新工科“人工智能+”跨學(xué)科課程集群工程實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)研究

林興志 潘翔

【摘 要】本文以新工科要求為導(dǎo)向，以實(shí)踐創(chuàng)新為核心，以社會(huì)需求為目標(biāo)，構(gòu)建新工科“人工智能+”跨學(xué)科課程集群工程實(shí)踐平臺(tái)，涵蓋課程設(shè)置、共享中心、實(shí)訓(xùn)中心、團(tuán)隊(duì)師資和人才評(píng)價(jià)五個(gè)方面，提出該平臺(tái)的實(shí)施步驟：做好人工智能專業(yè)課程設(shè)置的調(diào)研論證工作，開展實(shí)地調(diào)查和網(wǎng)絡(luò)調(diào)查，了解企業(yè)的用人需求，確定平臺(tái)的教學(xué)任務(wù);發(fā)揮平臺(tái)在學(xué)科研究和實(shí)踐創(chuàng)新方面的獨(dú)特作用，突出平臺(tái)特色教學(xué);完善跨學(xué)科課程集群工程實(shí)踐平臺(tái)的教學(xué)考核與評(píng)價(jià)工作。

【關(guān)鍵詞】新工科 人工智能+ 跨學(xué)科課程集群 工程實(shí)踐平臺(tái) 建設(shè)與實(shí)施

【中圖分類號(hào)】G? 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2020）39-0162-03

教育的發(fā)展促進(jìn)了新工科的關(guān)聯(lián)發(fā)展，電子信息技術(shù)、軟件工程技術(shù)、信息安全技術(shù)、通信工程技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)在同一產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的催化下，學(xué)科間的聯(lián)系日益緊密。學(xué)科知識(shí)的交叉融合成為新工科發(fā)展的必然趨勢(shì)，在復(fù)雜的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)中，學(xué)科的交叉融合使人工智能能夠在新的挑戰(zhàn)下更加深入、系統(tǒng)地發(fā)展，同時(shí)也能明確其與其他相關(guān)學(xué)科的關(guān)系，從而加強(qiáng)其交叉知識(shí)的積累和應(yīng)用研究。新工科“人工智能+”跨學(xué)科課程集群工程實(shí)踐平臺(tái)，作為高校人才培養(yǎng)和科學(xué)研究的重要載體，是人工智能背景下教育教學(xué)改革的新方向。

新工科“人工智能+”跨學(xué)科課程集群工程實(shí)踐平臺(tái)的搭建，主要解決以下問題：首先，傳統(tǒng)工科下的實(shí)驗(yàn)室硬件體系無(wú)法滿足新工科專業(yè)對(duì)硬件設(shè)備的需求;其次，傳統(tǒng)工科實(shí)驗(yàn)室以實(shí)踐教學(xué)為主，而對(duì)科學(xué)研究的支撐作用相對(duì)較弱，實(shí)驗(yàn)室體系開發(fā)程度有待提高;再次，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)資源遠(yuǎn)不夠支撐人工智能復(fù)合課程的實(shí)踐教學(xué)與科學(xué)研究需要，而實(shí)驗(yàn)室教師掌握的專業(yè)知識(shí)、技術(shù)跟不上人工智能學(xué)科變化發(fā)展，缺少工程實(shí)踐平臺(tái)的管理人才;最后，跨學(xué)科課程體系和教學(xué)模式不健全，展現(xiàn)學(xué)校優(yōu)勢(shì)的“人工智能+”復(fù)合特色課程集群有待建設(shè)。

一、新工科“人工智能+”跨學(xué)科課程集群工程實(shí)踐平臺(tái)的構(gòu)建目標(biāo)與思路

工程實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)在于統(tǒng)籌規(guī)劃、頂層設(shè)計(jì)和布局，根據(jù)自身實(shí)際情況，結(jié)合學(xué)校特色優(yōu)勢(shì)找準(zhǔn)定位，對(duì)接科學(xué)發(fā)展前沿，重構(gòu)專業(yè)課程體系，轉(zhuǎn)變教育教學(xué)模式，實(shí)施教育教學(xué)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)體系，建設(shè)高素質(zhì)的教學(xué)與科研團(tuán)隊(duì)，開展產(chǎn)教融合、科教融合，聚焦各類人員共同實(shí)現(xiàn)人工智能專業(yè)教學(xué)理論與實(shí)踐的創(chuàng)新，最終實(shí)現(xiàn)行業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)。工程實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)是工程教育的本質(zhì)要求，“人工智能+”多學(xué)科交叉課程教學(xué)與新產(chǎn)業(yè)需求相結(jié)合，以實(shí)踐教學(xué)解決人工智能專業(yè)領(lǐng)域工程問題;人工智能產(chǎn)業(yè)科學(xué)研究與跨學(xué)科課程集群認(rèn)知相結(jié)合，以專業(yè)知識(shí)帶動(dòng)人工智能科學(xué)研究成果轉(zhuǎn)化。

為保證實(shí)踐平臺(tái)高水平、有規(guī)模、成體系地建設(shè)，平臺(tái)可遵循以下建設(shè)思路：其一，添置實(shí)踐平臺(tái)軟硬件設(shè)備，或在原實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)上升級(jí)改造實(shí)驗(yàn)設(shè)施;提高實(shí)踐平臺(tái)的開放程度，面向產(chǎn)學(xué)研最大限度地發(fā)揮其應(yīng)有的功能。其二，構(gòu)建人工智能復(fù)合課程資源庫(kù)，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)和科學(xué)研究中綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的建設(shè)。其三，建設(shè)跨學(xué)科智慧教學(xué)工匠隊(duì)伍，在專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)重組下能夠完成跨學(xué)科教學(xué)任務(wù)。其四，打造人工智能專業(yè)集群，新工科建設(shè)以應(yīng)用型、復(fù)合型、技術(shù)技能型的多元化人才培養(yǎng)為目標(biāo)，人工智能課程知識(shí)體系的學(xué)習(xí)使從業(yè)者將所學(xué)到的人工智能技術(shù)體系應(yīng)用到該領(lǐng)域。其五，探索多種教學(xué)新方法，不拘泥于一對(duì)多單向傳授，引入驅(qū)動(dòng)式學(xué)習(xí)、模塊式學(xué)習(xí)、主題式學(xué)習(xí)和基于項(xiàng)目學(xué)習(xí)等學(xué)習(xí)方式，促進(jìn)程式化教學(xué)向云端與感知教學(xué)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

二、新工科“人工智能+”跨學(xué)科課程集群工程實(shí)踐平臺(tái)的框架

新工科“人工智能+”跨學(xué)科課程集群工程實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)，采用云計(jì)算技術(shù)、三維建模技術(shù)、多媒體技術(shù)、大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)等智能信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人工智能專業(yè)教育教學(xué)實(shí)踐的改進(jìn)，在課程教學(xué)中引入綜合創(chuàng)新訓(xùn)練，將實(shí)踐教學(xué)作為人工智能課程設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。平臺(tái)建設(shè)以項(xiàng)目為牽引、以人為中心，建立開放、共享的課程資源庫(kù)，實(shí)行產(chǎn)教、科教融合、產(chǎn)學(xué)研協(xié)同等人才培養(yǎng)模式，加強(qiáng)人工智能與工程開發(fā)、電氣自動(dòng)化、軟件工程、機(jī)械制造、建筑、應(yīng)用數(shù)學(xué)、心理學(xué)、信息論、經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)、哲學(xué)和認(rèn)知科學(xué)等學(xué)科與專業(yè)領(lǐng)域的融合，從課程教學(xué)、學(xué)科建設(shè)、教育體系與生態(tài)等層次突破專業(yè)間、機(jī)構(gòu)間、行業(yè)間的界線。

新工科“人工智能+”跨學(xué)科課程集群工程實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)，包括新工科人工智能工程實(shí)踐平臺(tái)、人工智能復(fù)合課程資源共享中心和人工智能教育實(shí)踐實(shí)訓(xùn)中心的構(gòu)建，建立人工智能復(fù)合課程資源共享中心和人工智能教育實(shí)踐實(shí)訓(xùn)中心，形成多學(xué)科交叉融合的理論教學(xué)與創(chuàng)新課程實(shí)習(xí)訓(xùn)練的實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)新模式。人工智能跨學(xué)科知識(shí)融合過程，人工智能可以借鑒其他學(xué)科的方法、模型，將其他科學(xué)領(lǐng)域作為人工智能技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景;其他科學(xué)可以使用人工智能的方法、技術(shù)，討論人工智能相關(guān)的社會(huì)問題。通過產(chǎn)學(xué)研協(xié)同育人的方式，培養(yǎng)基礎(chǔ)理論豐富、實(shí)踐技能高超的智慧工匠。

三、新工科“人工智能+”跨學(xué)科課程集群工程實(shí)踐平臺(tái)體系的構(gòu)建

跨學(xué)科課程集群工程實(shí)踐平臺(tái)是新工科人工智能教育用于人才培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，平臺(tái)體系建設(shè)主要包括以下幾個(gè)方面。

（一）構(gòu)建新專業(yè)課程體系。“素養(yǎng)+技能”人才培養(yǎng)新模式，基礎(chǔ)素養(yǎng)包含學(xué)習(xí)素養(yǎng)、思維素養(yǎng)、創(chuàng)新和發(fā)展素養(yǎng)，課程體系設(shè)置包括：基礎(chǔ)通識(shí)課程群著重培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)通識(shí)技能和基本意識(shí)能力，專業(yè)主干課程群著重培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)技能和專業(yè)學(xué)習(xí)素養(yǎng)，專業(yè)方向模塊課程群著重培養(yǎng)學(xué)生的人工智能方向個(gè)性化知識(shí)模塊能力，創(chuàng)新教育實(shí)踐實(shí)習(xí)體系著重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新技能和創(chuàng)新實(shí)踐素養(yǎng)。

（二）打造共享課程資源庫(kù)。建設(shè)人工智能復(fù)合課程共享中心，資源庫(kù)涵蓋算法設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件開發(fā)、系統(tǒng)研發(fā)等多種類型的資源。校內(nèi)教學(xué)資源對(duì)全體師生開放，并支持校外數(shù)據(jù)資源共享，提高課程資源的利用率，有利于人才的多元化培養(yǎng)。校內(nèi)資源共享幫助學(xué)生獲取多學(xué)科的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，校際資源共享提供實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新借鑒，課程資源庫(kù)建設(shè)實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源和實(shí)驗(yàn)成果共享。

（三）搭建教學(xué)實(shí)踐實(shí)習(xí)平臺(tái)。建設(shè)人工智能教育實(shí)踐實(shí)訓(xùn)中心，由校內(nèi)教學(xué)實(shí)踐和校外教育實(shí)踐兩部分組成。校內(nèi)教學(xué)實(shí)踐：創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生的復(fù)合應(yīng)用能力，專業(yè)實(shí)驗(yàn)群和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課為實(shí)踐教學(xué)提供課程銜接與知識(shí)點(diǎn)融合的渠道;校外教育實(shí)踐：“學(xué)校—企業(yè)”協(xié)同教育以課程合作、學(xué)科競(jìng)賽、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物教學(xué)、科研成果介紹等多元化方式進(jìn)行，建立實(shí)踐技能企業(yè)培訓(xùn)實(shí)習(xí)基地和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地等實(shí)踐場(chǎng)地，校企聯(lián)合人才培養(yǎng)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)熱情。

（四）組建教學(xué)與科研團(tuán)隊(duì)。工程實(shí)踐平臺(tái)的運(yùn)行離不開人員的管理，而一個(gè)優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)依賴于團(tuán)隊(duì)的構(gòu)成機(jī)制和管理機(jī)制。團(tuán)隊(duì)構(gòu)成機(jī)制：調(diào)動(dòng)發(fā)揮復(fù)合課程集群的師資優(yōu)勢(shì)，打造優(yōu)質(zhì)教育教學(xué)師資隊(duì)伍，教學(xué)和科研兩者并重，形成教學(xué)水平高和科研能力強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)評(píng)價(jià)與激勵(lì)機(jī)制：按照教學(xué)改革、教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)水平分層評(píng)價(jià)教學(xué)能力，按照成果產(chǎn)出數(shù)量、成果質(zhì)量、成果轉(zhuǎn)化與應(yīng)用等方面評(píng)價(jià)科研能力，團(tuán)隊(duì)成員可根據(jù)自身優(yōu)勢(shì)選擇重點(diǎn)領(lǐng)域，形成師資隊(duì)伍合理重構(gòu)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。

（五）重構(gòu)人才評(píng)價(jià)機(jī)制。人才培養(yǎng)是衡量實(shí)踐工程平臺(tái)是否達(dá)到教育教學(xué)改革與創(chuàng)新的目的，培養(yǎng)過程中采取評(píng)價(jià)管理和評(píng)價(jià)體系進(jìn)行人才質(zhì)量監(jiān)控。專業(yè)重構(gòu)、知識(shí)結(jié)構(gòu)重組下對(duì)教學(xué)資源進(jìn)行整合管理;以“自主學(xué)習(xí)、思辨分析、應(yīng)用能力、教學(xué)能力”作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行人才重塑。發(fā)揮工程實(shí)踐平臺(tái)的多元主體作用，形成校內(nèi)教師、企業(yè)工程師、行業(yè)用戶共同評(píng)價(jià)的科學(xué)體系，改變唯分?jǐn)?shù)論的傳統(tǒng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

四、新工科“人工智能+”跨學(xué)科課程集群工程實(shí)踐平臺(tái)的實(shí)施步驟

新工科“人工智能+”跨學(xué)科課程集群工程實(shí)踐平臺(tái)的實(shí)施，要與地域經(jīng)濟(jì)實(shí)際相結(jié)合，立足人工智能行業(yè)發(fā)展特點(diǎn)，突出對(duì)人工智能與其他學(xué)科融合的專業(yè)集群優(yōu)化建設(shè)，增強(qiáng)人工智能專業(yè)教育教學(xué)特色，培養(yǎng)與人工智能產(chǎn)業(yè)需求相匹配的高質(zhì)量和高水平人才。新工科“人工智能+”跨學(xué)科課程集群工程實(shí)踐平臺(tái)的實(shí)施步驟如下。

（一）做好人工智能專業(yè)課程設(shè)置的調(diào)研論證工作，開展實(shí)地調(diào)查和網(wǎng)絡(luò)調(diào)查，了解企業(yè)的用人需求，確定平臺(tái)的教學(xué)任務(wù)。人工智能課程體系以理論課為基礎(chǔ)，以實(shí)踐課為重點(diǎn)，課程設(shè)置途徑：專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容按“通用、必需”的原則設(shè)立，增加人工智能專業(yè)方面的選修課程輔助教學(xué);以慕課、微課、翻轉(zhuǎn)課堂和資源共享課等多種形式進(jìn)行課程教學(xué);以項(xiàng)目為載體實(shí)現(xiàn)實(shí)踐課程項(xiàng)目化，設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)案例讓學(xué)生對(duì)問題進(jìn)行分析并解決，推廣平臺(tái)中創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，形成可推廣的教學(xué)模式。

（二）發(fā)揮平臺(tái)在學(xué)科研究和實(shí)踐創(chuàng)新方面的獨(dú)特作用，突出平臺(tái)特色教學(xué)。在這一階段，需要組建校內(nèi)跨學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì)，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)成員之間對(duì)跨學(xué)科教學(xué)的交流和探討，同時(shí)吸納校外人工智能行業(yè)的工程師、專家加入平臺(tái)教學(xué)中，雙管齊下共同完成應(yīng)用型強(qiáng)度高的課程教學(xué)，兩者在實(shí)踐課程教學(xué)上互補(bǔ)，全面提高平臺(tái)教學(xué)質(zhì)量;在跨學(xué)科課程集群工程實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)過程中，要依靠現(xiàn)成的硬件設(shè)施、教學(xué)師資和教學(xué)資源，立足企業(yè)實(shí)踐大環(huán)境，導(dǎo)入企業(yè)項(xiàng)目任務(wù)，校企協(xié)同教學(xué)完成實(shí)踐項(xiàng)目。另外，在人工智能教育實(shí)踐實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)上，要與人工智能產(chǎn)業(yè)需求相結(jié)合，展開專業(yè)課程有關(guān)科研訓(xùn)練方面的實(shí)驗(yàn)教學(xué)、案例分析，以及實(shí)踐創(chuàng)新方面的學(xué)科競(jìng)賽、人工智能前沿講座等活動(dòng)。

（三）完善跨學(xué)科課程集群工程實(shí)踐平臺(tái)的教學(xué)考核與評(píng)價(jià)工作。可以從以下方面完善：一是重構(gòu)人工智能專業(yè)課程知識(shí)體系，完善專業(yè)課程建設(shè)和深化校企合作任務(wù);二是構(gòu)建新型跨學(xué)科教學(xué)模式，創(chuàng)新工程實(shí)踐教學(xué)方式和優(yōu)化課程教學(xué)滿意度;三是組建卓越跨學(xué)科教學(xué)團(tuán)隊(duì)，實(shí)現(xiàn)課程間集群式創(chuàng)新融合和突出項(xiàng)目化課程教學(xué)優(yōu)勢(shì);四是搭建跨學(xué)科創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，提供科研與教學(xué)實(shí)踐開放基地和提升人才專項(xiàng)技能及實(shí)踐創(chuàng)新能力。總之，跨學(xué)科課程集群工程實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)，針對(duì)學(xué)生個(gè)體差異做到個(gè)性化服務(wù)，校內(nèi)外實(shí)訓(xùn)、實(shí)踐對(duì)接，有助于學(xué)生吸收和掌握多學(xué)科交叉融合課程知識(shí)，在創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)中更好地投入產(chǎn)教研中。

綜上所述，針對(duì)人工智能專業(yè)課程理論性和應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，從課程理論與實(shí)踐教學(xué)的角度出發(fā)，構(gòu)建新工科人工智能+跨學(xué)科課程集群工程實(shí)踐平臺(tái)，形成融理論學(xué)習(xí)、科學(xué)研究、創(chuàng)新實(shí)踐為一體的“教—研—用”協(xié)同教學(xué)模型，發(fā)揮平臺(tái)在理論與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)優(yōu)勢(shì)作用，采用多手段的教學(xué)方法，優(yōu)化配置教學(xué)內(nèi)容，加深學(xué)生對(duì)人工智能的認(rèn)識(shí)，具備多學(xué)科交叉視野的思維，學(xué)會(huì)應(yīng)用和創(chuàng)新，為日后從事相關(guān)工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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【作者簡(jiǎn)介】林興志（1973— ），廣西北流人，廣西職業(yè)師范學(xué)院教授，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究;潘 翔（1981— ），廣西南寧人，廣西職業(yè)師范學(xué)院教授，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)與智能系統(tǒng)研究。

（責(zé)編 黎 原）