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摘要:在高职院校职业教育重心转移的战略下,新工科专业对高校的工科专业建设提出新的要求,将“人工智能”新概念融入到工科专业建设中亟待解决。文章分析人工智能在高职院校的发展,结合传统的电子信息课程与人工智能相关课程的联系,以“嵌入式人工智能”方向为例,从课程安排、课程内容、课程实验、课程实训等方面总结嵌入式人工智能方向的特点,在电子信息专业下开展人工智能方向的教学研究,通过教学安排探讨嵌入式人工智能的课程建设。
关键词:嵌入式;人工智能;电子信息;课程建设
本文引用格式:董天天,等.高职院校嵌入式人工智能课程建设的探索与实践[J].教育现代化,2019,6(51):110-112.
新工科专业是以智能制造、人工智能、机器人等用于传统工科专业的升级改造,完成对国家新兴产业人才的培养,是高职院校工科专业特别是电子信息类专业的人才培养。新经济的发展需要实践操作强、创新能力强、专业综合强的复合型人才,因此高职院校工科专业必须与新工科专业与时俱进,在产业布局方面与新兴产业、新经济接轨,在传统工科专业上与人工智能技术融合,在专业人才培养方案方面保留基础专业课程,开设嵌入式人工智能相关课程,为学生就业既保证了传统专业技能的需要,又提高了对新兴产业岗位需求的专业能力[1]。我国高校新的发展走向,特别是对以工科人才培养为主要构成的高校,应加强人工智能与电子信息专业建设交叉融合,培养出复合型、应用型的社会紧缺人才[2]。
一 课程研究现状及趋势
人工智能涉及学科众多,是众多先进技术的结合体,在人工智能学习背景下,软硬件相关知识过硬的电子信息类专业人才已经成为社会上最为紧缺的人才。而国内外针对人工智能的人才培养教学布局比较分散。目前,在我国高校中,开设人工智能专业的院系主要有20余所高校,如西安交通大学的“人工智能与机器人研究所”,深圳职业技术学院的“基于GitHub开源项目的自主学习辅导课程”在线教学资源等。除此之外,国内众多高校的计算机系、电子系、自动化系等院系大都设有与人工智能相关的专业。与国内大学类似,国外大学中,除英国爱丁堡大学设有人工智能系外,大部分高校也将人工智能设在计算机系、电子电气工程系或自动化系的专业方向中,其中美国麻省理工学院、康奈尔大学、斯坦福大学、卡内基美隆大学、加州大学伯克利分校还建有人工智能实验室。
二课程建设面临的问题
1.在传统的电子信息课程计划中规划与人工智能息息相关的课程(Python编程基础、传感器应用技术、TensorFlow应用与实践等课程),实现多学科融合面临较大挑战。
2.在传统的电子信息专业建设中加入“人工智能”相关理论和实践,不仅需要教师掌握单片机技术,C语言设计等传统课程的教学,还需要加强在图像处理方面的学习,对教师的教学任务提出更高的要求,故师资队伍的质量提升亟待解决[3]。
3.如何对传统实验室进行改造或新建实验室,把电子信息工程专业技术应用于智慧城市、互联网、机器人等热门领域,满足“人工智能”相关课程教学,提高学生动手能力,是需要解决的一个关键问题[4]。
三 课程建设的探索
(一)课程内容设计
本文以嵌入式人工智能培养方向的电子信息专业人才培养探索为研究内容,把人工智能相关课程与电子信息工程专业交叉融合,在培养方案中合理安排及修改新课程,在培养模式上提高创新,更好地适应新兴产业对复合型人才的要求[5]。主要体现以下三个方面:
(1)注重课程体系及人才培养方案的修改。高职院校电子信息工程专业人才未来的就业方向,应该重点研究目前新兴产业和新经济对人才的技术需求。根据新的技术需求合理修订及完善人才培养方案,完善实验室软硬件平台建设,改革校企合作培养模式。
(2)教学实践多样化。采取以学生兴趣为主的项目式教学实践模式,在电子信息工程专业课程体系上,增加人工智能新概念,通过设置课程案例的多样化、智能化及简易实现化,使学生产生对专业技术的认可,在课程中认识到专业技术的先进性,在课程中拓宽学生的知识领域,在实践中提高学生的动手能力。鼓励学生参加职业技能竞赛,培养一批高素质的应用型专业人才[6]。鼓励学生加入创新型社团,开展专业技能的学习,培养学生主动学习能力[7]。
(3)加强教师教学及科研能力。注重提高电子信息工程专业教师的教学及科研水平,通过参加谷歌人工智能师资培训学习人工智能相关专业知识,应用于学生专业技能竞赛指导,从而提高教师的专业实践能力及专业技术水平,更好地应用于新专业的教学中。
(二)课程方法设计
(1)文献研究的方法。本文以嵌入式人工智能培养方向的电子信息专业人才培养探索为研究内容,采取查阅相关政策性文件、研究文献材料等手段,了解和掌握当下开设人工智能方向的最新研究动态和成果,认真梳理目前相关学术研究和理论观点,从而奠定本课程研究的基础。
(2)调查研究的方法。本文将选择Google中国教育、企业单位及高等院校进行现场调研,对相关工作人员进行个人访谈,在亲身的体验与广泛地接触问题涉及的研究对象的第一手情况及资料,尽最大努力掌握与研究对象相关的状况及未来发展的趋势,在此基础上开展周密细致的研究,以取得规律性的观点和认识,进而得出真实客观、与实际情况相符的结论。
(3)比较分析的方法。本文主要分析如何在传统电子信息工程专业培养方案中紧密融入“人工智能”相关课程,同时注重分析和总结不同高校之间在基于人工智能培养方向的电子信息专业人才培养探索实践教学体系工作方面的经验和做法,为推进高职院的实践教学体系常态化机制建设的提供参考与借鉴。
(三)课程规划设计
目前拟以江苏信息职业技术学院电子信息工程专业的课程体系和专业方向为基础,在电子信息工程专业新增“嵌入式人工智能”方向,教学计划中开设2个行政班规模的教学工作。建设计划及任务如下:
(1)制定“1+AI”人才培养方案及课程体系2018年10月-2019年2月,制定人工智能概述、Python编程基础、TensorFlow基础,开设面向机器视觉应用工程师、工业智能机器人应用等岗位的专业课程。
(2)加大师资队伍培养力量2019年积极参加谷歌等公司的技术培训和研讨会,为教师队伍成长创造条件,不断扩大参与教师人数。
(3)开展创新创业教育2019.3月-6月,与无锡市物联网产业融合,积极参加中美创客大赛、无锡市职业创新大赛、挑战杯和“互联网+”竞赛等活动,推动人工智能的创新创业教育实践[8]。
(4)建设实践教学环境2019年7月-10月,加大人工智能方向的教学设备投入,规划适应产业发展的实践环境,未来三年预计投入200万以上的经费。
四 课程实践效果
高职院校嵌入式人工智能方向的课程实践应用于创新型社团学生,实践效果如下。(1)学生的专业技能实现了多学科交叉融合,同时提高了创新能力,提升了职业素养。(2)在各类技能竞赛中取得了优异成绩:获2018年江苏省职业院校技能大赛一等奖1项、二等奖1项、2018年江苏省大学生机器人大赛一等奖1项、二等奖1项、2018年无锡市职业教育创新大赛一等奖1项等。(3)嵌入式人工智能方向的课程实践是专业的核心内容,是培养学生的实践能力和创新能力,也为培养复合型、应用型人才提供保证。
五 结论
人工智能是新工科对高职院校在高校转型发展战略下对传统工科专业的升级改造,在电子信息类专业下开设嵌入式人工智能方向,调整专业结构,使电子信息类专业与人工智能的结合,依托原有专业的平台,从应用项目开发、应用性竞赛、创新项目研究三个方面引导和培养学生,让学生参与到具有实际应用意义的项目开发当中去,提高专业交流,加强人工智能与电子信息专业建设交叉融合,培养出复合型、应用型的社会紧缺人才。
参考文献
[1]夏建国,赵军.新工科建设背景下地方高校工程教育改革发展刍议[J].高等工程教育研究,2017(03):15-19+65.
[2]李光林,曹洪奎,关维国.面向应用型的电子信息工程专业人才培养模式[J].高教学刊,2018(05):163-165.
[3]范立南,李佳洋.面向新工科的综合性本科电子信息类专业群建设探索与实践[J].中国教育技术装备,2018(06):76-77+82.
[4]高英杰,陈正宇,徐楠,等.“人工智能”新概念下应用型电子信息工程专业培养模式研究[J].教育现代化,2017,4(39):95-96+99.
[5]陆国栋,李拓宇.新工科建设与发展的路径思考[J].高等工程教育研究,2017(03):20-26.
[6]滕鑫,张悦,唐颂超,等.高校实验室在各类学科竞赛中管理模式的研究[J].实验技术与管理,2014,31(01):211-214.
[7]孙玉明.“任务驱动”教学法探讨与实践[J].湖南科技学院学报,2005(06):248-249.
[8]关伟,赵延廷,董诗琪.以学科竞赛为载体推动高校课堂教学改革[J].中国现代教育装备,2012(05):99-100+106.
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