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    哈佛大學(xué)人工智能課程設(shè)置特點(diǎn)與啟示

    2021-08-16 09:44:57梁曉波涂維武嘯劍
    關(guān)鍵詞:世界一流大學(xué)哈佛大學(xué)課程設(shè)置

    梁曉波 涂維 武嘯劍

    摘? ?要:為總結(jié)哈佛大學(xué)人工智能課程設(shè)置特點(diǎn),從而為我國(guó)高校開設(shè)此類課程提供啟示,文章首先梳理了國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)世界主要一流大學(xué)人工智能課程的相關(guān)研究成果,隨后以哈佛大學(xué)人工智能課程體系及配套舉措為例,剖析了哈佛大學(xué)人工智能課程設(shè)置的情況和特點(diǎn),認(rèn)為哈佛大學(xué)人工智能課程鼓勵(lì)個(gè)性化發(fā)展、緊盯科技前沿、融匯多學(xué)科智慧、共享跨校優(yōu)質(zhì)課程資源、注重培養(yǎng)學(xué)術(shù)語言表達(dá)能力。并基于此提出我國(guó)高校的人工智能課程設(shè)置應(yīng)重視算法分析與軟件設(shè)計(jì)課程,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力;重視課程體系靈活設(shè)計(jì)和多樣化選擇,助力學(xué)生個(gè)性化發(fā)展;整合優(yōu)質(zhì)學(xué)科資源,搭建多學(xué)科、多領(lǐng)域、跨院校的優(yōu)選知識(shí)平臺(tái);堅(jiān)持本土與世界優(yōu)秀文化的融會(huì)貫通,拓寬學(xué)生的世界視野和人文情懷。

    關(guān)鍵詞:人工智能;哈佛大學(xué);課程設(shè)置;世界一流大學(xué)

    中圖分類號(hào):G434;TP18 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1673-8454(2021)14-0034-07

    一、引言

    人工智能(Artificial Intelligence,AI)是由計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、控制論、信息論、神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)、語言學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、哲學(xué)等多學(xué)科,交叉融合進(jìn)而發(fā)展起來的一門前沿交叉學(xué)科[1]。美國(guó)率先以實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)人工智能方向研究生的方式開展人工智能教育,再慢慢過渡到本科生教育,具有歷史發(fā)展悠久、人才培養(yǎng)體系規(guī)范成熟的特點(diǎn)。

    我國(guó)人工智能技術(shù)、產(chǎn)業(yè)雖高速發(fā)展,但人才培養(yǎng)與以哈佛大學(xué)為代表的世界一流高校相比還存在或多或少的差距。包括哈佛大學(xué)、卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)等在內(nèi)的許多世界一流大學(xué),都對(duì)人工智能這一科研教育領(lǐng)域有著極大的興趣與關(guān)注。

    美國(guó)哈佛大學(xué)(Harvard University)是享譽(yù)世界的研究型大學(xué),在人工智能領(lǐng)域研究成果斐然,影響較大。其人工智能專業(yè)建設(shè)較早,本科專業(yè)建設(shè)歷史較長(zhǎng),課程體系建設(shè)較為完備,課程在同類院校中影響也較大。因此,系統(tǒng)解析哈佛大學(xué)人工智能課程體系設(shè)置情況與特點(diǎn),對(duì)于我國(guó)高校人工智能課程建設(shè)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義和啟示作用。

    二、文獻(xiàn)綜述

    目前,國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)世界一流大學(xué)人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)已經(jīng)有了一定的研究。劉軍儀、 楊春梅認(rèn)為,卡內(nèi)基梅隆大學(xué)在培養(yǎng)計(jì)算機(jī)科學(xué)博士方面擁有具體明確的培養(yǎng)方案、科學(xué)獨(dú)特的課程設(shè)置,重視培養(yǎng)學(xué)生的研究能力、教學(xué)能力和交流能力,具有規(guī)范的論文撰寫及答辯流程,其學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)制度嚴(yán)謹(jǐn),學(xué)習(xí)氛圍民主團(tuán)結(jié),同時(shí)擁有健全的學(xué)生資助制度[2]。季波等認(rèn)為,卡內(nèi)基梅隆大學(xué)人工智能專業(yè)的本科人才培養(yǎng)模式突出“以學(xué)生為中心”的培養(yǎng)理念,具體表現(xiàn)出三個(gè)顯著特征:學(xué)科支撐和個(gè)性化培養(yǎng)優(yōu)勢(shì)強(qiáng)勁、課程設(shè)置突出跨學(xué)科跨領(lǐng)域、師資可在校企間自由跨界流轉(zhuǎn)。國(guó)內(nèi)高校可從跨學(xué)科整合和創(chuàng)新學(xué)位授予制度、以學(xué)生為中心構(gòu)建高水平定制化的課程體系、推進(jìn)校企聯(lián)合構(gòu)建跨界融合的人才培養(yǎng)平臺(tái)等三方面優(yōu)化人工智能專業(yè)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)方案[3]。

    郭嬌等則對(duì)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)進(jìn)行了個(gè)案分析,從學(xué)制與學(xué)位、招生要求、師資建設(shè)、課程設(shè)置四個(gè)角度,比較了四所大學(xué)人工智能方向研究生培養(yǎng)的異同,提出應(yīng)出臺(tái)人工智能方向研究生培養(yǎng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的指導(dǎo)方針,推動(dòng)新建人工智能學(xué)院、研究院或研究中心的組織架構(gòu)升級(jí),完善人工智能方向研究生獎(jiǎng)學(xué)金、競(jìng)賽、學(xué)術(shù)會(huì)議資助等配套激勵(lì)機(jī)制[4]。

    與以上研究相似,劉小鵬、劉凡豐分析了卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)的學(xué)科布局情況,提出我國(guó)高校在學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略上應(yīng)確立信息科學(xué)與技術(shù)(人工智能學(xué)科)的核心地位,以問題為導(dǎo)向,結(jié)合各自的優(yōu)勢(shì),選擇恰當(dāng)?shù)那腥朦c(diǎn)發(fā)展人工智能學(xué)科,同時(shí)要處理好與各個(gè)學(xué)科的關(guān)系,以跨學(xué)科的科研任務(wù)和人才培養(yǎng)帶動(dòng)培養(yǎng)體系的整體建設(shè),人才培養(yǎng)以具有問題解決能力和創(chuàng)新精神為目標(biāo)[5]。

    林健、鄭麗娜則從總的方面簡(jiǎn)述了美國(guó)人工智能專業(yè)發(fā)展的歷史脈絡(luò),從教師隊(duì)伍建設(shè)、課程體系構(gòu)建、學(xué)科專業(yè)發(fā)展及工程倫理教育四個(gè)方面,分析了美國(guó)人工智能專業(yè)建設(shè)的現(xiàn)實(shí)路徑,然后從高校層面、科教融合、教師隊(duì)伍、課程體系和工程倫理五個(gè)方面,探討對(duì)我國(guó)新興工科專業(yè)建設(shè)的啟迪[6]。

    值得指出的是,哈佛大學(xué)是世界公認(rèn)的、頂尖的高等教育及研究機(jī)構(gòu)之一,具備世界一流的計(jì)算機(jī)科學(xué)和人工智能實(shí)驗(yàn)室及世界領(lǐng)先的媒體實(shí)驗(yàn)室。目前國(guó)內(nèi)針對(duì)哈佛大學(xué)人工智能課程設(shè)置情況的研究還鮮有觸及。為此,本研究希望能夠?qū)Υ祟I(lǐng)域進(jìn)行嘗試性的探討,為國(guó)內(nèi)同類院校人工智能專業(yè)的課程設(shè)置提供一定的參考和借鑒。

    三、世界一流高校人工智能專業(yè)設(shè)置概況

    人工智能是一門新興的交叉學(xué)科。目前,世界主要一流高校多依托本校優(yōu)勢(shì)開展人工智能人才培養(yǎng),其專業(yè)課程設(shè)置主要有以下三種模式:

    1.卡內(nèi)基梅隆大學(xué)模式:開設(shè)人工智能本科專業(yè),研究所碩博聯(lián)動(dòng)發(fā)展

    1986年,卡內(nèi)基梅隆大學(xué)(Carnegie Mellon University,CMU)率先建立計(jì)算機(jī)學(xué)院,學(xué)院下有2個(gè)科系和5個(gè)研究所:計(jì)算機(jī)科學(xué)系、計(jì)算生物學(xué)系、人機(jī)交互研究所、軟件研究所、語言技術(shù)研究所、機(jī)器學(xué)習(xí)和機(jī)器人研究所[7],從不同角度對(duì)人工智能教育與研究進(jìn)行了探索。2018年,卡內(nèi)基梅隆大學(xué)正式宣布開設(shè)人工智能本科專業(yè),旨在為學(xué)生提供更為全面的人工智能方面的課程與研究成果。計(jì)算機(jī)與科學(xué)學(xué)院的本科新生在大一時(shí)需要學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)核心課程,通過一定課程選拔考核,然后在大二時(shí)可選擇人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)或計(jì)算機(jī)生物學(xué)作為自己的本科專業(yè)。計(jì)算機(jī)科學(xué)系和計(jì)算生物系下設(shè)相應(yīng)學(xué)科的學(xué)士、碩士、博士學(xué)位,5個(gè)研究所主要開設(shè)相關(guān)研究領(lǐng)域的碩士學(xué)位,并為其它專業(yè)的學(xué)生提供輔修、雙學(xué)位。

    2.麻省理工學(xué)院模式:依托原有科系,開設(shè)人工智能相關(guān)課程

    麻省理工學(xué)院(Massachusetts Institute of Technology,MIT)未專門開設(shè)人工智能專業(yè),而是依托工程學(xué)院(School of Engineering,SoE)的電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)系(Electrical Engineering and Computer Science,EECS)的原有專業(yè)——計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程,開設(shè)人工智能相關(guān)課程。學(xué)生首先學(xué)習(xí)建模和抽象處理復(fù)雜性問題,然后學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和人工智能。如果想要深造,可以選擇進(jìn)入計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室(CSAIL),主要研究?jī)?nèi)容包括AI與機(jī)器學(xué)習(xí)、人機(jī)交互、機(jī)器人、算法與理論等。CSAIL不直接招收本科生,但本科生可以申請(qǐng)暑期項(xiàng)目。

    在研究方面,整個(gè)系設(shè)有4個(gè)實(shí)驗(yàn)室,分7個(gè)研究領(lǐng)域?qū)?個(gè)研究主題開展探索。4個(gè)實(shí)驗(yàn)室分別是:計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室(CSAIL)、信息與決策系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室(LIDS)、微系統(tǒng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(MTL)、電子研究實(shí)驗(yàn)室(RLE)。研究領(lǐng)域包括:信息系統(tǒng)、電路、應(yīng)用物理與器件、生物醫(yī)學(xué)科學(xué)與工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)(AI)、計(jì)算機(jī)科學(xué)(系統(tǒng))、計(jì)算機(jī)科學(xué)(理論)。研究主題包括:大數(shù)據(jù)、生物交叉、連接科學(xué)與工程、網(wǎng)絡(luò)安全、能源、多核處理器和云計(jì)算、納米技術(shù)與量子信息處理、機(jī)器人、無線網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)計(jì)算[8]。

    3.斯坦福大學(xué)模式:以計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)為基礎(chǔ),開設(shè)人工智能方向

    斯坦福大學(xué)(Leland Stanford Junior University)在人工智能方面無論是理論研究,還是實(shí)踐操作都推崇發(fā)揮計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì),融入計(jì)算機(jī)學(xué)科和專業(yè)的培養(yǎng)中。人工智能在斯坦福大學(xué)未以獨(dú)立專業(yè)的形式存在,而是劃分為工程學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系的人工智能方向。學(xué)生在大一、大二修習(xí)完基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課和計(jì)算機(jī)核心課,在大三的時(shí)候有9個(gè)方向和單獨(dú)設(shè)計(jì)可選,分別是人工智能、生物計(jì)算、計(jì)算機(jī)工程、圖形、人機(jī)交互、信息、系統(tǒng)、理論、非專業(yè)方向和個(gè)性化設(shè)計(jì)。每個(gè)方向會(huì)有一至兩門入門課程、兩至三門內(nèi)容高度相關(guān)的課程以及一系列范圍廣泛的選修課,包括這個(gè)方向的研究生課程、其他系相關(guān)課程以及一些基礎(chǔ)的CS選修課程。

    斯坦福大學(xué)人工智能方向主要是對(duì)邏輯、概率、統(tǒng)計(jì)、語言及其與應(yīng)用程序的關(guān)系等主題的基礎(chǔ)研究,主要課程包括:《知識(shí)表示》《邏輯推理》《機(jī)器人技術(shù)》《機(jī)器學(xué)習(xí)》《概率建模和推理》《自然語言處理》《認(rèn)知》《語音識(shí)別和合成》《計(jì)算機(jī)視覺和計(jì)算生物學(xué)》。作為人工智能專業(yè)的發(fā)展支撐,計(jì)算機(jī)科學(xué)系下設(shè)有一批高級(jí)研究機(jī)構(gòu),如AI實(shí)驗(yàn)室(SAIL)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室、信息實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)圖形/人機(jī)交互組等,尤其是1962年成立的SAIL,與遺傳學(xué)、物理、語言學(xué)、機(jī)械制造等多領(lǐng)域跨學(xué)科交流研究,現(xiàn)已成為世界一流的人工智能研究與實(shí)踐中心。

    由于沒有人工智能的專門專業(yè),斯坦福大學(xué)人工智能方向的學(xué)生實(shí)際上獲得的學(xué)位是計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)士學(xué)位、計(jì)算機(jī)科學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位和計(jì)算機(jī)科學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位。碩士培養(yǎng)要求修習(xí)一門數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課,其余可根據(jù)學(xué)生興趣,在導(dǎo)師指導(dǎo)下從計(jì)算機(jī)核心、軟件架構(gòu)以及計(jì)算機(jī)與其他領(lǐng)域結(jié)合的課程中進(jìn)行選擇研習(xí)。與此同時(shí),法學(xué)院和商學(xué)院MBA還分別與計(jì)算機(jī)科學(xué)系提供聯(lián)合學(xué)位,旨在讓學(xué)生進(jìn)一步了解跨學(xué)科新興技術(shù)在法律界和商界的應(yīng)用。

    四、哈佛大學(xué)人工智能專業(yè)課程設(shè)置情況與特點(diǎn)

    如表1[9]所示,2020—2021年,哈佛大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)在QS世界大學(xué)排名之計(jì)算機(jī)科學(xué)及信息系統(tǒng)專業(yè)排名中位列世界第7。目前很多學(xué)者對(duì)CMU、MIT、Stanford這三所高校的人工智能課程設(shè)置研究投入較大精力,但人工智能水平同處于行業(yè)一流的哈佛大學(xué)還有進(jìn)一步探索的空間。仔細(xì)分析哈佛大學(xué)人工智能課程體系設(shè)置之后,筆者發(fā)現(xiàn)其對(duì)尚處于探索階段的我國(guó)高校人工智能課程設(shè)置,能提供具有操作性的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)借鑒和參考。因此,本文聚焦于哈佛大學(xué)人工智能專業(yè)設(shè)置情況與特點(diǎn),以期提供些許啟示與建議。

    哈佛大學(xué)的人工智能課程設(shè)置為模塊化模式,總體而言,分為主修模塊和選修模塊兩大部分,該模式對(duì)人工智能專業(yè)的人才培養(yǎng)提供了良好的支撐,對(duì)人工智能專業(yè)的課程體系具有良好的示范效應(yīng)。

    1.哈佛大學(xué)人工智能方向課程設(shè)置基本情況

    哈佛大學(xué)人工智能本科教育期間主要設(shè)置為計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)的專業(yè)課的一個(gè)選修方向,學(xué)生在修習(xí)完基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、基本軟件等相關(guān)課程之后,可選擇人工智能方向的課程作為技術(shù)選修課進(jìn)行深入研究。根據(jù)哈佛大學(xué)2020—2021年學(xué)生手冊(cè)[10](見圖1),哈佛大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)本科生為獲得學(xué)士學(xué)位,需要完成通識(shí)教育48個(gè)學(xué)分、主修課程48個(gè)學(xué)分、選修課程32個(gè)學(xué)分,共128個(gè)學(xué)分的學(xué)習(xí)。

    主修課程包括基礎(chǔ)數(shù)學(xué)、基本軟件、計(jì)算機(jī)科學(xué)理論、技術(shù)選修。其中,基礎(chǔ)數(shù)學(xué)部分根據(jù)學(xué)生自身數(shù)學(xué)能力,學(xué)生可以選擇跳過入門課程《微積分》《級(jí)數(shù)和微分方程》,直接學(xué)習(xí)線性代數(shù)和統(tǒng)計(jì)概率或多維微積分類課程。

    通識(shí)教育分為必修課、分布課程、數(shù)據(jù)定量推理、說明性寫作、外語,共五個(gè)部分。通識(shí)必修課需要從美學(xué)與文化、倫理與公民、歷史與社會(huì)和個(gè)體、社會(huì)科學(xué)與技術(shù)這四部分內(nèi)容中各修1門。分布必修需要從文理學(xué)院和約翰·保爾森工程與應(yīng)用科學(xué)的三大學(xué)科分支——藝術(shù)與人文、科學(xué)與工程、社會(huì)科學(xué)中各修讀1門。此外還有數(shù)據(jù)定量推理課程,學(xué)生可以修習(xí)任何數(shù)學(xué)類、應(yīng)用數(shù)學(xué)類、統(tǒng)計(jì)類、計(jì)算機(jī)科學(xué)類課程,以滿足要求。

    值得注意的是,選修課程允許學(xué)生修習(xí)哈佛大學(xué)以及合作院校開設(shè)的所有課程,旨在發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,促進(jìn)其個(gè)性化發(fā)展,旨在培養(yǎng)其多維領(lǐng)域融合能力。

    典型的課程體系結(jié)構(gòu)有:層次化課程體系和模塊化課程體系兩類。層次化課程體系以專業(yè)知識(shí)為主線,由基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課三部分構(gòu)成,課程安排內(nèi)部邏輯性強(qiáng)。模塊化課程體系以培養(yǎng)學(xué)生的不同能力價(jià)值取向?yàn)橹骶€,構(gòu)建相對(duì)獨(dú)立的課程模塊,突破學(xué)科單一領(lǐng)域,促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展[11]。

    觀察哈佛大學(xué)人工智能方向課程體系的數(shù)據(jù),我們可以發(fā)現(xiàn)其課程體系為后者——“模塊化”模式,主修模塊強(qiáng)調(diào)學(xué)生專業(yè)知識(shí)的加強(qiáng),讓學(xué)生對(duì)所學(xué)專業(yè)有一個(gè)深入的了解;通識(shí)教育模塊強(qiáng)調(diào)學(xué)生的全面發(fā)展,讓學(xué)生對(duì)社會(huì)、政治、經(jīng)濟(jì)、人文等方面有一個(gè)綜合具象的體會(huì);選修模塊讓學(xué)生接觸不同學(xué)科、不同學(xué)校的教學(xué)資源,開闊了學(xué)生的視野,為學(xué)生職業(yè)發(fā)展提供了更多靈活的可能。

    2.哈佛大學(xué)人工智能方向課程設(shè)置特點(diǎn)

    (1)注重深度邏輯思維訓(xùn)練,強(qiáng)化數(shù)據(jù)分析能力

    數(shù)學(xué)是計(jì)算機(jī)科學(xué)許多領(lǐng)域的基礎(chǔ),無論是將線性代數(shù)、概率和微積分應(yīng)用于機(jī)器學(xué)習(xí)、圖形和優(yōu)化中,還是在算法設(shè)計(jì)中使用圖形,在編程語言中使用邏輯等等,都需要人工智能人才擁有一個(gè)扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。根據(jù)哈佛大學(xué)2020—2021年學(xué)生手冊(cè),如表2所示,除了針對(duì)所有本科生的數(shù)據(jù)定量推理課程修習(xí),哈佛大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)科的必修課程中還設(shè)置了4門數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程,共20分,占總學(xué)分的15.6%,明確強(qiáng)調(diào)了微分方程、線性代數(shù)、概率統(tǒng)計(jì)的學(xué)習(xí),旨在夯實(shí)學(xué)生的數(shù)學(xué)計(jì)算能力、邏輯推理能力、數(shù)據(jù)分析能力,為后續(xù)系統(tǒng)編程、自然語言處理等高級(jí)課程的學(xué)習(xí)奠定學(xué)科基礎(chǔ)。

    (2)鼓勵(lì)學(xué)生個(gè)性化自主性發(fā)展,靈活選擇與多樣設(shè)計(jì)并重

    哈佛大學(xué)專業(yè)必修課程設(shè)置符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律,層層遞進(jìn),先形成專業(yè)基礎(chǔ)認(rèn)知,掌握專業(yè)基礎(chǔ)分析思維,再深入到專業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域,形成一個(gè)系統(tǒng)、規(guī)范的課程體系,如圖2所示[12],學(xué)生需要先完成基本軟件內(nèi)容的計(jì)算機(jī)科學(xué)概論,再深入到不同方向的學(xué)習(xí),靈活多樣,給予學(xué)生更多的自主性。

    專業(yè)選修課的設(shè)置應(yīng)符合學(xué)生個(gè)性化發(fā)展和社會(huì)對(duì)學(xué)生能力要求多樣化的需求。值得注意的是,為培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科交叉思維能力,根據(jù)哈佛大學(xué)2020—2021年學(xué)生手冊(cè),如表3所示,哈佛大學(xué)對(duì)技術(shù)選修課專門提出了廣度要求,需要學(xué)生從不同方向進(jìn)行選課。

    此外,哈佛大學(xué)課程門類精簡(jiǎn),避免出現(xiàn)內(nèi)容交叉重合。例如,數(shù)學(xué)課程需要修習(xí)4門,但如果學(xué)生的數(shù)學(xué)能力較強(qiáng),也可跳過兩門入學(xué)課程,直接修習(xí)線性代數(shù)和概率統(tǒng)計(jì)類課程。

    (3)緊盯科技前沿堅(jiān)持問題驅(qū)動(dòng),淬煉實(shí)踐創(chuàng)新能力

    人工智能具有極強(qiáng)的前沿性和實(shí)用性,要求學(xué)生樹立主動(dòng)學(xué)習(xí)的信念,時(shí)刻關(guān)注科技前沿發(fā)展,積極參與人工智能前沿研究,推動(dòng)人工智能核心技術(shù)創(chuàng)新。參與科研不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng),還有利于讓學(xué)生接觸前沿問題,形成專業(yè)認(rèn)同,激發(fā)自身對(duì)專業(yè)的興趣,促進(jìn)培養(yǎng)新型創(chuàng)新性人才對(duì)行業(yè)發(fā)展的問題意識(shí)和解決問題的能力。哈佛大學(xué)鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)入學(xué)校時(shí)便養(yǎng)成科研意識(shí),將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際操作中,計(jì)算機(jī)科學(xué)本科生可以通過與實(shí)驗(yàn)室教師聯(lián)系參與教師的研究項(xiàng)目,修習(xí)研究生課程或高級(jí)本科生項(xiàng)目,或上研究型課程《指導(dǎo)性閱讀與研究》(CS91r)和書寫高級(jí)論文(Senior Thesis)參與科研[13]。這些課程與項(xiàng)目都明確要求學(xué)生閱讀一定量的相關(guān)文獻(xiàn),動(dòng)手實(shí)踐相關(guān)研究,創(chuàng)新設(shè)計(jì)以解決特定領(lǐng)域的實(shí)際問題,有效地鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)合作能力,如表4所示。

    (4)打造跨學(xué)科方陣,融通眾多學(xué)科智慧

    人工智能是由計(jì)算機(jī)科學(xué)、語言學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、哲學(xué)等跨學(xué)科發(fā)展的一門綜合性學(xué)科。哈佛大學(xué)非計(jì)算機(jī)科學(xué)專業(yè)將人工智能與其結(jié)合,開設(shè)適應(yīng)人工智能設(shè)計(jì)、創(chuàng)新、發(fā)展過程中需要注意問題的相關(guān)課程,注重不同學(xué)科知識(shí)的相互滲透、融合與新知識(shí)的吸收利用。學(xué)生不僅需要掌握計(jì)算機(jī)科學(xué)的知識(shí),更要涉獵其他領(lǐng)域,根據(jù)自身發(fā)展興趣、需要、時(shí)間選擇其他學(xué)科知識(shí),充分將人工智能與經(jīng)濟(jì)、法律等潛在應(yīng)用市場(chǎng)結(jié)合,課程設(shè)置理念與社會(huì)發(fā)展對(duì)人工智能研究的應(yīng)用需求一致,如表5所示[14]。法學(xué)院開設(shè)《醫(yī)學(xué)人工智能:倫理、法律與政策》《自動(dòng)駕駛汽車與法律》等課程,與學(xué)生探討人工智能發(fā)展與醫(yī)學(xué)、法律等領(lǐng)域的交叉點(diǎn)。神經(jīng)科學(xué)系開設(shè)《生物與人工智能》,把大腦的研究與人工智能的發(fā)展聯(lián)系起來,探討神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器學(xué)習(xí)等內(nèi)容,優(yōu)化學(xué)生的人工智能知識(shí)體系,促進(jìn)學(xué)生學(xué)科交叉能力的培養(yǎng)。

    (5)打破院校壁壘,共享優(yōu)質(zhì)資源

    盡管哈佛大學(xué)在各門課程建設(shè)上已經(jīng)下足了功夫,但為了更好地促進(jìn)本校學(xué)生的能力提高,學(xué)校人工智能專業(yè)的學(xué)生還可以去選修其他大學(xué)的相關(guān)高水平課程。離哈佛大學(xué)不遠(yuǎn)的麻省理工學(xué)院擁有雄厚的跨學(xué)科研究師資,在人工智能領(lǐng)域積累深厚,實(shí)驗(yàn)室研究經(jīng)驗(yàn)豐富,課設(shè)的課程相對(duì)也更為豐富,自然也是哈佛學(xué)生的首選。如表6所示[15],哈佛大學(xué)與麻省理工學(xué)院開展合作,學(xué)生可任選麻省理工學(xué)院課程,有利于拓寬學(xué)生的知識(shí)面,參與更多的人工智能核心關(guān)鍵技術(shù)研究項(xiàng)目,學(xué)生的人際交往能力也得到了一定的鍛煉,有利于將來職業(yè)發(fā)展拓展人脈圈。

    (6)母語外語寫作和表達(dá)并舉,培養(yǎng)學(xué)術(shù)表達(dá)能力

    人工智能是一個(gè)學(xué)科性極強(qiáng)的領(lǐng)域,人工智能具有技術(shù)屬性和社會(huì)屬性高度融合的特點(diǎn),是經(jīng)濟(jì)發(fā)展新引擎、社會(huì)發(fā)展加速器。該領(lǐng)域的學(xué)生需要能靈活運(yùn)用專業(yè)的學(xué)術(shù)語言對(duì)所研究的項(xiàng)目進(jìn)行陳述,并用清晰的思路向廣大用戶介紹項(xiàng)目的運(yùn)行方式。哈佛大學(xué)對(duì)此方面的要求更嚴(yán)格,不僅是人工智能方向的學(xué)生,所有本科生在大一時(shí)都被要求修習(xí)《說明文寫作》。課程以研討會(huì)的形式進(jìn)行,學(xué)生在教師的指導(dǎo)下,運(yùn)用一定技巧高效地對(duì)本領(lǐng)域?qū)W術(shù)材料閱讀、分析,再系統(tǒng)地整理思路形成文本,互相交流討論?!墩f明文寫作》不僅關(guān)注學(xué)術(shù)寫作,還注重學(xué)生在求職升學(xué)時(shí)需要用到的自我陳述,旨在提高學(xué)生學(xué)科思維能力、學(xué)術(shù)語言表達(dá)能力。

    為使人工智能研究成果融洽地應(yīng)用于更廣闊的市場(chǎng),人工智能人才需要加強(qiáng)自身外語能力、跨文化交際能力的培養(yǎng)。依托于出色的人文學(xué)科積累,哈佛大學(xué)開設(shè)了種類多樣的語言類、文化類課程,如表7所示[16]。以中文及相關(guān)課程為例,課程除了基礎(chǔ)的初、中、高級(jí)現(xiàn)代漢語對(duì)中文的基礎(chǔ)語音、字形、語法結(jié)構(gòu)進(jìn)行學(xué)習(xí)外,還會(huì)涉及到不同朝代的歷史、文學(xué)以及政治、經(jīng)濟(jì)、文化等領(lǐng)域的探索。除此之外,課程強(qiáng)調(diào)語言的應(yīng)用、文化的交流,引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中主動(dòng)了解中國(guó)社會(huì)熱點(diǎn)、文化現(xiàn)象,并練習(xí)說、寫等基礎(chǔ)實(shí)踐,不用通過特定的考試,旨在引導(dǎo)學(xué)生在開放、沉浸式的課程環(huán)境中提升自身的語言能力和跨文化交際能力?!?1世紀(jì)中國(guó)的政治經(jīng)濟(jì)學(xué):初級(jí)教程》要求學(xué)生運(yùn)用中文分析中國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人2000年以來所遇到的挑戰(zhàn),如“一帶一路”倡議的提出、人工智能數(shù)字戰(zhàn)略等,注重潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的國(guó)際視野。

    五、啟示與建議

    目前國(guó)內(nèi)高校中,從北京大學(xué)、南京大學(xué)、上海交通大學(xué)等國(guó)內(nèi)知名大學(xué)到一些職業(yè)技術(shù)學(xué)院,紛紛開設(shè)人工智能相關(guān)課程,甚至獨(dú)立開設(shè)人工智能專業(yè),旨在培養(yǎng)人工智能領(lǐng)域高端人才。但我國(guó)目前在人工智能領(lǐng)域高端人才儲(chǔ)備與實(shí)際需求相去甚遠(yuǎn)。在此情況下,我國(guó)高校應(yīng)結(jié)合自身實(shí)際,積極吸收世界一流高校課程設(shè)置的積極合理之處,主動(dòng)作為,積極探索我國(guó)高等院校人工智能課程設(shè)置發(fā)展之路。哈佛大學(xué)作為美國(guó)人工智能人才輸出的主力軍之一,其人工智能教學(xué)系統(tǒng)對(duì)我國(guó)高校人工智能課程體系設(shè)置具有重要的啟示作用,可將其分類歸納為以下三個(gè)方面:

    1.重視算法分析與軟件設(shè)計(jì)課程,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

    首先,我國(guó)高校人工智能課程設(shè)置需強(qiáng)化基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)與創(chuàng)新,重點(diǎn)關(guān)注算法與分析、概率統(tǒng)計(jì)、計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)等學(xué)科基礎(chǔ)課程的設(shè)置。待學(xué)生形成一定專業(yè)認(rèn)知后,課程需增強(qiáng)深度與廣度,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入專業(yè)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)。值得注意的是,哈佛大學(xué)注重課程設(shè)置的精簡(jiǎn),避免內(nèi)容重合,國(guó)內(nèi)高校課程設(shè)置的內(nèi)容需注意保持連貫性,避免簡(jiǎn)單基礎(chǔ)課程相加,浪費(fèi)學(xué)生的時(shí)間和精力,無法深入到學(xué)科核心。與此同時(shí),可將實(shí)踐創(chuàng)新課程納入人工智能專業(yè)課程設(shè)置體系之中,鼓勵(lì)學(xué)生與教師合作,積極參與人工智能科研,進(jìn)一步了解人工智能理論的實(shí)踐,加深對(duì)人機(jī)互動(dòng)、自然語言處理、機(jī)器學(xué)習(xí)等專業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的理解。

    2.重視課程體系靈活設(shè)計(jì)和多樣化選擇,助力學(xué)生個(gè)性化發(fā)展

    當(dāng)前,我國(guó)高校在人工智能專業(yè)的投入雖呈逐年上漲之勢(shì),但在專業(yè)課程設(shè)計(jì)方面仍顯呆板保守,“大鍋飯”的專業(yè)課教學(xué)模式尚未得到根本性突破,課程體系的個(gè)性化、靈活化設(shè)計(jì)和多樣化選擇亟待增強(qiáng)。哈佛大學(xué)兼具專業(yè)基礎(chǔ)與發(fā)展靈活的課程設(shè)置模式可有些許啟示,在必修課程設(shè)置方面,要符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律,層層遞進(jìn)。首先打牢學(xué)生的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)能力素養(yǎng),訓(xùn)練學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)分析思維,再深入到專業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域,形成系統(tǒng)、規(guī)范的課程體系。到專業(yè)選修課階段,則要突出因材施教課程設(shè)置特點(diǎn),應(yīng)盡可能符合學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展,充分考慮學(xué)生在先天稟賦、興趣特長(zhǎng)、專業(yè)基礎(chǔ)等方面的差異性,拓寬選修課廣度、難度和深度,提升課程設(shè)置挑戰(zhàn)性,激發(fā)學(xué)生的學(xué)科興趣。

    3.整合優(yōu)質(zhì)學(xué)科資源,搭建多學(xué)科、多領(lǐng)域、跨院校的優(yōu)選知識(shí)平臺(tái)

    目前,我國(guó)許多高校的人工智能課程設(shè)置還處于探索階段,借鑒哈佛大學(xué)與麻省理工學(xué)院跨校共享教育資源的方法,有利于促進(jìn)教育資源進(jìn)一步優(yōu)化配置。首先,結(jié)合國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀,大學(xué)城校區(qū)所在院??膳c鄰近高校合作跨校選修,遠(yuǎn)距離院??衫媚秸n平臺(tái)等線上教學(xué)工具共享教育資源,為學(xué)生提供更廣泛的課程選擇,方便學(xué)生根據(jù)自身興趣與發(fā)展需要對(duì)課程進(jìn)行靈活選擇,豐富自身的認(rèn)知體系。其次,人工智能課程設(shè)置還需要鼓勵(lì)跨學(xué)科教師團(tuán)隊(duì)共同教研,開設(shè)出符合社會(huì)發(fā)展進(jìn)程、適合本院校特色發(fā)展的人工智能專業(yè)課程。

    4.堅(jiān)持本土與世界優(yōu)秀文化融會(huì)貫通,拓寬學(xué)生的世界視野和人文情懷

    人工智能的研究和成果與社會(huì)發(fā)展緊密結(jié)合,人工智能專業(yè)人才未來要面向世界市場(chǎng),必須具有寬廣的國(guó)際視野、濃厚的人文底蘊(yùn)和深厚的跨文化素養(yǎng)。人文氣息濃厚的哈佛大學(xué)充分利用本校綜合學(xué)科優(yōu)勢(shì),培養(yǎng)世界型人工智能人才的經(jīng)驗(yàn)做法,也啟示我國(guó)高校應(yīng)考慮人工智能專業(yè)學(xué)生的理工科背景,加大課程培養(yǎng)體系中文學(xué)、法學(xué)、心理學(xué)、哲學(xué)等基礎(chǔ)類人文學(xué)科的比重,在豐富學(xué)生文科知識(shí)體系的同時(shí),積極發(fā)掘人工智能專業(yè)與社會(huì)科學(xué)的交叉研究發(fā)展前景。語言是人類社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的重要聯(lián)絡(luò)紐帶,應(yīng)支持鼓勵(lì)人工智能專業(yè)學(xué)生選修1—2門外語類課程,特別是世界主要語言類課程,從而為學(xué)生全面認(rèn)識(shí)世界和了解世界提供更為廣闊的語言之窗,培養(yǎng)學(xué)貫中西、以我為主、放眼全球、造福人類的新時(shí)代高端人工智能專業(yè)人才。

    參考文獻(xiàn):

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    [8]MIT. MIT EECS(Electrical Engineering and Computer Science)[EB/OL].https://www.eecs.mit.edu/.

    [9]QS TOPUNIVERSITIES. 2020—2021年QS世界大學(xué)排名之計(jì)算機(jī)科學(xué)及信息系統(tǒng)專業(yè)排名[EB/OL]. http://rankings.betteredu.net/qs/major/tech/2021/computer-science-information-systems.html.

    [10]Harvard University. Harvard College Handbook for Students[EB/OL].https://handbook.fas.harvard.edu/book/bachelor-arts-and-bachelor-science-degrees#two.

    [11]林健.面向“卓越工程師”培養(yǎng)的課程體系和教學(xué)內(nèi)容改革[J].高等工程教育研究,2011(5):1-9.

    [12]Harvard John A.Paulson School of Engineering and Applied Science.Unofficial Guide to CS(Computer Science)[EB/OL].https://csadvising.seas.harvard.edu/cs50_ Guide_v25.pdf.

    [13]Harvard John A.Paulson School of Engineering and Applied Science.Harvard CS Concentration[EB/OL].https://csadvising.seas.harvard.edu/research/.

    [14]Harvard University.my.harvard[EB/OL].https://courses.my.harvard.edu/.

    [15]Harvard University.Courses:Harvard CS Concentration[EB/OL].https://csadvising.seas.harvard.edu/concentration/courses/.

    [16]Harvard University.Faculty of Arts and Sciences Course Catalog Preview[EB/OL].https://courses.my.harvard.edu/dw_course/fas_crse_cat.pdf.

    (編輯:李曉萍)

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