計算機(jī)學(xué)科創(chuàng)新技術(shù)教育教學(xué)改革研究

韓改寧, 王維, 張偉, 吳宗勝

(咸陽師范學(xué)院,計算機(jī)學(xué)院,陜西,咸陽 712000)

0 引言

近年來,計算機(jī)學(xué)科建設(shè)在云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、電子商務(wù)等領(lǐng)域不斷改革和發(fā)展。結(jié)合我校的辦學(xué)宗旨,計算機(jī)學(xué)科人才培養(yǎng)以服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)建設(shè),培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型、技能型IT人才為目標(biāo),以社會需求和行業(yè)發(fā)展為導(dǎo)向,以培養(yǎng)實踐能力為中心,全面推行“以社會需求和行業(yè)發(fā)展為導(dǎo)向”的專業(yè)建設(shè)思路。本專業(yè)在大數(shù)據(jù)方向、人工智能方向和Web前端開發(fā)作為人才培養(yǎng)的突破口,不斷優(yōu)化專業(yè)結(jié)構(gòu)、強(qiáng)化師資隊伍、改革創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式、更新教學(xué)方法。通過實踐教學(xué)體系建設(shè),采用工程化教學(xué)理念,進(jìn)行深度的校企融合,培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力,使得畢業(yè)生具備一定的實踐能力。

根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)發(fā)布的數(shù)據(jù),目前全國的人工智能、大數(shù)據(jù)人才在3～5年內(nèi)的缺口將高達(dá)150萬人以上,人才需求年復(fù)合增長率超200%。為了應(yīng)對目前市場對高新技術(shù)人才的需求,師資力量不足、缺乏系統(tǒng)教材、在校培養(yǎng)與業(yè)界脫節(jié)等已成為專業(yè)人才培養(yǎng)上的大問題。高技能人才需求及大數(shù)據(jù)和人工智能人才分析如圖1～圖4所示。

圖1 高新技術(shù)市場人才需求調(diào)研

圖2 大數(shù)據(jù)和人工智能人才工作年限調(diào)研

圖3 大數(shù)據(jù)和人工智能人才的年齡調(diào)研

圖4 高新技術(shù)人才工作年限調(diào)研

由圖2、圖3可見,這個領(lǐng)域的中高端人才盡管趨于年輕化,但卻都要有一定的工作經(jīng)驗。這與大數(shù)據(jù)和人工智能是新興高科技領(lǐng)域密切相關(guān),這兩個領(lǐng)域具有較高的學(xué)科和專業(yè)門檻,入行的人才需要在學(xué)科和相關(guān)領(lǐng)域具備一定的知識和經(jīng)驗沉淀。

因此,必須結(jié)合市場對人才的要求,深化“團(tuán)隊式”和“3+1校企合作”等人才培養(yǎng)模式改革,加快雙師型師資隊伍建設(shè)。在實踐教學(xué)體系改革中,應(yīng)加大大數(shù)據(jù)方向、人工智能方向應(yīng)用性技術(shù)的引進(jìn),增加投入、改善辦學(xué)條件,形成專業(yè)知識、應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)并重的人才培養(yǎng)體系。有計劃、有步驟地推進(jìn)專業(yè)建設(shè),培養(yǎng)高質(zhì)量應(yīng)用型人才,將計算機(jī)學(xué)科打造成整體優(yōu)勢強(qiáng)、特色突出的應(yīng)用型優(yōu)勢學(xué)科。

隨著人工智能在大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)協(xié)同推進(jìn)下取得了突破性發(fā)展,推動了智能化、信息化產(chǎn)業(yè)的進(jìn)程,尤其是多技術(shù)的融合對人才培養(yǎng)和師資隊伍帶來了革命性的變化,推動著教育不斷創(chuàng)新發(fā)展[1-3]。

當(dāng)前,新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在進(jìn)行,大數(shù)據(jù)的形成、理論算法的革新、計算能力的提升及網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的演進(jìn)驅(qū)動人工智能發(fā)展進(jìn)入新階段,智能化成為技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向。因此,在教育領(lǐng)域急需培養(yǎng)越來越多的大數(shù)據(jù)和人工智能人才。如何整合現(xiàn)有資源加強(qiáng)學(xué)科建設(shè)、如何吸引高層次專家加入教師隊伍,合理配置教師資源、建設(shè)具有前瞻性的學(xué)科、培養(yǎng)高新創(chuàng)新技能人才是各高校亟待解決的重大問題。

1 建設(shè)目標(biāo)與建設(shè)內(nèi)容

1.1 總體建設(shè)目標(biāo)

針對近年來在專業(yè)建設(shè)與改革、實踐教學(xué)、師資隊伍建設(shè)中存在的問題,以及市場對高新技術(shù)人才的需求,結(jié)合目前學(xué)校已有的條件,設(shè)計“計算機(jī)學(xué)科創(chuàng)新技術(shù)教育教學(xué)改革”的建設(shè)方案。以大數(shù)據(jù)、人工智能為專業(yè)技能的切入點,結(jié)合專業(yè)及相關(guān)高新技術(shù)人才需要,以“人工智能+”滿足新業(yè)態(tài)發(fā)展變化,從學(xué)科建設(shè)、高層次師資隊伍建設(shè)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)體系及平臺建設(shè)為人才培養(yǎng)與服務(wù)地方建設(shè)奠定基礎(chǔ)。總體建設(shè)目標(biāo)如圖5所示。

1.2 建設(shè)主要內(nèi)容

根據(jù)創(chuàng)新技術(shù)教育建設(shè)的總體目標(biāo),具體建設(shè)措施從以下4個方面進(jìn)行建設(shè)。

1.2.1 學(xué)科建設(shè)方面

(1) 利用大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算等高新技術(shù)構(gòu)筑優(yōu)勢學(xué)科群,匯聚優(yōu)質(zhì)創(chuàng)新資源,培養(yǎng)具有科技創(chuàng)新的人才,推出高水平的科研成果,建成適應(yīng)地方建設(shè)發(fā)展的能力學(xué)科。以大數(shù)據(jù)方向、人工智能方向為突破口,加強(qiáng)計算機(jī)學(xué)科群建設(shè),將大數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)預(yù)處理、大數(shù)據(jù)存儲和大數(shù)據(jù)分析相關(guān)技術(shù),以及數(shù)據(jù)挖掘、深度學(xué)習(xí)、視覺識別等人工智能相關(guān)技術(shù)滲透到計算機(jī)學(xué)科中,以拓展傳統(tǒng)計算機(jī)學(xué)科的局限性。

(2) 結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的特點,利用咸陽大數(shù)據(jù)中心現(xiàn)有資源,通過學(xué)校和政府建立政校合作模式,將其現(xiàn)有設(shè)備共享,利用其現(xiàn)有數(shù)據(jù)開展大數(shù)據(jù)應(yīng)用教學(xué),同時服務(wù)于地方對大數(shù)據(jù)的需求,以此充實大數(shù)據(jù)方向?qū)W科建設(shè)資源。

(3) 利用“人工智能+教育”的模式,服務(wù)于學(xué)科建設(shè),為進(jìn)一步實現(xiàn)“教育+人工智能”提供基礎(chǔ)。通過學(xué)科建設(shè)擴(kuò)充,培養(yǎng)具有科技創(chuàng)新的人才,建成適應(yīng)地方區(qū)域的引領(lǐng)學(xué)科。

1.2.2 高層次師資隊伍建設(shè)

加強(qiáng)人工智能、大數(shù)據(jù)師資隊伍建設(shè)是培養(yǎng)高新技術(shù)智能創(chuàng)新人才的迫切需求。

(1) 為了滿足高新技術(shù)人才培養(yǎng)的需要,針對高層次人才引進(jìn)難、培育現(xiàn)有教師周期長的問題,通過“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的方式,協(xié)調(diào)著名高校和高新技術(shù)骨干企業(yè)參與師資隊伍的培訓(xùn)。

(2) 組織教師參加高校大數(shù)據(jù)和人工智能師資培訓(xùn)班,要求以最短時間產(chǎn)出最優(yōu)成果為導(dǎo)向,充實教師知識體系結(jié)構(gòu)。

(3) 通過校企合作、學(xué)校和政府合作模式,培養(yǎng)專業(yè)技能教育專業(yè)帶頭人和“雙師型”教師。

(4) 構(gòu)建“人工智能+”教育新生態(tài)。加強(qiáng)校企合作育人,開展人工智能、大數(shù)據(jù)等高技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用推廣、智能實訓(xùn)等,打造人工智能教育多邊生態(tài)。完善專家落地指導(dǎo)機(jī)制,推動學(xué)校聯(lián)合其他高等院校、科研機(jī)構(gòu)等,開展教師培訓(xùn)、教學(xué)指導(dǎo)和教育研究工作,提升學(xué)校育人水平和教師隊伍建設(shè)質(zhì)量,構(gòu)建人工智能、大數(shù)據(jù)創(chuàng)新教育新形態(tài)。

(5) 引領(lǐng)發(fā)展方向,通過促進(jìn)教師跨學(xué)科教學(xué)能力提升、加強(qiáng)智能化教育領(lǐng)航等措施,充分利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)成果助推教師專業(yè)發(fā)展。

1.2.3 科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系及平臺建設(shè)

大眾創(chuàng)業(yè),萬眾創(chuàng)新,需要培養(yǎng)大量的高素質(zhì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才。通過人才培養(yǎng)結(jié)構(gòu)調(diào)整,以“雙系統(tǒng)”模式和師范生的方式孵化人才。

(1) 根據(jù)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特點,進(jìn)行人才培養(yǎng)的結(jié)構(gòu)調(diào)整,使得培養(yǎng)的人才能夠支撐社會高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求。

(2) 通過高校教育和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)技能訓(xùn)練相結(jié)合的 “雙系統(tǒng)”模式,通過高層次師資隊伍引領(lǐng),組建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實驗平臺,構(gòu)建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊,培養(yǎng)學(xué)生的實用能力和創(chuàng)造性,在實踐中不斷提升創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)質(zhì)量,不斷完善教育教學(xué)方法,不斷更新專業(yè)知識,提高專業(yè)技能,培養(yǎng)具有一定創(chuàng)新能力的高技術(shù)人才。

(3) 利用師范生技能特長,培養(yǎng)能使用高新技術(shù)工具實現(xiàn)“人工智能+教育”的復(fù)合型人才。通過“人工智能+教育”對地方中小學(xué)教師開展人工智能、大數(shù)據(jù)培訓(xùn),為滿足人工智能、大數(shù)據(jù)在地方中小學(xué)校的普及應(yīng)用提供需要的專業(yè)教師。

1.2.4 人才培養(yǎng)與服務(wù)于社會建設(shè)

通過前面的學(xué)科建設(shè)、師資隊伍建設(shè)和科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系建設(shè),培養(yǎng)的學(xué)生能滿足以下方面的需求。

(1) 咸陽正在打造千億元級電子信息產(chǎn)業(yè),東有三星、西有彩虹的電子信息產(chǎn)業(yè)格局,圍繞信息產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、轉(zhuǎn)型升級,培養(yǎng)大批電子信息類專業(yè)技術(shù)人才,以滿足區(qū)域經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展需要。

(2) 根據(jù)《教育部印發(fā)高校人工智能計劃》要求,不僅在大學(xué)普及人工智能,而且在中小學(xué)階段要引入人工智能普及教育,培養(yǎng)能為地方中小學(xué)提供人工智能應(yīng)用教學(xué)的專業(yè)教師[4]。

3 建設(shè)結(jié)果分析與評價

協(xié)同創(chuàng)新,發(fā)揮政策引導(dǎo)作用,促進(jìn)建設(shè)產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合。通過優(yōu)勢學(xué)科群,驅(qū)動高層次教師隊伍,培養(yǎng)出科技創(chuàng)新人才,為咸陽地區(qū)信息化,智能化產(chǎn)業(yè)提供人才保障,同時為地方中小學(xué)人工智能、大數(shù)據(jù)課程的普及提供專業(yè)教師,形成區(qū)域一流學(xué)科的影響力和影響面[5-7]。

(1) 計算機(jī)學(xué)科群的建設(shè),通過利用大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算等,以大數(shù)據(jù)方向、人工智能方向為突破口,將大數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)預(yù)處理、大數(shù)據(jù)存儲和大數(shù)據(jù)分析相關(guān)技術(shù),以及數(shù)據(jù)挖掘、深度學(xué)習(xí)、視覺識別等人工智能相關(guān)技術(shù)滲透到計算機(jī)學(xué)科,以拓展目前傳統(tǒng)計算機(jī)學(xué)科的局限性。

(2) 利用著名高校教師和學(xué)校資源,通過“互聯(lián)網(wǎng)+教育”方式協(xié)助本校高層次高新技術(shù)的教師能力培訓(xùn),再利用高科技骨干企業(yè)進(jìn)行教師實踐能力的培訓(xùn),從而建立具有高技術(shù)、高實踐能力的師隊伍建設(shè)。

(3) 組織教師參加高校大數(shù)據(jù)和人工智能師資培訓(xùn)班,面向人工智能、大數(shù)據(jù)等學(xué)科的人才培養(yǎng),充實教師知識體系結(jié)構(gòu)。

(4) 培養(yǎng)具有大數(shù)據(jù)分析能力、人工智能技術(shù)服務(wù)方面的專業(yè)技術(shù)創(chuàng)新人才,以便為咸陽地區(qū)信息化、智能化產(chǎn)業(yè)提供人才保障。

(5) 輸送能夠服務(wù)于中小學(xué)“人工智能+教育”的創(chuàng)新型師資,使他們能服務(wù)于咸陽各個中小學(xué),在咸陽各地區(qū)播撒創(chuàng)新的種子,使創(chuàng)新意識創(chuàng)新思想在咸陽大地上遍地開花。

(6) 出版面向中小學(xué)人工智能、大數(shù)據(jù)分析、虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)的相關(guān)教材,以彌補由于地方經(jīng)濟(jì)差異性造成的教育不均衡所帶來的教材本地化的需求。

(7) 充分利用已有實驗平臺承接中小學(xué)微課等教學(xué)資源建設(shè)、虛擬仿真課程建設(shè),不僅能提高學(xué)生的動手能力,而且能夠為基礎(chǔ)教育提供優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源,促進(jìn)信息技術(shù)與基礎(chǔ)教育的全面深度融合。

(8) 構(gòu)建以創(chuàng)新意識創(chuàng)新能力引領(lǐng)的計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的課程體系、課程資源、實踐教學(xué)體系等,盡早完成我校計算機(jī)相關(guān)專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的升級改造。同時,成功經(jīng)驗也可向地方兄弟高校相關(guān)專業(yè)進(jìn)行推廣,以推動創(chuàng)新性教育的發(fā)展。

4 總結(jié)

創(chuàng)新技術(shù)教育主要通過學(xué)科建設(shè)、師資隊伍建設(shè)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)體系與平臺建設(shè)及人才培養(yǎng)服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)。預(yù)期通過優(yōu)勢學(xué)科群,驅(qū)動高層次教師隊伍建設(shè),培養(yǎng)出科技創(chuàng)新人才,以便為咸陽地區(qū)信息化、智能化產(chǎn)業(yè)提供人才保障,同時為地方中小學(xué)人工智能、大數(shù)據(jù)課程的普及提供專業(yè)教師,增強(qiáng)區(qū)域一流學(xué)科的影響力和影響面。