新工科背景下“數(shù)字媒體+人工智能”專業(yè)建設(shè)與人才培養(yǎng)研究

顧逸，范超，張欣

（江南大學(xué) 人工智能與計(jì)算機(jī)學(xué)院，江蘇 無錫214122）

自2017年2月在復(fù)旦大學(xué)召開工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)以來，“新工科”成為全國高校工科教育的重點(diǎn)議題。教育部隨后提出了新工科計(jì)劃，積極推進(jìn)新工科的建設(shè)［1］。按照教育部的指導(dǎo)文件，“新工科”主要體現(xiàn)在工程教育的新理念、學(xué)科專業(yè)的新結(jié)構(gòu)、人才培養(yǎng)的新模式等五個(gè)方面的“新”。新工科與代表傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的老工科相對(duì)應(yīng)，可以理解為在新技術(shù)背景下，隨著傳統(tǒng)工科的理論和應(yīng)用升級(jí)所衍生出來的新興產(chǎn)業(yè)。新工科不僅是傳統(tǒng)交叉類型工科的發(fā)展，還包括物聯(lián)網(wǎng)工程、人工智能、智能化機(jī)械制造等一批新興工科專業(yè)的應(yīng)用。

在新工科建設(shè)的背景下，江南大學(xué)數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)于2019年12月獲批“雙萬計(jì)劃”國家級(jí)一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn)。近年隨著人工智能的發(fā)展，南京大學(xué)于2018年3月設(shè)立了人工智能學(xué)院，出版了《南京大學(xué)人工智能本科專業(yè)教育培養(yǎng)體系》一書［2］。江南大學(xué)也將原屬于數(shù)字媒體學(xué)院的數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)和原屬于物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)進(jìn)行重組和強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，于2020年3月正式成立人工智能與計(jì)算機(jī)學(xué)院。新學(xué)院在2020年成功申報(bào)人工智能本科專業(yè)，在2021年9月迎來首批本科生。

在本輪重點(diǎn)建設(shè)的數(shù)字媒體技術(shù)和人工智能兩門“新工科”專業(yè)中，數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)是典型的綜合性交叉學(xué)科［3］，涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)、藝術(shù)文化與傳播傳媒等；人工智能專業(yè)屬于新興工科，是由科技進(jìn)步衍生出來的新工科代表。文章基于原有數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)的經(jīng)驗(yàn)，探索AI 助力的數(shù)字媒體專業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展路徑，為新設(shè)立的人工智能專業(yè)的人才培養(yǎng)和課程設(shè)置提供有價(jià)值的參考［4］。

一、現(xiàn)有數(shù)字媒體專業(yè)建設(shè)的問題及人工智能專業(yè)建設(shè)的定位

江南大學(xué)數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)于2006年首次招生，經(jīng)過15年的建設(shè)已進(jìn)入瓶頸期，現(xiàn)行教學(xué)方式和學(xué)生培養(yǎng)模式存在一些問題，專業(yè)的后續(xù)建設(shè)面臨著諸多挑戰(zhàn)。對(duì)于新開設(shè)的人工智能專業(yè)，需要制訂新的人才培養(yǎng)模式和專業(yè)建設(shè)方案。在此背景下，本文探索和實(shí)踐數(shù)字媒體和人工智能的有機(jī)融合，提出如下措施：

1.充分調(diào)研國內(nèi)外高校開設(shè)的人工智能專業(yè)的培養(yǎng)方案和課程體系，一方面用于數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，另一方面為人工智能專業(yè)建設(shè)方案和人才培養(yǎng)模式提供有價(jià)值的參考。

2.將AI 知識(shí)和技術(shù)有效融入數(shù)字媒體課程，助力國家一流本科專業(yè)的建設(shè)。在數(shù)字媒體的課程體系中，學(xué)校讓本科生通過理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作，體驗(yàn)并理解人工智能的相關(guān)原理和實(shí)用價(jià)值，鍛煉學(xué)生多角度思維能力，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)。

3.學(xué)習(xí)其他高校相關(guān)專業(yè)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，研究可行的新人才培養(yǎng)方案。該校著力提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐動(dòng)手能力，為學(xué)生提供必要的實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)，加強(qiáng)與社會(huì)實(shí)際需求的接軌。

4.研究“數(shù)字媒體+AI”背景下科學(xué)的學(xué)習(xí)成效考評(píng)體系，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)業(yè)熱情。該校對(duì)學(xué)院現(xiàn)有計(jì)算機(jī)大學(xué)科下的總體課程體系進(jìn)行梳理，研究AI 發(fā)展熱潮下的全局優(yōu)化方案。

二、“數(shù)字媒體+ 人工智能”專業(yè)共建的具體方案與建議

（一）探索AI 助力的數(shù)字媒體專業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展

當(dāng)前，不少國內(nèi)外院校已經(jīng)形成各自特色的“X+AI”專業(yè)建設(shè)方案。江南大學(xué)數(shù)字媒體專業(yè)有其鮮明特色，強(qiáng)調(diào)藝工融合和多元化發(fā)展。如圖1 所示，數(shù)字媒體的五大信息載體——圖像、視頻、動(dòng)畫、聲音和文字均可以與人工智能進(jìn)行有效結(jié)合。文章旨在探索更生動(dòng)多彩的教學(xué)內(nèi)容和更智能化的教學(xué)模式，具體提出如下方案和建議：

圖1 人工智能助力的數(shù)字媒體專業(yè)建設(shè)與發(fā)展方案示意

1.擬調(diào)整原有以“藝工融合”為主要特色的課程體系，設(shè)計(jì)出AI 助力的數(shù)字媒體專業(yè)的新課程體系。

AI 技術(shù)的發(fā)展為數(shù)字媒體專業(yè)的進(jìn)一步建設(shè)帶來了新的契機(jī)。本文通過改革課程教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生實(shí)踐模式，致力于將AI 技術(shù)有機(jī)融入數(shù)字媒體專業(yè)的教學(xué)和人才培養(yǎng)諸環(huán)節(jié)，促進(jìn)數(shù)字媒體專業(yè)教學(xué)模式的改進(jìn)和人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升。

2.借助AI 開展形式多樣的教學(xué)新模式，改革傳統(tǒng)教學(xué)中課程設(shè)置以理論授課為主、教學(xué)評(píng)價(jià)方式單一等主要問題。

學(xué)院數(shù)字媒體專業(yè)有不少課程的教學(xué)側(cè)重于傳授晦澀的理論知識(shí)。把人工智能中一些有趣的算法和技術(shù)帶入數(shù)字媒體專業(yè)的教學(xué)活動(dòng)中，大力推廣競技比賽、問題研討、工作坊以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的四維教學(xué)新模式，很大程度上提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)科研意識(shí)，激發(fā)其創(chuàng)業(yè)熱情。

3.借助AI 打造新型教學(xué)成效考核評(píng)價(jià)體系，注重學(xué)生的多元化能力培養(yǎng)和特長發(fā)揮，尊重學(xué)生成才的多樣性。

傳統(tǒng)數(shù)字媒體專業(yè)教學(xué)以教師為主導(dǎo)，教學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)單一。文章倡導(dǎo)采用全過程、多方位的評(píng)價(jià)方式，使評(píng)價(jià)過程智能化。新的考評(píng)體系可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生綜合素質(zhì)，為社會(huì)培養(yǎng)多元化人才。

4.基于學(xué)校的智能云平臺(tái)，實(shí)施專業(yè)資源的整合，打造創(chuàng)新型人才培養(yǎng)平臺(tái)。

借助學(xué)校的智能云平臺(tái)，倡導(dǎo)并發(fā)起大學(xué)生科創(chuàng)小團(tuán)隊(duì)。學(xué)院整合專業(yè)教師力量，為每個(gè)團(tuán)隊(duì)確定一個(gè)科研創(chuàng)新課題，進(jìn)行長期化指導(dǎo)［5］。這樣不僅有利于學(xué)生自身能力的提升，也為他們申請(qǐng)省級(jí)或國家級(jí)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，參加“互聯(lián)網(wǎng)+”“挑戰(zhàn)杯”“計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽”等大型競技比賽，積累必要的前期經(jīng)驗(yàn)。

（二）建設(shè)具有自身特色的人工智能專業(yè)

江南大學(xué)調(diào)研國內(nèi)外著名高校先進(jìn)的AI 專業(yè)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合學(xué)校實(shí)際情況，探索符合自身特色的人工智能專業(yè)教學(xué)課程體系。當(dāng)下，國內(nèi)外院校在AI 專業(yè)人才培養(yǎng)模式上存在廣泛的共識(shí)，即以循序漸進(jìn)的方式促進(jìn)學(xué)生的成長，這需要廣大師生的長期協(xié)作和相互配合，高校應(yīng)不斷地探索和優(yōu)化人工智能專業(yè)的培養(yǎng)方案和教學(xué)模式［6］。

由于人工智能的理論性、技術(shù)性以及綜合性很強(qiáng)，不光需要學(xué)生有深厚的數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)，還需要學(xué)生對(duì)專業(yè)課程進(jìn)行系統(tǒng)和深入的學(xué)習(xí)。通常，人工智能專業(yè)的培養(yǎng)主要分為軟件和硬件兩個(gè)方向，如表1 所示。

表1 人工智能的兩大培養(yǎng)方向

軟件方向側(cè)重于培養(yǎng)熟練掌握機(jī)器學(xué)習(xí)算法和能夠迅速工程實(shí)踐的新工科人才；硬件方向則重在培養(yǎng)包括機(jī)器人設(shè)計(jì)、智能制作和控制等專業(yè)領(lǐng)域人才。結(jié)合學(xué)院當(dāng)前的師資現(xiàn)狀，本研究率先對(duì)軟件方向的教學(xué)課程設(shè)置進(jìn)行初步探索，重點(diǎn)課程如表2 所示。

表2 人工智能本科專業(yè)擬開設(shè)的重點(diǎn)課程

軟件方向需要掌握扎實(shí)的數(shù)學(xué)理論功底。除了數(shù)學(xué)分析、高等代數(shù)等課程外，學(xué)生還需要學(xué)習(xí)概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、離散數(shù)學(xué)等課程。在編程實(shí)踐中，學(xué)生至少應(yīng)熟練掌握兩門以上的編程語言，Python 作為使用最為廣泛的AI 實(shí)踐類編程語言，建議高校將其列為必修課或限選課。將計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)字圖像處理技術(shù)等數(shù)字媒體技術(shù)的核心課程列入專業(yè)選修課程之中，體現(xiàn)出學(xué)院“數(shù)字媒體+人工智能”的專業(yè)特色；設(shè)置集中性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，可增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力。

最后，在國家“新工科”的大戰(zhàn)略環(huán)境下，人工智能專業(yè)的建設(shè)和發(fā)展是一個(gè)長期探索的過程，江南大學(xué)將積極與國內(nèi)外兄弟院校開展交流與合作，學(xué)習(xí)它們先進(jìn)的教學(xué)體系和管理經(jīng)驗(yàn)，堅(jiān)持自身辦學(xué)特色，將現(xiàn)有藝工融合的數(shù)字媒體特色與人工智能專業(yè)再融合，讓數(shù)字媒體專業(yè)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)反哺人工智能專業(yè)的建設(shè)，培養(yǎng)AI 浪潮下的新工科人才。

三、結(jié)語

隨著江南大學(xué)數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)獲批“雙萬計(jì)劃”國家一流本科專業(yè)建設(shè)點(diǎn)，人工智能本科專業(yè)首次招生，對(duì)新工科背景下的“數(shù)字媒體+人工智能”專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)的要求也越來越高。本研究調(diào)研國內(nèi)外已開設(shè)人工智能專業(yè)高校的課程建設(shè)和人才培養(yǎng)方案，借鑒其中的先進(jìn)教學(xué)理念，構(gòu)思AI 與數(shù)字媒體結(jié)合的有效途徑。針對(duì)數(shù)字媒體專業(yè)的進(jìn)一步建設(shè)，本研究設(shè)計(jì)了AI 賦能的四維教學(xué)新模式和人才培養(yǎng)的五大能力鏈條，對(duì)新設(shè)立的人工智能專業(yè)，提出了符合江南大學(xué)實(shí)情、兼具數(shù)字媒體特色的人工智能專業(yè)的課程體系和人才培養(yǎng)新模式。