李晟 李玉曉

摘? 要：為了適應(yīng)人工智能技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，培養(yǎng)具有人工智能知識和技能的電子信息類復(fù)合型創(chuàng)新人才成為當(dāng)務(wù)之急。該文以CDIO模式為指導(dǎo)，探索一種將人工智能和電子信息科學(xué)與技術(shù)相融合的復(fù)合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，并從專業(yè)設(shè)置、課程體系、實踐平臺和教學(xué)方式等方面進(jìn)行具體的實施和改革。該文以江西理工大學(xué)理學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)為例，評價該模式在該專業(yè)中的實施效果，并提出進(jìn)一步完善該模式的建議。結(jié)果表明，該模式不僅能夠提高學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識和技能，還能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力。

關(guān)鍵詞：CDIO模式；人工智能；電子信息科學(xué)與技術(shù)；復(fù)合型創(chuàng)新人才；培養(yǎng)模式

中圖分類號：C961? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2023）35-00５９-0４

Abstract： With the rapid development and wide application of artificial intelligence technology， the demand for electronic information composite talents with artificial intelligence knowledge and skills is also growing， requiring talents not only to have solid basic professional knowledge and skills， but also to have a strong sense of innovation and ability. For this reason， this paper， guided by the CDIO model， puts forward a composite innovative talent training mode that integrates artificial intelligence with electronic information science and technology， and carries out specific implementation and reform from the aspects of professional settings， curriculum system， practice platform， teaching methods and so on. This paper takes the electronic information science and technology major in the College of Science of Jiangxi University of Science and Technology as an example， introduces the specific implementation and effect evaluation of this model in this major， and puts forward suggestions for further improving the model.

Keywords： CDIO mode; Artificial Intelligence; Electronic Information Science and Technology; compound innovative talents; training model

電子信息科學(xué)與技術(shù)（Electronic Information Science and Technology， EIST）是一門新興特色專業(yè)，是為適應(yīng)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求而開設(shè)的一門以數(shù)學(xué)、物理為基礎(chǔ)，以電子科學(xué)與技術(shù)、信息與通信工程為依托，具備寬口徑人才培養(yǎng)和理工結(jié)合特點的專業(yè)。人工智能（Artificial Intelligence， AI）是指由計算機(jī)系統(tǒng)或機(jī)器執(zhí)行通常需要人類智能才能完成的任務(wù)或過程，如視覺感知、語音識別、自然語言理解、決策制定和創(chuàng)造性思維等。隨著人工智能技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，電子信息類人才需要具備跨學(xué)科的知識和能力，能夠結(jié)合人工智能技術(shù)解決電子信息領(lǐng)域的實際問題，展現(xiàn)出創(chuàng)新精神和創(chuàng)造力。但受制于傳統(tǒng)的教育理念、教學(xué)模式、教學(xué)資源等因素，目前在培養(yǎng)復(fù)合型創(chuàng)新人才方面還存在一些不足，主要表現(xiàn)如下：人才培養(yǎng)目標(biāo)與社會需求不匹配，學(xué)生對人工智能技術(shù)的認(rèn)識和應(yīng)用不足；教學(xué)內(nèi)容與方法缺乏創(chuàng)新，學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力得不到有效激發(fā)和培養(yǎng)；實踐教學(xué)平臺不完善，學(xué)生缺乏跨學(xué)科的實際項目和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的機(jī)會和支持。這些問題導(dǎo)致了人才培養(yǎng)的質(zhì)量與水平難以適應(yīng)人工智能時代的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，就業(yè)競爭力和發(fā)展?jié)摿κ艿较拗?。因此，研究?gòu)建以人工智能技術(shù)為核心，以創(chuàng)新能力提升為導(dǎo)向的電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)復(fù)合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系迫在眉睫。

國內(nèi)外許多高校已經(jīng)開始了這類教學(xué)改革的研究與實踐，例如美國麻省理工學(xué)院將人工智能作為電子信息類專業(yè)的主要課程。日本特別注重依托自身的制造業(yè)優(yōu)勢，以培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，深化了電子信息人才培養(yǎng)和人工智能應(yīng)用的融合。國內(nèi)的清華大學(xué)、電子科技大學(xué)等高校也在“人工智能+X”背景下發(fā)展電子信息類專業(yè)上做了一些工作[1-2]。由于人工智能和電子信息科學(xué)與技術(shù)兩個專業(yè)有著密切的聯(lián)系和互補(bǔ)性，二者相結(jié)合可以形成一種復(fù)合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，即在電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ)上，增加與人工智能相關(guān)的知識和技能的培養(yǎng)，從而提高學(xué)生在電子信息領(lǐng)域中應(yīng)用人工智能技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)造的能力[3-4]。這種復(fù)合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系可以更好地適應(yīng)社會和產(chǎn)業(yè)對電子信息類人才的需求，提高電子信息類專業(yè)的教育質(zhì)量和效果[5]。本文以CDIO模式為指導(dǎo)，探索了將人工智能和電子信息科學(xué)與技術(shù)兩個專業(yè)相融合，提出了一種復(fù)合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系。

一? 基于CDIO的復(fù)合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式

CDIO模式是近年來國際工程教育改革的最新成果[6]，CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate）[7-8]。CDIO工程教育模式提出了12條標(biāo)準(zhǔn)，其中標(biāo)準(zhǔn)之二是關(guān)于學(xué)習(xí)目標(biāo)的制定與實現(xiàn)，從教育者的角度來看，就是要把學(xué)生培養(yǎng)成什么樣的人才。這就關(guān)系到培養(yǎng)目標(biāo)的定位是否準(zhǔn)確清晰，是否具有可行性[9-11]。

因此，構(gòu)建基于CDIO的人工智能和電子信息科學(xué)與技術(shù)復(fù)合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，需要從以下四個角度進(jìn)行探索：①需要明確專業(yè)目標(biāo)和學(xué)習(xí)成果，即以學(xué)生為中心，希望培養(yǎng)什么樣的人才，應(yīng)該具備哪些知識、技能和素養(yǎng)。參考CDIO培養(yǎng)大綱，將工程型畢業(yè)生的能力分為四個層面，即學(xué)科知識和推理、個人專業(yè)技能和素質(zhì)、團(tuán)隊合作和溝通、構(gòu)思設(shè)計實現(xiàn)和運(yùn)行系統(tǒng)。②需要設(shè)計一個人工智能和電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)一體化融合的教學(xué)計劃，將各門課程之間的聯(lián)系和銜接明確化，使之相互支持、相互促進(jìn)。同時根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)階段，安排不同層次和難度的課程，從基礎(chǔ)到高級，從理論到實踐。除了理論課外，需引入包含人工智能方向的綜合性設(shè)計和項目、實習(xí)實訓(xùn)等，讓學(xué)生在真實或模擬的工程環(huán)境中應(yīng)用所學(xué)知識，解決實際問題。③需要提供一個適合工程實踐的學(xué)習(xí)場所，即為學(xué)生提供一些現(xiàn)代化的軟件、硬件、設(shè)備和實驗室等資源，能夠動手操作、直接體驗。也可以利用網(wǎng)絡(luò)平臺，為學(xué)生提供一些虛擬或遠(yuǎn)程的實驗或仿真環(huán)境，增加他們的學(xué)習(xí)選擇和靈活性。④需要建立一個有效的學(xué)生考核和專業(yè)評估機(jī)制，即通過多種方式和方法來評價學(xué)生在各個能力層面的達(dá)成情況，并根據(jù)評估結(jié)果進(jìn)行反饋和改進(jìn)。采用一些主動和經(jīng)驗性的教學(xué)方法，如案例分析、問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)、項目制作等，來激發(fā)學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性，并通過觀察、訪談、問卷等方式收集他們的反饋意見。也可以邀請一些專業(yè)利益相關(guān)者，如行業(yè)專家、企業(yè)代表、校友等，參與到專業(yè)目標(biāo)的制定和評估中來，增加專業(yè)教育的有效性和影響力。

綜上所述，本文提出基于CDIO的人工智能和電子信息科學(xué)與技術(shù)復(fù)合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系，主要特點可概括為“四維一中心”。“一中心”指以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)，注重學(xué)生的實踐能力和自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)?！八木S”則包括：①跨學(xué)科整合，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科協(xié)同，鼓勵不同學(xué)科間的交流和合作，以培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和跨學(xué)科能力。②工程實踐結(jié)合，注重將學(xué)生的學(xué)習(xí)與真實的工程實踐相結(jié)合，鼓勵學(xué)生在實踐中學(xué)習(xí)和探究。③教學(xué)質(zhì)量管理，強(qiáng)調(diào)教學(xué)質(zhì)量的管理與保障，鼓勵教學(xué)過程的評估和改進(jìn)，以提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生滿意度。④創(chuàng)新思維塑造，加強(qiáng)對學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力?；贑DIO的“四維一中心”復(fù)合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系框架如圖1所示。

二? 案例分析

本文以江西理工大學(xué)理學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)為例，介紹基于CDIO的人工智能和電子信息科學(xué)與技術(shù)復(fù)合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式在該專業(yè)中的具體實施情況和效果評價。江西理工大學(xué)理學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是在2002年設(shè)立的一門新興特色專業(yè)，是為適應(yīng)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求而開設(shè)的一門以數(shù)學(xué)、物理為基礎(chǔ)，以電子科學(xué)與技術(shù)、信息與通信工程為依托，具備寬口徑人才培養(yǎng)和理工結(jié)合特點的專業(yè)。專業(yè)在2016年江西省教育廳組織的全省本科高校同類專業(yè)評估中名列全省第一，在2019年獲批為江西省一流本科建設(shè)專業(yè)，在2021年獲批國家一流本科專業(yè)建設(shè)點。專業(yè)秉承“創(chuàng)新驅(qū)動、創(chuàng)業(yè)引領(lǐng)”的辦學(xué)理念，將人工智能和電子信息科學(xué)與技術(shù)復(fù)合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式貫穿于人才培養(yǎng)全過程，形成了以學(xué)生為中心，以科研項目為引領(lǐng)，以課程體系為支撐，以實踐平臺為載體，以競賽活動為激勵，以就業(yè)創(chuàng)業(yè)為導(dǎo)向的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育模式。培養(yǎng)模式的具體實施情況如下。

（一）? 體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”，推進(jìn)專業(yè)設(shè)置調(diào)整，增加與人工智能相關(guān)的方向

該專業(yè)在2019年增設(shè)了人工智能方向，鼓勵學(xué)生增加人工智能學(xué)習(xí)經(jīng)歷。為保證學(xué)生自主學(xué)習(xí)有成效，采用分層培養(yǎng)的方式，為專業(yè)排名前20%的學(xué)生配備導(dǎo)師，并以科研項目和學(xué)科競賽為引領(lǐng)，制定個性化培養(yǎng)方案，進(jìn)行全過程復(fù)合型人才的培養(yǎng)。將專業(yè)排名前40%的學(xué)生納入創(chuàng)新實驗班培養(yǎng)，并配備班主任。讓學(xué)生可以在電子信息科學(xué)與技術(shù)的基礎(chǔ)上，深入學(xué)習(xí)人工智能的相關(guān)知識和技能。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生積極參加各類學(xué)科競賽與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目。目前，學(xué)生參加各級學(xué)科競賽，已經(jīng)獲得了國家級一等獎2項、二等獎3項、三等獎5項，省級一等獎12項、二等獎24項。此外，學(xué)生作為負(fù)責(zé)人已經(jīng)獲得了大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目13個國家級課題和22個省級課題的立項。同時，學(xué)生作為第一作者或第二作者發(fā)表EI檢索期刊論文2篇，參加大型國際會議并發(fā)表會議論文2篇，CSCD核心期刊論文3篇，省部級期刊論文15篇，體現(xiàn)了良好的學(xué)術(shù)能力。

（二）? 改革課程體系，跨學(xué)科整合課程內(nèi)容，并增加實踐和應(yīng)用的內(nèi)容

該專業(yè)在原有的課程體系中增加了與人工智能相關(guān)的課程，如人工智能導(dǎo)論、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識別導(dǎo)論和數(shù)字圖像處理等，并將這些課程與項目驅(qū)動、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、工程實訓(xùn)等教學(xué)模式相結(jié)合。例如，在機(jī)器學(xué)習(xí)課程中，學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理和算法，還參與了基于TensorFlow平臺的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計和實現(xiàn)的項目；在數(shù)字圖像處理課程中，學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了圖像處理的基本方法和技術(shù)，還參與了基于OpenCV庫的圖像處理應(yīng)用的項目。這些項目既與電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)相關(guān)，又與人工智能技術(shù)相關(guān)，讓學(xué)生在理論學(xué)習(xí)的同時，參與具有實際意義和挑戰(zhàn)性的問題的解決。

（三）? 建立實踐平臺，提供豐富的實踐資源和機(jī)會

CDIO模式中的設(shè)計與實現(xiàn)，主要依賴實踐環(huán)節(jié)。該專業(yè)建立了人工智能和電子信息科學(xué)與技術(shù)跨學(xué)科專業(yè)實驗室，配備了先進(jìn)的嵌入式硬件設(shè)備和軟件平臺，在已有嵌入式開發(fā)平臺的基礎(chǔ)上增加諸如計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、傳感器、攝像頭、麥克風(fēng)、Arduino、樹莓派、TensorFlow和PyTorch等開展人工智能產(chǎn)品研發(fā)所需的軟硬件條件，讓學(xué)生可以在實驗室中進(jìn)行人工智能相關(guān)的實驗和項目。例如，在模式識別導(dǎo)論課程中，學(xué)生可以利用麥克風(fēng)和PyTorch庫進(jìn)行語音識別的項目。同時，該專業(yè)也通過與企業(yè)合作、參加競賽等方式，為學(xué)生提供更多的校外實踐機(jī)會。在人工智能導(dǎo)論課程中，學(xué)生可以參與百度AI Studio平臺上的各類人工智能項目；在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)課程中，學(xué)生可以參加中國大學(xué)生計算機(jī)設(shè)計大賽的人工智能類別賽事。

（四）? 引進(jìn)優(yōu)秀師資，增加具有產(chǎn)業(yè)背景和經(jīng)驗的教師

通過與企業(yè)合作、招聘兼職或全職教師等方式，為電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)增加了更多具有豐富產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗和技術(shù)能力的教師，讓他們參與人工智能相關(guān)課程的教學(xué)和研究。例如，在人工智能導(dǎo)論課程中，邀請了來自千峰教育等知名企業(yè)的人工智能專家作為客座教授或兼職教師，為學(xué)生介紹人工智能領(lǐng)域的最新發(fā)展和應(yīng)用，并提供有效的指導(dǎo)和支持；在模式識別導(dǎo)論課程中，邀請了來自江西省計算機(jī)協(xié)會、江西省大數(shù)據(jù)協(xié)會等行業(yè)組織的專家作為客座教授或兼職教師，為學(xué)生介紹模式識別領(lǐng)域的最新技術(shù)和案例，并提供有效的指導(dǎo)和支持。

（五）? 充分利用信息技術(shù)，增加靈活和多樣的教學(xué)模式

利用網(wǎng)絡(luò)平臺、軟件工具等信息技術(shù)手段，為電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)提供了更加靈活和多樣的教學(xué)形式、方式和工具。例如，在人工智能導(dǎo)論課程中，利用網(wǎng)絡(luò)平臺，為學(xué)生提供了在線課程、在線實驗、在線測試和在線答疑等，讓學(xué)生可以在任何時間、任何地點進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，并提供相應(yīng)的指導(dǎo)和支持；在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)課程中，利用軟件工具，為學(xué)生提供了TensorFlow平臺、Jupyter Notebook等，讓學(xué)生可以在實驗室或家中進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計和實現(xiàn)，并提供相應(yīng)的指導(dǎo)和支持。

（六）? 加強(qiáng)教育質(zhì)量管理，強(qiáng)調(diào)教學(xué)質(zhì)量的管理與保障，改進(jìn)教學(xué)過程的評估方法

建立了以過程評價為主、以結(jié)果評價為輔的教學(xué)評估體系，注重對學(xué)生的知識掌握、技能運(yùn)用、創(chuàng)新思維和團(tuán)隊協(xié)作等方面的綜合評價，采用了多種評價方式，如考試、作業(yè)、報告、展示和答辯等，同時引入了同行評價、自我評價和互動評價等方式，提高了評價的客觀性和有效性。

（七）? 開展就業(yè)創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)，幫助學(xué)生了解就業(yè)創(chuàng)業(yè)市場和政策

開展了就業(yè)創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)課程、就業(yè)創(chuàng)業(yè)講座、就業(yè)創(chuàng)業(yè)實踐、就業(yè)創(chuàng)業(yè)展示和就業(yè)創(chuàng)業(yè)服務(wù)等活動，幫助學(xué)生了解人工智能和電子信息科學(xué)與技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域的就業(yè)創(chuàng)業(yè)市場和政策，提高學(xué)生的就業(yè)創(chuàng)業(yè)技能和水平。例如，在就業(yè)創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)課程中，邀請了來自企業(yè)的人力資源專家和技術(shù)專家，為學(xué)生介紹了人工智能與電子信息領(lǐng)域的就業(yè)崗位、就業(yè)要求、就業(yè)流程等，并提供了有效的指導(dǎo)和建議；在就業(yè)創(chuàng)業(yè)講座中，邀請了來自江西省計算機(jī)協(xié)會、江西省大數(shù)據(jù)協(xié)會等行業(yè)組織的專家，為學(xué)生介紹了人工智能領(lǐng)域的創(chuàng)業(yè)機(jī)會、創(chuàng)業(yè)政策、創(chuàng)業(yè)經(jīng)驗等，并提供了有效的指導(dǎo)和支持。同時，該專業(yè)也通過與企業(yè)合作、建立校友網(wǎng)絡(luò)等方式，為學(xué)生提供了更多的就業(yè)創(chuàng)業(yè)信息和機(jī)會，促進(jìn)學(xué)生的就業(yè)創(chuàng)業(yè)成功。

三? 效果評價

該專業(yè)的復(fù)合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式取得了顯著的效果，得到了社會的認(rèn)可和贊譽(yù)。該模式的效果評價主要包括以下方面。

師生學(xué)生滿意度高。通過問卷調(diào)查、訪談等方式，對學(xué)生進(jìn)行了滿意度評價。結(jié)果顯示，86.5%的學(xué)生對該模式的滿意度較高，認(rèn)為該模式有利于提高自己的專業(yè)知識和技能，激發(fā)自己的學(xué)習(xí)興趣和動力，培養(yǎng)自己的創(chuàng)新意識和能力，增加自己的就業(yè)創(chuàng)業(yè)機(jī)會和水平。學(xué)生對該模式中的各個方面也表示了較高的滿意度。82.1%的教師認(rèn)為該模式有利于提高教育質(zhì)量和效果，促進(jìn)教師隊伍建設(shè)和發(fā)展，增強(qiáng)教師的教學(xué)能力和水平。教師對該模式中的各個方面也表現(xiàn)了較高的滿意度。

社會評價較高。該專業(yè)通過與企業(yè)合作、參加競賽等方式，得到了社會的好評。88%的用人單位對該模式培養(yǎng)的復(fù)合型創(chuàng)新人才給出了滿意和較滿意的評價，給予了高度的認(rèn)可和贊譽(yù)，認(rèn)為他們具有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識和技能、較強(qiáng)的創(chuàng)新意識和能力、良好的綜合素質(zhì)和能力。

四? 結(jié)束語

本文以CDIO模式為指導(dǎo)，探索了將人工智能和電子信息科學(xué)與技術(shù)兩個專業(yè)相融合，建立了“四維一中心”的人工智能和電子信息科學(xué)與技術(shù)復(fù)合型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。具體實施過程包括調(diào)整專業(yè)設(shè)置、改革課程體系、建立實踐平臺、引進(jìn)優(yōu)秀師資、利用信息技術(shù)和開展就業(yè)創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)等方面，培養(yǎng)了具有較強(qiáng)的數(shù)理基礎(chǔ)和工程實踐能力，掌握電子信息科學(xué)與技術(shù)和人工智能的基本理論、方法和技能，能夠從事電子信息領(lǐng)域中應(yīng)用人工智能技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)造的工作，具有較強(qiáng)的創(chuàng)新精神和綜合素質(zhì)的高級專門人才。同時，本文也提出以下建議以進(jìn)一步完善該模式。

第一，加強(qiáng)與國內(nèi)外優(yōu)秀高校和研究機(jī)構(gòu)的合作與交流，引進(jìn)更多的優(yōu)秀師資、先進(jìn)的教育理念和方法，提高教師隊伍的水平和質(zhì)量。

第二，加強(qiáng)與企業(yè)和行業(yè)組織的合作與交流，增加更多的實踐機(jī)會和資源，提高學(xué)生的實踐能力和水平。

第三，細(xì)化對學(xué)生的個性化指導(dǎo)和支持，根據(jù)不同類型和水平的學(xué)生的需求和偏好，提供不同的教學(xué)內(nèi)容、方法、評價等，實現(xiàn)個性化教學(xué)。

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