地方师范院校计算机类专业建设探究
陈丽媛 徐晓丹 段正杰 何小卫 郑忠龙 浙江师范大学计算机系
摘要： 在新工科建设与工程认证的时代背景下，智能科学类高层次人才的社会需求量与日俱增。地方师范院校对智能科学类人才的培养，一般借助于原有的计算机类专业来进行。但是其固有的人才培养模式，在某种程度上限制了计算机类等工科专业的发展。智能科学类课程的授课难度较大，如何做好理论与实践结合，激发学生兴趣及创新能力成为该类课程的重点和难点之一。本文提议，将课程的教学重心转移到实践上来，推进校企合作，充分利用社会资源，激发学生创造力，提升教师工程素养和学生开发水平。
关键词： 人工智能；人才培养；自主创新；校企合作
● 引言
近年来，人工智能发展势头猛烈，人才需求量急剧增加，为使高校人才培养与社会发展相适应，教育部提倡“新工科建设”，注重对新兴产业、新生学科的新型培养。[1]地方师范院校紧跟社会发展步伐，相继开设了人工智能类等专业，但如果不考虑自身的办学条件而盲目扩招跟风则是一种极具挑战和危险的行为。建设有中国特色的工程教育新模式，需要根据国内不同类型高校的发展特点，对症下药。因此，地方师范院校对于计算机类专业的开展必须做好完备的规划，跳出地方师范院校固有的教学模式，加强学科师资团队建设，制定产学研兼顾的课程教学体系，建立人才培养基地，尽快落实校企合作新项目，顺应社会发展潮流，着力寻求学生理论与实践并重的综合创新能力新突破。
● 地方师范院校计算机类专业培养现状
不同于传统工科院校的培养方式，地方师范院校计算机类专业的培养目标往往将过多的精力放在学生的素质教育方面，而忽略了对学生实践能力、创新能力和开发能力的塑造。面对当前社会发展的趋势以及日益严峻的就业形势，师范院校计算机类专业的教学方式应更多地引入工科类教育理念和模式，注重对人工智能等有关新技术的课程讲授，对软件工程等工程教育类课程应以算法设计与开发应用为主。[2]在保证课程完整性的前提下，鼓励青年教师和学生参加各项专业竞赛，加快推进课程教育，使其与社会发展步伐相一致。地方师范院校计算机类专业的开展，要面向市场、高校，勇于改革和创新，完善教育体系和环境设施等建设，构建具有自身特色的教学体系结构，为应用型及学术型学生的发展提供良好的培养模式。[3]
● 目前课程教学
人工智能是计算机、统计学等本科的选修课程之一，其内容涉及线性代数、概率论、信息论等，是一门理论性、实践性、工程性要求相对较高的课程，其在分类问题、图像分割、目标检测等相关应用领域均取得了较好的工程应用。
作为一门备受瞩目的课程，怎样能在教学中将理论知识简单化、趣味化，培养学生兴趣，提高效率，是本课程的重点和难点之一。目前，已经开设该课程的院校采用的教学方式多以理论授课为主，少量实验为辅，这种授课方式存在以下不足：①学生无法直观理解所学的理论知识及其改进效果。②课下完成作业过程缺乏自主性。③人工智能方面师资短缺。
因此，地方师范院校计算机类专业需要转变人才培养方式，坚持社会需求为导向，在适应高等教育发展新常态的同时，把科研院所、用人单位的评价作为关键指标[4]，立足当地、面向全省甚至全国培养社会发展需要的信息技术高质量人才。[5]
网购凭借极其便利的方式和较低的售价而广受关注，然而在购物时顾客对产品信息了解不充分加之“无理由退货”政策的推出，由此带来的高退货率是目前电商的一大痛点。据淘宝统计至少有超过40%的退款纠纷是由双方无法协调物流费用而导致的。2010年由淘宝与华泰保险公司合作推出的淘宝退货运费险(以下简称“运费险”)应运而生，当发生无理由退货时可获得保险公司的运费理赔，大大降低了消费者的网购风险。
● 实践性教学探索
第二部分掌握相关的编程技巧。Tensorflow作为一种通用性较强的编程平台，提供底层函数调用和高层API接口，方便进行开发和研究。由于本课程的教学任务是引导学生入门，因此该部分课上只介绍常用语法，其余内容需要学生自己探索。
1.课程基本内容
本课程涉及的主要知识点如下表所示。
（2）样品理化分析。检测指标包括pH、EC、NAG-pH、NAG、总碳、总氮、总磷等。同时，考虑到底泥样品中钙含量很高，所以增加了对底泥总钙和有效钙的测定。
第三部分使用Tensorflow教会学生搭建自己的网络结构。利用Tensorflow Playgroud向学生展示深度学习的网络架构，并逐一讲解各部分内容及其作用，结合Jupyter Notebook引导学生可以通过调节不同的超参数查看各参数对实验结果产生的影响。教会学生使用简单的Python编程，实现在Tensorflow上设计开发自己的网络框架。
本课程的主要任务是带领学生完成机器学习的入门工作，能让学生通过个人努力，灵活掌握并应用一些简单的机器学习实例，甚至设计出自己的分类回归网络。
2.课程设计需求
专业教师要注重自身人文素质的培养，善于用自己的言传身教影响学生。在组织学生进医院观察体验的过程中，教师既要熟练地运用沟通技能与患者交流，还应在交流中展现良好的医德素养，让学生在学习和观察教师与患者的沟通交流的态度和行为中树立”以患者为中心”的沟通理念[7]，提高自身的沟通技能。这将对学生未来的医患沟通模式产生直接且深远的影响。
那么，“世界最小”到底有多小呢？无根萍的叶状体只有1.2—1.5毫米长，宽度还不足1毫米，比芝麻粒儿还要小，是名副其实的小不点儿。
第一部分介绍关于机器学习的历史发展等，学生可以访问https：//js.tensorflow.org/，使用网页上提供的开源小应用，从而激发学习兴趣。
针对以上问题，笔者建议可以将此类课程设置成实践课，在机房进行授课，将理论知识贯穿于整个实践过程，通过增加学生的课堂练习时间来增强对知识点的理解。通过转变教学理念，坚持学生为主体，既注重学生专业理论学习，又注重学生工程实践操作能力的提升[6]，逐步引导学生建立个人的学习体系，激发学习兴趣，培养思维创新和解决问题的能力。同时，在教师间提倡奖励机制，鼓励青年教师带队和学生一起参加各类学科竞赛。以赛题练手，普及并巩固各项知识点及其应用。另外，鼓励校企合作，让公司技术人员进课堂，参与课程建设。下面以人工智能类核心课程“机器学习”为例，提出课程建设的具体方案。
机器学习课程内容主要知识点
目前，常用的机器学习深度学习主流的框架有Tensorflow、Keras、Caffe。其中，Caffe是出现较早的工业级框架，更新较慢，不适用于文本、声音或时间序列等其他应用领域。Kears是一个基于Theano和Tensorflow的学习库，具有很直观的API，未来可能会成为Tensorflow默认的Python API，更新速度较快，资源也比较多。Tensorflow是谷歌公司开发的学习框架，资源较多，用户量较大，用途也比较广泛，可以与一些功能强大的库组合使用，支持并行运算，考虑到将来学生可能会从事相关工作的发展，本课程推荐使用Tensorflow作为机器学习课程使用框架。
教学框架涉及三大部分，由表及里，从易到难。
“图”是最直观的语言，最大的特点是可视化，将思维的过程和特征记录、固定下来，是一种化繁为简的思维方式。传统复习课主要针对中档学生，学困生畏难无趣、学优生不屑一顾，枯燥低效，绘图让人人参与，需要更深层次的思维拓展，激发了学困生的兴趣、学优生的潜能，取得多赢的局面。
3.实践性教学的优势
采用实践性教学，对教师提出了更高的要求，所以，地方师范院校需要加强教师队伍的建设，壮大师资力量，吸收人工智能领域青年学者和公司技术人员进入教师队伍，定期在教师中开展人工智能技术教育培训，鼓励青年教师提升个人纵向课题和横向发展的技能。
使用这种教学方式，对学生的要求也更高。学生将真正参与到课程内容的设计中，不拘泥于现有的条件和结果，能够极大地激发创造力，从而激起对知识的渴望和探索，教师和学生的互动性会得到很大程度的增强，学习效果要比传统教学方式更为明显。
● 结语
将理论性极强的课程转向实践应用是地方师范院校计算机类专业转型过程中的一大难题。地方师范院校应该尽快转变观念，对工科类专业的培养模式进行适当调整，克服原有师范教育模式中的不足。在培养过程中，既要抱有对理论知识的追求，又要实现对应用型教育的突破。
此外，在新工科建设及工程认证的背景下，加快实施实践性教学的培养模式，有助于提高地方师范院校计算机类专业人才培养的规格，弥补工程实践能力薄弱、行业应用背景不足等问题，尽快达到国家及社会对应用型人才培养的目标。[7]
参考文献：
[1]林健.面向未来的中国新工科建设[J].清华大学教育研究，2017(2)：26-35.
[2]吴涛，洪伟铭，吴东，等.地方师范院校计算机专业人才协同培养模式探索[J].计算机教育，2015(7)：36-39.
[3]王立新，李晓.地方师范院校计算机科学与技术专业教学体系研究与实践[J].计算机教育，2009(20)：32-34.
[4]金义富，邓明，孔艺权.地方院校计算机师范本科专业培养模式探索[J].计算机教育，2011(14)：12-15.
[5]傅迎华，李江，付东翔.自然语言处理课程教学探索和实践[J].计算机教育，2018(4)：56-59.
[6]李超，熊璋.浅析高校计算机教育中的职业素养问题[J].计算机教育，2008(14)：6-8.
[7]张俊，陈飞，冯士刚.大连海事大学“智能科学与技术”本科专业建设实践[J].计算机教育，2012(18)：22-27.
中图分类号： G434
文献标识码： A
论文编号： 1674-2117（2019）06-0087-03
标签：人工智能论文; 人才培养论文; 自主创新论文; 校企合作论文; 浙江师范大学计算机系论文;