于佳，郭恒川，楊尚森，王國(guó)強(qiáng)，于素萍，閆欣宇，李志先，聶雅琳

（洛陽理工學(xué)院 計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，河南 洛陽）

一 引言

人工智能（Artificial Intelligence, AI）是模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的學(xué)科，它探求智能的實(shí)質(zhì)，并構(gòu)建出一種采用類似人類智能機(jī)器。近年來，隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，人工智能在語音識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語言處理、機(jī)器人和專家系統(tǒng)等領(lǐng)域得到了成功的應(yīng)用。

近年來，隨著智能算法、計(jì)算機(jī)硬件和多媒體網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展，人工智能的發(fā)展迎來了重大的戰(zhàn)略機(jī)遇。為了搶占我國(guó)人工智能發(fā)展的先發(fā)優(yōu)勢(shì)，將我國(guó)進(jìn)一步建設(shè)成創(chuàng)新型國(guó)家和世界科技強(qiáng)國(guó)，2017年7月，我國(guó)發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，對(duì)我國(guó)未來人工智能的發(fā)展方向進(jìn)行了明確?！兑?guī)劃書》中提出，至2020年，我國(guó)人工智能技術(shù)和應(yīng)用達(dá)到世界先進(jìn)水平，人工智能產(chǎn)業(yè)成為新的重要經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，人工智能技術(shù)能夠?qū)γ裆谋憷c改善起到積極作用。到2025年，在人工智能的基礎(chǔ)理論領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破，建成智能型產(chǎn)業(yè)升級(jí)和智能型經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，最終構(gòu)建智能社會(huì)。

人工智能技術(shù)的發(fā)展需要大量人工智能專業(yè)人才，然而，根據(jù)中國(guó)科學(xué)院發(fā)布的《2019全球人工智能人才白皮書》，截止到2019年10月，我國(guó)人工智能人才嚴(yán)重短缺，缺口達(dá)到百萬級(jí)。加快完善高等學(xué)校、科研院所中人工智能領(lǐng)域?qū)W科布局，加快人工智能人才培養(yǎng)速度，已成為當(dāng)下最緊迫的任務(wù)。但是，傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式周期較長(zhǎng)，無法快速滿足當(dāng)下人工智能人才巨大需求，必須尋找一種能夠根據(jù)市場(chǎng)人才需求快速做出反應(yīng)并且滿足不同行業(yè)需求的辦學(xué)方式。在此背景下，人工智能微專業(yè)應(yīng)用而生。人工智能微專業(yè)以市場(chǎng)為導(dǎo)向、以幫助學(xué)生快速掌握人工智能領(lǐng)域核心技能為目標(biāo)，并且與行業(yè)深度融合，既能快速培養(yǎng)出具備人工智能技術(shù)的復(fù)合型專業(yè)人才，又能有效解決大學(xué)專業(yè)設(shè)置與企業(yè)用人需求之間的匹配問題。

本文依托洛陽理工學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院，在現(xiàn)有專業(yè)培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，探索適合應(yīng)用型高校的人工高智能人才培養(yǎng)模式。文本在充分論證的基礎(chǔ)上，從專業(yè)定位、課程體系建設(shè)、實(shí)踐教學(xué)、師資隊(duì)伍培養(yǎng)、教學(xué)組織形式等方面進(jìn)行了綜合考慮與實(shí)施。

二 微專業(yè)的概念與特點(diǎn)

微專業(yè)是針對(duì)特定專業(yè)的小型化、定制化課程，它包含多門核心課程。這些課程由這一領(lǐng)域的3-6門核心課程組成，這些課程講述了某一專業(yè)的核心知識(shí)與技能，以快速、集中的培養(yǎng)方式，讓學(xué)習(xí)者快速達(dá)到掌握某一領(lǐng)域的工作技能要求[1-5]。微專業(yè)的設(shè)置是對(duì)高校人才培養(yǎng)模式的有利補(bǔ)充，它可以針對(duì)市場(chǎng)需求靈活對(duì)人才培養(yǎng)方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，及時(shí)響應(yīng)國(guó)家新工科建設(shè)號(hào)召，與時(shí)俱進(jìn)并持續(xù)改革。

與傳統(tǒng)專業(yè)相比，微專業(yè)具有以下四個(gè)明顯特點(diǎn)：

在課程設(shè)置上，微專業(yè)具有課程微而精、零基礎(chǔ)學(xué)習(xí)、緊跟技術(shù)趨勢(shì)的特點(diǎn)；

在培養(yǎng)目標(biāo)上，微專業(yè)以就業(yè)為導(dǎo)向，以彌補(bǔ)大學(xué)專業(yè)設(shè)置與企業(yè)需求之間匹配為目標(biāo)；

在授課形式上，微專業(yè)采用線上、線下混合式授課，高校聯(lián)合企業(yè)共同開設(shè)課程，行業(yè)專家參與課程講授；

在結(jié)業(yè)要求上，微專業(yè)嚴(yán)格控制學(xué)習(xí)過程，通過線上、線下考試與項(xiàng)目實(shí)踐，獲得微專業(yè)證書。

三 人工智能微專業(yè)定位與培養(yǎng)目標(biāo)

專業(yè)建設(shè)定位要明確三個(gè)問題：培養(yǎng)具備何種素質(zhì)的學(xué)生、如何培養(yǎng)、為誰培養(yǎng)[6-8]。人工智能微專業(yè)面向大學(xué)所有專業(yè)學(xué)生，以培養(yǎng)學(xué)生掌握人工智能的基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)和基本應(yīng)用為目標(biāo)。通過微專業(yè)的學(xué)習(xí)，學(xué)生具備通過工具軟件、標(biāo)準(zhǔn)接口實(shí)現(xiàn)人工智能應(yīng)用系統(tǒng)的規(guī)劃和簡(jiǎn)單開發(fā)，具備將人工智能技術(shù)應(yīng)用在不同領(lǐng)域的意識(shí)和能力，成為具有扎實(shí)專業(yè)知識(shí)和人工智能技能的復(fù)合型人才。

人工智能微專業(yè)采用校企聯(lián)合培養(yǎng)、線上線下混合式教學(xué)、案例驅(qū)動(dòng)[9-12]等方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)。洛陽理工學(xué)院的人工智能微專業(yè)培養(yǎng)過程分為三個(gè)階段，分別是“人工智能縱橫談”、“人工智能編程入門”和“人工智能項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)”?！叭斯ぶ悄芸v橫談”通過專家解讀、應(yīng)用案例介紹、人工智能基礎(chǔ)理論、人工智能產(chǎn)品體驗(yàn)等教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生掌握人工智能的歷史、基礎(chǔ)理論等知識(shí)，了解人工智能在各行各業(yè)的應(yīng)用及發(fā)展前景，提升創(chuàng)新意識(shí)，具備在自己熟悉的專業(yè)領(lǐng)域里進(jìn)行項(xiàng)目規(guī)劃、技術(shù)創(chuàng)新時(shí)引入人工智能技術(shù)的能力；“人工智能編程入門”以Python語言編程為基礎(chǔ)，結(jié)合企業(yè)案例，通過大量的實(shí)踐教學(xué)，使學(xué)生具備人工智能軟件開發(fā)的基本能力；“人工智能項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)”讓學(xué)生完成2個(gè)以上完整的人工智能項(xiàng)目系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，使學(xué)生具有使用人工智能進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新的能力。通過這三個(gè)階段的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握使用人工智能技術(shù)解決不同應(yīng)用領(lǐng)域問題的能力。

四 人工智能微專業(yè)課程體系構(gòu)建

培養(yǎng)目標(biāo)決定課程體系的構(gòu)建，課程體系是實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的途徑。因此，人工智能微專業(yè)課程體系的構(gòu)建是實(shí)現(xiàn)該微專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的關(guān)鍵因素。在遵循微專業(yè)培養(yǎng)時(shí)間短、課程規(guī)模小、課程系統(tǒng)性強(qiáng)等特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，我們選取七門課程作為微專業(yè)的核心課程，采用三層架構(gòu)模型，如表1所示，其中“人工智能縱橫談”階段主要包含課程《人工智能簡(jiǎn)介》和《人工智能新技術(shù)介紹》；“人工智能編程入門”階段包含課程《Python程序設(shè)計(jì)》、《神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概述》和《基于百度平臺(tái)的項(xiàng)目實(shí)例》；在人工智能項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)階段包含《TensorFlow原理》和《人工智能案例實(shí)戰(zhàn)》等課程。通過這六門課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生初步具有使用人工智能技術(shù)解決實(shí)際問題的能力。

表1 人工智能微專業(yè)課程體系

上述課程設(shè)置基本滿足了人工智能技術(shù)所需要的基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備?！叭斯ぶ悄芸v橫談”屬于專業(yè)通識(shí)課，使學(xué)生對(duì)人工智能有一個(gè)基本和全面的了解，熟悉人工智能的基本技術(shù)；“人工智能編程入門”中的課程屬于專業(yè)基礎(chǔ)課，使學(xué)生熟練掌握Python語言，了解各種人工智能應(yīng)用的基本原理；“人工智能項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)”中的課程屬于專業(yè)核心課，教授學(xué)生使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具和人工智能基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際生活中的問題。這三個(gè)階段層層遞進(jìn)，相輔相成，體現(xiàn)了人工智能微專業(yè)小而精的特點(diǎn)，這也是和傳統(tǒng)課程體系大而全的重要區(qū)別。

人工智能課程建設(shè)的基礎(chǔ)在于大量實(shí)際項(xiàng)目案例，而這些案例主要來源于社會(huì)各行各業(yè)，高校普遍缺少真實(shí)工程數(shù)據(jù)、缺乏高質(zhì)量案例庫(kù)等問題。采用校企聯(lián)合培養(yǎng)是解決這類問題的有效途徑，因?yàn)槠髽I(yè)掌握行業(yè)的最新動(dòng)態(tài)，對(duì)市場(chǎng)需求有敏銳的感知，具有大量真實(shí)案例和數(shù)據(jù)，所以在微專業(yè)課程體系中，我們邀請(qǐng)科大訊飛洛陽研究院、楊森機(jī)器人、中科院計(jì)算所的專家參與進(jìn)來，所有實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目均由校企結(jié)合共同開發(fā)，建設(shè)實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目庫(kù)。通過校企合作方式，逐步積累真實(shí)項(xiàng)目案例，進(jìn)一步充實(shí)教學(xué)資源，使學(xué)生掌握當(dāng)下流行的核心技術(shù)，進(jìn)一步整合和優(yōu)化了專業(yè)課程設(shè)置。

五 教學(xué)組織形式

與傳統(tǒng)專業(yè)采用的教師課堂講授形式不同，人工智能微專業(yè)采用線上線下混合教學(xué)+項(xiàng)目實(shí)踐模式。在教學(xué)過程設(shè)計(jì)中，高校教師和企業(yè)家共同參與。企業(yè)方能夠接觸到行業(yè)最新動(dòng)態(tài)，敏銳感知市場(chǎng)需求，因此可以動(dòng)態(tài)將最新知識(shí)傳授給學(xué)生。教學(xué)過程采用線上教學(xué)線下答疑輔以一定課時(shí)的線下公開課。線上視頻由自錄課程與MOOC課程共同組成，自錄課程占線上課程總量的80%，自錄課程由計(jì)算機(jī)學(xué)院教師和企業(yè)專家共同完成。

第三階段設(shè)置了一門專業(yè)實(shí)踐課程，這門課程在完成微專業(yè)所有課程后進(jìn)行。課程組織形式為企業(yè)專家對(duì)真實(shí)項(xiàng)目案例進(jìn)行講解，學(xué)生通過老師引導(dǎo)，查閱資料，團(tuán)隊(duì)合作方式完成該項(xiàng)目。專業(yè)實(shí)踐采用形成性評(píng)價(jià)機(jī)制，通過項(xiàng)目答辯結(jié)合報(bào)告情況，綜合評(píng)定成績(jī)。

六 師資隊(duì)伍建設(shè)

教師能否適應(yīng)人工智能微專業(yè)教學(xué)對(duì)理論知識(shí)和實(shí)踐的新要求，是培養(yǎng)高質(zhì)量人工智能人才的基本條件。人工智能技術(shù)發(fā)展較快，新技術(shù)層出不窮，為了適應(yīng)教學(xué)，我們組織核心教師參與了企業(yè)開設(shè)的人工智能培訓(xùn)，同時(shí)聘請(qǐng)一線工程師作為教師隊(duì)伍的補(bǔ)充。通過這些措施，洛陽理工學(xué)院的人工智能微專業(yè)初步打造出了一支校企結(jié)合的高水平人工智能方向?qū)I(yè)教師團(tuán)隊(duì)，其中骨干教師10名，行業(yè)專家5名，形成了良好的師資結(jié)構(gòu)，保證了微專業(yè)教學(xué)的質(zhì)量。

圖1 人工智能微專業(yè)在線課程目錄

七 結(jié)語

我國(guó)高校微專業(yè)建設(shè)尚處于起步階段，需要根據(jù)我國(guó)國(guó)情在吸收國(guó)內(nèi)外成功案例的基礎(chǔ)上進(jìn)行探索。本文對(duì)洛陽理工學(xué)院人工智能微專業(yè)建設(shè)進(jìn)行了介紹，探討了人工智能微專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系，教學(xué)組織形式和師資隊(duì)伍建設(shè)等情況。通過洛陽理工學(xué)院人工智能微專業(yè)的建設(shè)和實(shí)踐，快速培養(yǎng)出掌握人工智能知識(shí)的復(fù)合型人才，并將學(xué)生的理論知識(shí)與實(shí)際工作相結(jié)合，滿足了社會(huì)和市場(chǎng)對(duì)人工智能人才的需求。

圖2 人工智能微專業(yè)線下教學(xué)