大數(shù)據(jù)背景下地方高校人工智能方向人才培養(yǎng)模式探索

葉 青，劉長(zhǎng)華

(1.長(zhǎng)江大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 430023；2.長(zhǎng)江大學(xué) 學(xué)校辦公室，湖北 荊州 430023)

隨著人工智能技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，世界各個(gè)國(guó)家紛紛將人工智能的發(fā)展作為國(guó)家戰(zhàn)略層面的重要布局。2017年，人工智能被寫入政府工作報(bào)告和黨的十九大報(bào)告，與此同時(shí)，國(guó)務(wù)院出臺(tái)了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，該規(guī)劃提出了面向2030年我國(guó)發(fā)展新一代人工智能的指導(dǎo)思想和戰(zhàn)略目標(biāo)，以推動(dòng)人工智能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，加快建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家和實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)國(guó)[1]。

根據(jù)億歐智庫最新發(fā)布的《2020全球人工智能人才培養(yǎng)研究報(bào)告》，全球人工智能人才的需求以每年74%的速度增長(zhǎng)，而人工智能人才儲(chǔ)備卻嚴(yán)重不足，使得人工智能領(lǐng)域的人才市場(chǎng)一直處于“供不應(yīng)求”的狀態(tài)，出現(xiàn)了全球性人才短缺的現(xiàn)象[2]。通過對(duì)中美兩個(gè)國(guó)家的人工智能人才數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，基于美國(guó)先進(jìn)的科技實(shí)力和科研水平，人工智能領(lǐng)域的人才大多具有較資深的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，占全球資深人工智能人才的50%，是中國(guó)資深人工智能人才數(shù)量的兩倍左右。此外，中國(guó)的人工智能領(lǐng)域人才相對(duì)年輕化，大部分只擁有5年以下的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)。隨著國(guó)內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的升級(jí)轉(zhuǎn)型，許多行業(yè)的智能研發(fā)都需要大量的人工智能人才作支撐[3]。如何培養(yǎng)高素質(zhì)、高質(zhì)量和高水平的人工智能人才，是我國(guó)占領(lǐng)未來科技發(fā)展制高點(diǎn)的重要命題。

為了加快我國(guó)的人工智能領(lǐng)域人才儲(chǔ)備，教育部于2018年批準(zhǔn)35所高校首批建設(shè)本科人工智能專業(yè)。2019年，新增96所高校獲批智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，101所高校獲批機(jī)器人工程專業(yè)。同年，習(xí)近平總書記在國(guó)際人工智能與教育大會(huì)上提出，要積極推進(jìn)人工智能與教育的深度融合發(fā)展，將人工智能引入校園，走進(jìn)課堂，建設(shè)學(xué)科，培養(yǎng)高素質(zhì)的人工智能人才[4]。

目前，成功開設(shè)本科人工智能專業(yè)的高校均為國(guó)家一流大學(xué)，這類高校具有國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以及相關(guān)的科研機(jī)構(gòu)作為產(chǎn)學(xué)研的支撐，且擁有大量高水平的科研工作者為學(xué)生提供專業(yè)性、權(quán)威性的教學(xué)，并能作為導(dǎo)師指導(dǎo)學(xué)生參與人工智能領(lǐng)域的相關(guān)科研工作。相比于國(guó)家一流高校，地方高校受限于地域劣勢(shì)、師資水平、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等軟硬件條件，難以滿足建立人工智能專業(yè)的需求，更適合于在計(jì)算機(jī)學(xué)科大類下新增人工智能方向，有針對(duì)性地培養(yǎng)人工智能領(lǐng)域人才。本文從地方高校的實(shí)際情況出發(fā)，對(duì)人工智能領(lǐng)域人才培養(yǎng)模式進(jìn)行深入研究，從人才培養(yǎng)目標(biāo)、師資隊(duì)伍建設(shè)、教學(xué)資源、課程體系建設(shè)和評(píng)價(jià)指標(biāo)等方面進(jìn)行探索。

1 國(guó)內(nèi)外高校人工智能領(lǐng)域人才培養(yǎng)現(xiàn)狀

國(guó)外的多所一流高校均開設(shè)了人工智能相關(guān)的本科專業(yè)，或以計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)為基礎(chǔ)設(shè)置了人工智能方向，為人才儲(chǔ)備提供了先決條件。其中，斯坦福大學(xué)(Stanford University，Stanford)在人工智能領(lǐng)域一直處于世界前列，該校在計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)下開設(shè)了人工智能方向，致力于培養(yǎng)教育、科研、工業(yè)等領(lǐng)域的通專融合型人才。該方向僅提供給具備扎實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)的高年級(jí)學(xué)生選擇，可以更好地深入學(xué)習(xí)人工智能方面的專業(yè)技術(shù)。麻省理工學(xué)院(Massachusetts Institute of Technology，MIT)沒有開設(shè)專門的人工智能本科專業(yè)，而是在計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)和電氣工程專業(yè)開設(shè)了大量人工智能相關(guān)課程，培養(yǎng)具有堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)理論知識(shí)的通用型人才?？▋?nèi)基梅隆大學(xué)(Carnegie Mellon University，CMU)擁有世界頂尖的機(jī)器人技術(shù)，該校于2018年開設(shè)了全美第一個(gè)人工智能本科專業(yè)，構(gòu)建了完善的課程體系，形成了獨(dú)具一格的人才培養(yǎng)模式[5]。

國(guó)內(nèi)涉及人工智能本科教育的領(lǐng)軍者包括清華大學(xué)、北京大學(xué)、南京大學(xué)、上海交通大學(xué)等重點(diǎn)高校[6-8]。北京大學(xué)曾于2003年開設(shè)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，從事智能機(jī)器人、機(jī)器學(xué)習(xí)、智能信息處理等領(lǐng)域的人才培養(yǎng)。清華大學(xué)針對(duì)高年級(jí)學(xué)生，引導(dǎo)專業(yè)基礎(chǔ)過硬的學(xué)生進(jìn)入智能技術(shù)與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室及相關(guān)科研機(jī)構(gòu)從事科研工作，并提供導(dǎo)師制的輔導(dǎo)。南京大學(xué)在周志華教授的帶領(lǐng)下，于2018年成立了人工智能學(xué)院，設(shè)置了機(jī)器學(xué)習(xí)與數(shù)據(jù)挖掘和智能系統(tǒng)與應(yīng)用兩個(gè)本科專業(yè)。此外，北京航空航天大學(xué)、北京交通大學(xué)和上海交通大學(xué)主要致力于人工智能領(lǐng)域的研究生培養(yǎng)。

地方高校作為我國(guó)高等教育體系的主體部分，以服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展為目標(biāo)，著力為地方培養(yǎng)高素質(zhì)人才。目前，地方高校主要將人工智能教育設(shè)置在計(jì)算機(jī)大類下，通過開設(shè)人工智能方向或開設(shè)幾門人工智能方面的課程供學(xué)生選修，且此類課程的課時(shí)通常比較少，只能圍繞概念和基本算法展開科普性質(zhì)的教學(xué)。同時(shí)，受到學(xué)校整體科研實(shí)力和硬件配套設(shè)施的限制，缺乏功能強(qiáng)大的科研平臺(tái)作為理論實(shí)踐化的依托。此外，地方高校還存在課程體系不完善、教學(xué)模式不合理、與社會(huì)需求脫節(jié)、教學(xué)資源缺乏等問題。因此，地方高校在制定人工智能本科人才培養(yǎng)方案時(shí)，要充分考慮學(xué)科設(shè)置、教學(xué)資源、師資水平、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等因素，探索適合本校實(shí)際情況的培養(yǎng)模式。

2 地方高校人工智能方向人才培養(yǎng)模式探索

地方高校在計(jì)算機(jī)學(xué)科大類下設(shè)置人工智能方向時(shí)，不能僅僅依靠新增幾門人工智能相關(guān)的課程，必須具有明確的人才培養(yǎng)目標(biāo)，制定清晰的專業(yè)方向規(guī)劃。針對(duì)當(dāng)前地方高校在人工智能方向人才培養(yǎng)上普遍存在的問題，結(jié)合人工智能理論與實(shí)際并重的特點(diǎn)、企業(yè)需求、地方高校學(xué)科背景和學(xué)生層次，從以下幾個(gè)方面對(duì)人才培養(yǎng)模式展開探索。

1)人才培養(yǎng)目標(biāo)。不同于一流高校的精英人才培養(yǎng)目標(biāo)，地方高校人工智能方向應(yīng)該致力于培養(yǎng)兼具學(xué)科基礎(chǔ)理論知識(shí)和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)的復(fù)合型人才，基本培養(yǎng)目標(biāo)包括數(shù)學(xué)邏輯思維能力培養(yǎng)、多學(xué)科交叉融合能力培養(yǎng)和工程領(lǐng)域的創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)三個(gè)方面，如圖1所示。

圖1 人才培養(yǎng)目標(biāo)

數(shù)學(xué)邏輯思維能力培養(yǎng)。人工智能領(lǐng)域人才除了具備計(jì)算機(jī)科學(xué)方面的專業(yè)知識(shí)，還要掌握數(shù)據(jù)科學(xué)的相關(guān)技術(shù)和知識(shí)。人工智能領(lǐng)域的本質(zhì)是從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)知識(shí)和規(guī)律并構(gòu)建智能模型，因此，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)處理能力和邏輯思維能力有助于學(xué)生在行業(yè)中解決復(fù)雜的智能問題。

多學(xué)科交叉融合的能力培養(yǎng)。人工智能學(xué)科具有較強(qiáng)的交叉性，地方高校在人才培養(yǎng)過程中要以計(jì)算機(jī)學(xué)科為基礎(chǔ)，鼓勵(lì)、促進(jìn)學(xué)生吸收生物科學(xué)、電氣工程、語言學(xué)、音樂藝術(shù)、統(tǒng)計(jì)科學(xué)等交叉學(xué)科的核心知識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生在應(yīng)用領(lǐng)域的知識(shí)儲(chǔ)備，提高學(xué)生的專業(yè)延伸拓展能力。

工程領(lǐng)域的創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)。面向國(guó)家提出的“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略”和“新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃”，未來的人工智能領(lǐng)域人才應(yīng)該具備較強(qiáng)的創(chuàng)新實(shí)踐能力。地方高校應(yīng)該根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求設(shè)定人工智能方向的培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)具有一定開拓創(chuàng)新精神和雙創(chuàng)思維能力的人才。

2)師資隊(duì)伍建設(shè)。地方高校的教師通常具有較強(qiáng)的專業(yè)理論水平和一定的科研能力，但是大部分教師缺乏人工智能領(lǐng)域工程實(shí)踐的背景和經(jīng)歷，實(shí)踐能力相對(duì)來說顯得薄弱。同時(shí)，由于日常教學(xué)工作的繁瑣，教師無法參加長(zhǎng)期且系統(tǒng)的實(shí)踐培訓(xùn)，更難以接觸真正的前沿行業(yè)崗位。在日新月異的人工智能領(lǐng)域，這類缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的教師難以培養(yǎng)出具備較強(qiáng)數(shù)學(xué)思維能力、多學(xué)科交叉融合能力和工程創(chuàng)新能力的人才。

“工欲善其事，必先利其器”。師資隊(duì)伍建設(shè)是地方高校人工智能方向人才培養(yǎng)模式的重要組成部分，可以有效保障人才培養(yǎng)的效果[9]。在地方高校的師資隊(duì)伍建設(shè)上，應(yīng)該采取人才引進(jìn)與人才培養(yǎng)“兩手抓”的模式。一方面，加大人才引進(jìn)力度，重點(diǎn)引進(jìn)人工智能領(lǐng)域的“雙師雙能型”人才，并根據(jù)引進(jìn)教師的專業(yè)特長(zhǎng)開設(shè)包含豐富案例的實(shí)踐性選修課，從而提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力。另一方面，鼓勵(lì)現(xiàn)有教師到企業(yè)掛職或培訓(xùn)，與企業(yè)建立良好合作關(guān)系，組建由學(xué)生、教師、企業(yè)技術(shù)人員構(gòu)成的科研團(tuán)隊(duì)聯(lián)合申報(bào)重大科技專項(xiàng)，推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研成果轉(zhuǎn)化。

為了彌補(bǔ)地方高校與行業(yè)脫軌的現(xiàn)象，地方高校應(yīng)經(jīng)常邀請(qǐng)行業(yè)內(nèi)的頂尖專家學(xué)者到學(xué)校開展講座和指導(dǎo)，營(yíng)造一個(gè)良好的學(xué)術(shù)氛圍，讓教師和學(xué)生在學(xué)校也能接觸到人工智能領(lǐng)域的前沿技術(shù)，對(duì)教師能力的提升能起到較好的促進(jìn)作用。

3)創(chuàng)新型教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)。為了提高學(xué)生的創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力，培養(yǎng)具有工程實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才，地方高校應(yīng)充分利用學(xué)校現(xiàn)有條件，成立開放式創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室和創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)基地，為學(xué)生的雙創(chuàng)實(shí)踐提供場(chǎng)所。此外，利用計(jì)算機(jī)學(xué)院現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)等硬件資源，建設(shè)依托與云平臺(tái)的創(chuàng)新型教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，讓平臺(tái)成為學(xué)生的第二課堂，更能夠滿足以下三個(gè)層面的需求：

第一，傳統(tǒng)教學(xué)模式遷移。受2020年新冠疫情的影響，所有高校均采用線上授課模式開展教學(xué)活動(dòng)，這雖然是無奈之舉，但是也為今后的高校教學(xué)開啟了一種現(xiàn)代化模式。對(duì)比傳統(tǒng)的課堂授課模式和形式多變的線上授課模式，線上線下各有優(yōu)勢(shì)，兩者可以相輔相成，互相促進(jìn)?；诟咝Ｗ灾鹘⒌膭?chuàng)新型教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，將人工領(lǐng)域方向的課程資源和案例資源在云平臺(tái)上共享，學(xué)生在完成正常的課堂學(xué)習(xí)之余能夠和專業(yè)教師在線討論，可以在平臺(tái)下載感興趣的課件或資源，完成從傳統(tǒng)單一教學(xué)模式到多元化教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變。

第二，創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新指導(dǎo)。人工智能領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新項(xiàng)目對(duì)硬件資源的要求較高，依靠學(xué)生獨(dú)立完成和實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)不現(xiàn)實(shí)。因此，基于學(xué)校自建的創(chuàng)新型教學(xué)實(shí)訓(xùn)云平臺(tái)，學(xué)生可以共享平臺(tái)的計(jì)算資源、網(wǎng)絡(luò)資源和存儲(chǔ)資源，更好地實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的成型，為培養(yǎng)優(yōu)秀的人工智能領(lǐng)域雙創(chuàng)人才提供先決條件。此外，由教師上傳到平臺(tái)的優(yōu)秀雙創(chuàng)項(xiàng)目案例可以供學(xué)生參考學(xué)習(xí)，指導(dǎo)老師也可以通過平臺(tái)實(shí)時(shí)掌握項(xiàng)目的進(jìn)展情況。

第三，學(xué)科競(jìng)賽培訓(xùn)。學(xué)科競(jìng)賽是激勵(lì)學(xué)生深入鉆研專業(yè)技能的良好方式，它超出課本知識(shí)，考驗(yàn)學(xué)生的綜合實(shí)力、邏輯思維以及臨場(chǎng)應(yīng)變能力。通過教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，學(xué)生可以在專業(yè)教師的指導(dǎo)下組建團(tuán)隊(duì)，并利用云資源進(jìn)行競(jìng)賽演練。這種“以賽代練”的形式可以推動(dòng)學(xué)院的學(xué)習(xí)氛圍，同時(shí)，指導(dǎo)老師也可以更好地掌握學(xué)生情況，有針對(duì)性的輔導(dǎo)。

4)課程體系建設(shè)。根據(jù)人工智能方向的人才培養(yǎng)目標(biāo)，以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向制定專門的課程體系，課程類型應(yīng)包括：學(xué)科基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、入門選修課、核心選修課、進(jìn)階選修課和高級(jí)項(xiàng)目課程，所有的課程涵蓋了數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)據(jù)科學(xué)、人工智能等領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)。其中，專業(yè)基礎(chǔ)課是針對(duì)計(jì)算機(jī)大類下所有學(xué)生的基礎(chǔ)課程，涉及到計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)及程序設(shè)計(jì)抽象思維；入門選修課涉及人工智能相關(guān)領(lǐng)域的入門引導(dǎo)及理論概述；核心選修課包含機(jī)器學(xué)習(xí)及其數(shù)學(xué)理論和統(tǒng)計(jì)學(xué)理論；進(jìn)階選修課包含了自然語言處理、深度學(xué)習(xí)和計(jì)算機(jī)視覺等涉及人工智能前沿技術(shù)的課程；高級(jí)項(xiàng)目課程的開設(shè)是為了提高學(xué)生的實(shí)際操作能力以及創(chuàng)新能力，以實(shí)際案例出發(fā)，并結(jié)合專門的開發(fā)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)工程實(shí)踐。

地方高校在計(jì)算機(jī)科學(xué)大類下設(shè)置人工智能培養(yǎng)方向的教學(xué)內(nèi)容體系如圖2所示，該方向的詳細(xì)課程設(shè)置情況如表1所示。除去學(xué)校的公共通識(shí)課程和學(xué)科基礎(chǔ)課，表1所列出的與人工智能方向相關(guān)的課程必須修滿18門。

表1 人工智能方向主要課程

圖2 教學(xué)內(nèi)容體系

此外，在構(gòu)建課程體系的過程中，要從我國(guó)的人工智能發(fā)展現(xiàn)狀與前景以及筆者所在學(xué)校的實(shí)際情況出發(fā)，并充分考慮到人工智能領(lǐng)域發(fā)展的迅猛性，適時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，將最新的技術(shù)引入課程體系之中以更好地適應(yīng)行業(yè)發(fā)展并良好地實(shí)現(xiàn)人工智能方向的人才培養(yǎng)目標(biāo)。

3 結(jié)語

在大數(shù)據(jù)的時(shí)代背景下，人工智能領(lǐng)域已經(jīng)成為未來國(guó)家之間的戰(zhàn)略性必爭(zhēng)之地。地方高校擔(dān)負(fù)著服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、為地方培養(yǎng)高素質(zhì)人才的社會(huì)責(zé)任，在這場(chǎng)新的技術(shù)革命中，應(yīng)該更多地去探索合適的人工智能領(lǐng)域人才培養(yǎng)模式。為了培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維能力和工程實(shí)踐能力的應(yīng)用型人才，本文以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，從人才培養(yǎng)目標(biāo)、師資隊(duì)伍建設(shè)、創(chuàng)新型教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)和課程體系建設(shè)四個(gè)方面，對(duì)地方高校計(jì)算機(jī)大類下人工智能方向人才培養(yǎng)模式展開探討和研究。