黎文娟　邢婷婷　林菡

摘要：深入分析了人工智能背景下計算機類人才培養(yǎng)方案向人工智能方向調(diào)整的重要性以及人工智能人才培養(yǎng)存在的困難。提出通過整合應(yīng)用本科高校資源，微調(diào)課程設(shè)置、新增實踐設(shè)置，加強人工智能競賽的參與等來進行教學(xué)改革，培養(yǎng)人工智能方向就業(yè)的計算機人才。

關(guān)鍵詞：人工智能;人才培養(yǎng);計算機類專業(yè);應(yīng)用本科高校

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8228（2020）08-115-03

0 引言

十九大報告提出“推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實體經(jīng)濟深度融合，建設(shè)網(wǎng)絡(luò)強國、數(shù)字中國、智慧社會”的發(fā)展目標[1]。2017年7月，國務(wù)院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》[2]，把人工智能提到國家戰(zhàn)略的層次。2019年中央網(wǎng)絡(luò)安全和信息委員會成立，強化了黨中央對網(wǎng)信事業(yè)的集中統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，加強了移動互聯(lián)網(wǎng)（包括5G）、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等新一代信息技術(shù)的創(chuàng)新和部署?！陡叩葘W(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》要求2020年基本完成新一代人工智能發(fā)展的高校優(yōu)化布局;高校要在較長一段時間內(nèi)為國家乃至世界人工智能儲備人才[3]。

數(shù)據(jù)表明，2017年人工智能人才的市場需求量已經(jīng)達到2016年的近2倍，2015年的5.3倍，市場需求量非常大，但能符合要求的人工智能人才嚴重缺乏[4]。2019年5月，《中國新一代人工智能發(fā)展報告2019》在上海發(fā)布，數(shù)據(jù)表明中國的人工智能產(chǎn)業(yè)正在飛速發(fā)展[5]。

在這樣的背景下，不論是出于響應(yīng)國家號召還是出于為學(xué)生畢業(yè)的就業(yè)前景考慮，各個專業(yè)都在探討如何利用人工智能賦能[6]。計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)作為人工智能關(guān)系相對密切的專業(yè)，更應(yīng)制定培養(yǎng)計劃，為國家儲備人工智能的人才。

1 計算機類專業(yè)人工智能方向人才培養(yǎng)探索的關(guān)鍵問題分析

1.1 人工智能涉及的專業(yè)范疇廣

人工智能是研究是用計算機來模擬人的行為的學(xué)科，最終目的是達到替代人的某些應(yīng)用。其研究領(lǐng)域核心涉及到計算機科學(xué)與技術(shù)、信息技術(shù)、通信工程、數(shù)學(xué)、傳感器與儀器等眾多專業(yè)的核心科學(xué)技術(shù)。

2018年4月教育部制定《高等學(xué)校引領(lǐng)人工智能創(chuàng)新行動計劃》[7]，2019年3月，教育部在《教育部關(guān)于公布2018年度普通高等學(xué)校本科專業(yè)備案和審批結(jié)果的通知》公布了人工智能專業(yè)的課程群分為以下幾類：計算機科學(xué)核心課程群、數(shù)學(xué)與統(tǒng)計課程群、認知與神經(jīng)科學(xué)課程群、人工智能倫理課程群、科學(xué)和工程課程群、先進機器人學(xué)課程群、人工智能平臺與工具課程群、人工智能核心課程群[8]……

其中計算機科學(xué)核心課程群是重要的人工智能專業(yè)課程群，因此計算機類專業(yè)開展人工智能方向課程是可行的，但人工智能的課程群非常多，學(xué)科交叉且互相融合、內(nèi)容相對抽象、算法相對復(fù)雜、理論性過強且枯燥，導(dǎo)致學(xué)生對人工智能理論積極性不高，造成理論教學(xué)效果差[9]。

1.2 人工智能對數(shù)學(xué)和計算機基礎(chǔ)要求高

人工智能是一門理論比較強的科學(xué)，涉及到的數(shù)學(xué)知識也非常豐富，包括：高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率論、數(shù)理統(tǒng)計等。幾乎囊括了大學(xué)本科甚至研究生階段所有計算機類專業(yè)涉及到的數(shù)學(xué)必修課和數(shù)學(xué)選修課，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、遺傳算法、深度學(xué)習(xí)算法等人工智能領(lǐng)域的重要算法都需要這些數(shù)學(xué)知識作為支撐[10]。大學(xué)數(shù)學(xué)已經(jīng)成為人工智能算法工程師必須精通掌握的主要工具。

另一個方面，在現(xiàn)階段，人工智能需要以計算機作為載體，以程序作為表達方式運行。因此計算機的軟硬件知識成為人工智能人才需要熟練掌握的必備技能[11]。其中包括程序設(shè)計基礎(chǔ)、計算機網(wǎng)絡(luò)、Python語言、C語言、計算機組成原理、數(shù)字圖像處理等。對計算機類專業(yè)也幾乎囊括了大部分的專業(yè)選修課和專業(yè)必修課。

1.3 人工智能對于學(xué)校的硬件設(shè)施要求高

人工智能對于計算機GPU要求非常高，特別是深度學(xué)習(xí)算法在訓(xùn)練的時候，需占用大量的GPU資源[12]，還需要消耗大量的時間，大部分人工智能的公司都是專門買服務(wù)器支持深度學(xué)習(xí)的訓(xùn)練。對于學(xué)校而言，買大量的服務(wù)器用于學(xué)生訓(xùn)練模型顯然不現(xiàn)實，另外數(shù)據(jù)集的訓(xùn)練通常都需要運算很長時間，不利于老師組織課堂教學(xué)和實驗教學(xué)以及實驗室管理。

2 教學(xué)改革設(shè)計方案

應(yīng)用型本科的目標還是培養(yǎng)面向就業(yè)的大學(xué)生，所以面向人工智能的教學(xué)改革設(shè)計方案是使得部分學(xué)生可以應(yīng)用人工智能的算法，并能夠找到相關(guān)的工作。重中之重就是在簡化人工智能課程內(nèi)容的同時保證學(xué)生能夠應(yīng)用人工智能處理問題。

教學(xué)改革方案設(shè)計分三個部分：課程設(shè)置為學(xué)生打好相關(guān)的理論基礎(chǔ)，實踐設(shè)計以項目為驅(qū)動給學(xué)生應(yīng)用人工智能理論的機會，競賽培養(yǎng)為對人工智能有濃厚興趣的同學(xué)提供學(xué)習(xí)和發(fā)揮的空間。

2.1 課程設(shè)置

人工智能作為計算機類專業(yè)選修方向之一，需要一定的先修基礎(chǔ)知識，可以考慮高年級增設(shè)人工智能概論，增加計算機類專業(yè)對人工智能理論的了解。

表1為人工智能課程設(shè)置[14]，這是結(jié)合自身應(yīng)用類本科院校的特點，寫下的人工智能概論課程設(shè)置。共32學(xué)時。其中，AI倫理和AI展望在人工智能理論課中加入思想政治內(nèi)容。AI展望讓同學(xué)們認識到中國的人工智能發(fā)展浪潮的同時，了解學(xué)習(xí)人工智能不僅僅是就業(yè)，更是緊跟國家的步伐，為建設(shè)社會主義事業(yè)做貢獻。

Python語言以其語法簡潔、可擴展性強以及強大的第三方庫，而成為最受歡迎的計算機語言。目前，市場上大部分人工智能產(chǎn)品的開發(fā)用的是Python語言編程[15]，Python中有大量人工智能相關(guān)的框架和庫，其中TensorFlow和Keras當(dāng)下比較流行。目前，一般計算機類專業(yè)的課程安排里有“Python語言程序設(shè)計”，在人工智能的背景下，僅需要對Python課程設(shè)置做相應(yīng)修改。增加一些人工智能的框架和庫的學(xué)習(xí)。

2.2 實踐設(shè)置

在選修了2.1的兩門課程的基礎(chǔ)上，為了加強學(xué)生的動手能力，以項目為驅(qū)動，讓學(xué)生實現(xiàn)一些模式識別算法，熟練掌握數(shù)字圖像處理的基本處理流程，進而實現(xiàn)比較復(fù)雜的模式識別算法。

目前的人工智能以深度學(xué)習(xí)為主，開設(shè)基于Python的深度學(xué)習(xí)的一種框架開設(shè)的人工智能實踐課，以項目驅(qū)動的方式加深學(xué)生對人工智能框架使用能力。

由于深度學(xué)習(xí)算法的計算過于龐大，一般的計算機的GPU無法承受這樣龐大的計算量，在企業(yè)當(dāng)中，通常是購置服務(wù)器完成深度學(xué)習(xí)的搭建的。但學(xué)校由于管理能力有限，以及服務(wù)器資源有限，無法承受龐大的開銷，為了平衡人工智能平臺搭建和通用計算機計算能力不足的問題，挑選GPU開銷不大，優(yōu)化相對成熟的框架進行運行和學(xué)習(xí)。

2.3 競賽培養(yǎng)

除此之外，為了讓學(xué)習(xí)掌握較好的學(xué)生有更高的發(fā)揮空間，應(yīng)參加更多的深度學(xué)習(xí)相關(guān)的競賽。

人工智能的競賽繁多，其中線上比賽由于更加方便參加，方便組織，還可以提供運行的資源，得到更多青睞，表2摘選3個深度學(xué)習(xí)重要競賽。

3 結(jié)束語

本文中，面對人工智能蓬勃發(fā)展的大背景下計算機類專業(yè)進行人才培養(yǎng)設(shè)計。通過微調(diào)課程設(shè)置，增加人工智能實踐部分，以及鼓勵參加人工智能競賽的方式培養(yǎng)人工智能方向人才。初步實踐表明，通過教學(xué)改革，我校計算機相關(guān)專業(yè)學(xué)生對人工智能的認識有一定的加深，部分學(xué)生專業(yè)傾向于人工智能方向。未來課程難度仍然較高，有很大的改進空間。

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基金項目：福建農(nóng)林大學(xué)東方學(xué)院教改項目（DFJG2018005）

作者簡介：黎文娟（1991-），女，福建龍巖人，碩士，助教，主要研究方向：圖像處理、人工智能。