李 賀，齊慶磊，劉 泉，劉金江，楊 楊，苑啟文

（1.南陽師范學院 計算機科學技術學院，河南 南陽 473061；2.北京郵電大學 網(wǎng)絡與交換技術國家重點實驗室，北京 100876；3.中國石油大學（華東）計算機科學與技術學院，山東 青島 266580）

0 引言

為適應“中國制造2025”國家戰(zhàn)略需要及產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟創(chuàng)新發(fā)展，應對中國產(chǎn)業(yè)變革及新一輪的科技革命，同時將國際工程教育思想本土化，新工科應運而生［1］。新工科采用多方協(xié)同的人才培養(yǎng)模式，改革現(xiàn)有模式，整合各類優(yōu)質(zhì)教育資源，培養(yǎng)出實踐及創(chuàng)新能力強的工科人才。因此，教育部在2017 年提出新工科建設行動路線推動傳統(tǒng)工科專業(yè)改造升級的倡議［2］。根據(jù)新工科理念要求，各高校要融入?yún)^(qū)域產(chǎn)業(yè)鏈和創(chuàng)新鏈，對接產(chǎn)業(yè)發(fā)展，發(fā)揮出經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉型升級的支撐作用。因此，地方高校要深化產(chǎn)學研合作，協(xié)同育人，從而培養(yǎng)出適應產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟創(chuàng)新發(fā)展的應用型人才。

隨著大數(shù)據(jù)、機器學習及神經(jīng)網(wǎng)絡等智能技術的發(fā)展，智能社會正撲面而來。當前階段創(chuàng)新是經(jīng)濟發(fā)展的重要驅動力量，而人工智能是經(jīng)濟發(fā)展的重要引擎。因此，人工智能教育也將成為人才紅利中的最大紅利。國家的重大需求和多學科交叉滲透催生出了智能科學與技術專業(yè)［3］。在人類進入智能社會后，該專業(yè)會漸漸向其他學科和專業(yè)滲透。因此，人工智能將是推動新工科建設的核心驅動力。

在人工智能背景下，趙智興等［4］基于人才培養(yǎng)理念與目標、培養(yǎng)主體及培養(yǎng)內(nèi)容探究了人工智能時代高等教育人才培養(yǎng)模式變革的困境及改進路徑。針對高職技能人才培養(yǎng)，易雅琴等［5］提出“人工智能+X”的多學科交叉育人機制；郭瑾等［6］提出人工智能與中職教育深度融合的人才培養(yǎng)模式。針對人工智能人才培養(yǎng)，李川等［7］提出構建新工科下“智能+”創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，該模式的核心是依據(jù)學校專業(yè)特長構建“人工智能+X”符合特色專業(yè)；孫紅等［8］在人工智能背景下從學校、企業(yè)、政府角度提出了新工科人才培養(yǎng)模式建議。這些方案都提出了人工智能背景下的人才培養(yǎng)模式，但未根據(jù)人工智能專業(yè)提出具體案例用以參考借鑒。本文根據(jù)人工智能對新工科人才的要求，針對地方高校探索了多方協(xié)調(diào)的人工智能人才培養(yǎng)模式，以南陽師范學院智能科學與技術專業(yè)為例，從教學資源、教學模式、課程體系和實踐教學等多個方面進行探究，為地方高校人工智能專業(yè)新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供參考。

1 新工科背景下人才培養(yǎng)模式的問題與不足

目前，許多高校已經(jīng)認識到新工科人才培養(yǎng)除了讓學生學到豐富的專業(yè)知識外，還應讓學生緊跟前沿科學技術［9］。目前，在新工科的計算機類人才培養(yǎng)方面，地方高校主要存在以下問題：

（1）人才培養(yǎng)目標不清晰。目前部分地方高校對計算機類（尤其是人工智能及大數(shù)據(jù)等新興專業(yè)）未來人才需求了解不夠透徹，對自身所處教育環(huán)境、地位認知不夠清楚，不能很好地確定人才培養(yǎng)方向及培養(yǎng)目標。

（2）學科壁壘森嚴?，F(xiàn)有的計算機類專業(yè)人才培養(yǎng)模式具有學科壁壘高、專業(yè)人才知識面窄的特點，與新工科人才培養(yǎng)模式不同。新工科人才培養(yǎng)具有多學科交叉、實踐綜合性強及創(chuàng)新性高的特點。

（3）工程人才短缺。對于計算機類專業(yè)來說，工程能力強的人才大多集中于企業(yè)中，高校計算機師資隊伍大多理論能力強，實踐能力相對較弱［10］。這在地方高校尤為普遍，而企業(yè)中豐富實踐經(jīng)驗的人才也難以到高校任職。師資隊伍實踐能力的缺失一定程度上影響了新工科人才培養(yǎng)。

（4）教學模式傳統(tǒng)。計算機類專業(yè)課程內(nèi)容具有跨學科、抽象性、理論性等特點。地方高校大都采用傳統(tǒng)的“填鴨式”教學方法，導致理論講授過多，實踐內(nèi)容較少，培養(yǎng)的學生不能夠與企業(yè)接軌。

（5）校企協(xié)同辦學機制缺失。由于缺乏創(chuàng)新意識，許多地方高校在與企業(yè)的合作中未構建協(xié)同平臺和機制，校企合作停留于表面，無法使得雙方共贏，也不能夠達到協(xié)同育人和創(chuàng)新的預期效果［11］。

（6）與企業(yè)需求不相適應。地方高校計算機類專業(yè)實習存在管理松散的問題，對于專業(yè)實習要求不夠，實習時間短，實習學生對互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的業(yè)務和工作流程不熟悉，尤其是對大數(shù)據(jù)、人工智能等新興應用，很難滿足企業(yè)實際需求［12］。

2 人工智能對新工科人才的新要求

2.1 具備多學科交叉知識

人工智能是計算機科學的一個重要分支。隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等信息技術的進步，人工智能領域不斷發(fā)展［13］。智能科學與技術是多個學科交叉而成的專業(yè)，主要包括計算機科學、神經(jīng)網(wǎng)絡、智能控制、心理學、哲學、語言學及系統(tǒng)論等［14］。因此，人工智能專業(yè)工程人才應擁有多學科知識。

2.2 具備多領域應用能力

目前，人工智能已經(jīng)滲透到各個行業(yè)，在制造業(yè)、金融服務業(yè)、物流、安防、醫(yī)療及交通等領域得到了廣泛應用［15］。學生在掌握計算機及人工智能技術的同時還需了解掌握行業(yè)的相關知識，才能很好地服務各類產(chǎn)業(yè)。

2.3 具備創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神及人文素養(yǎng)

目前，人工智能躋身我國現(xiàn)階段經(jīng)濟發(fā)展的新引擎［16］。人工智能技術是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)過程中的一個大趨勢。因此，在大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的號角下，培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神的智能科學與技術專業(yè)人才對我國經(jīng)濟發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

人文素養(yǎng)作為人的內(nèi)在品質(zhì)，主要包括人文科學的知識水平與研究能力，以及體現(xiàn)出來的以人為研究對象和中心的精神［17］。技術進步帶來的是災難還是便利主要取決于使用者的人文素養(yǎng)與道德水平。因此，培養(yǎng)具有人文精神的智能科學與技術專業(yè)工程人才具有重要意義。

3 地方高校人工智能人才培養(yǎng)機遇與挑戰(zhàn)

3.1 機遇

隨著人工智能的發(fā)展，高等教育的價值將進一步提高。因此，各高校應盡快建立與新工科相一致的人工智能專業(yè)，尤其是地方高校應深入研究我國人工智能方面的人才培養(yǎng)體系、課程設置、實驗平臺及成果轉化等方法，改革傳統(tǒng)計算機學科的教育教學方法，形成有地方特色的人工智能專業(yè)工程教育方法。同時，為適應國家發(fā)展和新工科的需要，理工類的本科生通識教育應加入人工智能的核心課程。

3.2 挑戰(zhàn)

目前，很多高校已經(jīng)將人工智能相關課程作為必修課程，其已經(jīng)成為計算機學科相關專業(yè)的重要基礎課程?，F(xiàn)在國內(nèi)外高等學校甚至中小學都認識到人工智能課程的重要作用，相繼開展了該領域的教學及研究。但與“雙一流”高校相比，地方高校由于師資力量、實驗平臺、科研平臺及學科建設有限，人工智能專業(yè)課程體系建設相對滯后，部分地方高校盲目跟風，在沒有相關二級學科建設支撐，師資與科研力量不足的情況下，直接采用“雙一流”高校的人工智能課程體系，快速開設人工智能課程，造成教學內(nèi)容無法和社會接軌，教學質(zhì)量與效果不佳的問題。

4 多方協(xié)調(diào)的地方高校人工智能人才培養(yǎng)模式探索與實踐

4.1 多方協(xié)調(diào)的地方高校人工智能人才培養(yǎng)

針對地方高校在人工智能人才培養(yǎng)方面存在的問題，以南陽師范學院多方協(xié)調(diào)開展人工智能新工科人才培養(yǎng)模式的探索與實踐為例進行分析。南陽師范學院在人工智能新工科人才培養(yǎng)的實踐探索過程中，提出了“多方協(xié)調(diào)”的地方高校人工智能新工科人才培養(yǎng)新模式，并運用于學科教學實踐，取得了良好的效果。培養(yǎng)模式如圖1所示。

4.1.1 高校內(nèi)部協(xié)調(diào)，深化校企合作

首先，南陽師范學院根據(jù)專業(yè)特點及區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的特點，確定了人工智能專業(yè)應用型的人才培養(yǎng)目標。學校內(nèi)部各院系之間學科交叉融合，計算機科學與技術學院、軟件學院、生命科學與技術學院及機電工程學院等打破原有的學科壁壘，共同負責學生的人工智能專業(yè)課程，建立了校內(nèi)多方協(xié)調(diào)的人才培養(yǎng)機制。另外，學校積極鼓勵教師進企業(yè)進修，提高教師的工程能力。其次，學院允許企業(yè)中有豐富實踐經(jīng)驗的人才到高校任教，改革教學策略及教學方法，建立具有地方區(qū)域特色的人工智能師資隊伍，避免高校人工智能工程教育與企業(yè)實際脫節(jié)。

4.1.2 企校聯(lián)合培養(yǎng)，探索共建共管

首先，企業(yè)應積極參與高校人才培養(yǎng)方案的制定。南陽師范學院積極邀請企業(yè)參與智能科學與技術專業(yè)人才培養(yǎng)方案制定，建立健全具有地方區(qū)域特色的新工科人工智能課程體系，提高學生的競爭力，避免高校人工智能人才培養(yǎng)與企業(yè)需求脫節(jié)。其次，企業(yè)和學校之間磋商聯(lián)合組建行業(yè)聯(lián)盟和研究院的可行性（目前已與中興等企業(yè)建立聯(lián)合實驗室），建立協(xié)同辦學機制，探索“雙主體”共建共管、多方協(xié)同參與的創(chuàng)新服務、人才培養(yǎng)以及運營管理等平臺。

4.1.3 政府積極協(xié)調(diào)，引導校企合作

校企合作的運行離不開政府的指導與推動，即政府必須運用行政、政策、法律、經(jīng)濟的手段，促進產(chǎn)學緊密協(xié)調(diào)合作。首先，地方政府應根據(jù)區(qū)域發(fā)展特點明確地方政府在新工科人才培養(yǎng)中的職能，在法律和政策上明確規(guī)定地方政府在新工科人才培養(yǎng)過程中擔負的職責和義務。其次，制定出具有可操作性的企業(yè)參與人才培養(yǎng)規(guī)則，如將人才培養(yǎng)情況列入企業(yè)評優(yōu)或晉級的考核指標中，從而調(diào)動企業(yè)參與人才培養(yǎng)的積極性。最后，以政府為主導，建立適合自身的地方政府、學校、企業(yè)及人工智能行業(yè)協(xié)會之間領導層面的協(xié)調(diào)合作人才培養(yǎng)指導組織，建立健全以組織章程和合作條例為形式的管理制度。

Fig.1 Multi-coordinated training mode of AI talents in local universities圖1 多方協(xié)調(diào)的地方高校人工智能人才培養(yǎng)模式

4.2 多方協(xié)調(diào)的地方高校人工智能專業(yè)建設

4.2.1 課程體系優(yōu)化：優(yōu)勢學科為基礎，多學科交叉融合

為適應人工智能產(chǎn)業(yè)化與區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的要求，以優(yōu)勢學科為基礎，多學科交叉融合建立具有特色的課程體系。以計算機學科作為人工智能專業(yè)課程體系的基礎，結合軟件學院、生命科學與技術學院及機電工程學院的優(yōu)勢課程構建如圖2所示的人才培養(yǎng)體系。

Fig.2 Talent training curriculum system of intelligent science and technology specialty圖2 智能科學與技術專業(yè)人才培養(yǎng)課程體系

智能科學與技術專業(yè)的課程體系由學科基礎課程、專業(yè)核心課程及個性化課程組成。其中，學科基礎課程主要由計算機學科基礎和公共基礎課程組成。計算機學科基礎主要包括計算機導論、程序設計基礎、計算機應用與編程及面向對象程序設計；公共基礎課程主要包括大學物理、數(shù)字電路與邏輯、高等數(shù)學、線性代數(shù)、離散數(shù)學及概率論與數(shù)理統(tǒng)計。

專業(yè)核心課程主要以計算機的核心課程（數(shù)據(jù)結構、操作系統(tǒng)、組成原理、計算機網(wǎng)絡及Python 等）為基礎，加強智能科學課程（機器人學、機器學習、智能控制理論、神經(jīng)網(wǎng)絡、人工智能導論等）的學習。

為滿足學生對人工智能專業(yè)的不同方向需求以及在各領域的應用需求，個性化課程可供學生選擇，主要有服務機器人、數(shù)字圖像處理、大數(shù)據(jù)技術、數(shù)據(jù)可視化、人工智能與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、R 語言數(shù)據(jù)分析、人機交互、算法分析與設計、自然語言處理。

4.2.2 教學模式改革：理論實踐結合，突出創(chuàng)新思維

人工智能相關專業(yè)課程理論性、抽象性強，對數(shù)學要求較高，理論教學過程中學生理解難度較大。為提高學生興趣，需要加強實驗課程。在新工科建設背景下，南陽師范學院廣泛應用多種人工智能實驗教學平臺（主要包括百度飛槳（PaddlePaddle）深度學習平臺、希冀人工智能實踐教學平臺、機器人教學實驗平臺和大數(shù)據(jù)綜合實驗平臺等），改革教學方法，以案例導入進行教學，提高學生興趣。分別在學科基礎課、專業(yè)核心課和個性化課程中加大實驗模塊，增加課程設計，建立以理論為基礎、應用為導向的人工智能教學實踐模式（見圖3）。

在專業(yè)基礎方面，除了基礎的理論學習，在大學物理實驗和數(shù)字電路實驗的基礎上增加面向對象程序實驗，并加強課程設計，鞏固學生的專業(yè)基礎。

在專業(yè)強化階段，在計算機的核心課程的基礎上加強人工智能相關課程的學習，除了計算機核心課程實驗，還增加了機器學習及神經(jīng)網(wǎng)絡等實驗。并以企業(yè)和項目實踐為引導，進一步提高學生實踐能力。

Fig.3 Teaching practice mode of intelligent science and technology specialty圖3 智能科學與技術專業(yè)教學實踐模式

在專業(yè)應用階段，以主流的人工智能技術作為課程教學方向，課程采用理論與實驗相結合的方式，主要包括服務機器人、數(shù)字圖像處理、大數(shù)據(jù)技術、自然語言處理及其相關實驗。在第七學期，要求學生以實踐應用課題開展畢業(yè)設計和畢業(yè)論文，進一步提升學生解決實際問題的能力。

4.2.3 實踐教學改革：校企合作，教師團隊指導

地方高校存在教學資源短缺的問題，在自身師資有限（尤其是人工智能工程方面）的情況下如何提升教學效果，建立起適合自身發(fā)展特色的智能科學技術專業(yè)人才培養(yǎng)模式是一個關鍵問題，而校企深度合作是解決這一問題的重要思路。學校應積極開展與企業(yè)的合作關系，建立具有地方區(qū)域特色的師資隊伍及校企協(xié)調(diào)的新工科教學模式；積極協(xié)調(diào)企業(yè)中實踐經(jīng)驗豐富的工程人才參與培養(yǎng)方案的制定；積極邀請相關專業(yè)人才參與教學或任職，參與工程人才培養(yǎng)的教學改革。同時，企業(yè)也應提供教師和學生到企業(yè)進修和實習的機會，使教師和學生了解企業(yè)需求，避免高校工程教育與企業(yè)實際脫節(jié)，提高教師和學生解決實際問題的工程能力。另外，學校和企業(yè)應聯(lián)合建立教師指導團隊，實行企業(yè)與學校的“雙導師”制，將企業(yè)項目實踐作為第二課堂學分，以實際項目和學科競賽為牽引，建立人工智能學術科技作品競賽的獎勵機制，鼓勵學生參加各項人工智能和計算機學科相關競賽，進一步提升學生的實踐創(chuàng)新能力。

4.2.4 以研促教：科研成果進課堂，以項目促創(chuàng)新

地方高校存在科研人才短缺的問題，在科研力量有限的情況下如何進行以研促教，建立科研與教學良性互動的專業(yè)人才培養(yǎng)模式是一個重要問題。目前，南陽師范學院計算機科學與技術學院采用科研成果進課堂的形式積極探索以研促教。學院定期邀請校外人工智能研究的專家與師生進行學術交流；挑選本校與人工智能研究較密切的國家自然科學基金、河南省科技攻關等項目，每兩周做一次科研報告，激發(fā)學生的科研興趣，吸引感興趣的學生積極參與到項目中；設定實驗室開放項目，提供科研資金，鼓勵學生積極參與，提高學生的科研創(chuàng)新能力。

5 初探成效與啟示

5.1 初探成效

南陽師范學院建立了以高校為主、政府引導及企業(yè)合作的多主體協(xié)調(diào)人工智能人才培養(yǎng)。2017 年南陽師范學院整合校內(nèi)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)資源，依托南陽市科技局搭建的政府平臺，打造了功能完備的高水平國家級眾創(chuàng)空間。吸引力了一批從事機器人、無人機、大數(shù)據(jù)及人工智能的電子信息企業(yè)參與，依托校企合作平臺，打造了38 個協(xié)同創(chuàng)新實踐育人平臺，發(fā)揮了政府、企業(yè)、學校的多方資源優(yōu)勢，在一定程度上實踐了多方協(xié)調(diào)的育人模式。

2018 年以來，每年暑假期間計算機與信息技術學院累計派遣教師58 人次前往百度、中興、科大訊飛、神舟數(shù)碼及江蘇傳智播客等公司進修培訓，定期邀請相關企業(yè)講師到學校進行人工智能方面的項目教學。多方協(xié)調(diào)的人工智能專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式自探索以來，學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力不斷提高，近3 年來獲得中國“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、全國軟件信息技術大賽、中國大學生計算機設計大賽、ACM 亞洲區(qū)域賽及省“挑戰(zhàn)杯”作品競賽等國家級獎勵14人次，省部級獎項26人次，近年就業(yè)率穩(wěn)定在98%。

5.2 初探啟示

人工智能專業(yè)人才的培養(yǎng)必須樹立新工科理念，理念是新工科人才培養(yǎng)導向，在教育資源有限的情況下積極協(xié)調(diào)多方力量進行人才培養(yǎng)模式的革新，才有可能實現(xiàn)地方人工智能專業(yè)人才的有效培養(yǎng)。

地方高校應根據(jù)自身特色建立適合區(qū)域發(fā)展的智能科學與技術人才培養(yǎng)方案，以工程應用為導向，對人工智能的工程人才培養(yǎng)進行精準定位。探索校內(nèi)學科融合交叉的新工科人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)模式。專業(yè)和學科建設應與當?shù)氐膮^(qū)域產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展相關，挖掘自身特色。

地方政府是指導和推動校企合作的重要力量，在高校新工科人工智能人才培養(yǎng)中不能缺位。地方政府應明確高校、企業(yè)以及自身在新工科人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)過程中的責任和義務。地方政府應多措并舉（行政、政策、法律及經(jīng)濟措施），綜合制定、執(zhí)行校企合作激勵機制，促進產(chǎn)學研緊密協(xié)調(diào)運行。

教師作為智能科學與技術專業(yè)人才培養(yǎng)的主要力量，制定合理的教育教學激勵機制是調(diào)動教師積極性的關鍵。人工智能技術日新月異，教師應加強自身學習，建立終身學習的信念。另外，學校也應為教師培訓和進修提供便利和機會，積極邀請有豐富實踐經(jīng)驗的企業(yè)高級工程人員參與教學，豐富師資力量。

學生是人才培養(yǎng)中的主體，養(yǎng)成自主學習的習慣，是成為新工科智能科學與技術專業(yè)人才的核心。而建立具有特色的課程體系、有效的教學改革及便利的實踐實習平臺是學生自主學習的基礎。

綜上，下一步將研究新工科背景下地方高校新工科智能科學與技術專業(yè)人才培養(yǎng)的改革，加強校企合作交流，不斷完善課程體系及工程實踐平臺。以新工科理念在地方高校探索與嘗試智能科學與技術專業(yè)人才培養(yǎng)模式。

6 結語

目前，人工智能新技術不斷涌現(xiàn)，隨著人工智能技術的進一步發(fā)展，智能科學與技術專業(yè)已成為高校學生學習的熱門專業(yè)。在新工科背景下，為適應人工智能技術的不斷發(fā)展，智能科學與技術專業(yè)人才培養(yǎng)應注重提高學生工程應用能力。本文針對地方高校智能科學與技術專業(yè)人才培養(yǎng)和專業(yè)建設進行了初探，提出了地方政府、學校和企業(yè)多方協(xié)調(diào)的智能科學與技術專業(yè)人才培養(yǎng)模式，可為地方高校智能科學與技術專業(yè)工程人才培養(yǎng)改革提供參考。