董昕，陳欣，蘭玉彬，鄧小玲

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 電子工程學(xué)院（人工智能學(xué)院），廣東廣州 510642）

近年來，為搶抓人工智能發(fā)展的重大戰(zhàn)略機(jī)遇，構(gòu)筑我國人工智能發(fā)展的先發(fā)優(yōu)勢，按照黨中央、國務(wù)院的部署要求，國家各部門相繼出臺了各項(xiàng)政策。《中國制造2025》中提出，要以推進(jìn)智能制造為主攻方向，促進(jìn)制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化[1]。為充分發(fā)揮人工智能技術(shù)創(chuàng)新的引領(lǐng)作用，2016年，國家發(fā)展改革委、科技部、工信部、中央網(wǎng)信辦聯(lián)合制定印發(fā)了《“互聯(lián)網(wǎng)+”人工智能三年行動實(shí)施方案》，指出要著力突破若干人工智能關(guān)鍵核心技術(shù)，著力加強(qiáng)人工智能應(yīng)用創(chuàng)新，促進(jìn)人工智能在國民經(jīng)濟(jì)社會重點(diǎn)領(lǐng)域的推廣，培育壯大人工智能產(chǎn)業(yè)[2]。2017年7月，國務(wù)院印發(fā)了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，提出要以加快人工智能與經(jīng)濟(jì)、社會、國防深度融合為主線，以提升新一代人工智能科技創(chuàng)新能力為主攻方向，發(fā)展智能經(jīng)濟(jì)，建設(shè)智能社會，維護(hù)國家安全[3]。為引導(dǎo)高等學(xué)校瞄準(zhǔn)世界科技前沿，不斷提高人工智能領(lǐng)域科技創(chuàng)新、人才培養(yǎng)和國際合作交流等能力，為我國新一代人工智能發(fā)展提供戰(zhàn)略支撐，教育部于2018年4月制定《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》，提出到2025年，高校要在新一代人工智能領(lǐng)域科技創(chuàng)新能力和人才培養(yǎng)質(zhì)量顯著提升；到2030年，高校要成為建設(shè)世界主要人工智能創(chuàng)新中心的核心力量和引領(lǐng)新一代人工智能發(fā)展的人才高地，為我國躋身創(chuàng)新型國家前列提供科技支撐和人才保障[4]。

自2018年首批高校獲教育部批準(zhǔn)開設(shè)人工智能本科專業(yè)，到2022年，開設(shè)人工智能專業(yè)的高校從最初的35所發(fā)展到440所。目前人工智能在醫(yī)療、教育、交通、金融、制造業(yè)等多個領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景?；趹?yīng)用型人才缺口巨大，高校要在新一代人工智能領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)科技創(chuàng)新能力和人才培養(yǎng)質(zhì)量顯著提升，這就要求高校不僅要注重學(xué)生理論知識的學(xué)習(xí)，還要提高學(xué)生的實(shí)踐動手能力，根據(jù)市場需求改革人工智能實(shí)踐教學(xué)，探索新的實(shí)踐教學(xué)模式，以培養(yǎng)高級應(yīng)用型和算法型專業(yè)人才。

1 人工智能專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革的現(xiàn)實(shí)問題

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)積極響應(yīng)國家號召，配合國家整體戰(zhàn)略部署，于2019年11月成立了人工智能學(xué)院，并于2020年3月獲批開設(shè)了人工智能本科專業(yè)。人工智能專業(yè)自2020年秋季開始招生，現(xiàn)只有大一、大二年級學(xué)生，人工智能實(shí)踐教學(xué)模式也始終在探索中前進(jìn)。由于人工智能應(yīng)用涉及的專業(yè)領(lǐng)域眾多,且學(xué)生的學(xué)科背景迥異,對人工智能產(chǎn)業(yè)認(rèn)知不足,實(shí)踐教學(xué)的有效開展面臨諸多挑戰(zhàn)[5]。在探索制定人工智能實(shí)踐教學(xué)模式的過程中，發(fā)現(xiàn)了一些亟須解決的問題。

1.1 實(shí)踐課程安排不夠充分

由于人工智能專業(yè)是新開設(shè)專業(yè)，部分實(shí)驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)平臺仍在建設(shè)中。大一、大二學(xué)生開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程較少，學(xué)生在學(xué)習(xí)到專業(yè)知識后，不能及時地通過實(shí)踐來驗(yàn)證，所學(xué)知識還停留在理論層面，不能與實(shí)際生產(chǎn)生活產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，未能滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的獲得感與成就感，降低了學(xué)生繼續(xù)深入探究鉆研的興趣和積極性[6]。

1.2 實(shí)踐課程銜接不夠緊密

人工智能專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐課程由不同的教師負(fù)責(zé)，在從大一到大四的實(shí)踐內(nèi)容中，實(shí)踐難度和深度是層層遞進(jìn)的，學(xué)生通過每個學(xué)期的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，將逐漸構(gòu)筑起人工智能學(xué)科的知識體系結(jié)構(gòu)[7]。但在實(shí)踐課程的授課過程中，任課教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生對于前面學(xué)期應(yīng)該掌握的理論、操作和方法存在沒有掌握的情況，或者出現(xiàn)任課教師對學(xué)生應(yīng)該掌握的實(shí)踐內(nèi)容了解不夠清晰的問題。

1.3 人才培養(yǎng)方向與企業(yè)需求沒有完成對接

高校面臨培養(yǎng)適應(yīng)時代發(fā)展需求的實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力并重的人工智能人才的挑戰(zhàn)[8]。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)電子工程學(xué)院（人工智能學(xué)院）多次開展“訪企拓崗促就業(yè)”專項(xiàng)行動，走訪畢業(yè)生所在企業(yè)和校友企業(yè)，由于人工智能專業(yè)沒有高年級學(xué)生和畢業(yè)生，學(xué)校、學(xué)院對人工智能專業(yè)契合度非常高的企業(yè)、校友的走訪相對欠缺，通過走訪企業(yè)所獲得的人才聯(lián)合培養(yǎng)、產(chǎn)教融合[9]、科研攻關(guān)等更多領(lǐng)域開展的合作更傾向于已有多屆畢業(yè)生的學(xué)科和專業(yè)。

2 “厚基礎(chǔ)，求創(chuàng)新，重實(shí)踐”的實(shí)踐教學(xué)體系

人工智能專業(yè)根據(jù)實(shí)踐教學(xué)模式探索中遇到的現(xiàn)實(shí)問題，結(jié)合學(xué)校、學(xué)院的實(shí)際情況，探索出了“厚基礎(chǔ)，求創(chuàng)新，重實(shí)踐”的實(shí)踐教學(xué)體系，正逐步應(yīng)用到專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革中。

2.1 “厚基礎(chǔ)”——專業(yè)依托兩個國家級平臺和多個省部級平臺

專業(yè)擁有科技部“國家精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)航空施藥技術(shù)國際聯(lián)合研究中心”、國家外國專家局、教育部立項(xiàng)的“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)航空應(yīng)用技術(shù)研究學(xué)科創(chuàng)新引智基地（111基地）”兩個國家級平臺。還有廣東省智慧果園現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心、廣東省科技廳“國際農(nóng)業(yè)航空施藥技術(shù)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”、廣東省教育廳“農(nóng)業(yè)航空應(yīng)用技術(shù)國際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”等省部級平臺，辦公用房面積約3000平方米，研究服務(wù)場地用房面積近7000平方米，儀器設(shè)備超過3000萬元。目前，研究團(tuán)隊(duì)的科研設(shè)施設(shè)備在國內(nèi)處于領(lǐng)先水平，可為人工智能實(shí)踐教學(xué)建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)的保障。

2.2 “求創(chuàng)新”——創(chuàng)建人工智能實(shí)驗(yàn)平臺，組建實(shí)踐教學(xué)核心團(tuán)隊(duì)

為克服新專業(yè)有限的實(shí)驗(yàn)條件，將實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐內(nèi)容合理地布局在人工智能專業(yè)的培養(yǎng)計劃中，提高實(shí)踐環(huán)節(jié)占總學(xué)時的比例。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)人工智能專業(yè)與英特爾公司合作共建了Intel人工智能實(shí)訓(xùn)室，搭建了基于Intel技術(shù)的AIReady人工智能開發(fā)實(shí)驗(yàn)平臺。實(shí)驗(yàn)平臺擁有超強(qiáng)算力的GPU集群的支撐，先進(jìn)的云平臺技術(shù)擁有高并行、高吞吐、低時延的極致性能，平臺獨(dú)立的系統(tǒng)部署，使資源使用和運(yùn)維的成本顯著降低。該實(shí)驗(yàn)平臺內(nèi)置課程、案例、數(shù)據(jù)集、教學(xué)視頻、教學(xué)課件、習(xí)題等海量資源，支持管理員、教師用戶、學(xué)生用戶、科研用戶四類用戶登錄使用，教師用戶可以選擇系統(tǒng)內(nèi)置課程資源進(jìn)行教學(xué)，也可以自定義創(chuàng)建內(nèi)容、上傳教學(xué)資源到平臺分配給學(xué)生，平臺可以自動統(tǒng)計學(xué)生每日出勤率，學(xué)生可以使用平臺中的多種開源深度學(xué)習(xí)框架進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練，上傳實(shí)驗(yàn)報告、參與考試，平臺也會對考試成績進(jìn)行分析統(tǒng)計。目前該平臺已在測試階段，將于2022年秋季學(xué)期廣泛應(yīng)用于實(shí)踐教學(xué)。

教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)是實(shí)踐教學(xué)建設(shè)的架構(gòu)，是提高教師實(shí)踐教學(xué)水平的重要抓手[10]。人工智能系組建了實(shí)踐教學(xué)核心團(tuán)隊(duì)，由團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人研究培養(yǎng)方案中的實(shí)踐課程體系，組織團(tuán)隊(duì)教師研討培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱，注意各課程之間的銜接，剔除不同實(shí)踐課程中的重復(fù)部分，考慮如何做好與教學(xué)模塊的銜接工作[11]，然后從整個培養(yǎng)方案的角度進(jìn)行研討，為下一次人才培養(yǎng)方案修訂做好準(zhǔn)備。

2.3 “重實(shí)踐”——建立校企協(xié)同育人機(jī)制[12]和本科生導(dǎo)師制

人工智能專業(yè)在電子工程學(xué)院的辦學(xué)基礎(chǔ)上，以人工智能為核心，以邊緣智能為特色，以智慧農(nóng)業(yè)為引領(lǐng)，打造云、邊、端系統(tǒng)級人工智能教學(xué)體系，突出項(xiàng)目制的實(shí)踐教學(xué)特色，培養(yǎng)從AI應(yīng)用到算法設(shè)計的全產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的急需人才。人工智能實(shí)踐教學(xué)平臺搭載了Intel的AINUC學(xué)習(xí)套件、開發(fā)套件和部署套件，華為的Atlas 200DK的人工智能開發(fā)套件，英偉達(dá)Jetson nano等邊緣智能開發(fā)套件等，為人工智能實(shí)踐教學(xué)提供了有力保障。

人工智能專業(yè)依托人工智能協(xié)會和無人機(jī)協(xié)會兩個學(xué)生課外學(xué)術(shù)組織開展實(shí)踐教學(xué)，人工智能協(xié)會承辦第一屆“Intel杯”華南農(nóng)業(yè)大學(xué)人工智能大賽，舉辦人工智能知識競賽、智能駕駛挑戰(zhàn)賽等科技競賽，為學(xué)生課外實(shí)踐與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)提供團(tuán)隊(duì)支撐，鼓勵學(xué)生積極參與學(xué)科競賽、科研項(xiàng)目，提高自主學(xué)習(xí)、自我發(fā)展和不斷創(chuàng)新的能力[13]，培養(yǎng)學(xué)生將專業(yè)知識、算法與技能融會貫通，能夠獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問題，并利用所掌握的技術(shù)體系解決本學(xué)科或跨學(xué)科問題的能力。

為發(fā)揮教師在“三全育人”中的主導(dǎo)作用，引導(dǎo)專業(yè)教師更多地參與到本科生職業(yè)生涯發(fā)展規(guī)劃和就業(yè)創(chuàng)業(yè)的引導(dǎo)工作中，人工智能專業(yè)在全體學(xué)生中推行本科生導(dǎo)師制[14]，每位學(xué)生選擇專業(yè)教師作為自己的導(dǎo)師，導(dǎo)師指導(dǎo)學(xué)生學(xué)業(yè)學(xué)習(xí)、參加各類學(xué)科競賽、參與導(dǎo)師課題組研究、完成畢業(yè)設(shè)計等內(nèi)容。本科生導(dǎo)師工作納入年度考核內(nèi)容，制定了三個層次的考核指標(biāo)體系，保證本科生導(dǎo)師制在實(shí)踐教學(xué)中發(fā)揮積極作用。

3 實(shí)踐教學(xué)體系改革的成效

人工智能專業(yè)教師依托兩個國家級平臺和省部級平臺，聯(lián)合承擔(dān)了多項(xiàng)國家和省級重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目，在農(nóng)業(yè)人工智能和無人裝備領(lǐng)域有著多年的研究基礎(chǔ)，主持了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃專項(xiàng)“地面與航空植保高工效智能裝備（經(jīng)費(fèi)9600萬）”、廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計劃專項(xiàng)等多個重大項(xiàng)目，總經(jīng)費(fèi)超過1.5億元，已發(fā)表學(xué)術(shù)論文470余篇，其中SCI(EI)收錄論文280余篇，申請專利100余項(xiàng)，獲省部級以上科技獎勵科學(xué)技術(shù)獎4項(xiàng)，為實(shí)踐教學(xué)提供了良好的技術(shù)支撐和管理經(jīng)驗(yàn)。

人工智能實(shí)驗(yàn)平臺的應(yīng)用，提高了學(xué)生的實(shí)踐動手能力，學(xué)生通過平臺的鍛煉，對人工智能相關(guān)核心技術(shù)有了更直觀的感受，激發(fā)了學(xué)習(xí)的興趣[15]和成就感。實(shí)踐教學(xué)核心團(tuán)隊(duì)通過完成各實(shí)踐課程的銜接工作，使學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)踐課程間的平穩(wěn)過渡，形成完整的知識體系結(jié)構(gòu)，顯著提高了人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

人工智能專業(yè)與Intel、科大訊飛、大疆、極飛科技、高科新農(nóng)、泰迪、海瑞、軒轅等公司始終保持合作關(guān)系，與科大訊飛等企業(yè)合作，籌建人工智能創(chuàng)新工作室“雙創(chuàng)”工作平臺，以科技創(chuàng)新競賽和學(xué)術(shù)培訓(xùn)為基礎(chǔ)，在本科生導(dǎo)師的指導(dǎo)下，大一、大二學(xué)生積極參加中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、中國大學(xué)生計算機(jī)設(shè)計大賽人工智能挑戰(zhàn)賽、全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽等相關(guān)比賽，取得了一定成績，學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力得到進(jìn)一步提高，實(shí)踐育人新模式初見成效。

4 結(jié)語

在當(dāng)前的時代背景下，人工智能專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的改革探索具有重要意義。本文以華南農(nóng)業(yè)大學(xué)人工智能專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的改革為例，分析本專業(yè)實(shí)踐教學(xué)所遇到的現(xiàn)實(shí)問題，為有效在實(shí)踐教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力，構(gòu)建了“厚基礎(chǔ)，求創(chuàng)新，重實(shí)踐”的實(shí)踐教學(xué)體系，依托兩個國家級平臺和多個省部級平臺，創(chuàng)建人工智能實(shí)驗(yàn)平臺，組建實(shí)踐教學(xué)核心團(tuán)隊(duì)，建立校企協(xié)同育人機(jī)制和本科生導(dǎo)師制，引導(dǎo)學(xué)生積極參與學(xué)科競賽，提高了人工智能專業(yè)學(xué)生在綜合素質(zhì)、專業(yè)實(shí)踐、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等方面的能力，在培養(yǎng)人工智能應(yīng)用型人才上取得了初步成效。