人工智能技术应用专业群分层次、模块化教学模式改革研究与实践

丛佩丽

(辽宁机电职业技术学院信息工程系，辽宁 丹东 118009)

0 引 言

2022年2月，教育部提出实施教育数字化战略行动，把智能化和信息化作为教育发展的战略制高点，强化需求牵引，深化融合、创新赋能、应用驱动，积极发展“互联网+教育”，加快推进教育数字转型和智能升级[1]。2017年7月国务院发布了我国《新一代人工智能发展规划》(国发〔2017〕35号)，到2030年，高校要成为建设世界主要人工智能创新中心的核心力量和引领新一代人工智能发展的人才高地，为我国跻身创新型国家前列提供科技支撑和人才保障，大力发展人工智能已成为国家战略[2]。辽宁省把“数字辽宁”建设作为落实数字中国战略的重大举措，作为推动高质量发展的重要路径，全力打造数字辽宁、智造强省；坚持依托人工智能、大数据、云计算和区块链等新技术，发展智慧产业、互联网经济和共享经济等新业态，以“数字化产业、产业数字化”为主线，加快一二三产业数字化转型升级，以产业数字化融合，促进数字产业化发展。

本文以辽宁机电职业技术学院为例，介绍人工智能技术应用专业群面临的挑战、专业群组群思路，专业群分层次和模块化人才培养方面的探索与实践以及所取得的成效。

1 人工智能技术应用专业群面临的挑战

1.1 现有人才培养模式不能适应产业高质量发展对人才的需求

人工智能的发展要求高校毕业生由知识单一型人才向知识复合型人才转变，但现有的高职院校人才培养模式比较注重学生单一技术技能的培养，相对忽视学生复合能力的提升。复杂多元化的生源加大了人才培养目标的实现难度。如何创新人才培养模式，重构人才培养体系，深化产教融合，培养人工智能领域复合型高素质技术技能人才，是专业群建设面临的一个挑战[3]。

1.2 教师队伍的技术水平和实践能力不能支撑高素质人才的培养

人工智能是一个新兴事物，对师资队伍提出了更高的要求。部分教师的知识结构滞后于产业的技术发展，所教内容无法完全满足产业发展的现实需要。如何全面提升教师队伍的技术水平和实践能力，打造一支大师引领、专兼结合的高水平教师团队是专业群建设面临的第二个挑战。

1.3 校企合作产教融合平台和载体还不能与产业深度对接

由于高职院校自我创新的环境、动力、机制及人力资源等方面不足，造成产教融合不深入、专业内容和课程结构陈旧，教学方法落后，严重和产业脱节，不能有效培养学生协同合作、沟通交流、技术创新等能力。如何破解产教深度融合难题，建立与产业同步的人才培养平台和载体，是专业群面临的第三个挑战。

2 人工智能技术应用专业群组群思路

辽宁机电职业技术学院人工智能技术应用专业群组建围绕辽宁“十四五”规划和2035年远景目标要求，以推进产业基础高级化、产业链现代化，加快辽宁制造向辽宁智造转变，服务传统产业改造升级等措施，提升新兴产业对经济发展的支撑作用。专业群助力“数字辽宁”建设，推进数字产业化和产业数字化，以培养人工智能在制造、交通、农业以及城市建设等领域人才需求为着眼点，结合“智+数+网+端”新一代信息基础设施建设、管理、应用等岗位的职业联系，坚持人才培养能力领先和社会服务能力领先并重的原则，将人工智能技术应用、计算机网络技术、大数据技术、软件技术、电子信息工程5个专业组建为人工智能技术应用专业群。

2.1 专业群与产业对应关系

人工智能技术应用专业群对接信息技术服务产业，服务产业数字化升级和数字化产业构建，核心技术紧密相关、技术服务需求一体，具备很强的相关性和逻辑性。目前企业急需的人才集中在人工智能、大数据、云计算、软件开发、智能产品开发、智能物联网等几个专业领域，这些方向技术上有交叉性、连续性、耦合性，对人才的需求趋向复合型，在人才培养模式上通过专业聚集以提高资源的共享度，降低成本，提高效益，促进群内专业集约和协同可持续发展，实现了专业群与产业链无缝对接。人工智能技术应用专业群与产业对应关系见图1。

图1 专业群与产业的关系

2.2 专业群人才培养定位

专业群人才培养定位于服务“数字辽宁、智造强省”战略，瞄准省内传统产业向数字化、网络化、智能化转型过程中融入智能控制等特征，产业架构层级发生变化，业务和技术层级也随之改变，对人才能力需求也发生了融合型的要求。专业群人才培养以“立德树人”为根本任务，着重培养德技兼修，具备从事人工智能视觉和语音识别、智能交互系统运维、数据分析、数据挖掘、网络安全技术与云存储、智能终端开发、基础软件和应用软件开发等工作的基本职业能力与专业技能，拥有较高的职业素养和合作创新意识，满足新型制造业职业技能要求的“基础宽厚、技术精湛、技能交融”的高素质复合型技术技能人才。

人工智能技术应用专业群对接智慧城市、智慧交通、智慧农业、智能制造等领域生产环节各实际工作岗位，可以分为三大类：通用岗位、专业岗位和交叉岗位[4]。通用岗位包括：设备安装调试员、设备运维管理员。交叉岗位包括：信息安全员、数据应用管理员、人工智能技术员。若对工作岗位进行细化，人工智能技术应用专业工作岗位包括：人工智能工程师、机器学习工程师、机器视觉工程师、Python工程师、大数据开发工程师、大数据运维工程师、数据采集工程师、数据分析工程师、现代电子产品工艺技术员、智能电子产品开发工程师、智能产品运维工程师、网络工程师、无线网络优化工程师、云运维工程师、安全工程师、系统管理员、前端开发工程师等。

2.3 群内逻辑

人工智能技术应用专业群专业布局合理，联动发展，形成了由人工智能技术应用为统领，以大数据技术、计算机网络技术、软件技术和电子信息工程4个专业为支撑的专业群总体布局。其中人工智能技术应用专业主要面向产业顶层智能化分析、智能化控制、智能化决策；大数据技术专业和计算机网络技术专业主要面向产业中间层的数据信息传输、共享、挖掘、分析、云上存储；电子信息工程专业和软件技术专业主要面向产业底层的智能产品开发及基础软件和行业软件的开发和维护。各专业在课程体系、师资团队、实训环境等方面秉承共建共享、无界衔接原则，努力实现融合发展、示范引领这一建设目标。

人工智能技术应用专业群内各专业深度融合，资源共享(图2)。人工智能技术应用专业群通过信息技术应用与单领域传统产业融合，推动传统产业数字化、网络化、智能化建设，运用新技术、新管理、新模式，加快制造业智慧化改造，提升服务业智慧化水平，推动农业智慧化、交通智慧化和城市建设智慧化发展。专业群中电子信息工程专业聚焦智能终端产品开发与维护、智能终端产品测试；软件技术专业面向信息服务产业聚焦人机交互系统、前端开发、工业App等，突出基础软件、行业应用软件的应用与开发；计算机网络技术专业聚焦网络信息互联互通，实现云上数据共享和数据安全；大数据技术专业聚焦大数据产业发展公共服务平台实现数据采集、存储分析、数据挖掘以及可视化开发；人工智能技术应用专业聚焦机器视觉和语音识别的核心技术，致力于数据融合和智能设备及控制系统集成，优化智能控制算法模型。

图2 专业逻辑关系

人工智能技术应用专业群课程建设注重“德技并修”，重点打造公共基础课程、创新创业课程、群内平台课程、群内互选课程、专业方向课程5层课程体系：通过公共基础课程培养学生德育素质、职业素养、劳动意识和基本文化素养；通过创新创业课程培养学生创新创业能力；通过群内平台课程提升学生基本专业技能；通过群内互选课程培养学生新型信息技术与技能；通过专业方向课程提升学生专业技能，并在对接“1+X”证书制度试点的基础上通过课程融通实现课程与岗位技能的无缝对接。

3 人工智能技术应用专业群分层次、模块化人才培养模式改革实践

辽宁机电职业技术学院人工智能应用技术专业群创新人才培养模式改革，根据能力来确定模块，以从事某种职业应当具备的认知和活动能力为主线，实施分层次、模块化人才培养模式[5]。

3.1 创新“四融”课程体系

人工智能技术应用专业群以新型信息服务为主线，以“基础课同步、核心课模块、互选课灵活、实习课复合”为原则，以“共建共享、优势互补、协调发展”为依据，构建“思政融入、专创融合、书证融通、劳专融汇”的特色课程体系，如图3所示。

图3 课程体系

专业群内各专业的公共基础课程和专业基础课程群内同步共享，培养学生公共能力和相应产业链中的基本职业技能，为后续专业学习和职业素养的提升提供知识储备和基础技能。

各专业核心课程采用模块化教学模式，将原有课程围绕岗位实际技能需要进行模块化分项及整合，让学生系统地进行某领域专业技能学习，同时在专业课程中实施课程思政融入、创新创业能力融合、职业技能证书与课程融通、劳动教育与专业教育融汇4方面改革，真正培养德智体美劳全面发展的高素质技能型人才；群内互选课围绕产业链中的新技术、新技能开设，各专业学生可以根据职业发展规划和实际岗位需要选修，可以有效提升各专业学生专业技能与信息化技术融合能力，为后续走上工作岗位打下良好基础；毕业前的顶岗实习综合实训课程则围绕实习岗位的综合项目实践，实现前3个阶段课程学习成果的复合型应用，真正达成新型信息技术服务业所需要的“基础宽厚、技术精湛、技能交融”的高素质复合型技术技能人才培养目标。

3.2 优化人才培养模式

伴随着人工智能技术的发展，新型信息技术服务业升级，社会生产迫切需要具备信息技术和人工智能技术的高素质复合型技术技能人才。人工智能技术应用专业群在人才培养过程中秉承“强素质、厚基础、精技术、融技能”的人才培养理念，落实“立德树人”的根本任务，将德育素质、劳动意识和职业素养的培养贯穿与整个人才培养过程；以新型信息技术服务业产业链对相关人才基本技能需求为依据，通过以群内平台课为主的基本技能课程夯实学生岗位基本技能；以群内各专业具体工作岗位技能需求为依据，实施“1+N”人才培养模式，在开展常规教学的同时通过现代学徒制、技师班、导师制和技能大赛等特色人才培养模式，提升学生岗位核心专业能力；以现代信息技术融合人工智能技术为目标，通过群内互选课程培养各专业学生新型信息技术的岗位应用能力。

学校还通过“基础趋同、专业分向、分层培养、多元发展”的创新人才培养模式有效提升人才培养质量。“基础趋同”，指在群内构建统一的专业群基础平台课程和专业群内平台课程。平台学习阶段弱化专业差异，融合交汇德育素养、人文知识、职业素养、创新能力、专业基础技能，使群内各专业学生有一个更广博、更全面的知识建构，实现知识和思维复合，为学生逐步成为高素质复合型人才提供扎实的知识储备和素养培育。“专业分向”，指群内各专业在平台培养的基础上，根据专业培养方向开展模块化教学，使学生通过分方向的专业技能学习，掌握相应专业方向的岗位核心技能，使之成为满足实际岗位需要的高端技能型人才。“分层培养、多元发展”，在学院特色“1+N”特色人才培养基础上，打破群内各专业壁垒，制订现代学徒制、技师班、导师制、微专业、各类大赛、科研助手等“产、学、研、创、训、赛”全面、灵活和个性的人才培养方案，根据学生自身特点和发展需要开展个性化培养，帮助他们在满足核心知识和核心技能的前提下，进一步扩展自己的知识和技能，调动成才内在动力，满足个性化发展需要，体现学校“以人为本”“因材施教”培养理念。

3.3 探索实践模块化课程体系改革

学校构建“横纵结合”的立体化课程体系，其中横是指层次，纵是指模块。根据课程对学生素质的支撑类型，将专业群整个课程体系分为底层、中层和高层3个层次，如图4所示。

图4 专业群课程体系

专业群底层课程主要由公共基础课程、就业创新课程、群内平台课程组成，通过公共基础课程培养学生德育素质、职业素养、劳动意识和基本文化素养；通过创新创业课程培养学生创新创业能力；通过群内平台课程提升学生基本专业技能。底层课程开展过程中，理论内容较多，所以教师多采用线上线下混合式、启发探究式等形式多样的教学方法，激发学生学习兴趣，真正提升学生各方面基本素质与素养。

专业群中层课程以专业方向课程为主，重点提升学生专业技能，并通过技师班、导师制等特色培养提升学生专项技能；通过大赛集训提升学生技能竞赛能力；通过“1+X”证书制度试点基础上的课程融通实现课程与岗位技能的无缝对接，提升学生的岗位技能。

高层课程由群内互选课程和岗前实训课程组成，通过群内互选课程培养学生新型信息技术与技能，为后续岗位上的专业技能升级与拓展打下基础；综合实训则通过专业综合实训和顶岗实习两个岗前综合实训，培养学生专业技能实际应用能力和职业素养的加固。

人工智能技术应用专业群中的5个专业根据实际岗位工作领域分为10个模块：人工智能模块、机器学习模块、数据分析模块、信息安全技术模块、通信网络工程模块、云计算技术与应用模块、Web前端开发模块、Python开发工程师模块、智能产品开发模块、智能产品运维模块。依据岗位能力标准，充分利用企业资源，校企双方相互融合渗透，共同制定各模块教学目标、教学内容、教学任务和教学活动；根据模块化教学内容，开发一体化新型教材，编写模块化实训案例，研发模块化实训装置，实现教学载体模块化。

专业群在人才培养过程中，从第三学期开始，开设不同模块课程，打破原有班级建制，专业群所有学生可以根据专业方向兴趣、技术能力水平等因素选择模块方向，重新组建班级。在模块化进行过程中，多数课程结合岗位技能需要采用项目式教学。这种专业内纵向“分向模块+项目式”改革，可以让学生充分利用有限的在校时间更有针对性地掌握自己感兴趣的、适合各自能力水平的岗位专业技能，最终实现定向培养和因材施教的人才培养目标。

4 建设成效

辽宁机电职业技术学院人工智能技术应用专业群经过分层次、模块化教学改革，提高了人才培养质量，面向辽宁“数字辽宁、智造强省”发展需要，培育了一批高素质复合型技术技能人才。2022年本专业群获得职业院校技能大赛国赛三等奖1项，省赛一等奖5项、二等奖4项、三等奖5项，互联网+创新创业大赛省赛银奖1项、铜奖7项，辽宁省挑战杯创新创业大赛银奖1项、铜奖2项。“大类培养、多元发展”人才培养模式、“专创融合、课证融通”新型模块化课程体系以及“一中心、一平台、一资源池”产教融合实训体系省内领先，教学标准、课程标准、技能标准等标准体系得到广泛认可。专业群内“1+X”职业资格证书试点覆盖率达到100%。2022年学校获得“1+X”“优秀院校”“优秀考点”和“优秀教师”等称号；专业群实施特色人才培养(技师班、导师制、微专业等)，专业建设优势凸显；应对新形势不断探索适合群内各专业实际情况的人才引进新模式，引进或柔性引进一批行业、企业内的工程师或带头人；以学院“百团建设”项目为依托，提升校内专任教师“三师”能力，群内“双师型”教师比率达到80%，形成高水平、高层次教师梯队，2022年获评省教学名师1人、省专业带头人1人、辽宁省技术能手1人、“1+x”优秀指导教师1人，辽宁省“五一”劳动奖章1人；培养了一批服务辽宁、走向全国的高端技术技能型人才，借助学院国家级师资培训基地、企业职工培训大学、技术应用中心和公共实训基地等社会服务平台，不断提高专业群社会服务能力。