逐步使整個教學(xué)計劃真正體現(xiàn)出“學(xué)分制”的特色。另外，在這三大模塊中，高校還應(yīng)該注重學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的全面培養(yǎng)，開設(shè)一部分人文科學(xué)、管理科學(xué)、工程招標(biāo)等方面的選修課。

（2）在“新工科＋人工智能”背景下提高教師的綜合素質(zhì)和教學(xué)技能水平。

從教育教學(xué)的角度來看，不論采取何種教學(xué)方式，教師承擔(dān)著知識傳遞的重要任務(wù)。教師進行課堂教學(xué)改革，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育理念通過多種方式融入“新工科＋人工智能”教學(xué)課堂體系中，結(jié)合教師的能力創(chuàng)新賦予人工智能時代工科教育的內(nèi)涵和目的，以培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維、技能和知識的工科學(xué)生作為教育使命和宗旨，轉(zhuǎn)變教師傳統(tǒng)的教育教學(xué)思想認(rèn)識。

在電氣類專業(yè)教學(xué)課堂上，教師應(yīng)重視學(xué)生作為學(xué)習(xí)主體的地位，傳遞知識、引導(dǎo)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)理論和實踐能力并重發(fā)展的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。電氣類專業(yè)教師應(yīng)從自身的教學(xué)技能和綜合素養(yǎng)著手，不斷提升自我，創(chuàng)新電氣類專業(yè)教學(xué)新理念和新方式，不僅拓展電氣專業(yè)理論知識，而且提升實踐操作能力。由校方定期組織和開展有關(guān)電氣專業(yè)知識的培訓(xùn)活動，增加行業(yè)內(nèi)專業(yè)人士與教師之間的交流互動，分享教學(xué)心得，彼此借鑒，完善電氣類專業(yè)教學(xué)模式，實現(xiàn)電氣專業(yè)教學(xué)理念的革新。高?？稍O(shè)計電氣類專業(yè)教師的周例會環(huán)節(jié)，在例會上匯總每一個教師的教學(xué)成果，交流建議和意見，不斷提高電氣專業(yè)知識水平，強化教師的綜合素養(yǎng)。培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的師資隊伍，建設(shè)一支高學(xué)歷、多層次的老、中、青師資隊伍。在日常教學(xué)過程中，教師采用翻轉(zhuǎn)課堂等教學(xué)方式，使學(xué)生處于學(xué)學(xué)習(xí)的主體地位，在共同的研討中，形成師生共同體。

（3）課堂教學(xué)改革，采用多種教學(xué)形式。

探索建立建筑類高校教師教育理論和教學(xué)技能培訓(xùn)模式，不斷更新教師教育理念，提升教師實施創(chuàng)新教育的水平和能力。在教學(xué)中，教師可采用線下線上混合等多種教學(xué)形式，引導(dǎo)學(xué)生思考，鼓勵學(xué)生提問，開展“人工智能+”的多學(xué)科交叉知識的學(xué)習(xí)和運用，提升課堂的信息量，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

（4）提升學(xué)生計算機編程和人工智能等方面的能力。

教師應(yīng)面向新工科，解決人工智能學(xué)科迅速發(fā)展對新型人才的需求問題，選用緊跟時代前沿技術(shù)的深度學(xué)習(xí)與python等相關(guān)教材。以知識應(yīng)用為導(dǎo)向，開展項目式教學(xué)，解決實際問題，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)以致用。以python語言為基礎(chǔ)，結(jié)合深度學(xué)習(xí)方面的社會實際需求，通過整個項目的設(shè)計與實現(xiàn)，掌握numpy，matplotlib等python擴展庫的安裝和使用方法，深入理解python如何應(yīng)用于人工智能領(lǐng)域。具體步驟包括學(xué)生分組討論，進行系統(tǒng)需求分析；硬件部分設(shè)計；利用python完成軟件功能設(shè)計；實踐調(diào)試；總結(jié)匯報。

2.基于人工智能的實踐教學(xué)模式探索

在人工智能時代構(gòu)建系統(tǒng)的電氣類實踐教學(xué)體系，針對實際的問題形成綜合的分析問題和解決問題的能力，增加實踐教學(xué)活動，培養(yǎng)人才扎實的理論基礎(chǔ)和實踐操作技能。將各種實踐活動和實驗落實到實際的教學(xué)中，構(gòu)建起獨立的實踐課程體系，將新工科專業(yè)的特點凸顯出來，增加實踐教學(xué)的占比，創(chuàng)建良好的實驗環(huán)境，構(gòu)建合理的實踐對象應(yīng)用場景，致力于培養(yǎng)出應(yīng)用型的高素質(zhì)電氣專業(yè)人才。學(xué)生通過實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的鍛煉，學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力都得到了提升。

（1）加強實踐環(huán)節(jié)，同時要注意各個環(huán)節(jié)的有機聯(lián)系，加強實踐環(huán)節(jié)訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生實踐能力與創(chuàng)新精神，構(gòu)建實踐教學(xué)體系。力爭做到“五結(jié)合”：課內(nèi)實驗與課外實踐相結(jié)合、校內(nèi)實驗與企業(yè)實習(xí)相結(jié)合，實踐教學(xué)與科研訓(xùn)練相結(jié)合、本專業(yè)課實驗與跨專業(yè)選修實驗相結(jié)合、人工智能實驗與新工科專業(yè)課程相結(jié)合。另外，教師可以采用多種教學(xué)模式，并注意各個環(huán)節(jié)的有機聯(lián)系。如現(xiàn)場參觀、建筑智能環(huán)境學(xué)課程設(shè)計、電子課程設(shè)計、建筑供配電課程設(shè)計、智能建筑技術(shù)實習(xí)、建筑供配電實習(xí)、認(rèn)識實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等。

（2）加強實驗室和創(chuàng)新基地建設(shè)。實驗室建設(shè)能夠為學(xué)生培養(yǎng)提供良好的實踐教學(xué)條件。為保證我校建筑電氣與智能化專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后能很快適應(yīng)建筑行業(yè)對該專業(yè)的要求，本專業(yè)設(shè)置的專業(yè)實驗有：建筑供配電及照明控制實驗、電梯原理與控制實驗、保安監(jiān)控系統(tǒng)實驗、門禁系統(tǒng)實驗、綜合布線系統(tǒng)實驗、火災(zāi)報警及消防聯(lián)動控制系統(tǒng)實驗、現(xiàn)場總線控制實驗等。此外，學(xué)校設(shè)立大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)發(fā)展中心，積極構(gòu)建科技創(chuàng)新培養(yǎng)體系，對積極參加科技競賽的學(xué)生給予政策傾斜；鼓勵科研能力強的本科生加入教師的研究團隊，參與教師的課題研究，提升科研創(chuàng)新能力。這些措施能夠有效促進創(chuàng)新型成果和創(chuàng)新型人才的不斷涌現(xiàn)。

（3）完善智能機器人實踐教學(xué)平臺建設(shè)，依托人工智能實驗平臺，適當(dāng)開設(shè)學(xué)生上機實踐環(huán)節(jié)。通過開源硬件編程平臺、開源硬件工程套件等設(shè)備，為在校學(xué)生提供較好的實踐平臺，幫助他們在機器人相關(guān)、“互聯(lián)網(wǎng)+”、“新尚杯”等大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中獲獎，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維，提升他們的創(chuàng)新能力。根據(jù)課程課時設(shè)置和教學(xué)班安排，適當(dāng)安排合理的上機次數(shù)，在上機環(huán)節(jié)中增加基于人工智能的目標(biāo)檢測算法演示及實現(xiàn)、人工智能在數(shù)字語音和自然語言處理等領(lǐng)域應(yīng)用的環(huán)節(jié)。

（4）整合優(yōu)化實驗教學(xué)課程，修改完善實驗課程的科學(xué)評價體系，建立綜合設(shè)計型、探索型實驗等選修實驗項目。

（5）完善教學(xué)實驗室?guī)熧Y隊伍的建設(shè)和流動機制。

3.科技創(chuàng)新體系的建立

（1）改革和完善學(xué)生的科技創(chuàng)新體系，與合作企業(yè)簽約，并建設(shè)創(chuàng)新設(shè)計實驗室，為學(xué)生在校內(nèi)外創(chuàng)建創(chuàng)新實踐基地。探索創(chuàng)新實踐基地的運行模式；建立一套有效的科技創(chuàng)新運行管理機制，打開這些優(yōu)質(zhì)學(xué)科和實驗室的大門，面向本科生開放。

（2）營造鼓勵科技創(chuàng)新的氛圍，開設(shè)學(xué)生研討班，經(jīng)常舉辦國內(nèi)外知名專家學(xué)者為學(xué)生做學(xué)術(shù)報告，引導(dǎo)學(xué)生掌握學(xué)科發(fā)展的前沿知識，鼓勵學(xué)生申報創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，提升學(xué)生的創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)能力。

（3）改革和完善科技創(chuàng)新評價體系，建立完善的創(chuàng)新激勵機制。對學(xué)生的評價不僅要全面，而且要考查學(xué)生的創(chuàng)新能力?？荚嚪绞揭⒅仄綍r成績和期末考核相結(jié)合，或采用非考評學(xué)，通過寫專題報告、撰寫學(xué)術(shù)論文、參與科研項目等多種形式評學(xué)。建立學(xué)生探索性開展科學(xué)創(chuàng)新活動的運行和評價機制，建立多元化、跨專業(yè)的本科生科技創(chuàng)新活動導(dǎo)師制。探索設(shè)立“本科生創(chuàng)新學(xué)分”“學(xué)生科研獎勵”政策的標(biāo)準(zhǔn)和管理模式，激勵和推動本科生創(chuàng)新實踐的興趣和動力。

（4）探索教學(xué)實驗室輔助科研、參與科研的機制和模式。要補充必要的適用于人工智能開發(fā)的實驗儀器設(shè)備，以便跟上學(xué)科發(fā)展的需要，完善實驗室管理體制。

4.產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人模式探索

（1）保證創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育基礎(chǔ)設(shè)施的完善，為學(xué)生提供實踐學(xué)習(xí)機會在教學(xué)工作開展的過程中，要實現(xiàn)“人工智能＋新工科”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)模式，首先就需要建設(shè)滿足創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的基礎(chǔ)設(shè)施，為學(xué)生提供更多的實踐學(xué)習(xí)和鍛煉的機會，使他們能夠?qū)ο嚓P(guān)的技術(shù)和知識有更加深入的了解。

學(xué)校在開展相關(guān)教學(xué)工作時，需要認(rèn)識到人工智能及新工科并非一個簡單的詞匯，許多知識的獲取都需要反復(fù)的實踐。所以說，高校在發(fā)展“新工科＋人工智能”時，需要結(jié)合學(xué)校的實際辦學(xué)情況，投入適當(dāng)?shù)馁Y金，為學(xué)生提供相應(yīng)的實踐場所，如可以借助校企合作的模式，建設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，為學(xué)生提供更多學(xué)習(xí)和掌握新知識的機會。

高校還要建立有效的開放式實驗教學(xué)管理機制，充分利用學(xué)院實驗室的儀器設(shè)備，探索和完善實施開放式實驗教學(xué)及其應(yīng)用的機制。

（2）以機器人技術(shù)和人工智能技術(shù)為依托，開展校企協(xié)同育人。

優(yōu)化學(xué)院創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺，鼓勵學(xué)生提升創(chuàng)新能力、培養(yǎng)創(chuàng)業(yè)思維，拓寬學(xué)生就業(yè)渠道，畢業(yè)后盡快適應(yīng)人工智能時代社會對工作崗位的需求。以機器人和人工智能技術(shù)為依托設(shè)計課程實踐環(huán)節(jié)，合理、有效、充分利用企業(yè)技術(shù)、工程師資源，拓寬建筑電氣類專業(yè)人才培養(yǎng)渠道，構(gòu)建產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人模式，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、提升學(xué)生創(chuàng)新能力，提升建筑電氣類專業(yè)的實踐教學(xué)水平。通過校企合作，探索以機器人和人工智能技術(shù)為依托的建筑電氣類專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)模式，服務(wù)于“中國制造2025”。

結(jié)語

為了培養(yǎng)適合人工智能時代發(fā)展的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)型人才，本文在分析人工智能時代高校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)發(fā)展存在的問題基礎(chǔ)上，提出了以人工智能技術(shù)為依托的人才培養(yǎng)模式、實踐教學(xué)模式、科技創(chuàng)新體系和產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人模式探索的策略，這對高校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)具有借鑒意義。