应用本科院校智能科学与技术专业课程体系建设研究

白 鹤

（大连海事大学 信息科学与技术学院，辽宁 大连 116026）

0 引 言

自从2017年国务院印发《新一代人工智能发展规划》[1]以来，国家开始全面推进智能化发展方略。行业发展，教育先行。截止2017年，全国开设智能科学与技术专业的学校数量已经达到57所。预计2018年我国将有百余所高校成立智能科学与技术专业。由于该专业涉及学科知识范围广、难度大，对于刚成立该专业的应用型本科院校而言属于初探阶段，建设该专业存在一定的难度。

1 应用本科院校建设智能科学与技术专业面临问题

智能科学与技术专业由于其学科复杂及难度大等特点，许多已成立该专业的院校仍处于摸索改进的阶段，对于刚成立智能科学与技术专业的应用本科院校更显得经验不足。根据应用本科院校特点，本专业面临如下几方面问题。

1.1 专业基础

智能科学与技术专业是一个多学科交叉的专业，涉及的领域广、学科多、难度深，通常院校在开设新专业时都会基于现有专业基础。目前，开设该专业的院校一般基于3个专业方向：控制科学与工程、计算机科学与技术、信息与通信工程。作为应用型本科院校可能存在专业方向选择举棋不定、专业课程难以取舍等问题。有的存在多专业分设智能类课程现象，学科之间内容交叉，课程体系结构不清晰，造成教育资源的重复浪费；有的智能专业虽然开设在同一专业方向之下，但是存在专业基础力量薄弱、专业教师配备不足、跨专业教学效果不佳等问题。

1.2 师资能力

智能科学与技术专业的前沿性与趋势性，对应用型院校而言，或多或少存在师资力量配备不足的现象。有的院校在智能课程方面处于空白区域，完全没有这方面的师资配备；有的院校尽管开设了部分智能类课程，但教师数量较少，处于独立教学，各自为政的状态，缺乏系统化、结构化的优势；有的院系开设了智能专业，即便现有专业教师配备齐全，教师对新专业课程的把控也存在了解不清，经验不足等问题，见图1。比如，教师跨专业教学时，仍沿用原专业教学内容而忽视新专业知识的导入。不同课程之间容易出现知识点交叉、重复教学现象，额外增加不必要的工作量。新专业的知识衔接、课程过渡都需要教师具备很强的综合学科素养。

图1 智能专业课程-师资对照图

1.3 学生水平

学习智能科学与技术专业，要求学生具有扎实的基础学科知识功底，而这一点正是应用型院校学生的欠缺之处，学生普遍存在知识结构混乱、理论知识学习困难等问题。比如，许多智能专业课程对数学基础要求较高，不少学生对数学知识的学习不够重视，导致学习智能专业相关课程时难度增大。这些因素对课程开设都提出更大的挑战性。

2 智能科学与技术专业课程体系建设原则

2.1 专业方向“三选一”

根据以往的经验，智能科学与技术专业一般选择在控制科学与工程、计算机科学与技术、信息与通信工程这3个专业基础上开设，分别对应智能工程方向、智能软件方向、智能通信方向。开设智能专业初期应充分了解以上3个专业的已有条件与专业特点，预先确立新专业未来发展方向。通常选择基础资源丰富和师资实力较强的专业作为开设方向，充分调动现有专业的优势资源，再整合其他专业的相关资源。这样不仅使专业设置符合科学性、合理性、发展性的要求，还能进一步优化专业结构，让专业分布趋于合理化。

2.2 师资队伍速优化

在确立专业方向基础上，对师资队伍水平做出整体评估，分析现有师资配备是否能够胜任新专业课程需要。首先，以本专业教师为主、外专业教师为辅的形式确立基础课程教学部分；其次，本专业教师拓展学习新专业知识，承担部分专业课程；最后，采取外部人才引进形式吸纳新专业教师，完成其余专业课程。

另外，由于普遍存在教师跨专业教学的情况，应该注重智能专业课程之间知识的关联性，教师在准备自己课程的同时，应该注意与其他课程之间的关联，在避免重复的情况下保证知识的连贯性。教师之间多开展教学讨论，不断优化教学内容，逐步形成专业知识网络，进而优化教师队伍的知识结构，提升教学团队整体实力。各专业教师通过参与智能科学与技术这个交叉学科的专业教学，达到相互学习交流、“全科”培养、共同提高的效果[2]。

2.3 学生引导要加强

二本院校学生的特点是学习缺乏主动性、学科基础薄弱、存在畏难情绪。针对这些特点，加之智能专业的课程特点，首先应该调动学生的学习热情，从开学第一课就让学生对所学专业的内容、趣味点、未来展望有一个充分认识，产生对这个专业学习的积极性；其次，分析学生的客观条件，找出让学生简单易懂的学习理解方式；最后，针对教学中的重难知识点，让学生通过实践、程序验证等方式学习，真正达到每个学生不掉队、每个学生都受益的效果。

3 建立智能科学与技术专业课程体系思路

通过分析二本院校开设智能专业遇到的问题，以辽宁理工学院信息工程系为例，建设智能科学与技术专业课程体系思路如下。

3.1 发挥院系自身特长建立课程体系

借鉴以往院校开设智能科学与技术专业的思路，辽宁理工学院将智能科学与技术专业下设在信息工程系中，充分借助计算机科学与技术专业、网络工程专业等优势资源，打通大部分的学科基础课。

3.1.1 取长补短，融会贯通

在建立学科基础课的条件下，组建专业主干课程。首先，在全校范围内找出与智能专业密切相关的专业课程，进行精炼之后快速加入专业课中。这个过程会出现院系之间的交叉课程，从而形成优势互补。其次，调整课程之间的先后关系。比如，数据结构后设置算法设计与分析课程，顺序不可颠倒。课程开设遵循由浅入深、由简到难、逐步递进的原则。最后，课程难免在衔接先导课程上存在一定出入，适当删减旁枝末节，加强不同课程之间知识的连贯性与一致性。

3.1.2 内外兼修

智能科学与技术专业是现代科学技术的前沿学科，除涉及与计算机相关的基础课程之外，还要掌握智能科学领域的一些重点课程，比如脑与认知科学、模糊理论、机器学习等较尖端的理论，仅靠现有师资肯定无法满足专业需要。因此，采用内部培养与外部引进相结合的方式提高师资队伍整体水平。首先，加大自有师资队伍建设力度，充分发挥现有教师的执教经验优势并进行深造培养，快速学习校外先进的专业培养模式，将新知识与旧知识融会贯通，有利于传授学生知识。学校公派教师参加全国智能科学技术教育暨教学学术研讨会[3]，迅速搭上智能专业教育的直通车。其次，加大外部人才引进力度，在师资配备不足的情况下，还可以招募智能专业的优秀毕业生，为院系输入新鲜血液，带来新的专业发展动力。再者，深化教师之间的教学讨论、学术交流，让课程体系不断完善、相互贯通。

3.1.3 扬长避短

智能科学与技术专业的使命是为社会输送高质量的智能领域应用与开发人才，真正为人类创造社会价值。教学过程应该加强培养学生的动手实践能力，建立完善的实践课程体系。一方面，实践教学更受学生欢迎，加大实践课程比例有利于学生快速接受所学知识；另一方面，发挥二本院校学生优势，弥补短处，由于部分学生基础差、惰性强，课程理论内容可适当降低难度，并侧重实践方面相关知识学习，使学生在实验与实践过程中体会理论知识的精深之处，发挥实践课程的优势，规避学习理论知识困难的劣势。

3.2 课程体系主要结构

以智能信息处理和智能系统应用为主要培养方向的课程体系，结构上包括理论课程体系、实验课程体系、实习与毕业设计3个主要部分。

3.2.1 理论课程体系

理论课程包括学科基础课、专业主干课和专业选修课3部分。

学科基础课程以计算机科学与技术专业的课程为依托，同时为智能专业提供学科基础课程支撑。其中包括离散数学、程序设计基础、电路基础、电子技术基础、数据结构、计算机组成原理、操作系统、单片机原理及应用。

专业主干课程是智能专业的核心课程，也是特色课程。其中包括智能科学技术导论、脑与认知科学、人工智能基础、模式识别、不确定计算、智能信息处理、机器学习。

专业选修课程按照两个培养方向进行选修课程的设置，其中智能系统应用方向的课程包括智能机器人、机器视觉、物联网原理与应用、嵌入式系统设计；智能信息处理方向课程包括智能信息检索、数据挖掘、自然语言处理、数字图像处理。

3.2.2 实验课程体系

为了适应国家政策与院校培养目标的要求，学院加大实践教学投入力度，组织建设脑与认知实验室、智能机器人实验室、嵌入式系统设计实验室，为智能科学与技术专业实验课程提供实验场所，加大相应课程实践教学环节比例，大部分理论课程都涉及相关实验环节。其中，重点加强核心课程的实验，比如人工智能基础的算法实验、智能信息处理的BP算法实验、机器学习的分类与回归实验等。只有正确认识方法和理论，才能掌握这门课程，而动手完成实验才能真正融会贯通[4]。实验教学对于培养学生的动手实践能力大有裨益，也让学生通过形象直观的实验过程加深理解所学理论知识，极大调动学生的学习兴趣。

3.2.3 实习与毕业设计

通过实习，既可以验证学生在学校掌握所学知识的情况，也可以完成学生步入社会的过渡阶段，实习阶段还是辅助学生完成毕业论文的重要环节。针对智能科学与技术专业的特点，学生的实习方式采用多样化模式，包括自主实习、推荐实习、校企合作实习基地等。要求学生在实习期间完成相应的毕业设计内容并形成毕业论文。

4 结 语

应用型智能科学与技术专业的人才培养定位必须遵循与区域经济社会发展需求接轨的原则，努力实现与区域战略产业的对接，这样才能有利于专业的可持续发展和学生的高质量就业[5]。笔者在大连海事大学访学期间，通过对该校信息科学与技术学院智能科学与技术专业的相关教学资源进行深入研究，以辽宁理工学院为例，探索应用型本科院校开设智能科学与技术专业的发展思路，寻找出一条适合本院校开设智能科学与技术专业的建设之路，也可为今后其他兄弟类院校开办智能专业提供参考与借鉴的依据。