基于项目驱动的人工智能专业学生综合能力培养研究

任杰 程诺 鲁育铭

[摘           要]  针对当前人工智能类专业课程中缺少对专业技能不同学科交叉应用的综合实践过程，导致学生对专业知识可用性及适用性的认知缺乏，且综合实践能力较弱等问题。通过大学生创新创业大赛构建一套针对提升人工智能类本科生综合实践能力培养方案，从学生及老师两个角度分别阐述该类方案的动机及有效性，旨在提升学生的人工智能专业知识的综合实践能力。

[关    键   词]  人工智能;综合实践;创新创业大赛

[中图分类号]  G645 [文献标志码]  A   [文章编号]  2096-0603（2020）10-0052-02

近年来，在物联网、云计算等技术快速发展的同时，用户生产生活的数据基础和信息环境有了大幅提升，数据更易获取及保存。海量的数据资源为人工智能的发展提供了坚实的基础，使人工智能从学术驱动转变为应用驱动。现如今，人工智能已经进入新的发展阶段。为了满足大数据时代社会各行业对大数据技术人才日益剧增的需求，很多高校陆续开设了大数据相关的专业和课程，截至目前已有282所本科院校和208所高职院校申报相关专业，还有更多院校正在积极申报中。对于高校而言，专业的大数据师资队伍已成为提高自身专业竞争力的重要因素，但由于大数据相关专业是新兴交叉型专业，全国院校对大数据专业人才的培养还处于探索阶段，学校面临课程体系不完善、专业师资力量弱、实训资源匮乏、学生综合实践能力较差等种种问题[1-2]。

一、人工智能专业课程设计中的实践意义

传统的教学过程以理论授课为主，一般采用先讲理论知识，然后进行相关操作演示，指导学生进行练习，最后实践应用的教学模式。而如此授课的缺点是：（1）教师讲解，学生被动接受，互动性差。（2）课堂教学约为45分钟，学生需长时间集中精力听课，但人工智能领域基础理论知识对数学学习有较高的要求，理论较难，学生的注意力集中困难。（3）课下作业按照当前授课内容制定，固化不灵活。

二、基于PaddlePaddle的高校智能点餐系统项目

驱动

本章以中国大学生服务外包创新创业大赛项目企业命题为例，对人工智能专业学生进行实践

（一）背景调研

背景调研旨在引导学生发现日常生活中的各类问题，培养解决问题的逻辑思维，通过问卷、采访、网络收集信息等方式调研问题在日常生活中的影响。如利用paddlepaddle解决高校日常生活中的问题，为高校学生生活提供更便捷的服务。学生指出上下课时，食堂的拥挤就餐环境、就餐体验十分糟糕，如何利用大数据分析人流信息，并提供便捷的支付方式，以解決拥挤的就餐环境问题。随着经济和科技的迅猛发展，互联网科技改变了人们的生活，信息化社会的到来也在不断地推动校园支付方式的变革，校园卡建设沿用至今，其相对封闭、易丢失等缺点逐渐暴露出来，一些高校开始利用第三方成熟的支付体系，使用手机扫描二维码进行移动支付，这在一定程度上让校园支付变得更及时和便捷，然而无论是校园卡还是手机付款，都要依靠外物，都无法时刻与身随行。这时，跟上时代和技术的脚步，依靠更安全、更便捷、更智能的人脸支付必然是校园支付方式的发展趋势。

（二）相关技术学习

指导学生思考问题的解决方案，并调研是否已有现成的解决方案，或在类似问题中找到可行的解决方案进行迁移。深度卷积神经网络的出现和发展使人工智能领域出现了历史性变化，极大地促进了人脸识别技术的发展，为人脸识别在现实中的应用提供了充足的条件。一方面，传统的校园支付方式在当今高速发展的社会背景下已经显得不够便捷和安全;另一方面，简便高效的人脸支付方式已经发展成熟，并且在实际应用中颇有成效。因此，为了增加人们在校园支付过程中的满意度，提高支付效率，确保支付安全，将人脸识别支付应用于校园生活中具有关键意义。

（三）提出解决方案

让学生思考是否有最简洁的解决方案，如何结合专业内容去提供可行的解决方案。在校园食堂的每个窗口前安装一个人脸识别支付设备，该设备由摄像头和方形屏幕两部分组成。使用中，食堂服务人员先在机器上输入用户应付价格，然后使用摄像头来拍摄人脸图片。当用户使用支付设备拍照时，屏幕中间有圆形的窗口显示拍照情况，以便让用户确定自己的脸在窗口中央，然后拍下用户人脸照片传入服务器中进行识别，在对应用户账户进行扣费，扣费完成的结果将显示在屏幕上。另外，我们设计了一个支付APP，用户可以通过APP给自己的账户中充值，也可以在APP中查看交易扣费明细和余额，服务人员可以通过APP查看收益明细和交易总额。确定完成该方案需要的技术及开发工具：（1）开发工具：Python、PaddlePaddle平台。（2）技术：卷积神经网络、残差网络。

（四）效果分析

本文以人工智能专业学习为例，旨在以项目为驱动，注重学术实际能力培养，以此完善人工智能专业相关教学内容和教学方法。（1）以人工智能类项目为依托，使学生能够将所学理论知识综合地运用到实际中，将人工智能专业技术应用到实践中，同时培养学生软件开发流程思维，对软件开发过程中的规范进行学习，从而进一步提升学生的整体能力。（2）构建项目合作团队，培养学生团队合作意识及分工协同工作能力，进而考虑如何合作使项目进展最大化。（3）按照项目要求完成工作，培养学生按照企业当前需求进行学习，了解当前社会存在的实际问题，应用前沿技术进行解决。（4）通过结合综合案例、实际动手操作，掌握大数据专业核心课程内容、方法，掌握Hadoop、Python等大数据主流工具。本文旨在瞄准数据科学与人工智能的发展前沿，以国家与社会的需求为导向，培养学生成为掌握数据科学与人工智能相关学科的基本理论、基础知识和基本技能，熟练掌握大数据采集、存储、处理与分析技术，能够在相关领域从事人工智能、大数据科学研究和技术研发等相关工作，具有高尚道德品质、宽厚知识基础、优良综合素质和广阔国际视野的复合型创新人才。

参考文献：

[1]牛丽，尚鲜连，殷凡.“互联网+”背景下校企共建的案例式系列微课开发[J].计算机教育，2017（11）.

[2]覃遵跃，徐洪智，黄云，等.“互联网+”环境下研讨式教学模式改革与实践[J].计算机教育，2017（11）：103-106.

[3]龚兰兰，凌兴宏.互联网思维能力培养融入计算机课程的研究和实践[J].计算机教育，2018（8）：29-32.

◎编辑 冯永霞

Research on the Practical learning of Artificial Intelligence Students Based on Project Drive

REN Jie，CHENG Nuo，LU Yu-ming

Abstract：The lack of practical learning in the current artificial intelligence courses， resulting in students can not handle practical issues. This article adopts university students' innovative competition to improve the comprehensive practical ability of artificial intelligence undergraduates， and separately elaborates the motivation and effectiveness of this type of program from the perspective of students and teachers.

Key words：artificial intelligence;practical learning;innovation competition