新工科背景下人工智能專業(yè)建設三大問題探討＊

方 瑩，王帥芳，衛(wèi)一帆，朱 培

(商丘師范學院信息技術學院，河南 商丘 476000)

0 引言

國家發(fā)展依賴教育的發(fā)展和人才的培養(yǎng)，人工智能既為國家今后的跨越式發(fā)展提供了機遇，也進一步加深了國際間的教育和人才競爭。為促進我國人工智能的快速發(fā)展，2017 年國務院在其印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知》中提到：“到2020年，人工智能產(chǎn)業(yè)成為新的重要經(jīng)濟增長點，到2025 年，人工智能成為中國產(chǎn)業(yè)升級和經(jīng)濟轉型的主要動力?！?/p>

2017年2月之后，教育部積極推進“新工科”建設，先后形成了“復旦共識”、“天大行動”和“北京指南”，并發(fā)布了《關于開展新工科研究與實踐的通知》、《關于推進新工科研究與實踐項目的通知》，全力探索形成領跑全球工程教育的中國模式、中國經(jīng)驗，助力高等教育強國建設?！靶鹿た啤苯ㄔO與發(fā)展旨在滿足我國新經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實需求，是高校深化工程教育改革的方向，更是未來贏得國際競爭的重要途徑。

“人工智能+新工科”的本質(zhì)可理解為“人工智能時代下，為應對新科技及新產(chǎn)業(yè)革命，工程教育的發(fā)展及主要目標是培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識、精神和實踐能力的新時代工程性人才”。從人工智能、智能制造等新技術出發(fā)，在現(xiàn)有工科專業(yè)的基礎上探索新領域和新方向，形成一套新的課程體系；通過跨學科、跨專業(yè)的方式培養(yǎng)具有多學科交叉融合的工程人才，最終形成新的人才培養(yǎng)方案、師資隊伍和管理模式；通過完善工科人才“創(chuàng)意—創(chuàng)新—創(chuàng)業(yè)”教育體系，形成以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力為導向的培養(yǎng)模式。對高校而言，培養(yǎng)新工科背景下的人工智能專業(yè)人才建設是國家發(fā)展的戰(zhàn)略新需求，也是國際競爭的新焦點。

1 相關研究及現(xiàn)狀

我國高校已經(jīng)全面認識到人工智能專業(yè)的重要性，但之前的人才培養(yǎng)主要集中于研究生階段，本科階段的學習以基礎課程為主，專門設立本科層次的人工智能專業(yè)近三年才開始實施，目前全國范圍內(nèi)開設人工智能專業(yè)的高校不到一百所，尚沒有可大范圍投入工作崗位的畢業(yè)生，人才的需求與市場的需求存在相當大的差距。

目前，人工智能專業(yè)的開設主要呈現(xiàn)了四方面特點：一是符合國家戰(zhàn)略與社會需求，二是體現(xiàn)辦學特色與學科優(yōu)勢，三是聚焦人才培養(yǎng)與科技創(chuàng)新，四是注重與政府、企業(yè)合作共建。由于人工智能專業(yè)在各高校設立的時間都不長，盡管已在科技創(chuàng)新、人才培養(yǎng)、社會服務等方面取得了一些成就，但是還處于發(fā)展的初級階段，仍存在一些不容忽視的問題。

我國高校人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)的瓶頸主要有三點。①人工智能的知識結構體系欠缺。人工智能是典型的多專業(yè)知識交互融合的技術領域，因此人工智能教育人才自身應具備多專業(yè)交叉的知識和技術素養(yǎng)，這給傳統(tǒng)單一工科培養(yǎng)模式帶來挑戰(zhàn)。②人工智能教育專業(yè)的空白。傳統(tǒng)教育技術、計算機專業(yè)等師范類教育專業(yè)存在人才培養(yǎng)目標設定、課程體系、知識結構等局限，無法直接改造為人工智能教育專業(yè)，也無法體現(xiàn)新工科多專業(yè)融合的內(nèi)在需求和特點。③人工智能教育人才培養(yǎng)路徑尚形不成推廣模式。由于新工科跨專業(yè)交叉的需要，人工智能教育型人才培養(yǎng)必須建立相應的路徑與模式。

普通本科院校在人工智能專業(yè)建設上普遍面臨幾個實際問題。①專業(yè)體系設置的問題。如開設哪些課程，合理設置課程的先后順序，是否與其他學院協(xié)同開設等。這些需要在設立這個專業(yè)前進行切實論證。②師資力量的問題。人工智能是多學科交叉的、綜合性專業(yè)體系，計算機、電子、機械、數(shù)學等方面知識缺一不可，依賴某一專業(yè)的教師肯定不行，再者現(xiàn)有教師的知識儲備也不夠，怎樣解決這些問題也是需要統(tǒng)籌設計的。③人才培養(yǎng)的創(chuàng)新模式問題。新工科背景下的人才培養(yǎng)更注重全面性、創(chuàng)新性，以現(xiàn)有成果為基礎的課堂講授不足以滿足要求，如何在培養(yǎng)過程中引入可行的校企合作模式、加入創(chuàng)新培養(yǎng)，是擺在尚為踏足該專業(yè)的教師面前的核心問題。針對這些問題，本文將進行相應改革和實際操作可行性方面的研究。

2 新工科背景下人工智能專業(yè)建設三大問題探討

普通本科院校申辦人工智能專業(yè)的三大問題可歸納為：培養(yǎng)模式、師資力量、實踐平臺。其對應“怎樣培養(yǎng)、誰來培養(yǎng)、怎樣保障”的實際情況。

2.1 學科交叉下的人才培養(yǎng)方案設定

人才培養(yǎng)方案反映培養(yǎng)方向的定位，課程設置是人才培養(yǎng)的依據(jù)和核心，現(xiàn)在國內(nèi)高校的人才培養(yǎng)方案的修訂多以工程專業(yè)認證為準進行。對人工智能這一新興、交叉學科而言，到底開設哪些課程是合適的沒有統(tǒng)一的要求和說法，因為各個學校自己的人才培養(yǎng)特色不盡相同。一般來講，整個課程體系分為四個模塊：通識教育、專業(yè)基礎、專業(yè)平臺（必修+選修）、實踐教學。通識和專業(yè)基礎課程注重學生基礎培養(yǎng)，差別不太大。專業(yè)必修、選修課程以及實踐教學部分能體現(xiàn)各自的特色，課程開設方面的導向有偏電子類、偏網(wǎng)絡類、偏特色應用類等。

2.2 專業(yè)融合下的師資隊伍建設

在新工科背景下，人工智能專業(yè)在本科院校的建設逐漸成為大趨勢。然而在多學科交叉的情況下，實現(xiàn)人工智能學科建設的成功，關鍵在于專業(yè)融合下的師資隊伍建設。下面將從教師選擇以及師資培養(yǎng)等方面進行分析。

人工智能學科涉及的知識廣泛，教師的配備目前較為可行的做法是對人工智能涉及的相關專業(yè)老師進行組合，再培訓提升，以形成專業(yè)的師資隊伍。

2.2.1 構建師資隊伍的教師選擇

所選擇的專業(yè)老師需具有較高的道德素質(zhì)。一支高質(zhì)量的師資隊伍，應該師德高尚，胸懷寬廣，關愛學生，甘于奉獻，這樣的師資隊伍在對待學生時會更有耐心。

所選擇的專業(yè)老師需具備一定的學術水準。這是衡量教師隊伍好壞的另一個重要標準。人工智能課程主要涉及了數(shù)學、心理學、神經(jīng)生理學、信息論、計算機科學、哲學和認知科學、不定性論及控制論等方面，單依靠某一個學院或系室教師的力量是不夠的，必須聯(lián)合各相關專業(yè)教師組成跨學科的教師梯隊。

2.2.2 如何培養(yǎng)專業(yè)教師隊伍

人工智能是多學科交叉融合的專業(yè)課程體系，在教育教學過程中，對教師的要求更為嚴格，只聯(lián)合相關專業(yè)老師、不加以培養(yǎng)是不足以支撐這一綜合學科的。在教師培養(yǎng)時，注重專業(yè)知識融合。①通過相互聽課、課程研討、教師間的教學評價、教學競/比賽等教研活動，老師們可以了解其他課程的內(nèi)容、其他老師的教學方法，比較促進自我教學能力提升，達到經(jīng)驗分享、內(nèi)部互通的效果，對整個課程體系有整體認知。②教師的培養(yǎng)與知識模塊相統(tǒng)一，發(fā)掘知識點的關聯(lián)性，不同老師對相關知識模塊的理解和講解需要統(tǒng)一、連貫，避免各自獨立或過多重復的情況。

在教師培養(yǎng)時，應注重教師的創(chuàng)新能力培養(yǎng)。人工智能學科屬于前沿學科，富有挑戰(zhàn)性，必須注重培養(yǎng)教師的創(chuàng)新能力，以利于教師引領并培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維。創(chuàng)新能力的提升需要教師突破書本，對人工智能這類新學科而言，書本知識要么是經(jīng)典不容易變動的，要么是比較成熟極可能無法跟上新技術發(fā)展的，因此能站在較高角度、緊跟新技術發(fā)展現(xiàn)狀是非常關鍵的。教師要“走出去”，不受教材限制，不斷學習新知識，利用好網(wǎng)絡資源，參加學術會議，指導并參加各種比賽，多與校外同行交流，始終讓自己在專業(yè)領域中的不斷學習過程中是非常重要的。只有教師保持足夠創(chuàng)新力，才能更好培養(yǎng)應用型本科生的創(chuàng)新性思維與創(chuàng)新方法。

教師的培養(yǎng)應注重校企聯(lián)合，構建教師培養(yǎng)平臺。目前已知的師資隊伍培養(yǎng)體系還不夠完善，教師對人工智能的相關知識和實踐也處在尷尬期，只能上網(wǎng)搜索來學習和補充，以及參加一些短期培訓。所以，在教師培養(yǎng)時，要以打造“高、精、尖”的師資隊伍為目標，全方位地培養(yǎng)老師的能力，分批次、分階段地長期對教師進行人工智能方面的培訓。

在教師培養(yǎng)過程中，教學模式也是不可忽略的。在本科院校開設人工智能課程，要考慮到學生的基礎，教師選擇怎樣的教學模式是一個挑戰(zhàn)。教師應該充分利用網(wǎng)絡資源，在傳統(tǒng)教學過程中，用好教學輔助工具，改變傳統(tǒng)的教學方式，讓學生走上講臺，把課堂交給學生，以學生為課堂的主導，老師作為學生的輔助力量，引導學生自主學習新知識，并在課上進行實踐討論，提高學生的自主探究能力。

2.3 協(xié)同保障下的特色實踐平臺構建

協(xié)同保障下的特色實踐平臺是基于為學生服務，融入人工智能技術、嵌入式技術、AR 技術、物聯(lián)網(wǎng)技術、智能制造等多種技術，通過豐富的基礎實驗和項目，達到從人工智能基礎學習深入到實踐應用的創(chuàng)新實踐平臺。

2.3.1 協(xié)同保障下的特色實踐平臺的建設目標

協(xié)同保障下的特色實踐平臺構建目標是以培養(yǎng)學生自主動手實踐能力為中心，提高學生的創(chuàng)新思維能力以及動手實踐能力，并且讓學生通過具體項目深入了解人工智能技術的實際應用，一方面可以為學生在人工智能方面的自主學習、實踐以至創(chuàng)新提供便利，另一方面可以為學生提供一些實際的幫助，如：參加競賽并且獲獎，申請專利，組建創(chuàng)新團隊，發(fā)表優(yōu)質(zhì)的學術論文，甚至研發(fā)產(chǎn)品等等。此外，協(xié)同保障下的特色實踐平臺可以成為人工智能建設以及培養(yǎng)人工智能型人才的基地。平臺可以促進人工智能學科的探索、學習以及發(fā)展，同時探索具有創(chuàng)意性的項目可以鍛煉本專業(yè)學生的創(chuàng)意創(chuàng)新思維，對學生學習專業(yè)知識非常有利。

2.3.2 協(xié)同保障下的特色實踐方案

通過借鑒其他相關專業(yè)的教學經(jīng)驗，本文認為可以在如下三方面加強人工智能專業(yè)的特色實踐教學。

學校加強對學生的實操、實訓，將優(yōu)質(zhì)師資團隊和人工智能專業(yè)實驗平臺相結合，組建人工智能專業(yè)骨干教師隊伍，把擁有高質(zhì)量實踐能力的教師組成教學團隊，依據(jù)畢業(yè)要求制定課程培養(yǎng)方案，把人工智能專業(yè)的理論教學和實踐教學課時進行合理分配，在專業(yè)教師指導下，將人工智能研究相關實驗和項目與基礎課程的知識點相融合，保證實踐、實驗的全面性；建立以項目為驅(qū)動的創(chuàng)新實驗體系，不僅鞏固了學生的基礎理論知識，而且加強了學生在人工智能方面的應用能力。通過學生在校內(nèi)實訓中的表現(xiàn)進行過程性評價，及時發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，并把評價結果作為學業(yè)成績的一部分，同時為人工智能領域的比賽選拔優(yōu)秀的選手，實現(xiàn)一舉多得的目的。

人工智能專業(yè)通過實現(xiàn)“專業(yè)有特色，人人有項目，周周有活動，月月有比賽”的生動局面，可以對畢業(yè)目標的實現(xiàn)和培養(yǎng)目標的達成有積極的促進作用。通過實施“項目式教學”，讓學生全員參與，共享知識與技能，同時選拔培養(yǎng)技能拔尖學生，參加各類比賽，激發(fā)學生學習的熱情和學習地主動性?！百惤滔嚅L”，通過比賽檢驗了課程教學成果，激發(fā)了學生的自主探究意識，使學生把外在動機轉化為內(nèi)在動機，增強了其創(chuàng)新精神?！皩W賽結合”為學生精進專業(yè)技能，實現(xiàn)“零距離”就業(yè)打下堅實基礎。

為激發(fā)學生的創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)熱情并培養(yǎng)綜合實踐能力，學校可以加強與企業(yè)合作教學，有針對性培養(yǎng)人工智能方向的人才，結合市場導向，注重本專業(yè)學生實踐技能，培養(yǎng)出社會需要的人才。學校和企業(yè)可以進行科學合理的資源配置，實現(xiàn)兩者的信息和資源共享，共贏發(fā)展。比如學?？梢岳闷髽I(yè)提供的先進設備和場地，而學校可以提供給企業(yè)有力的技術理論支持和人力資源，實現(xiàn)讓學生在校所學與企業(yè)實踐有機結合，讓學校和企業(yè)實現(xiàn)硬件和軟實力的優(yōu)勢互補，節(jié)約教育與企業(yè)成本。企業(yè)還可以提供給學生實習、實踐的機會，互惠互利，不僅節(jié)約了企業(yè)的人力資源成本而且能讓學生更早的接觸實踐應用，并能更深入的了解企業(yè)的文化、管理和運行模式，為學生今后的職業(yè)發(fā)展提供有利依據(jù)。

3 結束語

伴隨著科學基礎和實現(xiàn)載體取得新的突破，人工智能在社會生活中的各個領域都發(fā)揮著舉足輕重的作用，而我國政府也將人工智能的發(fā)展提高到了戰(zhàn)略高度，在高校大力推進人工智能專業(yè)建設，這對我們?nèi)斯ぶ悄軐I(yè)的人才培養(yǎng)也提出了新的要求與挑戰(zhàn)。為了助力人工智能科技產(chǎn)業(yè)對國家和區(qū)域經(jīng)濟轉型升級的關鍵作用，高校應該適應社會經(jīng)濟發(fā)展需求，在基礎層、技術層和應用層不同層面精準定位，制定合理的課程實施方案、科學的畢業(yè)要求和培養(yǎng)目標，在協(xié)同保障機制下，發(fā)揮本校跨學科培養(yǎng)優(yōu)勢，通過“校內(nèi)實訓”、“以賽促學”和“校企合作”等一系列具體措施，保障人才培養(yǎng)的質(zhì)量，并促進學生職業(yè)生涯的可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)培養(yǎng)目標的達成，為社會和經(jīng)濟的發(fā)展、進步提供有力的智力支持和人才保障。