面向多智能载体的智能科学与技术专业课程群建设论文
时间：2021-08-31摘 要：面对人工智能时代带来的机遇挑战，分析智能科学与技术专业课程群建设在专业课程体系中的重要性，给出面向多智能载体应用智能群的建设思路和实施方法，探讨学业导师在课程群建设过程中对学生的引导作用。
关键词：多智能载体；课程群；学业导师
引 言
Google与李世石的人机之战，让人工智能热潮席卷全球[1]。国内外各类科技产业都对人工智能技术和应用加强研究应用投入。智能载体作为一种智能的实体，是一种智能的能够思想的可以同环境交互的硬件实体，已经从人工智能领域中一个重要的概念走进了人类的生活和工作中。IT龙头企业纷纷涉足智能产业，如Microsoft、Google、百度等。各种类型各种层次的智能载体不断涌现，如生活、工作中随处可見的计算机、手机、智能手表等。近年来，仿人型服务机器人的学习与应用受到越来越多的关注。由于其具有自然流畅的肢体动作、视觉、听觉等智能行为，能够与周围环境进行友好的交互，更加适应人们日常的生活环境而容易被人类所接受，并且在零售服务行业和家庭服务娱乐行业的应用已初见端倪。《中国制造2025》提出的“在新一轮科技革命和产业变革中，重点发展以医疗健康、家庭服务、教育娱乐等应用为代表的服务机器人应用需求”是其中的战略任务和重点[2]。
1面向多智能载体应用的课程群设计
作为应用型本科院校的智能科学与技术专业，其培养特色应是符合市场需求的，具有学习能力的智能技术型应用人才。为了让培养方案能够真正满足当前社会需求和学生自身未来发展，我们对应用型智能科技人才的企事业单位需求进行了大量的调研分析和统计工作发现，随着社会经济的快速发展，尽管不同企事业单位对人才的需求不尽相同，但对智能技术应用型人才的需求呈现急剧增长的上升趋势。通过了解行业需求，走访调研国内就业市场和分析相关岗位能力需求，特别是不断涌现的各类智能终端软件开发对智能科技人才的迫切需求，提出以“培养面向多智能载体的智能应用软件开发人才”为目标，以“仿人机器人软件开发+智能数据分析”为方向的人才培养机制，建立面向多智能载体应用的两个课程群，分别为服务机器人软件开发和数据智能分析应用提供阶梯性的课程保障。
为了确保学生今后具有不断学习、可持续发展的能力，在本科四年中，前两年注重让学生具有扎实的专业基础理论知识；后两年在学生对专业和自身兴趣充分了解的基础上，强化他们专业技术的学习和应用能力，因此两个课程群的具体实施主要放在本科后两年中开展进行。这两个课程群及与前期专业基础课程的关系示意图如图1所示，其中，专业基础课程包括软件和硬件基础。在整个课程体系中，专业基础和核心课程基本在大学二年级到三年级之间完成；之后学生根据自己的兴趣爱好，选择感兴趣的课程群（包括仿人机器人软件开发和智能数据分析）进行专业课程学习和技术综合应用。
近几年每届新生入学时，专业教师均会调查统计一年级新生的专业基础状况。调研中发现大部分学生对相关专业的了解和入门程度基本为零，对自己今后需要学习什么、如何学习都非常茫然，个别学生甚至从来没有接触过计算机。
因此，为了保障课程群建设和实施的顺利进行，围绕“智能算法在多智能载体中的应用”的核心目标，将课程群中的选修课程与专业基础课程实现有序衔接。课程之间的先后拓扑关系如图2所示，其目的是为了让学生能够尽早顺利走入专业，提高对专业的认识度，及时了解和评估自身的专业学习状态，在高年级确定课程群方向、选修专业课程时能够结合自身特点和兴趣进行选课，而不是仅仅为了赚取学分盲目跟风选课，课程之间缺少衔接，结果造成一些学生对所选课程不喜欢，教学效果不理想。
由图2可以看出，通过专业基础课程的教学，培养了学生计算思维的能力。学生在掌握基本的计算思维方法，具有一定的智能算法基础之后，可以根据自己的兴趣爱好选择对应的课程群。在仿人机器人软件开发课程群中，通过机器人视觉、语言处理、人机交互的理论和实践教学，引导学生理解和掌握服务机器人的软件开发流程，并能够在后续的项目实践课中完成对已学知识的综合应用；在智能数据分析课程群中，学生通过一系列课程教学，理解和掌握从数据采集、数据挖掘到数据显示的整个数据分析流程。
2面向多智能载体应用的课程群实施
如何引导学生根据自己的基础、兴趣和爱好选修对应的课程群是课程群实施过程中需要关注的内容。特别是对于大类招生入校的学生，他们在本科阶段第一年统一学习基础课程，同门课程多名教师任教，打乱了以往的班级建制。新生在选择专业基础课的任课教师时，由于不了解任课教师的教学特点，往往跟风选课。班级和课程的凝聚力都不高，学生之间交流沟通较少，甚至一些同学在课程结束后也相互不认识，不利于学生团队协作、相互沟通等能力的培养。为了保障前期专业基础课程与后续专业选修课程之间的衔接，需要在课程教学过程中融入激励机制，提高学生的学习积极性，扩大学生的受益面。
因此在课程群的实施过程中采用了“一考试，二证书，三项目”的方式与课程教学进行对接。
其中，“一考试”是将一年级的专业基础课程（例如程序设计基础、数据结构等）与上海市计算机等级考试相对应。由于学生刚刚结束高中生活，尽管大部分学生的动手能力一般，但普通学生具有良好的做题习惯，因此给一年级的学生设定了一年后的小目标。同时在课程教学中配套了与课程进度一致的在线习题，这样一方面能帮助学生顺利地向大学生活过渡，另一方面帮助学生养成良好的学习自觉性，提高学习动力，避免学习松懈。
“二证书”是指学生有了一定的专业基础，逐渐适应大学生活的条件下，将大学二年级的专业基础课程与软件水平资格证书进行对接。随着学生接触到的专业课程逐渐增多，如何引导他们将这些专业课程有机地衔接是二年级阶段面临的主要问题。一方面在专业课程教学中将教学新内容与已学专业内容有机结合扩展，另一方面为学生设定新的小目标引导他们如何更加扎实地掌握专业知识，提高自学专业知识和获取新知识的能力。endprint
“三项目”是指在学生熟悉了校园生活，专业知识扎实，对专业涉及领域有一定了解的基础上，根据自己的特点和爱好选择感兴趣的专业课程，并配套对应的项目进行实际的技术应用。本专业学生从大一入学开始就加入了有专业老师指导、学生自发组织的'专业社团，社团定期邀请正在做实际项目的高年级学生展示并进行项目介绍，通过学生之间互动交流，帮助学生从理论学习拓展至实际应用。
3学生导师在课程群实施中的引导作用
针对大类招生带来的学生选课、学生管理等新挑战，对学生的管理逐渐从以往的班级导师制过渡到以学生为本的学生导师制。一般来说，学业导师由专业的任课教师担任，能够保证对专业的培养目标、培养计划和教学环节具有充分的了解；学业导师从大学一年级新生刚入校时开始配备，指导过程伴随着学生大学期间的各个阶段，贯穿本科阶段的全过程。
在学生导师遴选阶段，导师和学生之间可以相互选择。学生导师根据自己的所授课程、专业特长和研究方向，选择有意向指导的专业（由于智能科学与技术专业本身具有多学科交叉的特点，所以专业导师可以根据自己的研究和教学情况选择有意向的专业）。新生入学后根据自身的学习目标、兴趣特点选择合适的学业导师。对于本专业的学生，由于学业导师担任了专业的课程教学工作，可以根据学生的个体情况，对学生专业课程的选择、专业课程的学习方法、每年的学业规划给出建议；对于外专业的学生，通过与导师之间的交流，可以将自身专业与智能科技有机结合，促进知识交叉与创新应用。
学生导师在指导过程中一般分为集体指导与个别指导两种方式。在现今的网络环境下，師生之间的交流与沟通方式也非常多样和便捷，诸如电话、Email、微信、面对面个别和集体访谈等多种方式。不论上述何种方式，一方面加强了学生与导师之间的联系与沟通，另一方面促进了学生之间的沟通与交流，特别是对于大一、大二低年级学生，高年级学长的专业课程选择和学习经验对他们今后的学习能起到很好的引导作用，帮助他们快速地适应大学的专业课程学习，有些同学甚至大学一年级就加入项目实践团队开展项目实践。高年级学生在自身专业知识的基础上，可以及时与老师和同学相互交流，互通有无，优势互补，提高专业知识的综合应用能力，形成共同促进的良性循环。
4结 语
人工智能时代的到来，为智能科学与技术专业的人才培养提供了新的机遇和挑战。以“智能算法在多智能载体中的应用”为专业培养核心，开展“面向多智能载体应用”的课程群建设和相应实践，加强对学生课程选修和专业学习过程的引导，以期将专业知识整合为一个科学高效的课程体系，为社会培养出符合市场经济发展需要的智能科技应用人才。
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