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        應用本科院校智能科學與技術專業(yè)課程體系建設研究

        2019-07-01 05:43:20
        計算機教育 2019年6期
        關鍵詞:課程體系院校智能

        白 鶴

        (大連海事大學 信息科學與技術學院,遼寧 大連 116026)

        0 引 言

        自從2017年國務院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》[1]以來,國家開始全面推進智能化發(fā)展方略。行業(yè)發(fā)展,教育先行。截止2017年,全國開設智能科學與技術專業(yè)的學校數(shù)量已經達到57所。預計2018年我國將有百余所高校成立智能科學與技術專業(yè)。由于該專業(yè)涉及學科知識范圍廣、難度大,對于剛成立該專業(yè)的應用型本科院校而言屬于初探階段,建設該專業(yè)存在一定的難度。

        1 應用本科院校建設智能科學與技術專業(yè)面臨問題

        智能科學與技術專業(yè)由于其學科復雜及難度大等特點,許多已成立該專業(yè)的院校仍處于摸索改進的階段,對于剛成立智能科學與技術專業(yè)的應用本科院校更顯得經驗不足。根據(jù)應用本科院校特點,本專業(yè)面臨如下幾方面問題。

        1.1 專業(yè)基礎

        智能科學與技術專業(yè)是一個多學科交叉的專業(yè),涉及的領域廣、學科多、難度深,通常院校在開設新專業(yè)時都會基于現(xiàn)有專業(yè)基礎。目前,開設該專業(yè)的院校一般基于3個專業(yè)方向:控制科學與工程、計算機科學與技術、信息與通信工程。作為應用型本科院校可能存在專業(yè)方向選擇舉棋不定、專業(yè)課程難以取舍等問題。有的存在多專業(yè)分設智能類課程現(xiàn)象,學科之間內容交叉,課程體系結構不清晰,造成教育資源的重復浪費;有的智能專業(yè)雖然開設在同一專業(yè)方向之下,但是存在專業(yè)基礎力量薄弱、專業(yè)教師配備不足、跨專業(yè)教學效果不佳等問題。

        1.2 師資能力

        智能科學與技術專業(yè)的前沿性與趨勢性,對應用型院校而言,或多或少存在師資力量配備不足的現(xiàn)象。有的院校在智能課程方面處于空白區(qū)域,完全沒有這方面的師資配備;有的院校盡管開設了部分智能類課程,但教師數(shù)量較少,處于獨立教學,各自為政的狀態(tài),缺乏系統(tǒng)化、結構化的優(yōu)勢;有的院系開設了智能專業(yè),即便現(xiàn)有專業(yè)教師配備齊全,教師對新專業(yè)課程的把控也存在了解不清,經驗不足等問題,見圖1。比如,教師跨專業(yè)教學時,仍沿用原專業(yè)教學內容而忽視新專業(yè)知識的導入。不同課程之間容易出現(xiàn)知識點交叉、重復教學現(xiàn)象,額外增加不必要的工作量。新專業(yè)的知識銜接、課程過渡都需要教師具備很強的綜合學科素養(yǎng)。

        圖1 智能專業(yè)課程-師資對照圖

        1.3 學生水平

        學習智能科學與技術專業(yè),要求學生具有扎實的基礎學科知識功底,而這一點正是應用型院校學生的欠缺之處,學生普遍存在知識結構混亂、理論知識學習困難等問題。比如,許多智能專業(yè)課程對數(shù)學基礎要求較高,不少學生對數(shù)學知識的學習不夠重視,導致學習智能專業(yè)相關課程時難度增大。這些因素對課程開設都提出更大的挑戰(zhàn)性。

        2 智能科學與技術專業(yè)課程體系建設原則

        2.1 專業(yè)方向“三選一”

        根據(jù)以往的經驗,智能科學與技術專業(yè)一般選擇在控制科學與工程、計算機科學與技術、信息與通信工程這3個專業(yè)基礎上開設,分別對應智能工程方向、智能軟件方向、智能通信方向。開設智能專業(yè)初期應充分了解以上3個專業(yè)的已有條件與專業(yè)特點,預先確立新專業(yè)未來發(fā)展方向。通常選擇基礎資源豐富和師資實力較強的專業(yè)作為開設方向,充分調動現(xiàn)有專業(yè)的優(yōu)勢資源,再整合其他專業(yè)的相關資源。這樣不僅使專業(yè)設置符合科學性、合理性、發(fā)展性的要求,還能進一步優(yōu)化專業(yè)結構,讓專業(yè)分布趨于合理化。

        2.2 師資隊伍速優(yōu)化

        在確立專業(yè)方向基礎上,對師資隊伍水平做出整體評估,分析現(xiàn)有師資配備是否能夠勝任新專業(yè)課程需要。首先,以本專業(yè)教師為主、外專業(yè)教師為輔的形式確立基礎課程教學部分;其次,本專業(yè)教師拓展學習新專業(yè)知識,承擔部分專業(yè)課程;最后,采取外部人才引進形式吸納新專業(yè)教師,完成其余專業(yè)課程。

        另外,由于普遍存在教師跨專業(yè)教學的情況,應該注重智能專業(yè)課程之間知識的關聯(lián)性,教師在準備自己課程的同時,應該注意與其他課程之間的關聯(lián),在避免重復的情況下保證知識的連貫性。教師之間多開展教學討論,不斷優(yōu)化教學內容,逐步形成專業(yè)知識網絡,進而優(yōu)化教師隊伍的知識結構,提升教學團隊整體實力。各專業(yè)教師通過參與智能科學與技術這個交叉學科的專業(yè)教學,達到相互學習交流、“全科”培養(yǎng)、共同提高的效果[2]。

        2.3 學生引導要加強

        二本院校學生的特點是學習缺乏主動性、學科基礎薄弱、存在畏難情緒。針對這些特點,加之智能專業(yè)的課程特點,首先應該調動學生的學習熱情,從開學第一課就讓學生對所學專業(yè)的內容、趣味點、未來展望有一個充分認識,產生對這個專業(yè)學習的積極性;其次,分析學生的客觀條件,找出讓學生簡單易懂的學習理解方式;最后,針對教學中的重難知識點,讓學生通過實踐、程序驗證等方式學習,真正達到每個學生不掉隊、每個學生都受益的效果。

        3 建立智能科學與技術專業(yè)課程體系思路

        通過分析二本院校開設智能專業(yè)遇到的問題,以遼寧理工學院信息工程系為例,建設智能科學與技術專業(yè)課程體系思路如下。

        3.1 發(fā)揮院系自身特長建立課程體系

        借鑒以往院校開設智能科學與技術專業(yè)的思路,遼寧理工學院將智能科學與技術專業(yè)下設在信息工程系中,充分借助計算機科學與技術專業(yè)、網絡工程專業(yè)等優(yōu)勢資源,打通大部分的學科基礎課。

        3.1.1 取長補短,融會貫通

        在建立學科基礎課的條件下,組建專業(yè)主干課程。首先,在全校范圍內找出與智能專業(yè)密切相關的專業(yè)課程,進行精煉之后快速加入專業(yè)課中。這個過程會出現(xiàn)院系之間的交叉課程,從而形成優(yōu)勢互補。其次,調整課程之間的先后關系。比如,數(shù)據(jù)結構后設置算法設計與分析課程,順序不可顛倒。課程開設遵循由淺入深、由簡到難、逐步遞進的原則。最后,課程難免在銜接先導課程上存在一定出入,適當刪減旁枝末節(jié),加強不同課程之間知識的連貫性與一致性。

        3.1.2 內外兼修

        智能科學與技術專業(yè)是現(xiàn)代科學技術的前沿學科,除涉及與計算機相關的基礎課程之外,還要掌握智能科學領域的一些重點課程,比如腦與認知科學、模糊理論、機器學習等較尖端的理論,僅靠現(xiàn)有師資肯定無法滿足專業(yè)需要。因此,采用內部培養(yǎng)與外部引進相結合的方式提高師資隊伍整體水平。首先,加大自有師資隊伍建設力度,充分發(fā)揮現(xiàn)有教師的執(zhí)教經驗優(yōu)勢并進行深造培養(yǎng),快速學習校外先進的專業(yè)培養(yǎng)模式,將新知識與舊知識融會貫通,有利于傳授學生知識。學校公派教師參加全國智能科學技術教育暨教學學術研討會[3],迅速搭上智能專業(yè)教育的直通車。其次,加大外部人才引進力度,在師資配備不足的情況下,還可以招募智能專業(yè)的優(yōu)秀畢業(yè)生,為院系輸入新鮮血液,帶來新的專業(yè)發(fā)展動力。再者,深化教師之間的教學討論、學術交流,讓課程體系不斷完善、相互貫通。

        3.1.3 揚長避短

        智能科學與技術專業(yè)的使命是為社會輸送高質量的智能領域應用與開發(fā)人才,真正為人類創(chuàng)造社會價值。教學過程應該加強培養(yǎng)學生的動手實踐能力,建立完善的實踐課程體系。一方面,實踐教學更受學生歡迎,加大實踐課程比例有利于學生快速接受所學知識;另一方面,發(fā)揮二本院校學生優(yōu)勢,彌補短處,由于部分學生基礎差、惰性強,課程理論內容可適當降低難度,并側重實踐方面相關知識學習,使學生在實驗與實踐過程中體會理論知識的精深之處,發(fā)揮實踐課程的優(yōu)勢,規(guī)避學習理論知識困難的劣勢。

        3.2 課程體系主要結構

        以智能信息處理和智能系統(tǒng)應用為主要培養(yǎng)方向的課程體系,結構上包括理論課程體系、實驗課程體系、實習與畢業(yè)設計3個主要部分。

        3.2.1 理論課程體系

        理論課程包括學科基礎課、專業(yè)主干課和專業(yè)選修課3部分。

        學科基礎課程以計算機科學與技術專業(yè)的課程為依托,同時為智能專業(yè)提供學科基礎課程支撐。其中包括離散數(shù)學、程序設計基礎、電路基礎、電子技術基礎、數(shù)據(jù)結構、計算機組成原理、操作系統(tǒng)、單片機原理及應用。

        專業(yè)主干課程是智能專業(yè)的核心課程,也是特色課程。其中包括智能科學技術導論、腦與認知科學、人工智能基礎、模式識別、不確定計算、智能信息處理、機器學習。

        專業(yè)選修課程按照兩個培養(yǎng)方向進行選修課程的設置,其中智能系統(tǒng)應用方向的課程包括智能機器人、機器視覺、物聯(lián)網原理與應用、嵌入式系統(tǒng)設計;智能信息處理方向課程包括智能信息檢索、數(shù)據(jù)挖掘、自然語言處理、數(shù)字圖像處理。

        3.2.2 實驗課程體系

        為了適應國家政策與院校培養(yǎng)目標的要求,學院加大實踐教學投入力度,組織建設腦與認知實驗室、智能機器人實驗室、嵌入式系統(tǒng)設計實驗室,為智能科學與技術專業(yè)實驗課程提供實驗場所,加大相應課程實踐教學環(huán)節(jié)比例,大部分理論課程都涉及相關實驗環(huán)節(jié)。其中,重點加強核心課程的實驗,比如人工智能基礎的算法實驗、智能信息處理的BP算法實驗、機器學習的分類與回歸實驗等。只有正確認識方法和理論,才能掌握這門課程,而動手完成實驗才能真正融會貫通[4]。實驗教學對于培養(yǎng)學生的動手實踐能力大有裨益,也讓學生通過形象直觀的實驗過程加深理解所學理論知識,極大調動學生的學習興趣。

        3.2.3 實習與畢業(yè)設計

        通過實習,既可以驗證學生在學校掌握所學知識的情況,也可以完成學生步入社會的過渡階段,實習階段還是輔助學生完成畢業(yè)論文的重要環(huán)節(jié)。針對智能科學與技術專業(yè)的特點,學生的實習方式采用多樣化模式,包括自主實習、推薦實習、校企合作實習基地等。要求學生在實習期間完成相應的畢業(yè)設計內容并形成畢業(yè)論文。

        4 結 語

        應用型智能科學與技術專業(yè)的人才培養(yǎng)定位必須遵循與區(qū)域經濟社會發(fā)展需求接軌的原則,努力實現(xiàn)與區(qū)域戰(zhàn)略產業(yè)的對接,這樣才能有利于專業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和學生的高質量就業(yè)[5]。筆者在大連海事大學訪學期間,通過對該校信息科學與技術學院智能科學與技術專業(yè)的相關教學資源進行深入研究,以遼寧理工學院為例,探索應用型本科院校開設智能科學與技術專業(yè)的發(fā)展思路,尋找出一條適合本院校開設智能科學與技術專業(yè)的建設之路,也可為今后其他兄弟類院校開辦智能專業(yè)提供參考與借鑒的依據(jù)。

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