人工智能微專業培養體系研究

蔡長龍，趙明威，李炳，王增，田潤妮

（西安工業大學 兵器科學與技術學院，陜西 西安）

一 引言

人工智能專業是培養具有良好的數學基礎、計算機科學和人工智能等的相關知識和技能的高素質應用型人才的專業。經過培養，使學生具備良好的溝通、協作與其他學科融合及創新應用解決實際問題能力；能適應新技術發展并保持終身學習，具有高度的社會責任感、良好的職業道德；能在未來智能產品開發中承擔數據采集與分析、模型構建、算法實現、軟件開發等方面工作；也可從事人工智能應用研究、產品咨詢、教育工作。其就業方向主要有智能搜索、圖像處理、計算機視覺、模式識別和圖像處理等，此外，還可以參與智慧城市構建，將服務、公共設施以及道路接入互聯網，對能源、物料流、物流運輸及交通等領域進行智能管控。可見，人工智能專業涉及領域非常廣泛，目前，雖然全國范圍內開設人工智能專業的高校非常多，但這是國家近年來才新開設的新工科專業，目前畢業生還遠遠不能滿足國家和社會的現實需求，因此開設人工智能微專業、快速培養急需的人工智能應用型人才是非常必要的[1]。

微專業是以就業求職為導向而定制的職業體系化培養方案，避開了傳統大學所擅長的大量的、系統的理論教學，轉而提煉某一職業崗位的核心技能，通過5-10 門核心課程的集中學習，系統掌握職業崗位的工作方法和技巧，達到某一領域職業崗位工作技能的要求，使學習者能夠快速就業或者實現職業變遷，彌補大學專業設置與企業用人需求之間匹配問題，微專業是從就業崗位和市場需求的角度出發，以學生職業為導向的專業課程[2-4]。“微”字充分體現了對特定工作崗位的針對性。微專業建設必要性和意義有：（1）微專業建設是學校基于學科綜合優勢，主動適應新技術、新業態、新模式、新產業的需求，加快布局未來戰略必爭領域的人才培養的具體舉措，是為構建新型跨學科專業組織模式、促進學科專業交叉融合和產學研用協同發展而實施的多樣化辦學模式探索；（2）微專業著力于有效彌補大學專業劃分過細、口徑過窄及培養周期過長問題，提升專業培養與就業職業發展需求之間的匹配度，課程設置一般具有高階性、交叉性、挑戰度；（3）微專業可采用線上、線下、線上線下相結合等多種方式開展教學，教學方式靈活多樣，開展教學活動的時間、地點靈活方便；（4）微專業一般不超過10 門課程，學生完成課程學習、考核合格即可獲得微專業證書，小而精、既系統又靈活的微專業是目前在校大學生跨學科學習和個性化成長的新選擇；（5）微專業在一定程度上打破了學院之間、專業之間的藩籬，促進學科的交叉融合，可以大大拓寬學生的知識面，提高學生的就業率[5-6]。

二 人工智能微專業建設現狀

通過查閱相關資料，目前開設微專業的高校不少，主要有清華大學、西南交通大學、南京郵電大學、哈爾濱金融學院、云南林業職業技術學院、廣東金融學院、山東交通學院、海軍工程大學、深圳大學、湖南師范大學、上海健康醫學院、杭州師范大學錢江學院、第二軍醫大學、裝甲兵技術學院、湖南外貿職業學院、東莞職業技術學院、中北大學、河北地質大學、揚州大學廣陵學院、深圳信息職業技術學院、山東大學、江蘇大學、浙江大學、上海交通大學、復旦大學、南京大學、中國科學技術大學以及同濟大學等，既有985、211 高校，也有一般本科院校、三本院校，同時還有高等職業技術院校等[2-8]。可見，微專業的開設是目前國內高校專業建設和學科建設的重要模式之一。

從查閱的文獻可知，這些高校開設的微專業主要涉及心理健康服務專業、證券投資學專業、計算機專業、跨境電商專業、軍事職業教育專業、裝甲裝備液壓系統修理專業、智能機器人專業、會計學專業、軌道交通信號與控制專業、軟件工程專業、銀行客戶管理專業、智能化病理學技術專業、信息學科專業、機械類專業、電力推進艦船專業、土木工程專業、電器工程及其自動化專業、物流工程專業、交通運輸專業、創新轉化管理專業、知識產權管理專業、航空超精密加工專業、智能網聯汽車專業、智慧交通與智能制造專業、健康管理與政策專業、城市地下空間規劃專業、國際組織與跨文化交流專業、多元智能醫學植入體增材制造專業、北斗新時空技術與應用專業、汽車服務工程專業以及人工智能+X等[2-8]。可見，微專業涉及的專業很多、面很寬，但目前還未見有哪個高校在建設人工智能微專業。

人工智能是一個交叉性很強的學科，它涉及光電、機電、材料、計算機以及控制等相關學科，很難完全歸屬于哪一個獨立的學科，這大大增加了構建人工智能微專業培養體系的難度。本文結合西安工業大學學科特色、人工智能專業建設及實踐教學體系建設基礎等，在充分論證的基礎上，從專業培養目標與定位、招生對象及方式、教學組織形式、師資隊伍、課程體系構建等方面構建了人工智能微專業培養體系。

三 人工智能微專業培養目標與定位

人工智能微專業以培養學生掌握人工智能核心理論與實踐應用能力為核心，通過靈活的課程組織和先進的授課形式，以“寬口徑、厚基礎、育創新、強能力、重實踐”的培養理念，使學生較為全面了解人工智能基本知識體系，掌握人工智能專業知識，提升面向專業應用的人工智能專業實踐和創新能力，適應新技術、新業態、新模式以及新產業的社會發展趨勢。

四 人工智能微專業招生

（一） 培養對象

具備較好的數理基礎知識和專業基礎知識、對人工智能理論知識、人工智能實踐應用以及人工智能學科前沿發展趨勢感興趣的理工科專業在讀3 年級或4 年級本科生。

（二） 招生方式

每年9 月份學校統一組織招生一次，學生自愿報名，學校根據報名學生人數、專業招生人數、學生前期學習基礎等具體情況，采用集中面試或考核等方式擇優錄取。

（三） 推薦學制

建議1 年，最長不超過2 年；超過最長規定學制者取消學習資格。

（四） 結業要求

在學制期間，學生必須修完一定數量的課程學習和實踐學習，獲得至少14 學分。

五 人工智能微專業教學組織形式

（一） 教學形式

以開放在線課程、學生自行安排時間自主學習為主，結合視頻直播課、前沿講座、實習實訓以及線下課堂教學等形式，開展線上、線下融合教學。

（二） 考核方式

（1）集中時間、規定地點閉卷考試；

（2）未通過課程考核者允許補考一次。

（三） 結業證書

申請修讀人工智能微專業課程的期間，無任何未解除的違法違紀處分，所修課程達到修讀學分要求后學生將被授予西安工業大學簽章的“人工智能微專業”結業證書。

（四） 授課師資和實踐條件

以西安工業大學兵器科學與技術學院、計算機科學與工程學院、電子信息工程學院、工業中心等教學部門人工智能、計算機、電信相關專業優秀教師授課為主，同時邀請行業知名專家組成教學團隊。

西安工業大學建有智能創新工場，具備了開展人工智能相關的生產實習、專業實驗、畢業設計、系統開發等條件，同時，專業所在學院已經與部分人工智能相關企業達成了人才培養初步合作意向，在技術技能人才培養方面積累豐富經驗，建立了人工智能微專業的技術應用人才的實踐基地，為人工智能微專業體系構建提供了實驗實訓條件。

除了校內基地，學校還與華為云（西安）人工智能創新中心、美林數據技術股份有限公司、探知圖靈科技（西安）有限公司等企業在實驗室建設、人才培養、學生就業、科研合作、兼職教師、教師培訓、校外實習基地建設等方面簽訂了共建人工智能專業協議。

六 人工智能微專業課程體系的構建

培養目標是專業課程體系的前提和基礎，課程體系是實現人才培養目標的載體和手段，因此人工智能微專業課程體系的構建是實現該微專業定位和培養目標的關鍵。西安工業大學人工智能專業于2020 年6 月申報、2021 年3 月獲批建設，并2021年9 月招生一個班（30 人）。按照傳統模式學校制訂了人工智能專業的培養方案、課程體系、課程教學大綱、實踐培養體系等，其課程體系共164 學分。

根據微專業基本概念和特點，人工智能微專業必須要提煉出人工智能專業的核心課程，并且學習課程時間要盡量縮短，那么人工智能微專業就不能像傳統專業培養那樣去系統地從基礎課、專業基礎課、專業課、專業核心課來開設課程，就需要高度凝練和壓縮，如何解決這些問題正是微專業課程體系設計的關鍵所在。鑒此，我們將人工智能微專業的課程體系設置為專業基礎課程、專業核心課程、專業模塊課程、線下實訓實踐課程四類。每學分的線上課程教學周期一般為8 周。每門課程具體安排以相關課程的教學大綱為準。

（一） 專業基礎課程

專業基礎課程均為學生自修課程或已修課程。該課程為人工智能的學習在編程基礎、計算機程序設計、數學、電路、傳感器等方面做好準備。學生可根據自身情況及已有基礎，在正式學習人工智能微專業前自行選擇完成專業基礎課程的學習。專業基礎課程主要包括：高等數學、線性代數、計算機程序設計基礎、傳感器、微機原理及接口技術、信號與系統、自動控制原理以及電工電子技術等。這也是微專業招生時對報名學生的要求。

（二） 專業核心課程

專業核心課程學習主要是幫助學生更好地掌握人工智能基礎理論脈絡體系及人工智能的應用領域，這部分的學習是從事人工智能專業技術的基本內容，屬于通用性的。設置的主要課程有人工智能導論、算法與數據結構、圖像處理與模式識別、機器學習、Python 語言程序設計，每門課2 學分，最低學分修讀要求為8 學分，即至少修讀4 門課。

（三） 專業模塊課程

結合西安工業大學原有學科、專業的優勢，更好地體現人工智能微專業的專業特色，也為了避免將微專業的課程設置過多，故將人工智能微專業開設兩個專業模塊課程，一個是偏自然語言處理的，一個是偏視覺處理的，學生可根據自身基礎及研究興趣自行選擇，該環節為選修，每門課2 學分，最低學分修讀要求為4 學分，即至少選修2 門課。主要課程包括機器視覺基礎、自然語言處理、大數據應用技術和數字圖像處理。

（四） 線下實訓實踐課程

為了進一步提升學生的人工智能工程應用與實踐能力，每屆將組織邀請高校及產業界知名專家組成師資力量，圍繞科技創新與實踐開展主題實訓，打通學術、產業邊界，構建系統性知識訓練。主要課程包括智能機器人避障與路徑設計、工業機器人基本操作與虛擬仿真或其它人工智能實踐相關訓練課程，每門課1 學分。該環節為必修，最低學分修讀要求為2 學分。

七 結語

為了滿足社會用人市場對人工智能專業人才的需求，本文結合西安工業大學人工智能專業建設情況和人才培養規劃，構建了人工智能微專業培養體系，詳細介紹了人工智能微專業的招生對象、招生要求、學制、學分、課程設置等方面內容。通過對人工智能微專業核心課程體系的構建，將有助于快速培養學生的人工智能專業核心知識，彌補傳統大學專業設置與企業急需用人矛盾的問題，快速提高學生的從業能力。