季薇 李飛 沈建華

[摘 要]人工智能（AI）技術(shù)的飛速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，使得身處時代變革大潮中的學(xué)生們在學(xué)習(xí)觀念、習(xí)慣、方法、行為方式等方面均發(fā)生了重大變革，同時也對高等教育理念、教學(xué)方法、教學(xué)模式、評價體系、管理體制等產(chǎn)生了巨大沖擊。在緊抓人工智能時代信息素養(yǎng)內(nèi)涵基礎(chǔ)上，針對現(xiàn)有人才培養(yǎng)體系中存在的問題，著重從專業(yè)課程體系重構(gòu)、師資隊伍建設(shè)、教學(xué)模式改革、工程素養(yǎng)培養(yǎng)等四個方面出發(fā)，對“人工智能+X”時代電子信息類復(fù)合型人才培養(yǎng)模式進(jìn)行了探索與研究。

[關(guān)鍵詞]人工智能+X;電子信息;人才培養(yǎng)

[基金項(xiàng)目]2018年度南京郵電大學(xué)教學(xué)改革研究項(xiàng)目“以課堂教學(xué)改革為突破口引入AI要素的一流本科教育探索—以電子信息工程專業(yè)為例”（JG00218JX74）;2017年度江蘇省高等教育教改研究立項(xiàng)課題“‘雙一流建設(shè)背景下電子信息類專業(yè)人才培養(yǎng)體系的重構(gòu)與實(shí)踐”（2017JSJG138）;2016年度南京郵電大學(xué)教學(xué)改革研究項(xiàng)目“面向國際化的電子信息工程專業(yè)課程體系優(yōu)化研究與實(shí)踐”（JG00216JX04）

[作者簡介]季 薇（1979—），女，江蘇淮安人，工學(xué)博士，南京郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院副教授，主要從事電子信息類課程教學(xué)、信號處理與人工智能相結(jié)合的交叉領(lǐng)域研究。

[中圖分類號] G642[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）27-0191-03[收稿日期] 2019-11-08

一、引言

人工智能（Artificial Intelligence，AI）是信息科學(xué)領(lǐng)域最前沿的學(xué)科之一，歷經(jīng)60余年的發(fā)展，人工智能對醫(yī)療、交通、商業(yè)、航天、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域產(chǎn)生了重大影響。近年來，人工智能更成為教育界的熱詞。在教育部日前公布的首批“新工科”研究與實(shí)踐項(xiàng)目名單中，人工智能類列入“新工科”專業(yè)改革類涵蓋的19個項(xiàng)目群。

2018年4月10日，教育部印發(fā)《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》（簡稱《計劃》）[1]，要求推進(jìn)“新工科”建設(shè)，重視人工智能與計算機(jī)、控制、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、心理學(xué)、社會學(xué)、法學(xué)等學(xué)科專業(yè)教育的交叉融合，形成“人工智能+X”復(fù)合專業(yè)培養(yǎng)新模式，到2020年建設(shè)100個“人工智能+X”復(fù)合特色專業(yè)、建立50家人工智能學(xué)院、研究院或交叉研究中心。

《計劃》[1]指出，人工智能正引發(fā)可產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的科學(xué)突破、催生一批顛覆性技術(shù)，引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革?！队媱潯诽岢觯?020年，基本完成適應(yīng)新一代人工智能發(fā)展的高?？萍紕?chuàng)新體系和學(xué)科體系的優(yōu)化布局，高校在新一代人工智能基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)研究等方面取得新突破;到2030年，高校成為建設(shè)世界主要人工智能創(chuàng)新中心的核心力量和引領(lǐng)新一代人工智能發(fā)展的人才高地，為我國躋身創(chuàng)新型國家前列提供科技支撐和人才保障。

同時，《計劃》從“優(yōu)化高校人工智能科技創(chuàng)新體系”“完善人工智能領(lǐng)域人才培養(yǎng)體系”和“推動高校人工智能領(lǐng)域科技成果轉(zhuǎn)化與示范應(yīng)用”三個方面提出18條重點(diǎn)任務(wù)和3個細(xì)化專欄[2-4]，高校人工智能發(fā)展的路線圖日漸清晰?！皠?chuàng)新、人才、應(yīng)用”成為高校人工智能發(fā)展的關(guān)鍵詞。培養(yǎng)能夠發(fā)現(xiàn)問題，綜合運(yùn)用多學(xué)科知識解決問題的創(chuàng)新人才是教育界面臨的重大挑戰(zhàn)，也是構(gòu)建創(chuàng)新性國家的必備條件[5-6]。

本文以電子信息類專業(yè)為例，緊抓人工智能時代信息素養(yǎng)內(nèi)涵建設(shè)，從專業(yè)課程體系重構(gòu)、師資隊伍建設(shè)、教學(xué)模式改革、工程素養(yǎng)培養(yǎng)等四個角度出發(fā)，著重探討“人工智能+X”時代下電子信息類復(fù)合型人才培養(yǎng)模式的構(gòu)建和實(shí)踐探索。

二、“人工智能+X”電子信息類復(fù)合型人才的信息素養(yǎng)內(nèi)涵轉(zhuǎn)型

信息產(chǎn)業(yè)協(xié)會主席保羅·澤考斯1974年在美國首次提出“信息素養(yǎng)（Information Literacy）”這一概念，其本質(zhì)是全球信息化需要人們具備的一種基本能力，包括：文化素養(yǎng)、信息意識和信息技能三個層面[7]?！缎畔⑺仞B(yǎng)全美論壇的終結(jié)報告》[7]中，再次對信息素養(yǎng)的概念進(jìn)行了詳盡表述：“一個有信息素養(yǎng)的人，他能夠認(rèn)識到精確和完整的信息是做出合理決策的基礎(chǔ);能夠確定信息需求，形成基于信息需求的問題，確定潛在的信息源，制定成功的檢索方案，以包括基于計算機(jī)的和其他的信息源獲取信息、評價信息、組織信息用于實(shí)際的應(yīng)用，將新信息與原有的知識體系進(jìn)行融合以及在批判思考和問題解決的過程中使用信息?！?/p>

信息素養(yǎng)包括關(guān)于信息和信息技術(shù)的基本知識和基本技能，運(yùn)用信息技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)、合作、交流和解決問題的能力，以及信息的意識和社會倫理道德問題。信息素養(yǎng)的四個要素共同構(gòu)成一個不可分割的統(tǒng)一整體，其中信息意識是先導(dǎo)、信息知識是基礎(chǔ)、信息能力是核心、信息道德是保證[7-8]。

信息素養(yǎng)需要得到信息技術(shù)的支撐。信息技術(shù)強(qiáng)調(diào)對技術(shù)的理解、認(rèn)識和使用，信息素養(yǎng)的重點(diǎn)是內(nèi)容的傳播、分析，涉及更寬的方面。它是一種了解、搜集、評估和利用信息的知識結(jié)構(gòu)，既需要通過熟練的信息技術(shù)，也需要通過完善的調(diào)查方法、通過鑒別和推理來完成。

傳統(tǒng)的電子信息類人才培養(yǎng)方案往往注重傳授信息技術(shù)，對于信息素養(yǎng)的培養(yǎng)不足。“人工智能+X”新時代的到來，賦予信息素養(yǎng)更加豐富的內(nèi)涵。在電子信息類復(fù)合型人才的培養(yǎng)中，不僅要探索信息技術(shù)類課程整合優(yōu)化的思路與方法，還必須將信息素養(yǎng)嵌入人才培養(yǎng)的全過程：

1.更加注重大信息特色優(yōu)勢下多學(xué)科交叉（Multidiscipline）培養(yǎng)。

2.更加注重學(xué)生視野（Eye-shot）的提升。

3.更加注重學(xué)生個性化（Diversity）的培養(yǎng)。

4.更加注重學(xué)生的創(chuàng)新能力（Innovation）的培養(yǎng)。

5.更加注重學(xué)生適應(yīng)能力（Adaptivity）的培養(yǎng)。

三、傳統(tǒng)電子信息類人才培養(yǎng)體系存在的問題

人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，使得身處時代變革大潮中的學(xué)生們在學(xué)習(xí)觀念、習(xí)慣、方法、行為方式等方面均發(fā)生了重大變革。在學(xué)生發(fā)展個性化、社會發(fā)展智能化的今天，推進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)、形成人工智能學(xué)科的話語體系和思維方式非常緊迫。相應(yīng)地，高等教育理念、教學(xué)方法、教學(xué)模式、評價體系、管理體制等都需要順應(yīng)人工智能時代而變遷。然而，傳統(tǒng)的電子信息類人才培養(yǎng)體系存在以下四個方面的問題：

1.傳統(tǒng)的培養(yǎng)方案和課程體系側(cè)重傳授電子信息系統(tǒng)專業(yè)理論知識，強(qiáng)調(diào)單一的學(xué)科專業(yè)對口教育，造成學(xué)生綜合素質(zhì)不高、知識能力結(jié)構(gòu)不完善、專業(yè)知識儲備的厚度和廣度存在明顯不足，學(xué)生工程實(shí)踐能力和跨文化交流能力不足，缺乏國際競爭力。在傳統(tǒng)的課程體系中，理論教學(xué)體系和實(shí)踐教學(xué)體系聯(lián)系不夠緊密，從而造成學(xué)生工程實(shí)踐能力欠缺、學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力不足。傳統(tǒng)的課程教學(xué)體系中還欠缺對學(xué)生國際化視野的培養(yǎng)，學(xué)生的英語實(shí)用能力和跨文化交流能力欠缺，造成學(xué)生的國際競爭力不強(qiáng)。

2.傳統(tǒng)本—碩—博課程體系設(shè)置過于獨(dú)立而不貫通，本科課程結(jié)構(gòu)單一且知識面比較窄，導(dǎo)致學(xué)生后續(xù)發(fā)展能力不足;而本—碩—博課程選課平臺互相獨(dú)立，無交叉融合，導(dǎo)致本科階段學(xué)習(xí)只重基礎(chǔ)而輕深度，不利于科研型創(chuàng)新拔尖人才培養(yǎng)。

3.傳統(tǒng)的教學(xué)是以教師為中心，以教材為內(nèi)容，突出的是教師的作用，學(xué)生主體作用不明確。因此，在教學(xué)方法的運(yùn)用上，大多采用教師講授為主，輔之以練習(xí)、復(fù)習(xí)的方法，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性低下，學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性得不到發(fā)揮，嚴(yán)重影響了教學(xué)效果。隨著社會的發(fā)展，學(xué)生主體意識的覺醒，這些重教法輕學(xué)法的現(xiàn)象就顯得不能適應(yīng)新時代的要求，要培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性首先要建立以學(xué)生為主體的全新課堂教學(xué)格局。

4.傳統(tǒng)的以知識傳授為特點(diǎn)的教學(xué)關(guān)系，培養(yǎng)出的學(xué)生缺乏動手能力和創(chuàng)新意識，難以適應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的國際競爭。

四、人工智能時代電子信息類復(fù)合型人才培養(yǎng)新模式的構(gòu)建與探索

在江蘇省高等教育教改立項(xiàng)研究課題、江蘇高校品牌專業(yè)建設(shè)工程、南京郵電大學(xué)教學(xué)改革研究項(xiàng)目的資助下，我們對“雙一流”建設(shè)背景下面向“人工智能+X”的電子信息類復(fù)合型人才培養(yǎng)模式進(jìn)行了探索與實(shí)踐。

1.課程體系的先進(jìn)性直接影響人才培養(yǎng)的質(zhì)量，探索國際化人才培養(yǎng)模式、構(gòu)建與國際接軌的課程體系是推進(jìn)國際化電子信息類人才培養(yǎng)的有效手段。我們深入研究《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》的要求和國際工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，整合課程結(jié)構(gòu)，理順課程關(guān)系、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，形成融合“人工智能”特點(diǎn)的“大信息”泛專業(yè)課程體系。依托南京郵電大學(xué)“雙一流”學(xué)科建設(shè)，以O(shè)BE工程教育的標(biāo)準(zhǔn)要求為綱，將學(xué)?！按笮畔ⅰ钡睦砟钊谌腚娮有畔⒐こ虒I(yè)課程體系的建設(shè)，具體措施包括：在課程設(shè)置中強(qiáng)調(diào)專業(yè)知識的關(guān)聯(lián)性，結(jié)合“大信息”寬泛專業(yè)的教學(xué)理念，對專業(yè)基礎(chǔ)課進(jìn)行了重組，打破了專業(yè)基礎(chǔ)課之間的課程壁壘整合課程結(jié)構(gòu)，理順課程關(guān)系、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，形成“大信息”的泛專業(yè)課程教學(xué)，突出“課程群”的培養(yǎng)方案;同時，全力打造具有“人工智能”特色的專業(yè)課程體系，一方面將電子信息類專業(yè)傳統(tǒng)專業(yè)課（如《數(shù)字圖像處理與圖像通信》《語音信號與數(shù)字音頻》《通信信號處理》《安全通論》等）與人工智能進(jìn)行交叉和延展，課程內(nèi)容和案例分析中突出人工智能技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn);另一方面增設(shè)“人工智能”方向?qū)I(yè)課，如：《模式識別基礎(chǔ)》《智能計算》《機(jī)器學(xué)習(xí)與大數(shù)據(jù)處理》《web數(shù)據(jù)挖掘》《云計算工程》《Python語言編程與工程實(shí)踐》等，在教學(xué)過程中加強(qiáng)與知名IT企業(yè)合作，積極引入優(yōu)質(zhì)的人工智能領(lǐng)域資源，使用云平臺進(jìn)行教學(xué)，學(xué)以致用，收到很好的效果。在學(xué)科交叉融合的基礎(chǔ)上，使培養(yǎng)的專業(yè)人才知識儲備更深厚、知識構(gòu)成更全面。

將專業(yè)課程分為植入課程、保留課程和伴生課程三類，其中植入課程實(shí)現(xiàn)雙語/全英文教學(xué)和國際接軌，保留課程體現(xiàn)分層次模塊化，伴生課程打通科研轉(zhuǎn)化課程教學(xué);打造具有“人工智能”特色的專業(yè)課程體系，一方面將電子信息類專業(yè)傳統(tǒng)專業(yè)課（如數(shù)字圖像處理與圖像通信、語音信號與數(shù)字音頻、通信信號處理等）與人工智能進(jìn)行交叉和延展，另一方面增設(shè)“人工智能”方向?qū)I(yè)課，如：智能計算、機(jī)器學(xué)習(xí)與大數(shù)據(jù)處理、web數(shù)據(jù)挖掘、云計算工程、Python語言編程與工程實(shí)踐等。

2.研究信息全球化和教育國際化對教師教學(xué)的新需求，通過調(diào)整師資結(jié)構(gòu)、提升教師綜合能力，打造兼具信息素養(yǎng)、工程素養(yǎng)和國際交流能力的師資隊伍。針對原有師資結(jié)構(gòu)不合理、雙語教學(xué)能力薄弱的問題，結(jié)合當(dāng)今信息全球化的新需求，我們從兩個角度進(jìn)行師資隊伍的建設(shè)：一方面“調(diào)結(jié)構(gòu)”，即優(yōu)化學(xué)歷結(jié)構(gòu)、改善學(xué)緣結(jié)構(gòu)、提升海外學(xué)歷教師;另一方面“提能力”，即培養(yǎng)良好的信息素養(yǎng)、增強(qiáng)教師隊伍的工程素養(yǎng)、提高跨文化素養(yǎng)。“引”“育”并舉，綜合優(yōu)化師資隊伍。

3.“翻轉(zhuǎn)課堂+慕課”相結(jié)合，全面打造多元化創(chuàng)新型教學(xué)模式，解決傳統(tǒng)課堂“以教為中心”的教學(xué)模式下學(xué)生學(xué)習(xí)主動性不足的問題。傳統(tǒng)的教學(xué)是以教師為中心，突出的是教師的作用，學(xué)生主體作用不明確。為打破傳統(tǒng)課堂“以教為中心”的教學(xué)模式，我們將國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源進(jìn)行本地化加工后，融入在線課程和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)全過程，打造了包括數(shù)字信號處理、信號與系統(tǒng)、信息論基礎(chǔ)、語音信號與數(shù)字音頻等在內(nèi)的一系列在線開放課程，為翻轉(zhuǎn)課堂提供高效的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺、學(xué)習(xí)工具與優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源。通過這種多元化創(chuàng)新型的教學(xué)模式的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)校內(nèi)校外結(jié)合、線上線下結(jié)合，有效地將傳統(tǒng)的“以教為中心”的教學(xué)模式，轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)為中心”的教學(xué)模式，全面地培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和思辨能力。

4.面對高等教育國際化需求，突出傳統(tǒng)行業(yè)和專業(yè)特色優(yōu)勢，構(gòu)建學(xué)校社會協(xié)同育人，行業(yè)企業(yè)深度參與的工程素養(yǎng)培養(yǎng)和訓(xùn)練大平臺。傳統(tǒng)的以知識傳授為特點(diǎn)的教學(xué)關(guān)系，培養(yǎng)出的學(xué)生缺乏動手能力和創(chuàng)新意識，難以適應(yīng)人工智能時代的國際競爭。南京郵電大學(xué)電子信息工程專業(yè)以“國家級—省級—校級”實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺為核心，深入整合和優(yōu)化校內(nèi)外各類資源，強(qiáng)化與國際500強(qiáng)IT企業(yè)深度合作，以實(shí)體實(shí)驗(yàn)平臺和工程訓(xùn)練環(huán)境為基礎(chǔ)，以依托現(xiàn)代信息通信技術(shù)構(gòu)建的虛擬仿真工程訓(xùn)練環(huán)境為補(bǔ)充，虛實(shí)結(jié)合，構(gòu)建完善的校內(nèi)外一體工程訓(xùn)練環(huán)境和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培育苗圃，為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力提供有力支撐。

五、結(jié)束語

本文緊抓人工智能時代信息素養(yǎng)內(nèi)涵，從專業(yè)課程體系重構(gòu)、師資隊伍建設(shè)、教學(xué)模式改革、工程素養(yǎng)培養(yǎng)等四個方面出發(fā)，對“人工智能+X”電子信息類復(fù)合型人才培養(yǎng)模式體系進(jìn)行了探索與研究。新模式注重多學(xué)科的交叉、學(xué)生視野的提升、學(xué)生個性化、創(chuàng)新能力、適應(yīng)能力的培養(yǎng)，體現(xiàn)了高校人工智能發(fā)展“創(chuàng)新、人才、應(yīng)用”的內(nèi)涵。后續(xù)研究還需緊抓時代發(fā)展契機(jī)，以本為本，進(jìn)一步促進(jìn)人工智能與人才培養(yǎng)的深度融合。

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