地方本科院校人工智能专业建设研究与实践

刘光洁，张 嵛，姚亦飞

（长春师范大学 计算机科学与技术学院，吉林 长春 130032）

0 引 言

近日，教育部印发了《教育部关于公布2018年度普通高等学校本科专业备案和审批结果的通知》。根据通知，全国共有35 所高校获首批人工智能专业建设资格，其中包含地方本科院校。那么地方本科院校如何建设人工智能专业，如何培养社会主义的合格建设者和可靠接班人？笔者认为最主要的突破口就是课程体系，需要从时代背景、培养目标、教学内容的变化等若干角度思考，结合教育教学规律和学生成长规律进行路径探索。

1 人工智能本科专业的历史背景

《高等学校人工智能创新行动计划》提出，到2020 年要基本完成新一代人工智能发展的高校科技创新体系和学科体系的优化布局；到2030年，高校要成为建设世界主要人工智能创新中心的核心力量和引领新一代人工智能发展的人才高地[1]。

人工智能给人类带来的影响，将远远超过计算机和互联网在过去几十年已经对世界造成的改变。中国工程院院士、中国人工智能协会理事长李德毅认为这种改变必然要重构人类的生产生活、学习和思维的方式[2]。教育领域无疑将进行重大变革以适应人工智能时代的发展。国际上几乎所有的著名大学都组建了人工智能实验室（研究室），国内的许多高校也设立了人工智能的研究机构，绝大多数都瞄准信息技术前沿和重大科学问题，满足国家知识创新的要求。

2 “1+3”模式专业建设

“1+3”模式即1 个特色+3 个接轨（岗位要求接轨专业培养方案、职业技能标准接轨教学内容、行业企业评价接轨绩效考核评价体系），坚持夯实理论基础，强化专业能力，走特色发展道路。

2.1 培养目标

在面对“未来已来”的人工智能时，由于不同类型人才将面向不同问题空间，因此面向人工智能领域培养基础教育师资可以作为师范大学人工智能专业的特色。十九大报告中明确提出，人工智能要从娃娃抓起。国务院印发《新一代人工智能发展规划》也提出：实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育。可见面向基础教育进行人工智能师资培养，积极响应国家全民智能教育项目，不仅填补了学科空白，更重要的是为各学科的“人工智能+”教育提供支撑，为人工智能行业发展提供人才储备。

“3 个接轨”是培养具有坚定正确的政治方向、高尚的道德品质，具备良好的科学与人文素养，具有国际视野，系统掌握人工智能专业的基本理论、基本知识、基本技能与方法，接受良好的科学思维、专业技能训练，在人工智能领域具有较强的知识获取能力和动手实践能力，在相应领域从事教学、管理及开发的应用型人才。

2.2 与计算机类其他专业的差异分析

2018 年教育部发布的《普通高等学校本科专业目录》中，计算机类包括5 个基础专业和3个特色专业，其中：①计算机科学与技术专业主要目标是研究和开发计算机系统，包括计算机硬件、软件与应用的基本理论、基本知识、基本技能等方面；②软件工程专业着重研究和应用如何以系统性、规范化、可定量的过程化方法开发和维护软件，涉及程序设计语言、数据库、软件开发等方面；③网络工程专业主要从事计算机网络工程及相关领域系统的研究、设计、运行、维护和管理，涵盖计算机科学、计算机软硬件系统、计算机网络等方面；④信息安全专业主要研究确保信息安全的科学与技术，涉及计算机、通信、法律、管理等方面；⑤物联网工程专业主要研究物品通过传感设备与互联网连接的技术，涵盖计算机、通信电子、测控、软件开发、管理等方面；⑥智能科学与技术专业重点强调实现“人—机交互”，涵盖机器感知、机器人、信息处理等领域；⑦空间信息与数字技术专业立足于遥感通信数字化与软件工程化，包括卫星通信、卫星导航定位、深空通信、测控遥感等领域；⑧电子与计算机工程专业着眼于结合电力电子学，实现软件设计与硬件设计一体化，涵盖现代电子、自动控制、电力工程、计算机等方面[3]。

人工智能研究是用计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为（如学习、推理、思考、规划等）的学科，最终实现对计算机系统更高层次的应用，其研究领域必将是多种学科研究领域的交叉与融合。因此，人工智能专业将涉及计算机科学与技术、信息与通信工程、数学、仪器科学与技术、生物医学以及心理学等众多专业的核心科学技术，可以说几乎是覆盖了所有自然科学和社会科学的专业，其范围已远远超出了教育部现有计算机科学门类下所有专业的范畴。

2.3 课程设置

根据培养目标进行课程设置，即培养目标决定课程设置、课程设置为培养目标服务，这是教育规律。地方本科院校特别是师范大学的人工智能专业主要学习人工智能专业的基本理论和基本知识，接受人工智能专业相关课程的基本训练，兼具掌握教学基本规律的能力训练，其核心课程有人工智能基础、计算思维、认知心理学、机器学习、教育学基础、模式识别，长春师范大学人工智能专业的课程结构及学时分配见表1。

表1 课程结构及学分分配

2.4 师资队伍

师资队伍需要内培外聘、校企融合、打造精品团队。地方本科院校目前多数处于师资不足的状态，需要利用学校政策，引进高层次人才；鼓励青年教师在国内一流大学进修、访学和攻读博士学位，提升青年教师专业综合素质，打造合格的高水平的专任教师队伍；校企深度融合，不定期委派专业教师深入到企业参观、学习，不断提高专任教师业务水平；邀请计算机相关产业、行业和用人单位来学校开展讲座和交流，让专任教师及时掌握行业最新动态和人才需求，并把这一要求落实到教学环节中，更好地为教学服务。这是强化师资队伍的有效途径。

师范院校作为“教师”的摇篮，还要强化师德师风，努力践行“德高为师，身正为范”。要建立长效机制，抓好师德建设，弘扬时代教师职业道德风范；定期举办青年教师讲课比赛与观摩教学，出台切实可行的联合培养教师实施方案。依托已有学科与高水平省部级纵向建设项目，加强学术团队建设，培育新的学术骨干；选聘学科带头人组建教学团队，与中小学开展校校合作，强化“双向兼职型”教师培养，培育高校和中小学共建教学团队。

2.5 教学条件

人工智能专业作为新建工科专业，受其研究领域的限制，其教学条件要实现“厚基础，宽口径”。长春师范大学人工智能专业依托吉林省“人工智能+教师教育”创新训练中心、吉林省计算机实验教学示范中心，联合科大讯飞股份有限公司共同组建，现有高性能计算中心、智能感知与科学计算重点实验室、吉林省射频识别（RFID）与传输工程技术研究中心和省级“双师双能型”教师培养和培训基地等平台。其中，计算机实验中心设立了机器视觉实验室、物联网感知实验室、智能计算实验室和软件测试实验室、网络实验室、嵌入式实验室、网络安全实验室、计算机组成原理实验室、云计算实验室等。学院与科大讯飞、大连华信、北京华育兴业有限公司、联想移动通信科技有限公司、青岛锐聘、中软、东软科技有限公司等多家企业建立了产学研合作关系，还与当地的中小学建立了稳定的教学实习基地和卓越教师的实践平台。

3 发展目标

3.1 提升专业办学理念

充分发挥师范院校特色，重点依托现有重点学科和教学平台的优势，培养应用为本的教育理念，以特色求生存、以特色求发展，探索建设着眼于“1+3”应用能力培养的知识体系、基础理论和工程实践相结合的培养模式，以智能学习系统教学为突破口，整合系列课程，实现教学与实验的一体化设计，综合设计教学与实验内容，构建系统化的课程体系和实验体系。

3.2 创新校企合作共育人才机制

要实现“3 个接轨”，进行校企合作是一种行之有效的策略和方法，是现代高校与企业共同发展的必然选择。人工智能专业着力培养六大方面的知识和能力，即技术知识和素质、管理能力和素质、综合能力和素质、人格素质和交流能力、知识获取能力、教育教学能力。地方院校应以 CDIO[4]为教育模式，实施以能力提升为核心的培养体系和课程改革，与国外一流大学和国内外知名企业联合培养卓越工程技术人才，重点提高学生的国际视野、团队沟通与协作能力、教育与工程实践能力。

师范院校应依托已有基础，面向人工智能教育型和创新型人才培养的需要和服务中国社会经济建设的要求，充分进行校企实践教学资源的优化和整合，通过分阶段、有重点的建设，逐步建立以人工智能理论为核心、多学科融合、系统完整、层次合理、设备优良、管理科学、运行高效的大学本科训练平台，使之成为在同类本科院校中具有领先地位和在省内具有较高知名度的人工智能人才培养基地。

3.3 构建理论实践一体化的过程导向课程体系

重构课程体系，纵向增加专业课教学内的深度，横向打通与其他课程的关联，以解决专业的复杂工程问题为主线，按照“典型问题→所需能力→知识单元→课程群→课程体系”的思路，开展专业课程改革。

课程群建设以OBE 为导向，以解决复杂工程问题为目标，全部采用综合实践的方式，重组课程资源，优化案例设计，按照“抽象建模→系统实现→复杂应用”的思路，构建五组综合实践类课程群。以综合实践的方式建立课程群，关联多门课程，培养学生具备系统分析、系统设计、系统实现，解决复杂工程问题的能力。到2020年，争取建成3～4门校级、省级“金课”，为“金专”奠定基础。

3.4 师资队伍不断优化

在师资队伍建设方面，坚持突出国际化、高层次和强实践的方针，实行多元化，形成专兼职结合、国内外结合、产学结合的师资队伍结构，打造一支了解产业需求、教学经验丰富、热爱教学工作的高水平教师队伍。

4 结 语

“智能革命，畅游天地，我知道这是一条神经虚拟网络的秘密，用强健的身体，凝聚着智慧的心灵，开拓新奇迹，让我们拥有美好的生活，绘出美好的旋律[5]。”这是百度大脑以“智能革命”为主题所作的一段原创文字，它在描述人工智能的历史使命：让人类知道更多、做到更多、体验更多。未来已来，曾经充满科幻色彩的前沿智能技术，已经走出实验室，走进并照耀普通人的生活。以人工智能为视角，成为各个业务智能化升级的“问题提出者”，“问题解决”必须教育先行。只有做好人工智能本科生的人才培养工作，建立合理的课程体系，形成以本科生为中心的人才培养方案、管理模式和教学运行机制，方能培养出新工科背景下的高层次人才，从而保证我国智能科技的领先发展。