智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程體系建設(shè)思考論文
摘要：在對(duì)智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程體系進(jìn)行調(diào)研和分析的基礎(chǔ)上，對(duì)比國(guó)內(nèi)外著名大學(xué)的培養(yǎng)方案和課程計(jì)劃，對(duì)智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程體系建設(shè)提出思考與建議。
關(guān)鍵詞：智能科學(xué)與技術(shù)；課程體系；培養(yǎng)管理
1背景
智能科學(xué)與技術(shù)是當(dāng)前科學(xué)研究和工程實(shí)踐的理論與技術(shù)發(fā)展的前沿領(lǐng)域，智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)是一個(gè)多學(xué)科交叉的跨應(yīng)用領(lǐng)域?qū)I(yè)Ⅲ。智能科學(xué)技術(shù)的發(fā)展將把整個(gè)信息科學(xué)技術(shù)推向“智能化”的高度，這正是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的大趨勢(shì)，對(duì)于這方面人才的需求也越來(lái)越迫切。智能科學(xué)與技術(shù)培養(yǎng)掌握?qǐng)?jiān)實(shí)智能科學(xué)與技術(shù)基本理論和系統(tǒng)專(zhuān)門(mén)知識(shí)，具備作為工程師或領(lǐng)導(dǎo)者及公民的良好人文修養(yǎng)，具有從事科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)、教學(xué)工作或獨(dú)立擔(dān)負(fù)本專(zhuān)業(yè)技術(shù)工作能力，深入了解國(guó)內(nèi)外智能科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域新技術(shù)和發(fā)展動(dòng)向，能結(jié)合與本學(xué)科有關(guān)的實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行創(chuàng)新研究或工程設(shè)計(jì)的高級(jí)專(zhuān)門(mén)人才。
高校應(yīng)穩(wěn)妥發(fā)展與完善智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的本科生教育，夯實(shí)本科教育基礎(chǔ)并積極創(chuàng)造條件，大力開(kāi)展創(chuàng)新教學(xué)，努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神和工程實(shí)踐能力，使之成為具有系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)理論、專(zhuān)業(yè)知識(shí)和基本技能，良好科研素質(zhì)和較強(qiáng)創(chuàng)造能力的智能科學(xué)與技術(shù)工程師。
2教學(xué)計(jì)劃與教學(xué)管理分析
智能科學(xué)與技術(shù)屬于計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)，其必修課程設(shè)計(jì)原則是使學(xué)生具備計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程的基礎(chǔ)理論知識(shí)，尤其是大類(lèi)專(zhuān)業(yè)招生教學(xué)的院校，通識(shí)課程主要是數(shù)學(xué)、物理文化基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)扎實(shí)的自然科學(xué)基礎(chǔ)。專(zhuān)業(yè)教學(xué)的特色體現(xiàn)在專(zhuān)業(yè)必修和專(zhuān)業(yè)選修課程，專(zhuān)業(yè)必修課一般分為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和專(zhuān)業(yè)課程。計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程一般包括線性代數(shù)、微積分、離散數(shù)學(xué)、微分方程、概率與統(tǒng)計(jì)、數(shù)值計(jì)算等；專(zhuān)業(yè)課程一般包括程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、高等程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)組成與結(jié)構(gòu)、數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)等。
2.1學(xué)分
本科培養(yǎng)計(jì)劃的學(xué)分中，國(guó)內(nèi)外大學(xué)學(xué)分總數(shù)趨勢(shì)是逐步減少，追求少而精。國(guó)內(nèi)院校一般在130～190學(xué)分之間，如北京大學(xué)為150學(xué)分，清華大學(xué)為1 70學(xué)分，東南大學(xué)與浙江大學(xué)均為160學(xué)分，還有16學(xué)時(shí)為1學(xué)分的，也有18學(xué)時(shí)為1學(xué)分的。
中國(guó)臺(tái)灣的大學(xué)一般在130學(xué)分左右。臺(tái)灣交通大學(xué)最低畢業(yè)學(xué)分為128學(xué)分，其中必修課程須達(dá)76學(xué)分（共同必修58學(xué)分+資工組核心須達(dá)9學(xué)分+（資工組副核心課程學(xué)分+另2組核心課程學(xué)分）），專(zhuān)業(yè)選修本系課程須達(dá)12學(xué)分，其他選修課程須達(dá)12學(xué)分，通識(shí)課程須達(dá)28學(xué)分（含外語(yǔ)課程必修8學(xué)分）。臺(tái)灣“中央大學(xué)”為136學(xué)分，臺(tái)灣“清華大學(xué)”為136學(xué)分，其中必修和必選學(xué)分126，其他與導(dǎo)師商量決定。
美國(guó)的大學(xué)各校差異較大。美國(guó)的學(xué)分計(jì)算有4學(xué)期制、兩長(zhǎng)一短制及兩學(xué)期制，其中加州大學(xué)伯克利分校為120學(xué)分，麻省理工大學(xué)為90學(xué)分，加州大學(xué)洛杉磯分校為186學(xué)分，斯坦福大學(xué)為180學(xué)分。
2.2教學(xué)管理
在教學(xué)管理上，斯坦福大學(xué)給學(xué)生提供了非常寬松的自由發(fā)展空間。新生入校后不分專(zhuān)業(yè)、不分學(xué)院。除了醫(yī)學(xué)院和法學(xué)院學(xué)生需要經(jīng)過(guò)一定的選拔程序外，本科生可以在入學(xué)后的前一個(gè)學(xué)期適當(dāng)時(shí)候隨意選擇專(zhuān)業(yè)，并且選擇專(zhuān)業(yè)后允許更改，只要畢業(yè)時(shí)滿足專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)方案即可。
國(guó)內(nèi)的浙江大學(xué)是較早實(shí)行按大類(lèi)招生的學(xué)校之一，分為大類(lèi)培養(yǎng)、專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)和特殊培養(yǎng)3類(lèi)，前兩年不分專(zhuān)業(yè)，按學(xué)科分類(lèi)集中培養(yǎng)。
臺(tái)灣的大學(xué)專(zhuān)業(yè)也是按大類(lèi)完成前期的基礎(chǔ)課程，再分小專(zhuān)業(yè)完成各學(xué)程，包括基礎(chǔ)課、核心課和進(jìn)階課。
教學(xué)分組是現(xiàn)在的主流課程架構(gòu)，也是體現(xiàn)專(zhuān)業(yè)方向的主要形式，分組課程是體現(xiàn)專(zhuān)業(yè)特色的課程組。國(guó)內(nèi)清華大學(xué)采用的是分組教學(xué)；臺(tái)灣的大學(xué)基本上采用的是以教學(xué)方向分組的方式，臺(tái)灣的大學(xué)教學(xué)分為課程與修業(yè)、學(xué)分學(xué)程。
2.3實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)
計(jì)算機(jī)類(lèi)專(zhuān)業(yè)各大院校都強(qiáng)調(diào)課程實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)，而目前課程該如何進(jìn)行教學(xué)？這不僅是實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，如何以工程教育專(zhuān)業(yè)論證為目標(biāo)，怎樣使教學(xué)目標(biāo)達(dá)到畢業(yè)要求是關(guān)鍵。做中學(xué)是主流實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，尤其是美國(guó)的大學(xué)，大作業(yè)體現(xiàn)的是實(shí)驗(yàn)與理論教學(xué)的'結(jié)合，是考查學(xué)生是否理解理論知識(shí)的重要途徑。學(xué)生不僅能夠?qū)W習(xí)扎實(shí)的數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，還進(jìn)行大量的實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練。麻省理工大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校、加州大學(xué)洛杉磯分校、斯坦福大學(xué)都屬于實(shí)踐創(chuàng)新性教學(xué)模式。例如，斯坦福大學(xué)程序設(shè)計(jì)范式課程重點(diǎn)比較C、C++、Java的特點(diǎn)和難點(diǎn)，每1～2周有一次大作業(yè)，針對(duì)不同的任務(wù)，要求學(xué)生用不同的語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，使學(xué)生加深理解各類(lèi)編程語(yǔ)言的應(yīng)用場(chǎng)合；麻省理工大學(xué)的課程計(jì)劃是必須先修12學(xué)分的實(shí)驗(yàn)課程，再修3門(mén)或4門(mén)核心課程，最后選擇3門(mén)方向?qū)W科和1門(mén)關(guān)于該方向的實(shí)驗(yàn)課、2門(mén)專(zhuān)業(yè)拓展課。
3智能科學(xué)與技術(shù)課程體系分析
智能科學(xué)與技術(shù)課程體系在智能基礎(chǔ)理論研究的基礎(chǔ)上，需要安排基礎(chǔ)性、通用性、關(guān)鍵性的智能技術(shù)研究，主要包括感知技術(shù)和信息融合技術(shù)；自然語(yǔ)言處理與理解技術(shù)；知識(shí)處理（認(rèn)識(shí)）技術(shù)，包括知識(shí)提煉、知識(shí)分類(lèi)、知識(shí)表示技術(shù)等；機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，特別是統(tǒng)計(jì)與規(guī)則相結(jié)合的學(xué)習(xí)技術(shù)；決策技術(shù)，即知識(shí)演繹技術(shù)特別是不確定推理技術(shù)等；策略執(zhí)行技術(shù)，即控制與調(diào)節(jié)技術(shù)；智能機(jī)器人技術(shù)，特別是面向?qū)ｉT(mén)領(lǐng)域的智能機(jī)器人技術(shù)；智能機(jī)器人之間的合作技術(shù)；基于自然語(yǔ)言理解的智能人機(jī)交互與合作技術(shù)；智能信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。
國(guó)內(nèi)最早創(chuàng)辦智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)的學(xué)校包括北京大學(xué)，西安電子科技大學(xué)是第2批開(kāi)始培養(yǎng)智能專(zhuān)業(yè)學(xué)生的院校。北京大學(xué)的本科教學(xué)計(jì)劃中，專(zhuān)業(yè)必修課程（29學(xué)分）包括：①專(zhuān)業(yè)數(shù)學(xué)/理論基礎(chǔ)（15學(xué)分）：算法分析與設(shè)計(jì)、集合論與圖論、概率統(tǒng)計(jì)A、代數(shù)結(jié)構(gòu)與組合數(shù)學(xué)、數(shù)理邏輯；②硬件與系統(tǒng)基礎(chǔ)（9學(xué)分）：數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)、微機(jī)原理和信號(hào)與系統(tǒng)；③智能基礎(chǔ)（5學(xué)分）：腦與認(rèn)知科學(xué)與人工智能基礎(chǔ)。專(zhuān)業(yè)限選課程（15學(xué)分）包括信息論基礎(chǔ)、計(jì)算方法B、數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、微機(jī)實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法實(shí)習(xí)、機(jī)器感知和智能處理實(shí)驗(yàn)、智能多媒體信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。選修組合課程（29～32學(xué)分）：學(xué)生按照自己的興趣，參考智能的2個(gè)專(zhuān)業(yè)方向推薦專(zhuān)業(yè)課組合，自行選擇，至少選修20學(xué)分的智能專(zhuān)業(yè)課程。公共核心+專(zhuān)業(yè)方向+新技術(shù)及其他：①公共核心課程（9學(xué)分）：智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論、模式識(shí)別基礎(chǔ)、生物信息處理、智能信息處理；②專(zhuān)業(yè)方向課程（11～15學(xué)分）：機(jī)器感知與智能機(jī)器人方向、智能信息處理與機(jī)器學(xué)習(xí)方向、新技術(shù)及其他。
西安電子科技大學(xué)智能專(zhuān)業(yè)主要課程包括電路分析理論、信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)字電路及邏輯設(shè)計(jì)、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、微機(jī)原理與系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、軟件工程、人工智能概論、算法設(shè)計(jì)與分析、最優(yōu)化理論與方法、機(jī)器學(xué)習(xí)、計(jì)算智能導(dǎo)論、模式識(shí)別、圖像理解與計(jì)算機(jī)視覺(jué)、智能傳感技術(shù)、移動(dòng)通信與智能技術(shù)、智能控制導(dǎo)論、智能數(shù)據(jù)挖掘、網(wǎng)絡(luò)信息檢索、智能系統(tǒng)平臺(tái)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)等課程及30多門(mén)選修課程。
建議各學(xué)校可以根據(jù)學(xué)院教學(xué)特色與實(shí)際需求，設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)核心課程。北京大學(xué)偏重“信息處理”，湖南大學(xué)偏重“智能系統(tǒng)”，但需要強(qiáng)調(diào)的一個(gè)前提就是智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)屬于大計(jì)算機(jī)類(lèi)，更需要大EECS專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)。編程、電路、數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)這五大核心基礎(chǔ)就是大EECS；其次是專(zhuān)業(yè)，計(jì)算機(jī)以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、編譯、數(shù)據(jù)庫(kù)五大經(jīng)典專(zhuān)業(yè)核心課為主，湖南大學(xué)的智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)，因此信號(hào)與系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)、人工智能是最基本的專(zhuān)業(yè)核心課，然后再分不同的分支。湖南大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)核心課程包括人工智能概論、機(jī)器學(xué)習(xí)、計(jì)算智能導(dǎo)論、模式識(shí)別、智能控制導(dǎo)論、智能數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器人學(xué)等；研究學(xué)位課程包括模式識(shí)別、人工智能等，主要體現(xiàn)為智能科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)（人工智能概論、機(jī)器學(xué)習(xí)、計(jì)算智能導(dǎo)論、模式識(shí)別）、核心（智能控制導(dǎo)論、智能數(shù)據(jù)挖掘）和應(yīng)用（機(jī)器人學(xué)）。
4結(jié)語(yǔ)
（1）在課程計(jì)劃實(shí)施過(guò)程中，教師需要遵循課程的時(shí)序圖，即描述課程的進(jìn)階關(guān)系，從本科直到研究生，同時(shí)還可以實(shí)行一定的修課限制，如臺(tái)灣交通大學(xué)計(jì)算機(jī)概論與程式設(shè)計(jì)和面向?qū)ο蟪淌皆O(shè)計(jì)兩科皆不及格者不得修數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法概論，若數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不及格不能修算法設(shè)計(jì)課程等。
（2）程序設(shè)計(jì)類(lèi)課程用上機(jī)程序能力考試來(lái)設(shè)置合格條件，如臺(tái)灣交通大學(xué)基礎(chǔ)程式設(shè)計(jì)及格條件為通過(guò)“程式能力鑒定”，湖南大學(xué)則以CCF—CSP軟件能力測(cè)試作為程序設(shè)計(jì)課程通過(guò)的考核標(biāo)準(zhǔn)。
（3）鼓勵(lì)學(xué)生參與項(xiàng)目、競(jìng)賽等課外科技活動(dòng)，如臺(tái)灣“清華大學(xué)”的綜合論文訓(xùn)練是由具有同等水平的項(xiàng)目訓(xùn)練成果或SRT（student research training）計(jì)劃項(xiàng)目以及其他課外科技活動(dòng)成果經(jīng)認(rèn)定后代替的。
（4）精煉的課程教學(xué)。核心課程應(yīng)該精且必須加強(qiáng)課程實(shí)驗(yàn)，只有對(duì)方法和理論有正確的認(rèn)識(shí)才能掌握這門(mén)課程，而動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)才能真正融會(huì)貫通。麻省理工大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校、加州大學(xué)洛杉磯分校的學(xué)生具備扎實(shí)的數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)知識(shí)后，都需要進(jìn)行大量的實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練。
（5）導(dǎo)師制度。哈佛大學(xué)學(xué)生在大一和大二學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)入門(mén)的專(zhuān)業(yè)課程，在大三時(shí)申請(qǐng)導(dǎo)師，實(shí)行導(dǎo)師引導(dǎo)制。施行導(dǎo)師制需要落實(shí)包括專(zhuān)業(yè)介紹、修課指導(dǎo)、學(xué)科競(jìng)賽等，直至畢業(yè)設(shè)計(jì)，導(dǎo)師需要和學(xué)生緊密聯(lián)系。
智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)對(duì)人才的培養(yǎng)需要依據(jù)工程專(zhuān)業(yè)認(rèn)證，以成果為導(dǎo)向，落實(shí)持續(xù)改進(jìn)，完成學(xué)生“創(chuàng)新能力、研究能力、管理能力、國(guó)際化能力”基本素養(yǎng)的培養(yǎng)。
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