湖南大學“智能科學與技術(shù)”本科專業(yè)建設(shè)探討

趙　歡　廖　波　朱　雯

摘要：“智能科學與技術(shù)”是近年發(fā)展起來的新興學科，廣泛涉及到機械、電子、人工智能等多方面技術(shù)?！爸悄芸茖W與技術(shù)”本科專業(yè)建設(shè)對其自身發(fā)展、培養(yǎng)該方面高技術(shù)人才起著重要作用。本文從專業(yè)建設(shè)和目標、培養(yǎng)模式、教學方案、課程設(shè)置、教學改革與實踐等方面進行探討，探索適應(yīng)于社會發(fā)展需要的“智能科學與技術(shù)”專業(yè)的人才培養(yǎng)模式。

關(guān)鍵詞：智能科學與技術(shù)；本科專業(yè)建設(shè)；人才培養(yǎng)模式

中圖分類號：G642文獻標識碼：A

1專業(yè)建設(shè)基本思路和目標

根據(jù)“教育要面向世界、面向未來、面向現(xiàn)代化”的總體要求，我校本專業(yè)定位為培養(yǎng)“設(shè)計與創(chuàng)新型”人才。按照“全面培養(yǎng)、強化基礎(chǔ)、因材施教、增強活力”的方針，我們力爭使學生通過四年的大學學習，系統(tǒng)地掌握智能科學的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識和基本技能與方法，受到良好的科學思維、科學實驗和初步科學研究的訓練，具有分析問題、解決問題以及知識自我更新和不斷創(chuàng)新的能力，以適應(yīng)智能科學與技術(shù)的飛速發(fā)展。在個人素質(zhì)方面，我們努力使學生具有全面的文化素質(zhì)、良好的知識結(jié)構(gòu)和較強的適應(yīng)新環(huán)境、新群體的能力，并具有良好的語言和計算機運用能力。

2專業(yè)人才培養(yǎng)模式

“智能科學與技術(shù)”作為新型專業(yè)，其本身具有發(fā)展非常迅速、技術(shù)并沒有完全定型且各有特色的特點。

我?！爸悄芸茖W與技術(shù)”專業(yè)從2008年開始招生，專業(yè)的人才培養(yǎng)模式定位在“設(shè)計與創(chuàng)新型”。

“設(shè)計與創(chuàng)新型”人才模式的特色在于“創(chuàng)新”?！皠?chuàng)新”可分為科學創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新?？茖W創(chuàng)新是一類認識未知的創(chuàng)新，強調(diào)的是“創(chuàng)”，創(chuàng)造的原始性、首創(chuàng)性；技術(shù)創(chuàng)新是一類設(shè)計型的創(chuàng)新，強調(diào)的是“新”，是在市場經(jīng)濟條件下，提高生產(chǎn)力、發(fā)展經(jīng)濟的創(chuàng)新。

“設(shè)計與創(chuàng)新型”人才模式的立足點在“設(shè)計”。通過4年的培養(yǎng)，要使一個合格的本科生具備工程設(shè)計的基本知識、基本理論和基本技能。對于信息學科，就是要掌握軟件、硬件及系統(tǒng)，能從事工程設(shè)計的基本知識、基本理論和基本技能，具備開發(fā)軟件、硬件及系統(tǒng)的產(chǎn)品，有初步商品概念的基本素質(zhì)和能力。畢業(yè)生可在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)部門、國防尖端科技部門、大型科學工程、交叉學科研究部門、大公司的研發(fā)機構(gòu)以及高等學校從事智能科學技術(shù)領(lǐng)域的科研、開發(fā)、管理或教學工作，成為掌握智能信息技術(shù)發(fā)展趨勢和前沿的專門科學技術(shù)人才，并可繼續(xù)攻讀“智能科學與技術(shù)”以及相關(guān)技術(shù)學科、交叉學科的碩士和博士學位，成為“智能工程師”和“智能科學家”。

3專業(yè)培養(yǎng)方案和教學計劃

(1)實行學分制

總原則：兩階段模式。

第一年：完全剛性(大理、大文統(tǒng)一)。

第二年：通識+專業(yè)教育共存(學科通識平臺B1、B2組課程+部分專業(yè)核心課程)。

第三、四年：專業(yè)教育(專業(yè)核心課及專業(yè)限選、任選課1。

(2)專業(yè)核心課設(shè)置

除在學科通識階段已開設(shè)的數(shù)值計算與最優(yōu)化、離散數(shù)學、數(shù)字電路與邏輯設(shè)計、計算機組成與結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫原理等課程，在專業(yè)教育階段設(shè)置如下專業(yè)核心課程：

高等程序設(shè)計(3，5學分)

操作系統(tǒng)原理(4學分)

人工智能基礎(chǔ)(4學分)

算法設(shè)計與分析(3學分)

計算機圖形圖像基礎(chǔ)(3學分)

(3)專業(yè)課程組設(shè)置

專業(yè)限選課和專業(yè)任選課我們實行課程組，學生完全根據(jù)個人興趣進行選擇：

①專業(yè)限選課(分三個課程組，學生任選1組修讀，每組6學分)

課程組l：隨機過程，智能優(yōu)化與控制原理；

課程組2：腦與認知科學，智能信息處理；

課程組3：模糊數(shù)學原理及應(yīng)用，模式識別基礎(chǔ)。

②專業(yè)任選課(6學分(按課程組選)+6學分(任選))

在以下課程組里任選1組

課程組1：機器學習導論，機器人學；

課程組2：計算機網(wǎng)絡(luò)原理，Web程序設(shè)計；

課程組3：計算機視覺基礎(chǔ)，

OpenGL程序設(shè)計。

在以下課程中任選2門

Linux／UNIX操作系統(tǒng)、Java程序設(shè)計、軟件設(shè)計模式、計算機動畫技術(shù)、ASP.Net程序設(shè)計、自動控制原理。

(4)課外培養(yǎng)

①文化素質(zhì)教育：采用多種形式進行人文教育，讓學生學會做人、學會學習、學會生活，學會工作，如：邀請知名學者工程院院士楊叔子、孫家廣等來我院進行素質(zhì)教育講座，組織學生積極開展“幫困助學”、“三下鄉(xiāng)”、“青年志愿者”獻愛心等活動。

②鼓勵學生積極參與各學科競賽、SIT項目和創(chuàng)新綜合實驗。

③讓學生參與方向?qū)嶒炇业目蒲泄ぷ?，拓廣知識面，提高科研能力。

4教學改革和教學建設(shè)狀況

4.1教學改革

強調(diào)計算機硬件、軟件及應(yīng)用技術(shù)三方面的融合，突出“寬口徑、厚基礎(chǔ)、強能力、高素質(zhì)”的人才培養(yǎng)目標，組織專業(yè)教師認真總結(jié)多年來的辦學經(jīng)驗，深入開展教學研究，提出一系列合理的教改方案。

(1)全面調(diào)整專業(yè)培養(yǎng)計劃

按照“爭創(chuàng)優(yōu)秀，體現(xiàn)特色”的指導思想，我院將本專業(yè)培養(yǎng)計劃與國內(nèi)高水平院?？待R，并與國際接軌。參照ACM／1EEE-CS的《計算機教學計劃199I》和中國計算機學會教育委員會、全國高等學校計算機教育研究會聯(lián)合制訂的《計算機學科教學計劃1993~，從計算機科學與技術(shù)一級學科的知識組織結(jié)構(gòu)出發(fā)，結(jié)合我院的實際情況，我們制定了有利于學科基本理論、基本知識和基本技能與方法系統(tǒng)性、完整性的掌握與訓練，有利于設(shè)計與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的教學計劃。

(2)實行課程責任制

課程責任制是學院教學改革的一項重要措施，2000年底開始實施，其核心是將全院的教學任務(wù)分解為以課程為基本單元。

嚴格規(guī)范主要學位課程。對主講教師、助教、教材、教學內(nèi)容、教學過程、考核方式等各個環(huán)節(jié)嚴格把關(guān)。每門課程設(shè)主講、助教、教學助理三種職位，明確職責，各負其責。將全院教學任務(wù)按課程特色分解組合，主講教師的教學任務(wù)與自身科研方向結(jié)合。為教師工作提供盡可能好的環(huán)境，這樣既有助于教學(如答疑、輔導、指導實驗)，又有助于學術(shù)交流及科研的開展。

經(jīng)過長時間的探索，我院形成了現(xiàn)在的《課程責任制實施方案》，并與學?！皪徫唤蛸N制度”有機結(jié)合，實現(xiàn)了責、權(quán)、利的統(tǒng)一。

(3)全面實行課程信息化(教案網(wǎng)頁化)

本院的信息化工作從99年初啟動，由院自籌資金自主開發(fā)《電子化教學支持系統(tǒng)——網(wǎng)上學苑》(獲2001年度校新世紀教育立項、2002年度校教學成果獎)，目前已投入使用多年，效果良好。學院出資鼓勵教師制作電子教案(已有50多門次受到學院資助)，要求所有課程的基本材料上網(wǎng)，實現(xiàn)網(wǎng)上查閱電子教案、網(wǎng)上答疑輔導、網(wǎng)上批閱作業(yè)，目前課堂教學多媒體化率已達到100％。

(4)構(gòu)建新的實驗體系

我院提出了“課程實驗——實驗課程——工程設(shè)計訓練——畢業(yè)設(shè)計”的新型特色實驗體系。

明確“課程實驗”和“實驗課程”的內(nèi)涵與目標，要求所有核心課程必有此環(huán)節(jié)。

“課程實驗”由理論課教師負責，主要利用計算機仿真平臺和工具驗證課堂所學，旨在加深對理論知識的理解。

“實驗課程”則是利用物理實驗設(shè)備進行綜合實驗，是單獨的實驗課程，由實驗室教師負責，往往是幾門理論課程的綜合訓練。

“工程設(shè)計訓練”集中執(zhí)行3周，在本院的工程中心進行，安排在第7學期。學生被分成若干小組，每個小組要求完成一個綜合設(shè)計任務(wù)，此部分也是畢業(yè)設(shè)計的預研。“畢業(yè)設(shè)計”安排在第8學期，是對學生本科階段學習的綜合檢驗，也是走上工作崗位前的實戰(zhàn)訓練。

這樣可不斷強化學生的動手能力，形成以技能訓練、創(chuàng)新設(shè)計為主要目標的新型鏈條式實踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)模式。

4.2教學建設(shè)

(1)師資隊伍建設(shè)

我院不斷提高教師隊伍素質(zhì)，積極引進高素質(zhì)人才，采取各種措施培養(yǎng)提高現(xiàn)有教師教學水平和學術(shù)能力，如：鼓勵中青年教師攻讀博士、碩士學位，參加外語培訓等。

信息與智能技術(shù)系目前有26名專職教師，全部有碩士及以上學歷，其中教授6名，副教授10名，博士學位獲得者15人，其余全部為在讀博士。目前已初步建立起了一支老中青相結(jié)合，知識結(jié)構(gòu)、學歷結(jié)構(gòu)、職稱結(jié)構(gòu)相對合理的教師隊伍。

(2)實驗室建設(shè)

實驗室建設(shè)的指導思想是：

①一個目標：培養(yǎng)具有創(chuàng)新與設(shè)計基本能力的高素質(zhì)人才，創(chuàng)建科學創(chuàng)新與技術(shù)創(chuàng)新的基本環(huán)境。

②二類體系：面向基本教學的技術(shù)與專業(yè)的基礎(chǔ)性實驗體系；面向創(chuàng)新與設(shè)計能力培養(yǎng)的研究型實驗體系。

③三個層次：驗證型；技能型；創(chuàng)新與設(shè)計型。

近年來，學校及學院對本專業(yè)實驗室的建設(shè)加大了資金投入力度，共投入經(jīng)費800余萬元，相繼建立與改造了DIY實驗室及軟件、硬件實驗室，建立了可信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)計算與工程、分布式與虛擬技術(shù)、圖形與圖像處理等多個方向?qū)嶒炇遗c大學生創(chuàng)新基地，添置了相應(yīng)的實驗與測試儀器，充分滿足了本專業(yè)師生學習、實驗及開展科研活動的需求。針對智能科學與技術(shù)專業(yè)，我們將以機器人為平臺構(gòu)建智能系統(tǒng)實驗室。

(3)實驗室全面實行開放式管理

目前我們已實現(xiàn)每周7天，每天14小時(上午8：00至晚上10：00)實驗室開放，并將逐步推進和完善新的實驗教學方法，加強實踐教學環(huán)節(jié)的指導。所有專業(yè)課程開設(shè)“課程實驗”，并根據(jù)我院專業(yè)設(shè)置情況，開設(shè)軟件技術(shù)基礎(chǔ)實驗、硬件技術(shù)基礎(chǔ)實驗、程序設(shè)計訓練、計算機組成與結(jié)構(gòu)設(shè)計、智能算法設(shè)計、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計、智能系統(tǒng)設(shè)計等課程實驗環(huán)節(jié)。

5專業(yè)實踐教學和產(chǎn)學研結(jié)合

在制定本專業(yè)教學計劃時，我們充分考慮了實踐教學的重要地位，采取了有效措施強化課程實驗、實驗課程、課程設(shè)計、畢業(yè)實習、畢業(yè)設(shè)計等各個實踐教學環(huán)節(jié)。在各學術(shù)帶頭人的帶領(lǐng)下，以方向?qū)嶒炇覟橐劳?，產(chǎn)學研相結(jié)合，本院其他專業(yè)已取得了一系列令人矚目的成果。