湖南大學(xué)“智能科學(xué)與技術(shù)”本科專(zhuān)業(yè)建設(shè)探討

趙　歡　廖　波　朱　雯

摘要：“智能科學(xué)與技術(shù)”是近年發(fā)展起來(lái)的新興學(xué)科，廣泛涉及到機(jī)械、電子、人工智能等多方面技術(shù)。“智能科學(xué)與技術(shù)”本科專(zhuān)業(yè)建設(shè)對(duì)其自身發(fā)展、培養(yǎng)該方面高技術(shù)人才起著重要作用。本文從專(zhuān)業(yè)建設(shè)和目標(biāo)、培養(yǎng)模式、教學(xué)方案、課程設(shè)置、教學(xué)改革與實(shí)踐等方面進(jìn)行探討，探索適應(yīng)于社會(huì)發(fā)展需要的“智能科學(xué)與技術(shù)”專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)模式。

關(guān)鍵詞：智能科學(xué)與技術(shù)；本科專(zhuān)業(yè)建設(shè)；人才培養(yǎng)模式

中圖分類(lèi)號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1專(zhuān)業(yè)建設(shè)基本思路和目標(biāo)

根據(jù)“教育要面向世界、面向未來(lái)、面向現(xiàn)代化”的總體要求，我校本專(zhuān)業(yè)定位為培養(yǎng)“設(shè)計(jì)與創(chuàng)新型”人才。按照“全面培養(yǎng)、強(qiáng)化基礎(chǔ)、因材施教、增強(qiáng)活力”的方針，我們力爭(zhēng)使學(xué)生通過(guò)四年的大學(xué)學(xué)習(xí)，系統(tǒng)地掌握智能科學(xué)的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能與方法，受到良好的科學(xué)思維、科學(xué)實(shí)驗(yàn)和初步科學(xué)研究的訓(xùn)練，具有分析問(wèn)題、解決問(wèn)題以及知識(shí)自我更新和不斷創(chuàng)新的能力，以適應(yīng)智能科學(xué)與技術(shù)的飛速發(fā)展。在個(gè)人素質(zhì)方面，我們努力使學(xué)生具有全面的文化素質(zhì)、良好的知識(shí)結(jié)構(gòu)和較強(qiáng)的適應(yīng)新環(huán)境、新群體的能力，并具有良好的語(yǔ)言和計(jì)算機(jī)運(yùn)用能力。

2專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式

“智能科學(xué)與技術(shù)”作為新型專(zhuān)業(yè)，其本身具有發(fā)展非常迅速、技術(shù)并沒(méi)有完全定型且各有特色的特點(diǎn)。

我校“智能科學(xué)與技術(shù)”專(zhuān)業(yè)從2008年開(kāi)始招生，專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)模式定位在“設(shè)計(jì)與創(chuàng)新型”。

“設(shè)計(jì)與創(chuàng)新型”人才模式的特色在于“創(chuàng)新”。“創(chuàng)新”可分為科學(xué)創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新。科學(xué)創(chuàng)新是一類(lèi)認(rèn)識(shí)未知的創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)的是“創(chuàng)”，創(chuàng)造的原始性、首創(chuàng)性；技術(shù)創(chuàng)新是一類(lèi)設(shè)計(jì)型的創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)的是“新”，是在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，提高生產(chǎn)力、發(fā)展經(jīng)濟(jì)的創(chuàng)新。

“設(shè)計(jì)與創(chuàng)新型”人才模式的立足點(diǎn)在“設(shè)計(jì)”。通過(guò)4年的培養(yǎng)，要使一個(gè)合格的本科生具備工程設(shè)計(jì)的基本知識(shí)、基本理論和基本技能。對(duì)于信息學(xué)科，就是要掌握軟件、硬件及系統(tǒng)，能從事工程設(shè)計(jì)的基本知識(shí)、基本理論和基本技能，具備開(kāi)發(fā)軟件、硬件及系統(tǒng)的產(chǎn)品，有初步商品概念的基本素質(zhì)和能力。畢業(yè)生可在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)部門(mén)、國(guó)防尖端科技部門(mén)、大型科學(xué)工程、交叉學(xué)科研究部門(mén)、大公司的研發(fā)機(jī)構(gòu)以及高等學(xué)校從事智能科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的科研、開(kāi)發(fā)、管理或教學(xué)工作，成為掌握智能信息技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和前沿的專(zhuān)門(mén)科學(xué)技術(shù)人才，并可繼續(xù)攻讀“智能科學(xué)與技術(shù)”以及相關(guān)技術(shù)學(xué)科、交叉學(xué)科的碩士和博士學(xué)位，成為“智能工程師”和“智能科學(xué)家”。

3專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案和教學(xué)計(jì)劃

(1)實(shí)行學(xué)分制

總原則：兩階段模式。

第一年：完全剛性(大理、大文統(tǒng)一)。

第二年：通識(shí)+專(zhuān)業(yè)教育共存(學(xué)科通識(shí)平臺(tái)B1、B2組課程+部分專(zhuān)業(yè)核心課程)。

第三、四年：專(zhuān)業(yè)教育(專(zhuān)業(yè)核心課及專(zhuān)業(yè)限選、任選課1。

(2)專(zhuān)業(yè)核心課設(shè)置

除在學(xué)科通識(shí)階段已開(kāi)設(shè)的數(shù)值計(jì)算與最優(yōu)化、離散數(shù)學(xué)、數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理等課程，在專(zhuān)業(yè)教育階段設(shè)置如下專(zhuān)業(yè)核心課程：

高等程序設(shè)計(jì)(3，5學(xué)分)

操作系統(tǒng)原理(4學(xué)分)

人工智能基礎(chǔ)(4學(xué)分)

算法設(shè)計(jì)與分析(3學(xué)分)

計(jì)算機(jī)圖形圖像基礎(chǔ)(3學(xué)分)

(3)專(zhuān)業(yè)課程組設(shè)置

專(zhuān)業(yè)限選課和專(zhuān)業(yè)任選課我們實(shí)行課程組，學(xué)生完全根據(jù)個(gè)人興趣進(jìn)行選擇：

①專(zhuān)業(yè)限選課(分三個(gè)課程組，學(xué)生任選1組修讀，每組6學(xué)分)

課程組l：隨機(jī)過(guò)程，智能優(yōu)化與控制原理；

課程組2：腦與認(rèn)知科學(xué)，智能信息處理；

課程組3：模糊數(shù)學(xué)原理及應(yīng)用，模式識(shí)別基礎(chǔ)。

②專(zhuān)業(yè)任選課(6學(xué)分(按課程組選)+6學(xué)分(任選))

在以下課程組里任選1組

課程組1：機(jī)器學(xué)習(xí)導(dǎo)論，機(jī)器人學(xué)；

課程組2：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理，Web程序設(shè)計(jì)；

課程組3：計(jì)算機(jī)視覺(jué)基礎(chǔ)，

OpenGL程序設(shè)計(jì)。

在以下課程中任選2門(mén)

Linux／UNIX操作系統(tǒng)、Java程序設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)模式、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)、ASP.Net程序設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制原理。

(4)課外培養(yǎng)

①文化素質(zhì)教育：采用多種形式進(jìn)行人文教育，讓學(xué)生學(xué)會(huì)做人、學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、學(xué)會(huì)生活，學(xué)會(huì)工作，如：邀請(qǐng)知名學(xué)者工程院院士楊叔子、孫家廣等來(lái)我院進(jìn)行素質(zhì)教育講座，組織學(xué)生積極開(kāi)展“幫困助學(xué)”、“三下鄉(xiāng)”、“青年志愿者”獻(xiàn)愛(ài)心等活動(dòng)。

②鼓勵(lì)學(xué)生積極參與各學(xué)科競(jìng)賽、SIT項(xiàng)目和創(chuàng)新綜合實(shí)驗(yàn)。

③讓學(xué)生參與方向?qū)嶒?yàn)室的科研工作，拓廣知識(shí)面，提高科研能力。

4教學(xué)改革和教學(xué)建設(shè)狀況

4.1教學(xué)改革

強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)硬件、軟件及應(yīng)用技術(shù)三方面的融合，突出“寬口徑、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、高素質(zhì)”的人才培養(yǎng)目標(biāo)，組織專(zhuān)業(yè)教師認(rèn)真總結(jié)多年來(lái)的辦學(xué)經(jīng)驗(yàn)，深入開(kāi)展教學(xué)研究，提出一系列合理的教改方案。

(1)全面調(diào)整專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃

按照“爭(zhēng)創(chuàng)優(yōu)秀，體現(xiàn)特色”的指導(dǎo)思想，我院將本專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃與國(guó)內(nèi)高水平院校看齊，并與國(guó)際接軌。參照ACM／1EEE-CS的《計(jì)算機(jī)教學(xué)計(jì)劃199I》和中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)教育委員會(huì)、全國(guó)高等學(xué)校計(jì)算機(jī)教育研究會(huì)聯(lián)合制訂的《計(jì)算機(jī)學(xué)科教學(xué)計(jì)劃1993~，從計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)一級(jí)學(xué)科的知識(shí)組織結(jié)構(gòu)出發(fā)，結(jié)合我院的實(shí)際情況，我們制定了有利于學(xué)科基本理論、基本知識(shí)和基本技能與方法系統(tǒng)性、完整性的掌握與訓(xùn)練，有利于設(shè)計(jì)與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的教學(xué)計(jì)劃。

(2)實(shí)行課程責(zé)任制

課程責(zé)任制是學(xué)院教學(xué)改革的一項(xiàng)重要措施，2000年底開(kāi)始實(shí)施，其核心是將全院的教學(xué)任務(wù)分解為以課程為基本單元。

嚴(yán)格規(guī)范主要學(xué)位課程。對(duì)主講教師、助教、教材、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過(guò)程、考核方式等各個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)。每門(mén)課程設(shè)主講、助教、教學(xué)助理三種職位，明確職責(zé)，各負(fù)其責(zé)。將全院教學(xué)任務(wù)按課程特色分解組合，主講教師的教學(xué)任務(wù)與自身科研方向結(jié)合。為教師工作提供盡可能好的環(huán)境，這樣既有助于教學(xué)(如答疑、輔導(dǎo)、指導(dǎo)實(shí)驗(yàn))，又有助于學(xué)術(shù)交流及科研的開(kāi)展。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的探索，我院形成了現(xiàn)在的《課程責(zé)任制實(shí)施方案》，并與學(xué)校“崗位津貼制度”有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了責(zé)、權(quán)、利的統(tǒng)一。

(3)全面實(shí)行課程信息化(教案網(wǎng)頁(yè)化)

本院的信息化工作從99年初啟動(dòng)，由院自籌資金自主開(kāi)發(fā)《電子化教學(xué)支持系統(tǒng)——網(wǎng)上學(xué)苑》(獲2001年度校新世紀(jì)教育立項(xiàng)、2002年度校教學(xué)成果獎(jiǎng))，目前已投入使用多年，效果良好。學(xué)院出資鼓勵(lì)教師制作電子教案(已有50多門(mén)次受到學(xué)院資助)，要求所有課程的基本材料上網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上查閱電子教案、網(wǎng)上答疑輔導(dǎo)、網(wǎng)上批閱作業(yè)，目前課堂教學(xué)多媒體化率已達(dá)到100％。

(4)構(gòu)建新的實(shí)驗(yàn)體系

我院提出了“課程實(shí)驗(yàn)——實(shí)驗(yàn)課程——工程設(shè)計(jì)訓(xùn)練——畢業(yè)設(shè)計(jì)”的新型特色實(shí)驗(yàn)體系。

明確“課程實(shí)驗(yàn)”和“實(shí)驗(yàn)課程”的內(nèi)涵與目標(biāo)，要求所有核心課程必有此環(huán)節(jié)。

“課程實(shí)驗(yàn)”由理論課教師負(fù)責(zé)，主要利用計(jì)算機(jī)仿真平臺(tái)和工具驗(yàn)證課堂所學(xué)，旨在加深對(duì)理論知識(shí)的理解。

“實(shí)驗(yàn)課程”則是利用物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)，是單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)課程，由實(shí)驗(yàn)室教師負(fù)責(zé)，往往是幾門(mén)理論課程的綜合訓(xùn)練。

“工程設(shè)計(jì)訓(xùn)練”集中執(zhí)行3周，在本院的工程中心進(jìn)行，安排在第7學(xué)期。學(xué)生被分成若干小組，每個(gè)小組要求完成一個(gè)綜合設(shè)計(jì)任務(wù)，此部分也是畢業(yè)設(shè)計(jì)的預(yù)研。“畢業(yè)設(shè)計(jì)”安排在第8學(xué)期，是對(duì)學(xué)生本科階段學(xué)習(xí)的綜合檢驗(yàn)，也是走上工作崗位前的實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練。

這樣可不斷強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手能力，形成以技能訓(xùn)練、創(chuàng)新設(shè)計(jì)為主要目標(biāo)的新型鏈條式實(shí)踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)模式。

4.2教學(xué)建設(shè)

(1)師資隊(duì)伍建設(shè)

我院不斷提高教師隊(duì)伍素質(zhì)，積極引進(jìn)高素質(zhì)人才，采取各種措施培養(yǎng)提高現(xiàn)有教師教學(xué)水平和學(xué)術(shù)能力，如：鼓勵(lì)中青年教師攻讀博士、碩士學(xué)位，參加外語(yǔ)培訓(xùn)等。

信息與智能技術(shù)系目前有26名專(zhuān)職教師，全部有碩士及以上學(xué)歷，其中教授6名，副教授10名，博士學(xué)位獲得者15人，其余全部為在讀博士。目前已初步建立起了一支老中青相結(jié)合，知識(shí)結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)、職稱(chēng)結(jié)構(gòu)相對(duì)合理的教師隊(duì)伍。

(2)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的指導(dǎo)思想是：

①一個(gè)目標(biāo)：培養(yǎng)具有創(chuàng)新與設(shè)計(jì)基本能力的高素質(zhì)人才，創(chuàng)建科學(xué)創(chuàng)新與技術(shù)創(chuàng)新的基本環(huán)境。

②二類(lèi)體系：面向基本教學(xué)的技術(shù)與專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)體系；面向創(chuàng)新與設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的研究型實(shí)驗(yàn)體系。

③三個(gè)層次：驗(yàn)證型；技能型；創(chuàng)新與設(shè)計(jì)型。

近年來(lái)，學(xué)校及學(xué)院對(duì)本專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)加大了資金投入力度，共投入經(jīng)費(fèi)800余萬(wàn)元，相繼建立與改造了DIY實(shí)驗(yàn)室及軟件、硬件實(shí)驗(yàn)室，建立了可信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算與工程、分布式與虛擬技術(shù)、圖形與圖像處理等多個(gè)方向?qū)嶒?yàn)室與大學(xué)生創(chuàng)新基地，添置了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)與測(cè)試儀器，充分滿(mǎn)足了本專(zhuān)業(yè)師生學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)及開(kāi)展科研活動(dòng)的需求。針對(duì)智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)，我們將以機(jī)器人為平臺(tái)構(gòu)建智能系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室。

(3)實(shí)驗(yàn)室全面實(shí)行開(kāi)放式管理

目前我們已實(shí)現(xiàn)每周7天，每天14小時(shí)(上午8：00至晚上10：00)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放，并將逐步推進(jìn)和完善新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的指導(dǎo)。所有專(zhuān)業(yè)課程開(kāi)設(shè)“課程實(shí)驗(yàn)”，并根據(jù)我院專(zhuān)業(yè)設(shè)置情況，開(kāi)設(shè)軟件技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、硬件技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、程序設(shè)計(jì)訓(xùn)練、計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、智能算法設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)等課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。

5專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)和產(chǎn)學(xué)研結(jié)合

在制定本專(zhuān)業(yè)教學(xué)計(jì)劃時(shí)，我們充分考慮了實(shí)踐教學(xué)的重要地位，采取了有效措施強(qiáng)化課程實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)課程、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等各個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。在各學(xué)術(shù)帶頭人的帶領(lǐng)下，以方向?qū)嶒?yàn)室為依托，產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，本院其他專(zhuān)業(yè)已取得了一系列令人矚目的成果。