人工智能微專業(yè)培養(yǎng)體系研究

蔡長龍，趙明威，李炳，王增，田潤妮

（西安工業(yè)大學 兵器科學與技術(shù)學院，陜西 西安）

一 引言

人工智能專業(yè)是培養(yǎng)具有良好的數(shù)學基礎(chǔ)、計算機科學和人工智能等的相關(guān)知識和技能的高素質(zhì)應(yīng)用型人才的專業(yè)。經(jīng)過培養(yǎng)，使學生具備良好的溝通、協(xié)作與其他學科融合及創(chuàng)新應(yīng)用解決實際問題能力；能適應(yīng)新技術(shù)發(fā)展并保持終身學習，具有高度的社會責任感、良好的職業(yè)道德；能在未來智能產(chǎn)品開發(fā)中承擔數(shù)據(jù)采集與分析、模型構(gòu)建、算法實現(xiàn)、軟件開發(fā)等方面工作；也可從事人工智能應(yīng)用研究、產(chǎn)品咨詢、教育工作。其就業(yè)方向主要有智能搜索、圖像處理、計算機視覺、模式識別和圖像處理等，此外，還可以參與智慧城市構(gòu)建，將服務(wù)、公共設(shè)施以及道路接入互聯(lián)網(wǎng)，對能源、物料流、物流運輸及交通等領(lǐng)域進行智能管控?？梢姡斯ぶ悄軐I(yè)涉及領(lǐng)域非常廣泛，目前，雖然全國范圍內(nèi)開設(shè)人工智能專業(yè)的高校非常多，但這是國家近年來才新開設(shè)的新工科專業(yè)，目前畢業(yè)生還遠遠不能滿足國家和社會的現(xiàn)實需求，因此開設(shè)人工智能微專業(yè)、快速培養(yǎng)急需的人工智能應(yīng)用型人才是非常必要的[1]。

微專業(yè)是以就業(yè)求職為導向而定制的職業(yè)體系化培養(yǎng)方案，避開了傳統(tǒng)大學所擅長的大量的、系統(tǒng)的理論教學，轉(zhuǎn)而提煉某一職業(yè)崗位的核心技能，通過5-10 門核心課程的集中學習，系統(tǒng)掌握職業(yè)崗位的工作方法和技巧，達到某一領(lǐng)域職業(yè)崗位工作技能的要求，使學習者能夠快速就業(yè)或者實現(xiàn)職業(yè)變遷，彌補大學專業(yè)設(shè)置與企業(yè)用人需求之間匹配問題，微專業(yè)是從就業(yè)崗位和市場需求的角度出發(fā)，以學生職業(yè)為導向的專業(yè)課程[2-4]?！拔ⅰ弊殖浞煮w現(xiàn)了對特定工作崗位的針對性。微專業(yè)建設(shè)必要性和意義有：（1）微專業(yè)建設(shè)是學?；趯W科綜合優(yōu)勢，主動適應(yīng)新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式、新產(chǎn)業(yè)的需求，加快布局未來戰(zhàn)略必爭領(lǐng)域的人才培養(yǎng)的具體舉措，是為構(gòu)建新型跨學科專業(yè)組織模式、促進學科專業(yè)交叉融合和產(chǎn)學研用協(xié)同發(fā)展而實施的多樣化辦學模式探索；（2）微專業(yè)著力于有效彌補大學專業(yè)劃分過細、口徑過窄及培養(yǎng)周期過長問題，提升專業(yè)培養(yǎng)與就業(yè)職業(yè)發(fā)展需求之間的匹配度，課程設(shè)置一般具有高階性、交叉性、挑戰(zhàn)度；（3）微專業(yè)可采用線上、線下、線上線下相結(jié)合等多種方式開展教學，教學方式靈活多樣，開展教學活動的時間、地點靈活方便；（4）微專業(yè)一般不超過10 門課程，學生完成課程學習、考核合格即可獲得微專業(yè)證書，小而精、既系統(tǒng)又靈活的微專業(yè)是目前在校大學生跨學科學習和個性化成長的新選擇；（5）微專業(yè)在一定程度上打破了學院之間、專業(yè)之間的藩籬，促進學科的交叉融合，可以大大拓寬學生的知識面，提高學生的就業(yè)率[5-6]。

二 人工智能微專業(yè)建設(shè)現(xiàn)狀

通過查閱相關(guān)資料，目前開設(shè)微專業(yè)的高校不少，主要有清華大學、西南交通大學、南京郵電大學、哈爾濱金融學院、云南林業(yè)職業(yè)技術(shù)學院、廣東金融學院、山東交通學院、海軍工程大學、深圳大學、湖南師范大學、上海健康醫(yī)學院、杭州師范大學錢江學院、第二軍醫(yī)大學、裝甲兵技術(shù)學院、湖南外貿(mào)職業(yè)學院、東莞職業(yè)技術(shù)學院、中北大學、河北地質(zhì)大學、揚州大學廣陵學院、深圳信息職業(yè)技術(shù)學院、山東大學、江蘇大學、浙江大學、上海交通大學、復旦大學、南京大學、中國科學技術(shù)大學以及同濟大學等，既有985、211 高校，也有一般本科院校、三本院校，同時還有高等職業(yè)技術(shù)院校等[2-8]?？梢?，微專業(yè)的開設(shè)是目前國內(nèi)高校專業(yè)建設(shè)和學科建設(shè)的重要模式之一。

從查閱的文獻可知，這些高校開設(shè)的微專業(yè)主要涉及心理健康服務(wù)專業(yè)、證券投資學專業(yè)、計算機專業(yè)、跨境電商專業(yè)、軍事職業(yè)教育專業(yè)、裝甲裝備液壓系統(tǒng)修理專業(yè)、智能機器人專業(yè)、會計學專業(yè)、軌道交通信號與控制專業(yè)、軟件工程專業(yè)、銀行客戶管理專業(yè)、智能化病理學技術(shù)專業(yè)、信息學科專業(yè)、機械類專業(yè)、電力推進艦船專業(yè)、土木工程專業(yè)、電器工程及其自動化專業(yè)、物流工程專業(yè)、交通運輸專業(yè)、創(chuàng)新轉(zhuǎn)化管理專業(yè)、知識產(chǎn)權(quán)管理專業(yè)、航空超精密加工專業(yè)、智能網(wǎng)聯(lián)汽車專業(yè)、智慧交通與智能制造專業(yè)、健康管理與政策專業(yè)、城市地下空間規(guī)劃專業(yè)、國際組織與跨文化交流專業(yè)、多元智能醫(yī)學植入體增材制造專業(yè)、北斗新時空技術(shù)與應(yīng)用專業(yè)、汽車服務(wù)工程專業(yè)以及人工智能+X等[2-8]?？梢姡I(yè)涉及的專業(yè)很多、面很寬，但目前還未見有哪個高校在建設(shè)人工智能微專業(yè)。

人工智能是一個交叉性很強的學科，它涉及光電、機電、材料、計算機以及控制等相關(guān)學科，很難完全歸屬于哪一個獨立的學科，這大大增加了構(gòu)建人工智能微專業(yè)培養(yǎng)體系的難度。本文結(jié)合西安工業(yè)大學學科特色、人工智能專業(yè)建設(shè)及實踐教學體系建設(shè)基礎(chǔ)等，在充分論證的基礎(chǔ)上，從專業(yè)培養(yǎng)目標與定位、招生對象及方式、教學組織形式、師資隊伍、課程體系構(gòu)建等方面構(gòu)建了人工智能微專業(yè)培養(yǎng)體系。

三 人工智能微專業(yè)培養(yǎng)目標與定位

人工智能微專業(yè)以培養(yǎng)學生掌握人工智能核心理論與實踐應(yīng)用能力為核心，通過靈活的課程組織和先進的授課形式，以“寬口徑、厚基礎(chǔ)、育創(chuàng)新、強能力、重實踐”的培養(yǎng)理念，使學生較為全面了解人工智能基本知識體系，掌握人工智能專業(yè)知識，提升面向?qū)I(yè)應(yīng)用的人工智能專業(yè)實踐和創(chuàng)新能力，適應(yīng)新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式以及新產(chǎn)業(yè)的社會發(fā)展趨勢。

四 人工智能微專業(yè)招生

（一） 培養(yǎng)對象

具備較好的數(shù)理基礎(chǔ)知識和專業(yè)基礎(chǔ)知識、對人工智能理論知識、人工智能實踐應(yīng)用以及人工智能學科前沿發(fā)展趨勢感興趣的理工科專業(yè)在讀3 年級或4 年級本科生。

（二） 招生方式

每年9 月份學校統(tǒng)一組織招生一次，學生自愿報名，學校根據(jù)報名學生人數(shù)、專業(yè)招生人數(shù)、學生前期學習基礎(chǔ)等具體情況，采用集中面試或考核等方式擇優(yōu)錄取。

（三） 推薦學制

建議1 年，最長不超過2 年；超過最長規(guī)定學制者取消學習資格。

（四） 結(jié)業(yè)要求

在學制期間，學生必須修完一定數(shù)量的課程學習和實踐學習，獲得至少14 學分。

五 人工智能微專業(yè)教學組織形式

（一） 教學形式

以開放在線課程、學生自行安排時間自主學習為主，結(jié)合視頻直播課、前沿講座、實習實訓以及線下課堂教學等形式，開展線上、線下融合教學。

（二） 考核方式

（1）集中時間、規(guī)定地點閉卷考試；

（2）未通過課程考核者允許補考一次。

（三） 結(jié)業(yè)證書

申請修讀人工智能微專業(yè)課程的期間，無任何未解除的違法違紀處分，所修課程達到修讀學分要求后學生將被授予西安工業(yè)大學簽章的“人工智能微專業(yè)”結(jié)業(yè)證書。

（四） 授課師資和實踐條件

以西安工業(yè)大學兵器科學與技術(shù)學院、計算機科學與工程學院、電子信息工程學院、工業(yè)中心等教學部門人工智能、計算機、電信相關(guān)專業(yè)優(yōu)秀教師授課為主，同時邀請行業(yè)知名專家組成教學團隊。

西安工業(yè)大學建有智能創(chuàng)新工場，具備了開展人工智能相關(guān)的生產(chǎn)實習、專業(yè)實驗、畢業(yè)設(shè)計、系統(tǒng)開發(fā)等條件，同時，專業(yè)所在學院已經(jīng)與部分人工智能相關(guān)企業(yè)達成了人才培養(yǎng)初步合作意向，在技術(shù)技能人才培養(yǎng)方面積累豐富經(jīng)驗，建立了人工智能微專業(yè)的技術(shù)應(yīng)用人才的實踐基地，為人工智能微專業(yè)體系構(gòu)建提供了實驗實訓條件。

除了校內(nèi)基地，學校還與華為云（西安）人工智能創(chuàng)新中心、美林數(shù)據(jù)技術(shù)股份有限公司、探知圖靈科技（西安）有限公司等企業(yè)在實驗室建設(shè)、人才培養(yǎng)、學生就業(yè)、科研合作、兼職教師、教師培訓、校外實習基地建設(shè)等方面簽訂了共建人工智能專業(yè)協(xié)議。

六 人工智能微專業(yè)課程體系的構(gòu)建

培養(yǎng)目標是專業(yè)課程體系的前提和基礎(chǔ)，課程體系是實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標的載體和手段，因此人工智能微專業(yè)課程體系的構(gòu)建是實現(xiàn)該微專業(yè)定位和培養(yǎng)目標的關(guān)鍵。西安工業(yè)大學人工智能專業(yè)于2020 年6 月申報、2021 年3 月獲批建設(shè)，并2021年9 月招生一個班（30 人）。按照傳統(tǒng)模式學校制訂了人工智能專業(yè)的培養(yǎng)方案、課程體系、課程教學大綱、實踐培養(yǎng)體系等，其課程體系共164 學分。

根據(jù)微專業(yè)基本概念和特點，人工智能微專業(yè)必須要提煉出人工智能專業(yè)的核心課程，并且學習課程時間要盡量縮短，那么人工智能微專業(yè)就不能像傳統(tǒng)專業(yè)培養(yǎng)那樣去系統(tǒng)地從基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課、專業(yè)核心課來開設(shè)課程，就需要高度凝練和壓縮，如何解決這些問題正是微專業(yè)課程體系設(shè)計的關(guān)鍵所在。鑒此，我們將人工智能微專業(yè)的課程體系設(shè)置為專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)核心課程、專業(yè)模塊課程、線下實訓實踐課程四類。每學分的線上課程教學周期一般為8 周。每門課程具體安排以相關(guān)課程的教學大綱為準。

（一） 專業(yè)基礎(chǔ)課程

專業(yè)基礎(chǔ)課程均為學生自修課程或已修課程。該課程為人工智能的學習在編程基礎(chǔ)、計算機程序設(shè)計、數(shù)學、電路、傳感器等方面做好準備。學生可根據(jù)自身情況及已有基礎(chǔ)，在正式學習人工智能微專業(yè)前自行選擇完成專業(yè)基礎(chǔ)課程的學習。專業(yè)基礎(chǔ)課程主要包括：高等數(shù)學、線性代數(shù)、計算機程序設(shè)計基礎(chǔ)、傳感器、微機原理及接口技術(shù)、信號與系統(tǒng)、自動控制原理以及電工電子技術(shù)等。這也是微專業(yè)招生時對報名學生的要求。

（二） 專業(yè)核心課程

專業(yè)核心課程學習主要是幫助學生更好地掌握人工智能基礎(chǔ)理論脈絡(luò)體系及人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域，這部分的學習是從事人工智能專業(yè)技術(shù)的基本內(nèi)容，屬于通用性的。設(shè)置的主要課程有人工智能導論、算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、圖像處理與模式識別、機器學習、Python 語言程序設(shè)計，每門課2 學分，最低學分修讀要求為8 學分，即至少修讀4 門課。

（三） 專業(yè)模塊課程

結(jié)合西安工業(yè)大學原有學科、專業(yè)的優(yōu)勢，更好地體現(xiàn)人工智能微專業(yè)的專業(yè)特色，也為了避免將微專業(yè)的課程設(shè)置過多，故將人工智能微專業(yè)開設(shè)兩個專業(yè)模塊課程，一個是偏自然語言處理的，一個是偏視覺處理的，學生可根據(jù)自身基礎(chǔ)及研究興趣自行選擇，該環(huán)節(jié)為選修，每門課2 學分，最低學分修讀要求為4 學分，即至少選修2 門課。主要課程包括機器視覺基礎(chǔ)、自然語言處理、大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)和數(shù)字圖像處理。

（四） 線下實訓實踐課程

為了進一步提升學生的人工智能工程應(yīng)用與實踐能力，每屆將組織邀請高校及產(chǎn)業(yè)界知名專家組成師資力量，圍繞科技創(chuàng)新與實踐開展主題實訓，打通學術(shù)、產(chǎn)業(yè)邊界，構(gòu)建系統(tǒng)性知識訓練。主要課程包括智能機器人避障與路徑設(shè)計、工業(yè)機器人基本操作與虛擬仿真或其它人工智能實踐相關(guān)訓練課程，每門課1 學分。該環(huán)節(jié)為必修，最低學分修讀要求為2 學分。

七 結(jié)語

為了滿足社會用人市場對人工智能專業(yè)人才的需求，本文結(jié)合西安工業(yè)大學人工智能專業(yè)建設(shè)情況和人才培養(yǎng)規(guī)劃，構(gòu)建了人工智能微專業(yè)培養(yǎng)體系，詳細介紹了人工智能微專業(yè)的招生對象、招生要求、學制、學分、課程設(shè)置等方面內(nèi)容。通過對人工智能微專業(yè)核心課程體系的構(gòu)建，將有助于快速培養(yǎng)學生的人工智能專業(yè)核心知識，彌補傳統(tǒng)大學專業(yè)設(shè)置與企業(yè)急需用人矛盾的問題，快速提高學生的從業(yè)能力。