基于校企合作基地的计算机科学与技术专业教学模式改革研究

于 干，周红志，王 浩

（1.阜阳师范大学 信息工程学院，安徽 阜阳，236041；2.阜阳师范大学 计算机与信息工程学院，安徽 阜阳，236037）

近年来，随着无人驾驶、智能语音、图像识别等技术的高速发展，以及云计算、大数据、互联网、物联网等技术的进一步发展[1-2]，人工智能技术成功跨越科学与应用之间的“技术鸿沟”，被提升到国家战略高度，成为推动新一轮科技和产业革命的重要驱动力。与此同时，全国高校正在开启一轮设立人工智能学科的热潮[3]。在国家人工智能战略规划的指导下，全国各地多所名校申办成立了人工智能学院、研究院，包括：中国科学院大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学、南开大学、南京大学、天津大学、中山大学等[4-5]。

笔者所在学校目前计算机科学与技术专业人才培养方案中理论教学偏多，专业师资力量不足、师资队伍与教学水平亟待升级、实训体系不完善、教学体系及教材和课程网络资源缺乏，导致该专业学生专业实践能力不强，就业形势不好。近年来，为改善专业学生培养质量，学校鼓励院系专业教学内容改革，提倡在原有专业基础上拓宽专业教育内容，鼓励通过校企合作模式，探索专业培养新模式[6]。

鉴于上述原因，经计算机科学与技术专业所在系认真研究，决定以学校计算机科学与技术专业为对象，面向科学前沿、行业产业和区域发展，依托“政-产-学-研-创”五位一体的校企合作模式，秉持“产教融合、合作分享，优势互补、战略共赢”的原则[7]，与科大讯飞股份有限公司共建了人工智能校企合作基地，研发出人工智能学习平台，建设完成了双师型师资团队，创新了人才培养模式。在专业原有培养内容基础上拓宽人工智能方面的教育内容，实现了人工智能与计算机专业教育的交叉融合，形成“计算机+人工智能”复合专业培养新模式，学生的动手能力得到了显著提高，为学校培养更多高素质应用型人才，提升学校计算机专业学生的就业竞争力[8-9]。

2 校企合作基地介绍

2.1 合作模式

学校以就业为导向，通过校企合作方式建立了人工智能校企合作基地，开创了“计算机+人工智能”复合专业培养新模式，深化“产教融合、校企合作”，积极依托科大讯飞丰富产业经验与专业技术能力，面向学生提供人工智能专业教学服务，实现“实践化、智能化、个性化”的创新教学理念，发挥了人工智能实验室对于开展专业共建、实验实训、教师能力发展与科研创新工作的全面支撑功能[10]。双方围绕人工智能实践课程体系和职业场景共建人工智能学习平台、人工智能专业实验室、人工智能创新平台等。人工智能专业实验室包含实验实训场所的环境及空间建设、仪器设备、实验资源等软硬件设施。

校企双方采用“双主体”模式，围绕人工智能发展主线，共同培养全日制本科学生[11-12]。校方主要负责提供教学场地、工作生活基础设施、公共课、专业基础课教学以及学生管理。企业负责提供人工智能专业课教学、实践实训条件、人才培养资源平台。2015～2018年学校共投入175万元建成完成135m2集软硬件资源于一体的人工智实验实训中心。

2.2 建设内容

人工智能实验室及科研平台主要建设内容包括五部分。1）人工智能实验平台建设：主要用于日常课程教学、项目实训。通过对设定好教学目标的具体实验进行操作，编译代码，最终生成计算结果。2）人工智能能力平台建设：主要提供核心的封装后的人工智能能力，主要用于教师在教科研方面的需求。3）人工智能实验资源建设：支撑人工智能实验的项目资源、数据资源、配套教学资源（教学大纲、课件、实验报告等）。4）智能硬件配套资源建设：智能硬件的设计是为了满足人工智能实验的需求，实验内容的设计基于讯飞人工智能领域能力，实验内容涵盖的技术知识点能够与目前人工智能人才的技能需求贴合，主要包括机器人及智能家居套件资源。5）人工智能实验室环境建设：为创造一所良好的实验室环境，把实验室分为三个区域，具体为智能应用体验区、实践教学区以及实验室宣传展示区。实验室宣传展示区将当前市场上主流的AI系列产品，包括智能家居、智能玩具、智能穿戴以及其他一些在生活中的人工智能产品，通过这些产品来让学生切身实际的感受到人工智能当前技术的具体应用。

总体架构覆盖软件平台、硬件平台、实验资源、平台服务组件以及硬件集群。软件平台为人工智能实验平台和AI能力平台，人工智能实验平台负责管理各类实验资源、在线实验、数据分析等主要在线实验功能。AI能力平台提供了若干AI能力模型供使用者调用，能力主要有：语音类、图像识别类等。硬件平台为机器人开发板套件和智能人机交互套件，主要提供一组硬件平台支撑软件功能的实验实践。实验资源主要覆盖目前大数据、人工智能相关领域内的实验资源，包含实验源码、实验指导手册等。

3 依托校企合作基地培养创新人才

3.1 改革教学体系

学校以计算机科学与技术专业为对象，重点在专业基础上拓宽教育内容，形成“计算机+人工智能”复合专业培养新模式，形成以大数据技术为基础，机器学习与深度学习为核心，行业应用为载体的综合教学体系。为了保证人才培养目标的顺利完成，确保培养的“计算机+人工智能”应用人才符合行业和产业需求，人才培养主要分为三个阶段：1）基础阶段主要是了解计算机及AI相关的数理相关知识及应用、培养编程基础，具备一定AI思维。该阶段注重培养学生的思维和编程感觉的培养；2）岗位技能阶段主要培养软件工程意识及岗位技能、能够利用大数据工具进行大数据的分析处理、能够利用AI工具进行数据处理及模型应用。该阶段注重培养学生的文档阅读能力和设计能力；3）综合项目实战阶段主要是培养学生的软件及AI工具在项目实战中的经验，该阶段会涉及几个种类的项目，主要分为语音识别、预测类、个性化类、模式识别、决策类等行业应用项目。该阶段注重培养学生的团队协作和工程意识。

3.2 人才培养目标

具有一定的AI数理基础；能够使用Python解决基本的数学运算问题；能够结合大数据技术基础完成数据的存储及标注；熟悉并能使用常见的机器学习算法解决简单的预测、分类问题；熟悉深度学习常见的模型及其原理；熟悉数据库原理，能够解决数据库应用中的问题；能够使用AI行业工具对数据进行处理；能够熟练使用TensorFlow完成深度学习模型的构建；具备AI项目经验和良好的团队合作意识；能够从事智能软件的开发、人工智能技术应用工程师、Python开发工程师、数据分析工程师、人工智能运维工程师等。

3.3 改革教学内容及方法

围绕人工智能领域人才培养特点，通过运用SPOC、虚拟化、人工智能等技术，推进人工智能人才培养信息化资源整合共享和开发利用，强化信息化技术与教学深入融合，改进教学内容及教学手段。

在线智慧学习平台。学校与企业建设完成的在线智慧学习平台，包含在线教学与资源云服务平台、在线作业与学习质量评测平台、学习行为管理分析平台、实训项目库平台、高校学生实习就业平台等。平台实现了底层的学习评价与学习路径推荐引擎，为个性化学习提供实现基础。平台采取引导式在线编程资源设计，通过游戏化设计模式让编程入门更轻松、学习过程可跟踪、学习进度更自由，同时平台整合IDE插件编程环境+代码云的智能分析，让学习者可以线上线下自由切换，即保证了线上数据分析的准确性，又保证了线下开发IDE使用的熟练性，为了帮助学习者明确自己的学习路径及时掌握自身的学习进度，平台提供可视化成长地图，让学习者更有目标和动力。

全面精心设计的项目资源库。为了在教学过程中让学生能够接触到真实的项目，深入了解真正的项目流程，校企双方建成了丰富的资源库项目，资源库项目涉及电信、金融、教育等十多个行业50多条业务线的真实案例，这些案例不仅包含最新的技术应用、行业的知识特点，而且是按照最新学习科学成果指导，根据学生个性化学习数据分别从知识应用、代码编写能力、需求理解能力、设计分析能力、沟通与协调、团队合作等多个维度进行了分层设计和组织，通过迭代贯穿的方式推进专业知识的学习，同时以完整的企业项目流程和质量要求让学生熟悉企业开发模式及规范，通过全方位的实施与评价工具以确保实施的预期效果得到落地。

结合产业人才需求，实践教学资源课程体系按基础课、专业核心课、项目实训课程建立，根据不同专业方向的培养目标，设置学时学分，同时在不同学年学期安排相应类型的课内实验、课外实验、综合案例实验，课程资源如图1。

图1 人工智能课程实验资源

3.4 组建双师型师资队伍

校企双方按照人工智能+计算机学科专业群和办学规模发展的需要，共同建设了一支校企混编的师资队伍。双方根据专业建设、课程教学、学生管理的需要，由企业派驻工程师与学校一起共同组成双师型师资团队，负责相关专业的课程的建设和学生的培养。根据专业教学任务需求，企业需配备足够数量的教师。在教学育人方面，校方主要负责人工智能公共课、专业基础课教学，企业主要负责人工智能专业课、专业实训课教学，具体课程性质认定与教学责任分配以双方合作制定的人才培养方案为依据。

4 人才培养成效

人工智能校企合作基地通过教学终端以及计算资源满足50名学生并发教学，以实践教学平台为载体，实验内容涵盖人工智能、智能硬件、大数据三大功能实验方向。契合专业培养计划，遵循教学规律，形成完整的实验中心解决方案，从而激发学生主动学习的意愿，转变教学模式，为学院的实践教学、专业竞赛指导以及双创育人服务提供良好的技术支撑环境，成效显著。近三年来，计算机科学与技术专业老师立项省级示范实验实训中心项目1项、省级质量工程研究项目5项，主持省级自然科学一般及重点项目、校级产学研项目共计6项，发表专业教学研究论文10多篇，出版教材及专著3篇，自编教学讲义8篇，在核心期刊发表科研论文20多篇。

近三年来，指导的学生参加全国智能机器大赛、蓝桥杯软件设计大赛、软件工程师竞赛等多项赛事，取得优异成绩。大学生创新训练计划项目立项3项，校级优秀毕业论文(设计)30篇。通过对2017、2018届学生就业形势调查，目前本届学生就业形势较好，受聘企业普遍反映学生专业能力较强，目前这两届毕业生就业薪资在平均薪资、薪资分布区间两方面已经实现在安徽所有二三本院校中排名靠前，基本达到一本院校平均薪资水平。学校2019届毕业生目前就业率达50%以上。

5 小结

校企合作基地的建成，将人工智能产业技术的最新发展、行业对人才培养的最新要求引入到计算机专业学生的培养过程，完善教学实践内容和实验体系，建成满足产业发展需要的实验平台，打通产学“最后一学里”。有效解决目前学校人工智能学科建设资源短缺现状，通过产教融合培养人工智能应用型工程师。通过AI能力平台及深度学习平台建设，学校的人工智能科研与创新体系能力显著提升。为师生承接人工智能领域纵向课题、横向课题提供有力保障。学校将继续加大基地建设经费投入，力争将人工智能校企合作基地建设成阜阳市乃至安徽省人工智能领域学科独具特色的人工智能人才培养基地、人工智能创新应用中心。