應(yīng)用型高?！叭斯ぶ悄?電氣專業(yè)”復(fù)合型人才培養(yǎng)體系構(gòu)建研究

齊明洋，南錦順，劉志東

(吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，吉林 吉林 132101)

0 引言

教育部2018年4月印發(fā)的《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》文件中指出，我國要建設(shè)100個“人工智能+X”復(fù)合特色專業(yè)，重視統(tǒng)計學(xué)、物理學(xué)、心理學(xué)等學(xué)科的交叉融合。近年來，我國人工智能市場增長驚人，雖然在國家的大力推動下，我國在AI領(lǐng)域的研究已經(jīng)取得了較大的飛躍，相關(guān)論文發(fā)表數(shù)已經(jīng)超越美國，但我國高校及企業(yè)在人才的培養(yǎng)上與美國頂級大學(xué)還有一定差距。巨大的人工智能人才缺口，需要我國不斷提高人才的培養(yǎng)規(guī)模和質(zhì)量。高校處于科技第一生產(chǎn)力、人才第一資源、創(chuàng)新第一動力的結(jié)合點(diǎn)，在人工智能基礎(chǔ)理論和自然語言理解、計算機(jī)視覺、多媒體、機(jī)器人等關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用方面具有鮮明特色，在人才培養(yǎng)和學(xué)科發(fā)展等方面具有堅實(shí)基礎(chǔ)。面對新一代人工智能發(fā)展的機(jī)遇，如何構(gòu)建“人工智能+電氣專業(yè)”人才培養(yǎng)體系，可以培育出更多有關(guān)人工智能領(lǐng)域的人才，進(jìn)而不斷推動人工智能與人民需求深度融合，為改善民生提供新途徑，最終對帶動我國人工智能總體實(shí)力的提升有重要意義。

1 人工智能概述與實(shí)施動因

人工智能(Artificial Intelligence， AI)，人工智能是指機(jī)器能夠類似人類一樣具備智能的思考能力，而非傳統(tǒng)的簡單邏輯控制。AI是主要研究用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。人工智能涉及的學(xué)科較為寬泛，它由計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、統(tǒng)計學(xué)、控制科學(xué)與工程、神經(jīng)學(xué)、心理學(xué)、仿生學(xué)、哲學(xué)等學(xué)科構(gòu)成。

人工智能目前在計算機(jī)視覺、自然語言處理、推薦系統(tǒng)等領(lǐng)域落地項目較多，其主要涉及機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等領(lǐng)域。目前，人工智能已經(jīng)與生活、工業(yè)等領(lǐng)域聯(lián)系密切，在人工智能的時代下進(jìn)行“人工智能+電氣專業(yè)”人才培養(yǎng)體系的構(gòu)建需要對人工智能的含義及未來發(fā)展的趨勢進(jìn)行深刻的理解，這樣才能構(gòu)建好“人工智能+電氣專業(yè)”的人才培養(yǎng)體系。

2015年吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院確定轉(zhuǎn)型為應(yīng)用型本科大學(xué)，學(xué)校以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力為主體，圍繞著人才培養(yǎng)體系等多方面進(jìn)行深化改革，順應(yīng)當(dāng)前人工智能技術(shù)發(fā)展的趨勢并結(jié)合吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)的特點(diǎn)，進(jìn)行“人工智能+電氣工程”復(fù)合型人才專業(yè)的構(gòu)建可以更好地提升學(xué)生應(yīng)用能力，也會使得學(xué)生的就業(yè)前景更為廣闊[1]。

2 “人工智能+X”復(fù)合特色專業(yè)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

從文獻(xiàn)研究來看，在20世紀(jì)50年代美國就開始對人工智能領(lǐng)域進(jìn)行大規(guī)模研究，目前這些傳統(tǒng)強(qiáng)校有：卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院、加州伯克利大學(xué)、哈佛大學(xué)、普林斯頓大學(xué)、康奈爾大學(xué)、伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校等。英國也是人工智能研究的重地，人工智能之父阿蘭圖靈(Alan Turing)便畢業(yè)于劍橋大學(xué)，此外還有世界大學(xué)綜合排名前10的牛津大學(xué)，以及倫敦大學(xué)、帝國理工學(xué)院、愛丁堡大學(xué)、倫敦大學(xué)瑪麗皇后學(xué)院等。這些高校在人工智能技術(shù)方面研究的時間較早，并且已經(jīng)形成了較為成熟的“人工智能+X”復(fù)合特色專業(yè)人才培養(yǎng)體系。

20世紀(jì)50年代時我國對人工智能的研究較少，改革開放后，自1980年起中國派遣大批留學(xué)生赴西方發(fā)達(dá)國家研究現(xiàn)代科技，人工智能才得以實(shí)質(zhì)意義上的研究。我國人工智能的發(fā)展近幾年受到了國家的大力支持，除了清華大學(xué)、北京大學(xué)、中國科學(xué)院大學(xué)、香港科技大學(xué)、南京大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等傳統(tǒng)人工智能強(qiáng)校，還有主要面向國防領(lǐng)域人工智能的大學(xué)，如國防科技大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等。特別是工業(yè)界如BAT(百度、阿里巴巴、騰訊)三巨頭分別設(shè)立自己的人工智能研究院，以及華為、京東、地平線機(jī)器人、滴滴、大疆、順豐等一大批高科技公司也紛紛建立相應(yīng)的實(shí)驗室，培養(yǎng)人工智能人才。我國在人工智能領(lǐng)域發(fā)展的時間不長，所以人工智能人才培養(yǎng)體系也較為不成熟，而涉及的“人工智能+X”復(fù)合特色專業(yè)人才培養(yǎng)體系就更屬于初創(chuàng)階段。

3 人才培養(yǎng)體系構(gòu)建

3.1 修訂“人工智能+電氣專業(yè)”領(lǐng)域應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)

結(jié)合“人工智能+電氣專業(yè)”、企業(yè)及社會需求人才情況分析原有電氣工程及其自動化專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)存在的不足，提出適應(yīng)企業(yè)、社會發(fā)展所需的“人工智能+電氣專業(yè)”領(lǐng)域應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。

《普通高等學(xué)校本科專業(yè)類教學(xué)質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)》中提出了對電氣類人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，此標(biāo)準(zhǔn)提出的時間為2018年。目前，人工智能發(fā)展迅速，已經(jīng)與很多學(xué)科都形成了交叉，雖然各高校可以依據(jù)學(xué)校的自身特點(diǎn)進(jìn)行修訂，但人才培養(yǎng)目標(biāo)在電氣類中涉及人工智能的高校不多。

在人工智能盛行的時代下，在電氣信息類教育中的人才培養(yǎng)目標(biāo)已經(jīng)無法順應(yīng)時代的發(fā)展及企業(yè)對人才的需求，所以在培養(yǎng)目標(biāo)中需要結(jié)合人工智能的因素，以此來幫助學(xué)生在畢業(yè)之后能夠跟上當(dāng)前的技術(shù)發(fā)展[2]。

3.2 構(gòu)建CDIO理念的校企合作教學(xué)模式

應(yīng)用型大學(xué)相對于研究型大學(xué)和教學(xué)研究型大學(xué)更側(cè)重于“應(yīng)用”二字，其是依據(jù)中國大學(xué)的教育特點(diǎn)及中國的經(jīng)濟(jì)形式而制定的一種新類型教育。目前，CDIO教育模式與高校結(jié)合十分緊密，且已經(jīng)取得了一定成績及經(jīng)驗。CDIO是一種工程教育模式，主要體現(xiàn)的是學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中“學(xué)中做”與“做中學(xué)”，學(xué)生在這種教育模式下可以使應(yīng)用能力得到充分鍛煉，進(jìn)而讓學(xué)生在畢業(yè)工作中盡可能與企業(yè)實(shí)現(xiàn)無縫對接，以快速適應(yīng)企業(yè)的節(jié)奏及工作模式。所以可以采用基于CDIO理念的教學(xué)訓(xùn)練方法，聯(lián)合企業(yè)與學(xué)校推進(jìn)校企合作，建設(shè)校企合作實(shí)驗室，由企業(yè)工程師與專任教師共同授課，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)驗一體化教學(xué)[3]。

3.3 構(gòu)建“人工智能+電氣專業(yè)”領(lǐng)域應(yīng)用型師資隊伍

3.3.1 引進(jìn)人工智能專兼職教師

“人工智能+電氣專業(yè)”人才培養(yǎng)體系的構(gòu)建需要“人工智能+電氣專業(yè)”相關(guān)教師的積極參與，目前，電氣專業(yè)涉及人工智能的教師較少，可以采用公開招聘的形式引入專職教師，從企業(yè)及其他高校引進(jìn)兼職教師，以保證“人工智能+電氣專業(yè)”擁有復(fù)合特色的教師隊伍。

3.3.2 提升專業(yè)教師及輔導(dǎo)員教師的人工智能教育素質(zhì)

目前，學(xué)校電氣類專業(yè)教師從事教學(xué)及科研都側(cè)重于電力系統(tǒng)、自動化、控制等傳統(tǒng)領(lǐng)域，涉及人工智能交叉應(yīng)用的教師較少，要想構(gòu)建好“人工智能+電氣專業(yè)”人才培養(yǎng)模式，首先專業(yè)教師應(yīng)具備人工智能的相關(guān)知識，這樣才能在授課、學(xué)科競賽、科研中游刃有余地對學(xué)生進(jìn)行更好的教育。此外，學(xué)生4年的日常管理、職業(yè)規(guī)劃、思想政治教育都受輔導(dǎo)員教師深刻的影響，輔導(dǎo)員對學(xué)生的影響起到了舉足輕重的地位，所以輔導(dǎo)員教師也應(yīng)了解人工智能領(lǐng)域相關(guān)的淺層知識。輔導(dǎo)員具備了人工智能的基本素養(yǎng)才能在平時的學(xué)生日常管理、學(xué)生競賽、思政教育等方面起到對“人工智能+電氣專業(yè)”復(fù)合型專業(yè)構(gòu)建的積極影響。

3.4 構(gòu)建“人工智能+電氣專業(yè)”領(lǐng)域應(yīng)用型課程體系

在深刻理解“人工智能+電氣專業(yè)”培養(yǎng)模式的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)前人工智能發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢，構(gòu)建以“崗位能力-專業(yè)能力-核心能力”為導(dǎo)向的課程體系。吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院“人工智能+電氣專業(yè)”復(fù)合型專業(yè)能力，如表1所示。

表1 “人工智能+電氣專業(yè)”課程導(dǎo)向能力

表1中主要以崗位能力就業(yè)為導(dǎo)向，最終制定的課程在充分分析核心能力及原有課程體系的基礎(chǔ)上，對原有課程進(jìn)行刪減或?qū)W時調(diào)整，增加“Python編程”“機(jī)器學(xué)習(xí)”“機(jī)器視覺基礎(chǔ)”“工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與維護(hù)”“機(jī)器人基礎(chǔ)原理”“機(jī)器人操作系統(tǒng)基礎(chǔ)”“伺服電機(jī)原理與應(yīng)用”課程及配套實(shí)踐課程。

構(gòu)建好課程體系后將課程的知識點(diǎn)提煉并歸類，以項目為載體，融理論學(xué)習(xí)和能力培養(yǎng)于一體進(jìn)行項目化教學(xué)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)方式實(shí)現(xiàn)由個體學(xué)習(xí)向團(tuán)隊協(xié)作的方向轉(zhuǎn)變，不僅培養(yǎng)了學(xué)生的專業(yè)技能，而且使學(xué)生在學(xué)習(xí)中了解研發(fā)過程，將理論與實(shí)際相結(jié)合，提高學(xué)生分析與解決實(shí)際問題的能力[4]。

3.5 培養(yǎng)“人工智能+電氣專業(yè)”學(xué)生應(yīng)用能力

3.5.1 創(chuàng)建人工智能學(xué)生社團(tuán)，以競賽模式驅(qū)動人工智能應(yīng)用能力提升

建立人工智能學(xué)生社團(tuán)，以競賽激發(fā)學(xué)生對人工智能的興趣，鼓勵學(xué)生報名。人工智能競賽多與實(shí)際問題聯(lián)系在一起，例如吉林省大學(xué)生機(jī)器人大賽通過選擇競賽項目，如空中機(jī)器人、武術(shù)比賽、全地形機(jī)器人等項目，學(xué)生需要綜合運(yùn)行人工智能知識解決系統(tǒng)設(shè)計、模塊配置、調(diào)試及軟件編程等競賽過程，以競賽的教學(xué)模式驅(qū)動學(xué)生具備人工智能技術(shù)應(yīng)用及編程能力。

3.5.2 以“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”項目為載體搭建人工智能實(shí)踐平臺及組建指導(dǎo)教師團(tuán)隊以促進(jìn)學(xué)生應(yīng)用能力提升

篩選出每年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)涉及人工智能及優(yōu)秀項目為項目庫，搭建人工智能實(shí)踐訓(xùn)練平臺并組建指導(dǎo)教師團(tuán)隊，在學(xué)生大一時就完成大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目組隊。組隊后的隊伍練習(xí)項目庫中的項目，在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的研發(fā)過程中提前鍛煉學(xué)生的“人工智能+電氣專業(yè)”應(yīng)用能力，為更高效、透徹地學(xué)習(xí)專業(yè)課做好鋪墊。

3.6 構(gòu)建保障與考核評價機(jī)制

“人工智能+電氣專業(yè)”應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系構(gòu)建的順利進(jìn)行需要恰當(dāng)?shù)谋Ｕ蠙C(jī)制，并且需要一個完善的考核評價體系來對所構(gòu)建的“人工智能+電氣專業(yè)”人才培養(yǎng)體系進(jìn)行考核評價，以此來促使在人才培養(yǎng)體系構(gòu)建的過程中長效發(fā)展并及時改正當(dāng)前的不足，構(gòu)建保障與考核評價機(jī)制包含以下幾方面內(nèi)容：(1)師資隊伍保障機(jī)制；(2)教學(xué)資源保障；(3)管理與運(yùn)行機(jī)制保障；(4)考核與評價改進(jìn)機(jī)制。

4 結(jié)語

吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)以CDIO和“崗位能力、專業(yè)能力、核心能力”三位一體的教育理念，結(jié)合人工智能的特點(diǎn)闡述了如何構(gòu)建“人工智能+電氣工程”復(fù)合型專業(yè)的人才培養(yǎng)體系，目的在于培養(yǎng)出掌握人工智能及電氣工程及其自動化方面基本理論、基本知識，具有人工智能和電氣工程項目的開發(fā)及工程設(shè)計能力，能夠在國家電網(wǎng)、自動化、人工智能等企業(yè)從事電機(jī)及其控制、電力系統(tǒng)及其自動化、生產(chǎn)管理等工作的應(yīng)用型高素質(zhì)人才。