人工智能專業(yè)以科研促進(jìn)教學(xué)的研究與實(shí)踐

摘要：人工智能作為一門新崛起的學(xué)科，具有廣泛的應(yīng)用前景和巨大的市場(chǎng)需求。盡管越來越多的高校開始開設(shè)人工智能專業(yè)，為了適應(yīng)快速發(fā)展的人工智能領(lǐng)域，有必要實(shí)施一種以科研促進(jìn)教學(xué)的研究與實(shí)踐。該計(jì)劃旨在提高人工智能專業(yè)學(xué)生的專業(yè)技能、培養(yǎng)他們的人工智能思維模式和創(chuàng)新能力、幫助學(xué)生更好地適應(yīng)未來人工智能領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。本文包括兩個(gè)方面內(nèi)容：一是在人工智能課程設(shè)置和教材設(shè)計(jì)方面增加科研元素，將學(xué)生引入人工智能研究領(lǐng)域，引導(dǎo)學(xué)生參與實(shí)踐項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力。二是在人工智能課外活動(dòng)方面增加科研體驗(yàn)和實(shí)踐機(jī)會(huì)，如開設(shè)人工智能論壇和專業(yè)實(shí)驗(yàn)室等，提高學(xué)生的科研水平和創(chuàng)新能力。初步實(shí)踐表明，該研究與實(shí)踐計(jì)劃對(duì)于提升人工智能專業(yè)學(xué)生的科研能力，激發(fā)其創(chuàng)新潛力，適應(yīng)未來人工智能領(lǐng)域發(fā)展具有一定的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：人工智能；實(shí)踐；研究

一、引言

人工智能（Artificial Intelligence， AI）作為一個(gè)快速發(fā)展的領(lǐng)域，已經(jīng)在各行業(yè)和領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的潛力和影響力。隨著人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)的迭代，各大高校近幾年分別開設(shè)了人工智能專業(yè)，旨在培養(yǎng)能系統(tǒng)地應(yīng)用人工智能基本理論、知識(shí)、技能與方法分析和解決復(fù)雜工程問題的高級(jí)工程型專業(yè)技術(shù)人才[1]。

企業(yè)尤其是大型互聯(lián)網(wǎng)公司對(duì)于計(jì)算機(jī)應(yīng)用與技術(shù)相關(guān)專業(yè)人才的需求也發(fā)生了巨大變化，主要體現(xiàn)在終身學(xué)習(xí)能力、前沿創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、實(shí)踐動(dòng)手能力。

人工智能的發(fā)展使高校在教師的教學(xué)模式和學(xué)生的學(xué)習(xí)方式上產(chǎn)生了巨大變化，給高校人工智能專業(yè)的教育實(shí)踐帶來了新的機(jī)遇、潛力和挑戰(zhàn)。然而，傳統(tǒng)的人工智能教學(xué)往往偏重于理論知識(shí)傳授，對(duì)于科研素養(yǎng)和實(shí)踐能力的培養(yǎng)不夠重視。教學(xué)與科研二者之間應(yīng)該是激勵(lì)相容的共生關(guān)系，兩者并重，相輔相成。

然而，國內(nèi)很多大學(xué)都不同程度上出現(xiàn)教學(xué)與科研不平衡的現(xiàn)象[2]。對(duì)于教學(xué)研究型教師而言，國內(nèi)高校在項(xiàng)目評(píng)審以及職稱評(píng)定中更加看重SCI論文的質(zhì)量，使大部分教師重科研而輕教學(xué)。此外，國內(nèi)幾乎所有985、211高校都在執(zhí)行“非升即走”政策，使剛進(jìn)高校的年輕教師熱衷于項(xiàng)目申請(qǐng)、論文篇數(shù)和科研獲獎(jiǎng)，對(duì)教學(xué)馬虎敷衍，與教學(xué)心如陌路、漸行漸遠(yuǎn)。對(duì)于教學(xué)型教師而言，只搞教學(xué)，不搞科研，且對(duì)科研認(rèn)識(shí)不深，教法單一、陳舊、僵化，開展教學(xué)改革的動(dòng)力不足，使課堂氣氛沉悶，缺乏生機(jī)，學(xué)生無興趣可言。因此，人工智能專業(yè)科研促進(jìn)教學(xué)的研究與實(shí)踐可以提升人工智能專業(yè)學(xué)生的科研能力、創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。

首先，科研能力和實(shí)踐能力是人工智能專業(yè)人才需要具備的重要素質(zhì)。通過實(shí)施科研項(xiàng)目，學(xué)生可以深入了解人工智能領(lǐng)域的前沿技術(shù)和最新研究成果。同時(shí)，實(shí)踐項(xiàng)目也能夠培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神以及創(chuàng)新思維，為他們未來從事人工智能工作打下基礎(chǔ)。

其次，人工智能領(lǐng)域發(fā)展需要持續(xù)的科研創(chuàng)新推動(dòng)。通過引入科研元素和實(shí)踐項(xiàng)目，可以激發(fā)學(xué)生的興趣和熱情，推動(dòng)他們積極參與科研活動(dòng)，探索未知領(lǐng)域，挖掘新的研究方向。有助于推動(dòng)人工智能領(lǐng)域的創(chuàng)新和發(fā)展，促使學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界取得更多的突破和進(jìn)步。

再次，人工智能專業(yè)科研促進(jìn)教學(xué)還能夠提高教學(xué)效果和質(zhì)量。通過實(shí)踐項(xiàng)目，學(xué)生可以將課堂學(xué)到的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中，加深他們對(duì)知識(shí)的理解和掌握。同時(shí)，科研促進(jìn)教學(xué)也能夠培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力，提高他們的問題解決能力，有助于提高教學(xué)效果和質(zhì)量，培養(yǎng)更具競(jìng)爭(zhēng)力和創(chuàng)新能力的人工智能專業(yè)人才。

最后，人工智能專業(yè)科研促進(jìn)教學(xué)的研究與實(shí)踐還能夠促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研深度融合。通過與企業(yè)合作開展科研項(xiàng)目，能夠使學(xué)生接觸實(shí)際工作環(huán)境和需求，培養(yǎng)與企業(yè)緊密合作的能力。同時(shí)，科研項(xiàng)目也為學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界搭建了溝通交流平臺(tái)，促進(jìn)了知識(shí)的相互傳遞和應(yīng)用。

因此，人工智能專業(yè)科研促進(jìn)教學(xué)研究與實(shí)踐在培養(yǎng)人工智能專業(yè)人才、推動(dòng)科研創(chuàng)新、提高教學(xué)效果和促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研深度融合等方面具有重要意義。通過引入科研元素和實(shí)踐項(xiàng)目，能夠提升學(xué)生的綜合能力和素質(zhì)，為他們未來在人工智能領(lǐng)域的發(fā)展打下基礎(chǔ)[3-5]。

二、科研促進(jìn)教學(xué)方法介紹

人工智能（Artificial Intelligence， AI）專業(yè)科研促進(jìn)教學(xué)是人工智能教育領(lǐng)域的重要研究方向，旨在通過引入科研元素和實(shí)踐項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力、創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。目前，國內(nèi)外已經(jīng)開展了研究工作，探索人工智能領(lǐng)域教學(xué)中科研促進(jìn)的方式和策略。

在國內(nèi)，部分高等教育機(jī)構(gòu)和研究院所已經(jīng)開始關(guān)注人工智能專業(yè)科研促進(jìn)教學(xué)。例如，清華大學(xué)、北京大學(xué)在人工智能專業(yè)科研教學(xué)方面積極探索，這些學(xué)校通過開設(shè)科研導(dǎo)向的課程、組織獨(dú)立科研項(xiàng)目和指導(dǎo)學(xué)生參與科研競(jìng)賽等方式，推動(dòng)學(xué)生積極參與科研工作。同時(shí)，高校還鼓勵(lì)學(xué)生與企業(yè)合作，將科研成果應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目中，提升學(xué)生的實(shí)踐能力。

在國外，美國是人工智能教育和科研的重要領(lǐng)域。美國部分大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)采用了科研促進(jìn)教學(xué)的實(shí)踐策略。例如，斯坦福大學(xué)課程中，學(xué)生需要完成一個(gè)完整的人工智能研究項(xiàng)目。英國劍橋大學(xué)則通過開展實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐和科研導(dǎo)向課程，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和興趣。此外，部分國際科研競(jìng)賽，如機(jī)器人比賽和數(shù)據(jù)挖掘競(jìng)賽等，也為學(xué)生提供了展示科研成果的機(jī)會(huì)。

目前研究還存在不足。首先，實(shí)施科研促進(jìn)教學(xué)需要高質(zhì)量的教師和科研導(dǎo)師。因此，如何培養(yǎng)具備教學(xué)和科研能力的師資隊(duì)伍是一個(gè)需要解決的問題。其次，傳統(tǒng)人工智能教學(xué)往往偏重于理論知識(shí)傳授，對(duì)于科研素養(yǎng)和實(shí)踐能力的培養(yǎng)不夠重視。因此，如何在教學(xué)過程中融入科研元素，增強(qiáng)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新意識(shí)也是一個(gè)亟待解決的問題。

（一）教學(xué)計(jì)劃設(shè)計(jì)

人工智能專業(yè)科研促進(jìn)教學(xué)的教學(xué)計(jì)劃設(shè)計(jì)旨在通過有針對(duì)性的課程設(shè)置和實(shí)踐項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生的科研能力、創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。

1.建立基礎(chǔ)課程

開設(shè)人工智能基礎(chǔ)課程，學(xué)生通過學(xué)習(xí)人工智能基礎(chǔ)知識(shí)（如機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、自然語言處理等），數(shù)學(xué)基礎(chǔ)（線性代數(shù)、概率與統(tǒng)計(jì)），編程基礎(chǔ)（Python、C++等）知識(shí)，掌握人工智能基礎(chǔ)理論知識(shí)和編程能力。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐項(xiàng)目，掌握人工智能算法，并在實(shí)踐中熟悉常見工具和開發(fā)環(huán)境。邀請(qǐng)部分領(lǐng)域?qū)＜议_設(shè)學(xué)術(shù)講座，介紹最新的人工智能研究進(jìn)展和應(yīng)用案例，激發(fā)學(xué)生興趣和學(xué)術(shù)好奇心。

2.培養(yǎng)科研能力

開設(shè)研究方法和科研論文寫作、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析課程。制定學(xué)術(shù)導(dǎo)師制度活動(dòng)，讓學(xué)生與教師導(dǎo)師配對(duì)進(jìn)行研究項(xiàng)目探索和引導(dǎo)，使學(xué)生學(xué)會(huì)提出明確的研究問題和制定研究計(jì)劃。此外，組織研討會(huì)和學(xué)術(shù)討論小組，培養(yǎng)學(xué)生批判思維和學(xué)術(shù)交流能力，促進(jìn)相互合作和學(xué)術(shù)合作精神。在科研論文寫作方面，指導(dǎo)學(xué)生撰寫科研論文，學(xué)習(xí)規(guī)范的學(xué)術(shù)寫作格式和科研論文結(jié)構(gòu)。

3.實(shí)踐項(xiàng)目和創(chuàng)新應(yīng)用

首先，開設(shè)實(shí)踐項(xiàng)目課程，學(xué)習(xí)特定領(lǐng)域的實(shí)踐問題，如計(jì)算機(jī)視覺、自動(dòng)駕駛、智能機(jī)器人等。其次，開展實(shí)踐項(xiàng)目，學(xué)生以團(tuán)隊(duì)為單位，選擇特定的人工智能應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行實(shí)踐項(xiàng)目研究，解決實(shí)際問題，并通過開發(fā)模型和算法進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用。第三，與行業(yè)合作伙伴建立合作關(guān)系，提供實(shí)踐項(xiàng)目機(jī)會(huì)和資源支持，促進(jìn)專業(yè)技能培養(yǎng)。最后，組織學(xué)術(shù)展示和競(jìng)賽活動(dòng)，展示學(xué)生的實(shí)踐項(xiàng)目成果，并與其他學(xué)?；驒C(jī)構(gòu)進(jìn)行交流和競(jìng)爭(zhēng)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和競(jìng)爭(zhēng)力。

4.綜合實(shí)踐和評(píng)估

考察學(xué)生的個(gè)人或團(tuán)隊(duì)綜合實(shí)踐項(xiàng)目，檢驗(yàn)他們所學(xué)知識(shí)和實(shí)踐技能。此外，學(xué)生的科研能力和實(shí)踐能力通過論文、項(xiàng)目報(bào)告、學(xué)術(shù)展示以及實(shí)踐成果進(jìn)行評(píng)估。

三、研究的局限性以及未來研究方向

人工智能專業(yè)科研促進(jìn)教學(xué)的研究與實(shí)踐雖然具有一定的優(yōu)勢(shì)和潛力，但也存在一些局限性和挑戰(zhàn)。

（一）人工智能研究的局限性

首先，人工智能專業(yè)科研促進(jìn)教學(xué)實(shí)施需要充足的資源和設(shè)施支持。實(shí)施科研項(xiàng)目需要大量的計(jì)算資源、數(shù)據(jù)集和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，而這些資源對(duì)于從事科研的學(xué)校和學(xué)生是有限的。保證充足的資源供給是實(shí)施科研促進(jìn)教學(xué)的重要保障，也是未來需要解決的問題之一。

其次，科研促進(jìn)教學(xué)需要教師具備較強(qiáng)的科研能力和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。教師在科研領(lǐng)域的能力和素養(yǎng)對(duì)于科研促進(jìn)教學(xué)的質(zhì)量及效果起到至關(guān)重要的作用。然而，目前在人工智能領(lǐng)域具備同時(shí)擁有教學(xué)和科研能力的教師較少。因此，培養(yǎng)更多的優(yōu)秀人工智能教師，提升他們的科研能力和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，是未來發(fā)展的重要方向。

最后，科研促進(jìn)教學(xué)的實(shí)施還存在評(píng)價(jià)體系和標(biāo)準(zhǔn)問題。目前的教育評(píng)價(jià)體系側(cè)重于學(xué)生的知識(shí)掌握和考試成績(jī)，并不完全適用于科研促進(jìn)教學(xué)模式。因此，需要探索更適合的評(píng)價(jià)體系和標(biāo)準(zhǔn)，以評(píng)估學(xué)生在科研過程中的表現(xiàn)和能力。

（二）未來人工智能專業(yè)科研促進(jìn)教學(xué)的研究與實(shí)踐的發(fā)展方向

首先，深化科研和教學(xué)的融合。通過將科研項(xiàng)目融入課程，使學(xué)生能夠在課堂上接觸科研實(shí)踐，培養(yǎng)他們的研究能力和創(chuàng)新能力。

其次，拓展教師和學(xué)生的國際交流與合作。人工智能領(lǐng)域是一個(gè)全球性的，不同國家和地區(qū)都有各自的研究?jī)?yōu)勢(shì)和資源。通過國際交流與合作，可以促進(jìn)知識(shí)共享、跨文化交流和合作研究，以培養(yǎng)具有國際競(jìng)爭(zhēng)力的人工智能專業(yè)人才。

最后，拓展應(yīng)用領(lǐng)域，將科研促進(jìn)教學(xué)融入應(yīng)用中。人工智能已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域，如醫(yī)療、金融、交通等。通過與應(yīng)用場(chǎng)景相結(jié)合，能夠提供更多的科研和創(chuàng)新機(jī)會(huì)，并培養(yǎng)學(xué)生的解決實(shí)際問題的能力。

總體而言，人工智能專業(yè)科研促進(jìn)教學(xué)的研究與實(shí)踐存在局限性，需要解決資源、教師能力和評(píng)價(jià)體系等問題。未來的研究方向和發(fā)展前景包括深化科研、教學(xué)融合、拓展教師及學(xué)生的國際交流與合作，以及拓展科研促進(jìn)教學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域。這些努力有望進(jìn)一步提高人工智能專業(yè)科研促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量和效果，為培養(yǎng)具備創(chuàng)新能力和國際競(jìng)爭(zhēng)力的人工智能專業(yè)人才做出重要貢獻(xiàn)。

四、結(jié)束語

人工智能專業(yè)科研促進(jìn)教學(xué)的研究與實(shí)踐在一定程度上解決了傳統(tǒng)教學(xué)模式的限制，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。然而，仍存在一定的局限性和挑戰(zhàn)，需要進(jìn)一步探索。未來的研究方向和發(fā)展前景包括深化科研教學(xué)融合、拓展國際合作、拓展應(yīng)用領(lǐng)域、關(guān)注社會(huì)影響和倫理問題，以及推動(dòng)與行業(yè)合作。通過這些努力，可以進(jìn)一步提升人工智能專業(yè)科研促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量和水平，為培養(yǎng)優(yōu)秀的人工智能專業(yè)人才和推動(dòng)人工智能領(lǐng)域的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

作者單位：瞿佳 常州大學(xué)" " 阿里云大數(shù)據(jù)學(xué)院" 計(jì)算機(jī)與人工智能學(xué)院" 軟件學(xué)院

卞則康 江南大學(xué)" 人工智能與計(jì)算機(jī)學(xué)院

劉鎖蘭 馬茹夢(mèng) 常州大學(xué)" " 阿里云大數(shù)據(jù)學(xué)院" 計(jì)算機(jī)與人工智能學(xué)院" 軟件學(xué)院

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