專業人工智能方向研究生研究

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當前，人工智能研究已上升至國家戰略層面，是我國提升綜合國力、保障國家安全、建設世界強國的必由之路。物聯網、云計算、大數據等技術的不斷成熟和廣泛應用，《中國制造2025》《新一代人工智能發展計劃》等文件的出臺，推動了人工智能、機器人的快速發展，而人工智能發展的基石在于人工智能領域人才的培養。[1-2]“新工科”建設復旦共識的達成，積極推動了工程教育改革創新，也為人工智能方向研究生培養的改革和創新實踐提供了良好的契機。[3-4]麥肯錫全球研究院預計，2025年人工智能應用市場總值將超過1000億美元，在現今所有工作內容之中，過半會在2055年左右自動化，此趨勢最關鍵的支撐技術是人工智能。目前，我國人工智能領域人才缺口巨大，在“新工科”背景下進行人工智能方向的研究生課程改革探索勢在必行。[5]

一、現有的控制類專業人工智能方向研究生課程體系存在的問題

（一）課程內容陳舊

近年來，人工智能技術發展十分迅速，出現了人工智能業界各種新方法、新理論、新技術領先高校課堂知識體系的現象?，F有的人工智能方向研究生課程內容陳舊，例如，在《人工智能原理與應用》課程中謂詞邏輯以及確定性推理等內容仍然占據了一定的課時，而目前相對實用和熱點的深度神經網絡、強化學習、遷移學習等機器學習算法所占篇幅不足。在人工智能快速發展的背景下，當前的課程資源和內容過于陳舊，無法滿足學生對前沿理論知識的需求。

（二）課程趣味性不足

控制類研究生人工智能方向課程很多是理論性很強的專業課程，抽象的概念、定理、公式較多，內容相對枯燥。另外，研究生課程教學形式相對單一，多以課堂講授為主。特別是近年來受疫情影響，很多課程需要線上教學，教師無法實時看到學生的上課狀態，學生也無法與授課教師進行有效溝通和交流，課程的互動性和趣味性大打折扣。

（三）課程實踐環節不足

雖然控制類專業研究生人工智能方向課程也設計了相應的課程實驗，但是各課程實踐環節之間相對分散，整體協調性不足，在一定程度上存在實踐環節內容交叉、重疊等問題。例如，《人工智能原理與應用》和《機器學習》課程部分實驗內容相近。開放性、創新性的實驗案例較少，學生創新能力無法很好地發揮。

二、人工智能方向專業課程的云端資源介紹

人工智能方向專業課程云端資源通常指云端AI算法引擎、云端數據庫、云端資源管理等，具有使用靈活、支持按需訂購、使用成本相對較低等優勢，且國內許多頭部互聯網公司，例如百度、騰訊、阿里等，均推出了相應的云端AI和存儲資源。華為推出的Modelarts是一款優秀的一站式AI開發平臺，能夠靈活實現AI開發應用的全流程功能。另外，華為公司配套了相應的智能硬件終端，如HiLens智能相機終端、AtlasAI加速板等，建有相應的網絡論壇和社區，開源了大量的人工智能實踐案例，能夠避免傳統AI教學課程內容陳舊、趣味性不足等問題，且有利于培養學生的實踐創新能力，適于引入控制類人工智能方向專業課程改革與建設。

三、基于云端資源的研究生人工智能方向專業課程改革策略

（一）云端資源引入

研究生人工智能方向專業課程改革應做到以下方面。首先，修改完善培養方案和對應課程的教學大綱，將基于華為AI資源開設的課程納入控制類研究生的專業培養方案，合理安排鯤鵬云、ModelArts等云端資源的理論和實踐教學課時與內容；其次，根據教學大綱在相關理論課程中增加華為AI資源的理論概念講解內容，完善相關教學PPT等資源；最后，根據理論課程講解內容，開設基于鯤鵬云、ModelArts的靈活、開放創新實驗，整理優秀案例，編寫實驗手冊。

（二）理論課程建設

研究生人工智能方向專業課程改革應將華為云端全棧AI資源與人工智能方向專業課（人工智能原理及應用、機器學習、智能機器人等）建設相結合，開發相應的教學案例和課件資源，具體方案如圖1所示?！禤ython語言程序設計》課程重點增加部分鯤鵬云的知識講解，包括鯤鵬云的基本概念和架構、環境搭建與應用部署、CentOS基礎知識，鼓勵學生在鯤鵬云服務器ECS上安裝配置Python環境，并在此基礎上利用鯤鵬云主機設計Python程序；《人工智能導論》和《機器學習》課程，在深度學習章節增加華為ModelArts理論講解（ModelArts基本概念、基于ModelArts的神經網絡實踐等），介紹其優勢和使用方法，鼓勵學生結合華為云AI資源進行深度神經網絡的學習；在《智能機器人》課程中增加華為HiLens、Atlas等智能硬件知識講解，結合ModelArts、鯤鵬云等AI資源實現基于“云+端”架構的智能機器人設計。因此，研究生人工智能方向專業課程基于華為云端AI資源構建一種循序漸進、軟硬結合、云端結合的人工智能方向理論課程體系，通過引入人工智能業界先進技術，全面提升人工智能方向課程內容的前沿性。

（三）實踐課程建設

研究生人工智能方向專業課程改革應與相應理論課程配套，利用鯤鵬云和ModelArts設計開放性創意實驗，通過與Atlas、Hilens等華為AI硬件資源結合，釋放學生的創新能力?；凇禤ython語言程序設計》《人工智能導論》《機器學習》和《智能機器人》四門課程的理論課堂講解，構建基于鯤鵬云和ModelArts的AI創新實驗體系，如圖2所示。

將人工智能方向專業實驗課程劃分為Python類實驗、機器學習類實驗和機器人類實驗。其中，Python類實驗側重于語言編程訓練，是后續其他類型創新實驗的基礎；機器學習類實驗側重于算法研究，可充分利用Modelarts一站式云端AI開發平臺的全流程AI開發優勢，增加人臉識別、垃圾分類、表情識別等趣味性強、內容相對新穎的實踐案例；機器人類實驗屬于綜合性實踐環節，可引入華為HiLens等硬件AI資源，結合云端AI資源構建創新性強的各類機器人綜合實驗?？傊?，研究生人工智能方向專業課程改革通過結合云端和終端AI資源，有助于構建開放性、創新性的實踐課程體系，提升學生的學習興趣，增強學生的實踐創新能力。

四、結語

在教育部產學合作項目以及山東大學研究教改項目的支撐下，山東大學機電與信息工程學院控制專業研究生人工智能方向專業課程進行了教改試點，通過引入云端AI資源，構建了循序漸進、軟硬結合的人工智能方向理論課程體系，設計了分層次的開放性創新實踐環節，有效提升了理論課程內容的前沿性和趣味性，增強了實踐環節的開放性和創新性，加大了課程講解過程中師生的交互性，有效解決了傳統人工智能方向課程體系陳舊、內容枯燥等問題。

參考文獻：

[1]黃進,汪思源,于雙和,等.面向控制類專業的研究生“數字圖像處理”課程教改探索[J].教育現代化,2020,7(20):26-28.

[2]包學才,樊棠懷,鄧承志.人工智能背景下專業學位研究生課程體系研究—基于地方院校的信息類學科視角[J].大學教育,2021(11):176-179.

[3]吳俊,艾力亞爾·艾則孜,李丹.基于產教融合的“人工智能商業應用實踐”課程教改研究[J].海峽科技與產業,2020(10):43-45.

[4]馮巖,尤磊,李健,等.新工科背景下人工智能課程的教學改革[J].福建電腦,2022,38(04):118-120.

[5]楊高明,陸奎,方賢進.人工智能教學研究探索[J].教育教學論壇,2018(35):3-4.

作者:袁憲鋒 胡楠 宋勇 許慶陽 單位:山東大學機電與信息工程學院 山東交通學院基礎教學部 東大學機電與信息工程學院