以无人机为载体的“电子信息＋人工智能”人才培养模式

曹阳 彭小峰 王培容 王玉菡 叶红

摘要：智能化为背景的新工业革命浪潮下，电子信息工程专业教育面临着严峻的挑战。专业改革实施以无人机为载体，实现人工智能课程体系一体化，不断推进理论教学与实践教学结合，打造和提升师资队伍，实现面向人工智能的电子信息工程专业人才培养模式改革。

关键词：无人机;电子信息工程;人工智能;人才培养

中图分类号：TP3        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）36-0140-02

Abstract： Under the background of the new industrial revolution， the education of electronic information engineering is facing severe challenges.The implementation of professional reform takes UAV as the carrier， realizes the one-off of artificial intelligence curriculum system， and constantly promotes the combination of theoretical teaching and practical teaching. Finally， the reform of talent training mode of electronic information engineering for artificial intelligence is realized.

Key words：unmanned aerial vehicle; electronic information engineering;artificial  intelligence;personnel training

1 引言

在此轮以智能化为背景的新工业革命浪潮下，工程教育面临的最严峻的挑战是面向新工业革命的工程教育一定是以跨学科专业、跨学校企业、跨行业产业为基础，新一轮工业革命需要创新传统工程教育的范式，工程教育亦已经成为新一轮工业革命的支撑，成为各国科技产业竞赛的核心竞争力，而现有的工科专业课程体系与我国产业结构的调整不相适应[1-2]。在智能化产业浪潮的冲击之下，电子信息产业新增长点不断增加，不断面向当前和未来电子信息及相关产业发展急需，推动现有的电子信息工程专业人才培养模式的改革创新。

本专业全面树立以学生为中心、能力本位、跨界交融的人才培养理念的指导下，确立了以“服务、智能、创新、融合”为本专业的建设理念：（1）“服务”体现在专业对智能产业的支撑， 积极服务国家人工智能发展战略，紧密结合“重庆以大数据智能化为引领的创新驱动发展战略行动计划（2018—2020 年）”，对接重庆大数据智能化产业，  重点打造以智能硬件、智能化数据处理为核心课程体系; （2）“创新”体现在坚持机制创新发展，如实施以无人机为载体，实现人工智能课程体系一体化，不断推进理论教学与实践教学结合，探索从低年级到高年级依次采取以新生导论实践课（智能小车入门实践）、无人机系列实践课程、学科竞赛和毕业论文设计为载体的四阶段一体化工程创新实践模式[3，4]; （3）“智能”体现在能深入优化“据智能化课程体系”，构建契合重庆智能产业需求的大数据智能化特色课程群，探索“课程讲授+能力培养+创新实践”的教学改革模式;（4）“融合”体现在深入推进产教融合，与多家知名大数据企业合作建立协同育人平台。

2 重塑面向智能化产业课程体系

以人工智能技术的演化推动课程优化，重塑专业课程的重点和难点，将地方智能化产业所要求人才的能力、素质和知识进行分解，将分解要素与专业人才培养目标、课程体系进行链接，并在传统、经典课程中进行嵌入。新一轮工业革命导致专业边际的模糊，面向新工科的课程体系交叉融合了信息与通信工程、计算机科学与技术和电子科学与技术等三个学科，如图1所示。注重发挥专业群集聚作用，完成人工智能基础、机器学习、神经网络等主干课程群建设，开展面向工程能力培养为核心的多学科交叉与融合课程体系，建设面向智能化产业的课程组。

根据工程教育认证和国家专业标准确定核心课程群，根据专业的框架和内涵，课程体系分为两个方向：（1）智能硬件（无人机硬件方向）;（2） 智能信息处理（侧重无人机的软件算法）。该课程体系实现了“软硬兼施”，也同时体现了专业特色和课程落脚点的统一。在专业课程的选修方面，注重面向人工智能的课程体系前瞻性和梯度化，本专业开设了“VR虚拟现实技术”“Android程序设计”和“物联网技术”等课程，体现产业技术前沿与产业工程需求的统一。

以无人机为载体，整合机器视觉、机器学习、智能硬件和信息处理等课程，同时承载相关课程的实践学习，如在实训环节中，应用人工智能技术相关的神经网络和机器学习等知识，实现无人机自主检测周围环境、自主避障并选择出最佳路线。与行业共商面向智能化产业的人才培养方案和课程体系，拓展企业需求较高的课程或课时安排。

3 教学水平与方法提升的实施

以科研反哺教学，为教学活动提供有源之水，培养学生的创新思维和创新能力。如某教师将主持的“目标跟踪”相关国家自然科学基金课题进行拓展，将科研与《DSP技术与实践》和《数字信号处理》处理课程结合，让学生走出书本，深刻领会到滤波器的软硬件設计理论和应用，让本科生进入自己的课题组，在项目和良好科研环境驱动下，专业学生也屡获校、市级本科竞赛项目奖项，极大培养了学生理论素养和实践能力。

按照翻转课堂的教学模式，让学生从被动学到主动学。如在《微机原理与应用》课程教学中，其中“接口设计”是教学的难点和重点，任课老师将 MOOC 和翻转课程的思想应用到教学中，按照课前、课上和课后的 3 个环节进行教学安排。课前将制作10分钟之内的微小视频发给学生预习，让学生在课前时间去主动阅读、完成作业和测试。正式课堂上教师组织活动分为2类：一是根据学生自学完成作业的情况，有的放矢地进行重要知识点以及易错题的讨论; 二是做些典型例题或是能力提高题，并对实验内容进行讨论或演示。教师在本节课后对下一节课的课前进行安排，其中包括学生自学内容对应的教材章节说明，各练习题的难易程度等级，课程内容对应的实验。

4 “引进+培养”的师资队伍建设

电子信息工程专业是一个实践性很强的专业，且时效性强，发展速度快。在专业教学过程中，教师的实践能力是决定教学成效的关键，教师必须是专业能手、是行家，为了适应专业教学发展的特性，鼓励年轻教师积极参与社会实践、了解行业发展，掌握新的技术、专业系明确要求年轻教师必须完成一个以上的企业合作项目才能参与专业实践教学，通过项目实践的锻炼，提升教师的专业能力和综合能力，使其成为真正的“双师”型教师。

从2015年至2019年，共安排教师40人次参加电子信息类教育会议、TI教育大会和工程教育类大会。通过同行交流、专家讲座和参加工程教育会议，使专业老师的教学视野和理论得到了较大提升，在2015、2019届人才培养大纲修订中引入了“能力、课程、行业”链的对接工程教育思想。

2016年至2019年，已选派50余人次参与华清远见、重度前沿城市大数据、四川长虹、上海锡月科技有限公司开展工程实践活动，获得双师型认证。2018年从航天科工集团、国家电网引进两名实践经验丰富的青年博士，引进从事人工智能研究的博士1名，2019年优厚待遇引进重点大学中博导教授团队2名。通过国家外专局高端引才项目，引进3名Kaist教授，加强校友联络，聘请10名校友为创新创业导师。

5 多维并举，提升面向智能化产业的工程实践能力

依托重庆市重点学科平台“智能光纤感知技术”重庆市高校工程研究中心，以及现有专业中兴LTE实验室、智能硬件实验室（智能小车、智能手环）、无人机平台，将工程人才要求知识点、能力嵌入到实验项目中去，建立了面向智能化产业的多学科交叉的不同层次实践项目，实践项目要包括基础型实验、综合设计型实验以及创新型实验等多个层次[5]。

以“项目-导师制”的项目学习为牵引，实现理论教学与实践教学结合，探索从低年级到高年级依次采取以新生导论实践课（智能小车入门实践）、无人机系列实践课程、学科竞赛和毕业论文设计为载体的四阶段一体化工程实践模式。注重课程设计、毕业设计与企业项目对接，课题设计内容具有实战性，能体现智能化人才能力，建立面向无人机的兴趣小组和创新创业社团，在特色专业经费的支持下，本专业组织了面向专业的无人机系列竞赛，激发学生的创新创业动力，如图2所示。坚持产教融合，建立多样化的实践基地， 持续推进与重庆海康、中移物联网等 20余家企业的深度合作，探索设计与编写面向工程应用的实践配套教材，通过学校与企业的联合， 增加学生的实践和组织学生进行专业技术实践培养。

6 结论

实施以无人机为载体，实现人工智能课程体系一体化，不断推进理论教学与实践教学结合，开展无人机系列智能化实践课程。通过近年来的改革与实践，学生的实践动手能力得到较大提升，有相当比例的毕业生就职业于人工智能领域的企业，人才培养质量受到用人单位的好评。

参考文献：

[1] 林健.第四次工业革命浪潮下的传统工科专业转型升级[J].高等工程教育研究，2018（4）：1-10，54.

[2] 涂家海.面向人工智能时代人工智能技术与应用专业群建设思考[J].湖北广播电视大学学报，2019，39（2）：37-42.

[3] 牛軼峰，贾圣德，李杰，等.以智能为核心的无人机系统课程体系设计[J].计算机教育，2016（10）：37-41.

[4] 陆渊章，徐振邦，董天天.新工科理念下无人机平台的电子信息专业创新模式研究[J].职业技术，2019，18（4）：22-25.

[5] 彭小峰，曹阳.完善实践教学体系，强化创新创业能力培养[J].电脑知识与技术，2016，12（10）：145-147.

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