北京科技大學智能科學與技術專業建設情況

　　摘要：我校建立智能科學與技術專業已經有4年的歷史。本文論述了我們本著培養學生解決問題能力為主導的方針，從專業教學目標、教學計劃和教學大綱入手，輔以實驗室建設、教學模式改革等手段，進行專業建設的情況。結合首屆智能科學與技術專業學生的畢業去向，總結了專業建設經驗，并進行了反思。
　　關鍵詞：智能科學與技術；畢業生情況；北京科技大學
　　
　　從2004年國內開始招生至今，全國已有不少高校設立了智能科學與技術專業。我校是較早設置該專業的院校，于2007年在信息工程學院設置其為第7個本科專業，并開始招生。2009年9月，學生進入相關專業課程的學習，第一屆學生于2011年7月畢業。日前，該專業學生已經完成本科階段的學習。
　　在專業開設過程中，我們完成的主要工作如下。
　　1) 調研國內外相關院校智能科學與相關專業的培養目標和培養方案。
　　2) 形成智能科學與技術學科的知識體系和能力要求。
　　3) 制定2010版智能科學與技術專業的教學大綱。
　　同時，在辦學過程中，我們選擇了腦科學與認知科學概論，人工智能基礎，微機原理及應用、課程設計(微機原理)，可視化程序設計、智能計算與應用四個課程組進行教學模式改革。
　　1首屆畢業生知識結構
　　因為是首屆學生，我校大多數課程安排參考了國內兄弟院校的課程設置，也參考了我校自動化專業的部分課程設置。學生的知識結構主要由5個方面組成[1]，如圖1所示。
　　1) 數理基礎課程群：工科數學分析、高等代數、復變函數與積分變換、概率與數理統計、數學實驗、大學物理、物理實驗、應用力學基礎、離散數學等。
　　2) 電工電子技術課程群：電路分析基礎、電路實驗技術、模擬電子技術、模擬電子技術實驗、數字電子技術、數字電子技術實驗等。
　　3) 機電技術基礎課程群：工程制圖基礎、程序設計基礎、信號處理、計算機網絡、微機原理及應用、嵌入式系統、數據庫技術及應用、面向對象程序設計、現代檢測技術、電機控制技術、現代通訊技術、DSP處理器及應用、機械設計基礎等。
　　4) 專業主干課程群：信息論與編碼、控制工程基礎、腦科學與認知科學概論、人工智能基礎、機器人組成原理、計算智能基礎、模式識別基礎、虛擬現實技術、智能控制及其應用。
　　5) 實踐創新課程群[2]：計算機應用實踐、電子技術實習、MATLAB編程與工程應用、Linux系統與程序設計、自動控制系統設計與實現、微機原理課程設計、嵌入式系統設計與實現、專業(生產)實習、畢業設計(論文)等。
　　除了專業課程的學習，學生還參與了很多課外科技活動和競賽，并取得了良好成績，內容如下。
　　1)“基于Matlab的智能五子棋人機博弈系統”在北京科技大學第十一屆“搖籃杯”課外學術作品競賽中獲三等獎。
　　2) 第八屆校機器人隊隊員在第八屆亞太機器人大賽國內選拔賽中獲十六強。
　　3) 在全國大學生電子設計大賽中獲成功參賽獎。
　　4) 在智能車校內賽中獲二等獎。
　　5) 在北京市機械創新大賽中獲三等獎。
　　6) 在北京市大學生電子設計大賽中獲二等獎。
　　7) 在“飛思卡爾”智能車競賽的校級賽中獲三等獎。
　　8) 在校級機器人競賽中獲季軍。
　　9) 在全國大學生節能減排大賽科技類中獲三等獎。
　　10) 在北京科技大學計算機博弈錦標賽中獲最佳程序設計獎。
　　11) 在北京科技大學“閃我風采”Flash大賽中獲最佳細節獎。
　　在參加課外競賽及各種活動之余，首屆智能班還自組織了以小組為單位的指紋識別考勤計時系統編程比賽，歷時一個月，比賽結束后評出了最優編程獎。然后返回給每個小組，再討論再修改，最終確定了最優版，申請了國家軟件著作權，于2010年5月份獲得審批。此次比賽成果是全班學生辛苦勞動的果實，凝聚了24位學生的智慧和努力。圖2展示了該系統的計算機軟件著作權登記證書。
　　2首屆畢業生畢業設計情況
　　2010年底，首屆學生進入本科畢業設計環節。在大家的共同努力下，全部學生通過了本科畢業設計。畢業設計的題目如表1所示。
　　3首屆畢業生去向
　　智能科學與技術專業首屆24名學生是2009年9月進入大三學習專業課的。目前，我們統計的畢業生去向，專業第1名放棄了保研指標，選擇出國留學，另外有4人保送本校讀研究生。選擇考研的學生還有12人，另外有3人選擇出國留學，還有2人選擇就業，如表2所示。
　　4經驗和教訓
　　我們對2007級智能科學與技術首屆畢業生的總體情況還是比較滿意，通過一系列教學改革，取得一定的成效，內容如下。
　　1) 人工智能基礎。此課程為智能科學與技術專業的理論基礎性課程，具有涉及的面比較廣、內容較多、變化較快的特點。我們結合人工智能學科的發展，在保證課程完整性的同時，盡可能增加學科發展的前沿內容。
　　2) 微機原理及應用、課程設計(微機原理)。微機原理及其應用是一門實踐性很強的課程，特點是計算機軟硬件結合非常緊密，需要經過大量的實踐環節學習。在充分分析本門課程特點的基礎上，我們對該課程作了如下教學改革：自行研制開發了一套實驗裝置，開發了配套的實驗項目，編寫了相應的實驗講義。圖3是我們使用的微機原理與單片機實驗裝置。
　　在教學方法上，教師讓學生在學習已有實驗項目的基礎上，做一些由簡單到復雜的新改動，直至最后設計出新的應用電路，并用相關器件實現。為了鼓勵學生親自動手制作電路板，教學團隊花費近3 000元，購買了各種電子元器件和電路制作工具，包括單片機芯片、集成穩壓電路芯片、各種傳感器、小鍵盤、電阻電容、印刷電路板、萬用表、電烙鐵等，保證每位學生都能設計并制作完成一個單片機控制系統。在課堂管理方面，我們實行小班授課，每班不超過30人。學生都很遵守課堂紀律，幾乎沒有遲到早退現象，為該門課程的學習營造了良好的學習氛圍。
　　3) 可視化程序設計。小班在實驗機房上課，課程將講解部分與上機練習結合起來，教師對每一個知識點進行講解后，讓學生立刻練習，提高學生的動手實踐能力。通過教師的課堂講解和學生的課堂練習，使學生達到融會貫通的程度。
　　4) 數據結構與算法分析。針對智能科學與技術專業對計算機軟件能力要求高的特點，我們壓縮了計算機專業的數據結構和算法分析兩門課程的學時，保證學生應用能力的培養，并編寫了相應教材。
　　5) 根據國內外高等教育的最新發展，我們對研究思路、內容、方法進行必要調整。英國、美國、馬來西亞等國近幾年開設了AI相關專業，并且多數與機器人結合。在2010版教學計劃中，我們也將機器人作為學生學習過程中的實驗平臺和設計實現對象，為此探討設立機器人組成原理課程[3]，并在準備教材。我們還與南開大學、河北工業大學合作開發智能科學與技術專業的系列教材[4]。
　　另一方面，我們在辦學過程中也感覺到一些問題，和南開大學[5]的問題較為類似。
　　1) 專業宣傳方面的問題。
　　2) 沒有形成統一的教學指導委員會，各學校還處于單兵作戰階段。
　　3) 學校的重視程度不夠，經費投入有待加強。
　　4) 師資結構對其他學科的依賴程度較大，還未形成完整的師資隊伍，多數教師來自其他專業。
　　5結語
　　通過兩年的專業課學習，首屆智能科學與技術專業的全體學生在各方面都取得了不錯成績。多門基于專業課程開設的課程設計不僅增強了學生的動手實
　　
　　踐能力，還加深了學生對專業知識的理解及掌握程度，很好地將理論學習與實踐教學結合起來。特別是在畢業設計階段，學生的論文題目都很有新意，充分體現出智能科學與技術專業的“智能”特點，而且學生在論文答辯環節全部順利通過。首屆畢業生中，出國和保研率達到54.17%，就業率達到45.83%，有很好的發展前景。通過研究首屆畢業生情況，我們認為智能科學與技術專業是一個很有發展潛力的專業，能夠將人工智能科學、計算機技術、智能控制等專業性較強的學術領域綜合起來，培養出具有綜合能力的優秀畢業生。
　　
　　總結首屆畢業生情況，我們將在隨后的教學過程中進行如下改進：結合人工智能學科的發展，盡可能增加學科發展前沿的內容；針對學有余力的學生，布置學科前沿的自學內容；在教學中嘗試以作業的形式安排實驗內容[6]。同時，我們繼續保持小班授課方式，營造出良好的學習氛圍。在考核方面，結合平時、考試和答辯3種形式，來客觀、公正地評定學生，促進學生的全面發展。通過總結已有的教學經驗，吸取教訓，發展優勢，我們相信智能科學與技術專業一定會一步一步成為更加完備的、更有優勢的、更具時代特征的新型專業。
　　
　　參考文獻：
　　[1]