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        “人工智能+通信工程”復(fù)合型人才培養(yǎng)模式探索與研究

        2024-10-31 00:00:00胡瑛張細(xì)政曾賽峰喬匯東
        互聯(lián)網(wǎng)周刊 2024年20期

        摘要:隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人工智能已成為驅(qū)動(dòng)新質(zhì)生產(chǎn)力的重要引擎。在“人工智能+”的時(shí)代背景下,為滿足新時(shí)代對(duì)通信工程專業(yè)人才的新需求,本文以“人工智能+通信工程”復(fù)合型人才培養(yǎng)模式為研究對(duì)象,以服務(wù)人工智能產(chǎn)業(yè)鏈的高素質(zhì)應(yīng)用型創(chuàng)新型人才為目標(biāo),通過構(gòu)建融入人工智能技術(shù)的課程體系,實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)通信專業(yè)知識(shí)與人工智能技術(shù)的交叉融合,培養(yǎng)既懂通信又懂人工智能的復(fù)合型人才。本文所提培養(yǎng)模式可為其他高校培養(yǎng)“人工智能+X”復(fù)合人才提供參考和借鑒,有助于推動(dòng)人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)需求的緊密對(duì)接,更好地適應(yīng)未來社會(huì)的發(fā)展需求。

        關(guān)鍵詞:人工智能+X;復(fù)合型人才培養(yǎng);通信工程

        引言

        數(shù)字經(jīng)濟(jì)正在向數(shù)字智能時(shí)代邁進(jìn),人工智能(AI)大模型開啟了新一輪生產(chǎn)力革新的科技浪潮,正引發(fā)一場(chǎng)全新的工業(yè)革命,人工智能已成為驅(qū)動(dòng)新質(zhì)生產(chǎn)力的重要引擎。2024年政府工作報(bào)告提出要開展“人工智能+”行動(dòng),通過人工智能賦能的數(shù)字產(chǎn)業(yè)集群將成為我國(guó)參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)彎道超車的核心力量。當(dāng)前,各行業(yè)、各領(lǐng)域“人工智能+”的新技術(shù)、新模式、新業(yè)態(tài)不斷涌現(xiàn),“人工智能+”將帶來新的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。各行各業(yè)對(duì)掌握人工智能基本技能的人才需求正急劇增長(zhǎng),而我國(guó)在人工智能人才儲(chǔ)備方面存在明顯不足,尤其在行業(yè)應(yīng)用方面的技術(shù)人才供需失衡尤為突出,技術(shù)人才匱乏成為制約人工智能發(fā)展的最大瓶頸之一。為滿足人工智能產(chǎn)業(yè)人才需求,國(guó)務(wù)院、教育部先后發(fā)布一系列規(guī)劃和行動(dòng)計(jì)劃,要求高校完善人工智能的學(xué)科體系,加強(qiáng)人工智能領(lǐng)域科技創(chuàng)新,加快人工智能領(lǐng)域人才培養(yǎng),推動(dòng)“人工智能+X”復(fù)合型人才培養(yǎng)進(jìn)程。

        為適應(yīng)數(shù)字智能時(shí)代對(duì)人工智能復(fù)合型人才的需求,通信工程專業(yè)的人才培養(yǎng)模式必須進(jìn)行改造升級(jí),將人工智能技術(shù)融入課程體系,實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)通信專業(yè)知識(shí)與人工智能技術(shù)的交叉融合。本文以通信工程專業(yè)為例,針對(duì)人工智能時(shí)代人才培養(yǎng)面臨的問題,通過構(gòu)建“人工智能+通信工程”課程體系,探索“人工智能+通信工程”復(fù)合型人才培養(yǎng)模式。

        1. “人工智能+X”復(fù)合型人才培養(yǎng)現(xiàn)狀

        現(xiàn)階段,各高校積極開展人工智能人才培養(yǎng),自2019年35所高校首設(shè)人工智能本科專業(yè)以來,截至2023年,已有498所高校開設(shè)人工智能本科專業(yè),年招生規(guī)模超3萬人。該專業(yè)主要培養(yǎng)人工智能領(lǐng)域基礎(chǔ)理論人才,培養(yǎng)方案中知識(shí)體系側(cè)重于對(duì)人工智能自身問題的理解,對(duì)于人工智能復(fù)合型人才培養(yǎng)借鑒意義不大。目前,歐美國(guó)家的一些高校已有比較成熟的人工智能復(fù)合型人才培養(yǎng)體系,我國(guó)“人工智能+X”復(fù)合型人才培養(yǎng)模式尚處于探索階段。

        張珂等針對(duì)電子信息類專業(yè),從授課內(nèi)容、教學(xué)手段、課內(nèi)和課外實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)人工智能技術(shù)導(dǎo)論課進(jìn)行了改革[1]。周強(qiáng)等針對(duì)輕工領(lǐng)域,從課程體系、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面探討了“人工智能+輕工領(lǐng)域”交叉學(xué)科人才培養(yǎng)途徑[2]。胡清華等從校企合作角度,探索了如何通過校企聯(lián)動(dòng)培養(yǎng)既具備創(chuàng)新能力,又具備實(shí)踐能力的“人工智能+”復(fù)合型人才[3]。鄭文姣結(jié)合法律專業(yè)特點(diǎn),從培養(yǎng)目標(biāo)、課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容方面,探索了“人工智能+法律”復(fù)合型人才培養(yǎng)模式[4]。徐萍等通過教育供給側(cè)改革和多元主體協(xié)同育人模式,在粵港澳大灣區(qū)高職院校打造了“人工智能+X”復(fù)合型人才培養(yǎng)矩陣[5]。張軍從培養(yǎng)模式、知識(shí)體系等方面探討了“人工智能+電子信息”復(fù)合型人才培養(yǎng)模式,提出在實(shí)踐環(huán)節(jié)中注重培養(yǎng)學(xué)生人工智能應(yīng)用創(chuàng)新思維[6]。趙靜等構(gòu)建了“人工智能+自動(dòng)化”的課程體系,采用百度飛槳平臺(tái),通過“理論+實(shí)踐+競(jìng)賽”方式培養(yǎng)學(xué)生利用人工智能技術(shù)解決自動(dòng)化領(lǐng)域問題[7]。重慶移通學(xué)院、長(zhǎng)江大學(xué)文理學(xué)院等高校通過課程體系優(yōu)化、教學(xué)模式創(chuàng)新和協(xié)同育人機(jī)制等措施,有效提升了“人工智能+X”人才培養(yǎng)質(zhì)量[8-9]。

        2. 構(gòu)建“人工智能+通信工程”復(fù)合型人才培養(yǎng)模式

        湖南工程學(xué)院是教育部首批“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”實(shí)施高校,確立了特色鮮明、貢獻(xiàn)突出的一流工程應(yīng)用型地方大學(xué)辦學(xué)定位。湖南工程學(xué)院通信工程專業(yè)2022年獲批國(guó)家一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn),面向通信行業(yè)國(guó)家和區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求,以服務(wù)人工智能產(chǎn)業(yè)鏈的高素質(zhì)應(yīng)用型創(chuàng)新型人才為目標(biāo),基于“人工智能+通信工程”復(fù)合型人才培養(yǎng)理念,構(gòu)建了“人工智能+通信工程”復(fù)合型人才培養(yǎng)模式。

        2.1 確定“人工智能+通信工程”復(fù)合型人才培養(yǎng)目標(biāo)

        通信工程專業(yè)緊密結(jié)合人工智能、5G、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)發(fā)展,聚焦通信系統(tǒng)架構(gòu)、通信裝備制造和智能信息處理領(lǐng)域,貫徹落實(shí)黨的教育方針,堅(jiān)持立德樹人,以培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人為目標(biāo),培養(yǎng)具有扎實(shí)的通信領(lǐng)域理論知識(shí)基礎(chǔ)和工程實(shí)踐能力,掌握人工智能基本理論與方法,熟悉人工智能前沿領(lǐng)域,具有良好的思想道德素質(zhì)、工程素養(yǎng)、人文素質(zhì)、創(chuàng)新精神以及團(tuán)隊(duì)精神,能夠在通信系統(tǒng)以及相關(guān)設(shè)備制造領(lǐng)域,從事與通信工程、人工智能相關(guān)的研究、開發(fā)、應(yīng)用工作的高素質(zhì)復(fù)合型人才。

        2.2 構(gòu)建“人工智能+通信工程”復(fù)合型人才培養(yǎng)課程體系

        緊跟智能時(shí)代通信行業(yè)發(fā)展趨勢(shì),基于“人工智能+通信工程”復(fù)合型人才培養(yǎng)目標(biāo),結(jié)合人工智能技術(shù)在通信工程專業(yè)中的應(yīng)用特點(diǎn),在課程體系中融入“人工智能+”知識(shí)內(nèi)容,一方面將傳統(tǒng)專業(yè)課與人工智能進(jìn)行交叉和延展,另一方面增設(shè)人工智能方向?qū)I(yè)課,實(shí)現(xiàn)專業(yè)方向?qū)W科交叉融合轉(zhuǎn)變。通信工程專業(yè)理論課程模塊如圖1所示。

        在課程設(shè)置上,圍繞知識(shí)結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)、素質(zhì)結(jié)構(gòu)三個(gè)方面進(jìn)行專業(yè)課程群的構(gòu)建。專業(yè)能力課程群分為編程思維能力、電路分析能力、信號(hào)處理能力、通信系統(tǒng)分析能力、通信網(wǎng)絡(luò)綜合實(shí)踐能力和嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力6個(gè)子課程群,通過專業(yè)能力課程群的培養(yǎng),要求學(xué)生具有較強(qiáng)的對(duì)通信工程領(lǐng)域內(nèi)信息的分析、處理能力以及相關(guān)工程應(yīng)用綜合實(shí)踐能力等。發(fā)展能力課程群又分為現(xiàn)代通信技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、人工智能應(yīng)用開發(fā)和智能信息處理與應(yīng)用3個(gè)子課程群,通過發(fā)展能力課程群的培養(yǎng),要求學(xué)生掌握從事特定通信工程領(lǐng)域相關(guān)崗位的技術(shù)要求,具備較為熟練的職業(yè)技能,能勝任通信信息類相關(guān)技術(shù)工作崗位。

        在課程設(shè)置中,程序設(shè)計(jì)類開設(shè)了“C語言程序設(shè)計(jì)”“Python程序設(shè)計(jì)”“算法分析與設(shè)計(jì)”課程,培養(yǎng)學(xué)生的編程思維和邏輯推理能力,使學(xué)生具備扎實(shí)的編程能力和算法實(shí)現(xiàn)能力。“Python程序設(shè)計(jì)”重點(diǎn)講解NumPy、Pandas、Matplotlib、Scikit-learn在數(shù)據(jù)處理、分析和可視化等人工智能領(lǐng)域中的應(yīng)用。人工智能課程中,“人工智能導(dǎo)論”課程介紹人工智能的基本概念、發(fā)展趨勢(shì)和面臨的挑戰(zhàn),重點(diǎn)講知識(shí)工程、搜索與優(yōu)化、經(jīng)典機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等AI算法的思路和應(yīng)用,讓學(xué)生對(duì)人工智能主要方法及其應(yīng)用以及前沿?zé)狳c(diǎn)有全面的了解,遇到復(fù)雜問題時(shí)能想到用人工智能解決的思路,提高學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力?!吧疃葘W(xué)習(xí)”“自然語言處理”課程強(qiáng)調(diào)實(shí)際應(yīng)用,簡(jiǎn)化復(fù)雜的理論,讓學(xué)生聽得懂、看得見、會(huì)使用,結(jié)合AI典型應(yīng)用,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,鍛煉實(shí)踐動(dòng)手能力和解決問題的能力。

        實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)采用百度公司提供的AI Studio免費(fèi)實(shí)踐平臺(tái),基于PaddlePaddle深度學(xué)習(xí)框架進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)。PaddlePaddle提供了簡(jiǎn)潔直觀的API,擁有豐富的預(yù)訓(xùn)練模型和算法庫(kù),涵蓋計(jì)算機(jī)視覺、自然語言處理等多個(gè)領(lǐng)域,還提供了大量的在線教程、文檔和社區(qū)支持,可以幫助學(xué)生快速創(chuàng)建和部署模型,讓學(xué)生可以更專注于算法的學(xué)習(xí)和應(yīng)用,而不是復(fù)雜的編程細(xì)節(jié)。教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)安排如表1所示。

        除了新增人工智能方向?qū)I(yè)課以外,還對(duì)傳統(tǒng)專業(yè)課教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整,融入了人工智能新技術(shù)。在“嵌入式系統(tǒng)”實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),開設(shè)無人駕駛智能小車實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,要求學(xué)生利用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航和避障功能。在“移動(dòng)通信”“5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與優(yōu)化”課程中,在講解優(yōu)化無線資源分配、預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、異常檢測(cè)與故障預(yù)測(cè)、無線信道建模、信號(hào)檢測(cè)與參數(shù)估計(jì)、智能調(diào)制與解調(diào)、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與自適應(yīng)調(diào)整知識(shí)點(diǎn)時(shí),引入傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)技術(shù),使學(xué)生具備利用AI技術(shù)對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)智能化設(shè)計(jì)領(lǐng)域進(jìn)行分析、建模的工程能力。

        3. 深化校企合作,建立深度融合的育人機(jī)制

        專業(yè)堅(jiān)持以新發(fā)展理念引領(lǐng)專業(yè)建設(shè),始終把“聚焦專業(yè)產(chǎn)業(yè)、聚合體系資源、聚力實(shí)踐需求”作為專業(yè)發(fā)展的基石,通過打造校企導(dǎo)師隊(duì)伍,將產(chǎn)業(yè)鏈中的資源、需求、人才、技術(shù)、項(xiàng)目、研發(fā)等要素滲透到專業(yè)教育鏈和創(chuàng)新培養(yǎng)鏈中,構(gòu)建“對(duì)接-滲透-交融”協(xié)同育人機(jī)制[10],形成“通信通聯(lián)、同向同行”的環(huán)境氛圍和/05UPrkVGErLXv7qcflGWw==育人效果。在對(duì)接階段,通過專業(yè)教師、創(chuàng)新導(dǎo)師和創(chuàng)業(yè)導(dǎo)師的引導(dǎo),將產(chǎn)業(yè)學(xué)院的資源和需求與人才培養(yǎng)過程緊密對(duì)接,實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的結(jié)合。在滲透階段,將產(chǎn)業(yè)鏈中的要素逐漸滲透至專業(yè)教育鏈和創(chuàng)新培養(yǎng)鏈中,使人才培養(yǎng)更加貼近市場(chǎng)需求,提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和實(shí)踐能力。在交融階段,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)學(xué)院資源、需求、人才、技術(shù)、項(xiàng)目、研發(fā)等要素與專業(yè)教育鏈和創(chuàng)新培養(yǎng)鏈的深度交融,形成協(xié)同育人的良好氛圍,促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

        專業(yè)利用本校的師資、設(shè)備、科研技術(shù)等優(yōu)勢(shì)和相關(guān)企業(yè)聯(lián)合建立實(shí)驗(yàn)室,引進(jìn)企業(yè)最新的設(shè)備,同時(shí)解決了資金不足的困境。利用企業(yè)資金,與華為技術(shù)有限公司共建了SDH、EPON、NGN、PTN電信級(jí)現(xiàn)代通信技術(shù)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,與深圳市艾優(yōu)威科技有限公司IUV共建了4G/5G核心網(wǎng)、無線側(cè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室,與長(zhǎng)沙行深智能科技有限公司共建了智能網(wǎng)聯(lián)車實(shí)訓(xùn)室,與深圳市寶德科技集團(tuán)股份有限公司共建了智能產(chǎn)測(cè)、智能質(zhì)檢實(shí)訓(xùn)室。

        結(jié)語

        隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展,其在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛,通信工程領(lǐng)域也受到了很大的影響。本文探討了“人工智能+通信工程”復(fù)合型人才培養(yǎng)模式,通過重構(gòu)課程體系、深化校企合作,學(xué)生除了掌握傳統(tǒng)通信專業(yè)知識(shí),還能掌握人工智能技術(shù)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用方法和思路,從而培養(yǎng)出具備人工智能與通信工程復(fù)合型知識(shí)的高素質(zhì)人才,滿足人工智能時(shí)代社會(huì)需求的通信工程專業(yè)創(chuàng)新型人才,可為其他高校培養(yǎng)“人工智能+X”復(fù)合人才提供參考和借鑒。

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        作者簡(jiǎn)介:胡瑛,碩士研究生,副教授,huying1983@hnie.edu.cn,研究方向:高等教育研究、人工智能;張細(xì)政,博士研究生,教授,z_x_z2000@163.com,研究方向:高等教育研究。

        基金項(xiàng)目:湖南省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題——基于分層培養(yǎng)的“人工智能+”人才培養(yǎng)模式研究與實(shí)踐(編號(hào):XJK19BGD048)。

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