基于SWOT的人工智能融入高校工程類專業(yè)人才培養(yǎng)體系構(gòu)建

魏巍

摘? 要： 人工智能在社會(huì)生活各個(gè)領(lǐng)域蓬勃發(fā)展，同時(shí)也輻射到高等教育領(lǐng)域。文章利用SWOT分析法梳理人工智能融入高校工程類專業(yè)人才培養(yǎng)的優(yōu)勢(shì)、機(jī)遇、劣勢(shì)、威脅，將各種因素綜合起來加以分析，探討人工智能融入高校工程類專業(yè)人才培養(yǎng)的路徑和對(duì)策。

關(guān)鍵詞： SWOT; 人工智能; 工程類專業(yè); 高校人才培養(yǎng)

中圖分類號(hào)：G434? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1006-8228（2022）02-129-04

Construction of college engineering talent training system with

SWOT based AI integrated in

Wei Wei

（Party Committee Office， Yancheng Institute of Technology， Yancheng， Jiangsu 224051， China）

Abstract： Artificial intelligence is booming in all areas of social life， but also radiates to the field of higher education. In this paper， SWOT analysis method is used to sort out the advantages， opportunities， disadvantages and threats of the integration of artificial intelligence into the college engineering talent training system. Various factors are analyzed synthetically， and the path and countermeasures of integrating artificial intelligence into the college engineering talent training system are discussed.

Key words： SWOT; artificial intelligence; engineering specialties; college talent training

1 融合人工智能的高校工程類人才培養(yǎng)的SWOT分析

1.1 SWOT分析法

SWOT分析模型也稱為態(tài)勢(shì)分析法，是美國管理學(xué)教授韋里克在上個(gè)世紀(jì)80年代初制定的一種模型[1]，它是基于內(nèi)外環(huán)境和條件下的態(tài)勢(shì)分析，將人工智能相關(guān)的各種主要因素S（strengths）優(yōu)勢(shì)、W（weaknesses）劣勢(shì)、O（opportunities）機(jī)會(huì)、T（threats）威脅等，通過調(diào)查列舉出來，對(duì)各種因素相互匹配加以分析，從中得到相應(yīng)的結(jié)論[1，SWOT分析模型如圖1所示。

本文運(yùn)用SWOT分析法，從不同角度、不同因素去研究人工智能融入高校工程類專業(yè)人才培養(yǎng)所處的情景，從而明確相應(yīng)的發(fā)展方向和戰(zhàn)略目標(biāo)。

1.2 優(yōu)勢(shì)（S）分析：內(nèi)部優(yōu)勢(shì)

市場(chǎng)對(duì)工程類專業(yè)人才的需求有了重大變革，只懂得某一單項(xiàng)學(xué)科知識(shí)已不能滿足人工智能時(shí)代對(duì)工程技術(shù)人才的需求，將人工智能融入工程類專業(yè)勢(shì)在必行。人工智能涉及領(lǐng)域廣泛，且是基于大數(shù)據(jù)深度分析的一項(xiàng)技術(shù)，在融入高校工程類專業(yè)人才培養(yǎng)上可實(shí)現(xiàn)教育多元化[2]，并且有利于促進(jìn)跨學(xué)科的開放、交流、創(chuàng)新與協(xié)同，使工程技術(shù)人才掌握跨學(xué)科領(lǐng)域的復(fù)合知識(shí)。

1.3 劣勢(shì)（W）分析：內(nèi)部劣勢(shì)

第一，高校人才培養(yǎng)體系變革具有一定的滯后性。高校人才培養(yǎng)體系經(jīng)過長期積累已形成一套自適應(yīng)的生態(tài)結(jié)構(gòu)，而人工智能目前正處于高速發(fā)展階段，要實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)與人工智能完全融合，需要不斷摸索和調(diào)整，還需要內(nèi)部與外部因素的相互配合。比如已開設(shè)人工智能學(xué)院的高校，雖然已將人工智能技術(shù)引入人才培養(yǎng)，但大多仍沿用傳統(tǒng)的教學(xué)大綱與教學(xué)方式，缺少對(duì)人工智能的深層次學(xué)習(xí)及應(yīng)用。第二，人工智能技術(shù)與工程專業(yè)結(jié)合不夠緊密帶來泛化風(fēng)險(xiǎn)。不同學(xué)科領(lǐng)域系統(tǒng)和平臺(tái)之間的數(shù)據(jù)不能開放共享是人工智能技術(shù)發(fā)展制約的關(guān)鍵因素，導(dǎo)致智能算法因數(shù)據(jù)支持較少存在單一性，無法適應(yīng)復(fù)雜多變的教育場(chǎng)景，存在泛化風(fēng)險(xiǎn)。

1.4 機(jī)會(huì)（O）分析：外部機(jī)會(huì)

第一，國家政策大力支持。自2015年人工智能在國內(nèi)快速發(fā)展以來，國務(wù)院以及教育部、工信部等對(duì)人工智能加強(qiáng)規(guī)劃，出臺(tái)相關(guān)政策助力人工智能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)深度廣泛合作，為人工智能應(yīng)用于高校人才培養(yǎng)開辟了道路。第二，數(shù)據(jù)資源豐富。目前一些大型企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)開發(fā)了很多開源人工智能組件庫和算法庫，對(duì)外開放云服務(wù)、云計(jì)算，只要建立合理使用數(shù)據(jù)的制度和政策體系，加大開放力度，消除數(shù)據(jù)壁壘，人工智能的應(yīng)用范圍會(huì)更加寬廣[3]。第三，網(wǎng)絡(luò)信息成熟化。隨著信息技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)全球化，大數(shù)據(jù)、感知智能、5G等技術(shù)快速發(fā)展，為人工智能發(fā)展提供了基礎(chǔ)支撐，有利于人工智能更快地融入工程學(xué)科領(lǐng)域。

1.5 威脅（T）分析：外部威脅

第一，人工智能在倫理價(jià)值上存在社會(huì)及安全風(fēng)險(xiǎn)。工科學(xué)生的課程教學(xué)和工程活動(dòng)中，如果人文道德、工程倫理、社會(huì)責(zé)任等價(jià)值引導(dǎo)不足，容易產(chǎn)生一些社會(huì)問題。第二，人工智能作為一項(xiàng)高端科學(xué)技術(shù)難以充分落地。人工智能技術(shù)更新?lián)Q代速度很快，雖然有各類科技企業(yè)參與到高校人才培養(yǎng)路徑之中，但仍以試點(diǎn)高校為主并且針對(duì)某個(gè)專業(yè)開展，難以大面積鋪開;同時(shí)人工智能時(shí)代學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方式的變化，也給學(xué)生自主管理帶來挑戰(zhàn)。第三，教育信息化變革有待深化。亟需與教育主管部門、大型教育平臺(tái)等共同建立大數(shù)據(jù)中心，為高等教育信息化提供數(shù)據(jù)支撐。

綜上所述，通過對(duì)人工智能融入高校工程類專業(yè)人才培養(yǎng)的優(yōu)勢(shì)、機(jī)遇、劣勢(shì)、威脅分析，得到人工智能融入高校人才培養(yǎng)SWOT分析圖，如圖2所示。

2 人工智能融入工程類專業(yè)人才培養(yǎng)的路徑思考

2.1 人工智能融入工程類專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)

人工智能融入工程類專業(yè)并不是要求學(xué)生掌握人工智能專業(yè)所要求的深度知識(shí)，而是重視通用性的智能知識(shí)、技能的掌握，并強(qiáng)調(diào)與工程的相互聯(lián)系以及智能思維和素養(yǎng)的培養(yǎng)。第一，加強(qiáng)掌握人工智能技術(shù)相關(guān)的數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)，能夠在智能環(huán)境中開展基本的工作。第二，掌握智能設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)等相關(guān)能力，以及對(duì)智能硬件設(shè)備有基本的認(rèn)識(shí)。第三，為了使學(xué)生理解人工智能底層架構(gòu)原理、實(shí)現(xiàn)及優(yōu)化，需加強(qiáng)面向工程問題解決的軟硬件工具的實(shí)操。第四，在智能化發(fā)展趨勢(shì)下，對(duì)信息安全以及相關(guān)工程環(huán)節(jié)的操作規(guī)范提出全新要求。

2.2 人工智能融入工程類專業(yè)人才培養(yǎng)模式實(shí)施

面對(duì)智能化趨勢(shì)，提升工程專業(yè)人才人工智能技術(shù)，在傳統(tǒng)工科專業(yè)能力培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，融入人工智能相關(guān)的知識(shí)和技能培養(yǎng)模塊。應(yīng)著重從課程設(shè)計(jì)、教學(xué)運(yùn)行層面探討培養(yǎng)方案在工科專業(yè)中的實(shí)施。

從專業(yè)課程設(shè)計(jì)層面，依據(jù)工程類專業(yè)的實(shí)際情況，培養(yǎng)學(xué)生掌握人工智能相關(guān)知識(shí)和工具，在微積分、線性代數(shù)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)等通識(shí)類課程基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)數(shù)值方法、離散數(shù)學(xué)等知識(shí)模塊，作為進(jìn)一步理解智能思維的基礎(chǔ);模型建構(gòu)與數(shù)據(jù)分析是人工智能技術(shù)核心要素，可以開設(shè)工程模型建構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、模型與算法等知識(shí)模塊;針對(duì)智能優(yōu)化與應(yīng)用實(shí)現(xiàn)能力的培養(yǎng)，開設(shè)機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別等相應(yīng)模塊課程，實(shí)現(xiàn)對(duì)跨學(xué)科知識(shí)的綜合應(yīng)用;同時(shí)，在理論教學(xué)中融入仿真工具、專業(yè)軟件的學(xué)習(xí)，安排實(shí)踐性仿真環(huán)節(jié)和產(chǎn)業(yè)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)或生產(chǎn)操作方面的訓(xùn)練;將工程倫理的教學(xué)內(nèi)容融入到課程教學(xué)中，培養(yǎng)具有安全、環(huán)保意識(shí)的工程技術(shù)人才。知識(shí)模塊組合模式如圖3所示。

在教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)層面，由于智能化趨勢(shì)下知識(shí)和技術(shù)高速更新迭代，統(tǒng)一、固化的學(xué)科培養(yǎng)計(jì)劃越來越難以滿足學(xué)生學(xué)習(xí)和應(yīng)用的需要，因而設(shè)計(jì)以模塊課程、選修課程等為載體的靈活、可組合專業(yè)培養(yǎng)方案，提供學(xué)生根據(jù)自身需要自主設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)計(jì)劃的機(jī)會(huì)。

3 人工智能融入高校工程類專業(yè)人才培養(yǎng)的對(duì)策建議

3.1 SO戰(zhàn)略：制定宏觀層面的智能戰(zhàn)略規(guī)劃，為教學(xué)提供多樣化地信息支持

面對(duì)人工智能發(fā)展的趨勢(shì)，將智能與工程相融合，結(jié)合產(chǎn)業(yè)和行業(yè)的數(shù)據(jù)分析，有針對(duì)性地制定工程人才發(fā)展規(guī)劃，培養(yǎng)和儲(chǔ)備面向智能環(huán)境需求的人才。注重加大智能相關(guān)領(lǐng)域的資源投入，系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)器人操控、智能實(shí)訓(xùn)等培養(yǎng)環(huán)節(jié)，并通過新專業(yè)設(shè)置、產(chǎn)業(yè)實(shí)踐引導(dǎo)、跨院系資源整合等方式實(shí)現(xiàn)人工智能與工程的深度匯聚。高校將這些系統(tǒng)、平臺(tái)進(jìn)行關(guān)聯(lián)、整合與創(chuàng)新，建設(shè)一個(gè)全面有力支撐校園活動(dòng)的信息環(huán)境。

3.2 WO戰(zhàn)略：利用機(jī)遇改變劣勢(shì)，將教學(xué)方案融入工程類專業(yè)系統(tǒng)

3.2.1 通過教學(xué)方案設(shè)計(jì)深化人工智能與工程專業(yè)的系統(tǒng)融合

傳統(tǒng)工業(yè)需要轉(zhuǎn)型升級(jí)以適應(yīng)智能環(huán)境的發(fā)展要求，產(chǎn)業(yè)對(duì)于人才的需求也發(fā)生了本質(zhì)性的變化，高等學(xué)校也將形成新的學(xué)科專業(yè)或?qū)鹘y(tǒng)學(xué)科專業(yè)進(jìn)行布局調(diào)整，并重構(gòu)課程知識(shí)體系。在人工智能背景下人才培養(yǎng)本質(zhì)，是針對(duì)融入人工智能技術(shù)的體系和應(yīng)用領(lǐng)域，使學(xué)生掌握人工智能的基本思想和實(shí)現(xiàn)方法，掌握基本分析與設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)工科學(xué)生解決實(shí)際工程問題能力，在項(xiàng)目實(shí)踐和問題導(dǎo)向的學(xué)習(xí)環(huán)境中將工程與人工智能相融合。課程是人工智能技術(shù)融入工程類專業(yè)培養(yǎng)的關(guān)鍵載體之一，要突破新課程、新教材與舊內(nèi)容的束縛，突破單一學(xué)科界限，建立“模塊化、組合型、多路徑”的培養(yǎng)方案，建立“素質(zhì)教育+人工智能技術(shù)+專業(yè)+X”的培養(yǎng)模式，建立“通識(shí)必修+通識(shí)選修+專業(yè)必修+開放選修”的課程體系，加強(qiáng)必修課與選修課的相互協(xié)調(diào)，給予學(xué)生更多的自主設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)計(jì)劃的機(jī)會(huì)，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

3.2.2 堅(jiān)持管理主體多元化

人工智能時(shí)代是重塑教育教學(xué)的時(shí)期，人工智能技術(shù)不僅應(yīng)從“教”的層面推動(dòng)教育教學(xué)變革，更應(yīng)加強(qiáng)“育”的層面引導(dǎo)。教師需要關(guān)注學(xué)生的全面發(fā)展，對(duì)學(xué)生學(xué)業(yè)、身心健康、職業(yè)生涯規(guī)劃等進(jìn)行多元化綜合性協(xié)同管理。創(chuàng)新創(chuàng)造是人工智能時(shí)代的特征，并且更加注重人與人之間的合作與分享，人才培養(yǎng)應(yīng)從個(gè)性化和創(chuàng)造性建立，對(duì)學(xué)生綜合能力進(jìn)行全面考量，培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的高素質(zhì)人才。

3.3 ST戰(zhàn)略：高校與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人工智能技術(shù)人才

高校應(yīng)充分利用企業(yè)在資金、場(chǎng)地、前沿技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用等方面的優(yōu)勢(shì)，與企業(yè)合作共建工程實(shí)踐、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，為學(xué)生提供認(rèn)識(shí)產(chǎn)業(yè)情境和了解前沿技術(shù)的機(jī)會(huì);同時(shí)通過產(chǎn)業(yè)參與，整合資源再造工程教育體系，構(gòu)建工程人才人工智能技術(shù)培養(yǎng)平臺(tái)，為工程教育體系的設(shè)計(jì)與變革提供信息反饋。在人工智能實(shí)踐能力培養(yǎng)模塊，要加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)工程情境中的人工智能與工程類專業(yè)的銜接融合，通過仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)或產(chǎn)業(yè)實(shí)習(xí)基地，培養(yǎng)能夠應(yīng)對(duì)全新的智能環(huán)境的工程技術(shù)人才。在智能倫理與安全能力模塊，要體現(xiàn)工程技術(shù)的社會(huì)價(jià)值及社會(huì)責(zé)任，加強(qiáng)智能應(yīng)用的數(shù)據(jù)安全意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生在工程實(shí)踐中自覺遵守職業(yè)道德和規(guī)范。高校與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人工智能技術(shù)人才模式如圖4所示。

3.4 WT戰(zhàn)略：整合軟硬件資源，提高教師人工智能教學(xué)水平

3.4.1 加快人工智能學(xué)科專業(yè)建設(shè)，構(gòu)建智慧教育新生態(tài)

高校應(yīng)聯(lián)合政府部門和行業(yè)協(xié)會(huì)，圍繞重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域開展人才需求預(yù)測(cè)，明確工程專業(yè)人才的結(jié)構(gòu)性需求;積極探索學(xué)科專業(yè)設(shè)置調(diào)整方案，促進(jìn)相關(guān)教育體制改革，完善權(quán)責(zé)明確、科學(xué)有效、創(chuàng)新引導(dǎo)的人才培養(yǎng)制度，明確有利于工程專業(yè)人才創(chuàng)新發(fā)展的導(dǎo)向。硬件是智能化過程實(shí)現(xiàn)的基本保證，軟件是人工智能技術(shù)具象化的重要載體，政府部門應(yīng)給予足夠的政策和經(jīng)費(fèi)支持，高校聯(lián)合企業(yè)共建實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算中心等實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，形成工程類專業(yè)人才培養(yǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和軟件載體的體系化。

3.4.2 引導(dǎo)教師積累產(chǎn)業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，建立具備智能思維的師資隊(duì)伍

如果教師不具備智能教學(xué)的素養(yǎng)，就很難游刃有余地使用信息化工具獲取和分析數(shù)據(jù)。要突破傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)化主導(dǎo)模式，支持教師學(xué)習(xí)掌握人工智能知識(shí)，深入了解產(chǎn)業(yè)情境和現(xiàn)實(shí)工程環(huán)境，積累產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)，積極探索新時(shí)代教育教學(xué)方法。鼓勵(lì)研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)與高校協(xié)同互動(dòng)共建教育大數(shù)據(jù)中心，搭建教師掛職鍛煉和網(wǎng)絡(luò)研修平臺(tái)，加強(qiáng)產(chǎn)教研合作，提升教師信息素養(yǎng)，增強(qiáng)教師應(yīng)用人工智能的能力，為培養(yǎng)高質(zhì)量工程類專業(yè)人才打好基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

人工智能時(shí)代引發(fā)新一輪技術(shù)革命及產(chǎn)業(yè)變革，對(duì)高校工程類專業(yè)人才培養(yǎng)提出新的要求，具有將跨學(xué)科知識(shí)體系整合起來的特點(diǎn)，而人才培養(yǎng)體系變革有一定的周期性以及學(xué)科內(nèi)在的獨(dú)立性，因此對(duì)兩者相融合提出新的挑戰(zhàn)。本文通過SWOT分析構(gòu)建人工智能融入高校工程類專業(yè)人才培養(yǎng)體系，理性推進(jìn)人工智能與高等教育融合共生，未來還將在課程體系、實(shí)習(xí)基地建設(shè)、智慧課堂等方面進(jìn)一步探索與實(shí)踐，使高校人才培養(yǎng)工作走向信息化、智慧化。

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