智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程體系建設思考論文

　　摘要：在對智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程體系進(jìn)行調研和分析的基礎上，對比國內外著(zhù)名大學(xué)的培養方案和課程計劃，對智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)課程體系建設提出思考與建議。

　　關(guān)鍵詞：智能科學(xué)與技術(shù)；課程體系；培養管理

　　1背景

　　智能科學(xué)與技術(shù)是當前科學(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)科交叉的跨應用領(lǐng)域專(zhuān)業(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，這正是當代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的大趨勢，對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)培養掌握堅實(shí)智能科學(xué)與技術(shù)基本理論和系統專(zhuān)門(mén)知識，具備作為工程師或領(lǐng)導者及公民的良好人文修養，具有從事科學(xué)研究、工程設計、教學(xué)工作或獨立擔負本專(zhuān)業(yè)技術(shù)工作能力，深入了解國內外智能科學(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 )新研究或工程設計的高級專(zhuān)門(mén)人才。

　　高校應穩妥發(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)本科教育基礎并積極創(chuàng )造條件，大力開(kāi)展創(chuàng )新教學(xué)，努力培養學(xué)生的創(chuàng )新意識、創(chuàng )新精神和工程實(shí)踐能力，使之成為具有系統技術(shù)基礎理論、專(zhuān)業(yè)知識和基本技能，良好科研素質(zhì)和較強創(chuàng )造能力的智能科學(xué)與技術(shù)工程師。

　　2教學(xué)計劃與教學(xué)管理分析

　　智能科學(xué)與技術(shù)屬于計算機類(lèi)專(zhuān)業(yè)，其必修課程設計原則是使學(xué)生具備計算機科學(xué)與工程的基礎理論知識，尤其是大類(lèi)專(zhuān)業(yè)招生教學(xué)的院校，通識課程主要是數學(xué)、物理文化基礎，強調扎實(shí)的自然科學(xué)基礎。專(zhuān)業(yè)教學(xué)的特色體現在專(zhuān)業(yè)必修和專(zhuān)業(yè)選修課程，專(zhuān)業(yè)必修課一般分為數學(xué)基礎和專(zhuān)業(yè)課程。計算機類(lèi)專(zhuān)業(yè)數學(xué)基礎課程一般包括線(xiàn)性代數、微積分、離散數學(xué)、微分方程、概率與統計、數值計算等；專(zhuān)業(yè)課程一般包括程序設計基礎、高等程序設計、數據結構、操作系統、計算機組成與結構、數字電路與邏輯設計等。

　　2.1學(xué)分

　　本科培養計劃的學(xué)分中，國內外大學(xué)學(xué)分總數趨勢是逐步減少，追求少而精。國內院校一般在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。

　　中國臺灣的大學(xué)一般在130學(xué)分左右。臺灣交通大學(xué)最低畢業(yè)學(xué)分為128學(xué)分，其中必修課程須達76學(xué)分（共同必修58學(xué)分+資工組核心須達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12學(xué)分，其他選修課程須達12學(xué)分，通識課程須達28學(xué)分（含外語(yǔ)課程必修8學(xué)分）。臺灣“中央大學(xué)”為136學(xué)分，臺灣“清華大學(xué)”為136學(xué)分，其中必修和必選學(xué)分126，其他與導師商量決定。

　　美國的大學(xué)各校差異較大。美國的學(xué)分計算有4學(xué)期制、兩長(cháng)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(mǎn)足專(zhuān)業(yè)培養方案即可。

　　國內的浙江大學(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、專(zhuān)業(yè)培養和特殊培養3類(lèi)，前兩年不分專(zhuān)業(yè)，按學(xué)科分類(lèi)集中培養。

　　臺灣的大學(xué)專(zhuān)業(yè)也是按大類(lèi)完成前期的基礎課程，再分小專(zhuān)業(yè)完成各學(xué)程，包括基礎課、核心課和進(jìn)階課。

　　教學(xué)分組是現在的主流課程架構，也是體現專(zhuān)業(yè)方向的主要形式，分組課程是體現專(zhuān)業(yè)特色的課程組。國內清華大學(xué)采用的是分組教學(xué)；臺灣的大學(xué)基本上采用的是以教學(xué)方向分組的方式，臺灣的大學(xué)教學(xué)分為課程與修業(yè)、學(xué)分學(xué)程。

　　2.3實(shí)驗與實(shí)踐教學(xué)

　　計算機類(lèi)專(zhuān)業(yè)各大院校都強調課程實(shí)驗與實(shí)驗教學(xué)，而目前課程該如何進(jìn)行教學(xué)？這不僅是實(shí)驗問(wèn)題，如何以工程教育專(zhuān)業(yè)論證為目標，怎樣使教學(xué)目標達到畢業(yè)要求是關(guān)鍵。做中學(xué)是主流實(shí)驗教學(xué)方式，尤其是美國的大學(xué)，大作業(yè)體現的是實(shí)驗與理論教學(xué)的'結合，是考查學(xué)生是否理解理論知識的重要途徑。學(xué)生不僅能夠學(xué)習扎實(shí)的數學(xué)和計算機專(zhuān)業(yè)知識，還進(jìn)行大量的實(shí)踐創(chuàng )新訓練。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)程序設計范式課程重點(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)，針對不同的任務(wù)，要求學(xué)生用不同的語(yǔ)言實(shí)現，使學(xué)生加深理解各類(lèi)編程語(yǔ)言的應用場(chǎng)合；麻省理工大學(xué)的課程計劃是必須先修12學(xué)分的實(shí)驗課程，再修3門(mén)或4門(mén)核心課程，最后選擇3門(mén)方向學(xué)科和1門(mén)關(guān)于該方向的實(shí)驗課、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理論研究的基礎上，需要安排基礎性、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)；知識處理（認識）技術(shù)，包括知識提煉、知識分類(lèi)、知識表示技術(shù)等；機器學(xué)習技術(shù)，特別是統計與規則相結合的學(xué)習技術(shù)；決策技術(shù)，即知識演繹技術(shù)特別是不確定推理技術(shù)等；策略執行技術(shù)，即控制與調節技術(shù)；智能機器人技術(shù)，特別是面向專(zhuān)門(mén)領(lǐng)域的智能機器人技術(shù)；智能機器人之間的合作技術(shù)；基于自然語(yǔ)言理解的智能人機交互與合作技術(shù)；智能信息網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。

　　國內最早創(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)始培養智能專(zhuān)業(yè)學(xué)生的院校。北京大學(xué)的本科教學(xué)計劃中，專(zhuān)業(yè)必修課程（29學(xué)分）包括：①專(zhuān)業(yè)數學(xué)/理論基礎（15學(xué)分）：算法分析與設計、集合論與圖論、概率統計A、代數結構與組合數學(xué)、數理邏輯；②硬件與系統基礎（9學(xué)分）：數字邏輯設計、微機原理和信號與系統；③智能基礎（5學(xué)分）：腦與認知科學(xué)與人工智能基礎。專(zhuān)業(yè)限選課程（15學(xué)分）包括信息論基礎、計算方法B、數字邏輯設計實(shí)驗、微機實(shí)驗、數據結構與算法實(shí)習、機器感知和智能處理實(shí)驗、智能多媒體信息系統實(shí)驗。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)導論、模式識別基礎、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）：機器感知與智能機器人方向、智能信息處理與機器學(xué)習方向、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、信號與系統、數字信號處理、數字電路及邏輯設計、模擬電子技術(shù)基礎、微機原理與系統設計、數據結構、軟件工程、人工智能概論、算法設計與分析、最優(yōu)化理論與方法、機器學(xué)習、計算智能導論、模式識別、圖像理解與計算機視覺(jué)、智能傳感技術(shù)、移動(dòng)通信與智能技術(shù)、智能控制導論、智能數據挖掘、網(wǎng)絡(luò )信息檢索、智能系統平臺專(zhuān)業(yè)實(shí)驗等課程及30多門(mén)選修課程。

　　建議各學(xué)�？梢愿鶕�學(xué)院教學(xué)特色與實(shí)際需求，設計專(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”，但需要強調的一個(gè)前提就是智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)屬于大計算機類(lèi)，更需要大EECS專(zhuān)業(yè)的基礎。編程、電路、數學(xué)、數據結構、計算機系統這五大核心基礎就是大EECS；其次是專(zhuān)業(yè)，計算機以系統結構、操作系統、網(wǎng)絡(luò )、編譯、數據庫五大經(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)強調系統，因此信號與系統、操作系統、嵌入式系統、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、機器學(xué)習、計算智能導論、模式識別、智能控制導論、智能數據挖掘、機器人學(xué)等；研究學(xué)位課程包括模式識別、人工智能等，主要體現為智能科學(xué)與技術(shù)基礎（人工智能概論、機器學(xué)習、計算智能導論、模式識別）、核心（智能控制導論、智能數據挖掘）和應用（機器人學(xué)）。

　　4結語(yǔ)

　�。�1）在課程計劃實(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，如臺灣交通大學(xué)計算機概論與程式設計和面向對象程式設計兩科皆不及格者不得修數據結構與算法概論，若數據結構不及格不能修算法設計課程等。

　�。�2）程序設計類(lèi)課程用上機程序能力考試來(lái)設置合格條件，如臺灣交通大學(xué)基礎程式設計及格條件為通過(guò)“程式能力鑒定”，湖南大學(xué)則以CCF—CSP軟件能力測試作為程序設計課程通過(guò)的考核標準。

　�。�3）鼓勵學(xué)生參與項目、競賽等課外科技活動(dòng)，如臺灣“清華大學(xué)”的綜合論文訓練是由具有同等水平的項目訓練成果或SRT（student research training）計劃項目以及其他課外科技活動(dòng)成果經(jīng)認定后代替的。

　�。�4）精煉的課程教學(xué)。核心課程應該精且必須加強課程實(shí)驗，只有對方法和理論有正確的認識才能掌握這門(mén)課程，而動(dòng)手完成實(shí)驗才能真正融會(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)的數學(xué)和計算機專(zhuān)業(yè)知識后，都需要進(jìn)行大量的實(shí)踐創(chuàng )新訓練。

　�。�5）導師制度。哈佛大學(xué)學(xué)生在大一和大二學(xué)習數學(xué)和計算機入門(mén)的專(zhuān)業(yè)課程，在大三時(shí)申請導師，實(shí)行導師引導制。施行導師制需要落實(shí)包括專(zhuān)業(yè)介紹、修課指導、學(xué)科競賽等，直至畢業(yè)設計，導師需要和學(xué)生緊密聯(lián)系。

　　智能科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)對人才的培養需要依據工程專(zhuān)業(yè)認證，以成果為導向，落實(shí)持續改進(jìn)，完成學(xué)生“創(chuàng )新能力、研究能力、管理能力、國際化能力”基本素養的培養。

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