人工智能本科专业“基、专、交、融”课程体系建设研究_刘学平.pdf

收稿日期：基金项目：辽宁省教育厅系列项目基金（）；沈阳航空航天大学研究生教学改革项目（）；沈阳航空航天大学课程非标准答案考试改革项目（）作者简介：刘学平（），男，辽宁沈阳人，博士，副教授，研究方向：机器学习、计算机视觉、机器博弈 辽宁大学学报 自然科学版第 卷 第 期 年 人工智能本科专业“基、专、交、融”课程体系建设研究刘学平，吴志红，叶长龙，王琳霖，许 谨（沈阳航空航天大学 人工智能学院，辽宁 沈阳；沈阳航空航天大学 经济与管理学院，辽宁 沈阳）摘 要：人工智能专业作为一种新型的学科专业，在新学科建设中存在着人才培养缺口大、师资力量薄弱、理论教学与实践教学结合不够等多种亟待解决问题 针对新工科下人工智能本科专业人才培养的新需求，本文阐述如何构建人工智能本科专业的课程体系，提出“厚基础、强方向、促交叉、重融合”的总体课程体系建设思想，结合人工智能本科专业的课程体系建设需要，探讨适合人工智能专业本科生的培养之路关键词：人工智能；教学改革；人才培养；课程体系中图分类号：文献标志码：文章编号：（）“，”，（，；，）：，“，”，DOI:10.16197/ki.lnunse.2023.01.007 ：；引言人工智能是计算机学科的一个重要分支，近 年来它获得了快速的发展，在很多学科领域都得到了广泛应用，并取得了丰硕的成果 人工智能人才的培养越来越得到各个国家的高度重视，英、美等国家都发布了关于人工智能的发展规划，我们国家也高度重视这一领域的发展和人才的培养，年我国印发了新一代人工智能发展规划，确立了未来一段时间我们国家在人工智能发展和规范上的方针和政策 虽然人工智能发展潜力巨大，但人工智能人才的缺乏是当前各个国家和企业面临的巨大难题 年 月卡耐基梅隆大学设置了人工智能本科专业，年 月我国教育部批准设立人工智能本科专业，年 月开始招生，目前全国有 所高校设置了人工智能本科专业，在世界一流大学建设 所高校（类）中有 所高校开设了人工智能本科专业，在世界一流大学建设 所高校（类）中有 所高校开设了人工智能本科专业，在世界一流学科建设 所高校中有 所高校开设了人工智能本科专业 由于全国所有建立人工智能本科专业的学校还没有一届毕业生，都面临如何建立一个合理的有自己高校特色的人工智能本科专业培养体系 因此，如何针对人工智能专业人才培养的需要，设计具有针对性的人工智能专业课程培养体系是当前亟须解决的问题 人工智能本科专业培养现状分析在人工智能时代的需求下，计算机专业本科生培养过程中，在低年级开设编程语言、数学等作为基础课组成部分，在高年级开设计算机应用、人工智能、数据分析处理等方面的专业课或选修课，这种培养模式已经不能完全照搬作为人工智能专业的本科生培养模式 传统的计算机专业本科生培养模式重在打下计算机编程和理论基础，而人工智能专业本科生培养模式除了编程、算法能力之外，还需要尽早掌握人工智能相关的理论和方法，培养数据驱动下使用人工智能理论解决实际问题的能力 传统计算机专业本科生培养模式更多地是培养本科生编写一些应用程序的代码能力，如一些小的数据库开发程序、网站的构建等，人工智能专业本科生培养模式要面向“人工智能 ”场景下的产业升级和创新需要，掌握更多的利用大数据、云存储和人工智能的知识和技能在计算机课程体系中明确指出人工智能是一门研究难以通过传统方法去解决实际问题的学问之道，其通过非传统方法解决问题需要利用常识或领域知识的表达机制、解决问题的能力以及学习技巧 为此，需要研究感知（如语音知识、自然语言理解、计算机视觉）、问题求解（如搜索和规划）、行动（如机器人）以及支持任务完成的体系架构（如智能体和多智能体）如何通过完整的课程体系目标建设和规划建设，结合实践动态规划学生的课程方向是当前亟须解决的问题 人工智能本科专业课程体系建设既要参考电子信息专业和计算机专业等传统专业的课程建设，也要以本专业的发展目标为立足点，建立本专业完善的课程体系 人工智能本科专业虽然刚刚建立，但人工智能的相关课程大部分也已授课多年，课程情况授课教师非常了解，能够制定完善的课程大纲、授课计划和考核标准 人工智能课程体系的建设可以采用现有的一些传统课程资源，吸取原有课程体系的精华，去掉不适合专业发展的方面，加强现有课程的规范建设，结合一定的实践课程，从而建设出具有人工智能本 辽宁大学学报 自然科学版 年 科专业的课程体系在人工智能本科专业培养体系中，课程是为实现专业目标，达到人才规格而对有关学科的知识和技术通过开发、整合形成的教学科目 课程是人才培养的核心要素，课程质量直接决定人才培养质量 从 年到今天的计算机课程体系建设过程，人工智能知识体系的着重点走过了从强调程序设计到算法研究以及功能实现的不同历史阶段 因此，在人工智能专业课程体系建设中，课程体系的整体把握和具体实施起到了非常重要的作用，如何建立完整的课程体系、优化课程体系、确立正确的课程方向、完善教学内容，这些都值得思考与研究“基、专、交、融”课程体系总体建设思路在人工智能本科专业的课程体系建设过程中，以“厚基础、强方向、促交叉、重融合”的思想优化课程体系和改革教学内容，从而完善课程体系建设、整合课程资源、提高教学效率、培养优秀人才，为课程改革提供更多的分析和参考 本文以人工智能核心课程为中心，建立“基、专、交、融”课程体系，课程体系总体建设思路如图 所示图 “基、专、交、融”课程体系总体建设思路框图 本文以人工智能专业基础课为基础，把核心课程作为专业课程的主要授课重点，拓宽交叉课程的教学方法，加大课程融合，注重教学实践环节的培养，从而实现完整的人工智能本科专业课程体系的建设 把握“基础课程”定位人工智能专业基础课要有别于传统的计算机专业课程，要有突出的人工智能基础课程，通过基础课程教学带动专业课程，以人工智能方向为导向完善基础课程体系，并在基础课程体系中增加当前热点课程，既打基础又与时俱进，做好课程体系建设的第一步 以“面向对象程序设计”“算法导论”“离散数学”等课程为基础，建立完善的基础课程体系，基础课程体系不能是固化的，要随人工智能专业建设方向的改变实现动态变化，从而进一步满足专业课程建设的需要 第 期 刘学平，等：人工智能本科专业“基、专、交、融”课程体系建设研究 深化“专业课程”方向专业课程的建设是整个课程体系建设的关键，要以人工智能专业培养目标建立“专业课程”体系 首先，要细化“专业课程”的课程内容，以核心专业课程作为整个课程建设的核心，打好专业课程的基础，在具体课程建设中要细化为“方向课程”“领域课程”“导向课程”等，深化“专业课程”的内容，以递进式授课方式，提高学生的课程学习质量 其次，要以实验、实践等课程手段，加大理论课程和实践课程结合，提高学生的实际动手能力，提高学生逻辑思维能力、编码能力和解决专业课程问题的能力 拓宽“交叉课程”内容人工智能的学科方向本身是多学科交叉的学科方向，仅仅学习人工智能专业课程是无法满足实际需求的 面对着当前学科特点，着眼于人工智能的学科发展方向，从学科角度与其他学科和课程结合，针对方向找课程，增加有助于学科发展方向的课程，拓宽人工智能专业的授课范围，以方向和视角去汇集更多课程，从数量和质量上提升整个课程体系的建设内容 加深“融合课程”实践人工智能专业课程在知识获取上本身不是独立获取的，课程之间具有着密不可分的联系，如何建立起课程之间的知识关系，如何在授课中增加课程之间的联系，这些都是需要深入研究的 在实际授课前，建立有效的课程关系和授课教案，为开展课程的实际教学工作厘清思路和方向 通过课程知识点和课程大纲，搭建起有价值的课程关系网，以完整的课程发展建设思路加深课程融合，通过实践课程实现融合课程教学的验证，从而既验证了课程关系和融合课程的合理性，也评测了整体课程体系的优化效果 人工智能专业课程体系建设的探索与实践首先，人工智能基础课程是整个课程体系的基础，如何建设好的基础课程是整个课程体系建设的关键，要在实际调研和实际教学过程中完善基础课程建设计划和目标，搭建合理的基础课程体系，以专业发展方向为主要研究目标设立基础课程，为整个课程体系的建立打下深厚的基础 其次，核心课程是整个课程体系的关键，通过核心课程的建设可以进一步提升学生的专业基础课程能力，为以后的专业扩展课程和专业方向课程打下深厚的基础，因此，核心课程建立是整个课程体系的支柱和纽带 如何把握住核心课程的数量和质量是核心课程建设的关键，以课程门数合理、课程学习内容掌握程度、课程理解深入程度为出发点，建立有效的核心课程群 当然，在课程体系建设中，学分和学时是课程体系建设必须面对的问题，如何把握有限的学分和学时，深化专业课程的内容，拓展课程的方向，实现学生学习知识点的深度和知识面的广度都达到理想的学习效果，这需要在课程内容上细化类别和设置具体方向，处理好课程内容与教学效果的关系，最终实现不以总体课程体系决定具体课程方向的目的专业课程建设中具有一定的方向性，而这个方向不是唯一的，如何把握好每个方向，以方向融合课程，挖掘有效的方向课程思路，提高融合课程的建设水平 课程的融合离不开课程的实践，如何在实践课程实施过程中凝练有效的融合课程方法，通过实践课程实现课程融合效果的具体实现和验证 辽宁大学学报 自然科学版 年 是关键，因此，在设计实践课程环节中要充分结合课程特点，实现实践课程与融合课程的充分、合理、有效的结合 以人工智能专业实践课程为提升，理论课程结合实践课程，建立分时分层递进式教学模式，加深学生对知识体系和专业方向学习的深度和广度 具体分时分层的教学模式如图 所示图 分时分层的教学模式框图 通过调研、查询、研讨等手段，确立整体的课程体系建设目标和建设内容 研讨课程培养计划和课程大纲，以培养计划和课程大纲为主要研究对象，制定合理的课程体系 把握人工智能的研究方向，拓展人工智能的专业课程内容，建立有效的、与时俱进的、面向未来的专业课程体系 建立、设计和完善实践课程，依托实践课程提升学生的学习能力，加大学生参与企业实践机会，通过实践提升动手能力和返补理论课程学习 这些手段和方法是人工智能本科专业课程体系建设的基础和保障 主要课程教学实施方案流程如图 所示图 主要课程教学实施方案流程图 第 期 刘学平，等：人工智能本科专业“基、专、交、融”课程体系建设研究 课程体系制定后的具体实施通过调研、研讨、落实、实践，最终得以制定，针对制定的课程体系模式，设计相应的分时分层体系框架，完善课程体系内容 建立完善的选修课课程库，通过分类规划的选修课课程库建设，实现动态选修课课程库资源建设 以人工智能选修课的方向和领域来拓展整个课程体系的教学内容，从而加大学生学科专业的视野和以专业视角解决实际问题的能力 结论本文针对新时代新形势下人工智能本科专业人才的新需求，建设人工智能本科专业“基、专、交、融”的课程体系、优化课程体系和建设核心课程，探索人工智能人才创新培养模式，力争取得较好的实践效果 当前主要面向人工智能专业本科学生开展课程体系建设，通过设立目标、提前规划、完善课程体系建设，从实践中探索出一条较为适合本校学生实际情况的培养方式，从而最终建立人工智能本科专业一个完整的培养体系 因此，人工智能专业本科课程体系的建设研究能够进一步对其他专业的课程体系建设和培养方式的改进起到一定借鉴作用参 考 文 献：言十 计算机学科发展趋势及其对计算机教育的影响 计算机教育，（）：江丰光，熊博龙，张超 我国人工智能如何实现战略突破 基于中美 份人工智能发展报告的比较与解读 现代远程教育研究，（）：吴朝晖 人工智能的现状和创新发展 杭州科技，（）：孔令明，孙庆峰，吴楠 人工智能与实体经济融合发展政策文献研究 中国管理信息化，（）：王李冬，李文娟，安康 复合型“人工智能应用技术”人才培养模式探讨 电脑知识与技术，（）：李川，刘洲洲，苏世雄，等“智能 ”创新型人才培养模式的研究 实验室研究与探索，（）：，李利利，杨佩瑜，陈新 新发展阶段下的我国人工智能产业人才培养研究 信息通信技术与政策，（）：樊超，杨铁军，侯慧芳，等“新工科”背景下人工智能专业核心实验教学项目设计 实验技术与管理，（）：王志丰 人工智能人才培养探索与思考 基于国内 所高校培养方案的分析 中国高校科技，（）：周全 关于高校人工智能人才培养的思考与探索 教育教学论坛，（）：（责任编辑 郑绥乾）辽宁大学学报 自然科学版 年