智能科學與技術(shù)應用型本科人才培養(yǎng)模式研究

智能科學與技術(shù)應用型本科人才培養(yǎng)模式研究內(nèi)容摘要：針對人工智能時代對應用型人才的旺盛需求，從本能機能、知識構(gòu)造、能力構(gòu)造、行業(yè)〔產(chǎn)業(yè)〕導向等四個方面研究智能科學與技術(shù)應用型本科人才培養(yǎng)形式，區(qū)別于慣例的能力為導向的人才培養(yǎng)，提出了知識型能力本位教育形式，強調(diào)能力培養(yǎng)的兩大要素——知識與理論，以及能力的可連續(xù)增加，為學生適應人工智能時代的挑戰(zhàn)與機遇奠定基礎。本文關(guān)鍵詞語：智能科學與技術(shù)；知識構(gòu)造；應用型人才；人才培養(yǎng)；知識型能力本位教育中圖分類號：G64文獻標識碼：A文章編號：1009-3044〔2020〕25-0153-031引言智能科學與技術(shù)重要包括智能科學和智能技術(shù)兩部分內(nèi)容[1]：智能科學是以人怎樣認知和學習為研究對象，探尋求索智能機器的實現(xiàn)機理和方法；智能技術(shù)則是將這種方法應用于人造系統(tǒng)，使之具有一定的智能或?qū)W習能力，讓機器系統(tǒng)為人類工作。當前，在本科專業(yè)目錄中，智能科學與技術(shù)專業(yè)是計算機類之下的特設專業(yè)，在現(xiàn)有的人工智能專業(yè)群中，除了新設的人工智能專業(yè)外〔2019年全國共有35所高校獲首批人工智能新專業(yè)建設資格〕，智能科學與技術(shù)專業(yè)與全球范圍鼎力推進與快速發(fā)展的人工智能關(guān)系最親密，契合度最高。一方面，智能科學與技術(shù)的專業(yè)發(fā)展和人才培養(yǎng)將為人工智能技術(shù)提供理論支撐、技術(shù)推進和人才支持，另一方面，人工智能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在狀況和將來發(fā)展趨勢直接影響著智能科學與技術(shù)的專業(yè)發(fā)展和人才需求。2人工智能時代對人才的需求站在國家戰(zhàn)略的高度來看，人工智能將成為新一輪產(chǎn)業(yè)變更的核心驅(qū)動力，能夠?qū)崿F(xiàn)社會生產(chǎn)力的整體躍升，因而人工智能將成為引領將來的戰(zhàn)略性技術(shù)，重要發(fā)達國家都把發(fā)展人工智能作為提升國家競爭力、維護國家安全的重大戰(zhàn)略。隨著人工智能時代的到來，很多企業(yè)對具有智能科學與技術(shù)專業(yè)背景的人才有著宏大的需求。首先，IT企業(yè)紛紛涉足智能科學領域，提升產(chǎn)品智能水平；其次，很多傳統(tǒng)制作業(yè)也在轉(zhuǎn)型，從勞動密集型到知識密集型，進一步提升到智能制作型，并逐步具備高精尖設備制作能力；除此之外，醫(yī)療、通訊、交通等行業(yè)也對智能科技人才有著迫切的需要。人工智能對各行各業(yè)的影響，充足具體表現(xiàn)出了智能科技的高速發(fā)展，對人才數(shù)量和素質(zhì)要求也越來越高。從人才的金字塔型分布來看，智能科學與技術(shù)領域不僅需要高端學術(shù)型人才，更需要接地氣、重理論的應用型人才。隨著“中國智造〞的不斷推進，智能科學與技術(shù)領域已由頂層設計和關(guān)鍵技術(shù)突破向生產(chǎn)、應用、裝配、效勞等環(huán)節(jié)延伸，迫切需求大批專業(yè)技術(shù)精、理論能力強、操作流程熟的應用型人才。2019年，人力資源和社會保障部、國家市場監(jiān)管總局、國家統(tǒng)計局向社會發(fā)布了13個新職業(yè)信息，包含人工智能工程技術(shù)人員、物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)人員、大數(shù)據(jù)工程技術(shù)人員等，這也從另外一個側(cè)面說明人工智能等技術(shù)推動了產(chǎn)業(yè)構(gòu)造的升級，催生了相關(guān)專業(yè)技術(shù)類新職業(yè)，可構(gòu)成相對穩(wěn)定的從業(yè)人群。3應用型人才培養(yǎng)形式分析〔中國制作2025〕以推進智能制作為主攻方向，強調(diào)健全多條理人才培養(yǎng)體系，提到強化職業(yè)教育和技能培訓，引導一批普通本科高等學校向應用技術(shù)類高等學校轉(zhuǎn)型，建立一批實訓基地，開展示代學徒制試點示范，構(gòu)成一支門類齊全、技藝精湛的技術(shù)技能人才隊伍。通常而言，人才類型分為三類[2]：學術(shù)型人才、應用型人才、技能型人才。實際上從現(xiàn)代職業(yè)教育的發(fā)展和社會需求來看，應用型人才和技能型人才的界線相對模糊，可統(tǒng)稱為應用型人才，即把成熟的技術(shù)和理論應用到實際的生產(chǎn)、生活中的技術(shù)技能型人才。從國家的層面來看，為了適應人工智能時代發(fā)展，人才需求數(shù)量基數(shù)最多、缺口最大的就是應用型人才，這也對諸多高校培養(yǎng)人才的導向產(chǎn)生重大影響。這里我們重點討論智能科學與技術(shù)應用型本科人才的培養(yǎng)，可從本能機能、知識構(gòu)造、能力構(gòu)造、行業(yè)〔產(chǎn)業(yè)〕導向四個方面來分析。3.1本能機能智能科學與技術(shù)應用型人才是培養(yǎng)面向各類智能科學與技術(shù)的工程設計、開發(fā)及應用，把握各類現(xiàn)代智能系統(tǒng)設計、研發(fā)、集成應用、檢測與維修、運行與管理等技術(shù)，具有扎實理論基礎、較強工程理論和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)應用型工程技術(shù)人才。3.2知識構(gòu)造智能科學與技術(shù)專業(yè)充足具體表現(xiàn)出了跨學科的特點，其知識構(gòu)造包括了三個并行的基礎領域：電子信息、控制工程、計算機，也蘊含了電子信息工程、控制科學與工程、計算機科學與技術(shù)等學科的穿插和融合，具體表現(xiàn)出了智能感悟與形式辨別、智能系統(tǒng)設計與制作、智能信息處理三個方面的專業(yè)內(nèi)涵?！?〕智能感悟與形式辨別屬于電子信息與計算機穿插領域，重要定位在機器視覺與形式辨別。包含三維建模與仿真、圖像處理與分析、圖像理解與辨別、機器視覺、形式辨別、神經(jīng)網(wǎng)絡、深度學習等。重要課程包含：電子技術(shù)基礎、信號系統(tǒng)與數(shù)字、數(shù)字圖像處理、形式辨別等?！?〕智能系統(tǒng)設計與制作屬于控制工程領域，包含自動控制、無人系統(tǒng)與工程、精致細密傳感器設計與應用等。重要課程包含：機械基礎、工程力學、自動控制原理、傳感器與測試技術(shù)、計算機控制技術(shù)、機電系統(tǒng)分析與設計等。〔3〕智能信息處理屬于計算機領域，包含交通大數(shù)據(jù)、汽車與道路安全大數(shù)據(jù)等的分析與處理、信息處理與知識發(fā)掘、信息可視化等。重要課程包含：智能科學技術(shù)導論、計算機程序設計、微機原理與接口技術(shù)、數(shù)據(jù)構(gòu)造與算法、嵌入式系統(tǒng)設計等。3.3能力構(gòu)造智能科學與技術(shù)應用型人才培養(yǎng)著眼于人工智能工程應用，要求學生具有運用計算機及相關(guān)軟硬件工具進行大數(shù)據(jù)的收集、存儲、處理、分析、應用的能力；具備智能系統(tǒng)的設計、開發(fā)、集成、運行與管理的能力；重視培養(yǎng)學生綜合運用所學的智能科學與技術(shù)專業(yè)的基礎理論和知識，分析并解決工程實際問題的能力，其能力構(gòu)造能夠借鑒能力本位教育〔CompetencyBasedEducation，簡稱CBE〕形式[3]。CBE是國際上較流行的一種應用型人才培養(yǎng)形式，重要代表國家為加拿大和美國。該形式以能力為人才培養(yǎng)的目的和評價標準，一切教學活動均圍繞綜合職業(yè)能力的培養(yǎng)展開，CBE人才培養(yǎng)形式重要有下面三方面的特色：能力導向的教學目的；模塊化的課程構(gòu)造；能力為基準的目的評價體系。該形式所培養(yǎng)的本科應用型人才具有較強的專業(yè)綜合能力和職業(yè)能力[4]，在一定時期得到社會的廣泛認可，但是單純的CBE形式并不能完全適應人工智能時代對人才培養(yǎng)的需求，這是由于當前很多職業(yè)崗位在人工智能的沖擊下，其形式和內(nèi)容均會產(chǎn)生動態(tài)變化，要求現(xiàn)前階段的人才培養(yǎng)具有延伸性和前瞻性，既要兼顧眼前，也要考慮應對智能化浪潮，打好基礎，提升自學習能力。因而，智能科學與技術(shù)應用型人才培養(yǎng)有一定崗位針對性，但并不是完全固化崗位內(nèi)容及條理、固化知識屬性，必需強化自我學習能力，能力實現(xiàn)能力可連續(xù)增加，崗位的向上流動性以及知識和經(jīng)歷體驗的進化，能力真正適應人工智能時代發(fā)展的需求。自我學習能力的構(gòu)成與提升往往源于知識構(gòu)造的構(gòu)建[5]。為了塑造更適宜的能力構(gòu)造，需要CBE形式與知識構(gòu)造的相輔相成，有鑒于此，將這種新型人才培養(yǎng)形式稱之為知識型能力本位教育〔KnowledgeCompetencyBasedEducation，簡稱KCBE〕形式，這也意味著在人才培養(yǎng)經(jīng)過中，將知識構(gòu)造與能力構(gòu)造放在并重的地位，既著眼于預期能力的培養(yǎng)，也必需讓學生筑牢學科專業(yè)基礎，在走向社會以后，在知識引擎的作用下，通過自我學習，具備并提升適應將來的、新的智能化崗位需求的能力。3.4行業(yè)〔產(chǎn)業(yè)〕導向從智能科學與技術(shù)專業(yè)的角度，培養(yǎng)的應用型人才以“智能化應用〞為就業(yè)大方向，詳細而言，包含：〔1〕智能感悟與形式辨別領域重要從事電子信息的獲取、傳輸、處理、分析、應用等領域的研究、設計及應用，包含圖像處理、機器視覺、工業(yè)視頻檢測與辨別、視頻監(jiān)控、傳感器設計及應用等?！?〕智能系統(tǒng)設計與制作領域重要從事智能設備、智能制作、智能管理、智能效勞等領域的設計、制作及應用，包含智能工廠、智能車間、智能生產(chǎn)線、智能物流、以及智能運營與效勞等?！?〕智能信息處理領域重要從事計算機數(shù)據(jù)處理、分析、理解、管理、以及效勞等領域的研究、設計及應用，包含數(shù)據(jù)存儲與管理、數(shù)據(jù)分析與預測、交通大數(shù)據(jù)分析應用、道路與汽車安全大數(shù)據(jù)分析、智能交通、智能電力、智能家居、智慧城市等。牽涉的產(chǎn)業(yè)領域重要包含智能制作，如工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成應用，研發(fā)智能產(chǎn)品及智能互聯(lián)產(chǎn)品等。其他的領域還包含智能農(nóng)業(yè)、智能物流、智能金融、智能商務等。產(chǎn)業(yè)需求帶動人才培養(yǎng)，人才培養(yǎng)在知足產(chǎn)業(yè)需求的同時推動技術(shù)進步，而技術(shù)進步又引燃了新的產(chǎn)業(yè)需求。產(chǎn)業(yè)需求與人才培養(yǎng)的互相作用，呈現(xiàn)出螺旋式上升的發(fā)展態(tài)勢，這在人工智能相關(guān)產(chǎn)業(yè)與智能科學與技術(shù)應用型本科人才培養(yǎng)之間表現(xiàn)的得尤為突出。4KCBE形式人才培養(yǎng)的重要辦法和途徑智能科學與技術(shù)專業(yè)應用型本科人才的培養(yǎng)形式一定是和人才需求、學校定位相適應的。培養(yǎng)應用型人才，應重視學生理論能力，從教學體系建設具體表現(xiàn)出“應用〞二字，其核心環(huán)節(jié)是理論教學。結(jié)合上述的KCBE培養(yǎng)形式，知識構(gòu)造在能力培養(yǎng)經(jīng)過中也占領非常主要的地位，因而在能力培養(yǎng)方面，知識和理論作為兩大要素，不能偏廢任何一方，必需齊頭并進，既要固基礎，也要重理論?！?〕筑牢智能科學與技術(shù)專業(yè)知識基礎，構(gòu)建與智能化應用相關(guān)的知識體系在本科的低年級階段，應重視公共基礎課，十分是數(shù)學和力學課程，還應充足了解智能科學與技術(shù)專業(yè)的內(nèi)涵，讓學生對所學專業(yè)有一個比較全面的認識。在本科中高年級階段，重點強化專業(yè)基礎，包含電子技術(shù)基礎、自動控制原理、傳感器與測試技術(shù)、微機原理與接口技術(shù)、數(shù)據(jù)構(gòu)造與算法等。歸納地說，應該筑牢數(shù)理基礎、計算機基礎、機電基礎和控制基礎，因而對原理課程需要強化，這樣對許多工作機理、來龍去脈的理解能力深刻。〔2〕加強智能科學與技術(shù)專業(yè)的理論環(huán)節(jié)，構(gòu)建以能力培養(yǎng)為重心的教學體系根據(jù)KCBE形式，校企合作是強化理論的一種主要形式[6]。學校根據(jù)人工智能企業(yè)實際情況靈敏設置理論課程內(nèi)容，根據(jù)企業(yè)發(fā)展趨勢及時調(diào)整課程體系以避免教學內(nèi)容與企業(yè)需