王春艷,張 天

(長春師范大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,吉林 長春 130032)

在世界各國大力發(fā)展人工智能的背景下,我國對教育提出新要求,并在政策領(lǐng)域給予引導(dǎo)。2018年教育部印發(fā)的《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》指出,到2030年高校要成為引領(lǐng)新一代人工智能發(fā)展的人才高地,為建設(shè)人工智能創(chuàng)新中心提供科技支撐和人才保障[1]。人工智能越來越成為教育界的熱門話題,并深刻影響著計算機專業(yè)教育領(lǐng)域的改革。

1 當前計算機專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀

近年來,計算機教育逐步成熟,為我國信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)了大批人才,但不同層次的學(xué)校并沒有形成了自己的教學(xué)特色,影響了人才培養(yǎng)質(zhì)量,教學(xué)及社會認可度遠未達到理想狀態(tài)。而當前存在的最重要問題之一則是原有的人才培養(yǎng)模式難以適應(yīng)當前人工智能迅速發(fā)展的形勢。主要表現(xiàn)在以下幾個方面:

1.1 人才培養(yǎng)定位不夠明確,辦學(xué)重點不突出,與社會需脫節(jié)

計算機和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展,促使教育展現(xiàn)出大規(guī)模、多元化的特征。人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展,必將推動教育改革。大學(xué)應(yīng)該主動適應(yīng)社會變革,正確定位人才培養(yǎng)的方向。目前我國開設(shè)計算機及相關(guān)專業(yè)的學(xué)校強調(diào)計算機技能和編程能力的培養(yǎng),對新技術(shù)培養(yǎng)存在缺失。而企業(yè)已經(jīng)廣泛地運用各種新型技術(shù),如大數(shù)據(jù)、人工智能等,這就造成人才培養(yǎng)和社會需求脫節(jié)的問題。

1.2 課程設(shè)置不合理,課程內(nèi)容陳舊,落后于實際應(yīng)用

基于人才培養(yǎng)和社會需求脫節(jié)的問題,計算機專業(yè)課程設(shè)置顯然需要調(diào)整,以適應(yīng)人工智能時代的到來。人工智能領(lǐng)域眾多研究方向均包含一個重要方面,就是研究用計算機模擬人的智能,目標是設(shè)計出智能化的計算機應(yīng)用系統(tǒng)。計算機專業(yè)學(xué)生未來可以做與人工智能相關(guān)的編程工作。這就要求高校的計算機專業(yè)課中有目的地設(shè)置與人工智能相關(guān)的課程,使學(xué)生更好地適應(yīng)社會需求。

1.3 高校網(wǎng)絡(luò)資源庫建設(shè)不夠完善,教學(xué)方式仍然依賴傳統(tǒng)的課堂教學(xué)

目前我國高校采用班級授課制,人數(shù)較多,多數(shù)以課堂講授為主要教學(xué)方式,與信息技術(shù)時代下的教育存在一定的不適性。計算機專業(yè)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)資源雖然越來越豐富,但缺少有效管理,沒有成為課堂教學(xué)的有力補充。隨著人工智能關(guān)鍵技術(shù)的廣泛應(yīng)用,教育的個性化、精細化將得以發(fā)展。

1.4 設(shè)備和實驗環(huán)境受限,難以提供良好的硬件和軟件實驗環(huán)境

人工智能方面的機器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘等對計算機硬件配置要求特別高,有些算法訓(xùn)練復(fù)雜,甚至需要專門的服務(wù)器,因此缺少與之相關(guān)的人工智能方面的學(xué)習(xí)和實驗設(shè)備是目前學(xué)校所面臨的主要困難之一。再者,如果數(shù)據(jù)集的訓(xùn)練時間較長,如何進行教學(xué)和實驗有待于探索和解決。

1.5 教師隊伍建設(shè)有待加強

計算機專業(yè)教師隊伍結(jié)構(gòu)存在不合理的問題,主要表現(xiàn)在部分教師需要豐富人工智能專業(yè)知識和基于人工智能的教學(xué)經(jīng)驗。

2 人工智能對計算機專業(yè)人才培養(yǎng)的促進作用

智能化是計算機科學(xué)技術(shù)發(fā)展的方向之一,人工智能自誕生之時起就與計算機軟件密不可分。通過計算機設(shè)計開發(fā)智能化軟件,實現(xiàn)各種人工智能應(yīng)用系統(tǒng)在各行各業(yè)的運用。在人工智能蓬勃發(fā)展的浪潮下,我國已經(jīng)有上百所院校成立了人工智能學(xué)院或開設(shè)了人工智能專業(yè),但人工智能專業(yè)是新興專業(yè),在人才培養(yǎng)模式、課程設(shè)置等方面尚未形成體系。而作為與人工智能有直接關(guān)系的計算機專業(yè)勢必迎來發(fā)展新契機。

2.1 當前人工智能領(lǐng)域的研究成為計算機學(xué)科發(fā)展的重要驅(qū)動力

人工智能主要研究如何利用軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)使計算機能夠模擬人類的智能行為,從而完成原來只有人類才能做的智能工作。人工智能是一門綜合性的交叉學(xué)科,除計算機領(lǐng)域的軟件、硬件及通信等內(nèi)容以外,還涉及心理學(xué)、哲學(xué)和語言學(xué)等學(xué)科。

計算機是研究人工智能、建設(shè)人工智能系統(tǒng)平臺的物質(zhì)基礎(chǔ)之一。計算機編程語言是人工智能應(yīng)用系統(tǒng)的實現(xiàn)工具,同時也由于人工智能的發(fā)展而不斷優(yōu)化。人工智能的研究領(lǐng)域中與計算機密切相關(guān)的方向包括自然語言處理、機器學(xué)習(xí)、模式識別、邏輯程序設(shè)計、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。正是這種旨在通過技術(shù)的升級使計算機實現(xiàn)智能化,從而替代人力進行重復(fù)性工作的需求成為計算機學(xué)科發(fā)展的強大動力。

2.2 計算機專業(yè)為人工智能發(fā)展提供人才保障

人工智能的研究和發(fā)展是當前時代的大趨勢,也是我國重點發(fā)展的領(lǐng)域。要使計算機具有智能化的能力,首先要理解計算機如何工作,才能訓(xùn)練其思考,因此進行人工智能研究需要具備計算機專業(yè)知識,特別是編程能力,才能用計算機語言與其進行溝通。但是,由于我國人工智能起步較晚,還處于初期階段,理論研究、技術(shù)實施還未健全。

從歷史發(fā)展角度來看,產(chǎn)業(yè)發(fā)展到一定階段總會遇到人才瓶頸。當前,各國急需大量人才從事與人工智能相關(guān)的工作。這種形勢下,培養(yǎng)適應(yīng)人工智能時代的計算機創(chuàng)新型人才和復(fù)合型人才應(yīng)該成為專業(yè)建設(shè)的目標之一。雖然我國有些大學(xué)已建立人工智能學(xué)院或人工智能專業(yè),但畢業(yè)生還很少,所以供需不平衡,這對行業(yè)發(fā)展非常不利。這種情況下,與人工智能最為接近的計算機專業(yè)就應(yīng)該利用自身優(yōu)勢,以社會需求定位人才培養(yǎng)目標,在課程體系中增加人工智能相關(guān)內(nèi)容,側(cè)重學(xué)生創(chuàng)新思維培養(yǎng),為學(xué)生進入人工智能領(lǐng)域工作打好基礎(chǔ)。

3 人工智能背景下的計算機專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革策略

人工智能時代,計算機專業(yè)傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式受到了一定程度的沖擊和影響,抓住機遇進行改革,既能培養(yǎng)社會急需的人才,也有利于促進高校專業(yè)建設(shè),提升畢業(yè)生質(zhì)量,促進學(xué)生就業(yè)。因此在當前的人工智能時代,高校有必要采取一系列有效策略進行人才培養(yǎng)模式改革。

3.1 更新人才培養(yǎng)觀念,明確培養(yǎng)目標

目前計算機專業(yè)人才培養(yǎng)目標存在共性化和同質(zhì)化的問題,即普遍強調(diào)項目開發(fā)與程序設(shè)計能力的培養(yǎng),這直接造成了人才培養(yǎng)的單一性,與當今社會大量需要復(fù)合型人才的需求不符[2]。學(xué)校是社會人才儲備庫,應(yīng)該關(guān)注社會需求,調(diào)整培養(yǎng)目標,在已有的人才培養(yǎng)方案中增加新內(nèi)容,人工智能理應(yīng)納入其中。師范院校的計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)還有一個重要培養(yǎng)方向,即為國家基礎(chǔ)教育培養(yǎng)信息技術(shù)教師,而目前的中小學(xué)也相繼引進了人工智能方面的課程與項目。在專門的人工智能教師上崗之前,開發(fā)課程和教學(xué)的任務(wù)責(zé)無旁貸地成為信息技術(shù)教師的工作任務(wù)之一,因此師范院校的計算機專業(yè)也有必要拓展人工智能方向的培養(yǎng)目標。

此外,“工業(yè)4.0”[3]與“中國制造2025”[4]都致力于實現(xiàn)信息技術(shù)與先進制造業(yè)結(jié)合,以信息化和工業(yè)化深度融合為發(fā)展動力,帶動新一輪制造業(yè)發(fā)展。這種情形下的智能制造業(yè)需要精通信息技術(shù)的專業(yè)人才,這也為計算機專業(yè)畢業(yè)生提供了新的就業(yè)方向。因此,在修訂已有的計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案的基礎(chǔ)上,還要擴展思路,以社會需求推動教育觀念更新,推進相關(guān)學(xué)科共建創(chuàng)新平臺,發(fā)揮多學(xué)科優(yōu)勢,深入探索協(xié)同育人。

長春師范大學(xué)計算機專業(yè)將培養(yǎng)目標定位于培養(yǎng)應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才。除師范方向外,畢業(yè)生的就業(yè)方向多樣,可以進入企事業(yè)單位等,從事與計算機相關(guān)的實踐性工作,如計算機設(shè)備、計算機網(wǎng)絡(luò)管理、信息管理系統(tǒng)維護工作,網(wǎng)頁設(shè)計與制作、廣告設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與管理工作,智能制造企業(yè)的實踐操作性工作等。長春師范大學(xué)雖然沒有成立人工智能學(xué)院,但在數(shù)學(xué)、生物、心理學(xué)等專業(yè)方面都具有較高教學(xué)水平。計算機專業(yè)可以利用這一優(yōu)勢,提高計算機專業(yè)學(xué)生的綜合能力,提高教學(xué)質(zhì)量,增強大學(xué)生的就業(yè)競爭力。

3.2 加強課程建設(shè),構(gòu)建復(fù)合型教學(xué)體系

要有意識地增設(shè)或調(diào)整課程設(shè)置,開展課程建設(shè),以適應(yīng)智能化對人才需求的新變化。在學(xué)科專業(yè)必修課程中增加“人工智能基礎(chǔ)”,開設(shè)在第六學(xué)期,前序課程是程序設(shè)計、計算機組成原理、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)等。在專業(yè)方向課程中,增加人工智能方向選修課,以需求引領(lǐng)教學(xué)。人工智能方向課程包括“Python程序設(shè)計”“機器學(xué)習(xí)”“智慧校園與教育信息”等。此外,在實踐環(huán)節(jié)“計算機新技術(shù)講座”中增添人工智能內(nèi)容。

有些學(xué)校為適應(yīng)人工智能的發(fā)展,正在改用Python作為新生的入門編程語言,主要是考慮Python語法簡單,且目前市場上大部分人工智能產(chǎn)品都采用Python編寫。計算機專業(yè)本科生需要理解程序設(shè)計實質(zhì),Python強大的支持庫卻不利于培養(yǎng)學(xué)生的編程思維。因此在大一應(yīng)采用C語言教學(xué),使學(xué)生理解算法的原理,能夠運用算法解決實際問題?；谌斯ぶ悄艿膶I(yè)方向課程體系具體如圖1所示。

圖1 基于人工智能的專業(yè)方向課程體系

3.3 建立導(dǎo)師制小組培養(yǎng)體系,加強學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)

依據(jù)計算機專業(yè)的學(xué)習(xí)特點,結(jié)合學(xué)生的不同情況,新生入學(xué)一個月后公布全學(xué)院每名專任教師的學(xué)術(shù)方向,開展師生互選,每個導(dǎo)師帶2至3名學(xué)生,在課堂教學(xué)外實施專業(yè)基礎(chǔ)實踐活動。大一期間每周師生一起開展一次時間為1～2小時的小組輔導(dǎo),教師和學(xué)生之間建立起“導(dǎo)學(xué)”關(guān)系。學(xué)生與導(dǎo)師或?qū)W生與學(xué)生之間就相關(guān)問題進行深度分析和討論,進行深度思想交流。學(xué)生提前就討論內(nèi)容自行搜集資料,準備自己要表達的觀點及論據(jù);討論過程中學(xué)生要接受同學(xué)建設(shè)性的意見并傾聽導(dǎo)師的指導(dǎo)。

導(dǎo)師制貫通本科生四年的學(xué)習(xí)過程,在大三增加人工智能領(lǐng)域相關(guān)知識及技術(shù)方面的討論(表1)。

導(dǎo)師制實施的目的是提高和發(fā)展學(xué)生的專業(yè)興趣、合作能力、實踐能力、創(chuàng)新能力,以適應(yīng)當前計算機專業(yè)發(fā)展變化快的特點。在導(dǎo)師引導(dǎo)下,師生之間的思維碰撞極大地促進了學(xué)生的學(xué)習(xí),彌補了班級授課方式的不足,培養(yǎng)了學(xué)生的溝通能力?？梢?導(dǎo)師制在高質(zhì)量人才培養(yǎng)模式中發(fā)揮了重要作用。

3.4 校企合作,以行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和就業(yè)市場需求為導(dǎo)向, 構(gòu)建學(xué)生專業(yè)實踐活動平臺

黨的二十大報告明確指出:“加強企業(yè)主導(dǎo)的產(chǎn)學(xué)研深度融合,強化目標導(dǎo)向,提高科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化水平?！盵5]采取校企合作方式的目標是為企業(yè)培養(yǎng)人才[6]。加強學(xué)生學(xué)習(xí)與實踐的能力,保障人才培養(yǎng)的實用性與針對性,有利于教育質(zhì)量的提升。校企合作能夠確保學(xué)生所學(xué)內(nèi)容不與社會脫節(jié),使學(xué)生的理論學(xué)習(xí)與實踐應(yīng)用相結(jié)合。校企合作實現(xiàn)企業(yè)與高校信息共享,促進科技創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化,有利于發(fā)掘人才。因此,校企合作是一種“雙贏”模式。

通過與企業(yè)合作,高校應(yīng)挖掘具體的專業(yè)實踐方向或特色研究項目,培養(yǎng)專業(yè)高素質(zhì)人才,在廣大學(xué)生中形成努力學(xué)習(xí)和做研究、搞開發(fā)的良好風(fēng)氣。要鼓勵學(xué)生參加突出專業(yè)發(fā)展和專業(yè)理論強化的大學(xué)生科技競賽,強化學(xué)生的項目開發(fā)、項目制作和項目維護能力,增強學(xué)生的就業(yè)競爭力。

3.5 改進教學(xué)方法,優(yōu)化教學(xué)資源

好的教學(xué)方法是提高教學(xué)質(zhì)量的有效手段。隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的成熟,出現(xiàn)了很多新型教學(xué)模式。在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生利用信息技術(shù)進行積極探索,有助于增強學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。將人工智能技術(shù)運用于教學(xué)的目的就是把“以教師為中心”的傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖處熤鲗?dǎo)、學(xué)生主體”的教學(xué)模式,使學(xué)生由被動接受知識轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹骄俊?/p>

目前,智慧校園還有待普及,而基于智能技術(shù)與教育信息化的線上教學(xué)平臺已發(fā)展起來。云班課采用人工智能技術(shù),能夠?qū)崟r獲取教學(xué)活動數(shù)據(jù)。教師通過分析教學(xué)活動情況,有針對性地優(yōu)化教學(xué)策略。伴隨人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展,智能化教學(xué)平臺將越來越完善,更能有效地促進教學(xué)活動的開展。

3.6 引導(dǎo)學(xué)生參加科研活動和各類科技比賽

人工智能因在圖像識別、數(shù)據(jù)挖掘、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方面的優(yōu)勢,成為高校計算機及相關(guān)專業(yè)科學(xué)研究的熱點領(lǐng)域。學(xué)生參與教師的科研課題和各類科技比賽,有利于提升自身的創(chuàng)新能力、探索精神和邏輯思維能力。

4 結(jié)語

為滿足人工智能背景下社會對應(yīng)用型和創(chuàng)新型計算機人才的需求,本文提出一系列改革措施:加強課程建設(shè),構(gòu)建復(fù)合型教學(xué)體系;建立導(dǎo)師制小組培養(yǎng)體系,加強學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí);實行校企合作,以行業(yè)發(fā)展和就業(yè)市場需求為導(dǎo)向,構(gòu)建學(xué)生專業(yè)實踐活動平臺;改進教學(xué)方法,優(yōu)化教學(xué)資源,基于人工智能技術(shù)促進計算機人才培養(yǎng);引導(dǎo)學(xué)生參加科研活動和各類科技比賽。實踐證明,以上策略有利于強化學(xué)生的專業(yè)知識和技能學(xué)習(xí),有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,促使他們成為本行業(yè)所需要的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才。