聶秀山　袁藝　劉新鋒　襲肖明

［摘 要］為提升省屬高校人工智能專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量，課題組基于學(xué)科特色的視角構(gòu)建了兼具科學(xué)性和特色性、強(qiáng)化學(xué)科特色的人工智能課程體系。本課程體系按實(shí)施時(shí)間劃分為七個(gè)階段（數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、編程基礎(chǔ)、機(jī)器學(xué)習(xí)、交叉融合、綜合項(xiàng)目、實(shí)戰(zhàn)項(xiàng)目、職業(yè)素養(yǎng)），突出數(shù)理基礎(chǔ)課程的改革、人工智能與高校自身學(xué)科特色專業(yè)課程的交叉融合、前沿知識(shí)和案例分析課程的建設(shè)，同時(shí)注重理論基礎(chǔ)及實(shí)踐課程的相互融合和促進(jìn)，為綜合型、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

［關(guān)鍵詞］人工智能；學(xué)科特色；課程體系

［中圖分類(lèi)號(hào)］ G642 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 2095-3437（2022）09-0204-03

為順應(yīng)時(shí)代發(fā)展、滿足國(guó)家戰(zhàn)略需求，高校需要培養(yǎng)大量的人工智能人才。人工智能專業(yè)建設(shè)應(yīng)立足于“新人才、新模式、新知識(shí)”的要求，塑造“厚基礎(chǔ)、強(qiáng)專業(yè)、寬領(lǐng)域、重應(yīng)用”的知識(shí)體系[1]，為此相關(guān)學(xué)者開(kāi)展了專業(yè)建設(shè)的相關(guān)研究。例如，陶泓杉[2]分別介紹了以美國(guó)卡耐基梅隆大學(xué)和新加坡南洋理工大學(xué)為代表的兩種人工智能本科專業(yè)特色模式，特色分別是專深和跨學(xué)科；周益民[3]基于在計(jì)算機(jī)學(xué)科大類(lèi)之下新增人工智能專業(yè)的思路細(xì)化了人工智能專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)與課程架構(gòu)；徐曉暉[4]本著差異化教學(xué)思想探討了教學(xué)內(nèi)容選擇、教學(xué)方式改革、考核體系完善、學(xué)習(xí)目標(biāo)確立等多維度問(wèn)題。

為了切實(shí)將專業(yè)建設(shè)落實(shí)到高校日常的教學(xué)與實(shí)踐中、夯實(shí)學(xué)生技術(shù)基礎(chǔ)并完善技術(shù)訓(xùn)練，需重點(diǎn)關(guān)注課程體系的建設(shè)。課程體系建設(shè)是高校教學(xué)工作的核心領(lǐng)域，是實(shí)現(xiàn)學(xué)生能力培養(yǎng)的主要途徑。目前，人工智能技術(shù)的發(fā)展十分迅速、所包含的知識(shí)龐雜且應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，要真正培養(yǎng)高質(zhì)量的人工智能人才，必須建立科學(xué)、合理、完善、系統(tǒng)的人工智能課程體系。相關(guān)學(xué)者也針對(duì)課程體系問(wèn)題展開(kāi)了具體研究。例如：黃貴懿[5]基于南洋理工大學(xué)模式和成果導(dǎo)向的視角，完善了“人工智能+X”的復(fù)合型課程體系；張艷玲[6]基于計(jì)算機(jī)專業(yè)的培養(yǎng)方案設(shè)計(jì)了人工智能方向的課程體系，特色是基礎(chǔ)課程體系、專業(yè)課程體系和工程實(shí)踐體系以及校企聯(lián)合創(chuàng)新相結(jié)合；王少青[7]綜合了一流大學(xué)的本科專業(yè)教育培養(yǎng)體系、知名教育機(jī)構(gòu)培訓(xùn)班模式的課程體系、電商平臺(tái)銷(xiāo)售的人工智能專業(yè)課程體系，提出了面向應(yīng)用型本科的人工智能專業(yè)課程體系；區(qū)蘇[8]提出了人工智能課程體系應(yīng)強(qiáng)化專業(yè)課程間的配合教學(xué)和實(shí)例化的應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)；張宇[9]提出了以“一教育（通識(shí)教育）、四思維（計(jì)算思維、系統(tǒng)思維、專業(yè)思維和創(chuàng)新思維）”為主線的專業(yè)課程體系。

總的來(lái)看，現(xiàn)有的課程體系建設(shè)研究工作重點(diǎn)關(guān)注的是學(xué)科課程及其相關(guān)實(shí)踐，在體系結(jié)構(gòu)上稍顯不足。各省屬高校一般都具有自身鮮明的學(xué)科特色，應(yīng)探索建立具有自身特色的人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)體系，其中最為基礎(chǔ)性的工作正是進(jìn)行課程體系的建設(shè)。但目前大多數(shù)省屬高校關(guān)于人工智能課程體系與自身特色的結(jié)合研究尚有提升空間，亟須對(duì)強(qiáng)化學(xué)科特色的人工智能課程體系建設(shè)進(jìn)行深入研究。

為給省屬高校人工智能課程體系的建立提供參考依據(jù)，促進(jìn)省屬高校特色型人工智能人才的培養(yǎng)，本文將對(duì)強(qiáng)化學(xué)科特色的人工智能課程體系展開(kāi)深入研究，明確構(gòu)建原則，提出具體結(jié)構(gòu)，并對(duì)重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

一、強(qiáng)化學(xué)科特色的人工智能課程體系的構(gòu)建原則

人工智能屬于計(jì)算機(jī)學(xué)科的一個(gè)分支，其培養(yǎng)體系顯然與計(jì)算機(jī)專業(yè)建設(shè)具有一定的共性，但又具有其自身特性。強(qiáng)化學(xué)科特色的人工智能課程體系不是人工智能技術(shù)和學(xué)科特色的簡(jiǎn)單結(jié)合，而是強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的交叉融合學(xué)習(xí)能力、交叉創(chuàng)新意識(shí)，同時(shí)進(jìn)一步豐富省屬高校的辦學(xué)特色，避免與省內(nèi)其他學(xué)科專業(yè)的同質(zhì)化，為培養(yǎng)特色型、應(yīng)用復(fù)合型人才提供開(kāi)拓性的思路和方法。

（一）基本原則

“突特色、強(qiáng)專業(yè)、厚基礎(chǔ)、寬領(lǐng)域、重應(yīng)用”是構(gòu)建強(qiáng)化學(xué)科特色的人工智能課程體系的基本原則。

例如，對(duì)于山東建筑大學(xué)這所以土木建筑規(guī)劃學(xué)科為特色，工理管文法農(nóng)藝多學(xué)科交叉滲透、協(xié)調(diào)發(fā)展的多科性大學(xué)，可結(jié)合學(xué)科特色，在人工智能課程體系中以“智慧城市”“智能建造”等為切入點(diǎn)，體現(xiàn)人工智能與規(guī)劃、建筑行業(yè)相結(jié)合的特色。對(duì)于財(cái)經(jīng)類(lèi)省屬高校，則可以體現(xiàn)人工智能與財(cái)政、金融、會(huì)計(jì)等專業(yè)的結(jié)合。

（二）具體原則

1.人工智能類(lèi)課程應(yīng)與先行課、后續(xù)課等知識(shí)體系實(shí)現(xiàn)充分的融合 。人工智能課程體系的建立并不是簡(jiǎn)單機(jī)械地將相關(guān)課程糅合在一起，而是要緊密?chē)@課程體系建設(shè)的核心需求，將相關(guān)課程有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。人工智能課程對(duì)數(shù)理基礎(chǔ)有較高的要求，需對(duì)數(shù)理基礎(chǔ)課程進(jìn)行有針對(duì)性的提煉，再與人工智能的專業(yè)課進(jìn)行深度銜接，從而有利于專業(yè)課程教學(xué)的順利推進(jìn)。人工智能具有十分廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，因此還應(yīng)考慮對(duì)數(shù)理基礎(chǔ)課程進(jìn)行相應(yīng)的改革，以對(duì)應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行更有針對(duì)性的滲透。

2.人工智能課程體系應(yīng)體現(xiàn)省屬高校的學(xué)科特色。應(yīng)實(shí)現(xiàn)人工智能課程與特色專業(yè)的深度融合。不能簡(jiǎn)單機(jī)械地把特色專業(yè)類(lèi)課程和人工智能類(lèi)課程糅合在一起，而是要根據(jù)培養(yǎng)方案進(jìn)度和交叉學(xué)科課程之間的關(guān)系進(jìn)行知識(shí)體系的合理結(jié)合，深入研究?jī)深?lèi)課程之間的結(jié)合點(diǎn)以及知識(shí)融合方式。

3.注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)與創(chuàng)新能力、思維能力、應(yīng)用能力。本著“時(shí)時(shí)處處皆課程、一事一物皆教育”的理念，課程體系建設(shè)應(yīng)將綜合實(shí)踐、潛在課程等都納入其中。不僅要注重培養(yǎng)學(xué)生一時(shí)的專業(yè)能力，更要注重培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)的科學(xué)素養(yǎng)和長(zhǎng)遠(yuǎn)的創(chuàng)新能力、思維能力、應(yīng)用能力，加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決本領(lǐng)域問(wèn)題的能力。同時(shí)，要以社會(huì)需求為導(dǎo)向，貫徹落實(shí)“學(xué)以致用”的理念，加強(qiáng)專業(yè)實(shí)踐以及與企業(yè)的聯(lián)系。

總之，人工智能課程體系的建設(shè)，既要考慮納入數(shù)理基礎(chǔ)課程、人工智能核心課程，又要考慮人工智能的應(yīng)用性和業(yè)界的人才需求以及國(guó)家的戰(zhàn)略需求。同時(shí)，不能僅停留在理論層面，要注重專業(yè)實(shí)踐，以更好地為業(yè)界培養(yǎng)人工智能儲(chǔ)備人才。

二、強(qiáng)化學(xué)科特色的人工智能課程體系的架構(gòu)及說(shuō)明

課程體系的實(shí)施階段可劃分為7個(gè)，課程群的具體架構(gòu)如圖1所示。

（一）數(shù)理基礎(chǔ)課的建設(shè)（對(duì)應(yīng)階段1）

人工智能技術(shù)對(duì)數(shù)理基礎(chǔ)有著非常高的要求。要培養(yǎng)相關(guān)人才，首先要對(duì)現(xiàn)有的數(shù)理基礎(chǔ)課程（例如高等數(shù)學(xué)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、線性代數(shù)等）進(jìn)行一定程度的改革。要遵循的改革原則為：既要考慮人工智能核心課程的需要，又不能影響數(shù)學(xué)類(lèi)課程在學(xué)生考研中的作用。改革要點(diǎn)如下。

1.師資配置方面。盡量配置有人工智能研究背景的師資。此類(lèi)師資在教學(xué)的過(guò)程中會(huì)注意與人工智能課程的銜接，有利于促進(jìn)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，也有利于提高學(xué)生對(duì)數(shù)理類(lèi)課程的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)，具有科研背景的教師在創(chuàng)造性、科學(xué)性教學(xué)方面也具有一定的優(yōu)勢(shì)。

2.教學(xué)方法方面。數(shù)理基礎(chǔ)類(lèi)課程中一般包含大量的物理、工程學(xué)等相關(guān)案例，可在此基礎(chǔ)上適當(dāng)?shù)丶尤肴斯ぶ悄軕?yīng)用類(lèi)案例，有利于和后續(xù)課程進(jìn)行銜接；在教授基礎(chǔ)知識(shí)的過(guò)程中，注重?cái)?shù)學(xué)建模思想的滲透，有利于增強(qiáng)學(xué)生分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。

3.嘗試構(gòu)建人工智能專業(yè)專屬的數(shù)理基礎(chǔ)課。為進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的數(shù)理基礎(chǔ)，可抽取部分相關(guān)數(shù)理知識(shí)進(jìn)行深化，同時(shí)增添部分欠缺的數(shù)理知識(shí)來(lái)構(gòu)建人工智能專業(yè)專屬的數(shù)理基礎(chǔ)課。此外，可增加數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課，強(qiáng)化數(shù)學(xué)知識(shí)與計(jì)算機(jī)編程的聯(lián)系，完成數(shù)學(xué)知識(shí)到應(yīng)用的過(guò)渡。

（二）通識(shí)基礎(chǔ)課程與專業(yè)交叉課程的建設(shè)（對(duì)應(yīng)階段4）

1.通識(shí)基礎(chǔ)課程。研究開(kāi)設(shè)本校學(xué)科特色專業(yè)與人工智能課程相結(jié)合的通識(shí)課程。

2.專業(yè)交叉課程。研究開(kāi)設(shè)本校學(xué)科特色專業(yè)與人工智能深度交叉的課程。

3.有關(guān)教材。由于此類(lèi)課程的特殊性，大多沒(méi)有現(xiàn)成的教材可直接采用，需要不同高校根據(jù)自身實(shí)際情況進(jìn)行建設(shè)。具體來(lái)說(shuō)，應(yīng)在遴選國(guó)內(nèi)教材的基礎(chǔ)上積極進(jìn)行教材的編寫(xiě)工作，編寫(xiě)時(shí)注意包含“數(shù)據(jù)分析、應(yīng)用問(wèn)題建模、方法分析”三個(gè)要素，逐步形成與課程體系相適應(yīng)的、符合“先案例，后理論，由案例引出理論，由理論對(duì)案例總結(jié)”框架的高質(zhì)量教材體系。

（三）前沿知識(shí)和案例分析課程的建設(shè)（屬于階段5）

將人工智能和專業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)體系相互融合、梳理并重新搭建后，還需要強(qiáng)化對(duì)專業(yè)前沿知識(shí)和應(yīng)用案例的介紹，這也是整個(gè)課程體系中必不可少的一部分。

為此，可聘請(qǐng)行業(yè)技術(shù)人員做產(chǎn)業(yè)分析和技術(shù)更新方面的講座。聘請(qǐng)對(duì)象既可以是業(yè)內(nèi)的著名專家，也可以是產(chǎn)業(yè)和技術(shù)第一線工作的普通技術(shù)人員。核心訴求是讓學(xué)生更貼近實(shí)際，了解相關(guān)領(lǐng)域的最新情況。

（四）智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)演練（屬于階段6）

在完成對(duì)行業(yè)一線教學(xué)案例的學(xué)習(xí)實(shí)踐后，學(xué)生將有機(jī)會(huì)自行設(shè)計(jì)與學(xué)科特色專業(yè)相結(jié)合的智能系統(tǒng)，從而真正參與到人工智能與專業(yè)應(yīng)用的實(shí)戰(zhàn)陣地及真實(shí)項(xiàng)目中，初步具備運(yùn)用人工智能解決專業(yè)問(wèn)題的思維和技能。

三、應(yīng)用實(shí)例

作為一所應(yīng)用型本科院校，山東建筑大學(xué)以重點(diǎn)服務(wù)地方基建行業(yè)發(fā)展為導(dǎo)向，在確立人工智能專業(yè)的課程體系時(shí)，一是充分考慮對(duì)本校學(xué)科特色的強(qiáng)化，二是關(guān)注土木建筑規(guī)劃行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。人工智能在智能設(shè)計(jì)、智能規(guī)劃、智能審圖等方面具有廣闊的應(yīng)用前景，相關(guān)人才卻處于極度缺乏的狀態(tài)，因此可采取以下措施。

（一）在課程體系的前三階段

強(qiáng)化數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、編程基礎(chǔ)、機(jī)器學(xué)習(xí)類(lèi)課程的基礎(chǔ)地位，采用最新版的相關(guān)經(jīng)典教材，同時(shí)組織編寫(xiě)特色講義，在數(shù)學(xué)、編程、機(jī)器學(xué)習(xí)類(lèi)知識(shí)的教授中適當(dāng)插入土木建筑規(guī)劃類(lèi)專業(yè)的應(yīng)用實(shí)例與相關(guān)案例，培養(yǎng)應(yīng)用與理論相結(jié)合的意識(shí)。

（二）在課程體系的第四階段

1.開(kāi)設(shè)本校學(xué)科特色專業(yè)與人工智能課程相結(jié)合的通識(shí)課程，如“智能城市計(jì)算導(dǎo)論”“智能建筑設(shè)計(jì)與建造導(dǎo)論”等，使學(xué)生對(duì)人工智能在相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用產(chǎn)生初步認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)利用人工智能技術(shù)解決專業(yè)問(wèn)題的興趣，為后續(xù)課程學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

2.進(jìn)一步開(kāi)設(shè)特色學(xué)科與人工智能深度交叉的課程，先設(shè)定為選修課，供有興趣的學(xué)生以及輔修類(lèi)學(xué)生選擇。

3.抓緊組織教材編寫(xiě)，逐步形成“突出跨專業(yè)融合，先案例后理論，案例引出理論，理論總結(jié)案例”的高質(zhì)量教材體系。

（三）在課程體系的第五階段

1.設(shè)置特色課程設(shè)計(jì)，學(xué)生在前期各課程知識(shí)的基礎(chǔ)上完成一個(gè)人工智能與土木建筑規(guī)劃相結(jié)合的大型設(shè)計(jì)任務(wù)。

2.開(kāi)設(shè)“行業(yè)應(yīng)用前沿”選修課，同時(shí)聘請(qǐng)人工智能領(lǐng)域、土木建筑規(guī)劃領(lǐng)域的一線專家、技術(shù)人員作為講師來(lái)做產(chǎn)業(yè)分析和技術(shù)更新方面的講座，向?qū)W生傳遞最新業(yè)內(nèi)進(jìn)展、突出融合特色。

（四）在課程體系的第六階段

1.籌劃設(shè)置融合人工智能與土木建筑規(guī)劃學(xué)科知識(shí)的競(jìng)賽，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)與應(yīng)用的熱情。

2.鼓勵(lì)有相關(guān)科研課題的教師向?qū)W生開(kāi)放子課題，使學(xué)生進(jìn)行科研與應(yīng)用的初步體驗(yàn)；

3.聯(lián)系規(guī)劃與建筑設(shè)計(jì)院進(jìn)行人工智能應(yīng)用的探索性實(shí)習(xí)。

（五）在課程體系的第七階段

開(kāi)設(shè)規(guī)劃、建筑項(xiàng)目管理課程，全面系統(tǒng)地介紹項(xiàng)目管理流程與細(xì)節(jié)，使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到各環(huán)節(jié)之間的關(guān)系，更好地明確人工智能技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景，同時(shí)明白團(tuán)隊(duì)合作的重要性。

實(shí)踐證明，強(qiáng)化學(xué)科特色的人工智能課程體系能更好地培養(yǎng)具有“精、融”亮點(diǎn)的人才，學(xué)生能在土木建筑規(guī)劃學(xué)科與人工智能方面找到很好的結(jié)合點(diǎn)，成為稀缺的復(fù)合型人才，畢業(yè)后有望在短期內(nèi)成為行業(yè)智能化的領(lǐng)軍人才，推動(dòng)傳統(tǒng)的土木建筑規(guī)劃行業(yè)搭上智能化的快車(chē)，在極大提高規(guī)劃和設(shè)計(jì)效率的同時(shí)也能利用機(jī)器學(xué)習(xí)等工具極大地提升規(guī)劃和設(shè)計(jì)整體水平，在新時(shí)代繼續(xù)保持本校在相關(guān)行業(yè)內(nèi)的重要地位與影響力。

四、結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)前新工科快速發(fā)展的背景下，構(gòu)建兼具科學(xué)性和特色性的人工智能課程體系對(duì)于綜合型、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)具有重要意義。本文針對(duì)省屬高校，以學(xué)科特色為視角，構(gòu)建了7個(gè)實(shí)施階段的強(qiáng)化學(xué)科特色的人工智能課程體系。新課程體系強(qiáng)調(diào)數(shù)理基礎(chǔ)課程的改革、人工智能和省屬高校自身學(xué)科特色專業(yè)課程的交叉融合，注重前沿知識(shí)和案例分析課程的建設(shè)、理論基礎(chǔ)及實(shí)踐課程的相互融合和促進(jìn)，為省屬高校開(kāi)展人工智能課程體系建設(shè)提供了參考，有望對(duì)人工智能高質(zhì)量?jī)?chǔ)備人才的培養(yǎng)產(chǎn)生顯著的促進(jìn)作用。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

[1］ 孫濤. 影視傳媒領(lǐng)域中人工智能的應(yīng)用[J]. 新聞研究導(dǎo)刊，2020（21）：253-254.

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［責(zé)任編輯：劉鳳華］