人工智能時代下導(dǎo)航工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式探究

余學(xué)祥　呂偉才　王虎　趙興旺　王磊　劉超

摘? 要：人工智能的快速發(fā)展對高等院校導(dǎo)航工程專業(yè)人才培養(yǎng)將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，發(fā)展與改革導(dǎo)航工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式也勢在必行，以應(yīng)對科技發(fā)展、社會進(jìn)步對導(dǎo)航工程專業(yè)人才培養(yǎng)提出的新要求。本文從培養(yǎng)理念和目標(biāo)、培養(yǎng)內(nèi)容、培養(yǎng)方式和師資隊伍建設(shè)四個方面，對人工智能時代背景下導(dǎo)航工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式做出了一些有益的探討。

關(guān)鍵詞：人工智能;導(dǎo)航工程專業(yè);人才培養(yǎng);教學(xué)研究

中圖分類號：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）22-0194-03

Abstract：The rapid development of artificial intelligence will have a far-reaching impact on the training of navigation engineering professionals in colleges and universities. It is imperative to develop and reform the navigation engineering professional talents training mode to cope with the development of navigation engineering professionals in response to scientific and technological development and social progress. This paper makes some useful discussions on the training mode of navigation engineering professionals in the context of artificial intelligence from four aspects：training concept and goal，training content，training method and teacher team construction.

Keywords：artificial intelligence;navigation engineering;talent training;teaching research

0? 引? 言

“人工智能”一詞最早出現(xiàn)在1956年首屆夏季達(dá)特茅斯（Drtmouth）研討會上，是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)，是計算機學(xué)科的一個分支。自人工智能概念提出以來，人工智能便得到了廣泛的關(guān)注，并在近年來得到了快速發(fā)展[1]。無論是戰(zhàn)勝世界圍棋冠軍的智能機器人AlphaGo，還是能與國際象棋大師對戰(zhàn)并取得勝利的IBM深藍(lán)，都能夠很好地體現(xiàn)出人工智能的強大之處[2]。在此基礎(chǔ)上，世界各國都出臺了人工智能相關(guān)的一系列法規(guī)政策，希望能夠更好地為人工智能時代發(fā)展提供保障。2016年12月，美國稱人工智能時代即將來臨，并督促美國國會為即將到來的人工智能時代做好迎接挑戰(zhàn)的準(zhǔn)備，最主要的是未來20年內(nèi)由于人工智能技術(shù)的快速發(fā)展將會導(dǎo)致9%～47%的美國公民失去自己的工作[3]。2017年1月，英國政府宣布了“現(xiàn)代工業(yè)戰(zhàn)略”，增加47億英鎊的研發(fā)資金用在人工智能、“智能”能源技術(shù)、機器人技術(shù)和5G無線等領(lǐng)域[4]。

2017年7月20日，國務(wù)院出臺《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，提出了鼓勵高校在原有培養(yǎng)方案基礎(chǔ)上拓寬人才培養(yǎng)與人工智能相結(jié)合專業(yè)教育內(nèi)容，形成“人工智能+X”復(fù)合專業(yè)培養(yǎng)新模式，重視人工智能與數(shù)學(xué)、測繪科學(xué)、物理學(xué)、心理學(xué)、社會學(xué)、醫(yī)學(xué)、工學(xué)等多個學(xué)科專業(yè)教育的交叉融合[5]。2017年12月13日，工業(yè)和信息化部發(fā)布《促進(jìn)新一代人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動計劃（2018-2020年）》的通知，以落實《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，深入實施“中國制造2025”，突破重點領(lǐng)域，促進(jìn)人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提升制造業(yè)智能化水平，推動人工智能和實體經(jīng)濟深度融合。2018年4月20日，教育部印發(fā)《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》的通知，以引導(dǎo)高校瞄準(zhǔn)世界科技前沿，強化基礎(chǔ)研究，實現(xiàn)前瞻性基礎(chǔ)研究和引領(lǐng)性原創(chuàng)成果的重大突破，進(jìn)一步提升高校人工智能領(lǐng)域科技創(chuàng)新、人才培養(yǎng)和服務(wù)國家需求的能力。

導(dǎo)航工程專業(yè)是一門多學(xué)科交叉融合的新興工程應(yīng)用專業(yè)，主要涉及導(dǎo)航基礎(chǔ)理論，各種導(dǎo)航技術(shù)的基本原理與方法，其融合了衛(wèi)星定位技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、電子技術(shù)、信息科學(xué)技術(shù)和測繪遙感技術(shù)等多種技術(shù)手段，以解決在航空、航天、交通、軍事、電子、信息及通訊產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域的實際問題。目前，通過傳統(tǒng)導(dǎo)航工程專業(yè)培養(yǎng)出來的人才已經(jīng)能夠在車輛及船舶導(dǎo)航與監(jiān)控、精細(xì)農(nóng)業(yè)、移動互聯(lián)網(wǎng)、智能交通等多種國民經(jīng)濟發(fā)展行業(yè)中發(fā)揮巨大作用。

近年來，人工智能技術(shù)發(fā)展迅速，已經(jīng)能夠與互聯(lián)網(wǎng)、汽車、金融、會計等行業(yè)領(lǐng)域相結(jié)合，并發(fā)揮機器學(xué)習(xí)的強大功能，對各行業(yè)的發(fā)展有深刻的影響。如北斗導(dǎo)航定位與數(shù)據(jù)處理理論的發(fā)展，需要實現(xiàn)多學(xué)科融合開放型智能定位平臺[6];遙感影像智能解譯、測量機器人、無人機、無人船、無人車等，以及制圖綜合和繪圖機器人等，體現(xiàn)了人工智能對測繪地理信息產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)[7]。由于導(dǎo)航工程在國民經(jīng)濟發(fā)展中不可缺少，因此采用人工智能技術(shù)結(jié)合導(dǎo)航工程專業(yè)人才培養(yǎng)迫在眉睫。

本文結(jié)合我校2018版導(dǎo)航工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案，主要從人工智能背景下導(dǎo)航工程專業(yè)人才培養(yǎng)理念和目標(biāo)，培養(yǎng)內(nèi)容和師資隊伍建設(shè)三個方面介紹新一代導(dǎo)航工程專業(yè)人才培養(yǎng)的模式，旨在對人工智能時代下導(dǎo)航工程專業(yè)人才培養(yǎng)方式做出一些有益的探討。

1? 人工智能背景下導(dǎo)航工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)

高等院校是新一代導(dǎo)航工程人才培養(yǎng)的基地，應(yīng)更加明確培養(yǎng)人才目標(biāo)。在秉承“重基礎(chǔ)理論、重科研精神、強化實踐能力、強化綜合素質(zhì)”的基本人才培養(yǎng)理念前提下，以人工智能背景下行業(yè)需求為風(fēng)向標(biāo)，注重“知識、能力、素質(zhì)”三個方面協(xié)調(diào)發(fā)展，著力培養(yǎng)具有系統(tǒng)的學(xué)科知識背景、能適應(yīng)時代發(fā)展和變更的新一代導(dǎo)航工程專業(yè)人才。

依據(jù)國家、行業(yè)、教育部的相關(guān)文件精神以及專業(yè)教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)、工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)、我校2018版人才培養(yǎng)方案制定意見等要求，重新制定了2018版導(dǎo)航工程人才培養(yǎng)方案，確定了培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、核心課程、主要實踐環(huán)節(jié)和教學(xué)計劃等。

為培養(yǎng)合格的新一代導(dǎo)航工程專業(yè)人才，應(yīng)達(dá)到以下幾個方面的目標(biāo)：具備良好的思想道德修養(yǎng)、健全人格、高度責(zé)任感和較高職業(yè)道德修養(yǎng);能夠運用導(dǎo)航技術(shù)、電子技術(shù)、信息科學(xué)和計算機科學(xué)、人工智能等解決復(fù)雜導(dǎo)航工程問題，并能夠?qū)Λ@取的導(dǎo)航信息進(jìn)行處理、分析、表達(dá)、開發(fā)與應(yīng)用;能夠根據(jù)導(dǎo)航原理與相關(guān)技術(shù)規(guī)范提出工程設(shè)計方案，并將人文、社會、環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展等因素融入導(dǎo)航工程設(shè)計和研發(fā)中，以解決復(fù)雜工程問題;具備良好的溝通、協(xié)調(diào)和團結(jié)協(xié)作能力，畢業(yè)后5年左右能夠承擔(dān)航空航天導(dǎo)航、智能交通、室內(nèi)導(dǎo)航等項目的管理和實施工作;具備終身學(xué)習(xí)的能力，畢業(yè)后5年左右能夠?qū)⑿录夹g(shù)、新理念和新政策應(yīng)用到導(dǎo)航項目方案設(shè)計和實施過程中;具備跨文化交流與合作能力，能夠從事國際導(dǎo)航項目的管理與實施。在畢業(yè)要求方面，結(jié)合專業(yè)特點，應(yīng)達(dá)到工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的12項要求。

2? 人工智能背景下導(dǎo)航工程專業(yè)人才能力培養(yǎng)

在人工智能背景下，技術(shù)不再是不可替代的了，那些易于教授和檢驗的技能，正在或者將要被數(shù)字化和智能化取代。為了使培養(yǎng)出來的導(dǎo)航工程專業(yè)人才能夠適應(yīng)技術(shù)和市場發(fā)展的需要，除加強通識教育（如思想政治、數(shù)學(xué)、物理、電子、英語、人文和軍事等）外，還應(yīng)加強專業(yè)基礎(chǔ)知識、專業(yè)知識、相關(guān)學(xué)科知識及實踐能力的培養(yǎng)。

（1）開設(shè)專業(yè)基礎(chǔ)課程，具備掌握行業(yè)發(fā)展特點的基礎(chǔ)理論知識。導(dǎo)航工程專業(yè)人才的培養(yǎng)是為了解決目前眾多工程項目中存在的共性和特性問題，通過讓學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)導(dǎo)航工程專業(yè)基礎(chǔ)理論知識，如測繪學(xué)基礎(chǔ)、導(dǎo)航概論、導(dǎo)航學(xué)、最優(yōu)估計、自動控制原理等，了解目前導(dǎo)航工程發(fā)展趨勢及存在的問題，具備面向人工智能時代背景下工作的基本能力。通過專業(yè)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生充分了解導(dǎo)航工程專業(yè)的培養(yǎng)要求和培養(yǎng)目的，為深入學(xué)習(xí)專業(yè)知識打下較為扎實的基礎(chǔ)，為日后深入研究相關(guān)專業(yè)問題提供保障。

（2）開設(shè)相關(guān)的專業(yè)課程，使學(xué)生具備從事導(dǎo)航工程專業(yè)的工作能力。在專業(yè)基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上，繼續(xù)開設(shè)衛(wèi)星導(dǎo)航原理與數(shù)據(jù)處理、GNSS接收機原理、慣性導(dǎo)航原理、組合導(dǎo)航、數(shù)字信號處理、嵌入式系統(tǒng)與程序設(shè)計、導(dǎo)航電子地圖等核心專業(yè)課程，以掌握當(dāng)前主流的導(dǎo)航定位及其實現(xiàn)技術(shù)，為今后從事導(dǎo)航工程專業(yè)及相關(guān)專業(yè)工作打下扎實的理論基礎(chǔ)。

（3）以新工科專業(yè)建設(shè)為導(dǎo)向，加強相關(guān)學(xué)科的融合。人們?nèi)粘Ｉ钪袑ξ恢眯畔⒉粩嗵岢龅男枨螅沟脤?dǎo)航定位技術(shù)與移動互聯(lián)網(wǎng)、智能交通、現(xiàn)代物流及公共安全等的聯(lián)系越來越密切，具體表現(xiàn)在基于導(dǎo)航定位技術(shù)的各種移動終端上，特別是隨著Android、iPhone OS等嵌入式體統(tǒng)的興起，使得移動終端上導(dǎo)航技術(shù)的開發(fā)異軍突起。在學(xué)習(xí)計算機軟硬件基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)上，增設(shè)模式識別與人工智能技術(shù)、地理信息技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線通訊技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)與云計算技術(shù)、室內(nèi)定位技術(shù)、軟件工程技術(shù)等，促進(jìn)就業(yè)與畢業(yè)的無縫鏈接，為學(xué)生在專業(yè)上實現(xiàn)全面發(fā)展和具備終身學(xué)習(xí)能力提供強有力的支撐。

（4）構(gòu)建實踐課程體系，增強學(xué)生分析和解決問題的能力。導(dǎo)航工程是一門實踐性很強的工科專業(yè)，通過工程實踐，一方面可有效地提高理論知識的學(xué)習(xí)效果，另一方面也可激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。2018版導(dǎo)航工程人才培養(yǎng)方案中，專業(yè)實踐類課程主要包括衛(wèi)星導(dǎo)航課程設(shè)計與實習(xí)、最優(yōu)估計課程設(shè)計、慣性導(dǎo)航課程設(shè)計與實習(xí)、組合導(dǎo)航課程設(shè)計、導(dǎo)航電子地圖課程設(shè)計、嵌入式系統(tǒng)與程序設(shè)計實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)與設(shè)計等，為學(xué)生離開校門、走向社會提供了工程訓(xùn)練基礎(chǔ)和工作基礎(chǔ)。

3? 人工智能背景下導(dǎo)航工程專業(yè)師資隊伍建設(shè)

人工智能時代下導(dǎo)航工程專業(yè)人才的培養(yǎng)，需要導(dǎo)航工程專業(yè)教師能夠?qū)r代需求有效地融入專業(yè)知識并實施到教學(xué)實踐活動中。教師是知識的傳播者，特別是高等院校的專業(yè)授課教師，更是專業(yè)人才培養(yǎng)的中心點，因此，人工智能時代背景下，發(fā)展導(dǎo)航工程專業(yè)教育，需要培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的優(yōu)秀教育工作者。

（1）組建具有創(chuàng)新意識的導(dǎo)航工程專業(yè)教師團隊，定期開展交流研討會，積極開展人工智能技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)與云計算技術(shù)等相關(guān)專業(yè)技術(shù)知識的培訓(xùn)，加強教師對行業(yè)動態(tài)的掌握。鼓勵教師帶領(lǐng)學(xué)生積極開展導(dǎo)航工程方面的科學(xué)研究工作，并及時將研究成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容及實用產(chǎn)品。

（2）走出去，請進(jìn)來，拓展教師的專業(yè)知識面。定期選派優(yōu)秀教師到與導(dǎo)航工程相關(guān)的國內(nèi)外高校（如武漢大學(xué)等）和企業(yè)（如廣州中海達(dá)衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司、上海華測導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司等）進(jìn)行學(xué)習(xí)培訓(xùn)，及時更新和掌握新技術(shù)并運用到教學(xué)和科研工作中。邀請相關(guān)高校、科研院所、導(dǎo)航工程企業(yè)等的專家學(xué)者到校進(jìn)行授課或?qū)ｎ}學(xué)術(shù)報告;共建校企合作實驗室，將導(dǎo)航工程實際生產(chǎn)項目及相關(guān)科研問題融入課堂教學(xué)中，使教師具備良好的導(dǎo)航工程思維能力。

（3）加強教學(xué)團隊現(xiàn)代教育技術(shù)能力的提升，提高課程教學(xué)質(zhì)量。隨著信息技術(shù)、計算機技術(shù)與多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)媒體、多媒體課件、慕課、屏幕投影等現(xiàn)代技術(shù)在教育中的運用愈加廣泛?，F(xiàn)代教育技術(shù)手段更為直觀形象地展示了教育內(nèi)容，節(jié)省了大量的課堂時間，能夠進(jìn)行模擬實驗等拓展性課堂教學(xué)，以更強的邏輯性與動態(tài)性彌補了傳統(tǒng)教育的不足，提高了教學(xué)效率。在教學(xué)團隊建設(shè)中，既要注重提高團隊成員的學(xué)術(shù)水平，也重視其現(xiàn)代教育技術(shù)能力的提升，以更好地提高課程教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生在課后生活中能夠及時學(xué)習(xí)導(dǎo)航專業(yè)知識，也有利于人工智能時代背景下教學(xué)方式的進(jìn)一步革新。

4? 結(jié)? 論

教育部在《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》中指出，“人工智能的迅速發(fā)展將深刻改變?nèi)祟惿鐣?、改變世界”。“隨著互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)不斷發(fā)展，人工智能正引發(fā)可產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的科學(xué)突破、催生一批顛覆性技術(shù)，加速培育經(jīng)濟發(fā)展新動能、塑造新型產(chǎn)業(yè)體系，引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革”。導(dǎo)航工程專業(yè)只有結(jié)合人工智能等相關(guān)技術(shù)，在高校、企業(yè)、教師和學(xué)生的共同艱苦努力下，才能培養(yǎng)出緊跟時代發(fā)展和滿足社會需要的合格專業(yè)人才。

未來的人才培養(yǎng)更多地體現(xiàn)出多學(xué)科交叉融合的培養(yǎng)模式，在滿足內(nèi)部適應(yīng)性的同時還需要滿足外部適應(yīng)性。一方面，我們既要注重對學(xué)生基礎(chǔ)知識、基本能力的培養(yǎng);另一方面，更要重視學(xué)生綜合素養(yǎng)的培養(yǎng)，具備在實際工作中分析和解決問題的能力及終身自主學(xué)習(xí)、適應(yīng)時代發(fā)展的能力。本文結(jié)合我校導(dǎo)航工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案，從培養(yǎng)理念和目標(biāo)，培養(yǎng)內(nèi)容和師資隊伍建設(shè)三個方面，對人工智能時代下導(dǎo)航工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式做出一些有益的探討。

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作者簡介：余學(xué)祥（1965-），男，漢族，安徽太湖人，教授，博士生導(dǎo)師，博士，主要研究方向：衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)方面的科學(xué)研究和教學(xué)研究。