魏巍

摘? 要： 人工智能在社會生活各個領域蓬勃發(fā)展，同時也輻射到高等教育領域。文章利用SWOT分析法梳理人工智能融入高校工程類專業(yè)人才培養(yǎng)的優(yōu)勢、機遇、劣勢、威脅，將各種因素綜合起來加以分析，探討人工智能融入高校工程類專業(yè)人才培養(yǎng)的路徑和對策。

關鍵詞： SWOT; 人工智能; 工程類專業(yè); 高校人才培養(yǎng)

中圖分類號：G434? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1006-8228（2022）02-129-04

Construction of college engineering talent training system with

SWOT based AI integrated in

Wei Wei

（Party Committee Office， Yancheng Institute of Technology， Yancheng， Jiangsu 224051， China）

Abstract： Artificial intelligence is booming in all areas of social life， but also radiates to the field of higher education. In this paper， SWOT analysis method is used to sort out the advantages， opportunities， disadvantages and threats of the integration of artificial intelligence into the college engineering talent training system. Various factors are analyzed synthetically， and the path and countermeasures of integrating artificial intelligence into the college engineering talent training system are discussed.

Key words： SWOT; artificial intelligence; engineering specialties; college talent training

1 融合人工智能的高校工程類人才培養(yǎng)的SWOT分析

1.1 SWOT分析法

SWOT分析模型也稱為態(tài)勢分析法，是美國管理學教授韋里克在上個世紀80年代初制定的一種模型[1]，它是基于內外環(huán)境和條件下的態(tài)勢分析，將人工智能相關的各種主要因素S（strengths）優(yōu)勢、W（weaknesses）劣勢、O（opportunities）機會、T（threats）威脅等，通過調查列舉出來，對各種因素相互匹配加以分析，從中得到相應的結論[1，SWOT分析模型如圖1所示。

本文運用SWOT分析法，從不同角度、不同因素去研究人工智能融入高校工程類專業(yè)人才培養(yǎng)所處的情景，從而明確相應的發(fā)展方向和戰(zhàn)略目標。

1.2 優(yōu)勢（S）分析：內部優(yōu)勢

市場對工程類專業(yè)人才的需求有了重大變革，只懂得某一單項學科知識已不能滿足人工智能時代對工程技術人才的需求，將人工智能融入工程類專業(yè)勢在必行。人工智能涉及領域廣泛，且是基于大數(shù)據(jù)深度分析的一項技術，在融入高校工程類專業(yè)人才培養(yǎng)上可實現(xiàn)教育多元化[2]，并且有利于促進跨學科的開放、交流、創(chuàng)新與協(xié)同，使工程技術人才掌握跨學科領域的復合知識。

1.3 劣勢（W）分析：內部劣勢

第一，高校人才培養(yǎng)體系變革具有一定的滯后性。高校人才培養(yǎng)體系經過長期積累已形成一套自適應的生態(tài)結構，而人工智能目前正處于高速發(fā)展階段，要實現(xiàn)人才培養(yǎng)與人工智能完全融合，需要不斷摸索和調整，還需要內部與外部因素的相互配合。比如已開設人工智能學院的高校，雖然已將人工智能技術引入人才培養(yǎng)，但大多仍沿用傳統(tǒng)的教學大綱與教學方式，缺少對人工智能的深層次學習及應用。第二，人工智能技術與工程專業(yè)結合不夠緊密帶來泛化風險。不同學科領域系統(tǒng)和平臺之間的數(shù)據(jù)不能開放共享是人工智能技術發(fā)展制約的關鍵因素，導致智能算法因數(shù)據(jù)支持較少存在單一性，無法適應復雜多變的教育場景，存在泛化風險。

1.4 機會（O）分析：外部機會

第一，國家政策大力支持。自2015年人工智能在國內快速發(fā)展以來，國務院以及教育部、工信部等對人工智能加強規(guī)劃，出臺相關政策助力人工智能技術與產業(yè)深度廣泛合作，為人工智能應用于高校人才培養(yǎng)開辟了道路。第二，數(shù)據(jù)資源豐富。目前一些大型企業(yè)和研究機構開發(fā)了很多開源人工智能組件庫和算法庫，對外開放云服務、云計算，只要建立合理使用數(shù)據(jù)的制度和政策體系，加大開放力度，消除數(shù)據(jù)壁壘，人工智能的應用范圍會更加寬廣[3]。第三，網(wǎng)絡信息成熟化。隨著信息技術及網(wǎng)絡全球化，大數(shù)據(jù)、感知智能、5G等技術快速發(fā)展，為人工智能發(fā)展提供了基礎支撐，有利于人工智能更快地融入工程學科領域。

1.5 威脅（T）分析：外部威脅

第一，人工智能在倫理價值上存在社會及安全風險。工科學生的課程教學和工程活動中，如果人文道德、工程倫理、社會責任等價值引導不足，容易產生一些社會問題。第二，人工智能作為一項高端科學技術難以充分落地。人工智能技術更新?lián)Q代速度很快，雖然有各類科技企業(yè)參與到高校人才培養(yǎng)路徑之中，但仍以試點高校為主并且針對某個專業(yè)開展，難以大面積鋪開;同時人工智能時代學習內容、學習方式的變化，也給學生自主管理帶來挑戰(zhàn)。第三，教育信息化變革有待深化。亟需與教育主管部門、大型教育平臺等共同建立大數(shù)據(jù)中心，為高等教育信息化提供數(shù)據(jù)支撐。

綜上所述，通過對人工智能融入高校工程類專業(yè)人才培養(yǎng)的優(yōu)勢、機遇、劣勢、威脅分析，得到人工智能融入高校人才培養(yǎng)SWOT分析圖，如圖2所示。

2 人工智能融入工程類專業(yè)人才培養(yǎng)的路徑思考

2.1 人工智能融入工程類專業(yè)的培養(yǎng)目標

人工智能融入工程類專業(yè)并不是要求學生掌握人工智能專業(yè)所要求的深度知識，而是重視通用性的智能知識、技能的掌握，并強調與工程的相互聯(lián)系以及智能思維和素養(yǎng)的培養(yǎng)。第一，加強掌握人工智能技術相關的數(shù)學、計算機基礎知識，能夠在智能環(huán)境中開展基本的工作。第二，掌握智能設備運行和維護等相關能力，以及對智能硬件設備有基本的認識。第三，為了使學生理解人工智能底層架構原理、實現(xiàn)及優(yōu)化，需加強面向工程問題解決的軟硬件工具的實操。第四，在智能化發(fā)展趨勢下，對信息安全以及相關工程環(huán)節(jié)的操作規(guī)范提出全新要求。

2.2 人工智能融入工程類專業(yè)人才培養(yǎng)模式實施

面對智能化趨勢，提升工程專業(yè)人才人工智能技術，在傳統(tǒng)工科專業(yè)能力培養(yǎng)的基礎上，融入人工智能相關的知識和技能培養(yǎng)模塊。應著重從課程設計、教學運行層面探討培養(yǎng)方案在工科專業(yè)中的實施。

從專業(yè)課程設計層面，依據(jù)工程類專業(yè)的實際情況，培養(yǎng)學生掌握人工智能相關知識和工具，在微積分、線性代數(shù)、計算機基礎等通識類課程基礎上，設計數(shù)值方法、離散數(shù)學等知識模塊，作為進一步理解智能思維的基礎;模型建構與數(shù)據(jù)分析是人工智能技術核心要素，可以開設工程模型建構、數(shù)據(jù)結構、模型與算法等知識模塊;針對智能優(yōu)化與應用實現(xiàn)能力的培養(yǎng)，開設機器學習、模式識別等相應模塊課程，實現(xiàn)對跨學科知識的綜合應用;同時，在理論教學中融入仿真工具、專業(yè)軟件的學習，安排實踐性仿真環(huán)節(jié)和產業(yè)實習環(huán)節(jié)，加強學生工程設計或生產操作方面的訓練;將工程倫理的教學內容融入到課程教學中，培養(yǎng)具有安全、環(huán)保意識的工程技術人才。知識模塊組合模式如圖3所示。

在教學任務設計層面，由于智能化趨勢下知識和技術高速更新迭代，統(tǒng)一、固化的學科培養(yǎng)計劃越來越難以滿足學生學習和應用的需要，因而設計以模塊課程、選修課程等為載體的靈活、可組合專業(yè)培養(yǎng)方案，提供學生根據(jù)自身需要自主設計學習計劃的機會。

3 人工智能融入高校工程類專業(yè)人才培養(yǎng)的對策建議

3.1 SO戰(zhàn)略：制定宏觀層面的智能戰(zhàn)略規(guī)劃，為教學提供多樣化地信息支持

面對人工智能發(fā)展的趨勢，將智能與工程相融合，結合產業(yè)和行業(yè)的數(shù)據(jù)分析，有針對性地制定工程人才發(fā)展規(guī)劃，培養(yǎng)和儲備面向智能環(huán)境需求的人才。注重加大智能相關領域的資源投入，系統(tǒng)設計機器人操控、智能實訓等培養(yǎng)環(huán)節(jié)，并通過新專業(yè)設置、產業(yè)實踐引導、跨院系資源整合等方式實現(xiàn)人工智能與工程的深度匯聚。高校將這些系統(tǒng)、平臺進行關聯(lián)、整合與創(chuàng)新，建設一個全面有力支撐校園活動的信息環(huán)境。

3.2 WO戰(zhàn)略：利用機遇改變劣勢，將教學方案融入工程類專業(yè)系統(tǒng)

3.2.1 通過教學方案設計深化人工智能與工程專業(yè)的系統(tǒng)融合

傳統(tǒng)工業(yè)需要轉型升級以適應智能環(huán)境的發(fā)展要求，產業(yè)對于人才的需求也發(fā)生了本質性的變化，高等學校也將形成新的學科專業(yè)或對傳統(tǒng)學科專業(yè)進行布局調整，并重構課程知識體系。在人工智能背景下人才培養(yǎng)本質，是針對融入人工智能技術的體系和應用領域，使學生掌握人工智能的基本思想和實現(xiàn)方法，掌握基本分析與設計方法，培養(yǎng)工科學生解決實際工程問題能力，在項目實踐和問題導向的學習環(huán)境中將工程與人工智能相融合。課程是人工智能技術融入工程類專業(yè)培養(yǎng)的關鍵載體之一，要突破新課程、新教材與舊內容的束縛，突破單一學科界限，建立“模塊化、組合型、多路徑”的培養(yǎng)方案，建立“素質教育+人工智能技術+專業(yè)+X”的培養(yǎng)模式，建立“通識必修+通識選修+專業(yè)必修+開放選修”的課程體系，加強必修課與選修課的相互協(xié)調，給予學生更多的自主設計學習計劃的機會，促進學生全面發(fā)展。

3.2.2 堅持管理主體多元化

人工智能時代是重塑教育教學的時期，人工智能技術不僅應從“教”的層面推動教育教學變革，更應加強“育”的層面引導。教師需要關注學生的全面發(fā)展，對學生學業(yè)、身心健康、職業(yè)生涯規(guī)劃等進行多元化綜合性協(xié)同管理。創(chuàng)新創(chuàng)造是人工智能時代的特征，并且更加注重人與人之間的合作與分享，人才培養(yǎng)應從個性化和創(chuàng)造性建立，對學生綜合能力進行全面考量，培養(yǎng)適應社會發(fā)展的高素質人才。

3.3 ST戰(zhàn)略：高校與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人工智能技術人才

高校應充分利用企業(yè)在資金、場地、前沿技術研發(fā)和應用等方面的優(yōu)勢，與企業(yè)合作共建工程實踐、實習實訓平臺，為學生提供認識產業(yè)情境和了解前沿技術的機會;同時通過產業(yè)參與，整合資源再造工程教育體系，構建工程人才人工智能技術培養(yǎng)平臺，為工程教育體系的設計與變革提供信息反饋。在人工智能實踐能力培養(yǎng)模塊，要加強現(xiàn)實工程情境中的人工智能與工程類專業(yè)的銜接融合，通過仿真實訓平臺或產業(yè)實習基地，培養(yǎng)能夠應對全新的智能環(huán)境的工程技術人才。在智能倫理與安全能力模塊，要體現(xiàn)工程技術的社會價值及社會責任，加強智能應用的數(shù)據(jù)安全意識，引導學生在工程實踐中自覺遵守職業(yè)道德和規(guī)范。高校與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)人工智能技術人才模式如圖4所示。

3.4 WT戰(zhàn)略：整合軟硬件資源，提高教師人工智能教學水平

3.4.1 加快人工智能學科專業(yè)建設，構建智慧教育新生態(tài)

高校應聯(lián)合政府部門和行業(yè)協(xié)會，圍繞重點技術領域開展人才需求預測，明確工程專業(yè)人才的結構性需求;積極探索學科專業(yè)設置調整方案，促進相關教育體制改革，完善權責明確、科學有效、創(chuàng)新引導的人才培養(yǎng)制度，明確有利于工程專業(yè)人才創(chuàng)新發(fā)展的導向。硬件是智能化過程實現(xiàn)的基本保證，軟件是人工智能技術具象化的重要載體，政府部門應給予足夠的政策和經費支持，高校聯(lián)合企業(yè)共建實驗室、計算中心等實驗場地，形成工程類專業(yè)人才培養(yǎng)基礎設施和軟件載體的體系化。

3.4.2 引導教師積累產業(yè)實踐經驗，建立具備智能思維的師資隊伍

如果教師不具備智能教學的素養(yǎng)，就很難游刃有余地使用信息化工具獲取和分析數(shù)據(jù)。要突破傳統(tǒng)經驗化主導模式，支持教師學習掌握人工智能知識，深入了解產業(yè)情境和現(xiàn)實工程環(huán)境，積累產業(yè)經驗，積極探索新時代教育教學方法。鼓勵研究機構、企業(yè)與高校協(xié)同互動共建教育大數(shù)據(jù)中心，搭建教師掛職鍛煉和網(wǎng)絡研修平臺，加強產教研合作，提升教師信息素養(yǎng)，增強教師應用人工智能的能力，為培養(yǎng)高質量工程類專業(yè)人才打好基礎。

4 結束語

人工智能時代引發(fā)新一輪技術革命及產業(yè)變革，對高校工程類專業(yè)人才培養(yǎng)提出新的要求，具有將跨學科知識體系整合起來的特點，而人才培養(yǎng)體系變革有一定的周期性以及學科內在的獨立性，因此對兩者相融合提出新的挑戰(zhàn)。本文通過SWOT分析構建人工智能融入高校工程類專業(yè)人才培養(yǎng)體系，理性推進人工智能與高等教育融合共生，未來還將在課程體系、實習基地建設、智慧課堂等方面進一步探索與實踐，使高校人才培養(yǎng)工作走向信息化、智慧化。

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