人工智能人才培養(yǎng)模式研究

滕飛 楊燕 彭博 龔勛

關(guān)鍵詞：人工智能；培養(yǎng)模式；課程建設(shè)；教學(xué)方法探索

1引言

隨著新一代信息技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展，人工智能逐漸融人各行各業(yè)，社會(huì)建設(shè)對(duì)相應(yīng)領(lǐng)域人才的需求程度日益提高，新工科改革正是我國(guó)工程教育為應(yīng)對(duì)第四次工業(yè)革命到來(lái)而進(jìn)行的全方位變革[1]。在“人工智能+”時(shí)代下，培養(yǎng)具有時(shí)代特點(diǎn)，滿(mǎn)足行業(yè)發(fā)展新要求的人才是教育的關(guān)鍵所在。而在信息化普及的過(guò)程中，其他學(xué)科專(zhuān)業(yè)也逐漸崛起，高校計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)面臨新的挑戰(zhàn)。作為為國(guó)家輸送人才的基地，高校應(yīng)以順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，圍繞國(guó)家戰(zhàn)略和區(qū)域發(fā)展需要為前提，對(duì)人工智能專(zhuān)業(yè)學(xué)生培養(yǎng)規(guī)劃進(jìn)行升級(jí)，在實(shí)踐中創(chuàng)新改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式，培養(yǎng)應(yīng)用型人才。

2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀分析

2017年至今，相關(guān)部門(mén)及相關(guān)單位先后發(fā)布《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知》《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》《關(guān)于“雙一流”建設(shè)高校促進(jìn)學(xué)科融合加快人工智能領(lǐng)域研究生培養(yǎng)的若干意見(jiàn)》，對(duì)我國(guó)高校人工智能人才培養(yǎng)模式提出了更高要求，旨在為我國(guó)科技發(fā)展提供更加充分的人才支撐。截至2020年2月，新增人工智能專(zhuān)業(yè)的高校多達(dá)180所，并且有171所高職院校成功申報(bào)人工智能技術(shù)服務(wù)專(zhuān)業(yè)。在國(guó)家的大力扶持和發(fā)展下，我國(guó)高校積極跟進(jìn)，清華大學(xué)成立人工智能學(xué)堂班，通過(guò)“AI+X”課程項(xiàng)目，使學(xué)生將人工智能與其他學(xué)科結(jié)合，深化對(duì)人工智能的理解；浙大圖靈班提出“四全一專(zhuān)”的培養(yǎng)理念，通過(guò)全程導(dǎo)師引領(lǐng)、全球資源導(dǎo)人等方式，多措并舉提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。同時(shí)，國(guó)外著名高校也在著手升級(jí)既有人工智能人才培養(yǎng)模式。人工智能專(zhuān)業(yè)全球第一的卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)定位培養(yǎng)跨界、復(fù)合型人才，通過(guò)廣泛思考、跨學(xué)科完成多類(lèi)別任務(wù)培養(yǎng)學(xué)生的批判性和探究性思維：斯坦福大學(xué)提供“寬幅課程+定制”“寬幅課程+精深專(zhuān)”“寬幅課程+精深專(zhuān)業(yè)+研究經(jīng)驗(yàn)”等一系列方案培養(yǎng)復(fù)合型人才：哈佛大學(xué)、麻省理工大學(xué)等國(guó)際名校嘗試通過(guò)“項(xiàng)目制”“校企合作”等新型培養(yǎng)模式強(qiáng)化學(xué)生實(shí)踐能力，持續(xù)發(fā)力人工智能尖端人才培養(yǎng)。

對(duì)比我國(guó)工程技術(shù)學(xué)科，則更多注重知識(shí)傳授，而國(guó)外更注重多樣化、自定義的個(gè)性化培養(yǎng)方式，對(duì)知識(shí)的掌握更強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)和廣博的面，同時(shí)非常重視高階思維（理解、應(yīng)用、分析、綜合和評(píng)價(jià)）的培養(yǎng)。因此，設(shè)置多元的培養(yǎng)路徑和靈活的培養(yǎng)方式，對(duì)我國(guó)人工智能時(shí)代的高等教育變革研究具有創(chuàng)新意義。

3人工智能教學(xué)改革內(nèi)容研究

3.1“人工智能+X”模式

人工智能具有跨學(xué)科、多元化、迭代快的特點(diǎn)，隨著人工智能在醫(yī)療、制造、交通、通訊、住宅等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，其與工、農(nóng)、醫(yī)、理、文科的聯(lián)系更加緊密，進(jìn)一步表明了加快推動(dòng)“人工智能+X”復(fù)合型人才培養(yǎng)的進(jìn)程的必要性。而如今我國(guó)高等教育在人工智能人才培養(yǎng)方面存在一些問(wèn)題，如本科層次的人工智能專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)單一、缺乏成熟的專(zhuān)業(yè)課程體系、培養(yǎng)方向分散且創(chuàng)新能力不足等。同時(shí)，高校的學(xué)科壁壘、學(xué)院劃分、教職人員流動(dòng)限制和跨學(xué)科教育實(shí)踐的落后性也在一定程度上阻礙了人工智能專(zhuān)業(yè)相關(guān)平臺(tái)和模塊化課程的有效實(shí)施。因此，高校探索合適的“人工智能+”復(fù)合型人才培養(yǎng)模式并調(diào)整人才培養(yǎng)方案尤為重要。

要培養(yǎng)特色復(fù)合型、跨學(xué)科人才，應(yīng)以培養(yǎng)寬口徑復(fù)合型人才、高水平專(zhuān)業(yè)人才和拔尖創(chuàng)新人才為目標(biāo)，形成多元模式，在多學(xué)科交叉融合的基礎(chǔ)上，面向行業(yè)領(lǐng)域?qū)⑷斯ぶ悄芘c相應(yīng)行業(yè)的既有專(zhuān)業(yè)結(jié)合。拓展引入多樣化、多層次的人工智能課程培養(yǎng)方案，在延伸專(zhuān)業(yè)應(yīng)用的同時(shí)構(gòu)建復(fù)合型人才培養(yǎng)體系。

3.2以學(xué)生發(fā)展為中心，形成需求引領(lǐng)的教學(xué)體系

作為一門(mén)快速發(fā)展的新興學(xué)科，“人工智能”同其他專(zhuān)業(yè)一樣需要進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐的教學(xué)改革。從以教材、教室、教師為中心，向以學(xué)生、學(xué)習(xí)及其效果為中心轉(zhuǎn)變，能夠解決人工智能專(zhuān)業(yè)課程內(nèi)容繁雜，科研實(shí)踐關(guān)系不緊密導(dǎo)致的學(xué)生在研究和應(yīng)用方面“無(wú)從下手”“力不從心”等痛點(diǎn)。

圍繞以學(xué)生發(fā)展為中心確定培養(yǎng)目標(biāo)，明確所需的要素，從而根據(jù)需求設(shè)置課程體系和特色教學(xué)項(xiàng)目，體現(xiàn)出人工智能專(zhuān)業(yè)教學(xué)過(guò)程中高水平、定制化、綜合性的特點(diǎn)。通過(guò)課程改革，把思政工作貫穿于教育的全過(guò)程，深入挖掘?qū)I(yè)課程中的思政元素，并將思政元素與課程教學(xué)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，讓學(xué)生在有針對(duì)性的教學(xué)培養(yǎng)方案中提高創(chuàng)新思維和綜合素質(zhì)，破除高等教育舊模式，讓教學(xué)過(guò)程更加生動(dòng)靈活。

3.3搭建企業(yè)與國(guó)際平臺(tái)，培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新型人才

如今的教學(xué)設(shè)計(jì)中存在“輕實(shí)踐”的問(wèn)題，主要體現(xiàn)在實(shí)踐比例和內(nèi)容兩方面，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用能力缺失。而實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生的科研能力培養(yǎng)很重要，因此在注重理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，應(yīng)滿(mǎn)足實(shí)踐和學(xué)科競(jìng)賽需求，保證資源能夠有效與實(shí)際課程相結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐，發(fā)掘?qū)W生創(chuàng)新潛能。通過(guò)參加科研項(xiàng)目加深對(duì)科研工作的認(rèn)識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，注重學(xué)生科研能力的培養(yǎng)，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，循序漸進(jìn)，使學(xué)生全面掌握人工智能技術(shù)理論和應(yīng)用。

當(dāng)下高校接觸范圍不斷擴(kuò)大，校企聯(lián)合、國(guó)際交流逐漸成為國(guó)內(nèi)人才培養(yǎng)的重要方法，這既能順應(yīng)行業(yè)發(fā)展需求和內(nèi)在趨勢(shì)，又能促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研深度融合，讓師資力量在國(guó)內(nèi)外高校和企業(yè)間流轉(zhuǎn)的同時(shí)，給學(xué)生更開(kāi)闊的視野及更務(wù)實(shí)的思維引導(dǎo)和技能訓(xùn)練。雖然已有部分國(guó)內(nèi)高校與企業(yè)或國(guó)外高校開(kāi)展了一系列合作，但合作深度不夠，流于形式化，建立的國(guó)際學(xué)術(shù)交流平臺(tái)也沒(méi)有充分利用。因此，人工智能課程的改革在實(shí)踐中需要以院系和企業(yè)為人才培養(yǎng)的兩翼，構(gòu)建跨界融合的平臺(tái)和實(shí)踐基地，有效利用平臺(tái)提高學(xué)生滿(mǎn)足企業(yè)人才需求的能力和國(guó)際化水平。

4人工智能教學(xué)改革實(shí)踐探索

基于我校人工智能專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式在創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)方面有所欠缺的問(wèn)題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法上進(jìn)行改革，不斷探索并實(shí)踐個(gè)性化、定制化、可復(fù)制推廣的特色卓越人才培養(yǎng)模式，從教學(xué)反饋來(lái)看，目前的探索和實(shí)踐是有效的，具體措施包含以下七個(gè)方面。

4.1跨學(xué)科復(fù)合培養(yǎng)

抓住人工智能專(zhuān)業(yè)多學(xué)科交叉的特點(diǎn)，整合跨學(xué)科師資力量，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合其他學(xué)科掌握人工智能技術(shù)。把握學(xué)科融合趨勢(shì)，以醫(yī)學(xué)健康為主題制定“人工智能+X”的培養(yǎng)方案，在計(jì)算機(jī)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)教師共同指導(dǎo)下，提高學(xué)生的綜合能力，使學(xué)生掌握機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語(yǔ)言處理、圖像處理等知識(shí)的同時(shí)，掌握生物醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，并將理論知識(shí)應(yīng)用于智慧醫(yī)療實(shí)際問(wèn)題，如疾病預(yù)測(cè)、智能診斷等問(wèn)題，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)具體的案例和解決特定問(wèn)題的過(guò)程中利用人工智能技術(shù)來(lái)克服本專(zhuān)業(yè)現(xiàn)階段面臨的挑戰(zhàn)，同時(shí)開(kāi)拓在其他領(lǐng)域的創(chuàng)新。此外，提高學(xué)生的知識(shí)遷移能力，達(dá)到在實(shí)踐中利用人工智能技術(shù)和理念跨學(xué)科解決問(wèn)題的目的，在培養(yǎng)復(fù)合型人才的同時(shí)積聚更多的創(chuàng)新靈感。

4.2課程改革

為保證人才培養(yǎng)的質(zhì)量，提升本校人工智能學(xué)科的競(jìng)爭(zhēng)力，圍繞人才培養(yǎng)目標(biāo)確定課程體系和特色教學(xué)項(xiàng)目。在培養(yǎng)計(jì)劃上，以學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的儲(chǔ)備為基礎(chǔ)，在有專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的系統(tǒng)思維方法后，重視培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力，以學(xué)生為中心，將計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的傳統(tǒng)課程轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂腥斯ぶ悄芴厣男滦蛯?zhuān)業(yè)教學(xué)課程。在教學(xué)目標(biāo)中，將思政與課程融合，積極將正確的價(jià)值導(dǎo)向貫穿于教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生正確的世界觀(guān)、人生觀(guān)、價(jià)值觀(guān)，在提升學(xué)生專(zhuān)業(yè)能力的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的家國(guó)情懷和全球視野。在教學(xué)中，還要發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生成為課堂的主角，以問(wèn)題為導(dǎo)向，組織學(xué)生分組討論，交流學(xué)習(xí)中的問(wèn)題、難點(diǎn)，同時(shí)每個(gè)小組分配至少一名相關(guān)專(zhuān)業(yè)導(dǎo)師，引導(dǎo)學(xué)生小組找到問(wèn)題答案，培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)能力和科研思維。

4.3科研實(shí)踐

在制定專(zhuān)業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃和教學(xué)方法后，團(tuán)隊(duì)有效整合科研實(shí)踐和教學(xué)兩種活動(dòng)，推動(dòng)科研和教學(xué)相結(jié)合。采用科研和教學(xué)相互促進(jìn)和共同發(fā)展的培養(yǎng)模式，在學(xué)生對(duì)課程的基本理論和實(shí)踐內(nèi)容掌握的基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)學(xué)生參與科研項(xiàng)目，針對(duì)具體問(wèn)題提出解決方案，在不斷實(shí)踐和改進(jìn)的過(guò)程中完善研究項(xiàng)目的技術(shù)路線(xiàn)，讓學(xué)生在密切參與中提高自身科研水平。為保證每名學(xué)生都能夠參與科研實(shí)踐環(huán)節(jié)，由每名導(dǎo)師帶領(lǐng)一個(gè)五人學(xué)生隊(duì)進(jìn)行科研項(xiàng)目實(shí)踐。經(jīng)師生討論確定項(xiàng)目?jī)?nèi)容后，相關(guān)項(xiàng)目將并人我校科研訓(xùn)練計(jì)劃（SRTP），該計(jì)劃對(duì)于項(xiàng)目工作流程、組織管理以及結(jié)題驗(yàn)收等方面都做出了規(guī)范的要求，既便于項(xiàng)目的統(tǒng)一管理，又避免了學(xué)生由于經(jīng)驗(yàn)不足而導(dǎo)致的盲目情況，讓學(xué)生在實(shí)踐探索中明確目標(biāo)。

4.4競(jìng)賽參與

競(jìng)賽也是提升學(xué)生綜合能力的重要方式，通過(guò)在課堂中融人競(jìng)賽相關(guān)的理論和思想，可以提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)興趣和參賽積極性，讓專(zhuān)業(yè)課程與學(xué)科競(jìng)賽相互貫通和促進(jìn)。鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)各自興趣參加相應(yīng)比賽，通過(guò)競(jìng)賽了解當(dāng)前的研究熱點(diǎn)和主流方法，發(fā)散思維提出自己的創(chuàng)新點(diǎn)，尋找解決賽題的最佳方法或在比賽的公共數(shù)據(jù)集上驗(yàn)證創(chuàng)新方法的可行性。同時(shí)，訓(xùn)練學(xué)生的軟件開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)分析能力，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)他們的動(dòng)手實(shí)踐、獨(dú)立思考能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)。積極發(fā)揮競(jìng)賽對(duì)教學(xué)改革的推動(dòng)作用，形成導(dǎo)師悉心指導(dǎo)、學(xué)生積極參與的濃厚創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)氛圍。

4.5國(guó)際交流

面對(duì)高等教育國(guó)際化的需求，充分利用國(guó)內(nèi)外高水平教學(xué)資源，圍繞學(xué)科研究領(lǐng)域，建立國(guó)際學(xué)術(shù)交流平臺(tái)，由領(lǐng)域內(nèi)頂尖專(zhuān)家或科研團(tuán)隊(duì)牽頭，定期組織學(xué)術(shù)交流會(huì)議，至少保證高質(zhì)量講座的頻率在1次／月以上，且持續(xù)時(shí)間能夠覆蓋學(xué)生整個(gè)基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)期間，為學(xué)生的專(zhuān)業(yè)研究提供良好的知識(shí)儲(chǔ)備，對(duì)國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀有更為系統(tǒng)的認(rèn)知。通過(guò)國(guó)際課程為學(xué)生營(yíng)造國(guó)際化教學(xué)環(huán)境，開(kāi)展不同的國(guó)際化交流形式，讓學(xué)生適應(yīng)人工智能時(shí)代的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，提升學(xué)生視野，了解不同高校的科研模式，并為學(xué)生出國(guó)學(xué)習(xí)打下了一定基礎(chǔ)。

4.6校企合作

如今，大學(xué)的教學(xué)和研究工作并不是孤立進(jìn)行，在培養(yǎng)方案中設(shè)置獨(dú)立的校企合作模塊，與亞馬遜AWS開(kāi)展密切合作，為本專(zhuān)業(yè)學(xué)生定制個(gè)性化培養(yǎng)方案，單獨(dú)編班，獨(dú)立授課，制定專(zhuān)門(mén)的教學(xué)計(jì)劃，從國(guó)內(nèi)外聘請(qǐng)一流的師資，提供一流的學(xué)習(xí)條件，營(yíng)造一流的學(xué)習(xí)環(huán)境和氛圍，因材施教。著眼于人才培養(yǎng)的長(zhǎng)期目標(biāo)，提供人工智能領(lǐng)域豐富的課程、實(shí)訓(xùn)、大賽等資源，實(shí)現(xiàn)跨界融合，取得更好的教學(xué)效果。達(dá)到高校向企業(yè)提供人才資源，為企業(yè)發(fā)展注入技術(shù)力量、研發(fā)活力和人才支撐，企業(yè)為學(xué)生提供開(kāi)闊的、真實(shí)的實(shí)踐平臺(tái)和實(shí)踐基地的目標(biāo)。

4.7本研協(xié)同培養(yǎng)

本、研學(xué)生共同交流和學(xué)習(xí)的過(guò)程也是互相促進(jìn)的過(guò)程，抓住本科生和研究生協(xié)同培養(yǎng)這個(gè)有效途徑，讓本科生加入研究生導(dǎo)師科研團(tuán)隊(duì)，與研究生組建混合科研、競(jìng)賽團(tuán)隊(duì)，在研究生的帶領(lǐng)下發(fā)展自己的研究方向并開(kāi)展較深入的探索，在項(xiàng)目組的工作中樹(shù)立自己從事科研工作的流程和方法，明確研究目標(biāo)，有一定的研究成果，最好在在實(shí)踐創(chuàng)新中能夠撰寫(xiě)論文或申請(qǐng)專(zhuān)利。

5結(jié)束語(yǔ)

在人工智能新時(shí)代背景下，人工智能專(zhuān)業(yè)的學(xué)生培養(yǎng)是未來(lái)中國(guó)在人工智能浪潮下能否搶占先機(jī)的重要因素。

有效地解決高校教育普遍存在的教學(xué)問(wèn)題需要跳出傳統(tǒng)的思維模式，讓理論知識(shí)、專(zhuān)業(yè)實(shí)踐和社會(huì)需求相匹配。人工智能方向的課程是理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，為培養(yǎng)更接近社會(huì)實(shí)際需求的人才，本文提出了該專(zhuān)業(yè)的課程建設(shè)方案并加以實(shí)踐，最后給出如下建議：第一，結(jié)合自身特色，實(shí)現(xiàn)跨界融合，在明確的培養(yǎng)目標(biāo)下通過(guò)“人工智能+X”的模式培養(yǎng)復(fù)合型人才，提高學(xué)生的創(chuàng)造力和綜合素養(yǎng)；第二，注入思政基因，引入深度思考，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，建立良好的教學(xué)體系，讓學(xué)生成為課堂的中心，通過(guò)啟發(fā)式教學(xué)讓學(xué)生全面掌握人工智能技術(shù)的理論和應(yīng)用；第三，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，提升應(yīng)用能力，鼓勵(lì)學(xué)生參加學(xué)科競(jìng)賽或參與科研項(xiàng)目，避免理論和實(shí)踐脫節(jié)，使學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用中分析和解決問(wèn)題，同時(shí)與社會(huì)密切互動(dòng)，加深與高校和企業(yè)的合作。

在以人工智能為代表的新一輪科技革命中，人才培養(yǎng)是關(guān)鍵，高校作為國(guó)家人才培養(yǎng)的高地，優(yōu)化人才培養(yǎng)模式，完善人才培養(yǎng)體系，是推動(dòng)我國(guó)科技實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量和跨越式發(fā)展，把握世界機(jī)遇的必經(jīng)之路。