“人工智能技術(shù)”融入應(yīng)用型電子信息工程人才培養(yǎng)的實踐研究

孫書萍 唐振

摘要：本文針對電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案所存在的問題，提出了將人工智能技術(shù)融入電子信息工程人才培養(yǎng)的解決方案。首先，從優(yōu)化人才培養(yǎng)方案、教學(xué)方法和課程體系等方面，提出電子信息工程專業(yè)人工智能技術(shù)融入應(yīng)用型人才培養(yǎng)的解決方案，通過分析現(xiàn)有專業(yè)課程體系存在的問題，對課程體系進(jìn)行重構(gòu)。其次，從構(gòu)建“雙師雙能型”師資隊伍、構(gòu)建人工智能技術(shù)融入課程教學(xué)方法、構(gòu)建多層次實踐教學(xué)體系、建立立體化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺等方面，提出了人工智能技術(shù)融入應(yīng)用型人才培養(yǎng)的解決方案。最后，通過教學(xué)實踐證明，該培養(yǎng)方案能夠有效提升學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，為高職高校電子信息工程專業(yè)提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：人工智能技術(shù)；應(yīng)用型電子信息工程；人才培養(yǎng)

1. 研究背景

人工智能作為當(dāng)代科技創(chuàng)新和行業(yè)發(fā)展的核心動力，在新一代科技革命與行業(yè)轉(zhuǎn)型中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，人工智能的應(yīng)用已經(jīng)廣泛滲透到日常生活中，從根本上改變了人們的工作模式、生活習(xí)慣及思考方式。人工智能的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)和算法，在電子信息工程專業(yè)中，存在大量關(guān)于數(shù)據(jù)和算法的內(nèi)容，因此，將人工智能技術(shù)融入電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)中有其必要性。傳統(tǒng)電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案以傳統(tǒng)的電子信息技術(shù)知識為主，以理論知識為核心，缺乏對人工智能相關(guān)技術(shù)的學(xué)習(xí)。由于人工智能是一個新興領(lǐng)域，在這方面的研究還處于起步階段，因此對電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案進(jìn)行優(yōu)化改革具有十分重要的意義。

本文通過分析當(dāng)前電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案中存在的問題，提出了人工智能技術(shù)融入應(yīng)用型人才培養(yǎng)實踐研究，通過在電子信息工程專業(yè)中開設(shè)人工智能相關(guān)課程、探索人工智能技術(shù)在電子信息工程專業(yè)中的應(yīng)用、構(gòu)建多層次實踐教學(xué)體系、建立立體化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺等方式，來提升學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。

1.1 對人才培養(yǎng)目標(biāo)的重新定位

傳統(tǒng)的電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)是基于傳統(tǒng)電子信息工程專業(yè)的知識體系，通過在該專業(yè)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的電子信息技術(shù)素養(yǎng)和計算機技術(shù)素養(yǎng)。傳統(tǒng)的電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)是以理論知識為核心，強調(diào)對學(xué)生專業(yè)技能的培養(yǎng)，在學(xué)生畢業(yè)后，能夠從事電子設(shè)備設(shè)計、系統(tǒng)集成與產(chǎn)品研發(fā)、信息系統(tǒng)開發(fā)等工作。隨著社會的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)已經(jīng)無法滿足社會對人才的需求，因此，對人才培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行重新定位十分重要。

高職院校以應(yīng)用型人才為培養(yǎng)目標(biāo)，強調(diào)學(xué)生在具備一定理論知識基礎(chǔ)上，具備一定的實踐能力和創(chuàng)新能力。目前，很多高校都在積極探索新形勢下高職教育改革創(chuàng)新之路。在人工智能技術(shù)融入電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)實踐研究中，要以人工智能技術(shù)為基礎(chǔ)和核心，重新定位人才培養(yǎng)目標(biāo)。將人工智能相關(guān)課程作為高職院校的公共基礎(chǔ)課程體系來開設(shè)，并將其作為人才培養(yǎng)目標(biāo)之一。在教學(xué)過程中以學(xué)生為中心，構(gòu)建多層次實踐教學(xué)體系和立體化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺，提升學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。

1.2 專業(yè)課程體系的優(yōu)化與完善

基于以上分析，本文首先通過在電子信息工程專業(yè)中開設(shè)人工智能相關(guān)課程，使學(xué)生掌握人工智能的基本原理與方法，掌握人工智能應(yīng)用中的基礎(chǔ)知識和技術(shù)，并能將理論知識應(yīng)用于實踐中。同時，利用相關(guān)課程培養(yǎng)學(xué)生對人工智能的興趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，提升學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。其次，結(jié)合人工智能技術(shù)在電子信息工程專業(yè)中的應(yīng)用特點，構(gòu)建了“以電子信息工程為基礎(chǔ)、以智能硬件為核心、以算法為核心”的課程體系。在電子信息工程專業(yè)中開設(shè)“機器學(xué)習(xí)”“嵌入式系統(tǒng)開發(fā)”等課程；在智能硬件方面開設(shè)“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”“智能硬件設(shè)計與開發(fā)”等課程；在算法方面開設(shè)“深度學(xué)習(xí)”“自然語言處理”等課程。再次，通過開設(shè)面向智能硬件方向的實踐類課程，如硬件設(shè)計實驗、智能家居系統(tǒng)開發(fā)、智能機器人開發(fā)等，培養(yǎng)學(xué)生對人工智能的興趣。在每個學(xué)期最后一個月進(jìn)行一個項目實踐活動，使學(xué)生能將理論知識與實際相結(jié)合，提升學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。最后，在最后一個月還開設(shè)了為期3周的項目設(shè)計比賽，使學(xué)生能夠?qū)⒗碚撝R與實踐相結(jié)合。

1.3 課程內(nèi)容與教學(xué)方式的改革

人工智能課程涉及計算機、電子、自動化、人工智能等多個領(lǐng)域，對于電子信息工程專業(yè)學(xué)生來說，要掌握這些領(lǐng)域的知識，具有一定的難度。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生解決問題的能力，在課程內(nèi)容和教學(xué)方式上需要進(jìn)行改革。

傳統(tǒng)的教學(xué)模式以課堂授課為主，教師在課堂上講解知識要點，學(xué)生在課堂上完成作業(yè)，這種模式不利于學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，我們提出將人工智能課程與電子信息工程專業(yè)相融合，以案例驅(qū)動、任務(wù)驅(qū)動等方式來組織教學(xué)。

將人工智能的相關(guān)理論與實驗性學(xué)習(xí)融入電子信息工程的教學(xué)課程，有利于學(xué)生在動手實操中深化對專業(yè)知識的吸收和掌握。新增設(shè)的課程如“人工智能概論”“Python編程及其應(yīng)用”“數(shù)字圖像處理技術(shù)”以及“智能車輛系統(tǒng)”等，同時包括各自的實驗實訓(xùn)部分，并恰當(dāng)?shù)亟Y(jié)合人工智能的技術(shù)框架和實例分析。此外，對現(xiàn)有的編程課程包括“C語言編程”“MATLAB軟件應(yīng)用”“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法分析”“嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與編程”等課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。通過融入工程實踐中的人工智能實例，緊密追隨電子信息技術(shù)領(lǐng)域的最新發(fā)展趨勢，避免僅停留在表面的理論演示，確保課程內(nèi)容的實用性和效率[1]。

2. 人才培養(yǎng)方案的優(yōu)化

為了應(yīng)對社會進(jìn)步的需求，必須全方位革新教育和教學(xué)體系，以培養(yǎng)社會所需的多能型高質(zhì)量應(yīng)用人才。這涉及對育人目標(biāo)、培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)、知識與技能、素質(zhì)框架、課程結(jié)構(gòu)以及教學(xué)策略等多個維度的深入改革。要按照“寬領(lǐng)域、深基礎(chǔ)、強技能”的教育理念，建立適宜的人才培養(yǎng)機制。同時，對現(xiàn)有的專業(yè)課程結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)致的優(yōu)化與調(diào)整，更新專業(yè)人才的培養(yǎng)計劃，并創(chuàng)建既強調(diào)工程基礎(chǔ)知識和技術(shù)技能，又反映行業(yè)特色的專業(yè)課程體系。

將企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)引入教學(xué)過程：一方面，由企業(yè)專家以專家身份參與教師授課，對授課內(nèi)容進(jìn)行審核和把關(guān)；另一方面，學(xué)生根據(jù)企業(yè)要求在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成實踐環(huán)節(jié)作業(yè)。通過這種方式，使學(xué)生感受到企業(yè)的文化和價值觀，從內(nèi)心深處感受到自己所學(xué)專業(yè)知識能夠服務(wù)于社會。

持續(xù)改良結(jié)合理論與實際、多級互聯(lián)的實踐教育體系，以滿足學(xué)生的興趣和偏好，激發(fā)并深化學(xué)生在實踐訓(xùn)練中的參與度。將人工智能技術(shù)及其應(yīng)用有機地整合進(jìn)電子信息工程專業(yè)的實際操作教學(xué)中，借助多元化和實用導(dǎo)向的實驗課程擴展學(xué)生的技術(shù)知識。通過課堂實驗、集成課程項目設(shè)計、企業(yè)實習(xí)三個方面的相互配合，構(gòu)建了一個立體的學(xué)習(xí)平臺。此外，還鼓勵學(xué)生積極投身于電子設(shè)計大賽、人工智能挑戰(zhàn)等學(xué)術(shù)競賽，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，確保學(xué)生成為既有深厚素質(zhì)又具有創(chuàng)新能力的應(yīng)用型專才[2]。

3. 課程體系的重構(gòu)

在創(chuàng)新電子信息工程專業(yè)的教學(xué)大綱時，以學(xué)生為中心，以能力為本位，重構(gòu)課程體系。同時，要將人工智能技術(shù)融入課程體系，就必須對課程內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。人工智能技術(shù)融入課程體系的主要措施有以下幾點：第一，更新課程內(nèi)容，重點引進(jìn)前沿知識和研究成果；第二，加大對實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重視程度；第三，對部分教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整或優(yōu)化。

基于上述措施進(jìn)行人工智能技術(shù)融入課程體系的重構(gòu)過程中，應(yīng)結(jié)合學(xué)校實際情況和學(xué)科特點，對現(xiàn)有課程體系進(jìn)行優(yōu)化。通過對電子信息工程專業(yè)人工智能技術(shù)融入課程體系的研究，本專業(yè)將在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上結(jié)合學(xué)校電子信息工程專業(yè)自身特色和學(xué)科優(yōu)勢，強化學(xué)生的動手能力、創(chuàng)造力以及團(tuán)隊合作意識，全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

3.1 課程體系

電子信息工程專業(yè)在對課程體系進(jìn)行優(yōu)化的過程中，要充分考慮“人工智能技術(shù)”融入課程體系的具體內(nèi)容。結(jié)合學(xué)校實際情況和學(xué)科優(yōu)勢，在人工智能技術(shù)融入課程體系中，應(yīng)將以下內(nèi)容融入課程體系中：第一，在“智能感知與通信”課程中引入圖像處理相關(guān)知識；第二，在“智能機器人”課程中引入機器學(xué)習(xí)相關(guān)知識。

將人工智能技術(shù)融入電子信息工程專業(yè)的課程體系中后，從以下兩個方面提高學(xué)生的實踐能力：第一，在第二、三、四學(xué)期的專業(yè)核心課教學(xué)過程中加入與人工智能相關(guān)的內(nèi)容；第二，在畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)融入人工智能技術(shù)。通過對電子信息工程專業(yè)人工智能技術(shù)融入課程體系的研究與實踐，學(xué)生將能夠掌握基本的人工智能技術(shù)及應(yīng)用方法，提高動手實踐能力和綜合素質(zhì)。

3.2 教學(xué)團(tuán)隊

在探索如何將人工智能技術(shù)有效整合進(jìn)教學(xué)大綱的工作中，要求教學(xué)團(tuán)隊具有一定的實踐經(jīng)驗。為此，學(xué)校應(yīng)加強教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)，聘請業(yè)內(nèi)知名專家，構(gòu)建電子信息工程專業(yè)的教學(xué)團(tuán)隊。同時，也可在校內(nèi)進(jìn)行專業(yè)教師和企業(yè)工程師的交叉培養(yǎng)。在教學(xué)團(tuán)隊建設(shè)過程中，學(xué)校應(yīng)根據(jù)各專業(yè)實際情況，以教師為核心，以學(xué)生為主體，優(yōu)化課程體系。同時，學(xué)校還應(yīng)對教師進(jìn)行培訓(xùn)和考核，定期組織教師參加人工智能相關(guān)的學(xué)術(shù)會議和技術(shù)培訓(xùn)。

此外，學(xué)校應(yīng)完善教學(xué)管理制度及考核機制。在此基礎(chǔ)上，加強對教師的激勵和約束機制。在引入人工智能技術(shù)后，電子信息工程專業(yè)的學(xué)生需要掌握多項技能。為此，學(xué)校應(yīng)對教師進(jìn)行合理分工和崗位描述，在職稱晉升時可參考職稱評定要求以及崗位描述的要求。同時，還應(yīng)加強對教師科研成果的考核和監(jiān)督。

4. 培養(yǎng)方案實踐效果

面對電子信息工程領(lǐng)域人才教育的挑戰(zhàn)，以人工智能技術(shù)融入應(yīng)用型人才培養(yǎng)為核心，構(gòu)建“人工智能技術(shù)融入專業(yè)課程教學(xué)方法”，取得了良好的實踐效果。“人工智能技術(shù)融入專業(yè)課程教學(xué)方法”依托國家一流課程建設(shè)項目、省級優(yōu)質(zhì)在線開放課程、省級卓越工程師教育培養(yǎng)計劃項目、校企合作共建課程等平臺，建設(shè)了多門相關(guān)的人工智能技術(shù)融入的實踐課程，提供了豐富的實踐教學(xué)資源，使學(xué)生在掌握相關(guān)理論知識的同時，能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識靈活運用到實踐中。通過教學(xué)實踐，學(xué)生們的專業(yè)能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)技能得到了顯著提高。

4.1 學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力顯著提升

實施融合人工智能技術(shù)的專業(yè)課程教育策略有效提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，并點燃學(xué)生對創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)的熱忱。自2017年以來，學(xué)生在電子信息領(lǐng)域的科技競賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽以及全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽中均獲得了好成績。

4.2 學(xué)生專業(yè)綜合能力提升

本文培養(yǎng)方案的實施，遵循以學(xué)生為中心的原則，堅持“學(xué)生為本”，以課程群教學(xué)資源和項目為基礎(chǔ)，運用以任務(wù)為導(dǎo)向和案例分析的教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生積極參與課堂學(xué)習(xí)和課外實踐活動，鼓勵學(xué)生參與行業(yè)競賽和學(xué)術(shù)研討。通過人工智能技術(shù)融入專業(yè)課程教學(xué)方法的實施，學(xué)生專業(yè)綜合能力得到顯著提升。例如，在電路分析課程群的“人工智能技術(shù)與電子設(shè)計”課程中，通過將人工智能技術(shù)融入電路分析實驗課程，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強學(xué)生對該技術(shù)的理解和興趣。在2019級通信工程專業(yè)學(xué)生中開展了人工智能技術(shù)融入專業(yè)課程學(xué)習(xí)活動，19位同學(xué)完成了1個項目的開發(fā)，參與人數(shù)則達(dá)到29人。

結(jié)語

本文針對當(dāng)前應(yīng)用型電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)中存在的問題，提出了人工智能技術(shù)融入應(yīng)用型電子信息工程人才培養(yǎng)的解決方案。通過優(yōu)化專業(yè)課程體系、重構(gòu)人工智能技術(shù)融入課程體系、構(gòu)建多層次實踐教學(xué)體系、建立立體化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐平臺等措施，提升學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。同時，通過分析現(xiàn)有教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容中存在的問題，提出了基于人工智能技術(shù)的課程教學(xué)方法。此外，還對“人工智能+電子信息工程”課程考核評價方法進(jìn)行了改革。通過上述措施和改革，學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計、畢業(yè)論文等方面取得了較好的成績，得到了用人單位的認(rèn)可。總之，本文提出的“人工智能+電子信息工程”人才培養(yǎng)方案，可為高職院校電子信息工程專業(yè)提供參考，同時也為人工智能技術(shù)在其他學(xué)科中的應(yīng)用提供一定的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]翟衛(wèi)青，寧超魁.“人工智能”技術(shù)融入應(yīng)用型電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)探索[J].平頂山學(xué)院學(xué)報，2022，37（6）：124-128.

[2]殷慶武.電子信息工程中人工智能技術(shù)的應(yīng)用探究[J].互聯(lián)網(wǎng)周刊，2023（7）： 81-83.

作者簡介：孫書萍，碩士研究生，助教，研究方向：電子信息工程、教育學(xué)。

基金項目：安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院2021年高等學(xué)校省級質(zhì)量工程項目——大數(shù)據(jù)在教學(xué)質(zhì)量管理中的應(yīng)用研究（編號：2021jyxm0542）。