應用型高校“人工智能+電氣專業”復合型人才培養體系構建研究

齊明洋，南錦順，劉志東

(吉林農業科技學院，吉林 吉林 132101)

0 引言

教育部2018年4月印發的《高等學校人工智能創新行動計劃》文件中指出，我國要建設100個“人工智能+X”復合特色專業，重視統計學、物理學、心理學等學科的交叉融合。近年來，我國人工智能市場增長驚人，雖然在國家的大力推動下，我國在AI領域的研究已經取得了較大的飛躍，相關論文發表數已經超越美國，但我國高校及企業在人才的培養上與美國頂級大學還有一定差距。巨大的人工智能人才缺口，需要我國不斷提高人才的培養規模和質量。高校處于科技第一生產力、人才第一資源、創新第一動力的結合點，在人工智能基礎理論和自然語言理解、計算機視覺、多媒體、機器人等關鍵技術研究及應用方面具有鮮明特色，在人才培養和學科發展等方面具有堅實基礎。面對新一代人工智能發展的機遇，如何構建“人工智能+電氣專業”人才培養體系，可以培育出更多有關人工智能領域的人才，進而不斷推動人工智能與人民需求深度融合，為改善民生提供新途徑，最終對帶動我國人工智能總體實力的提升有重要意義。

1 人工智能概述與實施動因

人工智能(Artificial Intelligence， AI)，人工智能是指機器能夠類似人類一樣具備智能的思考能力，而非傳統的簡單邏輯控制。AI是主要研究用于模擬、延伸和擴展人的智能理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。人工智能涉及的學科較為寬泛，它由計算機科學與技術、統計學、控制科學與工程、神經學、心理學、仿生學、哲學等學科構成。

人工智能目前在計算機視覺、自然語言處理、推薦系統等領域落地項目較多，其主要涉及機器學習、深度學習等領域。目前，人工智能已經與生活、工業等領域聯系密切，在人工智能的時代下進行“人工智能+電氣專業”人才培養體系的構建需要對人工智能的含義及未來發展的趨勢進行深刻的理解，這樣才能構建好“人工智能+電氣專業”的人才培養體系。

2015年吉林農業科技學院確定轉型為應用型本科大學，學校以培養學生應用能力為主體，圍繞著人才培養體系等多方面進行深化改革，順應當前人工智能技術發展的趨勢并結合吉林農業科技學院電氣工程及其自動化專業的特點，進行“人工智能+電氣工程”復合型人才專業的構建可以更好地提升學生應用能力，也會使得學生的就業前景更為廣闊[1]。

2 “人工智能+X”復合特色專業國內外研究現狀

從文獻研究來看，在20世紀50年代美國就開始對人工智能領域進行大規模研究，目前這些傳統強校有：卡內基梅隆大學、斯坦福大學、麻省理工學院、加州伯克利大學、哈佛大學、普林斯頓大學、康奈爾大學、伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校等。英國也是人工智能研究的重地，人工智能之父阿蘭圖靈(Alan Turing)便畢業于劍橋大學，此外還有世界大學綜合排名前10的牛津大學，以及倫敦大學、帝國理工學院、愛丁堡大學、倫敦大學瑪麗皇后學院等。這些高校在人工智能技術方面研究的時間較早，并且已經形成了較為成熟的“人工智能+X”復合特色專業人才培養體系。

20世紀50年代時我國對人工智能的研究較少，改革開放后，自1980年起中國派遣大批留學生赴西方發達國家研究現代科技，人工智能才得以實質意義上的研究。我國人工智能的發展近幾年受到了國家的大力支持，除了清華大學、北京大學、中國科學院大學、香港科技大學、南京大學、哈爾濱工業大學等傳統人工智能強校，還有主要面向國防領域人工智能的大學，如國防科技大學、北京航空航天大學、西北工業大學等。特別是工業界如BAT(百度、阿里巴巴、騰訊)三巨頭分別設立自己的人工智能研究院，以及華為、京東、地平線機器人、滴滴、大疆、順豐等一大批高科技公司也紛紛建立相應的實驗室，培養人工智能人才。我國在人工智能領域發展的時間不長，所以人工智能人才培養體系也較為不成熟，而涉及的“人工智能+X”復合特色專業人才培養體系就更屬于初創階段。

3 人才培養體系構建

3.1 修訂“人工智能+電氣專業”領域應用型人才培養目標

結合“人工智能+電氣專業”、企業及社會需求人才情況分析原有電氣工程及其自動化專業人才培養目標存在的不足，提出適應企業、社會發展所需的“人工智能+電氣專業”領域應用型人才培養目標。

《普通高等學校本科專業類教學質量國家標準》中提出了對電氣類人才培養目標的要求，此標準提出的時間為2018年。目前，人工智能發展迅速，已經與很多學科都形成了交叉，雖然各高校可以依據學校的自身特點進行修訂，但人才培養目標在電氣類中涉及人工智能的高校不多。

在人工智能盛行的時代下，在電氣信息類教育中的人才培養目標已經無法順應時代的發展及企業對人才的需求，所以在培養目標中需要結合人工智能的因素，以此來幫助學生在畢業之后能夠跟上當前的技術發展[2]。

3.2 構建CDIO理念的校企合作教學模式

應用型大學相對于研究型大學和教學研究型大學更側重于“應用”二字，其是依據中國大學的教育特點及中國的經濟形式而制定的一種新類型教育。目前，CDIO教育模式與高校結合十分緊密，且已經取得了一定成績及經驗。CDIO是一種工程教育模式，主要體現的是學生在學習的過程中“學中做”與“做中學”，學生在這種教育模式下可以使應用能力得到充分鍛煉，進而讓學生在畢業工作中盡可能與企業實現無縫對接，以快速適應企業的節奏及工作模式。所以可以采用基于CDIO理念的教學訓練方法，聯合企業與學校推進校企合作，建設校企合作實驗室，由企業工程師與專任教師共同授課，實現理論與實驗一體化教學[3]。

3.3 構建“人工智能+電氣專業”領域應用型師資隊伍

3.3.1 引進人工智能專兼職教師

“人工智能+電氣專業”人才培養體系的構建需要“人工智能+電氣專業”相關教師的積極參與，目前，電氣專業涉及人工智能的教師較少，可以采用公開招聘的形式引入專職教師，從企業及其他高校引進兼職教師，以保證“人工智能+電氣專業”擁有復合特色的教師隊伍。

3.3.2 提升專業教師及輔導員教師的人工智能教育素質

目前，學校電氣類專業教師從事教學及科研都側重于電力系統、自動化、控制等傳統領域，涉及人工智能交叉應用的教師較少，要想構建好“人工智能+電氣專業”人才培養模式，首先專業教師應具備人工智能的相關知識，這樣才能在授課、學科競賽、科研中游刃有余地對學生進行更好的教育。此外，學生4年的日常管理、職業規劃、思想政治教育都受輔導員教師深刻的影響，輔導員對學生的影響起到了舉足輕重的地位，所以輔導員教師也應了解人工智能領域相關的淺層知識。輔導員具備了人工智能的基本素養才能在平時的學生日常管理、學生競賽、思政教育等方面起到對“人工智能+電氣專業”復合型專業構建的積極影響。

3.4 構建“人工智能+電氣專業”領域應用型課程體系

在深刻理解“人工智能+電氣專業”培養模式的基礎上，結合當前人工智能發展的現狀及趨勢，構建以“崗位能力-專業能力-核心能力”為導向的課程體系。吉林農業科技學院“人工智能+電氣專業”復合型專業能力，如表1所示。

表1 “人工智能+電氣專業”課程導向能力

表1中主要以崗位能力就業為導向，最終制定的課程在充分分析核心能力及原有課程體系的基礎上，對原有課程進行刪減或學時調整，增加“Python編程”“機器學習”“機器視覺基礎”“工業機器人應用與維護”“機器人基礎原理”“機器人操作系統基礎”“伺服電機原理與應用”課程及配套實踐課程。

構建好課程體系后將課程的知識點提煉并歸類，以項目為載體，融理論學習和能力培養于一體進行項目化教學，使學生的學習方式實現由個體學習向團隊協作的方向轉變，不僅培養了學生的專業技能，而且使學生在學習中了解研發過程，將理論與實際相結合，提高學生分析與解決實際問題的能力[4]。

3.5 培養“人工智能+電氣專業”學生應用能力

3.5.1 創建人工智能學生社團，以競賽模式驅動人工智能應用能力提升

建立人工智能學生社團，以競賽激發學生對人工智能的興趣，鼓勵學生報名。人工智能競賽多與實際問題聯系在一起，例如吉林省大學生機器人大賽通過選擇競賽項目，如空中機器人、武術比賽、全地形機器人等項目，學生需要綜合運行人工智能知識解決系統設計、模塊配置、調試及軟件編程等競賽過程，以競賽的教學模式驅動學生具備人工智能技術應用及編程能力。

3.5.2 以“大學生創新創業”項目為載體搭建人工智能實踐平臺及組建指導教師團隊以促進學生應用能力提升

篩選出每年大學生創新創業涉及人工智能及優秀項目為項目庫，搭建人工智能實踐訓練平臺并組建指導教師團隊，在學生大一時就完成大學生創新創業項目組隊。組隊后的隊伍練習項目庫中的項目，在創新創業項目的研發過程中提前鍛煉學生的“人工智能+電氣專業”應用能力，為更高效、透徹地學習專業課做好鋪墊。

3.6 構建保障與考核評價機制

“人工智能+電氣專業”應用型人才培養體系構建的順利進行需要恰當的保障機制，并且需要一個完善的考核評價體系來對所構建的“人工智能+電氣專業”人才培養體系進行考核評價，以此來促使在人才培養體系構建的過程中長效發展并及時改正當前的不足，構建保障與考核評價機制包含以下幾方面內容：(1)師資隊伍保障機制；(2)教學資源保障；(3)管理與運行機制保障；(4)考核與評價改進機制。

4 結語

吉林農業科技學院電氣工程及其自動化專業以CDIO和“崗位能力、專業能力、核心能力”三位一體的教育理念，結合人工智能的特點闡述了如何構建“人工智能+電氣工程”復合型專業的人才培養體系，目的在于培養出掌握人工智能及電氣工程及其自動化方面基本理論、基本知識，具有人工智能和電氣工程項目的開發及工程設計能力，能夠在國家電網、自動化、人工智能等企業從事電機及其控制、電力系統及其自動化、生產管理等工作的應用型高素質人才。