基于混合式教学的人工智能微专业建设探索

于佳，郭恒川，杨尚森，王国强，于素萍，闫欣宇，李志先，聂雅琳

（洛阳理工学院 计算机与信息工程学院，河南 洛阳）

一 引言

人工智能（Artificial Intelligence, AI）是模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的学科，它探求智能的实质，并构建出一种采用类似人类智能机器。近年来，随着人工智能技术的飞速发展，人工智能在语音识别、图像识别、自然语言处理、机器人和专家系统等领域得到了成功的应用。

近年来，随着智能算法、计算机硬件和多媒体网络的高速发展，人工智能的发展迎来了重大的战略机遇。为了抢占我国人工智能发展的先发优势，将我国进一步建设成创新型国家和世界科技强国，2017年7月，我国发布了《新一代人工智能发展规划》，对我国未来人工智能的发展方向进行了明确。《规划书》中提出，至2020年，我国人工智能技术和应用达到世界先进水平，人工智能产业成为新的重要经济增长点，人工智能技术能够对民生的便利与改善起到积极作用。到2025年，在人工智能的基础理论领域实现重大突破，建成智能型产业升级和智能型经济结构，最终构建智能社会。

人工智能技术的发展需要大量人工智能专业人才，然而，根据中国科学院发布的《2019全球人工智能人才白皮书》，截止到2019年10月，我国人工智能人才严重短缺，缺口达到百万级。加快完善高等学校、科研院所中人工智能领域学科布局，加快人工智能人才培养速度，已成为当下最紧迫的任务。但是，传统的人才培养模式周期较长，无法快速满足当下人工智能人才巨大需求，必须寻找一种能够根据市场人才需求快速做出反应并且满足不同行业需求的办学方式。在此背景下，人工智能微专业应用而生。人工智能微专业以市场为导向、以帮助学生快速掌握人工智能领域核心技能为目标，并且与行业深度融合，既能快速培养出具备人工智能技术的复合型专业人才，又能有效解决大学专业设置与企业用人需求之间的匹配问题。

本文依托洛阳理工学院计算机与信息工程学院，在现有专业培养的基础上，探索适合应用型高校的人工高智能人才培养模式。文本在充分论证的基础上，从专业定位、课程体系建设、实践教学、师资队伍培养、教学组织形式等方面进行了综合考虑与实施。

二 微专业的概念与特点

微专业是针对特定专业的小型化、定制化课程，它包含多门核心课程。这些课程由这一领域的3-6门核心课程组成，这些课程讲述了某一专业的核心知识与技能，以快速、集中的培养方式，让学习者快速达到掌握某一领域的工作技能要求[1-5]。微专业的设置是对高校人才培养模式的有利补充，它可以针对市场需求灵活对人才培养方案进行动态调整，及时响应国家新工科建设号召，与时俱进并持续改革。

与传统专业相比，微专业具有以下四个明显特点：

在课程设置上，微专业具有课程微而精、零基础学习、紧跟技术趋势的特点；

在培养目标上，微专业以就业为导向，以弥补大学专业设置与企业需求之间匹配为目标；

在授课形式上，微专业采用线上、线下混合式授课，高校联合企业共同开设课程，行业专家参与课程讲授；

在结业要求上，微专业严格控制学习过程，通过线上、线下考试与项目实践，获得微专业证书。

三 人工智能微专业定位与培养目标

专业建设定位要明确三个问题：培养具备何种素质的学生、如何培养、为谁培养[6-8]。人工智能微专业面向大学所有专业学生，以培养学生掌握人工智能的基础理论、基本知识和基本应用为目标。通过微专业的学习，学生具备通过工具软件、标准接口实现人工智能应用系统的规划和简单开发，具备将人工智能技术应用在不同领域的意识和能力，成为具有扎实专业知识和人工智能技能的复合型人才。

人工智能微专业采用校企联合培养、线上线下混合式教学、案例驱动[9-12]等方式对学生进行培养。洛阳理工学院的人工智能微专业培养过程分为三个阶段，分别是“人工智能纵横谈”、“人工智能编程入门”和“人工智能项目实战”。“人工智能纵横谈”通过专家解读、应用案例介绍、人工智能基础理论、人工智能产品体验等教学内容，使学生掌握人工智能的历史、基础理论等知识，了解人工智能在各行各业的应用及发展前景，提升创新意识，具备在自己熟悉的专业领域里进行项目规划、技术创新时引入人工智能技术的能力；“人工智能编程入门”以Python语言编程为基础，结合企业案例，通过大量的实践教学，使学生具备人工智能软件开发的基本能力；“人工智能项目实战”让学生完成2个以上完整的人工智能项目系统设计，并进行实现，使学生具有使用人工智能进行技术创新的能力。通过这三个阶段的学习，使学生掌握使用人工智能技术解决不同应用领域问题的能力。

四 人工智能微专业课程体系构建

培养目标决定课程体系的构建，课程体系是实现人才培养目标的途径。因此，人工智能微专业课程体系的构建是实现该微专业培养目标的关键因素。在遵循微专业培养时间短、课程规模小、课程系统性强等特点的基础上，我们选取七门课程作为微专业的核心课程，采用三层架构模型，如表1所示，其中“人工智能纵横谈”阶段主要包含课程《人工智能简介》和《人工智能新技术介绍》；“人工智能编程入门”阶段包含课程《Python程序设计》、《神经网络概述》和《基于百度平台的项目实例》；在人工智能项目实战阶段包含《TensorFlow原理》和《人工智能案例实战》等课程。通过这六门课程的学习，使学生初步具有使用人工智能技术解决实际问题的能力。

表1 人工智能微专业课程体系

上述课程设置基本满足了人工智能技术所需要的基础知识储备。“人工智能纵横谈”属于专业通识课，使学生对人工智能有一个基本和全面的了解，熟悉人工智能的基本技术；“人工智能编程入门”中的课程属于专业基础课，使学生熟练掌握Python语言，了解各种人工智能应用的基本原理；“人工智能项目实战”中的课程属于专业核心课，教授学生使用神经网络工具和人工智能基础知识解决实际生活中的问题。这三个阶段层层递进，相辅相成，体现了人工智能微专业小而精的特点，这也是和传统课程体系大而全的重要区别。

人工智能课程建设的基础在于大量实际项目案例，而这些案例主要来源于社会各行各业，高校普遍缺少真实工程数据、缺乏高质量案例库等问题。采用校企联合培养是解决这类问题的有效途径，因为企业掌握行业的最新动态，对市场需求有敏锐的感知，具有大量真实案例和数据，所以在微专业课程体系中，我们邀请科大讯飞洛阳研究院、杨森机器人、中科院计算所的专家参与进来，所有实训项目均由校企结合共同开发，建设实战项目库。通过校企合作方式，逐步积累真实项目案例，进一步充实教学资源，使学生掌握当下流行的核心技术，进一步整合和优化了专业课程设置。

五 教学组织形式

与传统专业采用的教师课堂讲授形式不同，人工智能微专业采用线上线下混合教学+项目实践模式。在教学过程设计中，高校教师和企业家共同参与。企业方能够接触到行业最新动态，敏锐感知市场需求，因此可以动态将最新知识传授给学生。教学过程采用线上教学线下答疑辅以一定课时的线下公开课。线上视频由自录课程与MOOC课程共同组成，自录课程占线上课程总量的80%，自录课程由计算机学院教师和企业专家共同完成。

第三阶段设置了一门专业实践课程，这门课程在完成微专业所有课程后进行。课程组织形式为企业专家对真实项目案例进行讲解，学生通过老师引导，查阅资料，团队合作方式完成该项目。专业实践采用形成性评价机制，通过项目答辩结合报告情况，综合评定成绩。

六 师资队伍建设

教师能否适应人工智能微专业教学对理论知识和实践的新要求，是培养高质量人工智能人才的基本条件。人工智能技术发展较快，新技术层出不穷，为了适应教学，我们组织核心教师参与了企业开设的人工智能培训，同时聘请一线工程师作为教师队伍的补充。通过这些措施，洛阳理工学院的人工智能微专业初步打造出了一支校企结合的高水平人工智能方向专业教师团队，其中骨干教师10名，行业专家5名，形成了良好的师资结构，保证了微专业教学的质量。

图1 人工智能微专业在线课程目录

七 结语

我国高校微专业建设尚处于起步阶段，需要根据我国国情在吸收国内外成功案例的基础上进行探索。本文对洛阳理工学院人工智能微专业建设进行了介绍，探讨了人工智能微专业的培养目标、课程体系，教学组织形式和师资队伍建设等情况。通过洛阳理工学院人工智能微专业的建设和实践，快速培养出掌握人工智能知识的复合型人才，并将学生的理论知识与实际工作相结合，满足了社会和市场对人工智能人才的需求。

图2 人工智能微专业线下教学