遞進(jìn)式應(yīng)用型人工智能專業(yè)實踐教學(xué)體系探究

吳錦華 萬家山 李京陽 范玲紅 趙林

摘 ?要：人工智能產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，導(dǎo)致相關(guān)人才出現(xiàn)較大缺口，該類人才的核心能力在于其動手實踐水平，實踐教學(xué)體系是應(yīng)用型人才培養(yǎng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其科學(xué)性和合理性直接影響學(xué)生實踐能力和崗位能力。分析人工智能人才的結(jié)構(gòu)特點，結(jié)合產(chǎn)業(yè)要求，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知程度，校企合作共同制定符合崗位要求的基于能力導(dǎo)向的遞進(jìn)式分層分類實踐教學(xué)體系，并圍繞實踐需要設(shè)計豐富的人工智能項目庫用于教學(xué)，最后闡述實踐教學(xué)支撐的駐校工程師、實驗室及實踐教學(xué)評價。

關(guān)鍵詞：人工智能;實踐教學(xué)體系;分層分類;應(yīng)用型人才

中圖分類號：TP3-4;G642.4 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）23-0192-04

Research on Progressive Practical Teaching System of Applied Artificial

Intelligence Specialty

WU Jinhua1，WAN Jiashan1，LI Jingyang1，F(xiàn)AN Linhong1，2，ZHAO Lin1

（1.School of Big Data and Artificial Intelligence，Anhui Institute of Information Technology，Wuhu ?241000，China;

2.IFLYTEK Co.，Ltd.，Hefei ?230088，China）

Abstract：With the rapid development of artificial intelligence industry，there is a big gap in related talents. The core competence of this kind of talents lies in their hands-on practice level. Practical teaching system is the key link in the cultivation of applied talents，and its scientificity and rationality directly affect studentspractical ability and post ability. Analyze the structural characteristics of artificial intelligence talents，combined with industry requirements，according to the degree of cognition of students，the school-enterprise cooperation jointly formulated the progressive hierarchical classification practical teaching system based on the ability orientation which meets the post requirements，and around practice needs to design a rich artificial intelligent project library for teaching. Finally，it expounds the resident engineers，laboratories and practical teaching evaluation supported by practical teaching.

Keywords：artificial intelligence;practice teaching system;hierarchical classification;practical talents

0 ?引 ?言

人工智能企業(yè)發(fā)展之爭，歸根結(jié)底是人才之爭，近年我國人工智能發(fā)展迅速，企業(yè)人才之爭愈演愈烈[1-4]，人工智能是一門跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的綜合性技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)，人才的缺口龐大。根據(jù)當(dāng)前產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的實際情況，可將人工智能產(chǎn)業(yè)人才結(jié)構(gòu)定義為四層次金字塔結(jié)構(gòu)：一是源頭創(chuàng)新人才，該層次人才致力于推動和實現(xiàn)人工智能前沿技術(shù)與核心理論的創(chuàng)新與突破;二是產(chǎn)業(yè)研發(fā)人才，該層次人才能將人工智能前沿理論與算法模型實現(xiàn)相結(jié)合;三是應(yīng)用開發(fā)人才，該層次人才能將人工智能算法工具與行業(yè)需求結(jié)合并實現(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用落地;四是實用技能人才，該層次屬于人才結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)人才，能夠理解人工智能基礎(chǔ)理論并對關(guān)鍵技能和實用方法都有所掌握。

當(dāng)前，源頭創(chuàng)新人才數(shù)量極少，該層次人才主要從事人工智能前沿理論和關(guān)鍵技術(shù)研究[5]，而且多數(shù)成果及人才來源于研究所、實驗室，其每年輸出人才的數(shù)量有限。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用的不斷擴(kuò)大，大量的產(chǎn)業(yè)研發(fā)人才、應(yīng)用開發(fā)人才和實用技能人才的需求將會呈現(xiàn)井噴態(tài)勢，而應(yīng)用型人工智能人才的培養(yǎng)過程中，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)非常關(guān)鍵，而相關(guān)企業(yè)在前沿人工智能技術(shù)方面擁有無可比擬的優(yōu)勢，雖然高校與企業(yè)有所合作，但雙方受制于運行機(jī)制等各種因素，校企合作深度不夠，很難落地和持續(xù)推進(jìn)[6，7]。

結(jié)合上述問題，安徽信息工程學(xué)院借助其舉辦者——科大訊飛，在人工智能領(lǐng)域技術(shù)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，尤其是科大訊飛作為國家首批四個依托龍頭企業(yè)建設(shè)的國家級“新一代人工智能開放創(chuàng)新平臺”，基于安徽信息工程學(xué)院“產(chǎn)業(yè)工程師、創(chuàng)業(yè)企業(yè)家搖籃”的辦學(xué)愿景，緊密對接地方人才市場和產(chǎn)業(yè)需求，聚焦產(chǎn)業(yè)研發(fā)和應(yīng)用開發(fā)的人工智能產(chǎn)業(yè)第二、三層次人才培養(yǎng)，構(gòu)建應(yīng)用型人工智能人才培養(yǎng)體系和實踐教學(xué)體系[9-11]。

1 ?校企合作模式下遞進(jìn)式分層分類實踐教學(xué)體系探索

1.1 ?崗位能力分析

當(dāng)前，人工智能領(lǐng)域的競爭[12]，主要體現(xiàn)在企業(yè)之間的人才之爭，目前崗位需求主要分布在北京、上海、深圳、杭州、廣州一線城市的相關(guān)企業(yè)，根據(jù)調(diào)查獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，中國對于工智能人才的需求數(shù)量已經(jīng)突破百萬，然而國內(nèi)人工智能領(lǐng)域人才供應(yīng)量卻很少，人才缺口非常大，中小企業(yè)型在招聘時尤其困難。此外，企業(yè)對于工智能人才的招聘門檻相對較高，專業(yè)以計算機(jī)、數(shù)學(xué)、物理為主，常見人工智能崗位能力要求如表1所示。

1.2 ?實踐教學(xué)體系構(gòu)建

安徽信息工程學(xué)院以應(yīng)用型普通本科高校為辦學(xué)定位，結(jié)合上述崗位能力標(biāo)準(zhǔn)要求，學(xué)院所開設(shè)的人工智能專業(yè)明確人才培養(yǎng)定位，致力于培養(yǎng)符合國家戰(zhàn)略及安徽省人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，具有高尚的品德和良好的人文修養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)，良好的信息科學(xué)、數(shù)理統(tǒng)計基礎(chǔ)、計算機(jī)系統(tǒng)知識及扎實的編程基礎(chǔ)，以及大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)知識與技能，掌握人工智能核心原理和人工智能思維，能夠熟練運用數(shù)據(jù)思維、人工智能模型、工具、語音識別、自然語言處理、圖像處理等技術(shù)解決實際問題，能在政府部門或企事業(yè)單位從事智能系統(tǒng)集成、智能軟件設(shè)計與開發(fā)、智能應(yīng)用系統(tǒng)的管理工作的德、智、體、美、勞全面發(fā)展的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

需要關(guān)注的是，新時代的計算機(jī)類專業(yè)人才的培養(yǎng)需要聯(lián)合企業(yè)來共同完成，尤其人工智能相關(guān)專業(yè)，高校應(yīng)根據(jù)人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，積極推動人工智能產(chǎn)業(yè)與專業(yè)人才培養(yǎng)密切結(jié)合，同時高校必須集中優(yōu)勢資源，通過與國內(nèi)外知名人工智能企業(yè)開展校企合作，加強學(xué)校與企業(yè)的資源和信息（如：崗位信息、人才培養(yǎng)定位等）共建和持續(xù)優(yōu)化，不斷提升人工智能人才培養(yǎng)的社會適應(yīng)性。而人才培養(yǎng)過程中，實踐教學(xué)是培養(yǎng)應(yīng)用型人才的重要環(huán)節(jié)，本文以能力需求為導(dǎo)向，結(jié)合遞進(jìn)式分層分類的實踐教學(xué)模式的優(yōu)勢[8]，根據(jù)學(xué)生大學(xué)四年的專業(yè)認(rèn)知情況，通過聯(lián)合人工智能行業(yè)引領(lǐng)者科大訊飛公司，構(gòu)建遞進(jìn)式分層分類實踐教學(xué)體系，具體內(nèi)容為：

（1）以能力需求為導(dǎo)向，構(gòu)建遞進(jìn)式分層分類人工智能專業(yè)實踐教學(xué)體系。學(xué)院高度重視學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，積極探索實踐教學(xué)研究，創(chuàng)新開放實踐教學(xué)，堅持“以學(xué)生發(fā)展為中心、以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向、以過程管理為抓手、以持續(xù)改進(jìn)為動力”的教育理念，構(gòu)建了基于能力導(dǎo)向的遞進(jìn)式分層分類實踐教學(xué)體系，如圖1所示。體現(xiàn)理論教學(xué)與實踐教學(xué)的銜接性和系統(tǒng)性。以服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展為需求，推進(jìn)并實施產(chǎn)教融合的實踐教學(xué)體系，達(dá)到應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

（2）以實踐能力培養(yǎng)為主線的“三層遞進(jìn)式”項目體系，構(gòu)建“雙維度、多層次”實訓(xùn)項目庫。結(jié)合學(xué)生認(rèn)知情況、學(xué)習(xí)進(jìn)度，同時根據(jù)分層教學(xué)實施需要，校企合作，共同構(gòu)建基礎(chǔ)層次實訓(xùn)項目、提高層次實訓(xùn)項目以及拓展層次實訓(xùn)項目?，F(xiàn)對三層次項目核心能力培養(yǎng)進(jìn)行詳細(xì)介紹，具體為：

1）基礎(chǔ)層次實訓(xùn)項目。該層次項目的課程目標(biāo)需支撐畢業(yè)要求觀測點的基本要求，該層次項目一般由課程組教師給出，項目實施過程中教師教授內(nèi)容以基礎(chǔ)知識和基本技能為主。此外，還注重學(xué)習(xí)動機(jī)、學(xué)習(xí)態(tài)度的培養(yǎng)。主要以培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)動手實踐能力為主，以課程小實驗、課程設(shè)計展開，鍛煉學(xué)生的基礎(chǔ)動手實踐能力。

2）提高層次實訓(xùn)項目。該層次項目的課程目標(biāo)比基礎(chǔ)層次實訓(xùn)項目的課程目標(biāo)要求高，該層次項目一般由學(xué)生自提，項目實施過程中教師引導(dǎo)為主，教授內(nèi)容在注重學(xué)生基本理論知識的前提下，強調(diào)高階能力的培養(yǎng)，并培養(yǎng)學(xué)生具備一定的遷移學(xué)習(xí)能力，該層次的項目庫案例來源于真實企業(yè)場景。該階段主要由培養(yǎng)學(xué)生基本技能的鍛煉進(jìn)階到項目開發(fā)能力的提升，最后進(jìn)階到崗位能力素養(yǎng)的培養(yǎng)，逐步從基本知識能力過渡到軟件應(yīng)用能力，最后進(jìn)階到崗位職業(yè)能力。

3）拓展層次實訓(xùn)項目。該層次項目課程目標(biāo)面向培養(yǎng)卓越應(yīng)用型人才，注重培養(yǎng)學(xué)生的探究態(tài)度與能力。項目實施過程中教師提供一定的目標(biāo)，而過程和方法則由學(xué)生自己組織，學(xué)生自己探索、研究，引導(dǎo)他們形成項目設(shè)計管理能力與創(chuàng)新精神。項目主要由學(xué)生自提，從問題的提出、方案的設(shè)計到實施以及結(jié)論的得出，完全由學(xué)生自己來做，重研究過程甚于注重結(jié)論。

從課程目標(biāo)來說，基礎(chǔ)型、提高型、拓展型項目，在統(tǒng)一的目標(biāo)下，在不同層次的要求上功能互補遞進(jìn)，面向不同能力和基礎(chǔ)條件的學(xué)生形成一個整體。正是三個層次的項目在項目化實踐教學(xué)體系中有機(jī)地組成整體，在全面提高全體學(xué)生素質(zhì)與發(fā)展學(xué)生個性特長方面起著十分重要的作用。下面以人工智能專業(yè)為示例進(jìn)行說明，如表2所示。

（3）借助科大訊飛AI“國家隊”，打造人工智能實驗室。實踐教學(xué)體系形成離不開實驗室的支撐，在實驗室建設(shè)方面，目前大數(shù)據(jù)與人工智能學(xué)院因培養(yǎng)應(yīng)用型人工智能人才的需要，結(jié)合科大訊飛技術(shù)和資源優(yōu)勢，打造了AILAB實驗室。實驗室提供了AI實驗平臺、數(shù)據(jù)標(biāo)注平臺、深度學(xué)習(xí)平臺、AI能力平臺四個功能模塊，并提供了包括實驗項目完整案例、實驗項目說明書、實驗項目指導(dǎo)材料及實驗項目的完整實施方案，如圖2所示。實驗室萃取并深度整合科大訊飛在大數(shù)據(jù)、人工智能核心技術(shù)能力與行業(yè)案例，基于引導(dǎo)式學(xué)習(xí)平臺掌握人工智能領(lǐng)域通用算法的特點與應(yīng)用場景，采用行業(yè)數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)標(biāo)注、特征工程、模型選擇、模型訓(xùn)練與優(yōu)化到應(yīng)用落地全閉環(huán)的訓(xùn)練與測試，掌握典型的模型優(yōu)化與應(yīng)用場景，通過浸入式企業(yè)環(huán)境和企業(yè)真實項目開發(fā)場景的搭建，培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)和工程能力。

（4）校企合作構(gòu)建一支應(yīng)用型本科高?！半p師型”實踐教學(xué)師資隊伍。校企合作是應(yīng)用型師資隊伍建設(shè)的必由之路，在人工智能人才培養(yǎng)中，要保證教育教學(xué)各要素的穩(wěn)定性，尤其要保障師資隊伍的快速建設(shè)與穩(wěn)定發(fā)展[9]。為充分發(fā)揮校企人才資源優(yōu)勢，整合學(xué)校與行業(yè)企業(yè)資源，聘請優(yōu)秀企業(yè)技術(shù)人員和管理人員擔(dān)任兼職教師或管理干部。高度重視“雙師型”人才的引進(jìn)和培養(yǎng)，同時加大對“雙師型”師資隊伍的培養(yǎng)，通過教師暑期2個月赴企業(yè)體驗式工作、赴企業(yè)掛職工作半年和參與企業(yè)合作研發(fā)項目等多種模式，充實教師的企業(yè)工作經(jīng)歷與實踐教學(xué)能力。

（5）實踐類課程的教學(xué)管理與評價。為確保實踐教學(xué)的規(guī)范性，制定各實踐環(huán)節(jié)規(guī)范的教學(xué)文件，包括教學(xué)大綱和教學(xué)管理規(guī)定/規(guī)范、實驗指導(dǎo)書、項目化教學(xué)實訓(xùn)手冊、課程設(shè)計指導(dǎo)書、實習(xí)指導(dǎo)書和實習(xí)計劃等;同時，在教學(xué)文件的內(nèi)容在實施前，需要進(jìn)行評審，工程師、專職教師以及教學(xué)管理人員共同參與評審后才能用于教學(xué)實施;另外，嘗試建立以行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)用人需求能力標(biāo)準(zhǔn)或崗位職業(yè)資格等級為標(biāo)準(zhǔn)的實踐類課程評價體系，確保所培養(yǎng)出來的學(xué)生符合企業(yè)需求。

1.3 ?實踐教學(xué)體系實施流程

以工程實踐能力提升為路徑，通過項目化教學(xué)模式開展項目實踐，不斷完善實踐教學(xué)體系并改革實踐教學(xué)模式，規(guī)范實踐教學(xué)過程，使學(xué)生能夠在學(xué)校期間接受完整工程實踐能力提升訓(xùn)練，進(jìn)而提高學(xué)生工程問題分析和解決的綜合能力，以下給出實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的實施過程，具體如圖3所示。

在實踐教學(xué)過程中，主要圍繞項目實踐流程進(jìn)行展開，主要為：明確實踐任務(wù)、制作工作計劃、組織實施、考核評價及總結(jié)評比分別進(jìn)行開展實踐活動，具體內(nèi)容如下：

（1）明確實踐任務(wù)。圍繞所選項目主題，編寫項目立項書并準(zhǔn)備好項目需求說明書，最后教師參與充分討論，擬定項目名稱與項目需求，同步分解項目任務(wù)。

（2）制作工作計劃。學(xué)生個人或者團(tuán)隊根據(jù)已經(jīng)確定的項目任務(wù)和目標(biāo)擬定工作計劃，教師要對學(xué)生計劃進(jìn)行評審，計劃要覆蓋全員，分工合理并具備可執(zhí)行性，為保證項目過程做到可追溯和管理，通過校企協(xié)作開發(fā)的博思項目管理平臺記錄項目化實踐過程數(shù)據(jù)。

（3）組織實施。學(xué)生個人或團(tuán)隊根據(jù)合作分工的模式，按角色分配任務(wù)，計劃有序?qū)嵤?，定期開展項目組內(nèi)會議來解決過程問題，項目組實踐過程中可以根據(jù)項目實際進(jìn)度適當(dāng)調(diào)整實施計劃。

（4）考核評價。對項目實施的過程和結(jié)果都要進(jìn)行考核評價，既要注重對結(jié)果的評價，更要注重對項目執(zhí)行過程的評價?？己苏w包含平時成績和最終答辯，平時成績包含出勤、平臺學(xué)習(xí)等;最終答辯包含團(tuán)隊貢獻(xiàn)、項目完成度、創(chuàng)新、溝通表達(dá)、問題回答等。

（5）總結(jié)評比。項目結(jié)束之后，老師對學(xué)生所做項目進(jìn)行整體總結(jié)，最終成果應(yīng)包含學(xué)生項目（項目文檔、源碼等）、答辯材料（答辯視頻、答辯PPT等）、項目總結(jié)材料等。

2 ?結(jié) ?論

本文通過分析當(dāng)前人工智能人才的結(jié)構(gòu)特點，結(jié)合產(chǎn)業(yè)研發(fā)及應(yīng)用開發(fā)人才特點及能力要求，根據(jù)專業(yè)學(xué)生的認(rèn)知程度，聯(lián)合科大訊飛股份有限公司，圍繞具體工作崗位，梳理崗位能力目標(biāo)，制定符合學(xué)生不同階段學(xué)習(xí)要求的分層分類的實踐教學(xué)體系，并圍繞實踐需要設(shè)計豐富的人工智能項目庫案例來服務(wù)教學(xué)，闡述教學(xué)支撐所需的雙師、實驗室建設(shè)及實踐教學(xué)課程的評價，最后給出以項目的具體實施流程。

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作者簡介：吳錦華（1991—），男，漢族，安徽樅陽人，講師，碩士研究生，研究方向：教學(xué)管理及模式識別。