辛瑞昊 張航 馮欣

摘?要：“新工科”建設(shè)是國(guó)家發(fā)展的戰(zhàn)略新需求，也是國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的新形勢(shì)。隨著世界范圍內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式的完善，綜合國(guó)力的競(jìng)爭(zhēng)已延伸至科技、教育、文化等方面。人工智能技術(shù)作為新世紀(jì)三大尖端技術(shù)之一，是繼因特網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)之后的國(guó)家關(guān)注、學(xué)習(xí)和重視的熱點(diǎn)。國(guó)家的發(fā)展離不開教育的發(fā)展和人才的培養(yǎng)，人工智能領(lǐng)域作為今后國(guó)際教育、人才競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵點(diǎn)，如何提升應(yīng)用型地方高校在人工智能領(lǐng)域的育人能力，引導(dǎo)傳統(tǒng)自動(dòng)化專業(yè)向新技術(shù)、新領(lǐng)域方向發(fā)展，將“人工智能+”的概念融入到自動(dòng)化類專業(yè)的課程建設(shè)與人才培養(yǎng)體系，對(duì)培養(yǎng)面向交叉科學(xué)問題的技術(shù)研發(fā)新工科人才具有非常重要的意義。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化專業(yè);人才培養(yǎng);科學(xué)定位

1 緒論

人工智能技術(shù)是一門多領(lǐng)域融合發(fā)展的交叉學(xué)科，與基因工程、納米科學(xué)并稱為21世紀(jì)的三大頂尖技術(shù)。人工智能的迅速發(fā)展不僅是新工科建設(shè)的重大機(jī)遇，同時(shí)也是建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家和科技強(qiáng)國(guó)的重要途徑[1-2]。人工智能技術(shù)在社會(huì)上占據(jù)著舉足輕重的地位，其發(fā)展前景廣闊，尤其體現(xiàn)在自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用中。社會(huì)、企業(yè)、高等教育學(xué)校對(duì)自動(dòng)化類應(yīng)用型的人才需求也變得更加急切。人才是國(guó)家發(fā)展的人力保障，只有不斷地培養(yǎng)其項(xiàng)目實(shí)踐能力，綜合素質(zhì)高的技術(shù)應(yīng)用型人才或創(chuàng)新型人才才能夠更好地支撐和服務(wù)社會(huì)各行各業(yè)的快速發(fā)展[3-4]。“新工科”的建設(shè)與發(fā)展?jié)M足了我國(guó)新經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需求，不僅是高校深化工程教育改革的方向，更是未來贏得國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的重要途徑。

2 自動(dòng)化類專業(yè)在人工智能背景下面臨的主要挑戰(zhàn)

我國(guó)自動(dòng)化專業(yè)是隨著新中國(guó)成立而發(fā)展的一門學(xué)科，距今已有近70年的歷史。早在自動(dòng)化專業(yè)成立的第一天，就一直是國(guó)家經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展必不可少的專業(yè)之一，也一直是招生人數(shù)最多和工作單位最受歡迎的專業(yè)之一。自動(dòng)化專業(yè)的發(fā)展伴隨著我國(guó)工業(yè)逐步從初期的電氣化走向現(xiàn)在的自動(dòng)化。而在這個(gè)發(fā)展期間，自動(dòng)化專業(yè)也在不斷調(diào)整其培養(yǎng)內(nèi)容和專業(yè)方向，從最初突出電氣化的“工業(yè)企業(yè)電氣化”發(fā)展為電氣與自動(dòng)并重的“工業(yè)電氣及自動(dòng)化”，如今正向“智能化”的方法發(fā)展。在自動(dòng)化專業(yè)發(fā)展過程中，逐漸形成了多學(xué)科交叉、寬口徑培養(yǎng)、外延寬廣等鮮明特點(diǎn)，將傳統(tǒng)的機(jī)、電、算、通信等單個(gè)概念，逐漸淡化為含有機(jī)、電、算、通信等的綜合系統(tǒng)，將“行業(yè)性專業(yè)”轉(zhuǎn)換為“跨行業(yè)專業(yè)”，打破了專業(yè)之間的壁壘，培養(yǎng)出能處理各行各業(yè)復(fù)雜系統(tǒng)問題的人才，進(jìn)一步滿足經(jīng)濟(jì)、科技、社會(huì)發(fā)展的需求[5]。但是，隨著人工智能的崛起，在新時(shí)代的發(fā)展形勢(shì)下，自動(dòng)化專業(yè)還存在一些不適應(yīng)新形勢(shì)之處，主要體現(xiàn)在專業(yè)課程體系調(diào)整、交叉學(xué)科的建立和跨行業(yè)人才的培養(yǎng)。

2.1 自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)

新技術(shù)的快速突破和人工智能的發(fā)展，對(duì)自動(dòng)化類應(yīng)用型人才提出了更高的要求，自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)需要進(jìn)行合理細(xì)化，自動(dòng)化類人才類型定位應(yīng)該從幾方面入手，重點(diǎn)培養(yǎng)研究型人才、工程研究應(yīng)用型人才、應(yīng)用技術(shù)主導(dǎo)型人才和技術(shù)技能型人才。研究型人才主要定位是培養(yǎng)自動(dòng)化理論、工程應(yīng)用及復(fù)合型人才，為進(jìn)入更高層次學(xué)位教育奠定基礎(chǔ);工程研究應(yīng)用型人才主要是培養(yǎng)能夠參與到實(shí)際工程研究、開發(fā)和應(yīng)用的人才，在兼顧職業(yè)技能發(fā)展的同時(shí)為高層次學(xué)位教育奠定基礎(chǔ);應(yīng)用技術(shù)主導(dǎo)型人才是培養(yǎng)具有初步解決實(shí)際工程問題能力的人才，能較好地適應(yīng)社會(huì)和科技發(fā)展的需求;技術(shù)技能型人才主要是培養(yǎng)具有從事在公司、工廠一線的技術(shù)和管理型人才。

2.2 自動(dòng)化專業(yè)面臨問題

從人才培養(yǎng)體系角度來看，自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)主要存在以下的問題：（1）在培養(yǎng)的過程中重視理論知識(shí)、輕實(shí)踐，這種模式不適合現(xiàn)在人才的培養(yǎng)，實(shí)踐教學(xué)獨(dú)立性，系統(tǒng)性不夠強(qiáng)，主要靠理論知識(shí)，不能形成培養(yǎng)實(shí)踐能力為主的培養(yǎng)體系;（2）培養(yǎng)體系與培養(yǎng)目標(biāo)不合適，現(xiàn)在教學(xué)體系是老師向?qū)W生傳授知識(shí)，學(xué)生缺少自主學(xué)習(xí)的能力，沒有工程的概念;（3）教學(xué)設(shè)備與實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地不健全，需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)多，但是試驗(yàn)場(chǎng)地與設(shè)備不夠，實(shí)踐脫節(jié);（4）課程設(shè)置與社會(huì)需求偏差較大，沒有根據(jù)社會(huì)需要進(jìn)行一定的課程設(shè)計(jì)，導(dǎo)致培養(yǎng)的人才知識(shí)面廣，但是了解的深度不夠;（5）教與學(xué)之間的問題，現(xiàn)今人才培養(yǎng)更多關(guān)注的是如何教，而沒有關(guān)注學(xué)生的學(xué)，正所謂一句古語，授人魚不如授人漁，我們應(yīng)該培養(yǎng)人才的自覺學(xué)習(xí)能力;（6）學(xué)與用之間的矛盾，學(xué)生學(xué)習(xí)了多門課程，但是在實(shí)際實(shí)踐中并不一定能夠很好地應(yīng)用，面對(duì)工程應(yīng)用問題時(shí)，學(xué)生的動(dòng)手能力弱的問題就顯現(xiàn)出來了。

3 推進(jìn)改革，構(gòu)建人工智能視角下自動(dòng)化類人才培養(yǎng)新模式

3.1 優(yōu)化自動(dòng)化類專業(yè)課程體系，調(diào)整課程結(jié)構(gòu)

根據(jù)CDIO評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及自動(dòng)化專業(yè)“三三式”培養(yǎng)體系，將人工智能學(xué)科知識(shí)與傳統(tǒng)自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)有機(jī)結(jié)合，優(yōu)化自動(dòng)化類專業(yè)課程培養(yǎng)體系，調(diào)整各科結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)新時(shí)代新技術(shù)的發(fā)展需求[6]。以自動(dòng)化傳統(tǒng)課程體系結(jié)構(gòu)為主體，將人工智能專業(yè)知識(shí)作用新發(fā)展方向，把理論知識(shí)、能力與素質(zhì)培養(yǎng)和實(shí)踐項(xiàng)目交叉編織，呈現(xiàn)各組織單元之間存在時(shí)間上的先后關(guān)系及內(nèi)在知識(shí)體系的邏輯關(guān)系，將各種實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)有機(jī)地結(jié)合，學(xué)時(shí)做到化整為零，使教學(xué)發(fā)揮深化知識(shí)和能力培養(yǎng)的雙重效果。

具體培養(yǎng)方法可以從以下幾方面開展：

（1）將基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，以“點(diǎn)—線—面”的形式構(gòu)建課程體系結(jié)構(gòu)，如在公共基礎(chǔ)課（高等數(shù)學(xué)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、線性代數(shù)）為基礎(chǔ)上，構(gòu)建自動(dòng)化專業(yè)基礎(chǔ)課（C語言程序設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制原理、信號(hào)與系統(tǒng)），再在專業(yè)基礎(chǔ)課上構(gòu)建專業(yè)方向課程（智能控制與機(jī)器人、智能感知、智能制造系統(tǒng)），使理論學(xué)習(xí)與專業(yè)實(shí)踐齊頭并進(jìn)。

（2）以培養(yǎng)“自動(dòng)化技術(shù)+人工智能技術(shù)”應(yīng)用型人才為目標(biāo)，將人文社科基礎(chǔ)課、自然科學(xué)基礎(chǔ)課、工程專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)方向課、基礎(chǔ)課程實(shí)踐、工程實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，以獎(jiǎng)學(xué)資助為激勵(lì)手段，培養(yǎng)能競(jìng)賽、能研究的人才。

（3）以人工智能方向人才需求為契機(jī)，培養(yǎng)本科生對(duì)智能系統(tǒng)的認(rèn)知能力，使其掌握機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器人技術(shù)、智能制造等專業(yè)知識(shí)，并能熟練使用Python、MATLAB、PLC、DCS等開發(fā)系統(tǒng)及語言。

3.2 建立人工智能學(xué)科，培養(yǎng)人工智能人才

人工智能技術(shù)的誕生是自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，計(jì)算機(jī)技術(shù)水平是人工智能技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。目前，隨著人工智能技術(shù)的崛起，相對(duì)成熟成系統(tǒng)的專業(yè)教程有限，因此，對(duì)自動(dòng)化類專業(yè)人才培養(yǎng)的課程體系需要不斷進(jìn)行調(diào)整。相對(duì)而言，自動(dòng)化專業(yè)經(jīng)過不斷的發(fā)展，自動(dòng)化專業(yè)已有完善的課程體系，這就決定了“人工智能+自動(dòng)化”專業(yè)的培養(yǎng)模式，而為了適應(yīng)自動(dòng)化類專業(yè)學(xué)生的發(fā)展和社會(huì)的需求，就需要推進(jìn)“研究型教學(xué)”，根據(jù)學(xué)情開展“大班授課+小組談?wù)摗边M(jìn)行教學(xué)研究。圍繞“人工智能+自動(dòng)化”專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，自動(dòng)化專業(yè)本科人才，除了英語、政治類、體育類等公共課程之外，還要加強(qiáng)數(shù)理基礎(chǔ)教育，特別是高等數(shù)學(xué)教育，使學(xué)生具備堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)和技能。在專業(yè)特色上重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)人工智能和自動(dòng)化結(jié)合教育（包括模式識(shí)別、數(shù)值計(jì)算方法、信號(hào)與系統(tǒng)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等），并在機(jī)器感知與機(jī)器人、智能信息處理與機(jī)器學(xué)習(xí)若干方向上進(jìn)行特色知識(shí)擴(kuò)展，同時(shí)在機(jī)器人、數(shù)據(jù)挖掘、互聯(lián)網(wǎng)+及工業(yè)4.0等領(lǐng)域進(jìn)行有選擇性的專業(yè)拓展。

3.3 匯聚人工智能相關(guān)學(xué)科人才，建立“人工智能研究中心”

隨著人工智能技術(shù)研究和應(yīng)用的不斷深入，人工智能技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)行業(yè)已產(chǎn)生了巨大的推動(dòng)作用，形成了“人工智能+”的產(chǎn)業(yè)格局，目前，人工智能在軍事、安防、制造、航空、醫(yī)療、交通、家居等多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前社會(huì)需要大量復(fù)合型人工智能技術(shù)人才。為了適應(yīng)人工智能領(lǐng)域人才的培養(yǎng)，需要建設(shè)以服務(wù)教學(xué)為目的，以培養(yǎng)學(xué)生從事智能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)、控制、分析、評(píng)價(jià)和管理等綜合技能為核心，遵循“虛實(shí)結(jié)合，能實(shí)不虛”的要求的“人工智能研究中心”，采用半監(jiān)督和自監(jiān)督學(xué)習(xí)模式，利用前沿講座、實(shí)際案例等鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，課程考核方面采用專題報(bào)告、課題探討、作品展示等方式推動(dòng)教學(xué)活動(dòng)?！叭斯ぶ悄?自動(dòng)化”專業(yè)類應(yīng)用型人才培養(yǎng)可以從以下幾方面入手：

（1）充分發(fā)揮自動(dòng)化專業(yè)特色優(yōu)勢(shì)，利用人工智能學(xué)科跨專業(yè)的特點(diǎn)，組建跨專業(yè)、跨學(xué)院的科研教學(xué)團(tuán)隊(duì)，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行跨專業(yè)和學(xué)科的交流學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生面對(duì)復(fù)雜工程、交叉學(xué)科的解決問題能力。

（2）嚴(yán)格按照學(xué)分制進(jìn)行課程學(xué)習(xí)，特別注重開展“人工智能工程訓(xùn)練”“生產(chǎn)實(shí)習(xí)”“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育”“硬件課程設(shè)計(jì)”“軟件程序開發(fā)”等培養(yǎng)專業(yè)綜合能力的課程。

（3）創(chuàng)建本科生二專業(yè)制，鼓勵(lì)學(xué)生在本專業(yè)基礎(chǔ)上額外輔修一門專業(yè)，為學(xué)有余力和有上進(jìn)心的同學(xué)，提供專業(yè)學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)和平臺(tái)配套設(shè)施，提高知識(shí)面的廣度和深度，培養(yǎng)復(fù)合型專業(yè)人才。

（4）通過建立的研究中心，加深與企業(yè)的合作，瞄準(zhǔn)企業(yè)與市場(chǎng)的需求，建立校企實(shí)訓(xùn)基地，培養(yǎng)定向的復(fù)合型應(yīng)用人才。

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項(xiàng)目支持：吉林省教學(xué)科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題“人工智能視角下的自動(dòng)化類應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系研究”（編號(hào)：ZD19057）

通訊作者：馮欣（1989—?），女，工學(xué)博士，講師，主要從事大數(shù)據(jù)分析、先進(jìn)控制理論及應(yīng)用等方面研究。