人工智能專業以科研促進教學的研究與實踐

摘要：人工智能作為一門新崛起的學科，具有廣泛的應用前景和巨大的市場需求。盡管越來越多的高校開始開設人工智能專業，為了適應快速發展的人工智能領域，有必要實施一種以科研促進教學的研究與實踐。該計劃旨在提高人工智能專業學生的專業技能、培養他們的人工智能思維模式和創新能力、幫助學生更好地適應未來人工智能領域的挑戰。本文包括兩個方面內容：一是在人工智能課程設置和教材設計方面增加科研元素，將學生引入人工智能研究領域，引導學生參與實踐項目，培養學生的科研能力。二是在人工智能課外活動方面增加科研體驗和實踐機會，如開設人工智能論壇和專業實驗室等，提高學生的科研水平和創新能力。初步實踐表明，該研究與實踐計劃對于提升人工智能專業學生的科研能力，激發其創新潛力，適應未來人工智能領域發展具有一定的促進作用。

關鍵詞：人工智能；實踐；研究

一、引言

人工智能（Artificial Intelligence， AI）作為一個快速發展的領域，已經在各行業和領域展現出了巨大的潛力和影響力。隨著人工智能和大數據技術的迭代，各大高校近幾年分別開設了人工智能專業，旨在培養能系統地應用人工智能基本理論、知識、技能與方法分析和解決復雜工程問題的高級工程型專業技術人才[1]。

企業尤其是大型互聯網公司對于計算機應用與技術相關專業人才的需求也發生了巨大變化，主要體現在終身學習能力、前沿創新能力、團隊協作能力、實踐動手能力。

人工智能的發展使高校在教師的教學模式和學生的學習方式上產生了巨大變化，給高校人工智能專業的教育實踐帶來了新的機遇、潛力和挑戰。然而，傳統的人工智能教學往往偏重于理論知識傳授，對于科研素養和實踐能力的培養不夠重視。教學與科研二者之間應該是激勵相容的共生關系，兩者并重，相輔相成。

然而，國內很多大學都不同程度上出現教學與科研不平衡的現象[2]。對于教學研究型教師而言，國內高校在項目評審以及職稱評定中更加看重SCI論文的質量，使大部分教師重科研而輕教學。此外，國內幾乎所有985、211高校都在執行“非升即走”政策，使剛進高校的年輕教師熱衷于項目申請、論文篇數和科研獲獎，對教學馬虎敷衍，與教學心如陌路、漸行漸遠。對于教學型教師而言，只搞教學，不搞科研，且對科研認識不深，教法單一、陳舊、僵化，開展教學改革的動力不足，使課堂氣氛沉悶，缺乏生機，學生無興趣可言。因此，人工智能專業科研促進教學的研究與實踐可以提升人工智能專業學生的科研能力、創新意識和實踐能力。

首先，科研能力和實踐能力是人工智能專業人才需要具備的重要素質。通過實施科研項目，學生可以深入了解人工智能領域的前沿技術和最新研究成果。同時，實踐項目也能夠培養學生解決問題的能力、團隊協作精神以及創新思維，為他們未來從事人工智能工作打下基礎。

其次，人工智能領域發展需要持續的科研創新推動。通過引入科研元素和實踐項目，可以激發學生的興趣和熱情，推動他們積極參與科研活動，探索未知領域，挖掘新的研究方向。有助于推動人工智能領域的創新和發展，促使學術界和產業界取得更多的突破和進步。

再次，人工智能專業科研促進教學還能夠提高教學效果和質量。通過實踐項目，學生可以將課堂學到的理論知識應用到實踐中，加深他們對知識的理解和掌握。同時，科研促進教學也能夠培養學生的自主學習能力和創新能力，提高他們的問題解決能力，有助于提高教學效果和質量，培養更具競爭力和創新能力的人工智能專業人才。

最后，人工智能專業科研促進教學的研究與實踐還能夠促進產學研深度融合。通過與企業合作開展科研項目，能夠使學生接觸實際工作環境和需求，培養與企業緊密合作的能力。同時，科研項目也為學術界和產業界搭建了溝通交流平臺，促進了知識的相互傳遞和應用。

因此，人工智能專業科研促進教學研究與實踐在培養人工智能專業人才、推動科研創新、提高教學效果和促進產學研深度融合等方面具有重要意義。通過引入科研元素和實踐項目，能夠提升學生的綜合能力和素質，為他們未來在人工智能領域的發展打下基礎[3-5]。

二、科研促進教學方法介紹

人工智能（Artificial Intelligence， AI）專業科研促進教學是人工智能教育領域的重要研究方向，旨在通過引入科研元素和實踐項目，培養學生的科研能力、創新意識和實踐能力。目前，國內外已經開展了研究工作，探索人工智能領域教學中科研促進的方式和策略。

在國內，部分高等教育機構和研究院所已經開始關注人工智能專業科研促進教學。例如，清華大學、北京大學在人工智能專業科研教學方面積極探索，這些學校通過開設科研導向的課程、組織獨立科研項目和指導學生參與科研競賽等方式，推動學生積極參與科研工作。同時，高校還鼓勵學生與企業合作，將科研成果應用于實際項目中，提升學生的實踐能力。

在國外，美國是人工智能教育和科研的重要領域。美國部分大學和研究機構已經采用了科研促進教學的實踐策略。例如，斯坦福大學課程中，學生需要完成一個完整的人工智能研究項目。英國劍橋大學則通過開展實驗室實踐和科研導向課程，培養學生的科研能力和興趣。此外，部分國際科研競賽，如機器人比賽和數據挖掘競賽等，也為學生提供了展示科研成果的機會。

目前研究還存在不足。首先，實施科研促進教學需要高質量的教師和科研導師。因此，如何培養具備教學和科研能力的師資隊伍是一個需要解決的問題。其次，傳統人工智能教學往往偏重于理論知識傳授，對于科研素養和實踐能力的培養不夠重視。因此，如何在教學過程中融入科研元素，增強學生的科研能力和創新意識也是一個亟待解決的問題。

（一）教學計劃設計

人工智能專業科研促進教學的教學計劃設計旨在通過有針對性的課程設置和實踐項目，培養學生的科研能力、創新意識和實踐能力。

1.建立基礎課程

開設人工智能基礎課程，學生通過學習人工智能基礎知識（如機器學習、數據挖掘、自然語言處理等），數學基礎（線性代數、概率與統計），編程基礎（Python、C++等）知識，掌握人工智能基礎理論知識和編程能力。加強實驗室實踐，學生通過實驗室實踐項目，掌握人工智能算法，并在實踐中熟悉常見工具和開發環境。邀請部分領域專家開設學術講座，介紹最新的人工智能研究進展和應用案例，激發學生興趣和學術好奇心。

2.培養科研能力

開設研究方法和科研論文寫作、實驗設計和數據分析課程。制定學術導師制度活動，讓學生與教師導師配對進行研究項目探索和引導，使學生學會提出明確的研究問題和制定研究計劃。此外，組織研討會和學術討論小組，培養學生批判思維和學術交流能力，促進相互合作和學術合作精神。在科研論文寫作方面，指導學生撰寫科研論文，學習規范的學術寫作格式和科研論文結構。

3.實踐項目和創新應用

首先，開設實踐項目課程，學習特定領域的實踐問題，如計算機視覺、自動駕駛、智能機器人等。其次，開展實踐項目，學生以團隊為單位，選擇特定的人工智能應用領域進行實踐項目研究，解決實際問題，并通過開發模型和算法進行創新應用。第三，與行業合作伙伴建立合作關系，提供實踐項目機會和資源支持，促進專業技能培養。最后，組織學術展示和競賽活動，展示學生的實踐項目成果，并與其他學校或機構進行交流和競爭，激發學生的創新意識和競爭力。

4.綜合實踐和評估

考察學生的個人或團隊綜合實踐項目，檢驗他們所學知識和實踐技能。此外，學生的科研能力和實踐能力通過論文、項目報告、學術展示以及實踐成果進行評估。

三、研究的局限性以及未來研究方向

人工智能專業科研促進教學的研究與實踐雖然具有一定的優勢和潛力，但也存在一些局限性和挑戰。

（一）人工智能研究的局限性

首先，人工智能專業科研促進教學實施需要充足的資源和設施支持。實施科研項目需要大量的計算資源、數據集和實驗設備，而這些資源對于從事科研的學校和學生是有限的。保證充足的資源供給是實施科研促進教學的重要保障，也是未來需要解決的問題之一。

其次，科研促進教學需要教師具備較強的科研能力和實踐經驗。教師在科研領域的能力和素養對于科研促進教學的質量及效果起到至關重要的作用。然而，目前在人工智能領域具備同時擁有教學和科研能力的教師較少。因此，培養更多的優秀人工智能教師，提升他們的科研能力和實踐經驗，是未來發展的重要方向。

最后，科研促進教學的實施還存在評價體系和標準問題。目前的教育評價體系側重于學生的知識掌握和考試成績，并不完全適用于科研促進教學模式。因此，需要探索更適合的評價體系和標準，以評估學生在科研過程中的表現和能力。

（二）未來人工智能專業科研促進教學的研究與實踐的發展方向

首先，深化科研和教學的融合。通過將科研項目融入課程，使學生能夠在課堂上接觸科研實踐，培養他們的研究能力和創新能力。

其次，拓展教師和學生的國際交流與合作。人工智能領域是一個全球性的，不同國家和地區都有各自的研究優勢和資源。通過國際交流與合作，可以促進知識共享、跨文化交流和合作研究，以培養具有國際競爭力的人工智能專業人才。

最后，拓展應用領域，將科研促進教學融入應用中。人工智能已經廣泛應用于各領域，如醫療、金融、交通等。通過與應用場景相結合，能夠提供更多的科研和創新機會，并培養學生的解決實際問題的能力。

總體而言，人工智能專業科研促進教學的研究與實踐存在局限性，需要解決資源、教師能力和評價體系等問題。未來的研究方向和發展前景包括深化科研、教學融合、拓展教師及學生的國際交流與合作，以及拓展科研促進教學的應用領域。這些努力有望進一步提高人工智能專業科研促進教學質量和效果，為培養具備創新能力和國際競爭力的人工智能專業人才做出重要貢獻。

四、結束語

人工智能專業科研促進教學的研究與實踐在一定程度上解決了傳統教學模式的限制，培養了學生的實踐能力、創新能力和團隊合作能力。然而，仍存在一定的局限性和挑戰，需要進一步探索。未來的研究方向和發展前景包括深化科研教學融合、拓展國際合作、拓展應用領域、關注社會影響和倫理問題，以及推動與行業合作。通過這些努力，可以進一步提升人工智能專業科研促進教學質量和水平，為培養優秀的人工智能專業人才和推動人工智能領域的發展作出貢獻。

作者單位：瞿佳 常州大學" " 阿里云大數據學院" 計算機與人工智能學院" 軟件學院

卞則康 江南大學" 人工智能與計算機學院

劉鎖蘭 馬茹夢 常州大學" " 阿里云大數據學院" 計算機與人工智能學院" 軟件學院

參考文獻

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