人工智能背景下信息与计算科学专业新工科教学改革实践研究＊

2021-01-29何家莉胡小丽

科技与创新 2021年2期

何家莉，胡小丽，王琳

（玉林师范学院数学与统计学院，广西玉林 537000）

随着中国经济与信息技术的发展，党中央将人工智能技术发展放在了国家发展战略的重要地位之中，并提出农业智能化、医疗智能化、家居智能化的人工智能研发方向，以求推动人工智能技术对人民生产生活的改变，为提高人民生活品质提供信息技术保障。

从人工智能的核心技术来看，其中包含了语音技术、大数据技术、云计算技术等多个技术领域，给人工智能技术专业人才培养带来了极大的挑战，因此，高校信息与计算科学专业要充分发挥出其专业技术，在教学过程之中，不断融入最新人工智能技术，改革创新传统教学手段与方法，整合信息与计算科学专业核心技术，带动人工智能技术的发展。为培养专业的人工智能技术型人才而制定科学的教学方案，优化相关课程设置，在突出课程专业程度基础上，不断培养出适合人工智能时代发展的综合型人才，将是未来高校信息与计算科学专业改革发展的根本方向[1]。

1 当前信息与计算科学专业所面临的困境

中国信息与计算科学专业自1998 年教育部设立以来，经过20 多年的发展，中国已有470 多所高校开设了此类专业，为国家信息技术发展培养了大量专业人才。然而，随着人工智能时代的到来，传统信息与计算科学专业教学设置已然不适用当前时代的发展，因此，创新改革信息与计算科学专业，探究出人工智能时代下信息与计算科学专业教学改革路径，就必须充足了解当前信息与计算科学专业所面临的困境。

1.1 人才培养方向模糊

信息与计算科学专业涉及多个学科，在教学过程中，某些院校并不能抓住时代需求重点，而是针对信息与计算科学专业基础知识进行全面教学，因而从教学成果来说学生虽然懂得了相关专业的全部知识，但是很难在某些方面有突出成就。而有的院校对信息与计算科学专业的认识还存在一定的偏差，认为其是计算机专业的分支，对学生信息与计算科学专业培养的程度不高。而高校这样模糊的人才培养方向，导致信息与计算科学专业培养的人才与国家要求的人才存在一定的偏差。

1.2 教学内容与实际需求存在偏差

由于许多院校并没有了解信息与计算专业的社会需求，笼统地对学生进行专业培养，让学生在学习过程中很难把握教学的重点，从而认为学校学习的知识“不实用”。而信息与计算科学专业学生的计算机能力与专业计算机学生有一定的差距，而在数学基础方面也与数学专业的学生有差距，导致学生毕业之后专业能力有点“四不像”，很难从事相关行业，导致信息与计算科学专业人才流失。

1.3 课程设置不合理

当前，中国高校信息与计算科学专业课程设置主要分为通识教育课程、专业教育课程、拓展教育课程以及实践教学课程四个方面，这其中不仅包含了大学公共基础知识以及国家法律形势，还有相关的专业实践、拓展知识。人工智能时代不仅对学生的专业诉求较高，更主要的是要求学生拥有坚实的数学知识基础，但从当前大学生课程设置可看出，设置的高数课程教学较少，并不能很好地提高学生专业能力[2]。而专业拓展课程的设置也相对较少，学生对知识的延伸有限，对知识的把握及应用存在一定局限性。

1.4 教师队伍素质有限

当前，中国高校将信息与计算科学专业归于数学系中，其专业教师大部分都是从事数学教学，虽然能充分夯实学生的数学知识基础，但是在计算机科学及其他学科的专业知识方面有所欠缺，在将知识应用到专业领域的时候会存在一定的困难[3]。比如，在专业课程教学中，由于教师不能很好地传授学生如何将计算机科学知识与专业知识应用在具体案例中，学生在面对相关产品时，虽然能了解到产品的研发过程以及成效，但是在具体实施方面却不知道从什么方面下手。特别是人工智能时代对图像处理技术、模式识别技术以及路径优化等方面有着较高的要求，要在机器人与无人机等智能产品中应用各种技术，需要提高学生应用技术的能力。

2 人工智能背景下信息与计算科学专业新工科教学改革措施

2.1 精准定位人才培养目标

数学知识与计算机技术是人工智能技术发展的核心。当前，随着国家对于高校数学以及计算机算法教育的投入，数学知识与计算机技术应当成为信息与计算科学专业的重点。因此，高校在改革创新信息与计算科学专业新工科教学的时候，应当精准定位人才培养目标，不断夯实学生的数学知识基础，培养创新思维，熟练计算机算法，从而提高学生应用数学知识和计算机算法解决人工智能技术领域中实际问题的能力[4]。

2.2 优化人才培养方案

高校要依据信息与计算科学专业特点与社会需求来定位人才培养方向，以“高等数学”和“计算机算法”学习为根本教学目标，优化人工智能背景下人才培养方案。但是这些课程都需要学生进行长期积累[5]。因此，高校可以将原本四年制的学习制度改为五年制，让学生能有充足的时间去学习与夯实课程基础知识。在具体学习过程中，可以在第三学年将课程重点集中在“计算机算法”以及“高等数学”中，而在第四、五年可以进行知识拓展及实践教学，以此来提高学生的基础能力。

2.3 创新改革课程设置

根据中国提出的人工智能发展报告的相关要求，以人工智能技术的支撑知识体系结构来完善课程设置，具体的知识体系如图1 所示。高校要依据这类知识结构来设置相关课程，促进学生知识体系与人工智能技术发展相关联。

图1 人工智能技术知识体系结构图

2.4 提高教师队伍专业素质

高校要培养专业人工智能复合型人才，需要不断提高教师队伍的专业素养，使教学队伍具备专业、综合的教学能力。在人工智能时代背景下，提高教学队伍专业能力与素养，首先，高校可以组织教师外出学习，可以去海外优秀高校或研究机构进修，也可以让教师去国内优秀院校学习，不断提高教师队伍的理论知识水平，同时高校还可以组织教师参与到人工智能国际会议中，可以邀请国内外人工智能优秀专家进行专业技术讲解，以此来扩宽教学队伍的视野；其次，要不断吸纳专业的人工智能专业人才参与到高校人工智能技术人才培养队伍之中，提高高校教学队伍质量；最后，要依据时代的发展，不断改革创新教学硬件设施，如购置专业设备、人工智能设备、AI 技术等，让学生能充分了解当前人工智能技术的发展情况。