新工科背景下人工智能人才培养模式思考

许瀚文　曹超　边栋　周卫东

摘 要 为推动“国家创新驱动发展”“中国制造2025”等国家战略，教育部形成“天大行动”“复旦共识”及“北京指南”三大部署，推动新工科教育建设。以人工智能为代表的新技术成为支撑我国经济社会发展的新动力，在新工科背景下发展人工智能是国家建设的战略需求。针对如何探索符合国情且适合高等院校可持续发展的人才培养模式，培养出具备创新能力的新工科人工智能交叉型人才，从教学方法、教育理念、培养模式等方面总结创新，并指出今后改革思路。

关键词 人工智能 新工科教育 高等院校 人才培养

中图分类号：G642                                 文献标识码：A  DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2021.02.025

Thoughts on the Training Model of Artificial Intelligence Talents

under the Background of New Engineering

XU Hanwen， CAO Chao， BIAN Dong， ZHOU Weidong

（School of Microelectronics， Shandong University， Jinan， Shandong 250101）

Abstract To promote national strategies such as "National Innovation-Driven Development"， "Made in China 2025"， the Ministry of Education has formed three major deployments of "TianDa Action"， "Fudan Consensus" and "Beijing Guidelines" to promote the construction of new engineering education. New technologies represented by artificial intelligence have become a new driving force supporting my country's economic and social development. The development of artificial intelligence in the context of new engineering is a strategic need for national construction. Aiming at how to explore a talent training model that suits the national conditions and is suitable for the sustainable development of universities and colleges， and cultivate new engineering artificial intelligence cross-type talents with innovative capabilities， we summarize innovations from five aspects such as teaching methods， educational concepts， and training models， and point out the future reform ideas.

Keywords artificial intelligence; new engineering education; colleges and universities; talent training

1“新工科”背景下的人工智能

和傳统工科不同，新工科融合多个学科，各学科交叉发展。建设新工科要注重智能技术、5G技术、物联网、基因工程、机器人、大数据、云计算等新科技和航空海洋、生物信息、集成电路、网络安全、新兴能源等新工业对综合型工科人才的市场需求和变化，[1]适应未来人工智能产业的应用方向。

我国政府为人工智能快速发展提供了大量资金和资源支持，教育部也积极推动人工智能和教育教学产教结合，将人工智能和新工科变革注入创新教育中。2018年教育部发布关于印发《高等学校人工智能创新行动计划》的通知中指出大力建设“新工科”。[2]高等院校居于创新源泉、科技前沿和人才聚集的联结点，一些高校开设了人工智能学院，做好科创领军人才的前瞻性和战略性培养。为推进新工科教育发展再突破，教育部鼓励高校变革教学方式，提高教学质量，探索适合新工科教育的新理念和人才培养新方法，借助人工智能技术推动学科交叉融合和跨界整合，引领我国人工智能行业的成果转化。

2 新工科人工智能人才培养的思考

发展新工科人工智能教育主要有两条线：[3]高校线和社会线，对于高校线，新工科既包含新兴工科专业，也包含对传统工科的再升级;对社会来说，新工科既要与产业发展相符合，又要促进学校和社会有机融合。全面深化高校教育改革的核心应放在培养具有创新能力的复合型人才上，对高校人才培养的维度、深度及学生综合素质提出更高要求。

2.1 人工智能专业师资队伍建设

人工智能推动下的新工科建设中，教师的行业洞察力和专业水准直接影响人才培养的质量，加强师资队伍建设是高校教育要考虑的首要问题。[4]

教师要对人工智能专业有充分掌握，实现从“走近”人工智能到“走进”人工智能，从与人工智能“零距离”到“负距离”，及时调整教学方法，优化传统教学模式。[5]高校应完善教师再学习激励政策，为教师再教育提供资金帮助，鼓励老师走出去，及时了解国际人工智能技术发展近状，拓宽专业视角。通过借鉴国际顶尖高校培养理念，提高教师专业素养和技能水平，加速国内卓越人工智能人才的发展和先进人工智能技术的创新。

2.2深化校企合作和团队协作培养

传统工科教育重理论、轻实践，学生缺乏处理实际问题的能力，毕业生难以满足企业需求。人工智能教学不应局限于学术科研圈，还应与企业创建产学合作平台。校企合作加强学校与企业资源共享，拓宽新工科人工智能人才培养边界。[6]高校引进企业前沿技术人才，推广“双导师”制度，学术导师培养学生专业技能，加强理论学习，产业导师将企业先进技术引入高校，引领学生深入理解概念，体验实际生产工序。高校应鼓励学生参加科研项目，整合多专业学生资源，加强学生团队意识，充分挖掘自身创新力。多学科交叉碰撞促进学生思维模式和知识体系的解构与再造，增加学生学习兴趣，扩大知识领域。

2.3校内横向跨学科协同培养

新工科，尤其是人工智能专业，是一门跨学科的交叉科学，高校教学指导委员会在1998年初次阐述“复合型人才培养”的策略，[7]创建完整的跨学科人才培养系统符合国家发展战略。各学科教师可以共同参与教学内容设定和方案设计，拓宽知识广度，不同学院教师联合授课，增加学生接触相近学科的机会。以“大平台、多学科融合”为基准，以科研项目和工程实训为主线，制定统一教学体系和人才发展模式，搭建跨学科、多专业、集成化、融合式的教学平台。[8]跨學科协同培养模式站在宏观角度“俯瞰”专业，帮助学生树立全局工程思想，使学生具备科研能力的同时又具有运用人工智能技术解决实际工程问题的能力。

2.4基于OBE理念的创新能力培养

OBE（Outcomes-Based-Education）理念以结果导向为机制，根据企业需求确定毕业生应具备的能力，然后制定教学大纲和授课计划。[9]授课过程以学生为本，针对学生差异因势利导，采取符合学生自身需求的差异化培养方案。教师从宏观引导，将课程细化为若干小项目，可持续改进教学中出现的问题，根据学生阶段成果，逐步完善教学策略。针对高校普遍存在的重理论、轻实践问题，行之有效的解决方法是以OBE为导向，以工程创新为核心，采用理论结合实践的教学方式，指导学生将理论知识和科研成果转化成为企业生产服务的经济效益，积累进入企业实战的经验。[10]

2.5项目化牵引的TSPI一体化培养

探索式拥有巨大支撑力的全新教学框架—TSPI教学方法，通过项目化教学将理论知识（Theoretical Knowledge）、拓展应变（Scalability & Adaptability）、实践创新（Practice & Innovation）、思政品德（Ideology & Virtue）融为一体。通过TSPI项目教学方法，将思政品行融入教学过程，全面推行德业融育的教学理念，培养学养兼修的大学生，建立健全的TSPI一体化育人机制。[11]发挥人工智能新形态课程立德树人的引领性、学术课程的基础性、拓展应变的叠加性，培养新工科学生主动寻找和项目相关知识点的能力，提升学生知识转化为能力的速度。

3 结束语

高校新工科人工智能人才的培养是一项系统性工作，不仅要在师资力量和教学模式上进行升级优化，更要在现有条件下对人才培养模式做出针对性调整，培养出创新意识强、实战本领高、国际竞争力强的综合型新工科人工智能人才，为中国制造业提供源源不断的动力，为经济发展、国家建设注入新动能。

本教学研究成果由山东大学微电子学院教学改革项目（11500050080100）、山东大学教改项目（2019P05、SY20181301）、教育部产学合作协同育人项目（201802020046）支持

参考文献

[1] 刘明.人工智能对新工科人才教育的影响研究[J].南阳理工学院学报，2019，11（01）：104-106，116.

[2] 刘雪芹，段倩倩.新工科背景下光学工程领域专业学位研究生教育教学初探[J].才智，2019（05）：42.

[3] 知乎.新工科到底是什么？[EB/OL].https：//zhuanlan.zhihu.com/p/60563100，2019-03-27.

[4] 苏晓光，于莉莉.人工智能与新工科人才培养探讨[J].中国管理信息化，2018，21（16）：195-196.

[5] 腾讯网.教师与AI“负距离”？教育部启动人工智能+教师队伍建设[EB/OL].https：//new.qq.com/omn/20180210/20180210C0LLE0.html，2018-02-10.

[6] 周益民，张栗粽，陈文宇.新工科背景下人工智能人才培养模式改革[J].现代职业教育，2019（4）：46-47.

[7] 甄少波，袁伟.高校跨学科协同教学模式探讨[J].农产品加工，2018（22）：94-95，98.

[8] 雷学文，郄恩田，周传辉.培养高素质工程人才的教学模式探索与实践[J].高等建筑教育，2012，21（4）：66-69.

[9] 严琳.“人工智能+新工科”背景下以OBE为理念的创新创业能力培养模式探究[J].电脑与电信，2019（08）：77-79.

[10] 彭伟功，李镇.人工智能时代“新工科”人才培养模式研究[J].科技资讯，2018，16（35）：156-158.

[11] 山大视点网.新理念，新模式，新进展，KAPI体系改革见实效[EB/OL].https：//www.view.sdu.edu.cn/info/1023/111894.html，2018-11-30.