人工智能时代高校电气专业双创人才培养研究*

郭彤颖 王凤英 王海忱

（沈阳建筑大学 辽宁沈阳 110168）

人工智能时代下的建筑电气类人才培养强调的是新工科创新创业型人才培养目标。高等院校肩负着为国家培养创新人才的历史使命，能否培养出具有创新精神和创新能力的应用型人才，是高校能否完成国家赋予培养高层次人才历史使命的主要标志。因此，在人工智能时代，高校必须进一步加强对大学生创新能力培养模式改革的探索。

一、人工智能时代高校大学生创新创业发展存在的问题

在高等教育改革深入开展过程中，如何培养高素质创新型人才，是高等教育改革与发展的主题。随着高等学校招生规模不断扩大，出现了高校毕业生就业困难的问题，创新意识和创新能力培养的缺乏是主要原因之一。

目前，人工智能时代高校大学生创新创业发展存在的问题主要有以下几方面。

1.学生欠缺将专业理论知识和实践结合的能力

目前，在高校建筑电气类专业人才培养教学活动过程中，部分学生学习主动性不高。部分同学不能将建筑电气类专业课的理论知识，与实践环节中的实际操作流程和操作规范相结合，即无法实现建筑电气类专业知识和实践能力的深度融合[1]。

2.目前高校建筑电气类学生开设的课程不能做到“与时俱进”

随着人工智能、机器人等新技术的发展及广泛应用，传统的建筑电气类教育尚未开设人工智能和机器人相关的课程，这导致大学生缺乏机器人和人工智能等课程的知识储备，从而不能满足学生创新创业发展的实际需求[2]。

3.大学生创新创业人才培养模式需要进一步改进

在人工智能时代，各行各业对创新创业型人才的需求日益增多。虽然目前许多高校成立了创新创业发展中心，但主要以组织竞赛为主[3]。面向人工智能时代，建筑类高校应积极结合“人工智能+新工科”的社会需求，将“人工智能+新工科”的理念贯穿于人才培养全过程，完善创新创业人才培养模式。

二、人工智能时代高校大学生创新创业型人才培养模式探索

1.以人工智能技术为依托的人才培养模式探索

将人工智能教育，全面深入地融入“新工科”人才培养计划中，结合当前电气类高校教育发展现状，创新学科和专业建设理念与实践，开发以传授人工智能和新工科知识为主的课程，构建应用创新人才培养模式，建立一套保障创新教育有效实施的长效运行机制，并在教学实践中进行应用。

（1）修订培养方案，优化课程结构。

系统优化和建立以精干的核心课程为主线、丰富的专业选修和拓展选修课为延伸的个性化课程体系，调整必修课的授课内容，补充思政元素，保证学生掌握较为扎实的基础知识。选修课中补充人工智能等前沿学科知识，允许学生跨系跨专业选修课程，使学生掌握综合性较强的跨学科知识。建立突出科学思维和创新能力培养的新型实验与实践教学课程体系和教学模式。

以建筑电气与智能化专业课程设置为例，体现明确的行业属性、创新型人才培养目标和现代学科交叉的特点。在本科生教学中，将建筑电气与智能化专业所设课程分为三个模块：公共基础课模块、专业基础课、专业课模块。公共基础课模块包括政治理论课、外语、数学、计算机语言、大学物理等。专业基础课模块包括电路、模拟电子技术基础、数字电子技术基础、自动控制原理、电机与拖动、计算机控制技术、建筑智能环境学、过程控制、建筑电气CAD、建筑概论、人工智能、建筑机器人、办公网络及通讯技术等。专业课模块包括建筑供配电及照明、建筑设备自动化、公共安全、建筑智能化系统集成技术、建筑环境与设备、电梯控制技术、有线电视及电声技术、电气控制与可编程控制器等课程。此三部分模块分设必修和选修两种内容，充分体现学生选课的灵活性，逐步使整个教学计划真正体现出“学分制”的特色。另外，在这三大模块中，高校还应该注重学生专业素质的全面培养，开设一部分人文科学、管理科学、工程招标等方面的选修课。

（2）在“新工科＋人工智能”背景下提高教师的综合素质和教学技能水平。

从教育教学的角度来看，不论采取何种教学方式，教师承担着知识传递的重要任务。教师进行课堂教学改革，将创新创业教育理念通过多种方式融入“新工科＋人工智能”教学课堂体系中，结合教师的能力创新赋予人工智能时代工科教育的内涵和目的，以培养具有创新创业思维、技能和知识的工科学生作为教育使命和宗旨，转变教师传统的教育教学思想认识。

在电气类专业教学课堂上，教师应重视学生作为学习主体的地位，传递知识、引导学习，培养理论和实践能力并重发展的高素质应用型人才。电气类专业教师应从自身的教学技能和综合素养着手，不断提升自我，创新电气类专业教学新理念和新方式，不仅拓展电气专业理论知识，而且提升实践操作能力。由校方定期组织和开展有关电气专业知识的培训活动，增加行业内专业人士与教师之间的交流互动，分享教学心得，彼此借鉴，完善电气类专业教学模式，实现电气专业教学理念的革新。高校可设计电气类专业教师的周例会环节，在例会上汇总每一个教师的教学成果，交流建议和意见，不断提高电气专业知识水平，强化教师的综合素养。培养具有创新能力的师资队伍，建设一支高学历、多层次的老、中、青师资队伍。在日常教学过程中，教师采用翻转课堂等教学方式，使学生处于学学习的主体地位，在共同的研讨中，形成师生共同体。

（3）课堂教学改革，采用多种教学形式。

探索建立建筑类高校教师教育理论和教学技能培训模式，不断更新教师教育理念，提升教师实施创新教育的水平和能力。在教学中，教师可采用线下线上混合等多种教学形式，引导学生思考，鼓励学生提问，开展“人工智能+”的多学科交叉知识的学习和运用，提升课堂的信息量，激发学生的创新意识。

（4）提升学生计算机编程和人工智能等方面的能力。

教师应面向新工科，解决人工智能学科迅速发展对新型人才的需求问题，选用紧跟时代前沿技术的深度学习与python等相关教材。以知识应用为导向，开展项目式教学，解决实际问题，引导学生学以致用。以python语言为基础，结合深度学习方面的社会实际需求，通过整个项目的设计与实现，掌握numpy，matplotlib等python扩展库的安装和使用方法，深入理解python如何应用于人工智能领域。具体步骤包括学生分组讨论，进行系统需求分析；硬件部分设计；利用python完成软件功能设计；实践调试；总结汇报。

2.基于人工智能的实践教学模式探索

在人工智能时代构建系统的电气类实践教学体系，针对实际的问题形成综合的分析问题和解决问题的能力，增加实践教学活动，培养人才扎实的理论基础和实践操作技能。将各种实践活动和实验落实到实际的教学中，构建起独立的实践课程体系，将新工科专业的特点凸显出来，增加实践教学的占比，创建良好的实验环境，构建合理的实践对象应用场景，致力于培养出应用型的高素质电气专业人才。学生通过实践性教学环节的锻炼，学生的创新思维和创新能力都得到了提升。

（1）加强实践环节，同时要注意各个环节的有机联系，加强实践环节训练，培养学生实践能力与创新精神，构建实践教学体系。力争做到“五结合”：课内实验与课外实践相结合、校内实验与企业实习相结合，实践教学与科研训练相结合、本专业课实验与跨专业选修实验相结合、人工智能实验与新工科专业课程相结合。另外，教师可以采用多种教学模式，并注意各个环节的有机联系。如现场参观、建筑智能环境学课程设计、电子课程设计、建筑供配电课程设计、智能建筑技术实习、建筑供配电实习、认识实习、毕业实习、毕业设计等。

（2）加强实验室和创新基地建设。实验室建设能够为学生培养提供良好的实践教学条件。为保证我校建筑电气与智能化专业学生毕业后能很快适应建筑行业对该专业的要求，本专业设置的专业实验有：建筑供配电及照明控制实验、电梯原理与控制实验、保安监控系统实验、门禁系统实验、综合布线系统实验、火灾报警及消防联动控制系统实验、现场总线控制实验等。此外，学校设立大学生创新创业发展中心，积极构建科技创新培养体系，对积极参加科技竞赛的学生给予政策倾斜；鼓励科研能力强的本科生加入教师的研究团队，参与教师的课题研究，提升科研创新能力。这些措施能够有效促进创新型成果和创新型人才的不断涌现。

（3）完善智能机器人实践教学平台建设，依托人工智能实验平台，适当开设学生上机实践环节。通过开源硬件编程平台、开源硬件工程套件等设备，为在校学生提供较好的实践平台，帮助他们在机器人相关、“互联网+”、“新尚杯”等大学生创新创业大赛中获奖，培养他们的创新思维，提升他们的创新能力。根据课程课时设置和教学班安排，适当安排合理的上机次数，在上机环节中增加基于人工智能的目标检测算法演示及实现、人工智能在数字语音和自然语言处理等领域应用的环节。

（4）整合优化实验教学课程，修改完善实验课程的科学评价体系，建立综合设计型、探索型实验等选修实验项目。

（5）完善教学实验室师资队伍的建设和流动机制。

3.科技创新体系的建立

（1）改革和完善学生的科技创新体系，与合作企业签约，并建设创新设计实验室，为学生在校内外创建创新实践基地。探索创新实践基地的运行模式；建立一套有效的科技创新运行管理机制，打开这些优质学科和实验室的大门，面向本科生开放。

（2）营造鼓励科技创新的氛围，开设学生研讨班，经常举办国内外知名专家学者为学生做学术报告，引导学生掌握学科发展的前沿知识，鼓励学生申报创新创业项目，提升学生的创新和创业能力。

（3）改革和完善科技创新评价体系，建立完善的创新激励机制。对学生的评价不仅要全面，而且要考查学生的创新能力。考试方式要注重平时成绩和期末考核相结合，或采用非考评学，通过写专题报告、撰写学术论文、参与科研项目等多种形式评学。建立学生探索性开展科学创新活动的运行和评价机制，建立多元化、跨专业的本科生科技创新活动导师制。探索设立“本科生创新学分”“学生科研奖励”政策的标准和管理模式，激励和推动本科生创新实践的兴趣和动力。

（4）探索教学实验室辅助科研、参与科研的机制和模式。要补充必要的适用于人工智能开发的实验仪器设备，以便跟上学科发展的需要，完善实验室管理体制。

4.产学研协同育人模式探索

（1）保证创新创业教育基础设施的完善，为学生提供实践学习机会在教学工作开展的过程中，要实现“人工智能＋新工科”创新创业人才培养模式，首先就需要建设满足创新创业教育的基础设施，为学生提供更多的实践学习和锻炼的机会，使他们能够对相关的技术和知识有更加深入的了解。

学校在开展相关教学工作时，需要认识到人工智能及新工科并非一个简单的词汇，许多知识的获取都需要反复的实践。所以说，高校在发展“新工科＋人工智能”时，需要结合学校的实际办学情况，投入适当的资金，为学生提供相应的实践场所，如可以借助校企合作的模式，建设创新创业基础设施，为学生提供更多学习和掌握新知识的机会。

高校还要建立有效的开放式实验教学管理机制，充分利用学院实验室的仪器设备，探索和完善实施开放式实验教学及其应用的机制。

（2）以机器人技术和人工智能技术为依托，开展校企协同育人。

优化学院创新创业实践平台，鼓励学生提升创新能力、培养创业思维，拓宽学生就业渠道，毕业后尽快适应人工智能时代社会对工作岗位的需求。以机器人和人工智能技术为依托设计课程实践环节，合理、有效、充分利用企业技术、工程师资源，拓宽建筑电气类专业人才培养渠道，构建产学合作协同育人模式，培养学生创新思维、提升学生创新能力，提升建筑电气类专业的实践教学水平。通过校企合作，探索以机器人和人工智能技术为依托的建筑电气类专业创新创业人才培养模式，服务于“中国制造2025”。

结语

为了培养适合人工智能时代发展的创新创业型人才，本文在分析人工智能时代高校大学生创新创业发展存在的问题基础上，提出了以人工智能技术为依托的人才培养模式、实践教学模式、科技创新体系和产学研协同育人模式探索的策略，这对高校大学生创新创业人才培养具有借鉴意义。