高校人工智能课程体系建设探讨

杨钧淏?韩振东　徐鹏

本文在阐述人工智能学科发展历程和人工智能教育内涵的基础上，汇总和分析了三所高校人工智能专业课程体系，得出其具有三个共同点：重视数学、跨学科、理论联系实践，为高校人工智能课程体系建设提供借鉴。

近年来，人工智能在电商、交通、医疗等领域广泛应用，改变着人们的生活和工作方式。2018年4月教育部制定了《高等学校人工智能创新行动计划》，明确提出“推进人工智能领域一级学科建设，加大人工智能领域人才培养力度”。2019年5月北京举办《国际人工智能与教育大会》，大会主题是“规划人工智能时代的教育：引领与跨越”。各高校及科研机构纷纷响应，截止2019年底我国已有66所高校建设人工智能学院、人工智能研究院、人工智能研究中心和人工智能研究所。加强人工智能学科和课程体系建设是人工智能人才培养的主要任务之一。

一、人工智能学科和教育

（一）人工智能学科

关于人工智能学科的起源，学界公认为1956年美国举办的达特茅斯会议，会议发起人麦卡锡提出以“人工智能”作为该学科的名称。之后“人工智能”学科几经浮沉，按主流人工智能学界划分，其发展大致经历三个阶段：“推理期”（1956-1960年中后期关注基于逻辑的自动推理）、“知识期”（1970-1980年中期关注知识工程）、“学习期”（1990-至今关注机器学习）。时至今日，人工智能学科已具有庞大的，独立的知识体系，可概括为四层专业知识框架：内核基础层、支撑技术层、平台系统层、交叉应用层，如表1所示。

（二）人工智能教育

人工智能存在“弱人工智能”和“强人工智能”两个理念和目标，所谓“弱人工智能”就是运用人工智能技术如云计算、数据挖掘等创造“智能”工具，减轻人类脑力劳动，所谓“强人工智能”是指研发具有人类甚至超越人类智慧的人造物代替人类劳动。后者由于存在伦理问题受到学界质疑。教育界的人工智能通常指“弱人工智能”。

人工智能的发展与应用促使人工智能教育的诞生。一方面，人工智能时代提出新的教育目标：具备计算思维是智能化社会公民的重要素养;具有编程能力是实现创造力培养的重要支撑;适应“人机协同”工作需要，掌握与学会与机器人协作的技能。另一方面，人工智能技术影响、改变着教学内容、教学方法，提高了教学效率，在一定程度上解决着教学公平问题。 然而，人工智能教育是个系统的教育工程，课程体系建设是其中重要的组成部分。

二、人工智能课程体系

2018年6月，教育部高等教育司发出《关于开展2018年普通高等学校本科专业设置工作的通知》，指出可增设人工智能专业，38所高校进行申报，2019年35所高校获得首批建设资格。关于人工智能课程体系的建设，目前有两种倾向：第一种在计算机科学与技术学科设置人工智能学科方向，人工智能课程嵌入计算机专业课程体系中。第二种创建独立的人工智能课程体系。关于人工智能课程体系的建设，各高校均在积极探索中。在此，我们以浙江大学、南京大学、西安交通大学三所高校为例，介绍人工智能课程体系建设概况。

（一）浙江大学

浙江大学人工智能图灵班围绕培养具备厚基础、高素养、深钻研、宽视野的高素质、创新型卓越人才为目标，以“四全一专”：全科式基础强化、全方位科研训练、全程化导师引领、全球化资源导入、专业化学科培养为特色。创建人工智能专业五大课程群：基础课程群（含数学与计算机基础课程）、人工智能核心课程群（人工智能核心及通用基础知识）、智能感知課程群（学习从视频、文本、网络等数据提取并识别有价值的结构化知识，并利用其推理、决策和创造）、智能系统课程群（学习搭建不同应用场景的智能系统和平台）、智能设计课程群（学习利用设计认知和设计思维等基础理论，结合人工智能技术开展创新实践）。各课程循序渐进修读：大一学习数理基础，大二学习CS和AI核心基础，大三学习AI三大方向基础，大四学习AI三大方向应用拓展和实践。课程内容由浅入深，理论结合实践。同时积极进行教材开发，由潘云鹤院士等组成编委会，于2019年12月先后出版《人工智能导论：模型和算法》、《可视化导论》、《智能产品设计》三本教材，计划在2020-2021两年间出版15本人工智能学科教材。

（二）南京大学

南京大学在人工智能人才缺口巨大，供求比严重失衡的社会需求下，提出人工智能人才培养目标：具有AI领域源头创新能力和解决企业关键技术难题的能力，具有高水平人才的知识结构：数学基础好，计算程序功底扎实，人工智能专业知识全面。2018年9月招收首批人工智能本科生，专业定位为行业金领（综合素质高，动手能力强的实践人才）、学科精英（理论基础好，善于思考的研究人才）、领域先锋（视野开阔，勇于探索的创新人才）。人工智能课程体系含通识模块（49学分）、学科专业（64学分）、专业方向（8学分）、开放选修（大于23学分）、毕业论文设计（6学分）五大模块。其中学科专业模块学分占比最高，由数学基础（30学分）和学科基础（34学分）共同组成。成立由周志华教授为组长的人工智能专业培养体系建设研究组，出版国内第一本人工智能本科专业教育培养体系著作。

（三）西安交通大学

西安交通大学于2017年创办“人工智能拔尖人才培养实验班”，并于2018年招收第一届本科生，2018年11月成立“人工智能”学院，2019年3月首批获得“人工智能”本科新专业建设资格。秉承“厚基础”、“重交叉”、“宽口径”的培养理念，创建通识教育、基础科学、专业基础、专业核心、专业选修、专业实践六大模块课程体系，数学与统计、科学与工程、认知和神经工程、人工智能工具和平台、人工智能域社会、先进机器人技术、计算机科学与技术八大课程群。八大课程群包含37门课程，其中必修25门，专业限选12门（选修完成其中7门），整个课程群设置强调学科交叉和知行合一，内容设置立足当前，面向未来。

三、结语

人工智能学科处于蓬勃发展期，与之相应人工智能教育需要不断调整，既要符合教育规律，又要满足社会对人工智能人才的需求。如上三所高校人工智能课程体系基于不同的培养理念、培养目标而创建，但其具有三个共同点：重视数学，跨学科，理论结合实践。课程体系建设需要综合考虑学科发展、人才培养目标、专业师资等多个因素，在实践中认知，在认知中探索，在探索中完善。（作者单位：南京邮电大学通达学院）