面向公共安全的人工智能人才培养模式探索

兰 蓉，赵 凤，范九伦，李 晶，谢 雯，张 璐

（1.西安邮电大学 通信与信息工程学院（人工智能学院），西安 710121；2.西安邮电大学 教务处，西安 710121）

人工智能是引领新一轮科技革命和产业变革的战略性技术，加快发展新一代人工智能是我国赢得全球科技竞争主动权的重要战略抓手。2017 年，国务院发布的《新一代人工智能发展规划》（以下简称“《规划》”）明确了新一代人工智能的发展目标，党鼓励高校在原有基础上拓宽人工智能专业教育内容[1]。此外，党的十九大报告明确提出将人工智能作为一项发展内容[2]。2018 年，李克强的《2018 年国务院政府工作报告》也将人工智能作为国家发展战略[3]。2022 年，李克强指出“培育壮大集成电路、人工智能等数字产业……”[4]。为了不断提高人工智能领域科技创新、人才培养、国际合作交流等能力，为我国新一代人工智能发展提供战略支撑，教育部制定《高等学校人工智能创新行动计划》[5]，进一步强调重视人工智能与其他学科专业教育的交叉融合，探索“人工智能+X”的人才培养模式。

《规划》[1]明确提到，要“促进人工智能在公共安全领域的深度应用，推动构建公共安全智能化监测预警与控制体系”。《规划》对于人工智能在公共安全领域的部署，不仅是基于人工智能技术强大的创新能力，更是深刻考虑到公共安全领域中亟待解决的违法犯罪难题及风险防范的实际需求。高校开设人工智能专业可为公共安全领域人工智能的深度应用提供人才储备和技术支持。

为贯彻落实上述文件精神，进一步提升西安邮电大学（以下简称“西邮”）服务国家、西北地区信息产业的能力，特别是服务公共安全领域的实际需要，培养掌握智能数据分析、处理及应用等相关专业知识的高素质应用型人才成为西邮人工智能相关专业的首要任务。因此，探讨和实践面向公共安全的人工智能人才培养模式成为亟待解决的教学改革课题。

一 人工智能专业人才培养现状及面临问题

2016 —2017 年，世界主要国家相继将人工智能发展列为国家战略，标志着人工智能时代的到来[6]。近年来，随着我国人工智能产业的蓬勃发展，市场对人工智能人才的需求总量显著上升，这迫切要求高校培养和输送大量的人工智能人才。2019 年，教育部下发《教育部关于公布2018 年度普通高等学校本科专业备案和审批结果的通知》，批准国内35 所高校增设人工智能本科专业[7]。2020年、2021 年分别批准180 所、130 所高校增设人工智能专业[8]。2022 年，95 所高校新增人工智能专业。目前，我国共有440 所高校开设人工智能专业，这将有效缓解人工智能人才供应短缺的问题。然而，如何充分发挥人工智能多学科交叉的特点，探索满足不同领域需求的人工智能人才培养模式成为高校面临的重大教育课题[9-12]。

第一批增设人工智能本科专业的35 所高校在人才培养方面大致包括重视理论基础的复合型、侧重批判思维的创新型、突出实践能力的应用型和一般技能型四种人才培养定位。具体培养方式通常可分为“实验班”“图灵班”或“试点班”的人工智能精英人才培养模式，重点培养学生在人工智能基础理论与方法上的创新实践能力，如浙江大学、大连理工大学；“普通班”与“图灵班”并行设置，采用多种方式相结合的复合型人才培养模式，助力人工智能行业的创新创业发展，如西安电子科技大学。此外，部分高校结合自身优势，面向特定行业探索人工智能领域人才培养模式，如，北京交通大学的人工智能专业主要培养医疗人工智能的高级专门人才，北京航空航天大学开设软件工程专业的人工智能研究方向等。

公共安全是社会民生的重要组成部分，该领域与人工智能相结合将有效提高社会安全防范管理的效果与水平，改善人民生活质量。但是，据调查面向公共安全领域的人工智能人才培养还较为薄弱。因此，针对公共安全领域特殊需求培养人工智能人才，探索面向公共安全的人工智能人才培养模式有着重大的社会意义。事实上，关于人才培养模式的概念[13]一直受到高等教育实践与理论工作者的关注[14-16]。教育部在《关于深化教学改革，培养适应21 世纪需要的高质量人才的意见》中指出“人才培养模式是学校为学生构建的知识、能力、素质结构，以及实现这种结构的方式，它从根本上规定了人才特征并集中地体现了教育思想和教育观念”[17]。依据高等教育教学活动的组成要素和实践过程，高等教育人才培养模式的组成要素主要由人才培养理念和目标、培养主体、培养内容、培养方式和培养评价所构成[18]。文献[18]指出人才培养模式的规律性特征，其中，较为突出的有重视更新人才培养理念、加强对专业课程的模式改进、大力创新教学组织形式和注重完善教学评价方式等。因此，面向公共安全的人工智能人才培养模式可从培养目标与理念、课程体系和培养方式三个方面进行探索与研究，并在人才培养全过程中贯彻和突出公共安全行业的需求及应用，同时，在现有基础上不断完善评价体系。

教育部前副部长鲁昕指出，人工智能技术人才队伍是一个梯次结构的人才队伍，至少包括四个梯次：一线操作技术技能人才、转化成果行业应用人才、科技成果转化人才、高端研究型人才，因此中国人工智能人才结构急需优化。但是，首批获准招生人工智能本科专业的35 所高校多数为教育部直属的重点高校，或者入选国家“双一流”建设的高校，这些高校在生源质量、师资力量、教学科研水平等方面均存在较大优势，其人工智能专业培养目标多偏重于创新学术型人才与高端复合型人才，如西安交通大学、西北工业大学、天津大学等。由此可见，人工智能专业应在考虑行业人才需求的基础上，充分发挥所属高校的自身优势，制定本专业的培养目标，形成人才培养的创新理念，兼顾专业与学生的个性发展。在创新型、复合型人才的基础上，培养具有扎实的人工智能专业基础和实践能力，并具备一定行业特色的应用型人才，从而更好地满足人工智能行业各层次的人才需求。

纵观人工智能发展史，该学科大致经历推理期、知识期及学习期三个阶段[6]。由于人工智能要解决的问题通常较为复杂且涉及不确定性因素，其求解过程往往要在抽象建模的基础上，对算法进行分析设计和软件程序实现。因此，该学科具有显著的多学科交叉的特点。目前，人工智能已经形成了庞杂的知识体系，主要包括模式识别与计算机视觉、自然语言处理、自动规划、多智能体系统、启发式搜索、计算智能和语音信息处理等。其平台系统层包括机器学习系统平台（如Tensorflow 等）、人工智能程序设计（如LISP、Python 等）、智能系统和机器人等。这决定了高水平人工智能人才需要数学基础好、计算/软件程序功底扎实、人工智能专业知识全面[6]。如此庞杂的知识体系决定了人工智能专业在开设通识类课程的同时，还需要开设相当数量的专业类课程（包括大量的数学基础课）。但是，由于本科教育培养方案制定的相关规定，导致能够安排人工智能专门课程的学分占总学分的比例仅为13%左右，而且这部分学分还需考虑“宽口径”的人才培养要求，这就使得能专门用于人工智能的课程数量远远不能满足需求，以至于人工智能专业课程只能浓缩到“高级科普”程度，难以满足实际工作与科研需求。因此，人工智能专业人才培养面临着知识体系庞杂的挑战，需要针对实际精准建立人工智能人才的知识结构。

据调查，由于人工智能专业课程的教学内容包括大量数学理论和算法，相对晦涩难懂，学习难度较大。为研究和解决这一问题，挖掘人工智能专业本科培养教育的规律和特色发展，需要根据人才的培养定位探索多种培养方式。

二 面向公共安全的人工智能人才培养模式探索

2020年2 月，教育部批准西安邮电大学增设人工智能专业，该专业从建设之初，就确立了探索“人工智能+公共安全”的专业方向，旨在使西邮的人工智能专业具有自身特色。依托西邮人工智能专业建设，遵循人工智能学科自身具有的三大特性：普适性、迁移性和渗透性，构建“人工智能+公共安全”人才培养模式，通过统筹推进学科体系、教学体系、教材体系、管理体系和思政工作体系建设，培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。

（一）立足公共安全行业需求，更新培养理念，强化德育教育，明确并细化人工智能应用型人才的培养目标

人工智能作为国家发展战略，被纳入高等学校本科教育体系只有三年时间。各行业对于人工智能人才需求大致可分为三个层次：从事前沿理论研究的顶层人才；从事技术应用和科技转化的中层人才；面向行业的应用型人才。事实上，在人工智能迅猛发展的时代，社会各行业对第三层次的人才需求迫切且数量巨大。因此，面向特色领域，更新教育理念，培养具有行业特色的人工智能应用型人才是缓解人工智能行业人才供需失衡，增强我国人工智能行业竞争力的有效手段之一。

以西邮为例，该校开设的人工智能专业定位面向公共安全领域，通过大力推进“一流大学和一流学科”建设，深入贯彻习近平总书记提出的“构建德智体美劳全面培养的教育体系”要求，把学生成长成才作为出发点和落脚点，以教学为中心全面提升学生综合素质。依托网络事件预警与防控技术国家工程实验室和陕西省法庭科学电子信息实验研究中心等平台，构建“人工智能+公共安全”人才培养模式。建立多样化的理论和实践教学体系，明确面向公共安全的人工智能应用型人才的培养目标，并全面细化各指标点具体内容。

为使人工智能人才能够真正服务于社会、有益于社会，西邮在设立人工智能专业之初，便将德育教育放在重要位置，同时重视人工智能相关的伦理道德问题，培养为国家和人民服务、具有高尚职业操守的人工智能专业技术人才。为此，该校人工智能专业将思想教育、职业道德、法律法规和劳动教育放在重要的地位，在除了通识类的思政课程之外，将“思政”内容融入人工智能专业全课程，定期对全体教师进行德育培训，要求开学第一课对学生进行思想政治教育，并将其制度化、规范化，认真贯彻落实“三全育人”理念。

（二）构建“人工智能+公共安全”新工科课程体系

人工智能专业应将课程体系建设作为育人育才的关键。由于人工智能具有明显的多学科交叉特点，涉及多个专业和学科的知识，内容复杂多样。因此，人工智能专业人才培养面临着知识体系庞杂的挑战，需要针对专业特色，并结合实际精准建立人工智能人才的知识结构。为解决此问题，需要构建合理的课程体系和相应的教材体系。

该专业应考虑开设人工智能专业导论、机器学习等人工智能专业基础课程；考虑到公共安全领域的特殊性，应考虑开设包括公共安全管理概论等在内的公共安全特色课程；同时，还应兼顾人工智能与公共安全结合的切入点，构建“人工智能+公共安全”新工科课程体系。此外，立足人工智能和公共安全领域国内外学术前沿，加快推进教材建设，构建“人工智能+公共安全”特色鲜明的教材体系。更进一步，若面向公共安全领域设计人工智能专业的课程体系与教材体系，则需要研究现有人工智能专业课程体系与公共安全基础课程之间的衔接与融合，在“通识化+模块化”[19]的基础上，构建“人工智能+公共安全”新工科课程体系。

（三）发挥西邮公共安全合作平台资源优势，着眼创新实践能力培养，探索具有国际化视野的人工智能人才培养方式

人工智能专业应着眼于“教好”“学好”“管好”，系统深化育人方式、办学模式、管理体制和保障机制改革，根据人才的培养定位探索多种培养方式。扩大教育对外开放，把“走出去”和“请进来”相结合，将国外优质教育资源有效融合到人才培养全过程，建设具有国际化视野的人工智能专业。加快推进人才培养方式改革与科教协同育人，完善高水平科研支撑拔尖创新人才培养机制。通过与相关企业沟通、建立实训基地、强化校企合作的方式，创造更多实践机会培养学生的实践创新能力。

为此，需要根据人才的培养定位探索多种培养方式。譬如，可在试点班、图灵班等方式之外，开设面向某个行业或领域的特色班进行教学实验，探索“人工智能+X”的人才培养之道；也可通过“普通班+试点班”的方式进行比较教学研究，挖掘“人工智能+X”人才培养的内在规律和共性问题；也可以考虑采用中外联合办学的方式，充分利用海外优质教学资源，跟踪人工智能专业培养的最新教学方式和成果，培养具备国际化视野的人工智能人才。

同时，依托西邮的无线通信与信息处理技术国际联合研究中心，通过教师、课程体系、学生三个方面的国际化，提升本专业教育的国际化水平。第一，积极推进人工智能专业在岗教师出国访学和研修，鼓励和资助在岗教师参加人工智能领域国际会议，推动教师的国际化交流与合作；第二，鼓励和支持具有海外留学和访学经历的教师组建课程团队，借鉴海外优质的课程资源，建设双语（如线性代数、数据挖掘与智能分析）、全英（如人工智能导论）等课程，设立监管反馈机制，持续改进双语及全英课程的教学质量，深化双语及全英课程在专业课程群各个模块中的普及程度，邀请人工智能领域海外知名学者来校进行短期讲学，开设短期新生研讨课，实现课程体系和课程内容的国际化；第三，利用国际联合研究中心交流与合作等渠道，开展优秀本科生国外短期交流项目，拓展学生的国际化视野。充分利用人工智能、云计算、大数据等新技术，构建全方位、全过程、全天候的智慧教室、实验室支撑体系，不断提升教育教学管理能力。同时，还要结合自身实际，加快建立资源募集机制，争取社会资源，与人工智能企业、公安等政府机关合作办学，扩大办学力量，拓展资金渠道，助力人工智能人才培养。

此外，人工智能相关课程实践性极强，现有实践环节与理论教学的结合还不够紧密，容易限制学生实践能力的发展和提高。因此，在培养过程中重视和突出实践教学环节，强化学生对基础理论知识的理解和掌握，不断提高学生的创新能力与实践能力。以“电子设计竞赛”“挑战杯”“互联网+大赛”和“博创杯”等主流科技竞赛为导向，开发面向公共安全领域的实用技术，将学科竞赛、科研项目及实践教学环节进行深度融合，实现教学研一体化运行机制，培养学生的创新意识与思维能力，提高人才培养质量。第一，将实验实践类课程贯穿人才培养全过程，在各学期不间断开设人工智能实验I-VII、人工智能基础课程设计等实践类课程；第二，以学科竞赛为导向，建立“教、学、用”实践教学体系，形成学以致用，以用促学的良性循环；第三，对学科竞赛、科研项目及实践课程进行分类管理，按学生培养的不同阶段设计教学环节，将课内与课外相结合，充分考虑学生兴趣及个性发展实际需求，激发学生学习的积极性和主动性，提高实践教学质量。

三 结束语

本课题主要依托西安邮电大学以信息科学技术为特色的教育教学资源，立足西北地区信息产业良性发展的市场环境，培养面向公共安全领域的人工智能产业和区域经济社会发展的高素质应用型人才。项目研究成果在西安邮电大学人工智能专业本科生培养中进行试点以后，可以在工科高校学生教学活动中推广使用，为面向信息通信、交通、物流等领域的人工智能人才培养提供实例与借鉴，促进同类及相关专业人才培养模式的建立与完善。对于深化高等教育改革，提高高校的核心竞争力，提高人工智能人才培养质量具有一定的应用及推广价值。