郭文忠 于元隆

（1. 福州大學(xué) 數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，福建 福州 350116；2. 福州大學(xué) 人工智能研究院，福建 福州 350116）

一、引言

隨著大數(shù)據(jù)科學(xué)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、跨媒體計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的快速進(jìn)步，人工智能在工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、管理決策等各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著巨大作用。 人工智能有助于實(shí)現(xiàn)社會(huì)生產(chǎn)力的躍進(jìn)式上升，是社會(huì)發(fā)展的“加速器”，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“新引擎”［1］。 人工智能發(fā)展作為國(guó)家科技創(chuàng)新戰(zhàn)略受到高度重視。 當(dāng)前，人工智能的相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，各領(lǐng)域?qū)θ斯ぶ悄艿母叨巳瞬判枨笫志o迫，尤其是科技創(chuàng)新的拔尖人才還存在明顯缺口［2］。 這些需求是傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科的人才培養(yǎng)體系所無(wú)法滿足的。

構(gòu)建前沿先進(jìn)的復(fù)合型知識(shí)體系，專注于人工智能的科學(xué)研究、應(yīng)用創(chuàng)新的核心競(jìng)爭(zhēng)力培育，是社會(huì)對(duì)高等學(xué)校提出的現(xiàn)實(shí)要求。 然而面向人工智能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新需求的拔尖人才培養(yǎng)，傳統(tǒng)單一的工科培養(yǎng)模式主要存在的問(wèn)題有：（1）人工智能的技術(shù)創(chuàng)新依賴于扎實(shí)的科研基礎(chǔ)，且由多學(xué)科交叉融合，其主干課程多，理論難度大，現(xiàn)有課程體系的前沿性與深度都不足；（2）傳統(tǒng)培養(yǎng)主要還是面向全體學(xué)生，即便是設(shè)置了實(shí)驗(yàn)班的研究型培養(yǎng)，但仍然沿襲重知識(shí)傳授的教學(xué)方式，學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識(shí)較為系統(tǒng)，明顯缺乏自主思考的培養(yǎng)與提升；（3）缺乏培養(yǎng)拔尖人才的良好學(xué)術(shù)環(huán)境和氛圍；（4）畢業(yè)生的工程應(yīng)用能力強(qiáng)，但深度的學(xué)術(shù)創(chuàng)新思維能力弱；（5）學(xué)術(shù)研究局限于實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生缺少通過(guò)產(chǎn)業(yè)的真實(shí)應(yīng)用優(yōu)化科研成果的實(shí)際能力。

二、人才培養(yǎng)思路

福州大學(xué)結(jié)合學(xué)校的科研優(yōu)勢(shì)和辦學(xué)實(shí)際，以培養(yǎng)人工智能拔尖人才為目標(biāo)，開展了“一中心、兩支撐、三融合、四構(gòu)建”的培養(yǎng)模式創(chuàng)新與實(shí)踐工作，如圖1 所示。 改革的核心思路在于：面向“數(shù)字福建”“數(shù)字中國(guó)”的人工智能相關(guān)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新技術(shù)需求，培育人工智能多學(xué)科交叉復(fù)合的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力，以學(xué)校的科研優(yōu)勢(shì)特色方向?yàn)樽ナ?，打造特點(diǎn)鮮明的人工智能拔尖人才培養(yǎng)方案、課程體系、實(shí)訓(xùn)實(shí)踐、評(píng)價(jià)與監(jiān)控機(jī)制。

具體來(lái)說(shuō)，培養(yǎng)模式的建設(shè)思路包括：（1）“一中心”：即面向產(chǎn)業(yè)需求，以人工智能的拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)為中心。 （2）“兩支撐”：夯實(shí)數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)的理論基礎(chǔ)支撐，并強(qiáng)化科研實(shí)踐實(shí)訓(xùn)支撐。 （3）“三融合”：促進(jìn)科研與教學(xué)深度融合，把前沿科學(xué)研究與先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用及時(shí)融入教學(xué)內(nèi)容，提升教學(xué)內(nèi)容的高階性；實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐有機(jī)融合，提升學(xué)生的原始創(chuàng)新能力；推進(jìn)基地與平臺(tái)密切融合，利用各大平臺(tái)和高新企業(yè)落戶學(xué)?？萍紙@的“無(wú)縫對(duì)接”優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化學(xué)生全過(guò)程的成長(zhǎng)條件［3］。 （4）“四構(gòu)建”：構(gòu)建基于科研優(yōu)勢(shì)特色的課程體系；構(gòu)建“實(shí)驗(yàn)課程實(shí)操—實(shí)驗(yàn)室科研實(shí)訓(xùn)—企業(yè)科研實(shí)戰(zhàn)”的實(shí)踐體系；構(gòu)建面向科研成效與成果產(chǎn)出的人才評(píng)價(jià)與監(jiān)控機(jī)制；構(gòu)建科研和教學(xué)互相促進(jìn)的課程團(tuán)隊(duì)。

圖1 人工智能拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)思路

三、人才培養(yǎng)實(shí)施舉措

福州大學(xué)緊緊圍繞自身在集成電路、大數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等人工智能領(lǐng)域的科研優(yōu)勢(shì)方向，自底向上從扎實(shí)的學(xué)術(shù)理論基礎(chǔ)出發(fā)，驅(qū)動(dòng)科學(xué)思維培養(yǎng)。 切實(shí)加強(qiáng)科研實(shí)踐與實(shí)訓(xùn)，啟發(fā)學(xué)術(shù)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新能力與探索精神，進(jìn)而提升科研素養(yǎng)。 注重人工智能領(lǐng)域的交叉學(xué)科知識(shí)，全面促進(jìn)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用的拔尖人才脫穎而出。 人才培養(yǎng)的體系建設(shè)如圖2 所示。

（一）重建知識(shí)體系，理論教學(xué)與素質(zhì)教育相輔相成

學(xué)校對(duì)人工智能教學(xué)知識(shí)體系與課程結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面的梳理和重構(gòu)，夯實(shí)理論基礎(chǔ)、覆蓋學(xué)科前沿、強(qiáng)化學(xué)科交叉、加強(qiáng)課程思政建設(shè)，提升綜合素養(yǎng)［4］。 課程體系主要特色在于：

圖2 人工智能拔尖人才培養(yǎng)的體系建設(shè)

第一，以導(dǎo)論研討課為起點(diǎn)，啟發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，開啟學(xué)術(shù)研究之門。 開設(shè)集成電路技術(shù)導(dǎo)論、人工智能導(dǎo)論、大數(shù)據(jù)導(dǎo)論等學(xué)科導(dǎo)論課，并聘請(qǐng)國(guó)內(nèi)外知名專家大師為導(dǎo)論課程做學(xué)術(shù)講座。 由此堅(jiān)定學(xué)生的科研學(xué)習(xí)志向，樹立學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。 第二，深化基礎(chǔ)知識(shí)，尤其是打下扎實(shí)的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)。 課程體系中新增了泛函分析、矩陣分析、組合優(yōu)化等課程，涉及深度的矩陣、統(tǒng)計(jì)、優(yōu)化等數(shù)學(xué)知識(shí)，確保學(xué)深、學(xué)精。 這些都是人工智能核心知識(shí)的重要支持，為進(jìn)一步的學(xué)術(shù)研究提供理論保證。 第三，注重學(xué)科交叉融合，突出前沿應(yīng)用。 人工智能的核心領(lǐng)域主要包含機(jī)器學(xué)習(xí)等課程，是計(jì)算機(jī)科學(xué)中對(duì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求最高的。 課程內(nèi)容將高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率統(tǒng)計(jì)、最優(yōu)化理論等知識(shí)與抽象建模、算法分析、程序設(shè)計(jì)深度融合，用以解決人工智能的復(fù)雜任務(wù)。在此基礎(chǔ)上，將核心課程對(duì)接前沿技術(shù)應(yīng)用，針對(duì)國(guó)家的“卡脖子”技術(shù)或者未來(lái)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合學(xué)校的科研優(yōu)勢(shì)與產(chǎn)業(yè)需求，開設(shè)諸如大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、大數(shù)據(jù)分析等拔尖應(yīng)用類課程。 第四，強(qiáng)化專業(yè)課程思政建設(shè)，加強(qiáng)人文素質(zhì)教育。 踐行社會(huì)主義核心價(jià)值觀，堅(jiān)定理想信念；鼓勵(lì)學(xué)生閱讀名著，促進(jìn)學(xué)生中西融匯、古今貫通、文理滲透，形成整體的知識(shí)觀和智慧的生活觀；創(chuàng)立工程倫理課程，培育科學(xué)道德、批判精神和創(chuàng)新精神。

（二）注重大師引領(lǐng)，建立大師領(lǐng)銜的導(dǎo)師制

與大師講壇

學(xué)校集中一流師資并聘請(qǐng)著名學(xué)者組成強(qiáng)大的師資團(tuán)隊(duì)，開設(shè)大師講壇，實(shí)現(xiàn)與學(xué)生的面對(duì)面交流、一對(duì)一指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)學(xué)術(shù)專長(zhǎng)，引導(dǎo)學(xué)術(shù)興趣。

1. 設(shè)置大師領(lǐng)銜的前沿學(xué)科課程

由院士、國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者、“長(zhǎng)江學(xué)者”等教學(xué)名師及知名教授等高水平教師組成教學(xué)團(tuán)隊(duì)，建立高水平的交流平臺(tái)，使學(xué)生保持與名師名家的零距離接觸。 通過(guò)學(xué)術(shù)大師言傳身教，加強(qiáng)對(duì)拔尖學(xué)生的學(xué)術(shù)引領(lǐng)和人生指導(dǎo)，激發(fā)學(xué)術(shù)興趣，最大限度地挖掘?qū)W生的自身潛質(zhì)。

2. 融入專家大師的學(xué)術(shù)講壇

打破授課計(jì)劃約束，采取靈活組織方式，邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外知名專家大師、頂尖學(xué)者為前沿學(xué)科課程做科研講座或?qū)W術(shù)報(bào)告，拓寬學(xué)生的學(xué)術(shù)視野。

3. 深入實(shí)施全程導(dǎo)師制

建立由中外教授引領(lǐng)，構(gòu)建包括學(xué)業(yè)導(dǎo)師、科研導(dǎo)師、生活導(dǎo)師組成的導(dǎo)師團(tuán)隊(duì)，在課程學(xué)習(xí)、科學(xué)研究、生涯規(guī)劃等方面對(duì)學(xué)生給予全方位指導(dǎo)。 為每個(gè)學(xué)生建立成長(zhǎng)發(fā)展檔案，確保每個(gè)學(xué)生至少參與一項(xiàng)高水平的學(xué)術(shù)研究課題或產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的實(shí)際項(xiàng)目。

（三）推動(dòng)教學(xué)方法創(chuàng)新，專業(yè)核心課程構(gòu)建基于科研需求的線上線下混合式教學(xué)模式

近年來(lái)，人工智能相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展迅速，新理論和新方法涌現(xiàn)。 培養(yǎng)學(xué)生能夠把握核心基礎(chǔ)知識(shí)，強(qiáng)化科研思維訓(xùn)練，從而具備對(duì)不斷出現(xiàn)的新成果的自我學(xué)習(xí)能力，是核心課程的主要教學(xué)任務(wù)。 發(fā)掘課程特點(diǎn)與教學(xué)重難點(diǎn)，以科研需求驅(qū)動(dòng)，充分整合課前、課堂、課后環(huán)節(jié)，靈活采用線上線下混合的教學(xué)模式，加強(qiáng)教學(xué)過(guò)程的交流互動(dòng)，可以有效引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高自主創(chuàng)新思維［5］。

比如人工智能領(lǐng)域的核心課程機(jī)器學(xué)習(xí)，其特點(diǎn)在于：涵蓋數(shù)學(xué)知識(shí)范圍廣且分散，不同算法涉及的知識(shí)點(diǎn)存在很多關(guān)聯(lián)交叉，數(shù)據(jù)和算法常具高維特性，知識(shí)抽象理解難度大等。 針對(duì)這些，將機(jī)器學(xué)習(xí)知識(shí)進(jìn)行整合，設(shè)計(jì)以概率生成模型和代數(shù)判別模型為兩條主線，分別串接貝葉斯推理、線性判據(jù)和回歸，并融合邏輯回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度網(wǎng)絡(luò)等模塊的體系架構(gòu)，這是人工智能科研創(chuàng)新的基礎(chǔ)理論保障，也為前沿研究的延伸拓展提供重要支撐。 基于該架構(gòu)，展開機(jī)器學(xué)習(xí)課程的線上線下混合式教學(xué)，精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生即便面對(duì)深?yuàn)W抽象的知識(shí)，也都能夠深入?yún)⑴c，學(xué)有所獲。 具體如下：

第一，基于需求引導(dǎo)的在線課前學(xué)習(xí)。 根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和能力特點(diǎn)，福州大學(xué)建設(shè)了模式識(shí)別與機(jī)器學(xué)習(xí)慕課資源，并在中國(guó)大學(xué)MOOC 平臺(tái)上運(yùn)行。 學(xué)生能夠借助線上資源，預(yù)習(xí)相關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)與課程新知識(shí)，復(fù)習(xí)關(guān)聯(lián)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，將相關(guān)零散的知識(shí)點(diǎn)有效串接。

第二，基于問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的課堂教學(xué)。 利用智慧教學(xué)工具，將易錯(cuò)、難懂的知識(shí)點(diǎn)形成問(wèn)題并進(jìn)行當(dāng)堂測(cè)驗(yàn)，剖析、強(qiáng)化和連接相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解。同時(shí)，將高維數(shù)據(jù)通過(guò)圖表等形式可視化，解釋幾何含義，加強(qiáng)對(duì)抽象概念的理解，提高教學(xué)效果。

第三，基于科研實(shí)訓(xùn)的課后指導(dǎo)。 面向國(guó)際最新學(xué)術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)需求，甄選實(shí)際的科研課題，引導(dǎo)學(xué)生閱讀相關(guān)前沿文獻(xiàn)并完成科研實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。 由此，課程的理論學(xué)習(xí)作為科研實(shí)訓(xùn)的基礎(chǔ)，科研實(shí)訓(xùn)的過(guò)程又能夯實(shí)理論知識(shí)掌握，二者相互促進(jìn)，進(jìn)而提升課程的高階性。

（四）理論知識(shí)與科研實(shí)踐深度融合，打造“實(shí)操—實(shí)訓(xùn)—實(shí)戰(zhàn)”層遞進(jìn)階的科研實(shí)踐體系

人工智能的拔尖創(chuàng)新人才具備應(yīng)用堅(jiān)實(shí)的理論知識(shí)動(dòng)手解決實(shí)際學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)問(wèn)題的能力。 因此，學(xué)校通過(guò)科教、產(chǎn)教的深度協(xié)同，構(gòu)建“實(shí)驗(yàn)課程實(shí)操—實(shí)驗(yàn)室科研實(shí)訓(xùn)—企業(yè)科研實(shí)戰(zhàn)”的分層式、遞進(jìn)式、開放式的實(shí)踐教學(xué)體系。

1. 以實(shí)驗(yàn)課程為認(rèn)知基礎(chǔ)平臺(tái)的動(dòng)手實(shí)操

依托福州大學(xué)網(wǎng)絡(luò)信息安全與計(jì)算機(jī)技術(shù)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，構(gòu)建一個(gè)完整的虛實(shí)結(jié)合、科教融合，“課程實(shí)驗(yàn)＋開放實(shí)驗(yàn)”雙軌交叉的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。 重點(diǎn)針對(duì)前沿課程，包括計(jì)算機(jī)視覺(jué)實(shí)踐、集成電路實(shí)踐、圖像學(xué)實(shí)踐、軟件定義網(wǎng)絡(luò)等，構(gòu)建涵蓋原理驗(yàn)證、實(shí)訓(xùn)應(yīng)用、綜合分析及自主設(shè)計(jì)等多層次的虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，極大地提升理論與實(shí)踐的融合程度。 平臺(tái)還能夠有效收集和整理學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的行為數(shù)據(jù)，也為教學(xué)反饋和改進(jìn)提供了大數(shù)據(jù)支持。

2. 以科研實(shí)驗(yàn)室為實(shí)踐平臺(tái)的科研實(shí)訓(xùn)

引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合科研興趣早進(jìn)實(shí)驗(yàn)室、早進(jìn)課題、早進(jìn)團(tuán)隊(duì)［6］。 依托離散數(shù)學(xué)及其應(yīng)用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、數(shù)字福建福州研究院、福建金融大數(shù)據(jù)研究所、福建省網(wǎng)絡(luò)計(jì)算與智能信息處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等科研平臺(tái)分別開展集成電路設(shè)計(jì)、大數(shù)據(jù)、人工智能領(lǐng)域的科研實(shí)訓(xùn)。 同時(shí)，通過(guò)借助與國(guó)內(nèi)外一流科研機(jī)構(gòu)的合作關(guān)系，創(chuàng)造學(xué)習(xí)交流機(jī)會(huì)，接受大師言傳身教和科研環(huán)境熏陶，促進(jìn)學(xué)生融入科學(xué)技術(shù)研究前沿。

3. 以跨學(xué)科平臺(tái)、高新企業(yè)為實(shí)踐基地的科研與創(chuàng)新實(shí)戰(zhàn)

推動(dòng)產(chǎn)教深度融合，將“數(shù)字福建”的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用密切相關(guān)的跨學(xué)科科研平臺(tái)、高新技術(shù)企業(yè)等作為學(xué)生科研訓(xùn)練的主戰(zhàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)將學(xué)術(shù)研究成果在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中驗(yàn)證、優(yōu)化、升級(jí)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)思結(jié)合、知行統(tǒng)一，感悟人工智能科研創(chuàng)新與行業(yè)發(fā)展潮流。

（五）科學(xué)選才鑒才，實(shí)施拔尖人才培養(yǎng)全周期的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)體系

將選才與鑒才有機(jī)結(jié)合，真正發(fā)現(xiàn)和遴選志向遠(yuǎn)大、學(xué)術(shù)潛力大、綜合能力強(qiáng)、心理素質(zhì)好的優(yōu)秀學(xué)生，科學(xué)地看待和選拔“偏才”“怪才”。 拔尖人才培養(yǎng)過(guò)程采取全周期動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)管理。

1. 優(yōu)化小班建制

針對(duì)人工智能科研拔尖人才培養(yǎng)，在入學(xué)時(shí)進(jìn)行自愿報(bào)名、筆試遴選、專家面試，選拔有科研志向的高分優(yōu)秀學(xué)生，并建立實(shí)驗(yàn)班的小班管理機(jī)制。 在培養(yǎng)全過(guò)程中提供專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)，對(duì)學(xué)生給予充分的資助與獎(jiǎng)勵(lì)。

2. 完善拔尖人才評(píng)價(jià)體系

以學(xué)業(yè)成績(jī)?yōu)榛A(chǔ)，充分結(jié)合科研潛質(zhì)、創(chuàng)新能力等重要指標(biāo)，注重學(xué)生的科研成果產(chǎn)出，綜合考慮學(xué)生興趣、個(gè)人發(fā)展目標(biāo)和綜合表現(xiàn)等情況，設(shè)置科學(xué)的評(píng)價(jià)方式，對(duì)整個(gè)學(xué)習(xí)周期的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估和考核。 實(shí)行“只出不進(jìn)”的嚴(yán)格淘汰機(jī)制，實(shí)施拔尖人才培養(yǎng)的動(dòng)態(tài)管理。

3. 加強(qiáng)質(zhì)量保障，促進(jìn)改進(jìn)與提升

建立畢業(yè)生跟蹤調(diào)查機(jī)制和人才成長(zhǎng)檔案數(shù)據(jù)庫(kù)，落實(shí)反饋與改進(jìn)，推動(dòng)拔尖人才培養(yǎng)的質(zhì)量管理和自我評(píng)估［7］。 另外以課程或課程群建設(shè)為依托，聚合科研方向相同或相似的優(yōu)秀教師構(gòu)建教學(xué)團(tuán)隊(duì)，從課程體系設(shè)計(jì)、教學(xué)方法創(chuàng)新與實(shí)施、課程資源建設(shè)、科研實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)等多方面形成合力，促進(jìn)教研相長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的優(yōu)化提升。

人工智能的迅猛發(fā)展已經(jīng)成為國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的新熱點(diǎn)，相關(guān)領(lǐng)域的拔尖人才是人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展極其重要的因素。 高校要積極響應(yīng)人工智能國(guó)家戰(zhàn)略，提供拔尖人才的培養(yǎng)輸出。 福州大學(xué)作為地方理工為主的綜合性大學(xué)，立足于數(shù)字福建的產(chǎn)業(yè)發(fā)展與創(chuàng)新需求，針對(duì)人工智能拔尖人才培養(yǎng)模式改革做了一些有益的探索與研究，緊緊圍繞自身的科研優(yōu)勢(shì)特色，確立了人才培養(yǎng)的總體思路與具體實(shí)施舉措，取得一定成效，對(duì)當(dāng)前同類院校的拔尖人才培養(yǎng)具有一定的示范作用，也能為其他工科專業(yè)拔尖人才培養(yǎng)提供借鑒和參考。