高校人工智能課程體系建設(shè)探討

楊鈞淏?韓振東　徐鵬

本文在闡述人工智能學(xué)科發(fā)展歷程和人工智能教育內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，匯總和分析了三所高校人工智能專業(yè)課程體系，得出其具有三個共同點：重視數(shù)學(xué)、跨學(xué)科、理論聯(lián)系實踐，為高校人工智能課程體系建設(shè)提供借鑒。

近年來，人工智能在電商、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，改變著人們的生活和工作方式。2018年4月教育部制定了《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》，明確提出“推進(jìn)人工智能領(lǐng)域一級學(xué)科建設(shè)，加大人工智能領(lǐng)域人才培養(yǎng)力度”。2019年5月北京舉辦《國際人工智能與教育大會》，大會主題是“規(guī)劃人工智能時代的教育：引領(lǐng)與跨越”。各高校及科研機(jī)構(gòu)紛紛響應(yīng)，截止2019年底我國已有66所高校建設(shè)人工智能學(xué)院、人工智能研究院、人工智能研究中心和人工智能研究所。加強(qiáng)人工智能學(xué)科和課程體系建設(shè)是人工智能人才培養(yǎng)的主要任務(wù)之一。

一、人工智能學(xué)科和教育

（一）人工智能學(xué)科

關(guān)于人工智能學(xué)科的起源，學(xué)界公認(rèn)為1956年美國舉辦的達(dá)特茅斯會議，會議發(fā)起人麥卡錫提出以“人工智能”作為該學(xué)科的名稱。之后“人工智能”學(xué)科幾經(jīng)浮沉，按主流人工智能學(xué)界劃分，其發(fā)展大致經(jīng)歷三個階段：“推理期”（1956-1960年中后期關(guān)注基于邏輯的自動推理）、“知識期”（1970-1980年中期關(guān)注知識工程）、“學(xué)習(xí)期”（1990-至今關(guān)注機(jī)器學(xué)習(xí)）。時至今日，人工智能學(xué)科已具有龐大的，獨立的知識體系，可概括為四層專業(yè)知識框架：內(nèi)核基礎(chǔ)層、支撐技術(shù)層、平臺系統(tǒng)層、交叉應(yīng)用層，如表1所示。

（二）人工智能教育

人工智能存在“弱人工智能”和“強(qiáng)人工智能”兩個理念和目標(biāo)，所謂“弱人工智能”就是運用人工智能技術(shù)如云計算、數(shù)據(jù)挖掘等創(chuàng)造“智能”工具，減輕人類腦力勞動，所謂“強(qiáng)人工智能”是指研發(fā)具有人類甚至超越人類智慧的人造物代替人類勞動。后者由于存在倫理問題受到學(xué)界質(zhì)疑。教育界的人工智能通常指“弱人工智能”。

人工智能的發(fā)展與應(yīng)用促使人工智能教育的誕生。一方面，人工智能時代提出新的教育目標(biāo)：具備計算思維是智能化社會公民的重要素養(yǎng);具有編程能力是實現(xiàn)創(chuàng)造力培養(yǎng)的重要支撐;適應(yīng)“人機(jī)協(xié)同”工作需要，掌握與學(xué)會與機(jī)器人協(xié)作的技能。另一方面，人工智能技術(shù)影響、改變著教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法，提高了教學(xué)效率，在一定程度上解決著教學(xué)公平問題。 然而，人工智能教育是個系統(tǒng)的教育工程，課程體系建設(shè)是其中重要的組成部分。

二、人工智能課程體系

2018年6月，教育部高等教育司發(fā)出《關(guān)于開展2018年普通高等學(xué)校本科專業(yè)設(shè)置工作的通知》，指出可增設(shè)人工智能專業(yè)，38所高校進(jìn)行申報，2019年35所高校獲得首批建設(shè)資格。關(guān)于人工智能課程體系的建設(shè)，目前有兩種傾向：第一種在計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科設(shè)置人工智能學(xué)科方向，人工智能課程嵌入計算機(jī)專業(yè)課程體系中。第二種創(chuàng)建獨立的人工智能課程體系。關(guān)于人工智能課程體系的建設(shè)，各高校均在積極探索中。在此，我們以浙江大學(xué)、南京大學(xué)、西安交通大學(xué)三所高校為例，介紹人工智能課程體系建設(shè)概況。

（一）浙江大學(xué)

浙江大學(xué)人工智能圖靈班圍繞培養(yǎng)具備厚基礎(chǔ)、高素養(yǎng)、深鉆研、寬視野的高素質(zhì)、創(chuàng)新型卓越人才為目標(biāo)，以“四全一專”：全科式基礎(chǔ)強(qiáng)化、全方位科研訓(xùn)練、全程化導(dǎo)師引領(lǐng)、全球化資源導(dǎo)入、專業(yè)化學(xué)科培養(yǎng)為特色。創(chuàng)建人工智能專業(yè)五大課程群：基礎(chǔ)課程群（含數(shù)學(xué)與計算機(jī)基礎(chǔ)課程）、人工智能核心課程群（人工智能核心及通用基礎(chǔ)知識）、智能感知課程群（學(xué)習(xí)從視頻、文本、網(wǎng)絡(luò)等數(shù)據(jù)提取并識別有價值的結(jié)構(gòu)化知識，并利用其推理、決策和創(chuàng)造）、智能系統(tǒng)課程群（學(xué)習(xí)搭建不同應(yīng)用場景的智能系統(tǒng)和平臺）、智能設(shè)計課程群（學(xué)習(xí)利用設(shè)計認(rèn)知和設(shè)計思維等基礎(chǔ)理論，結(jié)合人工智能技術(shù)開展創(chuàng)新實踐）。各課程循序漸進(jìn)修讀：大一學(xué)習(xí)數(shù)理基礎(chǔ)，大二學(xué)習(xí)CS和AI核心基礎(chǔ)，大三學(xué)習(xí)AI三大方向基礎(chǔ)，大四學(xué)習(xí)AI三大方向應(yīng)用拓展和實踐。課程內(nèi)容由淺入深，理論結(jié)合實踐。同時積極進(jìn)行教材開發(fā)，由潘云鶴院士等組成編委會，于2019年12月先后出版《人工智能導(dǎo)論：模型和算法》、《可視化導(dǎo)論》、《智能產(chǎn)品設(shè)計》三本教材，計劃在2020-2021兩年間出版15本人工智能學(xué)科教材。

（二）南京大學(xué)

南京大學(xué)在人工智能人才缺口巨大，供求比嚴(yán)重失衡的社會需求下，提出人工智能人才培養(yǎng)目標(biāo)：具有AI領(lǐng)域源頭創(chuàng)新能力和解決企業(yè)關(guān)鍵技術(shù)難題的能力，具有高水平人才的知識結(jié)構(gòu)：數(shù)學(xué)基礎(chǔ)好，計算程序功底扎實，人工智能專業(yè)知識全面。2018年9月招收首批人工智能本科生，專業(yè)定位為行業(yè)金領(lǐng)（綜合素質(zhì)高，動手能力強(qiáng)的實踐人才）、學(xué)科精英（理論基礎(chǔ)好，善于思考的研究人才）、領(lǐng)域先鋒（視野開闊，勇于探索的創(chuàng)新人才）。人工智能課程體系含通識模塊（49學(xué)分）、學(xué)科專業(yè)（64學(xué)分）、專業(yè)方向（8學(xué)分）、開放選修（大于23學(xué)分）、畢業(yè)論文設(shè)計（6學(xué)分）五大模塊。其中學(xué)科專業(yè)模塊學(xué)分占比最高，由數(shù)學(xué)基礎(chǔ)（30學(xué)分）和學(xué)科基礎(chǔ)（34學(xué)分）共同組成。成立由周志華教授為組長的人工智能專業(yè)培養(yǎng)體系建設(shè)研究組，出版國內(nèi)第一本人工智能本科專業(yè)教育培養(yǎng)體系著作。

（三）西安交通大學(xué)

西安交通大學(xué)于2017年創(chuàng)辦“人工智能拔尖人才培養(yǎng)實驗班”，并于2018年招收第一屆本科生，2018年11月成立“人工智能”學(xué)院，2019年3月首批獲得“人工智能”本科新專業(yè)建設(shè)資格。秉承“厚基礎(chǔ)”、“重交叉”、“寬口徑”的培養(yǎng)理念，創(chuàng)建通識教育、基礎(chǔ)科學(xué)、專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)核心、專業(yè)選修、專業(yè)實踐六大模塊課程體系，數(shù)學(xué)與統(tǒng)計、科學(xué)與工程、認(rèn)知和神經(jīng)工程、人工智能工具和平臺、人工智能域社會、先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)八大課程群。八大課程群包含37門課程，其中必修25門，專業(yè)限選12門（選修完成其中7門），整個課程群設(shè)置強(qiáng)調(diào)學(xué)科交叉和知行合一，內(nèi)容設(shè)置立足當(dāng)前，面向未來。

三、結(jié)語

人工智能學(xué)科處于蓬勃發(fā)展期，與之相應(yīng)人工智能教育需要不斷調(diào)整，既要符合教育規(guī)律，又要滿足社會對人工智能人才的需求。如上三所高校人工智能課程體系基于不同的培養(yǎng)理念、培養(yǎng)目標(biāo)而創(chuàng)建，但其具有三個共同點：重視數(shù)學(xué)，跨學(xué)科，理論結(jié)合實踐。課程體系建設(shè)需要綜合考慮學(xué)科發(fā)展、人才培養(yǎng)目標(biāo)、專業(yè)師資等多個因素，在實踐中認(rèn)知，在認(rèn)知中探索，在探索中完善。（作者單位：南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院）