新工科背景下智能科學與技術(shù)專業(yè)建設探究

周麗娟 朱文球 周玉 彭召意 肖會芹

摘?要：隨著人工智能技術(shù)研究的不斷深入，智能科學與技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)成為國家戰(zhàn)略的需要。智能科學與技術(shù)專業(yè)是一個新興的交叉學科專業(yè)，新工科的建設對其專業(yè)的發(fā)展提出了更高的要求，本文分析了目前我國高校智能科學與技術(shù)專業(yè)建設中存在的問題，從專業(yè)機制、課程體系、師資隊伍、考核體系、實踐平臺五個方面的建設進行了探討，實踐證明，所提方案取得了良好的教學效果。

關(guān)鍵詞：新工科；智能科學與技術(shù)；專業(yè)建設

中圖分類號：G642??文獻標識碼：A

Research?on?the?Construction?of?Intelligent?Science

and?Technology?Specialty?under?the?Background?of?New?Engineering

Zhou?Lijuan?Zhu?Wenqiu?Zhou?Yu?Peng?Zhaoyi?Xiao?Huiqin

School?of?computer?science，Hunan?University?of?technology?HunanZhuzhou?412000

Abstract：With?the?development?of?artificial?intelligence?technology，the?development?of?intelligent?science?and?technology?has?become?a?national?strategy?demand.The?construction?of?the?new?engineering?course?has?put?forward?higher?requirements?for?the?development?of?the?specialty?of?intelligent?science?and?technology，which?is?a?new?interdisciplinary?specialty.The?article?analyzes?the?problems?existing?in?the?construction?of?Intelligent?Science?and?technology?specialty?in?our?country，this?paper?probes?into?the?construction?of?professional?mechanism，curriculum?system，teaching?staff?and?assessment?system，and?the?practice?proves?that?the?proposed?scheme?has?achieved?good?teaching?results.

Keywords：new?engineering；Intelligent?science?and?technology；Specialty?construction

1?概述

新工科建設是應對新經(jīng)濟的挑戰(zhàn)，從服務國家戰(zhàn)略、滿足產(chǎn)業(yè)需求和面向未來發(fā)展的高度，構(gòu)建新興工科和傳統(tǒng)工科相結(jié)合的學科專業(yè)，探索工程教育人才培養(yǎng)的新模式［1］。教育部從2017年2月開始積極推進新工科專業(yè)建設。智能科學與技術(shù)專業(yè)是面向前沿高新技術(shù)的基礎(chǔ)性本科專業(yè)，覆蓋面很廣。專業(yè)涉及機器人技術(shù)，以新一代網(wǎng)絡計算為基礎(chǔ)的智能系統(tǒng)、微機電系統(tǒng)（MEMS），與國民經(jīng)濟、工業(yè)生產(chǎn)及日常生活密切相關(guān)的各類智能技術(shù)與系統(tǒng)、新一代的人—機系統(tǒng)技術(shù)等［2］。與日常生活及工業(yè)生成密切相關(guān)的各類智能技術(shù)與人機系統(tǒng)技術(shù)等，是典型的新工科和交叉學科。2022年2月24日，教育部網(wǎng)站普通高等學校本科專業(yè)公布2018年全國96所高校成功申報“智能科學與技術(shù)”本科專業(yè)，2019年新增35所，2020年8所，2021年6所。連續(xù)四年，全國145所高校成功申報“智能科學與技術(shù)”專業(yè)［2］。

經(jīng)過近幾年的快速發(fā)展，智能技術(shù)及其應用已經(jīng)成為IT行業(yè)的重要生長點，人們的學習、生活及生產(chǎn)方式在其影響下逐步發(fā)生著改變。據(jù)了解，目前我國人工智能人才供需比例嚴重失衡，人才缺口高達500萬以上。因此，加快各具特色的智能人才的培養(yǎng)已成為當務之急［34］。本文根據(jù)當前社會對人工智能人才的需求，分析了目前我國高校智能科學與技術(shù)專業(yè)建設中存在的問題，提出了新工科背景下智能科學與技術(shù)專業(yè)建設的新思路，為高校智能人才的培養(yǎng)提供參考。

2?專業(yè)建設中存在的問題

智能科學與技術(shù)專業(yè)具有理論性強、知識面廣且更新快等特點，加上我國高校智能科學與技術(shù)專業(yè)本科教育處于起步和發(fā)展階段，導致目前我國高校在智能科學與技術(shù)專業(yè)建設方面普遍存在一定的滯后性，筆者結(jié)合學科特點分析了目前智能科學與技術(shù)專業(yè)建設中存在的問題。

2.1?專業(yè)課程體系不系統(tǒng)

智能科學與技術(shù)專業(yè)是一個涉及計算機科學、認知科學、數(shù)學、心理學、哲學等多個學科的交叉學科，需要多學科相關(guān)課程的支撐，將分散的內(nèi)容整合起來形成一個系統(tǒng)的知識體系的專業(yè)。若課程設置的時間不充分或者難度不合理，將會給教師的教學和學生的學習加大難度［5］。

2.2?多學科知識背景教師缺乏

智能科學與技術(shù)專業(yè)作為一個新興的、涉及多學科的交叉學科專業(yè)，對教師的知識面和專業(yè)技能要求比較高。目前很多高校智能科學與技術(shù)專業(yè)的課程開設往往只由單一學院進行，專業(yè)教師專業(yè)比較單一，存在知識有限或者專業(yè)面不全的問題。

2.3?課程考核方式單一

傳統(tǒng)課程考核方式往往由平時作業(yè)（占30%）和期末考試（占70%）組成。這種考核方式比較單一，學生的理論和實踐能力得不到體現(xiàn)。

3?智能科學與技術(shù)專業(yè)建設措施

3.1?依托四個融合進行專業(yè)機制的建設

在進行智能科學與技術(shù)專業(yè)建設構(gòu)建過程中，依托“四個融合”進行專業(yè)機制的創(chuàng)新設置。“四個融合”是指雙創(chuàng)（創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)）融合、產(chǎn)教融合、科教融合和學科融合，其內(nèi)在邏輯如右圖所示，具體措施如下：

（1）以產(chǎn)教融合為核心與龍頭，基于產(chǎn)業(yè)與高校之間的信息融通、資源共享，建立立足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的專業(yè)，動態(tài)調(diào)整與培養(yǎng)目標適應機制、校企、產(chǎn)學深度合作的協(xié)同育人體系，服務于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)創(chuàng)新共同體。

（2）以“雙創(chuàng)”融合為驅(qū)動，提供以創(chuàng)業(yè)為激勵的高效能創(chuàng)新，以創(chuàng)新為驅(qū)動的高品質(zhì)創(chuàng)業(yè)。采用“三段式”創(chuàng)新人才培養(yǎng)過程，第一階段為學生基本素養(yǎng)培養(yǎng)階段，主要通過對新生入學教育、專業(yè)教育講座及學院雙創(chuàng)實驗室和雙創(chuàng)成果參觀及了解為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)打下基礎(chǔ)；第二階段為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)階段，主要通過建立大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育中心及實驗中心，指導學生參加學科競賽、雙創(chuàng)大賽及大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目的申報與研究來鍛煉學生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)業(yè)意識，為今后的就業(yè)和創(chuàng)業(yè)提供前提條件；第三階段為創(chuàng)新能力檢驗和創(chuàng)業(yè)能力實踐階段，主要采用開設創(chuàng)業(yè)課程、指導學生創(chuàng)業(yè)，采用校企合作形式為學生提供創(chuàng)業(yè)鍛煉的場所和機會等［6］。

（3）基于產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新需求導向的主動科研，以產(chǎn)教融合為前提的科教融合?；诋a(chǎn)業(yè)創(chuàng)新需求導向的主動科研，主要通過工程技術(shù)理論的研究，了解產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性或前沿問題；進行技術(shù)創(chuàng)造與發(fā)明，掌握產(chǎn)業(yè)共性或關(guān)鍵技術(shù)問題；進行應用開發(fā)，了解產(chǎn)業(yè)市場化需求。

（4）以科教融合為催化劑的學科融合，提升科研的品質(zhì)、內(nèi)涵與價值，促進與服務產(chǎn)業(yè)發(fā)展；提升對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的分析、預測與判斷能力，與產(chǎn)業(yè)互動溝通的能力，有效地進行校企溝通與產(chǎn)教融合；實現(xiàn)知識、能力和素質(zhì)的持續(xù)更新或提升和教學資源的拓展，達到實質(zhì)性的科研反哺教學；為創(chuàng)業(yè)提供創(chuàng)新成果支撐，建立產(chǎn)業(yè)界的影響力。

3.2?建立模塊化的課程體系

構(gòu)建課程體系時考慮以科技為引領(lǐng)開展科技活動、課題研究及項目開發(fā)等，從而培養(yǎng)學生的學習興趣，提高教師的專業(yè)水平，為提升人才培養(yǎng)質(zhì)量提供有力保障。通過科技活動、課題研究、項目開發(fā)、教師教學能力大賽等，將智能技術(shù)領(lǐng)域創(chuàng)新研究與專業(yè)化人才培養(yǎng)相結(jié)合，解決教育教學中存在的問題，探索適合智能時代教學方法，轉(zhuǎn)變教學觀念，提高教育教學質(zhì)量，促進教師專業(yè)化發(fā)展。

聚焦本地人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，圍繞人工智能重點企業(yè)核心和崗位需求，依托學校的教育科研力量開展產(chǎn)業(yè)智能研究，推進科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，助推人工智能與實體經(jīng)濟的深度融合，助力新型產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局，實現(xiàn)課程內(nèi)容和行業(yè)標準對接、教學過程與生產(chǎn)過程對接、專業(yè)和產(chǎn)業(yè)對接。智能科學與技術(shù)專業(yè)課程體系分為專業(yè)基礎(chǔ)層、專業(yè)知識提升層和科研實踐創(chuàng)新層三個層次［7］，每層次開設課程如表1所示。

根據(jù)課程體系將智能科學與技術(shù)專業(yè)教學分為兩個階段：

第一階段：第一、二學年，以人文教育、專業(yè)基礎(chǔ)課程、學科大類通識課程和公共基礎(chǔ)課程為主，將學生培養(yǎng)成為熟練的程序員。拓寬學生基礎(chǔ)知識，將科學教育和人文教育相結(jié)合，培養(yǎng)學生各方面的素質(zhì)。

第二階段：第三、四學年，在前兩學年學習的基礎(chǔ)上，以智能科學與技術(shù)專業(yè)核心課程為主，分模塊進行項目設計及課程教學，進一步拓寬學生專業(yè)知識面，旨在提高學生的應用軟件工程方法的技術(shù)人員能力，并對學生進行團隊合作能力的培養(yǎng)。重點培養(yǎng)學生IT領(lǐng)域應用和工程實踐能力，以專業(yè)核心課程＋專業(yè)選修課程為主，注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，提高學生的創(chuàng)業(yè)能力。此階段與畢業(yè)設計同步進行，模擬AI企業(yè)的開發(fā)模式進行項目設計及項目管理，指導老師可針對不同學生的具體情況，指導學生選修專業(yè)課程，因材施教，發(fā)展個性，根據(jù)專業(yè)方向進一步強化能力。實現(xiàn)“零距離就業(yè)”的目標，使學生充分了解企業(yè)對人才的需求，了解企業(yè)管理模式，積累就業(yè)經(jīng)驗便于找到滿意的工作。

3.3?跨學院聯(lián)合建設師資隊伍

智能科學與技術(shù)專業(yè)是一個前沿領(lǐng)域的交叉學科，專業(yè)教師不僅要有熟悉智能科學的理論基礎(chǔ)，還要具備多學科、差異化學科背景和面向行業(yè)應用的智能應用經(jīng)驗［8］。面對這一問題，首先，高校與企業(yè)積極開展校企合作，進行產(chǎn)學研項目開發(fā)，將高校的智能科學基礎(chǔ)知識創(chuàng)造與企業(yè)的技術(shù)開發(fā)、成果轉(zhuǎn)化優(yōu)勢結(jié)合，實現(xiàn)智能科學研究領(lǐng)域的優(yōu)勢互補和校企間的人才互流互通，使教師參與企業(yè)的實踐項目，從企業(yè)“取經(jīng)”，從而更新教學內(nèi)容，提升對智能科學項目的實戰(zhàn)教學能力和實踐開發(fā)能力。其次，差異化和多學科背景的師資整合?？鐚W院、跨專業(yè)聯(lián)合進行師資培養(yǎng)和協(xié)同建設，不同學院間多學科師資力量的整合，實現(xiàn)不同學院之間共享智能專業(yè)教學資源，有效建設智能科學專業(yè)師資［8］。

3.4?創(chuàng)新考核體系

考核體系創(chuàng)新主要從過程考核的強化、考核內(nèi)容的改革及考核方式的創(chuàng)新進行，具體如下：

（1）強化過程考核：調(diào)整過程性評價成績和終結(jié)性評價成績的比重分配，加大過程性評價成績在課程考核中的比重，有效發(fā)揮平時考評的督促功能和期末考核的檢測功能。過程性評價，是在教學過程中即時、動態(tài)、多次對學生實施的評價，注重及時反饋，用以強化和改進學生的學習。過程性評價主要包括課堂學習（如課堂提問、課堂討論、學習筆記等）、課程作業(yè)（可包括小論文、研究報告等）、階段性學習測驗與期中考試（筆試或口試等）、教學實踐活動（實驗、創(chuàng)新等）、專題討論、小組學習、自主學習等形式。

（2）改革考核內(nèi)容：改變以往課程考核過程中考試內(nèi)容過分依附于教材（講義）、題型僵化、方式單一、重結(jié)果而輕過程等傳統(tǒng)方式?？荚噧?nèi)容的設計要有利于培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力，激勵學生善于獨立思考、敢于質(zhì)疑并大膽創(chuàng)新，減少客觀性、記憶性的考核內(nèi)容，增加主觀性、綜合性、實踐性的考核內(nèi)容。

（3）創(chuàng)新考核方式：針對課程性質(zhì)和特點的不同，靈活設置考核形式，多元評價學生學業(yè)成績。鼓勵教師積極實踐多種形式（筆試、口試、答辯、小組合作、讀書報告等）、多個階段（考勤、作業(yè)、隨堂測試、平時測評、期末考核等）、多種類型（作品、課堂實訓、課堂討論、項目設計、課程設計、課程論文、調(diào)研報告、實踐操作、專業(yè)技能測試或認證等）的考核評價方式，或采用上述方法的部分組合。

湖南工業(yè)大學智能科學與技術(shù)專業(yè)課程“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”在開課前課程組確定好本課程的培養(yǎng)目標，課程的培養(yǎng)目標分為4個：目標1為分析算法的時間復雜度和空間復雜度；目標2為依據(jù)具體復雜工程問題，設計合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；目標3為靈活運用數(shù)據(jù)查找、排序的常用方法解決復雜工程問題；目標4為根據(jù)復雜問題解決方案，編寫程序，測試程序，分析結(jié)果，形成報告。教師授課圍繞培養(yǎng)目標展開教學，成績考核按課程培養(yǎng)目標考核，成績登記表如表2所示。

從成績登記表可以看出，總評成績考核涵蓋平時測試、作業(yè)、課堂討論、實驗和期末考試等，其中課堂討論、作業(yè)和測試通過學習通進行，實驗在頭歌（EduCoder）實踐教學平臺完成。數(shù)據(jù)以學生為中心，課程教學更注重學生的動手能力和創(chuàng)新能力等能力的培養(yǎng)，課程成績更能體現(xiàn)學生各方面能力的水平，使學生具備了專業(yè)核心的能力，專業(yè)的技能較強，增進了就業(yè)自信心，容易適應社會需求。

3.5?改善實踐教學平臺

傳統(tǒng)工科教育重理論、輕實踐，學生處理實際問題的能力欠缺。智能科學與技術(shù)專業(yè)的發(fā)展強調(diào)理論與實踐相結(jié)合，需要有較高的實驗平臺和實踐資源來完成實踐教學。目前許多領(lǐng)先的IT企業(yè)掌握了比較先進的前沿技術(shù)及開發(fā)工具，擁有豐富的應用實踐數(shù)據(jù)［9］，高校設置的智能科學與技術(shù)專業(yè)應與這些企業(yè)緊密結(jié)合，共享企業(yè)資源，構(gòu)建實踐教學體系。在進行實驗課程教學、綜合實踐教學、項目實訓、企業(yè)實習等過程中，應根據(jù)企業(yè)崗位能力的需求，建立校企協(xié)同育人實踐體系，構(gòu)建高校與企業(yè)共建、共管、共育模式。與企業(yè)共建實驗實踐教學中心、實訓基地，提供實踐能力培養(yǎng)的應用場景，形成有效創(chuàng)新人才培養(yǎng)機制［10］。

結(jié)語

高校新工科智能科學人才的培養(yǎng)是一項系統(tǒng)性工作，在新工科背景下，結(jié)合智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新要求，本文分析了目前我國高校在智能科學與技術(shù)專業(yè)建設中存在的問題，從專業(yè)機制、課程體系、師資隊伍、考核體系、實踐平臺等五個方面提出了智能科學與技術(shù)專業(yè)建設的思路，在實際應用中取得了一定的教學效果。該建設思路可以為我國其他高校智能科學與技術(shù)專業(yè)的建設提供參考和借鑒。

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基金項目：本文得到2021年湖南省教育廳普通高校教學改革研究項目“‘科技引領(lǐng)，產(chǎn)業(yè)驅(qū)動，質(zhì)量提升智能科學與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)模式探索與實踐”（No：HNJG20210127）、“基于新工科建設的單片機課程實踐教學改革與研究”（No：HNJG20210709）資助；2022年湖南省教育廳普通高校教學改革研究項目“工程教育認證背景下自動化專業(yè)控制核心課程群一體化研究”（No：HNJG20220199）、“‘一個中心，六個融合的計算機科學與技術(shù)一流本科專業(yè)建設研究與實踐”（No：HNJG20220845）資助

作者簡介：周麗娟（1974—?），女，漢族，湖南瀏陽人，碩士，副教授，研究方向：智能計算、軟件工程；朱文球（1969—?），男，漢族，湖南攸縣人，碩士，教授，研究方向：人工智能；周玉（1974—?），女，漢族，湖南瀏陽人，碩士，副教授，研究方向：圖像處理；彭召意（1968—?），男，漢族，湖南衡陽人，碩士，教授，研究方向：數(shù)據(jù)庫處理、面向?qū)ο筇幚?；肖會芹?977—?），女，漢族，河北定州人，博士，教授，研究方向：網(wǎng)絡控制。