人工智能時代下導航工程專業人才培養模式探究

余學祥　呂偉才　王虎　趙興旺　王磊　劉超

摘? 要：人工智能的快速發展對高等院校導航工程專業人才培養將產生深遠的影響，發展與改革導航工程專業人才培養模式也勢在必行，以應對科技發展、社會進步對導航工程專業人才培養提出的新要求。本文從培養理念和目標、培養內容、培養方式和師資隊伍建設四個方面，對人工智能時代背景下導航工程專業人才培養模式做出了一些有益的探討。

關鍵詞：人工智能;導航工程專業;人才培養;教學研究

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）22-0194-03

Abstract：The rapid development of artificial intelligence will have a far-reaching impact on the training of navigation engineering professionals in colleges and universities. It is imperative to develop and reform the navigation engineering professional talents training mode to cope with the development of navigation engineering professionals in response to scientific and technological development and social progress. This paper makes some useful discussions on the training mode of navigation engineering professionals in the context of artificial intelligence from four aspects：training concept and goal，training content，training method and teacher team construction.

Keywords：artificial intelligence;navigation engineering;talent training;teaching research

0? 引? 言

“人工智能”一詞最早出現在1956年首屆夏季達特茅斯（Drtmouth）研討會上，是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學，是計算機學科的一個分支。自人工智能概念提出以來，人工智能便得到了廣泛的關注，并在近年來得到了快速發展[1]。無論是戰勝世界圍棋冠軍的智能機器人AlphaGo，還是能與國際象棋大師對戰并取得勝利的IBM深藍，都能夠很好地體現出人工智能的強大之處[2]。在此基礎上，世界各國都出臺了人工智能相關的一系列法規政策，希望能夠更好地為人工智能時代發展提供保障。2016年12月，美國稱人工智能時代即將來臨，并督促美國國會為即將到來的人工智能時代做好迎接挑戰的準備，最主要的是未來20年內由于人工智能技術的快速發展將會導致9%～47%的美國公民失去自己的工作[3]。2017年1月，英國政府宣布了“現代工業戰略”，增加47億英鎊的研發資金用在人工智能、“智能”能源技術、機器人技術和5G無線等領域[4]。

2017年7月20日，國務院出臺《新一代人工智能發展規劃》，提出了鼓勵高校在原有培養方案基礎上拓寬人才培養與人工智能相結合專業教育內容，形成“人工智能+X”復合專業培養新模式，重視人工智能與數學、測繪科學、物理學、心理學、社會學、醫學、工學等多個學科專業教育的交叉融合[5]。2017年12月13日，工業和信息化部發布《促進新一代人工智能產業發展三年行動計劃（2018-2020年）》的通知，以落實《新一代人工智能發展規劃》，深入實施“中國制造2025”，突破重點領域，促進人工智能產業發展，提升制造業智能化水平，推動人工智能和實體經濟深度融合。2018年4月20日，教育部印發《高等學校人工智能創新行動計劃》的通知，以引導高校瞄準世界科技前沿，強化基礎研究，實現前瞻性基礎研究和引領性原創成果的重大突破，進一步提升高校人工智能領域科技創新、人才培養和服務國家需求的能力。

導航工程專業是一門多學科交叉融合的新興工程應用專業，主要涉及導航基礎理論，各種導航技術的基本原理與方法，其融合了衛星定位技術、互聯網技術、電子技術、信息科學技術和測繪遙感技術等多種技術手段，以解決在航空、航天、交通、軍事、電子、信息及通訊產業等領域的實際問題。目前，通過傳統導航工程專業培養出來的人才已經能夠在車輛及船舶導航與監控、精細農業、移動互聯網、智能交通等多種國民經濟發展行業中發揮巨大作用。

近年來，人工智能技術發展迅速，已經能夠與互聯網、汽車、金融、會計等行業領域相結合，并發揮機器學習的強大功能，對各行業的發展有深刻的影響。如北斗導航定位與數據處理理論的發展，需要實現多學科融合開放型智能定位平臺[6];遙感影像智能解譯、測量機器人、無人機、無人船、無人車等，以及制圖綜合和繪圖機器人等，體現了人工智能對測繪地理信息產業的貢獻[7]。由于導航工程在國民經濟發展中不可缺少，因此采用人工智能技術結合導航工程專業人才培養迫在眉睫。

本文結合我校2018版導航工程專業人才培養方案，主要從人工智能背景下導航工程專業人才培養理念和目標，培養內容和師資隊伍建設三個方面介紹新一代導航工程專業人才培養的模式，旨在對人工智能時代下導航工程專業人才培養方式做出一些有益的探討。

1? 人工智能背景下導航工程專業人才培養目標

高等院校是新一代導航工程人才培養的基地，應更加明確培養人才目標。在秉承“重基礎理論、重科研精神、強化實踐能力、強化綜合素質”的基本人才培養理念前提下，以人工智能背景下行業需求為風向標，注重“知識、能力、素質”三個方面協調發展，著力培養具有系統的學科知識背景、能適應時代發展和變更的新一代導航工程專業人才。

依據國家、行業、教育部的相關文件精神以及專業教學質量國家標準、工程教育認證標準、我校2018版人才培養方案制定意見等要求，重新制定了2018版導航工程人才培養方案，確定了培養目標、畢業要求、核心課程、主要實踐環節和教學計劃等。

為培養合格的新一代導航工程專業人才，應達到以下幾個方面的目標：具備良好的思想道德修養、健全人格、高度責任感和較高職業道德修養;能夠運用導航技術、電子技術、信息科學和計算機科學、人工智能等解決復雜導航工程問題，并能夠對獲取的導航信息進行處理、分析、表達、開發與應用;能夠根據導航原理與相關技術規范提出工程設計方案，并將人文、社會、環境、可持續發展等因素融入導航工程設計和研發中，以解決復雜工程問題;具備良好的溝通、協調和團結協作能力，畢業后5年左右能夠承擔航空航天導航、智能交通、室內導航等項目的管理和實施工作;具備終身學習的能力，畢業后5年左右能夠將新技術、新理念和新政策應用到導航項目方案設計和實施過程中;具備跨文化交流與合作能力，能夠從事國際導航項目的管理與實施。在畢業要求方面，結合專業特點，應達到工程教育認證標準中規定的12項要求。

2? 人工智能背景下導航工程專業人才能力培養

在人工智能背景下，技術不再是不可替代的了，那些易于教授和檢驗的技能，正在或者將要被數字化和智能化取代。為了使培養出來的導航工程專業人才能夠適應技術和市場發展的需要，除加強通識教育（如思想政治、數學、物理、電子、英語、人文和軍事等）外，還應加強專業基礎知識、專業知識、相關學科知識及實踐能力的培養。

（1）開設專業基礎課程，具備掌握行業發展特點的基礎理論知識。導航工程專業人才的培養是為了解決目前眾多工程項目中存在的共性和特性問題，通過讓學生學習有關導航工程專業基礎理論知識，如測繪學基礎、導航概論、導航學、最優估計、自動控制原理等，了解目前導航工程發展趨勢及存在的問題，具備面向人工智能時代背景下工作的基本能力。通過專業基礎知識的學習，讓學生充分了解導航工程專業的培養要求和培養目的，為深入學習專業知識打下較為扎實的基礎，為日后深入研究相關專業問題提供保障。

（2）開設相關的專業課程，使學生具備從事導航工程專業的工作能力。在專業基礎知識的基礎上，繼續開設衛星導航原理與數據處理、GNSS接收機原理、慣性導航原理、組合導航、數字信號處理、嵌入式系統與程序設計、導航電子地圖等核心專業課程，以掌握當前主流的導航定位及其實現技術，為今后從事導航工程專業及相關專業工作打下扎實的理論基礎。

（3）以新工科專業建設為導向，加強相關學科的融合。人們日常生活中對位置信息不斷提出的需求，使得導航定位技術與移動互聯網、智能交通、現代物流及公共安全等的聯系越來越密切，具體表現在基于導航定位技術的各種移動終端上，特別是隨著Android、iPhone OS等嵌入式體統的興起，使得移動終端上導航技術的開發異軍突起。在學習計算機軟硬件基礎理論的基礎上，增設模式識別與人工智能技術、地理信息技術、嵌入式系統開發技術、計算機網絡技術、無線通訊技術、物聯網技術、大數據與云計算技術、室內定位技術、軟件工程技術等，促進就業與畢業的無縫鏈接，為學生在專業上實現全面發展和具備終身學習能力提供強有力的支撐。

（4）構建實踐課程體系，增強學生分析和解決問題的能力。導航工程是一門實踐性很強的工科專業，通過工程實踐，一方面可有效地提高理論知識的學習效果，另一方面也可激發學生的創新意識和創新能力。2018版導航工程人才培養方案中，專業實踐類課程主要包括衛星導航課程設計與實習、最優估計課程設計、慣性導航課程設計與實習、組合導航課程設計、導航電子地圖課程設計、嵌入式系統與程序設計實習、畢業實習與設計等，為學生離開校門、走向社會提供了工程訓練基礎和工作基礎。

3? 人工智能背景下導航工程專業師資隊伍建設

人工智能時代下導航工程專業人才的培養，需要導航工程專業教師能夠將時代需求有效地融入專業知識并實施到教學實踐活動中。教師是知識的傳播者，特別是高等院校的專業授課教師，更是專業人才培養的中心點，因此，人工智能時代背景下，發展導航工程專業教育，需要培養具有創新意識的優秀教育工作者。

（1）組建具有創新意識的導航工程專業教師團隊，定期開展交流研討會，積極開展人工智能技術、物聯網技術、大數據與云計算技術等相關專業技術知識的培訓，加強教師對行業動態的掌握。鼓勵教師帶領學生積極開展導航工程方面的科學研究工作，并及時將研究成果轉化為教學內容及實用產品。

（2）走出去，請進來，拓展教師的專業知識面。定期選派優秀教師到與導航工程相關的國內外高校（如武漢大學等）和企業（如廣州中海達衛星導航技術股份有限公司、上海華測導航技術股份有限公司等）進行學習培訓，及時更新和掌握新技術并運用到教學和科研工作中。邀請相關高校、科研院所、導航工程企業等的專家學者到校進行授課或專題學術報告;共建校企合作實驗室，將導航工程實際生產項目及相關科研問題融入課堂教學中，使教師具備良好的導航工程思維能力。

（3）加強教學團隊現代教育技術能力的提升，提高課程教學質量。隨著信息技術、計算機技術與多媒體技術的迅速發展，網絡媒體、多媒體課件、慕課、屏幕投影等現代技術在教育中的運用愈加廣泛?，F代教育技術手段更為直觀形象地展示了教育內容，節省了大量的課堂時間，能夠進行模擬實驗等拓展性課堂教學，以更強的邏輯性與動態性彌補了傳統教育的不足，提高了教學效率。在教學團隊建設中，既要注重提高團隊成員的學術水平，也重視其現代教育技術能力的提升，以更好地提高課程教學質量，使學生在課后生活中能夠及時學習導航專業知識，也有利于人工智能時代背景下教學方式的進一步革新。

4? 結? 論

教育部在《高等學校人工智能創新行動計劃》中指出，“人工智能的迅速發展將深刻改變人類社會生活、改變世界”?！半S著互聯網、大數據、云計算和物聯網等技術不斷發展，人工智能正引發可產生鏈式反應的科學突破、催生一批顛覆性技術，加速培育經濟發展新動能、塑造新型產業體系，引領新一輪科技革命和產業變革”。導航工程專業只有結合人工智能等相關技術，在高校、企業、教師和學生的共同艱苦努力下，才能培養出緊跟時代發展和滿足社會需要的合格專業人才。

未來的人才培養更多地體現出多學科交叉融合的培養模式，在滿足內部適應性的同時還需要滿足外部適應性。一方面，我們既要注重對學生基礎知識、基本能力的培養;另一方面，更要重視學生綜合素養的培養，具備在實際工作中分析和解決問題的能力及終身自主學習、適應時代發展的能力。本文結合我校導航工程專業人才培養方案，從培養理念和目標，培養內容和師資隊伍建設三個方面，對人工智能時代下導航工程專業人才培養模式做出一些有益的探討。

參考文獻：

[1] 蔡自興.中國人工智能40年 [J].科技導報，2016，34（15）：12-32.

[2] 段霖瑤.大數據時代有效教學的實踐路徑 [J].教學與管理，2019（15）：8-10.

[3] 張倩.美國白宮：人工智能、自動化與經濟報告 [J].杭州科技，2017（2）：57-60.

[4] 劉經南，高柯夫.智能時代測繪與位置服務領域的挑戰與機遇 [J].武漢大學學報（信息科學版），2017，42（11）：1506-1517.

[5] 高井祥.智能時代測繪高等教育的幾點思考 [J].測繪通報，2018（9）：139-143.

[6] 李德仁.從測繪學到地球空間信息智能服務科學 [J].測繪學報，2017，46（10）：1207-1212.

[7] 姚承寬.人工智能在測繪地理信息行業中的應用 [J].河北省科學院學報，2018，35（4）：66-70.

作者簡介：余學祥（1965-），男，漢族，安徽太湖人，教授，博士生導師，博士，主要研究方向：衛星導航定位技術方面的科學研究和教學研究。