人工智能微专业培养体系研究

蔡长龙，赵明威，李炳，王增，田润妮

（西安工业大学 兵器科学与技术学院，陕西 西安）

一 引言

人工智能专业是培养具有良好的数学基础、计算机科学和人工智能等的相关知识和技能的高素质应用型人才的专业。经过培养，使学生具备良好的沟通、协作与其他学科融合及创新应用解决实际问题能力；能适应新技术发展并保持终身学习，具有高度的社会责任感、良好的职业道德；能在未来智能产品开发中承担数据采集与分析、模型构建、算法实现、软件开发等方面工作；也可从事人工智能应用研究、产品咨询、教育工作。其就业方向主要有智能搜索、图像处理、计算机视觉、模式识别和图像处理等，此外，还可以参与智慧城市构建，将服务、公共设施以及道路接入互联网，对能源、物料流、物流运输及交通等领域进行智能管控。可见，人工智能专业涉及领域非常广泛，目前，虽然全国范围内开设人工智能专业的高校非常多，但这是国家近年来才新开设的新工科专业，目前毕业生还远远不能满足国家和社会的现实需求，因此开设人工智能微专业、快速培养急需的人工智能应用型人才是非常必要的[1]。

微专业是以就业求职为导向而定制的职业体系化培养方案，避开了传统大学所擅长的大量的、系统的理论教学，转而提炼某一职业岗位的核心技能，通过5-10 门核心课程的集中学习，系统掌握职业岗位的工作方法和技巧，达到某一领域职业岗位工作技能的要求，使学习者能够快速就业或者实现职业变迁，弥补大学专业设置与企业用人需求之间匹配问题，微专业是从就业岗位和市场需求的角度出发，以学生职业为导向的专业课程[2-4]。“微”字充分体现了对特定工作岗位的针对性。微专业建设必要性和意义有：（1）微专业建设是学校基于学科综合优势，主动适应新技术、新业态、新模式、新产业的需求，加快布局未来战略必争领域的人才培养的具体举措，是为构建新型跨学科专业组织模式、促进学科专业交叉融合和产学研用协同发展而实施的多样化办学模式探索；（2）微专业着力于有效弥补大学专业划分过细、口径过窄及培养周期过长问题，提升专业培养与就业职业发展需求之间的匹配度，课程设置一般具有高阶性、交叉性、挑战度；（3）微专业可采用线上、线下、线上线下相结合等多种方式开展教学，教学方式灵活多样，开展教学活动的时间、地点灵活方便；（4）微专业一般不超过10 门课程，学生完成课程学习、考核合格即可获得微专业证书，小而精、既系统又灵活的微专业是目前在校大学生跨学科学习和个性化成长的新选择；（5）微专业在一定程度上打破了学院之间、专业之间的藩篱，促进学科的交叉融合，可以大大拓宽学生的知识面，提高学生的就业率[5-6]。

二 人工智能微专业建设现状

通过查阅相关资料，目前开设微专业的高校不少，主要有清华大学、西南交通大学、南京邮电大学、哈尔滨金融学院、云南林业职业技术学院、广东金融学院、山东交通学院、海军工程大学、深圳大学、湖南师范大学、上海健康医学院、杭州师范大学钱江学院、第二军医大学、装甲兵技术学院、湖南外贸职业学院、东莞职业技术学院、中北大学、河北地质大学、扬州大学广陵学院、深圳信息职业技术学院、山东大学、江苏大学、浙江大学、上海交通大学、复旦大学、南京大学、中国科学技术大学以及同济大学等，既有985、211 高校，也有一般本科院校、三本院校，同时还有高等职业技术院校等[2-8]。可见，微专业的开设是目前国内高校专业建设和学科建设的重要模式之一。

从查阅的文献可知，这些高校开设的微专业主要涉及心理健康服务专业、证券投资学专业、计算机专业、跨境电商专业、军事职业教育专业、装甲装备液压系统修理专业、智能机器人专业、会计学专业、轨道交通信号与控制专业、软件工程专业、银行客户管理专业、智能化病理学技术专业、信息学科专业、机械类专业、电力推进舰船专业、土木工程专业、电器工程及其自动化专业、物流工程专业、交通运输专业、创新转化管理专业、知识产权管理专业、航空超精密加工专业、智能网联汽车专业、智慧交通与智能制造专业、健康管理与政策专业、城市地下空间规划专业、国际组织与跨文化交流专业、多元智能医学植入体增材制造专业、北斗新时空技术与应用专业、汽车服务工程专业以及人工智能+X等[2-8]。可见，微专业涉及的专业很多、面很宽，但目前还未见有哪个高校在建设人工智能微专业。

人工智能是一个交叉性很强的学科，它涉及光电、机电、材料、计算机以及控制等相关学科，很难完全归属于哪一个独立的学科，这大大增加了构建人工智能微专业培养体系的难度。本文结合西安工业大学学科特色、人工智能专业建设及实践教学体系建设基础等，在充分论证的基础上，从专业培养目标与定位、招生对象及方式、教学组织形式、师资队伍、课程体系构建等方面构建了人工智能微专业培养体系。

三 人工智能微专业培养目标与定位

人工智能微专业以培养学生掌握人工智能核心理论与实践应用能力为核心，通过灵活的课程组织和先进的授课形式，以“宽口径、厚基础、育创新、强能力、重实践”的培养理念，使学生较为全面了解人工智能基本知识体系，掌握人工智能专业知识，提升面向专业应用的人工智能专业实践和创新能力，适应新技术、新业态、新模式以及新产业的社会发展趋势。

四 人工智能微专业招生

（一） 培养对象

具备较好的数理基础知识和专业基础知识、对人工智能理论知识、人工智能实践应用以及人工智能学科前沿发展趋势感兴趣的理工科专业在读3 年级或4 年级本科生。

（二） 招生方式

每年9 月份学校统一组织招生一次，学生自愿报名，学校根据报名学生人数、专业招生人数、学生前期学习基础等具体情况，采用集中面试或考核等方式择优录取。

（三） 推荐学制

建议1 年，最长不超过2 年；超过最长规定学制者取消学习资格。

（四） 结业要求

在学制期间，学生必须修完一定数量的课程学习和实践学习，获得至少14 学分。

五 人工智能微专业教学组织形式

（一） 教学形式

以开放在线课程、学生自行安排时间自主学习为主，结合视频直播课、前沿讲座、实习实训以及线下课堂教学等形式，开展线上、线下融合教学。

（二） 考核方式

（1）集中时间、规定地点闭卷考试；

（2）未通过课程考核者允许补考一次。

（三） 结业证书

申请修读人工智能微专业课程的期间，无任何未解除的违法违纪处分，所修课程达到修读学分要求后学生将被授予西安工业大学签章的“人工智能微专业”结业证书。

（四） 授课师资和实践条件

以西安工业大学兵器科学与技术学院、计算机科学与工程学院、电子信息工程学院、工业中心等教学部门人工智能、计算机、电信相关专业优秀教师授课为主，同时邀请行业知名专家组成教学团队。

西安工业大学建有智能创新工场，具备了开展人工智能相关的生产实习、专业实验、毕业设计、系统开发等条件，同时，专业所在学院已经与部分人工智能相关企业达成了人才培养初步合作意向，在技术技能人才培养方面积累丰富经验，建立了人工智能微专业的技术应用人才的实践基地，为人工智能微专业体系构建提供了实验实训条件。

除了校内基地，学校还与华为云（西安）人工智能创新中心、美林数据技术股份有限公司、探知图灵科技（西安）有限公司等企业在实验室建设、人才培养、学生就业、科研合作、兼职教师、教师培训、校外实习基地建设等方面签订了共建人工智能专业协议。

六 人工智能微专业课程体系的构建

培养目标是专业课程体系的前提和基础，课程体系是实现人才培养目标的载体和手段，因此人工智能微专业课程体系的构建是实现该微专业定位和培养目标的关键。西安工业大学人工智能专业于2020 年6 月申报、2021 年3 月获批建设，并2021年9 月招生一个班（30 人）。按照传统模式学校制订了人工智能专业的培养方案、课程体系、课程教学大纲、实践培养体系等，其课程体系共164 学分。

根据微专业基本概念和特点，人工智能微专业必须要提炼出人工智能专业的核心课程，并且学习课程时间要尽量缩短，那么人工智能微专业就不能像传统专业培养那样去系统地从基础课、专业基础课、专业课、专业核心课来开设课程，就需要高度凝练和压缩，如何解决这些问题正是微专业课程体系设计的关键所在。鉴此，我们将人工智能微专业的课程体系设置为专业基础课程、专业核心课程、专业模块课程、线下实训实践课程四类。每学分的线上课程教学周期一般为8 周。每门课程具体安排以相关课程的教学大纲为准。

（一） 专业基础课程

专业基础课程均为学生自修课程或已修课程。该课程为人工智能的学习在编程基础、计算机程序设计、数学、电路、传感器等方面做好准备。学生可根据自身情况及已有基础，在正式学习人工智能微专业前自行选择完成专业基础课程的学习。专业基础课程主要包括：高等数学、线性代数、计算机程序设计基础、传感器、微机原理及接口技术、信号与系统、自动控制原理以及电工电子技术等。这也是微专业招生时对报名学生的要求。

（二） 专业核心课程

专业核心课程学习主要是帮助学生更好地掌握人工智能基础理论脉络体系及人工智能的应用领域，这部分的学习是从事人工智能专业技术的基本内容，属于通用性的。设置的主要课程有人工智能导论、算法与数据结构、图像处理与模式识别、机器学习、Python 语言程序设计，每门课2 学分，最低学分修读要求为8 学分，即至少修读4 门课。

（三） 专业模块课程

结合西安工业大学原有学科、专业的优势，更好地体现人工智能微专业的专业特色，也为了避免将微专业的课程设置过多，故将人工智能微专业开设两个专业模块课程，一个是偏自然语言处理的，一个是偏视觉处理的，学生可根据自身基础及研究兴趣自行选择，该环节为选修，每门课2 学分，最低学分修读要求为4 学分，即至少选修2 门课。主要课程包括机器视觉基础、自然语言处理、大数据应用技术和数字图像处理。

（四） 线下实训实践课程

为了进一步提升学生的人工智能工程应用与实践能力，每届将组织邀请高校及产业界知名专家组成师资力量，围绕科技创新与实践开展主题实训，打通学术、产业边界，构建系统性知识训练。主要课程包括智能机器人避障与路径设计、工业机器人基本操作与虚拟仿真或其它人工智能实践相关训练课程，每门课1 学分。该环节为必修，最低学分修读要求为2 学分。

七 结语

为了满足社会用人市场对人工智能专业人才的需求，本文结合西安工业大学人工智能专业建设情况和人才培养规划，构建了人工智能微专业培养体系，详细介绍了人工智能微专业的招生对象、招生要求、学制、学分、课程设置等方面内容。通过对人工智能微专业核心课程体系的构建，将有助于快速培养学生的人工智能专业核心知识，弥补传统大学专业设置与企业急需用人矛盾的问题，快速提高学生的从业能力。