劉建磊

[摘? ? ? ? ? ?要]? 人工智能技術(shù)的快速發(fā)展必將對傳統(tǒng)的專業(yè)建設(shè)理念產(chǎn)生重要影響。當(dāng)前人工智能技術(shù)與軌道交通行業(yè)的融合已實現(xiàn)從量變到質(zhì)變的轉(zhuǎn)變。如何通過重構(gòu)人才培養(yǎng)模式以滿足“人工智能+”背景下軌道交通行業(yè)對人才的新要求是設(shè)有軌道交通類專業(yè)的高校急需解決的重要問題，特別是應(yīng)用型本科院校。以軌道交通信號與控制專業(yè)為例，從“人工智能+”背景下的專業(yè)建設(shè)內(nèi)容、需要解決的關(guān)鍵問題和實施方案進行論述。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 人工智能;軌道交通信號與控制;專業(yè)建設(shè)

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2020）01-0020-02

一、前言

經(jīng)過60多年的演進，特別是在移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、超級計算機、傳感網(wǎng)、腦科學(xué)等新理論新技術(shù)以及經(jīng)濟社會發(fā)展強烈需求的共同驅(qū)動下，人工智能發(fā)展進入新階段，正引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，將為各個行業(yè)帶來機遇和挑戰(zhàn)[1-2]，并已對高等教育改革形成倒逼之勢[3-6]。為應(yīng)對人工智能對高校人才培養(yǎng)帶來的機遇與挑戰(zhàn)，教育部特制定《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》，明確指出支持高校加強專業(yè)建設(shè)，探索“人工智能+X”的人才培養(yǎng)模式。

“人工智能+專業(yè)”將成為人工智能時代傳統(tǒng)專業(yè)的有效建設(shè)模式[7-8]。然而，現(xiàn)有的融合模式主要為“人工智能課程+培養(yǎng)方案”。如金陵科技學(xué)院通過將人工智能相關(guān)理論及實驗課程與傳統(tǒng)電子信息工程專業(yè)培養(yǎng)方案融合，構(gòu)建了一種復(fù)合型的人才培養(yǎng)模式[9]，哈爾濱師范大學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為目標(biāo)，探索出了一種人工智能理論課程融入地理信息專業(yè)的有效路徑[10]。為使人工智能課程有效融入傳統(tǒng)專業(yè)，國內(nèi)學(xué)者從教材建設(shè)[11]、教學(xué)模式選擇[12]、精品課程建設(shè)[13]和課程體系構(gòu)建[14]等方面開展人工智能課程建設(shè)研究，并提出了有借鑒意義的經(jīng)驗。如吉林大學(xué)的歐陽丹彤指出人工智能原理教材的編寫應(yīng)具有先進性、實用性和針對性[11]，首都師范大學(xué)的彭巖指出人工智能課程涉及多個學(xué)科的知識，不同專業(yè)的授課對象應(yīng)選擇差別化的教學(xué)模式[12]，中南大學(xué)的陳白帆基于人工智能課程自身的特點梳理了其精品課程的建設(shè)路徑[13]，國防科技大學(xué)的牛軼峰從培養(yǎng)目標(biāo)、教材體系、課程重點、考核方法等方面給出了構(gòu)建人工智能課程體系的合理化建議[14]。

人工智能技術(shù)對傳統(tǒng)專業(yè)建設(shè)理念產(chǎn)生重要影響，從而促進傳統(tǒng)教學(xué)模式和學(xué)習(xí)方式的變革。文獻[16]指出大數(shù)據(jù)智能將使個性化教育獲得極大支持、跨媒體學(xué)習(xí)將取得突破。文獻[15]認(rèn)為人工智能技術(shù)將有效促進深度學(xué)習(xí)模式、混合學(xué)習(xí)模式的普及。文獻[17]全面闡述了教育人工智能（EAI）的內(nèi)涵，分析了人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，并指出人工智能技術(shù)將有效促進“21世紀(jì)能力”的獲得。

2016年10月美國白宮科技政策辦公室（OSTP），發(fā)布了題為《為人工智能的未來做好準(zhǔn)備》的重要報告，指出政府、高校應(yīng)采取具體措施應(yīng)對各行業(yè)對人工智能技術(shù)人員巨大需求問題。針對人工智能時代的人才能力要求問題，Ernst和Marc借助歐洲智能系統(tǒng)技術(shù)平臺，分析了智能系統(tǒng)的技術(shù)路線圖，并得出了人工智能時代的通用技能要求，Lars和Arno以德國和美國為例，探討了人工智能時代未來工廠技術(shù)人員的資格和技能要求[15]。在人才培養(yǎng)的具體實施方面，美國西北大學(xué)建設(shè)了名為“車庫”（The Garage）的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)孵化空間，以培養(yǎng)滿足人工智能時代要求的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，麻省理工學(xué)院建立了一套完善的人工智能課程體系和學(xué)生評價標(biāo)準(zhǔn)[14]。

綜上，可得如下結(jié)論：

1.人工智能與傳統(tǒng)專業(yè)融合模式主要體現(xiàn)為在傳統(tǒng)專業(yè)的培養(yǎng)方案中融入人工智能課程，而沒有根據(jù)“人工智能+”背景下行業(yè)對應(yīng)用型人才的要求實施培養(yǎng)模式的重構(gòu)。

2.針對“人工智能+軌道交通類專業(yè)”融合模式的研究，目前還未有涉及。

當(dāng)前人工智能技術(shù)與軌道交通行業(yè)的融合已實現(xiàn)從量變到質(zhì)變的轉(zhuǎn)變。如基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的車輛設(shè)備、電務(wù)設(shè)備智能運行維護系統(tǒng)已推向市場，基于云計算技術(shù)的智能調(diào)度系統(tǒng)已應(yīng)用于城市軌道交通領(lǐng)域，融合多項人工智能技術(shù)的智能列控系統(tǒng)已趨向完善。人工智能技術(shù)促進了軌道交通行業(yè)的快速發(fā)展，但也對人才培養(yǎng)提出了挑戰(zhàn)。如何通過重構(gòu)人才培養(yǎng)模式以滿足“人工智能+”背景下軌道交通行業(yè)對人才的新要求是設(shè)有軌道交通類專業(yè)的高校急需解決的重要問題，特別是應(yīng)用型本科院校。

軌道交通信號與控制專業(yè)（以下簡稱“信控專業(yè)”）涉及計算機科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與工程、信息與通信工程、物理學(xué)等多個學(xué)科，與支撐人工智能技術(shù)的核心學(xué)科完全一致，這為重構(gòu)“人工智能+”背景下的人才培養(yǎng)模式提供了機遇。

為應(yīng)對人工智能對信控專業(yè)人才培養(yǎng)帶來的機遇和挑戰(zhàn)，本文針對人工智能與傳統(tǒng)專業(yè)融合模式存在的不足，基于信控專業(yè)自身特點，對信控專業(yè)的建設(shè)內(nèi)容、要達到的建設(shè)目標(biāo)、面臨的關(guān)鍵問題以及實施方案進行了論述。本文對進一步豐富應(yīng)用型本科院?！叭斯ぶ悄?專業(yè)”融合模式的理論體系、推動傳統(tǒng)專業(yè)建設(shè)方案優(yōu)化升級和應(yīng)用型本科教育理念的發(fā)展，具有重要的理論意義。

二、“人工智能+信控專業(yè)”的建設(shè)內(nèi)容及需要解決的關(guān)鍵問題

（一）建設(shè)內(nèi)容

針對建設(shè)內(nèi)容，本文以滿足“人工智能+”背景下軌道交通行業(yè)對信控專業(yè)人才的要求為總目標(biāo)，以“能力本位教育（CBE）”理論為基礎(chǔ)，以“成果導(dǎo)向教育（OBE）”理念為方向進行相關(guān)論述，具體內(nèi)容如下：

1.構(gòu)建“人工智能+軌道交通行業(yè)”背景下信控專業(yè)人才能力模型

以“能力本位教育（CBE）”理論為基礎(chǔ)，分析、對比人工智能時代下國內(nèi)外人才能力模型構(gòu)建方法特點及其適用性，構(gòu)建適合“人工智能+軌道交通行業(yè)”背景的應(yīng)用型本科信控專業(yè)人才能力模型。

2.形成“人工智能+軌道交通行業(yè)”背景下信控專業(yè)建設(shè)方案

以滿足人工智能要求的“能力模型”為基礎(chǔ)，以“成果導(dǎo)向教育（OBE）”理念為方向，結(jié)合信控專業(yè)自身的學(xué)科特點，分別從人才培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系、實踐教學(xué)體系、教學(xué)模式、教學(xué)質(zhì)量評價監(jiān)控系統(tǒng)和教學(xué)保障體系等方面，形成以建立“人工智能+軌道交通行業(yè)”背景下的信控專業(yè)建設(shè)方案。

3.建立健全科研、教學(xué)深度融合機制

在深入分析軌道交通領(lǐng)域現(xiàn)代工程問題的基礎(chǔ)上，以信控專業(yè)人才核心能力培養(yǎng)為目標(biāo)，建立健全面向跨學(xué)科合作的科研、教學(xué)深度融合機制。

4.構(gòu)建專業(yè)建設(shè)方案實踐方法

在現(xiàn)有專業(yè)建設(shè)方案實施方法的基礎(chǔ)上，以上述方案實施為目標(biāo)，建立專業(yè)建設(shè)方案實踐方法。

（二）關(guān)鍵問題

基于研究內(nèi)容，“人工智能+”背景下軌道交通信號與控制專業(yè)建設(shè)需要解決如下問題：

1.信控專業(yè)人才能力模型構(gòu)建問題

如何基于能力模型構(gòu)建方法和軌道交通行業(yè)、社會、學(xué)生的需求分析結(jié)果，構(gòu)建“人工智能+軌道交通行業(yè)”背景下的信控專業(yè)人才核心能力模型，是需要解決的關(guān)鍵問題。

2.人才培養(yǎng)方案設(shè)計問題

如何基于人才核心能力模型和“成果導(dǎo)向教育（OBE）”理念，設(shè)計與人工智能深度融合的培養(yǎng)方案是需要解決的關(guān)鍵問題。

三、“人工智能+信控專業(yè)”的建設(shè)實施方案

“人工智能+”背景下軌道交通信號與控制專業(yè)建設(shè)的實施方案如下。

1.以“能力本位教育（CBE）”理論為基礎(chǔ)，深入分析、比較基于技術(shù)路線圖的能力需求預(yù)測方法、派生任務(wù)分析方法、“MuShCo”優(yōu)化方法，建立人才能力模型構(gòu)建的新方法?；诖朔椒ê汀澳芰?dǎo)向教育（OBE）”理念，結(jié)合“人工智能+軌道交通行業(yè)”背景下的人才需求信息，本質(zhì)性學(xué)習(xí)成果（Essential Learning Outcomes，ELO）、“21世紀(jì)能力”以及工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建信控專業(yè)人才能力新模型。

2.基于信控專業(yè)人才能力模型，綜合運用層次分析、因素分析等方法對軌道交通行業(yè)需求調(diào)查數(shù)據(jù)進行分析，確定人才培養(yǎng)目標(biāo)。

3.使用“能力矩陣”法對人才培養(yǎng)目標(biāo)進行逐層分解與分析，根據(jù)分析結(jié)果構(gòu)建課程體系和實踐教學(xué)體系。

4.針對當(dāng)代大學(xué)生的學(xué)習(xí)特點（依賴網(wǎng)絡(luò)、精通數(shù)字技術(shù)、喜歡游戲化學(xué)習(xí)），基于信息和通信技術(shù)（ICP），建立適應(yīng)于人工智能需求的教育教學(xué)模式。

5.借鑒軌道交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、ISO9000質(zhì)量體系思想和管理模式，以人才能力模型為導(dǎo)向，基于PDCA（P：計劃;D：執(zhí)行;C：檢查;A：處理）循環(huán)法，構(gòu)建教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控評價體系。

6.針對人才培養(yǎng)目標(biāo)和課程體系的內(nèi)容，從信息化手段、師資隊伍建設(shè)、教材建設(shè)、實踐教學(xué)條件四個方面，構(gòu)建教學(xué)保障體系。

7.以解決軌道交通領(lǐng)域現(xiàn)代工程問題為目標(biāo)，以公共基礎(chǔ)課、學(xué)科基礎(chǔ)課和專業(yè)核心課為載體，探索面向跨學(xué)科合作的科研、教學(xué)深度融合機制。

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編輯 陳鮮艷