本碩貫通的人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)研究

顧 理 徐棟哲 劉 勇 陸 偉 盛 莊

(1. 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院， 合肥 230027)(2. 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 工程科學(xué)學(xué)院， 合肥 230027)(3. 中國航天科技集團(tuán)公司 空間飛行器軟件檢測(cè)站， 北京 100190)

近年來人工智能在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科技、教育、醫(yī)療和管理領(lǐng)域發(fā)揮了越來越重要的作用，成為社會(huì)各行業(yè)創(chuàng)新型發(fā)展的賦能者。習(xí)近平總書記指出“人工智能是引領(lǐng)這一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略性技術(shù)，具有溢出帶動(dòng)性很強(qiáng)的‘頭雁’效應(yīng)”[1]。李克強(qiáng)總理在第十三屆全國人大第二次會(huì)議中提到要深化大數(shù)據(jù)、人工智能等研發(fā)應(yīng)用，拓展“智能+”為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)賦能。教育部在《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》中提出“三步走”目標(biāo)，到2030年，高校將成為建設(shè)世界主要人工智能創(chuàng)新中心的核心力量和引領(lǐng)新一代人工智能發(fā)展的人才高地，為我國躋身創(chuàng)新型國家前列提供科技支撐和人才保障。據(jù)中國教育部門測(cè)算，我國人工智能人才目前缺口超過30萬，國內(nèi)的供求比例為1:10。不斷加強(qiáng)人才培養(yǎng)，補(bǔ)齊人才短板，是我國的當(dāng)務(wù)之急。

隨著人工智能越來越廣泛的成為社會(huì)創(chuàng)新發(fā)展的動(dòng)力源泉，國內(nèi)外高校也越來越注重人工智能專業(yè)人才的培養(yǎng)。國外大學(xué)人工智能專業(yè)起步較早，國內(nèi)自2018年開始在浙江大學(xué)、上海交通大學(xué)、天津大學(xué)等35所高校設(shè)立了人工智能本科專業(yè)，到2019年達(dá)到180所高校。

人工智能專業(yè)涉及計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、通訊技術(shù)、電子信息、工程控制、生命科學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域，屬于典型的交叉學(xué)科[2]，需要較好的數(shù)理基礎(chǔ)、信息科學(xué)基礎(chǔ)及各學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)，較為適合理工科大學(xué)開設(shè)，還要求開設(shè)該專業(yè)理工科大學(xué)有較為完善和扎實(shí)的基礎(chǔ)學(xué)科群的建設(shè)和支持，以及契合人工智能發(fā)展方向的培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)計(jì)劃。目前人工智能專業(yè)按照培養(yǎng)目標(biāo)大致分成兩類：專業(yè)型人工智能以及“人工智能+X”模式，國內(nèi)外絕大多數(shù)高校培養(yǎng)模式采用的是后者。人工智能專業(yè)設(shè)置時(shí)應(yīng)以各專業(yè)未來發(fā)展為基本方向，結(jié)合人工智能確立培養(yǎng)目標(biāo)，制定適合各專業(yè)的人工智能培養(yǎng)計(jì)劃和課程體系，為未來不同專業(yè)本科生的工作和繼續(xù)深造打下良好的基礎(chǔ)[3]。

人工智能專業(yè)在培養(yǎng)方案上要兼顧人工智能領(lǐng)域的內(nèi)容及本專業(yè)相關(guān)內(nèi)容，既要成體系地引入課程，又不能破壞現(xiàn)有專業(yè)培養(yǎng)體系，導(dǎo)致培養(yǎng)計(jì)劃在設(shè)計(jì)和執(zhí)行上存在著較大的矛盾和問題，僅僅依靠本科階段的學(xué)習(xí)培養(yǎng)是達(dá)不到要求的，需要設(shè)計(jì)一種連貫的新型培養(yǎng)模式，本碩貫通是一種切實(shí)可行的方式。

1 人工智能專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和方法

人工智能屬于多學(xué)科深度交叉專業(yè)，要求學(xué)生有較強(qiáng)的數(shù)理基礎(chǔ)和豐富的計(jì)算機(jī)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和能力及扎實(shí)的相關(guān)學(xué)科的理論基礎(chǔ)，人工智能專業(yè)本科生培養(yǎng)目標(biāo)定位直接決定了其未來的發(fā)展方向和高度。在專業(yè)設(shè)置和學(xué)科建設(shè)上，各高校有著不同的方案和架構(gòu)。

1.1 人工智能專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)

人工智能專業(yè)扎根自然科學(xué)，立足于高校，面向行業(yè)和應(yīng)用，人才培養(yǎng)具有很強(qiáng)的目標(biāo)性，概括起來有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①要求學(xué)生具有較為扎實(shí)的數(shù)理基礎(chǔ)和較強(qiáng)的實(shí)踐能力；②具有未來面向行業(yè)應(yīng)用的扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)；③緊密與行業(yè)結(jié)合的新型教學(xué)和實(shí)踐模式，特別是加強(qiáng)與行業(yè)內(nèi)代表企業(yè)的合作和融合。不同的高校在專業(yè)設(shè)置上應(yīng)該結(jié)合學(xué)校的特點(diǎn)，圍繞以上目標(biāo)設(shè)立和建設(shè)人工智能專業(yè)，為社會(huì)源源不斷輸送各領(lǐng)域人工智能專業(yè)人才。

人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)方向和目標(biāo)主要有以下兩種：

(1)普通應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式。該模式的培養(yǎng)目標(biāo)是輸出將人工智能與工程中實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的應(yīng)用型人才，通過引入人工智能的技術(shù)和思想，改進(jìn)和提升傳統(tǒng)行業(yè)中的具體應(yīng)用水平，節(jié)約生產(chǎn)成本提高生產(chǎn)效率[4]。

(2)專業(yè)研究型人才培養(yǎng)模式。該模式培養(yǎng)目標(biāo)是輸出人工智能專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的具有堅(jiān)實(shí)理論知識(shí)、系統(tǒng)研究方法、高水平研究能力和創(chuàng)新能力的人才，未來既能從事人工智能專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的學(xué)術(shù)、科研和理論研究工作，又能從事科研實(shí)踐活動(dòng)并取得有價(jià)值的科研成果，對(duì)知識(shí)體系進(jìn)行創(chuàng)新和創(chuàng)造[5]。

前者是后者的應(yīng)用和體現(xiàn)，后者是前者的基石和保障，兩種培養(yǎng)模式各有特點(diǎn)，社會(huì)分工和發(fā)展方向也各不相同，在相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展和實(shí)踐過程中相互促進(jìn)，形成了人才需求和培養(yǎng)的金字塔型結(jié)構(gòu)，未來兩種不同的培養(yǎng)模式會(huì)長期共存。不同的高校根據(jù)自身的特點(diǎn)選擇不同的培養(yǎng)模式和培養(yǎng)目標(biāo)，但從國家長遠(yuǎn)需求來看，未來需求最為迫切的是專業(yè)研究型的人才[6]。

1.2 人工智能專業(yè)培養(yǎng)方法

人工智能專業(yè)與計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息類科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、認(rèn)知學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)緊密聯(lián)系[7]，其培養(yǎng)內(nèi)容、目標(biāo)和方法注定也是多元化的。人工智能立足和應(yīng)用于工程實(shí)踐，需要培養(yǎng)的學(xué)生不僅具有良好的理論基礎(chǔ)，還需要有獨(dú)立的研究能力、自主創(chuàng)新性及工程實(shí)施能力。這些都需要完備的課程體系、多元化的教學(xué)方法[8-10]以及專業(yè)的師資人才建設(shè)，主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：

1)建立完備的課程體系

人工智能專業(yè)核心課程既包含計(jì)算機(jī)科學(xué)中的主要課程，還包括相關(guān)科學(xué)的主要課程，在專業(yè)培養(yǎng)時(shí)需要形成一整套完備的課程體系。國內(nèi)高校在設(shè)立人工智能專業(yè)時(shí)，往往是依托工科類專業(yè)衍生而來，如計(jì)算機(jī)專業(yè)、電子信息專業(yè)、自動(dòng)化專業(yè)等。這樣做的好處是可以充分借鑒相關(guān)的專業(yè)課程，又可以緊貼未來行業(yè)發(fā)展方向和實(shí)際應(yīng)用。但由于學(xué)時(shí)等問題，不可能把人工智能的相關(guān)核心課程都嵌入上述專業(yè)體系中，必須要在不同專業(yè)的專業(yè)課程和人工智能方向?qū)I(yè)課程之間進(jìn)行合理的取舍，這也是很多高校在人工智能本科專業(yè)培養(yǎng)時(shí)面臨的實(shí)際問題。

2)多元化的教學(xué)方法

人工智能專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)明確，教學(xué)方法應(yīng)該結(jié)合培養(yǎng)目標(biāo)展開，充分引進(jìn)和吸收已有的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和理念，需要做到以下四點(diǎn)。

(1)要堅(jiān)持以理論為本，體系為綱，工程為線的教學(xué)方法。不同專業(yè)的學(xué)生通過人工智能課程理論的學(xué)習(xí)，按專業(yè)方向發(fā)散，緊扣前沿問題和工程項(xiàng)目，讓理論學(xué)習(xí)和不同專業(yè)、不同專業(yè)和工程項(xiàng)目之間充分交流和融合，提升教學(xué)效果。

(2)需要靈活多樣的授課形式。授課形式包括講座、討論、理論課、項(xiàng)目分析、實(shí)踐等，讓學(xué)生圍繞著工程問題學(xué)習(xí)理論，展開理論，討論理論，運(yùn)用理論，總結(jié)發(fā)散理論，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性和興趣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和對(duì)知識(shí)的理解感悟[11]。

(3)需要豐富的課程實(shí)踐。加強(qiáng)校企深入合作，圍繞當(dāng)今人工智能領(lǐng)域內(nèi)制定實(shí)踐項(xiàng)目，讓學(xué)生在本科階段就能有機(jī)會(huì)接觸到工程項(xiàng)目，了解和掌握人工智能在工程項(xiàng)目中的應(yīng)用，切實(shí)提高學(xué)生的工程解決能力，對(duì)學(xué)校學(xué)到的理論知識(shí)和工程實(shí)踐進(jìn)行有效融合。

(4)需要提供良好的軟硬件環(huán)境。應(yīng)該為學(xué)生提供開放的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)境，對(duì)學(xué)習(xí)過程中理論和實(shí)踐的深度融合提供必要的軟硬件支持。

3)專業(yè)的師資人才建設(shè)

人工智能專業(yè)屬于交叉學(xué)科涉及領(lǐng)域廣泛，需要有專業(yè)的師資力量執(zhí)行教學(xué)和實(shí)踐指導(dǎo)等工作。各高校應(yīng)該根據(jù)自身特點(diǎn)因地制宜制訂符合本校人工智能專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和特點(diǎn)的師資人才建設(shè)方案。國內(nèi)很多大型企業(yè)，如華為、百度，近年來致力于打造校園生態(tài)圈，和多所高校進(jìn)行了對(duì)接和合作，提供了很好的培訓(xùn)和軟硬件平臺(tái)，高校在師資人才建設(shè)方面可以充分考慮與上述人工智能領(lǐng)域內(nèi)的大型企業(yè)進(jìn)行合作和對(duì)接，通過定期組織教師參加培訓(xùn)、充分利用上述企業(yè)人工智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)的教學(xué)資源、外聘相關(guān)企業(yè)工程師來校講座或者企業(yè)導(dǎo)師、適度引進(jìn)專業(yè)人才任教、完善考評(píng)激勵(lì)機(jī)制[12]等方式不斷加強(qiáng)和充實(shí)人工智能專業(yè)的師資力量。

1.3 人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)的特點(diǎn)和思考

人工智能專業(yè)培養(yǎng)需要解答以下三個(gè)問題：為誰培養(yǎng)，培養(yǎng)目標(biāo)，以及如何培養(yǎng)。各學(xué)校在設(shè)置及建設(shè)人工智能專業(yè)時(shí)應(yīng)圍繞這三個(gè)問題，結(jié)合自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)進(jìn)行人才培養(yǎng)，充分發(fā)揮人力物力財(cái)力的長處和特點(diǎn)，把人工智能專業(yè)辦好辦精，從而實(shí)現(xiàn)從追趕到彎道超車的目標(biāo)，為國家和社會(huì)輸送亟需的專業(yè)人才。

1)為誰培養(yǎng)

人工智能專業(yè)存在和發(fā)展基礎(chǔ)是國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)生產(chǎn)，決定了人工智能專業(yè)需要同產(chǎn)業(yè)高度結(jié)合，為產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)和輸送應(yīng)用和創(chuàng)新性專業(yè)人才。教育部提出的建設(shè)人工智能專業(yè)正是為了應(yīng)對(duì)世界產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整重組的大變局，為中國制造2050保駕護(hù)航，為中國智造提供人才保障。

2)培養(yǎng)目標(biāo)

人工智能最早屬于計(jì)算機(jī)技術(shù)的分支，但具有和計(jì)算機(jī)專業(yè)截然不同的知識(shí)體系和架構(gòu)，由于人工智能專業(yè)領(lǐng)域和信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等緊密聯(lián)系，在培養(yǎng)的目標(biāo)上會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)方向：

(1)扎根于人工智能本身的理論和相關(guān)技術(shù)，致力于研究人工智能的理論和科研，對(duì)人工智能知識(shí)體系進(jìn)行創(chuàng)新和創(chuàng)造；

(2)將人工智能和各傳統(tǒng)學(xué)科相結(jié)合，培養(yǎng)有各專業(yè)知識(shí)體系和背景的人工智能專業(yè)人才，多元化培養(yǎng)人工智能人才，推動(dòng)社會(huì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入智能化創(chuàng)新和發(fā)展。

人工智能專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)體現(xiàn)出高校的學(xué)科建設(shè)水平和學(xué)科群整體實(shí)力，也決定了高校對(duì)該專業(yè)人才輸出的定位和整體實(shí)力，在確定培養(yǎng)目標(biāo)時(shí)，高校應(yīng)該結(jié)合自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)確定人工智能專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和專業(yè)架構(gòu)。

3)如何培養(yǎng)

如何培養(yǎng)人工智能專業(yè)人才取決于以下三個(gè)要素：高校的硬件基礎(chǔ)及師資力量、科研實(shí)力、人工智能專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)及課程體系。

(1)開設(shè)專業(yè)高校應(yīng)該具有相應(yīng)的硬件基礎(chǔ)及師資力量。高校的硬件基礎(chǔ)包括與人工智能專業(yè)相關(guān)的完備專業(yè)體系、各專業(yè)的學(xué)科等。完備的學(xué)科體系、雄厚的學(xué)科實(shí)力、強(qiáng)大的師資力量，是確保人工智能專業(yè)辦實(shí)、辦好、辦強(qiáng)的基礎(chǔ)和重要保證。

(2)開設(shè)人工智能專業(yè)的高校應(yīng)具備相應(yīng)的科研實(shí)力。高校的科研力量也很大程度上決定著人工智能專業(yè)高度，人工智能專業(yè)作為交叉學(xué)科，如果僅僅停留在簡單重復(fù)的工程應(yīng)用上缺乏相關(guān)的科學(xué)研究工作和持續(xù)的研究，就無法培養(yǎng)出具有創(chuàng)新和創(chuàng)造能力的人才，培養(yǎng)出來的將只是披著人工智能專業(yè)外套的工人而非符合國家培養(yǎng)目標(biāo)和方向的合格專業(yè)人才。讓人工智能專業(yè)學(xué)生尤其是本科生盡早的接觸圍繞著人工智能的科研項(xiàng)目，可以拓寬學(xué)生的眼界，加深對(duì)專業(yè)的理解，彌補(bǔ)課程體系中和課堂上沒有教授的理論知識(shí)和實(shí)踐認(rèn)知，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)生分析問題解決問題的能力，有助于學(xué)生工程能力、學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力的全面發(fā)展。

(3)開設(shè)人工智能專業(yè)高校有明確的培養(yǎng)目標(biāo)及與之配套的課程體系。高校在建設(shè)人工智能專業(yè)時(shí)，除了營造更好的硬件條件和外部環(huán)境，還需要根據(jù)自身實(shí)際情況制定明確的培養(yǎng)目標(biāo)和相應(yīng)的課程體系，避免扎堆跟風(fēng)式地成立和建設(shè)人工智能專業(yè)，摸著石頭過河或者照貓畫虎，否則必將導(dǎo)致專業(yè)建設(shè)虎頭蛇尾，無疾而終。在設(shè)立課程體系時(shí)，國內(nèi)外圍繞著不同的培養(yǎng)目標(biāo)，形成了不同的兩大類體系：面向人工智能技術(shù)本身的課程體系以及面向“人工智能+X”的課程體系[13]。

前者以美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)代表，依靠自身的雄厚實(shí)力和專業(yè)技術(shù)沉淀，制定面向人工智能專業(yè)本身技術(shù)專業(yè)及深入的課程體系，培養(yǎng)的目標(biāo)定位在為國家、社會(huì)、高校、研究所輸送人工智能專業(yè)的創(chuàng)新型和研究型人才，推動(dòng)人工智能專業(yè)技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新。

“人工智能+X”型課程體系旨在緊緊圍繞和把握人工智能技術(shù)和各專業(yè)及產(chǎn)業(yè)的結(jié)合與應(yīng)用，培養(yǎng)與人工智能相關(guān)的各領(lǐng)域內(nèi)運(yùn)用人工智能技術(shù)研究、解決行業(yè)熱點(diǎn)和痛點(diǎn)問題，并將人工智能技術(shù)更好應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)的復(fù)合型人才；或者利用本校特定學(xué)科優(yōu)勢(shì)，在此基礎(chǔ)之上與人工智能技術(shù)進(jìn)行融合。目前國內(nèi)外絕大多數(shù)高校采用的都是這樣的專業(yè)設(shè)置和課程體系，如武漢大學(xué)在電氣與自動(dòng)化學(xué)院設(shè)置了人工智能與自動(dòng)化系，在計(jì)算機(jī)學(xué)院設(shè)置了人工智能系，南洋理工大學(xué)也建立了諸如“人工智能+醫(yī)療”“人工智能+金融”的課程體系。在“人工智能+X”型課程體系下，人工智能更多的是作為一個(gè)賦能者、推進(jìn)者和新的專業(yè)技術(shù)存在的，在課程體系中，“X”作為原專業(yè)課程體系基礎(chǔ)依然是重要和不可或缺的，在課程體系建設(shè)的過程中，要注意引入人工智能課程帶來的原專業(yè)課時(shí)的壓縮、精簡和刪節(jié)，將老舊或者與現(xiàn)實(shí)脫節(jié)甚至過時(shí)的技術(shù)和課程內(nèi)容刪除，保證課程的內(nèi)容與技術(shù)和先進(jìn)性，這不僅僅是人工智能專業(yè)的要求，也是新工科建設(shè)的要求和體現(xiàn)。

2 本碩貫通的人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)模式

人工智能專業(yè)人才的培養(yǎng)，既要注重人工智能學(xué)科基礎(chǔ)研究，又要重視和不同專業(yè)之間的碰撞與融合。前者是基礎(chǔ)，后者是目標(biāo)，在培養(yǎng)模式上，不應(yīng)該一刀切的采用某一種固定的模式，要找準(zhǔn)定位、差異化培養(yǎng)，保障人工智能技術(shù)在我國長期健康的發(fā)展和推進(jìn)。無論是研究型和創(chuàng)新型專向型人才還是“人工智能+X”的應(yīng)用型人才都需要扎實(shí)的學(xué)科基礎(chǔ)和專業(yè)背景，又需要兼?zhèn)浜托录夹g(shù)和產(chǎn)業(yè)相互結(jié)合的研究、創(chuàng)新、應(yīng)用的能力，需要更為系統(tǒng)和專業(yè)的人才培養(yǎng)模式，僅靠傳統(tǒng)本科的通識(shí)教育是不夠的，需要更為長遠(yuǎn)的培養(yǎng)模式。

以北京大學(xué)為例，其所采用的“人工智能+X”培養(yǎng)模式，人工智能課程同時(shí)作為智能科學(xué)與技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)等本科專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，這也是眾多兄弟院校人工智能專業(yè)建設(shè)的通用做法。但這樣執(zhí)行存在以下一些問題：

(1)人工智能課程設(shè)置時(shí)間問題。人工智能課程需要數(shù)理基礎(chǔ)課程和相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課程，導(dǎo)致既不能過早開設(shè)，又因要作為后續(xù)專業(yè)課程的支撐，也不能太晚展開。這使得采用“人工智能+X”模式培養(yǎng)方式下，人工智能類課程大多設(shè)置在本科第4-6學(xué)期。北京大學(xué)就是在本科第5學(xué)期開設(shè)的，導(dǎo)致培養(yǎng)計(jì)劃安排和執(zhí)行存在很多問題。

(2)人工智能課程內(nèi)容問題。人工智能課程和相關(guān)專業(yè)課程在時(shí)間上很難協(xié)調(diào)，導(dǎo)致課程內(nèi)容各自為政，很難達(dá)到最佳效果。

(3)人工智能專業(yè)體系問題。各個(gè)學(xué)科都有相對(duì)成熟和完整的培養(yǎng)體系，在進(jìn)行人工智能專業(yè)建設(shè)時(shí)，勢(shì)必會(huì)打破原有體系和架構(gòu)，且人工智能專業(yè)涉及學(xué)科背景多，對(duì)創(chuàng)新和實(shí)踐也有較高要求，也需要較多的時(shí)間進(jìn)行展開，否則很難達(dá)到人工智能專業(yè)培養(yǎng)的目標(biāo)。

綜上可知，要建設(shè)較為完善的人工智能專業(yè)，使得相關(guān)知識(shí)體系形成閉環(huán)，不管是研究型創(chuàng)新型專向型人才培養(yǎng)模式還是“人工智能+X”培養(yǎng)模式，都需要較長的培養(yǎng)周期和相對(duì)完備的培養(yǎng)計(jì)劃，而本科教育在時(shí)間和培養(yǎng)方案上和人工智能專業(yè)存在著較大的落差，要培養(yǎng)合格的人工智能專業(yè)的人才，本碩貫通專業(yè)培養(yǎng)模式是一種很好的解決方案。

2.1 本碩貫通的人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)

不管是專向型，還是“人工智能+X”應(yīng)用型培養(yǎng)模式，都需要長遠(yuǎn)發(fā)展的眼光，不能急功近利地追求一蹴而就。本碩貫通的教育和培養(yǎng)模式具有鮮明的特點(diǎn)，既注重本科階段理論基礎(chǔ)，又融入研究生課程體系之中，增添專業(yè)課程和工程實(shí)踐類項(xiàng)目以拓寬學(xué)生視野，啟發(fā)創(chuàng)新性思維。本碩貫通的培養(yǎng)模式在課程結(jié)構(gòu)上還是可行性上都具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

1)本碩貫通的課程架構(gòu)

(1)不同培養(yǎng)目標(biāo)下可采用本-碩兼容的課程設(shè)置。本科階段以通識(shí)教育為主，更多的是人工智能專業(yè)基礎(chǔ)課程或者各專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)，前期是基礎(chǔ)學(xué)科的鋪墊和夯實(shí)，后期則逐步引入人工智能本科及碩士階段專業(yè)課程進(jìn)行分流和專業(yè)培養(yǎng)。既可以有序展開人工智能專業(yè)本科階段的課程體系，又可以讓更多具有專業(yè)背景和科研創(chuàng)新能力的研究生從中受益。

人工智能專向模式和“人工智能+X”模式的培養(yǎng)方案如圖1所示：

其中，根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)的不同，本科階段學(xué)習(xí)的內(nèi)容差異較大，人工智能專向模式注重理論研究和創(chuàng)新發(fā)展，需要較好的數(shù)學(xué)、物理、生物、計(jì)算機(jī)類的知識(shí)基礎(chǔ)，而“人工智能+X”模式則更注重結(jié)合本專業(yè)的人工智能應(yīng)用，在培養(yǎng)模式上嵌入相應(yīng)的人工智能選修課程。碩士階段，人工智能專向模式著重人工智能專業(yè)核心課程的理論學(xué)習(xí)和提升，“人工智能+X”模式著重于結(jié)合本專業(yè)的核心課程的繼續(xù)學(xué)習(xí)，在此基礎(chǔ)上引入人工智能相關(guān)核心課程。

(a)人工智能專向

(b)“人工智能+X”圖1 人工智能兩種培養(yǎng)模式

(2)對(duì)不同的培養(yǎng)目標(biāo)，本-碩貫通的培養(yǎng)模式具有較好的可行性。本科作為基礎(chǔ)構(gòu)建階段，主要作用和意義在于搭建和構(gòu)造盡可能完備的基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)，不管對(duì)于人工智能專向模式還是“人工智能+X”模式。

專向模式下，人工智能專業(yè)面向產(chǎn)業(yè)和創(chuàng)新，接納和吸收一切有益的知識(shí)和創(chuàng)新性的技術(shù)發(fā)現(xiàn)和突破，這就決定了人才培養(yǎng)方面絕對(duì)不能固步自封閉門造車，必須和科學(xué)研究及創(chuàng)新創(chuàng)造緊密結(jié)合，尤為適合本-碩貫通的培養(yǎng)模式，擬培養(yǎng)專向人工智能專業(yè)人才的高校宜對(duì)其設(shè)置后續(xù)的碩士培養(yǎng)甚至博士培養(yǎng)，構(gòu)建本-碩貫通的培養(yǎng)模式，這也是我國未來人工智能技術(shù)和專業(yè)發(fā)展動(dòng)力及潛力的保證。

“人工智能+X”模式下，人工智能倚靠于優(yōu)勢(shì)學(xué)科或者特色學(xué)科，具有很強(qiáng)的專業(yè)背景和特色，培養(yǎng)未來各學(xué)科和各專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)通過人工智能的技術(shù)和方法進(jìn)行創(chuàng)造創(chuàng)新的專業(yè)性人才。這種模式人才培養(yǎng)要求畢業(yè)生具有很強(qiáng)的學(xué)科知識(shí)和本專業(yè)基礎(chǔ)，將人工智能專業(yè)的核心課程納入培養(yǎng)計(jì)劃中，在保證本科生對(duì)本專業(yè)了解和基礎(chǔ)之上熟悉和理解人工智能技術(shù)，在未來的學(xué)習(xí)、研究及工作中可以快速上手、熟練應(yīng)用人工智能相關(guān)的技術(shù)和方法解決專業(yè)領(lǐng)域中遇到的問題。本科夯實(shí)學(xué)科基礎(chǔ)，碩士進(jìn)行專業(yè)拔高，無論未來繼續(xù)學(xué)習(xí)和深造，還是進(jìn)入工程應(yīng)用場(chǎng)景之中，本-碩貫通的培養(yǎng)模式非常適合“人工智能+X”模式下的人才培養(yǎng)。

不同的培養(yǎng)模式，所采用的課程架構(gòu)不同，對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的培養(yǎng)目標(biāo)。表1是北京大學(xué)智能科學(xué)系、武漢大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)人工智能專業(yè)的課程架構(gòu)。

表1 北京大學(xué)、武漢大學(xué)和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)人工智能相關(guān)專業(yè)開設(shè)課程

由表中可見，人工智能專業(yè)涉及的課程眾多，各個(gè)學(xué)校在設(shè)立人工智能專業(yè)時(shí)基本上圍繞著表中四大課程群展開，圍繞著具體的培養(yǎng)目標(biāo)，各學(xué)校在培養(yǎng)方案上對(duì)相關(guān)的課程進(jìn)行篩選和取舍，上述方案基本滿足“人工智能+X”的培養(yǎng)目標(biāo)，以上學(xué)校都有相應(yīng)的碩士專業(yè)與本科專業(yè)對(duì)應(yīng)，說明該專業(yè)建設(shè)仍需要后續(xù)的課程和學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行填充和夯實(shí)。由表中也可以看出，各學(xué)校的課程架構(gòu)各有特點(diǎn)，也可以互相參考和補(bǔ)充，這就要求更長和更完整的培養(yǎng)周期和細(xì)致的培養(yǎng)方案，除此之外，針對(duì)人工智能專向人才培養(yǎng)，還需要進(jìn)一步地加強(qiáng)學(xué)科群的建設(shè)和進(jìn)行基礎(chǔ)知識(shí)體系的夯實(shí)，這也說明了本碩貫通模式在人工智能專業(yè)培養(yǎng)上的必要性和有效性。

2)本碩貫通模式的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)

(1)本碩貫通是人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)的必經(jīng)之路。人工智能專業(yè)需要和產(chǎn)業(yè)、科研緊密結(jié)合，本科通識(shí)教育顯然不夠的，畢業(yè)生還需要在工程實(shí)踐應(yīng)用、科研上進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)人工智能專業(yè)的認(rèn)知、理解、創(chuàng)新和突破。

(2)本碩貫通是人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)的捷徑。不走彎路本身就是捷徑。本科扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和深厚的學(xué)科群理論，加上研究生階段的學(xué)習(xí)、提升、研究、實(shí)踐、創(chuàng)新、創(chuàng)造，對(duì)人工智能專業(yè)人才的培養(yǎng)意義重大，對(duì)和產(chǎn)業(yè)及科研高度融合的人工智能專業(yè)來說更是如此。

(3)本碩貫通有助于建立人工智能專業(yè)完備的知識(shí)體系。世界各國的競(jìng)爭最終是技術(shù)的競(jìng)爭，技術(shù)的競(jìng)爭最終歸結(jié)于高端人才的競(jìng)爭。人工智能專業(yè)高端人才需要具備完備的知識(shí)體系，培養(yǎng)高端人才需要更為長遠(yuǎn)和系統(tǒng)的培養(yǎng)方案，不能急功近利舍本逐末，本碩貫通的培養(yǎng)模式無疑更符合人工智能人才培養(yǎng)目標(biāo)，更能夠輸出具備完備知識(shí)體系的高端人才。

2.2 本碩貫通模式的實(shí)施方法

本碩貫通是人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)的解決方案和捷徑，人工智能專業(yè)本碩貫通的培養(yǎng)模式具體實(shí)施方法，需要經(jīng)過客觀定位、合理劃分、確定培養(yǎng)目標(biāo)、整合資源、課程體系建設(shè)。

1)本碩貫通模式的實(shí)施方法

(1)需要開設(shè)高校具有準(zhǔn)確客觀的自我定位。擬開設(shè)人工智能專業(yè)或者培養(yǎng)人工智能專業(yè)人才的高校及研究院所首先應(yīng)對(duì)自身有準(zhǔn)確客觀的定位，不能盲目從眾更不能頭腦發(fā)熱。要根據(jù)本校或研究院所的實(shí)際情況選擇采用人工智能專向型培養(yǎng)模式還是“人工智能+X”培養(yǎng)模式，結(jié)合自身的優(yōu)勢(shì)制定本碩貫通的培養(yǎng)模式。

(2)需要合理劃分本碩培養(yǎng)階段的課程結(jié)構(gòu)。人工智能專業(yè)涉及領(lǐng)域廣，學(xué)科類型多，內(nèi)容和廣度上需要合理的進(jìn)行劃分以形成一個(gè)相對(duì)完整的學(xué)科體系；再者課程結(jié)構(gòu)上也需要進(jìn)行有序的劃分，要求對(duì)本科階段的學(xué)科基礎(chǔ)和理論基礎(chǔ)與研究生階段進(jìn)行合理劃分，以便于教學(xué)任務(wù)的順利進(jìn)行和學(xué)生對(duì)知識(shí)體系的掌握。

(3)需要明確專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)。確定培養(yǎng)目標(biāo)即意味著確定培養(yǎng)模式。確定以專向型人才培養(yǎng)還是以“人工智能+X”人才培養(yǎng)模式建立和建設(shè)人工智能專業(yè)。確定培養(yǎng)目標(biāo)取決于學(xué)校的軟硬件條件及未來長期的人才培養(yǎng)規(guī)劃。不同的培養(yǎng)目標(biāo)對(duì)于課程體系的確立至關(guān)重要。

(4)圍繞專業(yè)建設(shè)整合資源。人工智能專業(yè)需要良好的軟硬件環(huán)境支撐，要辦好該專業(yè)必須要在已有基礎(chǔ)上對(duì)教學(xué)和實(shí)踐資源進(jìn)行整合。對(duì)內(nèi)提供良好的硬件設(shè)施，建設(shè)和打造優(yōu)良的師資隊(duì)伍，對(duì)外開展校企之間、校際之間的合作，共享優(yōu)秀的教育資源，為人工智能專業(yè)培養(yǎng)提供良好的環(huán)境和條件。

(5)需要系統(tǒng)完善的課程體系建設(shè)。不同的培養(yǎng)目標(biāo)決定了不同的培養(yǎng)模式：專向型和“人工智能+X”型。不同的人才培養(yǎng)模式需要差異性的課程體系建設(shè)。專向型需要有完備的學(xué)科群，未來有更高的科研和學(xué)術(shù)平臺(tái)作為支撐；“人工智能+X”則需要結(jié)合學(xué)科優(yōu)勢(shì)，不能以犧牲專業(yè)課程或者課時(shí)為代價(jià)進(jìn)行的替代，注重本專業(yè)專業(yè)課程和人工智能課程的合理搭配，若需要可精簡、重組、刪節(jié)某些過時(shí)的技術(shù)和內(nèi)容，甚至重新梳理本專業(yè)培養(yǎng)體系。

2)人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)實(shí)例——以中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)(以下簡稱“中科大”)為例

中科大在理工科基礎(chǔ)學(xué)科群建設(shè)方面具有較為扎實(shí)的基礎(chǔ)，中科大首先在信息學(xué)院設(shè)立了人工智能專業(yè)方向，采用“人工智能+X”培養(yǎng)模式，積極開展圍繞行業(yè)核心企業(yè)的校企合作，先后成立了一批校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。在課程體系上確立以課程設(shè)計(jì)為核心，以項(xiàng)目合作與實(shí)踐為支持和基礎(chǔ)的人工智能專業(yè)課程建設(shè)模式。在課程建設(shè)上，堅(jiān)持以理論為本、體系為綱、工程為線的課程架構(gòu)和建設(shè)體系，努力培養(yǎng)理論基礎(chǔ)扎實(shí)，工程實(shí)際結(jié)合緊密，實(shí)踐動(dòng)手和創(chuàng)新能力強(qiáng)的研究型人才。

信息學(xué)院人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)之初確立了培養(yǎng)目標(biāo)：結(jié)合學(xué)校在基礎(chǔ)教學(xué)方面的優(yōu)勢(shì)和條件、“類腦智能技術(shù)及應(yīng)用”和“語音及語言信息處理”兩個(gè)國家工程實(shí)驗(yàn)室在前沿科學(xué)方面的學(xué)術(shù)優(yōu)勢(shì)和科研條件、科大訊飛等人工智能領(lǐng)域高科技公司的產(chǎn)業(yè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)和實(shí)踐條件，探索理實(shí)交融的多學(xué)科人才培養(yǎng)新模式，培養(yǎng)具有扎實(shí)理論基礎(chǔ)和卓越實(shí)踐能力的人工智能領(lǐng)域科技人才。

課程體系包含基礎(chǔ)理論課、專業(yè)核心課程、人工智能專業(yè)類課程、人工智能實(shí)踐類課程四大部分，課程架構(gòu)如圖2所示。

圖2 中國科大信息學(xué)院人工智能專業(yè)課程架構(gòu)

(1)構(gòu)建完備的基礎(chǔ)理論課程。包含：“數(shù)學(xué)分析”“線性代數(shù)”“概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)”“隨機(jī)過程”“大學(xué)物理”“計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)”“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其算法”“數(shù)據(jù)庫”等大學(xué)通修類課程。

(2)合理安排設(shè)置專業(yè)核心課程。中科大信息學(xué)院不同專業(yè)在相同的基礎(chǔ)理論課程之上又有著各自的學(xué)科特點(diǎn)，體現(xiàn)出鮮明的專業(yè)方向和特色，不同專業(yè)的專業(yè)課程如下：

電子信息工程：“數(shù)字信號(hào)處理”“現(xiàn)代通信原理”“信息論”“統(tǒng)計(jì)信號(hào)分析與處理”；

自動(dòng)化：“自動(dòng)控制原理”“傳感器原理與技術(shù)”“現(xiàn)代控制理論”“計(jì)算機(jī)控制”；

電子科學(xué)與技術(shù)：“數(shù)字信號(hào)處理”“數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)”“模擬集成電路設(shè)計(jì)”“微電子專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”“電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)”；

信息安全：“密碼學(xué)導(dǎo)論”“數(shù)理邏輯與圖論”“網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議”“計(jì)算機(jī)安全”“信息論”；

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)：“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”“隨機(jī)過程”“編譯原理和技術(shù)”“數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及應(yīng)用”。

(3)篩選人工智能專業(yè)類課程。包括13門人工智能相關(guān)的特色課程：“人工智能導(dǎo)論”“模式識(shí)別導(dǎo)論”“運(yùn)籌學(xué)基礎(chǔ)”“腦與認(rèn)知科學(xué)導(dǎo)論”“數(shù)字圖像處理B”“算法分析與設(shè)計(jì)”“機(jī)器學(xué)習(xí)”“人工智能實(shí)踐”“計(jì)算機(jī)視覺”“智能機(jī)器人”“自然語言處理”“并行計(jì)算”“大數(shù)據(jù)技術(shù)導(dǎo)論”；其中部分人工智能基礎(chǔ)課采用本-碩兼容模式，可以供碩士生選課。

(4)加強(qiáng)人工智能實(shí)踐類課程。包括：“人工智能實(shí)踐”“并行計(jì)算實(shí)驗(yàn)”“機(jī)器視覺實(shí)驗(yàn)”等。學(xué)院和科大訊飛等企業(yè)深入合作，在語音識(shí)別、語音合成和人臉識(shí)別等方向確立課題和研究方向，學(xué)生在本科階段能項(xiàng)目開發(fā)，在一線研發(fā)人員的指導(dǎo)下進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)，切實(shí)提高學(xué)生的工程解決能力。

經(jīng)過數(shù)年來對(duì)信息學(xué)院人工智能專業(yè)學(xué)生學(xué)業(yè)和參加國內(nèi)外比賽成績的考察，以及工作去向的調(diào)查，人工智能專業(yè)的學(xué)生在各方面都取得了很好的成績，也證明了上述的本-碩貫通的課程體系是切實(shí)可行的，符合人工智能專業(yè)的發(fā)展方向和培養(yǎng)要求。

3 結(jié)語

人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)工作事關(guān)我國目前重要的戰(zhàn)略利益和未來發(fā)展，各高校應(yīng)結(jié)合自身的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，確定培養(yǎng)目標(biāo)和方案，為我國持續(xù)輸出合乎國家和企業(yè)需求的專業(yè)人才。要建設(shè)好人工智能專業(yè)，培養(yǎng)和輸送合格的專業(yè)人才，需要科學(xué)完善的培養(yǎng)體系、扎實(shí)的理論基礎(chǔ)、獨(dú)立自主的科學(xué)創(chuàng)新意識(shí)和素質(zhì)以及面向工程實(shí)踐分析問題解決問題的能力，專業(yè)建設(shè)應(yīng)圍繞適合人工智能理論和工程實(shí)踐的課程體系，強(qiáng)調(diào)與優(yōu)勢(shì)企業(yè)聯(lián)合，高校之間校際聯(lián)合，實(shí)施靈活多樣的教學(xué)及實(shí)踐方法，輔之以激勵(lì)自主創(chuàng)新和工程實(shí)際能力的考核考評(píng)方法。

研究分析了人工智能專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和方法，結(jié)合人工智能專業(yè)提出了本碩貫通的人工智能專業(yè)的建設(shè)方法，并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行了分析和說明，為各院校建設(shè)人工智能專業(yè)提供了參考和借鑒。