陳瑞 袁璟 童瑩

摘? 要： 為了更好地培養(yǎng)人工智能背景下“新工科”的專業(yè)人才，以信息工程專業(yè)人才創(chuàng)新能力培養(yǎng)為研究對象，將人工智能和大數(shù)據(jù)融入新工科人才培養(yǎng)方案中，構(gòu)建“人工智能+大數(shù)據(jù)”的課程體系，提出人工智能+創(chuàng)客教育實踐教學平臺的建設，培養(yǎng)跨學科、多元化的應用型人才。

關(guān)鍵詞： 新工科; 信息工程; 創(chuàng)客教育; 應用型人才

中圖分類號：G40-057? ? ? ? ? 文獻標識碼：B? ? ? ? 文章編號：1006-8228（2020）12-94-03

Abstract： In order to better cultivate "New Engineering" professionals in context of artificial intelligence， this paper takes the cultivation of innovative ability of information engineering professionals as the research object， integrates artificial intelligence and big data into the "New Engineering" talent training scheme to construct the curriculum system of "artificial intelligence plus big data"， and proposes to construct a practice teaching platform for artificial intelligence and Maker educations， so as to cultivate the application-oriented talents of interdisciplinary and diversified.

Key words： "New Engineering"; information engineering; Maker education， application-oriented talent

0 引言

21世紀大數(shù)據(jù)時代，人工智能（Artificial Intelligence，AI）正在加速挑戰(zhàn)我們的生產(chǎn)、生活等各個領(lǐng)域，也促進了創(chuàng)新和學習的觀念和形式上的革命[1]。2017年7月，教育部啟動了“新工科”（New Engineering）建設的研究工作，“新工科”建設得以很快推進。人工智能的迅速發(fā)展，已經(jīng)快速、深刻地改變了人們的學習方式、教學方式、思維方式，包括我們解決問題的方式?？梢?，人工智能已經(jīng)從多個層面上對教育課程體系提出了深層次挑戰(zhàn)。2018年，教育部發(fā)布的《關(guān)于公布首批“新工科”研究與實踐項目的通知》中指出，要重視人工智能與其他學科專業(yè)教育的交叉融合[2]。其后，國務院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》[3]，明確提出高校要完善人工智能教育體系，建設人工智能學科。教育部在《高等學校人工智能創(chuàng)新行動計劃》中強調(diào)[3]，要加強人工智能領(lǐng)域?qū)I(yè)建設，推進“新工科”建設，形成“人工智能+X”復合專業(yè)培養(yǎng)新模式。通過改革教學方法，創(chuàng)新教學實踐，讓教育教學跟AI深度融合并智能化高效化發(fā)展，將有助于升級傳統(tǒng)的教學模式。信息類專業(yè)建設在“人工智能+”框架下，構(gòu)建跨學科的專業(yè)課程體系，在交叉融合和工程實踐學習中，培養(yǎng)新工科下的創(chuàng)新人才，具有重要意義[4]。

在這個新的歷史環(huán)境下，我院針對人工智能和新工科背景下的新興課程體系和交叉學科課程建設進行了研究規(guī)劃，力圖做好“人工智能+”背景下的新工科跨專業(yè)課程體系和AI工程實踐平臺的頂層設計，圍繞“通識課+專業(yè)前沿課程+頂層實踐平臺”三個層面構(gòu)建“人工智能+新工科”培養(yǎng)模式，并研究“人工智能+”背景下的教學新模式、新方法，研究“人工智能+大數(shù)據(jù)”的課程體系，探索“人工智能+創(chuàng)客教育”的實踐教學方法，最終構(gòu)建“人工智能+”背景下的信息工程專業(yè)“新工科”培養(yǎng)模式。

1 “人工智能+”信息工程專業(yè)的新工科培養(yǎng)模式

信息工程是一門應用型較強的學科，在人工智能和信息產(chǎn)業(yè)中有很重要的地位。我院的信息工程專業(yè)旨在培養(yǎng)適應新經(jīng)濟建設和社會發(fā)展需要的高級應用型信息技術(shù)人才。學生具有扎實的信息獲取、信息傳輸、信息處理和應用的基礎理論知識，掌握信號處理與通信，大數(shù)據(jù)分析與應用專業(yè)知識，能對通信、互聯(lián)網(wǎng)、IT、人工智能等行業(yè)的工程技術(shù)問題進行分析、研究、設計/開發(fā)解決方案，并在工程與社會、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展、職業(yè)規(guī)范、個人與團隊、溝通、項目管理、終身學習等方面具備相應的意識和能力。

傳統(tǒng)的信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式側(cè)重理論知識學習和對課程成績的考核，近年來實踐性教學環(huán)節(jié)的增加，在一定程度上提升了學生的動手能力。但隨著通信、計算機和信息技術(shù)的發(fā)展，對信息工程類學生的知識儲備、實踐操作能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力提出了新的要求。因此，新工科背景下的人才培養(yǎng)模式成為各高校積極推動的改革方向，我院在課程體系、教學模式和質(zhì)量評價體系等方面方面進行改進。

⑴ 構(gòu)建“人工智能+大數(shù)據(jù)”的課程體系。已傳統(tǒng)的課程體系為基礎，根據(jù)國家教育基本方針和長江三角洲地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展趨勢，利用區(qū)域優(yōu)勢，注重學生身心健康、思想素養(yǎng)、知識結(jié)構(gòu)、實踐動手能力、創(chuàng)新創(chuàng)客能力及職業(yè)道德和社會責任感多方位發(fā)展。

⑵ 構(gòu)建人才新需求的教學模式。教學模式的改革對教師隊伍建設、教學資源分配和教學環(huán)境改善都提出了要求。教師隊伍具備跟蹤和整合本專業(yè)前沿技術(shù)和成果的能力，教學內(nèi)容展示的多元化，以及為學生提供開放的教學環(huán)境，引導學生自主學習、構(gòu)建課外知識體系、積極探索新技術(shù)等。

⑶ 構(gòu)建人才培養(yǎng)質(zhì)量評價體系。新工科背景下，人才培養(yǎng)質(zhì)量評價體系要具有預見性，適應人才市場新需求，制定出符合我院自身發(fā)展特點和長三角區(qū)域特色的多維質(zhì)量評價體系。

2 “人工智能+大數(shù)據(jù)”的課程體系

設計“人工智能+大數(shù)據(jù)”新工科前沿課程體系。人工智能包括計算機、自動化、數(shù)學、機械、哲學、心理學等。按照信息工程專業(yè)知識、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系和專業(yè)教育教學的規(guī)律，分公共基礎課、專業(yè)基礎課、專業(yè)課三級結(jié)構(gòu)搭建課程體系。在專業(yè)基礎課和專業(yè)課層次開設人工智能、機器學習、數(shù)據(jù)挖掘和虛擬現(xiàn)實等課程，在專業(yè)任選課中，開設結(jié)合產(chǎn)業(yè)應用需求的前沿信息課程，如圖像識別、語音識別、文本處理、深度學習、量子計算、自動駕駛等[5]。

以人工智能基礎知識為基礎，可以靈活搭建多個“人工智能+X”課程模塊，如“人工智能+圖像/語音”模塊可以研究“人工智能+智慧醫(yī)療”、“人工智能+智能制造”等;“人工智能+深度學習”模塊可以研究“人工智能+自動控制”、“人工智能+智能交通”等[6]。構(gòu)建這種模塊化的新工科跨專業(yè)前沿課程體系，可以由淺入深從三個層面開展“人工智能+新工科”課程體系建設。

⑴ 開設“人工智能+”前沿通識課，普及智能學科知識;

⑵ 構(gòu)建人工智能+跨學科工程實踐平臺，為不同專業(yè)提供大數(shù)據(jù)和人工智能實驗平臺支撐;

⑶ 靈活搭建課程模塊，構(gòu)建“人工智能+X”下新工科跨學科專業(yè)前沿課程體系，為推進跨學科交叉、融合的新工科課程體系建設打下基礎。

3 “人工智能+創(chuàng)客教育”的實踐教學方法

創(chuàng)客教育是目前教育界極具熱度的一種混合式學習方式，其“合作、分享、快樂、極致”的理念非常契合人工智能背景下的信息工程“新工科”教學理念，以“實訓室+微信訂閱號+雨課堂”架設網(wǎng)絡創(chuàng)客空間，實施基于網(wǎng)絡平臺的創(chuàng)客教學法，構(gòu)建支持網(wǎng)絡創(chuàng)客的混合式學習模型。

人工智能時代，傳統(tǒng)的以教師為中心的教學模式亟需向以學生為中心的教學模式轉(zhuǎn)變。智能化的學習方式和學習環(huán)境，必須要能適應和支持學生走向工作崗位后的終生學習。以我院目前開設的“數(shù)字圖像處理綜合實驗”、“嵌入式系統(tǒng)編程”和“安卓系統(tǒng)軟件開發(fā)”課程的實驗為例，目前這類實踐課程的實驗環(huán)境多采用傳統(tǒng)的單機式，單技術(shù)棧模式，而國內(nèi)三大互聯(lián)網(wǎng)公司Baidu、Alibaba、Tencent（簡稱BAT）等大型企業(yè)的實際研發(fā)環(huán)境都是云化的多技術(shù)棧環(huán)境，如百度的智能云、阿里巴巴的阿里云和騰訊的騰訊云等，涵括了分布式、集群、云服務、容器等。應屆畢業(yè)生進入大型企業(yè)工作后，需要花費一段時間進行開發(fā)環(huán)境和生產(chǎn)環(huán)境的培訓。如果在學校學習階段接觸這些新技術(shù)，在綜合實訓環(huán)節(jié)集中對學生進行主題式和模塊式學習，或在畢業(yè)設計環(huán)節(jié)個別引導學生進行問題驅(qū)動式和基于項目的學習方式，都能取得很好的效果。

借助“人工智能+X”模式的跨學科交叉新工科課程學習，從教師將知識傳授給學生向“讓學生自己去發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造知識”提升，在大數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能化專業(yè)領(lǐng)域中，將多學科交叉與產(chǎn)業(yè)需求項目研究結(jié)合起來，讓學生在工程實踐過程中主動學習和建構(gòu)多學科交叉知識，培養(yǎng)自身的人工智能思維、實踐和知識靈活運用的能力。在為時較長的綜合實訓和畢業(yè)設計環(huán)節(jié)中，開展項目驅(qū)動的主題式、模塊式學習的智能實踐活動;在為時較短的課程設計和課程實驗中，將數(shù)據(jù)驅(qū)動、問題驅(qū)動、迭代優(yōu)化等人工智能思維融合到相關(guān)課程的教學中，思維和教學相互滲透、整合和優(yōu)化，提高實踐教學的創(chuàng)新創(chuàng)客效果展示。

最后，營造濃厚的校園科技創(chuàng)新氛圍，定期舉辦多層次的講座和學術(shù)報告活動，以及定期舉辦電子設計競賽和研討會等，更能激發(fā)學生的創(chuàng)新熱情。近期我院和南京愛思電子有限公司聯(lián)合主辦了“2019度5G環(huán)境下新工科信息技術(shù)研討會”，吸引了包括中國移動、浙大旭日科技有限公司、武漢凌特電子技術(shù)有限公司、東南大學、南京師范大學、江蘇科技大學在內(nèi)的五十多個知名企業(yè)和高校參會，大大激發(fā)了我院師生的創(chuàng)作熱情。

4 結(jié)束語

人工智能背景下，信息工程“新工科”專業(yè)人才的培養(yǎng)是一個復雜而艱辛的過程，也是一個系統(tǒng)化工程，其中涉及到人才培養(yǎng)方案、專業(yè)建設方向、課程設置等多種因素。目前，我院在人才培養(yǎng)體系上進行了積極而有意義的探索，并持續(xù)不斷地完善培養(yǎng)方案，創(chuàng)新專業(yè)建設方向，取得了初步成果，在中國大學生計算機設計競賽、電子設計競賽、藍橋杯、省大學生創(chuàng)新等競賽中取得了好成績。這些探索為人工智能背景下信息工程新工科人才培養(yǎng)提供了較好的經(jīng)驗。未來還應及時調(diào)整和完善人才培養(yǎng)體系，以適應新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的人才需求。

參考文獻（References）：

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[3] 劉辰.國務院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》：構(gòu)筑我國人工智能發(fā)展先發(fā)優(yōu)勢[J].中國科技產(chǎn)業(yè)， 2017.8：78-79

[4] 史恒亮，吳慶濤，高晶晶，錢隆.新工科背景下高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的分析及對策[J].教育教學論壇，2019.13：1-2

[5] Lecun Y， Bengio Y， Hinton G. Deep learning[J].Nature，2015.521（7553）：436-444

[6] Schmidhuber J. Deep learning in neural networks： Anoverview[J].Neural Networks，2015.61：85-117