面向公共安全的人工智能人才培養(yǎng)模式探索

蘭 蓉，趙 鳳，范九倫，李 晶，謝 雯，張 璐

（1.西安郵電大學 通信與信息工程學院（人工智能學院），西安 710121；2.西安郵電大學 教務處，西安 710121）

人工智能是引領新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略性技術，加快發(fā)展新一代人工智能是我國贏得全球科技競爭主動權的重要戰(zhàn)略抓手。2017 年，國務院發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》（以下簡稱“《規(guī)劃》”）明確了新一代人工智能的發(fā)展目標，黨鼓勵高校在原有基礎上拓寬人工智能專業(yè)教育內容[1]。此外，黨的十九大報告明確提出將人工智能作為一項發(fā)展內容[2]。2018 年，李克強的《2018 年國務院政府工作報告》也將人工智能作為國家發(fā)展戰(zhàn)略[3]。2022 年，李克強指出“培育壯大集成電路、人工智能等數(shù)字產(chǎn)業(yè)……”[4]。為了不斷提高人工智能領域科技創(chuàng)新、人才培養(yǎng)、國際合作交流等能力，為我國新一代人工智能發(fā)展提供戰(zhàn)略支撐，教育部制定《高等學校人工智能創(chuàng)新行動計劃》[5]，進一步強調重視人工智能與其他學科專業(yè)教育的交叉融合，探索“人工智能+X”的人才培養(yǎng)模式。

《規(guī)劃》[1]明確提到，要“促進人工智能在公共安全領域的深度應用，推動構建公共安全智能化監(jiān)測預警與控制體系”?！兑?guī)劃》對于人工智能在公共安全領域的部署，不僅是基于人工智能技術強大的創(chuàng)新能力，更是深刻考慮到公共安全領域中亟待解決的違法犯罪難題及風險防范的實際需求。高校開設人工智能專業(yè)可為公共安全領域人工智能的深度應用提供人才儲備和技術支持。

為貫徹落實上述文件精神，進一步提升西安郵電大學（以下簡稱“西郵”）服務國家、西北地區(qū)信息產(chǎn)業(yè)的能力，特別是服務公共安全領域的實際需要，培養(yǎng)掌握智能數(shù)據(jù)分析、處理及應用等相關專業(yè)知識的高素質應用型人才成為西郵人工智能相關專業(yè)的首要任務。因此，探討和實踐面向公共安全的人工智能人才培養(yǎng)模式成為亟待解決的教學改革課題。

一 人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀及面臨問題

2016 —2017 年，世界主要國家相繼將人工智能發(fā)展列為國家戰(zhàn)略，標志著人工智能時代的到來[6]。近年來，隨著我國人工智能產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，市場對人工智能人才的需求總量顯著上升，這迫切要求高校培養(yǎng)和輸送大量的人工智能人才。2019 年，教育部下發(fā)《教育部關于公布2018 年度普通高等學校本科專業(yè)備案和審批結果的通知》，批準國內35 所高校增設人工智能本科專業(yè)[7]。2020年、2021 年分別批準180 所、130 所高校增設人工智能專業(yè)[8]。2022 年，95 所高校新增人工智能專業(yè)。目前，我國共有440 所高校開設人工智能專業(yè)，這將有效緩解人工智能人才供應短缺的問題。然而，如何充分發(fā)揮人工智能多學科交叉的特點，探索滿足不同領域需求的人工智能人才培養(yǎng)模式成為高校面臨的重大教育課題[9-12]。

第一批增設人工智能本科專業(yè)的35 所高校在人才培養(yǎng)方面大致包括重視理論基礎的復合型、側重批判思維的創(chuàng)新型、突出實踐能力的應用型和一般技能型四種人才培養(yǎng)定位。具體培養(yǎng)方式通?？煞譃椤皩嶒灠唷薄皥D靈班”或“試點班”的人工智能精英人才培養(yǎng)模式，重點培養(yǎng)學生在人工智能基礎理論與方法上的創(chuàng)新實踐能力，如浙江大學、大連理工大學；“普通班”與“圖靈班”并行設置，采用多種方式相結合的復合型人才培養(yǎng)模式，助力人工智能行業(yè)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)發(fā)展，如西安電子科技大學。此外，部分高校結合自身優(yōu)勢，面向特定行業(yè)探索人工智能領域人才培養(yǎng)模式，如，北京交通大學的人工智能專業(yè)主要培養(yǎng)醫(yī)療人工智能的高級專門人才，北京航空航天大學開設軟件工程專業(yè)的人工智能研究方向等。

公共安全是社會民生的重要組成部分，該領域與人工智能相結合將有效提高社會安全防范管理的效果與水平，改善人民生活質量。但是，據(jù)調查面向公共安全領域的人工智能人才培養(yǎng)還較為薄弱。因此，針對公共安全領域特殊需求培養(yǎng)人工智能人才，探索面向公共安全的人工智能人才培養(yǎng)模式有著重大的社會意義。事實上，關于人才培養(yǎng)模式的概念[13]一直受到高等教育實踐與理論工作者的關注[14-16]。教育部在《關于深化教學改革，培養(yǎng)適應21 世紀需要的高質量人才的意見》中指出“人才培養(yǎng)模式是學校為學生構建的知識、能力、素質結構，以及實現(xiàn)這種結構的方式，它從根本上規(guī)定了人才特征并集中地體現(xiàn)了教育思想和教育觀念”[17]。依據(jù)高等教育教學活動的組成要素和實踐過程，高等教育人才培養(yǎng)模式的組成要素主要由人才培養(yǎng)理念和目標、培養(yǎng)主體、培養(yǎng)內容、培養(yǎng)方式和培養(yǎng)評價所構成[18]。文獻[18]指出人才培養(yǎng)模式的規(guī)律性特征，其中，較為突出的有重視更新人才培養(yǎng)理念、加強對專業(yè)課程的模式改進、大力創(chuàng)新教學組織形式和注重完善教學評價方式等。因此，面向公共安全的人工智能人才培養(yǎng)模式可從培養(yǎng)目標與理念、課程體系和培養(yǎng)方式三個方面進行探索與研究，并在人才培養(yǎng)全過程中貫徹和突出公共安全行業(yè)的需求及應用，同時，在現(xiàn)有基礎上不斷完善評價體系。

教育部前副部長魯昕指出，人工智能技術人才隊伍是一個梯次結構的人才隊伍，至少包括四個梯次：一線操作技術技能人才、轉化成果行業(yè)應用人才、科技成果轉化人才、高端研究型人才，因此中國人工智能人才結構急需優(yōu)化。但是，首批獲準招生人工智能本科專業(yè)的35 所高校多數(shù)為教育部直屬的重點高校，或者入選國家“雙一流”建設的高校，這些高校在生源質量、師資力量、教學科研水平等方面均存在較大優(yōu)勢，其人工智能專業(yè)培養(yǎng)目標多偏重于創(chuàng)新學術型人才與高端復合型人才，如西安交通大學、西北工業(yè)大學、天津大學等。由此可見，人工智能專業(yè)應在考慮行業(yè)人才需求的基礎上，充分發(fā)揮所屬高校的自身優(yōu)勢，制定本專業(yè)的培養(yǎng)目標，形成人才培養(yǎng)的創(chuàng)新理念，兼顧專業(yè)與學生的個性發(fā)展。在創(chuàng)新型、復合型人才的基礎上，培養(yǎng)具有扎實的人工智能專業(yè)基礎和實踐能力，并具備一定行業(yè)特色的應用型人才，從而更好地滿足人工智能行業(yè)各層次的人才需求。

縱觀人工智能發(fā)展史，該學科大致經(jīng)歷推理期、知識期及學習期三個階段[6]。由于人工智能要解決的問題通常較為復雜且涉及不確定性因素，其求解過程往往要在抽象建模的基礎上，對算法進行分析設計和軟件程序實現(xiàn)。因此，該學科具有顯著的多學科交叉的特點。目前，人工智能已經(jīng)形成了龐雜的知識體系，主要包括模式識別與計算機視覺、自然語言處理、自動規(guī)劃、多智能體系統(tǒng)、啟發(fā)式搜索、計算智能和語音信息處理等。其平臺系統(tǒng)層包括機器學習系統(tǒng)平臺（如Tensorflow 等）、人工智能程序設計（如LISP、Python 等）、智能系統(tǒng)和機器人等。這決定了高水平人工智能人才需要數(shù)學基礎好、計算/軟件程序功底扎實、人工智能專業(yè)知識全面[6]。如此龐雜的知識體系決定了人工智能專業(yè)在開設通識類課程的同時，還需要開設相當數(shù)量的專業(yè)類課程（包括大量的數(shù)學基礎課）。但是，由于本科教育培養(yǎng)方案制定的相關規(guī)定，導致能夠安排人工智能專門課程的學分占總學分的比例僅為13%左右，而且這部分學分還需考慮“寬口徑”的人才培養(yǎng)要求，這就使得能專門用于人工智能的課程數(shù)量遠遠不能滿足需求，以至于人工智能專業(yè)課程只能濃縮到“高級科普”程度，難以滿足實際工作與科研需求。因此，人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)面臨著知識體系龐雜的挑戰(zhàn)，需要針對實際精準建立人工智能人才的知識結構。

據(jù)調查，由于人工智能專業(yè)課程的教學內容包括大量數(shù)學理論和算法，相對晦澀難懂，學習難度較大。為研究和解決這一問題，挖掘人工智能專業(yè)本科培養(yǎng)教育的規(guī)律和特色發(fā)展，需要根據(jù)人才的培養(yǎng)定位探索多種培養(yǎng)方式。

二 面向公共安全的人工智能人才培養(yǎng)模式探索

2020年2 月，教育部批準西安郵電大學增設人工智能專業(yè)，該專業(yè)從建設之初，就確立了探索“人工智能+公共安全”的專業(yè)方向，旨在使西郵的人工智能專業(yè)具有自身特色。依托西郵人工智能專業(yè)建設，遵循人工智能學科自身具有的三大特性：普適性、遷移性和滲透性，構建“人工智能+公共安全”人才培養(yǎng)模式，通過統(tǒng)籌推進學科體系、教學體系、教材體系、管理體系和思政工作體系建設，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設者和接班人。

（一）立足公共安全行業(yè)需求，更新培養(yǎng)理念，強化德育教育，明確并細化人工智能應用型人才的培養(yǎng)目標

人工智能作為國家發(fā)展戰(zhàn)略，被納入高等學校本科教育體系只有三年時間。各行業(yè)對于人工智能人才需求大致可分為三個層次：從事前沿理論研究的頂層人才；從事技術應用和科技轉化的中層人才；面向行業(yè)的應用型人才。事實上，在人工智能迅猛發(fā)展的時代，社會各行業(yè)對第三層次的人才需求迫切且數(shù)量巨大。因此，面向特色領域，更新教育理念，培養(yǎng)具有行業(yè)特色的人工智能應用型人才是緩解人工智能行業(yè)人才供需失衡，增強我國人工智能行業(yè)競爭力的有效手段之一。

以西郵為例，該校開設的人工智能專業(yè)定位面向公共安全領域，通過大力推進“一流大學和一流學科”建設，深入貫徹習近平總書記提出的“構建德智體美勞全面培養(yǎng)的教育體系”要求，把學生成長成才作為出發(fā)點和落腳點，以教學為中心全面提升學生綜合素質。依托網(wǎng)絡事件預警與防控技術國家工程實驗室和陜西省法庭科學電子信息實驗研究中心等平臺，構建“人工智能+公共安全”人才培養(yǎng)模式。建立多樣化的理論和實踐教學體系，明確面向公共安全的人工智能應用型人才的培養(yǎng)目標，并全面細化各指標點具體內容。

為使人工智能人才能夠真正服務于社會、有益于社會，西郵在設立人工智能專業(yè)之初，便將德育教育放在重要位置，同時重視人工智能相關的倫理道德問題，培養(yǎng)為國家和人民服務、具有高尚職業(yè)操守的人工智能專業(yè)技術人才。為此，該校人工智能專業(yè)將思想教育、職業(yè)道德、法律法規(guī)和勞動教育放在重要的地位，在除了通識類的思政課程之外，將“思政”內容融入人工智能專業(yè)全課程，定期對全體教師進行德育培訓，要求開學第一課對學生進行思想政治教育，并將其制度化、規(guī)范化，認真貫徹落實“三全育人”理念。

（二）構建“人工智能+公共安全”新工科課程體系

人工智能專業(yè)應將課程體系建設作為育人育才的關鍵。由于人工智能具有明顯的多學科交叉特點，涉及多個專業(yè)和學科的知識，內容復雜多樣。因此，人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)面臨著知識體系龐雜的挑戰(zhàn)，需要針對專業(yè)特色，并結合實際精準建立人工智能人才的知識結構。為解決此問題，需要構建合理的課程體系和相應的教材體系。

該專業(yè)應考慮開設人工智能專業(yè)導論、機器學習等人工智能專業(yè)基礎課程；考慮到公共安全領域的特殊性，應考慮開設包括公共安全管理概論等在內的公共安全特色課程；同時，還應兼顧人工智能與公共安全結合的切入點，構建“人工智能+公共安全”新工科課程體系。此外，立足人工智能和公共安全領域國內外學術前沿，加快推進教材建設，構建“人工智能+公共安全”特色鮮明的教材體系。更進一步，若面向公共安全領域設計人工智能專業(yè)的課程體系與教材體系，則需要研究現(xiàn)有人工智能專業(yè)課程體系與公共安全基礎課程之間的銜接與融合，在“通識化+模塊化”[19]的基礎上，構建“人工智能+公共安全”新工科課程體系。

（三）發(fā)揮西郵公共安全合作平臺資源優(yōu)勢，著眼創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)，探索具有國際化視野的人工智能人才培養(yǎng)方式

人工智能專業(yè)應著眼于“教好”“學好”“管好”，系統(tǒng)深化育人方式、辦學模式、管理體制和保障機制改革，根據(jù)人才的培養(yǎng)定位探索多種培養(yǎng)方式。擴大教育對外開放，把“走出去”和“請進來”相結合，將國外優(yōu)質教育資源有效融合到人才培養(yǎng)全過程，建設具有國際化視野的人工智能專業(yè)。加快推進人才培養(yǎng)方式改革與科教協(xié)同育人，完善高水平科研支撐拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)機制。通過與相關企業(yè)溝通、建立實訓基地、強化校企合作的方式，創(chuàng)造更多實踐機會培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力。

為此，需要根據(jù)人才的培養(yǎng)定位探索多種培養(yǎng)方式。譬如，可在試點班、圖靈班等方式之外，開設面向某個行業(yè)或領域的特色班進行教學實驗，探索“人工智能+X”的人才培養(yǎng)之道；也可通過“普通班+試點班”的方式進行比較教學研究，挖掘“人工智能+X”人才培養(yǎng)的內在規(guī)律和共性問題；也可以考慮采用中外聯(lián)合辦學的方式，充分利用海外優(yōu)質教學資源，跟蹤人工智能專業(yè)培養(yǎng)的最新教學方式和成果，培養(yǎng)具備國際化視野的人工智能人才。

同時，依托西郵的無線通信與信息處理技術國際聯(lián)合研究中心，通過教師、課程體系、學生三個方面的國際化，提升本專業(yè)教育的國際化水平。第一，積極推進人工智能專業(yè)在崗教師出國訪學和研修，鼓勵和資助在崗教師參加人工智能領域國際會議，推動教師的國際化交流與合作；第二，鼓勵和支持具有海外留學和訪學經(jīng)歷的教師組建課程團隊，借鑒海外優(yōu)質的課程資源，建設雙語（如線性代數(shù)、數(shù)據(jù)挖掘與智能分析）、全英（如人工智能導論）等課程，設立監(jiān)管反饋機制，持續(xù)改進雙語及全英課程的教學質量，深化雙語及全英課程在專業(yè)課程群各個模塊中的普及程度，邀請人工智能領域海外知名學者來校進行短期講學，開設短期新生研討課，實現(xiàn)課程體系和課程內容的國際化；第三，利用國際聯(lián)合研究中心交流與合作等渠道，開展優(yōu)秀本科生國外短期交流項目，拓展學生的國際化視野。充分利用人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)等新技術，構建全方位、全過程、全天候的智慧教室、實驗室支撐體系，不斷提升教育教學管理能力。同時，還要結合自身實際，加快建立資源募集機制，爭取社會資源，與人工智能企業(yè)、公安等政府機關合作辦學，擴大辦學力量，拓展資金渠道，助力人工智能人才培養(yǎng)。

此外，人工智能相關課程實踐性極強，現(xiàn)有實踐環(huán)節(jié)與理論教學的結合還不夠緊密，容易限制學生實踐能力的發(fā)展和提高。因此，在培養(yǎng)過程中重視和突出實踐教學環(huán)節(jié)，強化學生對基礎理論知識的理解和掌握，不斷提高學生的創(chuàng)新能力與實踐能力。以“電子設計競賽”“挑戰(zhàn)杯”“互聯(lián)網(wǎng)+大賽”和“博創(chuàng)杯”等主流科技競賽為導向，開發(fā)面向公共安全領域的實用技術，將學科競賽、科研項目及實踐教學環(huán)節(jié)進行深度融合，實現(xiàn)教學研一體化運行機制，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識與思維能力，提高人才培養(yǎng)質量。第一，將實驗實踐類課程貫穿人才培養(yǎng)全過程，在各學期不間斷開設人工智能實驗I-VII、人工智能基礎課程設計等實踐類課程；第二，以學科競賽為導向，建立“教、學、用”實踐教學體系，形成學以致用，以用促學的良性循環(huán)；第三，對學科競賽、科研項目及實踐課程進行分類管理，按學生培養(yǎng)的不同階段設計教學環(huán)節(jié)，將課內與課外相結合，充分考慮學生興趣及個性發(fā)展實際需求，激發(fā)學生學習的積極性和主動性，提高實踐教學質量。

三 結束語

本課題主要依托西安郵電大學以信息科學技術為特色的教育教學資源，立足西北地區(qū)信息產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展的市場環(huán)境，培養(yǎng)面向公共安全領域的人工智能產(chǎn)業(yè)和區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展的高素質應用型人才。項目研究成果在西安郵電大學人工智能專業(yè)本科生培養(yǎng)中進行試點以后，可以在工科高校學生教學活動中推廣使用，為面向信息通信、交通、物流等領域的人工智能人才培養(yǎng)提供實例與借鑒，促進同類及相關專業(yè)人才培養(yǎng)模式的建立與完善。對于深化高等教育改革，提高高校的核心競爭力，提高人工智能人才培養(yǎng)質量具有一定的應用及推廣價值。