智能科学与技术十篇从2004年国内开始招生至今，全国已有不少高校设立了智能科学与技术专业。我校是较早设置该专业的院校，于2007年在信息工程学院设置其为第7个本科专业，并开始招生。2009年9月，学生进入相关专业课程的学习，第一届学生于2011年7月毕业。日前，该专业学生已经完成本科阶段的学习。
同时，在办学过程中，我们选择了脑科学与认知科学概论，人工智能基础，微机原理及应用、课程设计(微机原理)，可视化程序设计、智能计算与应用四个课程组进行教学模式改革。
因为是首届学生，我校大多数课程安排参考了国内兄弟院校的课程设置，也参考了我校自动化专业的部分课程设置。学生的知识结构主要由5个方面组成[1]，如图1所示。
1) 数理基础课程群：工科数学分析、高等代数、复变函数与积分变换、概率与数理统计、数学实验、大学物理、物理实验、应用力学基础、离散数学等。
2) 电工电子技术课程群：电路分析基础、电路实验技术、模拟电子技术、模拟电子技术实验、数字电子技术、数字电子技术实验等。
3) 机电技术基础课程群：工程制图基础、程序设计基础、信号处理、计算机网络、微机原理及应用、嵌入式系统、数据库技术及应用、面向对象程序设计、现代检测技术、电机控制技术、现代通讯技术、DSP处理器及应用、机械设计基础等。
4) 专业主干课程群：信息论与编码、控制工程基础、脑科学与认知科学概论、人工智能基础、机器人组成原理、计算智能基础、模式识别基础、虚拟现实技术、智能控制及其应用。
5) 实践创新课程群[2]：计算机应用实践、电子技术实习、MATLAB编程与工程应用、Linux系统与程序设计、自动控制系统设计与实现、微机原理课程设计、嵌入式系统设计与实现、专业(生产)实习、毕业设计(论文)等。
除了专业课程的学习，学生还参与了很多课外科技活动和竞赛，并取得了良好成绩，内容如下。
1)“基于Matlab的智能五子棋人机博弈系统”在北京科技大学第十一届“摇篮杯”课外学术作品竞赛中获三等奖。
在参加课外竞赛及各种活动之余，首届智能班还自组织了以小组为单位的指纹识别考勤计时系统编程比赛，历时一个月，比赛结束后评出了最优编程奖。然后返回给每个小组，再讨论再修改，最终确定了最优版，申请了国家软件著作权，于2010年5月份获得审批。此次比赛成果是全班学生辛苦劳动的果实，凝聚了24位学生的智慧和努力。图2展示了该系统的计算机软件著作权登记证书。
2010年底，首届学生进入本科毕业设计环节。在大家的共同努力下，全部学生通过了本科毕业设计。毕业设计的题目如表1所示。
智能科学与技术专业首届24名学生是2009年9月进入大三学习专业课的。目前，我们统计的毕业生去向，专业第1名放弃了保研指标，选择出国留学，另外有4人保送本校读研究生。选择考研的学生还有12人，另外有3人选择出国留学，还有2人选择就业，如表2所示。
我们对2007级智能科学与技术首届毕业生的总体情况还是比较满意，通过一系列教学改革，取得一定的成效，内容如下。
1) 人工智能基础。此课程为智能科学与技术专业的理论基础性课程，具有涉及的面比较广、内容较多、变化较快的特点。我们结合人工智能学科的发展，在保证课程完整性的同时，尽可能增加学科发展的前沿内容。
2) 微机原理及应用、课程设计(微机原理)。微机原理及其应用是一门实践性很强的课程，特点是计算机软硬件结合非常紧密，需要经过大量的实践环节学习。在充分分析本门课程特点的基础上，我们对该课程作了如下教学改革：自行研制开发了一套实验装置，开发了配套的实验项目，编写了相应的实验讲义。图3是我们使用的微机原理与单片机实验装置。
在教学方法上，教师让学生在学习已有实验项目的基础上，做一些由简单到复杂的新改动，直至最后设计出新的应用电路，并用相关器件实现。为了鼓励学生亲自动手制作电路板，教学团队花费近3 000元，购买了各种电子元器件和电路制作工具，包括单片机芯片、集成稳压电路芯片、各种传感器、小键盘、电阻电容、印刷电路板、万用表、电烙铁等，保证每位学生都能设计并制作完成一个单片机控制系统。在课堂管理方面，我们实行小班授课，每班不超过30人。学生都很遵守课堂纪律，几乎没有迟到早退现象，为该门课程的学习营造了良好的学习氛围。
3) 可视化程序设计。小班在实验机房上课，课程将讲解部分与上机练习结合起来，教师对每一个知识点进行讲解后，让学生立刻练习，提高学生的动手实践能力。通过教师的课堂讲解和学生的课堂练习，使学生达到融会贯通的程度。
4) 数据结构与算法分析。针对智能科学与技术专业对计算机软件能力要求高的特点，我们压缩了计算机专业的数据结构和算法分析两门课程的学时，保证学生应用能力的培养，并编写了相应教材。
5) 根据国内外高等教育的最新发展，我们对研究思路、内容、方法进行必要调整。英国、美国、马来西亚等国近几年开设了AI相关专业，并且多数与机器人结合。在2010版教学计划中，我们也将机器人作为学生学习过程中的实验平台和设计实现对象，为此探讨设立机器人组成原理课程[3]，并在准备教材。我们还与南开大学、河北工业大学合作开发智能科学与技术专业的系列教材[4]。
另一方面，我们在办学过程中也感觉到一些问题，和南开大学[5]的问题较为类似。
4) 师资结构对其他学科的依赖程度较大，还未形成完整的师资队伍，多数教师来自其他专业。
通过两年的专业课学习，首届智能科学与技术专业的全体学生在各方面都取得了不错成绩。多门基于专业课程开设的课程设计不仅增强了学生的动手实
践能力，还加深了学生对专业知识的理解及掌握程度，很好地将理论学习与实践教学结合起来。特别是在毕业设计阶段，学生的论文题目都很有新意，充分体现出智能科学与技术专业的“智能”特点，而且学生在论文答辩环节全部顺利通过。首届毕业生中，出国和保研率达到54.17%，就业率达到45.83%，有很好的发展前景。通过研究首届毕业生情况，我们认为智能科学与技术专业是一个很有发展潜力的专业，能够将人工智能科学、计算机技术、智能控制等专业性较强的学术领域综合起来，培养出具有综合能力的优秀毕业生。
总结首届毕业生情况，我们将在随后的教学过程中进行如下改进：结合人工智能学科的发展，尽可能增加学科发展前沿的内容；针对学有余力的学生，布置学科前沿的自学内容；在教学中尝试以作业的形式安排实验内容[6]。同时，我们继续保持小班授课方式，营造出良好的学习氛围。在考核方面，结合平时、考试和答辩3种形式，来客观、公正地评定学生，促进学生的全面发展。通过总结已有的教学经验，吸取教训，发展优势，我们相信智能科学与技术专业一定会一步一步成为更加完备的、更有优势的、更具时代特征的新型专业。
[1] 刘冀伟,石志国,王志良. 北京科技大学智能科学与技术专业建设概况[J]. 现代大学教育,2010(6):1-4.
[2] 石志国,刘冀伟,王志良.“智能科学与技术”本科专业软件实践类课程建设探讨[J].计算机教育,2009(11):93-97.
[4] 杨鹏,张建勋,刘冀伟,等. 智能科学与技术专业课程体系和教材建设的思考[J]. 计算机教育,2010(19):11-18.
[5] 方勇纯. 智能科学与技术专业毕业生情况分析与专业建设[J]. 计算机教育,2010(19):51-54.
[6] 魏秋月. 关于智能科学与技术专业人才培养和学科建设的思考[J]. 教育理论与实践,2009,29(9):18-19.
摘要：智能科学与技术概论课程是智能科学与技术专业重要的必修基础课，对整个专业课程体系有概括性的引导作用，对学生深入学习后续课程有很大帮助。文章从智能科学与技术概论课程的教学实际出发，提出该课程的整体课程规划，并根据学生的学习情况验证其适用性。
基金项目：2012年辽宁省普通高等学校本科工程人才培养模式改革试点项目(G2201249)。
第一作者简介：林宝尉，男，讲师，研究方向为计算机视觉、模式识别，．cn。
智能科学与技术概论课程是智能科学与技术专业的必修基础课。学生通过学习基础课，能够了解整个专业的知识构成、体系结构以及发展方向，便于将来学习必修专业课，包括模式识别、人工智能、智能机器人等课程。在这个过程中，如何让学生顺利地过渡到更高层次的专业课学习中，如何提高其学习兴趣，如何帮助学生深入了解各门专业课之间的层次关系，都是该专业设置过程中需要考虑的问题。智能科学与技术概论的规划起到了承上启下的作用。虽然专业导引课也从全局对该专业的情况进行了介绍，但其内容以学生职业引导、兴趣培养为主，对专业课程的设置并无过多展开。因此，智能科学与技术概论课程的设置十分必要。
课程将学生的能力体系分为5个部分：技术知识与推理能力、开发式思维与创新、个人职业能力、态度与习惯、时间构思设计实现和社会贡献，与其对应的二级、三级及详细指标见表1。每个能力指标平均对应4个学时，共32个学时。
(1)精讲多练。通过讲解智能科学的相关内容并结合相关实验，让学生掌握智能科学的基础知识，提高其学习兴趣，为后续课程的学习打下良好基础。
(2)以项目为导向组织教学，通过案例教学，将构思、设计、实施和运行引入教学过程中。
(3)鼓励学生自主学习，加强基本职业能力的训练。教学过程中注意互动和引导，运用讲授教学、练习教学、实验教学、案例教学等多种教学方法完成教学任务。
(4)教学实施过程中，提供丰富的教学资源，如多媒体课件、案例、网络资源、优秀学生作品和外文技术资料等。
(5)对学生进行多方面考核与评价。结合课程实施过程，从知识掌握、能力水平、态度表现等方面，对学生进行全方位的考核。
单元一：智能科学导论，主要涉及智能科学与技术的目标界定、学科分类、涉及范围、学科定位、人类认知以及学科简史等知识点。该单元将在2个学时中完成，并要求学生课外学习2个学时。
单元二：学科基础理论知识，主要涉及机器系统、视觉感知、高级语言编程等知识点。该单元主要介绍支撑学科的相关课程，并在实践课中使用高级语言编写简单系统。该单元共10个课时，其中包括4个实践课时。
单元三：专业课介绍，主要涉及数字图像处理介绍、模式识别介绍、计算机视觉介绍、智能机器人介绍等相关必修专业课的入门介绍，并在每次课程结束后配合实践编程、工具使用、机器人搭建等实践环节提高学生的学习兴趣，使其全面认识后续专业学习。该单元共20个学时，其中包括12个实践课时。
实验一：数字图像处理实验。使用课程中讲授的Matlab语言，实现数字图像的傅里叶变换、边缘检测功能。该实验共4个课时，配合单元一以及单元二的部分知识点，使学生基本掌握Matlab编程语言，并理解数字图像处理的基本知识。
实验二：模式识别机器学习实验。该实验利用高级程序语言，实现数据的SVM算法以及KMeans算法，让学生理解模式识别以及机器学习等知识。该实验共4个学时。
实验三：计算机视觉实验。使用图像拼接、3D场景重建等相关专业工具，实现二维图片的3D重现。该实验共4个学时。
实验四：机器人实验。学生在机器人实验室，实际动手组装博创模块化机器人，并编程实现机器人运动调试。该实验共4个学时，实验地点为模块化机器人实验室。
在教学的各个环节，教师从出勤情况、日常表现、作业、实验、结课项目及结课报告的完成情况对学生进行全方位的考核，其中结课项目、调查报告及实验作业占最终成绩的90%。结课项目为小组项目，4个学生为一个小组完成系统的设计、编写、调试等步骤，并组织5名教师对每个小组进行答辩考核。
学校于2012年申请创办智能科学与技术专业。该专业培养学生掌握计算机基础、电子电路、控制方法、智能信息处理与识别等基本知识，使其具备信息处理、自动控制、人工智能系统开发等基本能力。智能科学与技术概论课程在大二下学期开设，共32学时，其中理论教学16学时，实践教学16学时。通过理论教学和实践教学，学生了解了智能科学的基础理论知识，掌握该专业核心专业课的关系，认识相关后续课程，并能够使用简单的算法和工具，为日后深入学习专业课打下良好基础。
由于本专业办学时间较短，没有足够的针对智能科学与技术概论的教材可供选择。现阶段使用较多的教材为《智能科学与技术导论》以及《智能科学》。《智能科学与技术导论》是钟义信主编、北京邮电大学出版社出版的、适合智能专业大一新生使用的专业教材，对整个专业有详细的介绍，适合作为新生的专业导引课程，安排16个学时较为合适，并不适于我校智能科学与技术概论课程的要求。《智能科学》是史忠植主编、清华大学出版社出版的专业教材，该教材对整个智能专业的重要内容都有涉及，系统地介绍了智能科学的概念和方法，吸收了脑科学、认知科学、人工智能、数理逻辑、社会思维学、系统理论、科学方法论和哲学等方面的研究成果，适合高年级学生使用，安排64个学时较为合适，也不适于我校情况。
鉴于上述原因，我们设计该课程时，前半部分理论知识介绍使用了《智能科学与技术导论》，后半部分专业课程介绍使用自制课件。经过2轮的教学实践以后，我们将根据教材使用情况编写自用的讲义教材。
该课程内容会介绍智能专业的重要专业课，但要在32学时内完成所有专业课程的介绍，并保证该课程内容不与专业导引课以及智能信息处理导引课冲突，难度很大，因此选择最合适的讲授内容，对于该课程的授课效果非常重要。
在授课过程中我们发现，学生对简单的数字图像处理、计算机视觉的流行应用以及动手要求强的机器人课程兴趣较大，但对数学推导要求较高的模式识别、机器学习等课程接受程度较低。该课程的教学目的是让学生了解相关课程的意义、历史、发展等知识，所以，建议加大实验动手课程的课时比例，让学生多使用相关知识、算法和应用，尽量避开复杂的数学推导。
学校的智能科学与技术专业创建于电子工程系，依托电子系的软硬件实验室，培养学生的软硬件知识储备，提高学生的实际动手能力。其中，软件算法将配合嵌入式设备进行硬件集成，并指导学生设计具有智能算法应用的硬件设备。教学过程中将使用校实验室中的模式识别嵌入式开发板、博创模块化机器人平台以及Turtlebot智能机器人平台。该课程在实际讲授时，理论课以及算法相关实验在大班进行，硬件实践课程在小班进行，能取得较好的授课效果。
在该课程设计内容的指导下，智能科学与技术概论已经完成了2轮的课程教学，并在课程结束后组织学生填写调查问卷。题目分两类，第一类包括课程目标是否清晰、该课程能否提起学生对该专业课的学习兴趣、该课程的实验设计能否有效提高学生的动手能力，以及该课程的内容相关设计是否优秀。统计结果如图1所示。除极个别学生外，大多数学生都选择了符合以及完全符合，说明该课程设计可以满足教学要求。第二类问题总结学生在课程中获取的知识能力，包括编程调试、理论知识应用、信息获取、技术文档写作、自主学习、分析问题、解决问题等，为多选题。从图2可以看出，学生对各项能力的认可率均超过50%，其中信息获取、分析问题等能力的认可率接近80%，说明该课程设计基本满足教学目标。
智能科学与技术概论对智能专业学生的深入学习起到了重要的引导作用。我们根据自身的实际情况出发，设计出适合该专业学生的课程设计安排。经过两轮的实施效果证明，该课程的设计方式比较适合学生。随着课程的持续，我们将不断解决存在的问题，并编写适合我校学生使用的教材。
[1]钟义信，智能科学技术导论[M]．北京：北京邮电大学出版社，2007.
[2] Edward FC，Johan M，Soren O．重新认识工程教育：国际CDIO培养模式与方法[M]．顾佩华，沈民奋，陆小华，译．北京：高等教育出版社，2009．
“智能科学与技术”是面向前沿高新技术的基础型本科专业。它融合了机械、电子、传感器、计算机软硬件、人工智能、智能系统集成等众多先进技术，是现代检测技术、电子技术、计算机技术、自动化技术、光学工程和机械工程等学科相互交叉和融合的综合学科[1]。北京信息科技大学智能科学与技术专业于2005年开始申请，2006年获教育部批准设立，2007年开始正式招收本科生，至2009年，规模已扩大到每届3个班[2]。
智能科学与技术是集哲学、生命科学、电子、信息处理和计算机以及数学、物理等多学科为一体的交叉综合性学科。同时，智能科学又是一个不断发展的学科，它的技术成果和研究动向更新得很快[3]――这就给智能科学与技术的专业教育提出了很大的挑战。
因此，智能科学与技术专业应更加注重学生实践应用能力和研究思考能力的培养，培养本科生发现问题、分析问题、解决问题的能力，注重本科生整体素质的提高。实验教学不仅可以使学生把实践同课本知识联系起来，而且能够培养他们的实际动手能力、独立思考能力和科学研究能力，对专业教学能起到很好的作用。本文主要介绍本专业在本科生实验教学模式方面的思考。
我校的智能科学与技术专业结合自动化、信息网络、航空航天和机器人开展。本着培养工程领域的应用型、复合型、创新型人才，实验教学理念归纳如下。
1) 坚持以能力培养为核心，以学生为本，学习、实践、创新相互促进，知识、能力、素质协调发展的实验教学思想。
2) 培养厚基础、宽口径的“大电类”人才，培养具有创新意识、综合素质高的应用型人才[4]。
为了能够适应时代要求，更好地实施《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)》，在实验教学理念与思想的指导下，我们对智能科学与技术专业的实验教学进行了深化改革，展开创新模式的探讨[5]。
我校智能科学与技术专业分四个实验层次，由浅入深地培养学生的自学能力、动手能力和创新能力。
基础实验包括基本元器件的认知、基本实验仪器的使用、基本操作技能的训练、重要原理的验证、实验数据的处理分析等，夯实学生的基础理论，为后续的专业实验和创新能力培养打下坚实的基础。我们以电路理论、模拟电路、数字电路为基础，以电子工艺实习为平台，设计制作小型实物型作品，如简易数字表、机器猫、小收音机等。这些基础实验利于学生将基本理论与实际结合起来，提高学生对实验的兴趣，使学生有亲手制作简单电路的成就感。
专业实验分为课堂实验和课外实验。课堂实验包括教学内容和一些扩展内容。比如对检测传感器的性能、电机的驱动方式等进行实验，让学生把抽象理论落实到实际应用环境中，促进学生对学习内容的掌握。同时，扩展实验内容，利用开放实验室环境，学生小组在教师的指导下，在一学期内完成一项设计作品。经过选择元器件、购买元器件、选择电路、搭建电路、实验结果比较整个过程，学生对工程应用有较系统的了解，提高发现问题、解决问题的能力。
对于工程应用实践，虽然专业实验也已经涉及到一些具体内容，但这与真正走出校园不同。我们鼓励学生在暑假期间实习，并专门组织大三和大四学生去公司实习，体验社会工作气氛，培养他们的团队合作精神、社会责任感和严谨的工作作风。
科学研究实验是学生在工程应用实践基础上参与教师科研课题、申请科研项目等，提高学习积极性和主动性，并进一步提高工程实践能力和创新思维能力。
智能科学与技术专业的实验教学分为课堂和课外两部分。课堂实验主要在课上完成，课外实验采用开放式网络化管理，学生根据兴趣爱好选择一些开放式实验，提高实践能力。实验室为学生创造了一个仪器设备先进、资源共享、开放服务的实验教学环境，并提供了丰富的实验教学资源，满足学生的各种需求。网络平台为实验室的开放式教学提供了良好保障，开放式实验教学从以下几个方面进行。
1) 实验室实行开放式管理，学生可以网上预约，教师会处理学生的申请，为学生分配实验室。教师在网络平台上提出实验要求，并布置实验作业，学生将实验结果与报告提交到网络平台，由教师验收，从而达到“教”与“学”的互动。
2) 为了便于学生学习，教师已经把实验项目中的关键步骤和重点难题录制成视频文件，放在网络平台上，学生可以根据需要下载。学生进入实验室前，可以从网络平台上了解实验的整个过程，利于实验的进行和自身素质的提高。
3) 进入预约的实验室后，学生根据课前的预习进行实验。每个实验室都有专人现场指导，帮助学生解决实验中的问题，使学生更好地完成实验。
组建专业科研小组，有针对性地对本科生的专业学习加以引导和帮助，可以调动学生的兴趣和积极性，使学生学到更多的学科前沿知识，为将来的发展打下良好的基础。科研小组既有助于学生在“开放、自由、轻松”的环境中学有所得，学有所长，又可以帮助教师结合学生的实际情况深化教学改革，营造更好的学习环境，培养学生的自主学习能力和创新思维能力。
科研小组的成立在学生中引起了热烈反响。学生踊跃报名，通过查阅资料、实践调研等方式确定科研课题，结合实验室提供的设备进行实验或验证，最终印证自己的想法。最终学生以小组为单位，向教师和全体学生作专题报告，评比后给予一定奖励。这种小组研究的教学方式能充分调动学生的积极性，提高学生独立分析与思考的能力。
机器人大赛是我校智能科学与技术专业重点举办的一项比赛。实验室中有参与比赛所必需的机器人，如舞蹈机器人、智能小车、足球机器人等。教师指导学生解决实际操作中的问题，学生也组成帮带小组，甚至对新生进行培训。通过学校的选拔赛后，学生还有机会参加全国大学生机器人大赛，提高专业兴趣和实践能力。举办机器人大赛的优点如下。
1) 帮助学生了解本专业的基本知识框架和专业方向，在培养学生运用基础知识能力方面有很重要作用。
2) 在激发兴趣和提高动手能力的基础上，培养学生的自学能力及外文文献阅读理解能力，提高综合应用知识的能力，加强团队协作。
智能科学与技术专业实践教学体系探索 “智能科学与技术”专业教学平台探讨 智能科学与技术专业的启蒙教育 智能科学与技术专业引导教育的探索 彩码技术在智能科学与技术专业教学中的应用 基于人才需求的智能科学与技术专业教学改革与实施 智能科学与技术专业的算法设计与分析课程教学探讨 面向智能科学与技术专业的计算方法课程教学改革实践 依托科研项目的智能科学与技术专业实践教学模式探索 “智能科学与技术”专业“数字图像处理”课程教学实践的探讨 北京科技大学智能科学与技术专业建设情况 谈“智能科学与技术”专业实验平台建设 智能科学与技术专业软件开发综合设计的教学改革与实践 南开大学“智能科学与技术”专业教学体系与实验环境建设 智能科学与技术本科专业“小学期”制教学思考 智能科学与技术专业本科实验教学模式探讨 谈我校增设“智能科学与技术”专业的设想与措施 面向应用的智能科学与技术专业课程体系建设 谈智能科学与技术专业及相关学科的发展 面向“工业4.0”的智能科学与技术专业创新课程体系构建 常见问题解答 当前所在位置：.
智能科学与技术专业(简称智能专业)是教育部于2004年新增的目录外试点专业。2006年我校依托自身的学科优势与教学资源,获教育部批准开办工学门类中电子信息类的智能专业,并于2007年正式招生。
创新人才应该具有比较完善的知识结构和开拓创新的意识和能力。创新能力培养是培养创新人才的关键,这也是高等学校教育的核心内容。工科学生的创新要来源于实践能力[1]。实践是创新的基础,没有实践就不可能创新[2-3]。工科学生的创新要表现在面对实际工程问题,能用创新思维去分析和解决问题。
如何培养学生的创新意识和创新能力,已经成为高等学校必须深入研究和亟待解决的课题。我校智能专业的建设是围绕创新人才的培养这个中心来展开的,为保障培养的人才具有比较完善的知识结构,我们构建了相应的课程体系;为保障培养的人才具有开拓创新的意识和能力,我们进行了课内―课外相协调、基础―综合―创新分层次的实践体系构建。
践相结合的重要场所,是培养应用型创新人才必不可少的场所,是师生创新实践的摇篮。为服务于应用型创新人才培养目标、适应专业发展,我校智能科学与技术实验室建设特别强调了综合性、研究性和开放性的基本原则。实验室与创新实践基地的建设构建了具有先进设备和先进管理体制的实践平台,这为构建课内―课外相协调、基础―综合―创新分层次的实践体系打下坚实基础,有利于提高学生的科学研究和工程实践能力,有利于学生创新能力的培养。
我校智能科学与技术实验室下设6个实验分室,如图1所示。智能网络实验室和智能检测技术实验室为专业技术基础实验室,智能机器人实验室和复杂智能系统实验室为智能系统与工程专业方向实验室,智能信息处理实验室和智能体模拟实验室为智能信息处理专业方向实验室。这些实验室的设置和建设与专业教学计划及其课程体系完全配套,并加强了开放实验、设计型实验、综合型实验、创新实验服务于大学生课外科技竞赛活动。实验室的硬件条件有利于让学生及早参加科研和创新活动,培养学生的创新精神和创新能力[4-5]。
基金项目:北京市属高等学校人才强教计划资助项目(PHR201008434),北京信息科技大学教改项目(2009JG13)。
作者简介:陈雯柏(1975-),男,讲师,博士研究生(在职),北京信息科技大学自动化学院智能科学与技术系系主任,研究方向为人工神经网络、智能机器人;李擎(1964-),女,教授,博士,研究方向为智能控制、机器学习;李邓化(1956-),女,教授,博士,北京信息科技大学自动化学院院长,研究方向为智能检测;苏中,男,教授,工学博士,北京信息科技大学自动化学院副院长,研究方向为智能机器人(包括空间机器人)导航与控制。
开放性实验是培养创新性人才行之有效的教学手段,是对课堂教学、课内实验的延续、扩展和加深。开放性实验的开展需要实验室的开放管理,实验室的开放管理也是构建课内―课外相协调的实验教学体系的基础与制度保证。我校智能专业实验室面向全校学生全方位开放,具体包括资源开放、内容开放和时间开放。为此实验室制定了一系列行之有效的实验室开放、网上预约等管理办法。同学们课外利用开放实验室主要进行相关课程的课外开放实验,参加学科竞赛,参与教师科研项目以及实验室自主开发的目前已成一定体系的创新实践项目。
智能专业与自动化、电子信息、通信等信息类相关专业建设与教学科研对设备需求存在一定的交叉。随着新大学建设的稳步推进,特别是电子信息与控制等部级实验教学示范中心的建设以及各专业精品课程的建设,目前我校自动化学院各专业也分别形成了一定数量科学仪器设备资源与优质教育资源。在学生课外创新实践过程中,学生根据项目需要可能使用到多种仪器设备。为此学生可在不同实验室开展实验,学生也可以通过自动化学院建立的信息管理平台与数据库软件系统实现仪器设备在学院与实验教学示范中心内部合理流动。仪器设备和优质资源共享系统的建设整合了优质仪器资源和教育资源,打破条块分割,有效避免重复浪费,提高了利用效率,更好地为教学科研服务,提高了使用效益。
实践教学是培养和锻炼高校学生动手能力和科技创新能力的主要途径,我校历来重视实践教学,目前已探索建立了以实验室全面开放为形式,以课程实验教学为基础,以课程设计与毕业设计为核心,以校外实习为补充的课内实践教学体系和以实验室课外开放项目培训为基本内容,以学科竞赛为动力支撑与效果检验,以参与教师科研与学生自主科技创新为补充的课外实践教学体系。我们强调课外创新实践教学的重要地位和作用,人才培养有了质的飞跃和升华,但这种飞跃与升华是以课内实践环节为基础的。为此,我们对课内实践环节进行优化组合,建立了较为完善的课内实践教学体系。
如图2所示,我们把实践教学分为基础类、专业实训类和综合创新类,大部分必修的专业基础课和专业课均安排了上机、实验等环节,实践教学和计算机应用在整个教学计划进程中做到了不断线周的各类专业实习、课程设计、专业综合实践和毕业设计[4-5]。为加强新生进校后对专业的认识,能够及早进行创新实践活动,我们特别在第一学期安排了独立实践环节“专业认识与实践”。
作为课内实践教学体系的延伸和拓展,课外科技创新实践体系的构建对创新人才的培养具有特别的重要作用。我校作为北京市的市属市管高校,培养目标定位为主要为北京市培养应用型创新技术人才。基于培养目标的本质要求,在实践教学体系的构建中,我们特别强调课外的科技创新实践活动。课外科技创新实践这个子系统,其具体构成如图3所示。
目前高等学校专业相关课程课内学时普遍紧张,由于智能专业与其他信息类专业不同,前沿性课程较多,课程理论性较强,这不可避免地使计算机软硬件、控制系统基础等课程的学时又有一定的压缩。从这个角度考虑,我们也必须从课外科技创新实践体系来强化同学的“软硬件能力”,以加强智能专业学生的就业竞争能力。
在我校自动化学院长期实验室课外开放的基础上,我院积累了具有一定综合性、科学性和趣味性的一大批开放项目。在以往的实验室开放项目和学科竞赛中,同学们普遍对涉及到“机器人”的部分表现出强烈的兴趣。机器人是一门跨专业的新兴学科,涵盖机械、电子、计算机、自动控制、传感器、通信、人工智能等学科的最新成就,它对培养学生的跨专业综合应用能力、创新实践能力和团队精神等方面具有重要意义[6]。因此,我们基于机器人这个理想的创新实践平台,提出了一个基于机器人制作,自成体系的课外科技创新实践方案,如表1所示。
层 次 项目开展时间 创新实践项目 能力培养 相关课程支撑群 相关学科竞赛支撑群
具一定人工智能水平的高级机器人,如足球机器人、迎宾机器人等。 综合应用能力
第三学年 基于MCU、DSP的智能机器人,如舞蹈机器人、灭火机器人、仿生六甲机器人等。 检测与控制系统设计
基础训练项目 第一学年 简易非处理器控制机器人,如宝贝车等。 简单机械设计与加工
该方案在课程支撑的前提下,针对不同年级学生的实际,开发了不同层次的机器人制作实践项目。在学校实验室开放与学生课外科技创新基金的支持下,其中部分项目的开展已在自动化专业几届学生的实践下取得了不错的效果。同学们普遍表现了强烈的兴趣,而不再沉溺于以前所钟爱的网络游戏。
学科竞赛的意义不仅在于营造和丰富校园科技文化氛围,拓展大学生的综合知识和加强第二课堂活动。学科竞赛更是大学生实践创新平台,有利于培养大学生自主创新意识、创新思维、实践动手能力和团队合作精神。为此我们把学科竞赛纳入课外科技创新实践体系,学科竞赛既是学生课外科技创新实践活动的动力支撑,也是实践活动效果的一个检验手段。我校历来重视学生实践能力的培养,举办了“大学生电子竞赛”、“智能汽车竞赛”、“机器人大赛”等一系列校级学科竞赛。校级竞赛覆盖面较大,一大批学生在学好基础知识和基本技能的基础上,积极进入实验室参与科学研究与创新活动。
学科竞赛作为创新实践体系的一个重要组成部分,其培训工作不能是简单的强化培训,培训工作要成为日常工作的一部分,培训面要有一定的普遍性。为此,我们把学科竞赛的培训工作与实验室开放项目进行有机的结合,使之成为由浅入深、成系统多层次的系列活动。表1不仅显示了创新实践项目与学科竞赛的关系,也表达了学科竞赛的层次系列性。
智能系统平台构建方案设计比赛是我院为了进一步完善这种学科竞赛的层次性,有效引导学生的专业学习与创新实践,于2009年11月提出针对大一新生开展的智能系系级学科竞赛。智能系统平台构建方案设计比赛作为校级相关竞赛的引导与补充,取得了不错的效果。实践表明,智能系统平台构建方案设计比赛引起同学们极大的关注。同学们大胆想象,广泛查阅资料,既强化了对本专业的认识,又极大地激发了创新实践的兴趣。
我校一直重视探索理论研究与应用研究互动的有效机制,不等待解决理论问题之后才开始启动应用研究。同时,重视科研与教学间的积极互动作用,重视学科建设与专业发展的关系,在不断完善科研教学设施、优化科研教学环境的基础上,形成了良好的科教互促开拓的局面。我校已有多项与智能专业有关的研究成果进入国际先进行列。先后获国家技术发明奖二等奖1项、国家科技进步奖二等奖1项,部级科技进步奖、国家发明专利和著作权多项。在惯性器件、组合导航系统、压电复合换能器、飞行控制系统、大规模仿真场景关键技术与算法研究等国家优先支持发展的领域,多项研究成果已实用化。
学校鼓励教师开展科研工作,并吸收学生参加教师科研,从而实现在科研过程中育人,并有效培养学生的创新精神和素质,同时将相关科研成果即
在学生自主科技创新项目资助方面,学校制订了《北京信息科技大学学生(本科)课外科技活动基金管理办法》。本科生科技基金面向全体在校全日制本科生,在指导教师的指导下,重点资助在校本科生结合所学专业开展课外科技活动。
专业教师担任学生班主任工作,是我校自动化学院的成功经验。班主任不仅指导学生的思想、学习与生活,更在学生职业生涯规划、成才教育、学生选课指导等方面扮演了重要角色,学生普遍反映良好。在此基础上,智能系践行科学发展观,于2009年实行了“专业导师制”,以更好地适应素质教育的要求和人才培养目标的转变,促进应用型创新人才培养工作。
专业导师制的一项重要任务是推动学生课外科技创新实践活动。专业教师针对学生的个性差异,因材施教,和学生之间建立一种“导学”关系。针对2007级首届智能专业学生人数不多的特点,通过双向选择,智能系教师每人担任3～5名学生的专业导师,并以此为契机形成高年级―低年级“梯队”。同学们组建“兴趣小组”,以实验室为平台,有的参与“教师科研项目”,有的自主申请“学生课外科技基金项目”,当然学生参加更多的课外科技创新实践活动是“实验室开放项目”。为此,智能系教师从兴趣引导出发,在学校课外科技创新实践活动经费保障的前提下,开发了一系列“实验室课外开放项目”,表1给出的是其中一个“机器人制作课外科技创新实践开展方案”。
在实验室与创新实践基地建设基础上,我校智能科学与技术专业的课内实践教学体系和课外实践教学体系紧密结合,有效地将第一课堂与第二课堂、理论与实践、知与行紧密联系在一起,激发了学生学习兴趣,培养了他们的创新实践能力,有利于人才培养质量的提高。
[2] 苏中,李擎. 关于专业课以科研促教学的发展模式探讨[J]. 中国科教创新导刊,2008(25):89.
[3] 万佑红,蒋国平. 机器人教育与大学生创新能力培养的探索[J]. 电气电子教学学报,2005(27): 6-8.
[5] 李擎,苏中,李邓化. 智能科学与技术专业建设的规划与思考[J]. 清华大学教育研究,2008(增刊1):21-25.
[6] 张云洲,吴成东. 基于机器人竞赛的大学生创新素质培养与实践[J]. 电气电子教学学报,2007(29):116-119.
我国的智能科学与技术(Intelligence Science and Technology,IST)专业创办至今已有8年历史了。它从无到有,逐步壮大,现在全国已有近20所大学试办这个新专业[1-2]。应该说,智能科学与技术专业的8年征途并不平坦,开拓者们也为之付出了艰辛和心血。现在,我们至少可以说,智能科学与技术专业已再不是“婴儿”,而是“小学生”了。然而,我们需要继续努力,上好中学、大学以及研究生课程,迈上专业建设的新征途,攀登学科建设的新高峰。
在IST专业建设上,北京大学信息科学技术学院等起了重要的带头作用,中国人工智能学会及其教育工作委员会等工作委员会和专业委员会发挥了很好的组织作用[3-4]。他们齐心协力,默默奉献,做了大量有目共睹的开创性工作,值得充分肯定。现已有北京大学、首都师范大学、北京邮电大学、南开大学、西安电子科技大学等高校培养出IST专业的毕业生。也就是说,我们有了IST专业的第一代“产品”了。然而,我们的IST专业还是有些不尽人意之处,特别是发展速度比预料的要慢,发展规模不如预期的大,发展目标还有待进一步明确。笔者试图概括我国IST专业发展的喜与忧,探讨发展战略,为IST的专业建设和学科发展出谋献策,供同行讨论与参考。
如上所说,我国IST专业的发展既取得可喜成果,又存在某些忧虑,即喜忧参半。下面拟就IST专业的办学成绩和存在问题进行探讨。1主要成绩
1) 申报并获准试办IST专业,促进信息科学和智能科学的发展,为国内外信息科学学科建设开辟了一个新的增长点。
2) 在调查研究和科学分析的基础上,制定了IST专业教学大纲和教学计划,为专业建设建立了基本框架[5-6]。
3) 结合IST的专业特点和教育发展要求,初步规范了IST专业课程设置,开展专业建设和课程教学等方面的改革,取得一大批成果[7-8]。
4) 编写了一批具有明显特色的相关教材,为新专业教学和学科建设提供必要的资源,起到较好的示范和辐射作用[7,9]。许多学校在实验教学上进行了一些探讨,并积累了不少经验,值得推广与借鉴[10-12]。
5) 聚集了一群有志于智能科学技术教育的教师,形成了一支热爱教育、乐于奉献、熟悉业务的师资队伍,为IST专业的人才培养和学科发展打下重要基础。
6) 经常组织本专业的教育与教学研讨会和座谈会,进行全国性或校际间的交流,总结心得体会,共同提高,使IST专业沿着正确的方向发展。
7) 培养出一批基本掌握智能科学技术基础理论和专门知识,具有从事本专业工作能力的本科毕业生,为国家输送有特色的急需的建设人才。
8) 为争取我国智能科学与技术一级学科博士学位授予权做了大量工作,并取得重要进展,为IST学科的进一步发展创造重要条件[13]。2瓶颈问题
到目前为止,全国试办IST专业的学校已近20所,已初具规模,“闪亮登场”。然而,本专业的规模和发展速度不尽人意,离“大发展”的预期结果尚有较大差距。
如前所述,北京大学和中国人工智能学会等对IST专业建设发挥了重要的带头和组织作用。由于IST专业具有高度跨学科等重要特点,单纯依靠某一两个现有专业来“派生”和由一两个学会来“催生”IST新专业,是难以快速发展和如愿以偿的。现有专业或学会都有一定的局限性,与其他学会间的交流合作也需要有改进之处。
3) 教学大纲与《国家中长期教育改革和发展纲要》要求存在差距,有待更新。
《国家中长期教育改革和发展纲要》[14](以下简称《纲要》)是我国“优先发展教育,建设人力资源强国”的重要战略部署。《纲要》中许多新思路是我们以前没有想过的。IST的教学大纲需要按《纲要》的要求进行大刀阔斧的修订,力求符合《纲要》精神。
在新专业建设初期,实验室建设投入经费有限,这对开展实验教学有些不利影响。一些学校的实验未能满足IST专业各课程教学的基本要求。
产学研结合是高等教育的一项经验。《纲要》也强调“创立高校与科研院所、行业、企业联合培养人才的新机制”对本科生教育的重要性。虽然有许多企事业行业适合IST专业就业,但该专业不像机电、化工、通信、冶金等专业那样有比较对口的实习和就业企业。因此,探讨与建立IST专业的产学研结合模式,也是一项比较艰难的急需解决的问题。
1) 树立“大智能科学技术”思想,突破单个学会的局限性,通过大联合、大合作,实现大团结、大发展。
一个专业要在全国产生较大影响,发挥该专业的特有作用,没有足够大的规模是不行的。例如,自动化、计算机、通信、电子信息等专业,全国有数以千计的大学开设。我们是否可以设定IST专业发展规模的第一个目标,即争取在5~10年内,有50~100所大学开设该专业?如果能够实现这个目标,IST专业就走上了“可持续发展”的大道。到那时或者更早一些时日,“试办”也就必然被“正办”所取代。
值得指出的是,目前大多数大学强调“办学资源有限”,不大愿意支持申报新的专业,这对IST专业的发展也产生一定的负面影响。我校的IST专业就是经过3年努力,才向国家教育部呈交《高等学校增设专业申请表》的。
我们需要把圈子搞大些,进行跨学科的大联合,集思广益,合作共赢,谋求IST专业的发展大计。基于中国人工智能学会(CAAI)的学科特色,由CAAI牵头组织申报IST专业及其一级学科博士学位授予权,是顺理成章的。同时,单个学会也有局限性,虽不能说是“势单力薄”,但力量不如合作的强大。提倡和实现多学会联合举办智能科学技术教育教学研讨会,以及多学科联合申报与建设IST专业,将克服原有局限性,并以大联合促进大发展,应视为一种可行策略。在今后的IST办学过程中,我们需要主动加强与相关学会(含一级学会和二级学会)和高等学校(含重点学校和一般学校)的联系与合作,力争办好已有的IST专业,创造经验,扩大辐射作用和积极影响,争取有更多的高校申报与加入IST专业行列。
在全国同行及多个学会有代表性的专家建议和支持下,中国人工智能学会及其教育工作委员会积极组织一批有识之士,从事“智能科学与技术”博士学位一级学科授予权的论证和申报工作,并取得重大进展。由于一些原因,申报工作在最后阶段未获通过与批准,需要大家继续努力。“智能科学与技术”博士学位一级学科授予权的获得,必将为IST专业提供更为宽阔的发展空间,使IST专业攀登新的高峰。
3) 申报成立“高等学校智能科学与技术教学指导委员会”,并争取改“试办”为“正办”。
目前,国家教育部的专业设置分为“一般”专业和“试办”专业两种。绝大多数专业属于“一般”专业,只有少数专业为“试办”专业。顾名思义,“试办”者为“试验办学”,经过一定时间的试验后,成功者就可“转正”为一般专业;不成功者就可能被取消“试办”资格。当务之急,是要把“试办”的IST专业办好,办出水平,办出特色,力争早日去掉“试办”帽子。同时,作好必要和充分的准备,尽早向国家教育部申报成立“高等学校智能科学与技术教学指导委员会”,以便得到教育部相关部门的更多指导,并通过“教指委”与兄弟专业交流,更好地学习兄弟专业的办学经验。
随着社会对智能化需求的不断提高，许多企业对具有智能科学与技术专业背景的人才有着巨大的需求。首先，IT企业纷纷涉足智能科学领域，提高产品智能水平；其次，金融企业需要很多数据分析以及智能系统的搭建；第三，许多传统行业如化工、农业、制造业等都涉足该领域，需要提高生产效率和降低能耗，从而提高企业竞争力；最后，医疗、通讯、交通等行业也对智能科技人才有着迫切的需要。
从站在“互联网+”风口上的智能制造，到提出“人工智能是否会超越人类”的思考，充分体现着智能科技的高速发展，对人才质量要求越来越高。智能科学与技术是自控类、通信类、计算机类、电子信息类等各学科密切联系的一个交叉点，需要复合型人才既有扎实的基本功，又有广博的视角、创新意识和创新能力。智能科学与技术本科专业学生可以选择国外留学，也可以继续攻读控制科学或计算机科学方面的研究生，成为该领域的高层次研究型人才，进入研究所等科研单位，专门从事智能科学领域的相关研究工作。
智能科学与技术专业开设时间不长，专业建设还在不断探索中，不能根据快速增长的经济、不断调整的产业结构和人才需求及时调整课程设置和内容，导致部分课程设置不够科学；多数专业课教师虽然理论水平很高，但是多不具有相关工程背景，因而在某种程度上造成授课内容与社会需求有较大脱节；课程教学形式相对简单，多为“讲授式”教学方法，不能很好地激发学生学习兴趣；课程考核模式单一，多以闭卷考试为主，考试内容重理论、轻实践，对学生实际能力考查不到位；专业实验室建设投入不足，综合性和创新性实践教学环节相对薄弱，限制了对学生实践能力和创新精神的培养，导致学生运用智能科学与技术知识解决实际问题的能力不足。
从2015年开始，河北工业大学智能科学与技术专业将总学分压缩10%，同时增加实践教学学分，目前，实践教学学分占毕业要求总学分的32.58%。专业核心课程有电路、电子技术、单片机原理与设计、计算机控制技术、控制理论、智能控制、计算机仿真、运筹学、智能信息处理、智能机器人（双语）和模式识别，培养学生具有较强的分析、设计、制造、集成、测试智能系统和智能产品的能力；此外还开设新生的专业导航课，让学生在入学之初就能初步了解该专业的相关领域知识以及科学前沿和发展趋势，培养专业兴趣，明确学习方向。
教师可在教学方法上进行创新，从传统的以教师讲授为主的模式，转变为引导式、探讨式的互动教学模式，利用多媒体、视频公开课等现代化资源创造教学情境，进行个性化教学设计，提高学生参与度，调动学生学习的积极性；将智能科学与技术的新发展、新理论及时融入课堂讲授内容，采用案例教学，变抽象为具体，结合科研项目和科技竞赛补充课堂教学内容；合理开发实验教学项目，注重增加设计性、综合性和研究探索性实验项目。此外，提升师资水平，鼓励教师积极参加技术学习与研究活动，支持教师与校外企业的横向课题申报，促进专业教师对于具体工程的深入了解，更好地将专业教学与生产实践研究相结合。
智能科学与技术专业在考试方法改革方面尝试了多种考核方式，如开卷、闭卷、笔试+上机、口试+笔试、设计作品、小论文等。教师可以根据课程性质，自主选择不同的考核方式或几种形式的组合，督促学生对所学课程充分消化吸收并灵活掌握。
我们推广一种新型考试方法一团队考试法，即考试不以学生个体为单位，而以团队为单位，学生3～5人自由结组，领完题目后，团队成员在规定时间内集体准备，然后抽签选定1人主答辩，1人补充答辩，其成绩作为团队内每个成员的成绩。通过实践证实，团队考试法有几个优势：①强化学生的“合作”意识，培养团队合作能力，提前为步入社会作准备；②提高“差生”的主动学习能力，一些差生怕“拖后腿”，变被动学习为主动学习；③考核效果显著，一方面，团队考试法虽然不具体考核到每个学生，但每个学生都有可能被抽到代表团队进行考核，因此每个学生都必须认真准备；另一方面，虽然教师需要为团队考试进行更多的准备工作，但是由于直接参加考试的人数少且后期省去大批量阅卷工作，因此总体上并不增加工作量。目前，团队考试法已经在学院内推广示范。
实习实训基地承担部分实践教学任务，可以使教学更加贴近工程实际。学校每年下拨专项实习经费，一方面建设校内实习基地，另一方面组织教师走访用人单位，拓展校外实习实训基地，使实践教学与“产、学、研”一体化相结合。智能科学与技术专业现有中天实训中心等3家校外实习基地，安排学生在大四第一学期进行生产实习，此时学生已经学习了大部分专业课，通过生产实习可以直观地看到或体验智能相关产业的组织生产全过程，将大学所学的理论知识与生产实践相结合，提高分析和解决生产实际问题的能力，为毕业后走上工作岗位积累经验。
科技竞赛是工科类高校实践教育的重要载体，对于激发学生的专业学习兴趣以及培养学生的创新能力和团队合作精神都具有积极作用。目前，河北工业大学智能科学与工程专业课外科技活动100%普及，学院为学生创造条件，积极开展各项特色科技拓展活动；优化实验教学资源配置，开展设计性和创新性科研实验活动。部分实验室实行无限时开放管理，为学生提供自主学习和科技创新活动场所。有了这些基础工作，就能更有效地组织学生参加全国、省、市级别的大学生竞赛，形成竞赛宣传、遴选参赛队员、配备专业指导教师、提供培训场地和仪器设备、给予经费支持等一整套机制。学生在“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、“美新杯”中国大学生物联网创新创业大赛、全国电子设计大赛、单片机应用设计等竞赛中均有不俗表现，获得部级、省市级多项竞赛奖项，在学生中间有很好的示范性和影响力。
摘要：介绍“工业4.0”概念，阐述“工业4.0”和智能科学与技术专业发展的关系，探讨如何通过对外多方位专业宣传挖掘优质生源，对内进行专业引导课程改革来激发学生的专业兴趣，从而有效地提升人才培养质量。
基金项目：广西高等教育本科教学改革工程项目（2015JGB209，2015JGB222）；桂林电子科技大学广西区级自动化教学实验示范中心项目（桂教高教[ 2009] 109号）；桂林电子科技大学教育教学改革项目(JGB201519)。
第一作者简介：杨青，女，副教授，研究方向为智能控制与智能信息处理，．cn。
“工业4.0”概念最早出现在德国，并在2013年4月的汉诺威工业博览会上正式推出。“工业4.0”是基于工业发展的不同阶段做出的划分。工业1.0是蒸汽机时代，工业2.0是电气化时代，工业3.0是信息化时代，工业4.0则是利用信息化技术促进产业变革的时代，即智能化时代。
2014年11月，李克强总理访问德国，期间，中德双方发表了《中德合作行动纲要：共塑创新》，宣布两国将开展工业4.0合作，标志着我国将“工业4.0”提升为国家战略。
“工业4.0”项目主要分为三大主题：一是“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程以及网络化分布式生产设施的实现；二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等；三是“智能物流”，主要通过互联网、物联网、物流网，整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应方的效率，快速匹配服务，为需求方提供物流支持。
学术界和产业界认为，“工业4.0”概念是以智能制造为主导的第四次工业革命，该战略旨在将制造业智能化。谁掌握了智能科学应用技术，就能在新一轮工业革命中占领先机。可见，进入“工业4.0”时代，智能科学与技术专业更加朝气蓬勃，具有广阔的发展前景。加快我国智能科学技术教育事业的发展，培养大批高水平的智能科技人才，是国家发展战略的核心之一，应引起社会和高校的高度重视。
桂林电子科技大学电子信息类学科优势突出，于2007年申请开办智能科学与技术专业并获批准，2008年正式招生，是广西高校中唯一的智能科学专业。近7年的专业发展过程中，我们不间断地参加每年一次的全国智能科学技术教育暨教学学术研讨会，与同行学校进行交流研讨，总结经验，取长补短，大胆实践，小心探索本专业的专业建设与人才培养。如今，人才培养方案与课程设置经多次修改与优化已渐成体系，并逐步形成了自己的专业特色。要想进一步提升人才培养质量，一方面要加强专业宣传，从源头上吸收高素质生源；另一方面需从入学开始就引导学生产生专业兴趣，培养专业认同感，激发专业自豪感，从而有效发挥学生的主观能动性。
在国家的升级战略中，让企业进行智能化、工业化的改造升级，是提升和发展中国企业的一条重要途径。“工业4.0”概念已成为全国关注的焦点，给智能科学与技术专业的发展及宣传带来了新的契机。如何抓住机遇，让广大民众及众多需要发展的企业单位知道智能科学与技术专业的存在，提高专业知名度，认可其专业人才，是我们探讨的重点。
表1是由招生就业处提供的2014年电子工程与自动化学院5个专业的招生录取相关数据统计表。由表1可知，在5个专业中，智能科学与技术专业学生在报到率、第一志愿报考率和第一志愿录取率3个指标中均列首位，表明考生对智能科学与技术专业有一定的专业好感。但是从绝对数据上看，本专业仍有很大的提升空间。在新生入学后我们做过非正式调查，大部分学生在填报志愿时，并不真正了解智能科学与技术专业，甚至没听说过，家长和老师也不能给他们提供更多的专业解释，仅仅认为“智能”一词比较有吸引力，就报考了该专业。在就业过程中，学生基本靠自我推销，明确需要智能科学与技术专业人才的单位少之又少。可见，智能科学与技术专业离深入人心还很远，我们还有很多工作要做。
如今正值“工业4.0”概念火爆，又与“智能”概念息息相关，正是加强本专业宣传的最好时机。我们采取的宣传措施主要有：
(1)设置每月一次的学院开放日，给学生和家长来学院进行专业实地考查和参观提供机会。我们安排专员带领学生及家长参观本科专业实验室、科研团队工作研究室、大学生创新实践基地、考取研究生的学生简介展板、学生专业学科竞赛成果展览、优秀毕业设计作品展览等（近两年电子大赛获奖、毕设获优的作品中带“智能”二字的数量明显增多）。
(2)近年来，随着移动互联网的发展，具有“短小精悍”特征的微课和专业宣传视频十分流行，众多知名大学和知名专业在录制专业宣传视频上已走在了前面。5～10分钟的视频能够突出专业特色，强调专业应用，形式灵活、便于传播，是进行专业宣传的良好手段。借鉴各高校的优秀宣传视频，我们也录制了本专业的宣传视频，以期进一步提升智能专业的知名度。
(3) 2015年高考一过，我们已印制好精美的、图文并茂的专业宣传小册子，派出分管智能专业学科和教学的两名教研室主任，跟随学校招生就业处去南宁参加全区的高校招生专业咨询会。以往这样的专业咨询会只有校级的招生就业处参加，今年我们主动提出安排两名专业教师跟随参与，为的是能更加专业和细致地向广大学生和家长解释本专业的相关问题。
(4)明年，我们准备再安排专业教师参加广西高校招生宣传大篷车。由于在南宁举办的高校招生专业咨询受地域的局限，许多县城和农村的家庭不太可能去南宁现场进行专业咨询，而招生宣传大蓬车会途经多个县市，为全区学子搭建一个更方便的专业信息宣传、沟通和交流平台。
借助人们对“工业4.0”概念的热点关注，通过多方位的专业宣传，我们试图使大家了解智能专业强劲的发展势头，打响专业知名度，获得优质生源，进一步提高人才培养质量。
在2014级的专业培养方案中，针对专业引导，我们取消了大一第1学期的智能科学专业导论共16学时的理论课，取而代之的是专业认知实习1周的实践课程。智能科学专业导论在过去几年的开设过程中，效果不尽如人意：首先，由于大一新生知识结构和认知能力缺失，难以将过深的学科形态、专业教学内容抽象成整体概念，对导论涉及知识的掌握程度有限；其次，由于新生缺乏智能科学技术的宏观知识，对专业认识不够，兴趣不高，没有学习主动性，直接影响了后续课程的学习。
专业认知实习不再讲授深奥的专业理论，只要求学生对专业有感性认识。我们提供以下几个方向让学生进行调研式专业认知实践：
(1)去各大商场的家电部搜寻各种智能化产品，如智能电饭锅、智能风扇、智能空调等；去数码市场了解各种高科技的智能产品和智能化可穿戴设备，如智能手环、智能眼镜、智能防丢等；去电工电子市场寻找各种智能化仪器仪表等。
(2)去各生活小区调研居民的家居现状，了解居民对智能化家居的需求，畅想智能家居的未来。
(3)去大中小企业调研已引进的智能化生产线或智能化设备，或探寻引入智能化生产、智能化物流、智能管理决策等需求。
(4)去医疗、卫生、教育等事业单位了解哪些方向可实行智能化改造，提升工作效率。
我们要求学生经过实地考察调研，获得第一手数据，提交调研报告。尽管调查范围有限，但是由于是亲身经历，学生会对智能技术的强大应用产生深刻的感性认识。学生也可发挥自己的想象，构建一款智能化产品，设置产品的智能化功能，搭建初步的设计方案。实践性的专业认知实习课程可充分发挥学生的想象力和创造力，使之挖掘生产生活中能进行智能化改造的地方，调动其求知欲望，激发其专业兴趣，同时为后续的学科竞赛、创新实践、智能控制系统综合设计、专业工程设计、毕业设计等积累素材。
中国已然开启“工业4.0”之路，“工业4.0”概念已成为全国上下关注的焦点，给智能科学与技术专业的发展带来了新机遇。希望借“工业4.0”东风，智能科学与技术专业能实现跨越式发展。
摘要：基于CDIO工程教育理念，结合大连东软信息学院推行的TOPCARES-CDIO人才培养目标体系和电子工程系智能科学与技术专业特点，提出构建培养学生创新、沟通、工程推理与解决实际问题等能力的专业人才培养方案。
基金项目：2012年度辽宁省普通高等学校本科工程人才培养模式改革试点专业项目(G2201249)。
专业人才培养方案是专业建设的根本性文件，主要由专业基本信息、学制与学位、专业人才培养目标、课程体系、培养计划安排及学时学分要求等内容组成。为了能够适应当前国民经济发展的需要，高校有必要对相关学科的专业培养方案进行改革。专业培养方案应该适当加强对工科学生创新设计与实践能力培养的要求，广泛调研专业相关企事业用人单位的岗位需求，适当增加符合专业发展趋势的专业拓展、前沿课程。大连东软信息学院电子工程系智能科学与技术专业依靠具有丰富的智能产品研发、工程设计、工程实施经验的师资队伍和CDIO工程环境，对本专业人才培养方案进行了基于TOPCARES-CDIO的教育教学改革，取得了良好的效果。
CDIO工程教育改革的目的是培养学生具有在工程、产品开发团队中构思一设计一实施一运行复杂、高附加值产品或过程与系统的能力，通过大学本科的教育与实践，成为一名具有基本工程创新及设计能力、整装待发的工程师。为此，教师必须改变传统工程教育重理论、轻实践、理论与实践脱节的教学方式，补充对工程教育至关重要的个人素养、团队合作与系统构建能力培养的教学内容。
传统的教与学是建立在布鲁纳的“认知一发现说”、奥苏伯尔的“有意义言语学习理论”和加涅的“认知学习理论”基础上的。大多数高校教师为了让学生掌握深厚的工程推理能力，基本上采用奥苏伯尔的“有意义言语学习理论”进行教学。该理论提倡课堂的讲授式教学，学生在学习过程中基本是被动地接受学习口。多数学生虽然会关注理论知识在实践中运用的问题，但是也常常只为应付考试而去记忆工程理论。考试结束，学过的知识、理论也就不用了，甚至忘记了。
基于CDIO的教学模式提倡主动学习和经验学习。主动学习是让学生在参与学习活动时发现问题、思考与解决问题。教师收集学生提出的在课程学习中的问题，集中回答；同时教师也提出问题，促使学生主动学习、思考问题并寻求解决方法。经验学习是让学生在模拟工程师和工程实践的环境下进行学习，包括基于项目的学习、仿真、案例分析与设计实现。
评估与评价是衡量学生对规定学习内容完成程度的判断。传统的教学评价基本上是以笔试成绩为标准的，很难评价学生的工程、产品及过程构建能力。CDIO教学模式下的评估以学习为中心，贯穿整个教学过程始终。评估方法主要有笔试和口试、平时表现、项目成果演示、书面报告等。教师可根据一系列考核成绩，对教学大纲及教学方法进行持续的改进和完善，这就构成一个工程教学的闭环控制系统。
教师应遵循高等教育教学规律，贯彻落实“国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）”精神，以TOPCARES-CDIO教育理念和方法为指导，以培养高素质应用型高级专门人才为目标，以当前“万众创新、大众创业”理念为契机，努力为学生构建合理的知识、能力、素质结构，结合智能行业的新理论、新技术、新工具、新产品更新课程体系与教学内容，强化创新精神和工程实践能力培养，促进学生的全面发展。
2.1 以知识、能力、素质培养为核心，以项目为导向，构建一体化专业人才培养方案
教师应深入开展专业调研工作，基于TOPCATES-CDIO人才培养目标体系框架，综合分析应用型人才的通用标准、行业标准、学校标准和专业标准，构建和确定本专业人才培养的目标和能力培养的具体要求，培养掌握智能信息处理与识别、自动控制方法等方面基础知识，具备信息处理系统软硬件平台开发、自动控制系统设计、人工智能系统开发等基本能力，具有开放式思维与创新能力和较强个人职业能力与团队合作能力，树立正确价值观、态度端正、习惯良好、有责任感的，能在智能医疗设备、多媒体信息处理、工业机械控制、机器人、人工智能等智能科学与技术学科相关的专业领域从事智能产品开发、系统测试、技术支持等工作的应用型高级专门人才。
在专业教育阶段，教师可跟踪专业和产业新理论、新技术、新工具、新产品的要求，通过开设专业特色课和专业拓展课，将创新、创业融入专业教育，培养学生的相应知识和技能。专业课程分类见表1。
学生在学完所有学科课程后，要完成一个贯穿整个课程体系知识及能力的压顶石项目。为达到专业培养目标和完成压顶石项目，学生必须具有三大核心应用能力：智能传感与检测技术能力，智能机器人传动、驱动技术能力和智能机器人系统技术能力。专业核心能力对压顶石项目的支撑关系如图1所示。
依据专业人才培养目标，教师应以专业核心应用能力培养为主线，面向行业、服务产业、突出应用，以项目训练为导向，系统构建课程与项目相结合，知识、能力、素质同步培养的一体化课程体系，形成课程培养目标、项目培养目标与专业培养目标的相互对应和支撑。专业课程体系如图2所示。
智能科学与技术专业依据专业能力培养目标，以能力为本，以项目为载体，采用“学中做”和“做中学”的方法，统筹安排基础实践、专业实践、创新训练与实践、创业训练与实践、综合实训与实践、毕业设计（论文）与企业实践等循序渐进的实践教学环节，使实践训练内容逐级递进、逐步深化，将实践学期实训内容与理论学期的教学内容紧密衔接，形成理论与实践相结合、课内与课外相结合、学校与企业相结合，贯穿本科教育全程的一体化实践教学体系。专业培养方案中采用自顶而下的方式设计各级项目。一级项目（压顶石项目）的设计直接针对专业培养目标，二级和三级项目是一级项目培养能力的分解。专业课程体系中的实践项目设计如图3所示。图中每一鱼骨分支上支撑同一个二级项目的一组课程为课程群，课程三级项目进行适当的延伸与扩展将对应二级项目的一部分。专业项目设置见表2。教师可通过从课程的三级项目实践开始，到实践学期的有一定综合能力的二级项目锻炼，再最后进行一级压顶石项目实训，消除学生对智能系统设计的恐惧感，令学生从容应对工程项目的挑战。
教师需将素质教育项目纳入专业人才培养方案，明确学分要求、内容安排、组织方式及考核评价标准。构建与专业教育相呼应的集校、系两级项目和专业团队项目为一体的素质教育项目体系，加强学生职业素质、书面表达能力、沟通交流能力、团队协作能力、实践能力的培养，全面提升学生的综合能力。
智能科学与技术专业依据办学定位、培养目标、服务面向和行业需求，认真梳理和凝练专业特色，提高专业建设质量和水平。
本专业开设了有别于其他高校智能科学与技术专业的特色课程，如智能传感与检测技术、智能机器人、智能终端应用开发等。通过学习这些课程，学生能够掌握智能科学行业前沿的技术与能力，在就业市场上处于有利位置；以强化职业岗位技能训练、提高工程实践能力为目标，依托业界先进的机器人实验室设计课程体系，使毕业生具有智能科学领域由硬件到软件的设计能力和实际开发经验。
本专业立足教育教学的全过程，处理好基础与专业、必修与选修、课内与课外、理论与实践、专业教育与素质教育的关系，按照整体优化、加强能力、提高素质的思路精心设计教学实践环节；通过设立全校公共选修课平台扩大选修课范围，按照学科门类细化公共选修课类别，提高选修课学分学时比例，增强学生选课自由度和灵活性。
教师需根据学生的学习基础和个性化需求，实施分类教学、分级教学、分层次教学、分方向培养；通过弹性学制、选课制、主辅修制、重修制、学业导师制、学分替换、实践奖励学分等方式，把共性与个性、统一性与差异性、规范性与灵活性有机结合，突出“实用化、个性化、国际化”的人才培养特色。
高校应加强与相关企业的深度合作，通过承接企业项目，将实际案例和项目引入课程，对学生进行实际项目开发、项目规范流程和创新能力培养；根据行业和职业岗位需求，有针对性地将企业认证课程纳入课程体系；通过与企业共建校内外实习、实践基地，建设真实或仿真实践环境，将企业实习、实训、顶岗等实践环节列入培养方案，并根据行业和企业的实际需要，有计划地开展定制式的人才培养。
学校应充分发挥源于企业的办学体制、产学融合的育人机制；在已实施的3+1模式、CO-OP计划（校企合作）、项目工作室模式的基础上，进一步深化人才培养模式改革；按照卓越工程师人才培养的改革思路，对人才培养方案的校内培养与企业培养进行一体化设计与实施的探索，逐步形成具有“TOPCARES-CDIO”特色的IT应用型卓越工程师培养模式。
智能科学与技术专业实施CDIO人才培养模式改革以来，学生的工程实践能力、团队合作能力和创新能力普遍有所提升，近年来在国家、省、市各级学科竞赛中捷报频传，而且CO-OP实习学生也受到了用人单位的好评。基于CDIO工程教育模式，系统实施以知识、能力、素质培养为核心，以项目为导向的一体化人才培养方案及产学融合的创新人才培养方式，既能保证学生获得先进的智能科学与技术专业知识与技能，又能系统地培养学生的创新能力和职业素养，对于智能科学与技术专业培养出适应社会需求的应用型创新人才具有重大实践意义。通过以上智能科学与技术专业培养方案的改革与实践，大连东软信息学院电子工程系智能科学与技术专业今后将继续发扬、倡导CDIO工程化教育方法，持续完善专业培养方案，为把本专业建设成为有特色、高水平、创新创业应用型专业而继续努力。
[2]张奇．高等教育心理学[M]．大连：辽宁师范大学出版社，2007:56-58.
无论人们是否已经清醒地意识到，理论分析与社会实践都已清楚表明，信息化走向智能化的时代已经来临。这就是为什么当今社会如此频繁地出现各种各样的“智能”前缀：智能交通、智能电网、智能城市、智能农业、智能建筑、智能仪器、智能计算、智能控制、智能机器人、智能通信、智能服务、智能防务、智能互联网、智能物联网、智能信息处理等。
信息化的基本任务，是利用信息技术向社会提供便捷的信息共享服务，智能化的基本任务，是在此基础上利用智能技术，向社会提供智能化的生产方式、工作方式、服务方式、交流方式和生活方式。智能化是信息化发展的高级阶段。毫无疑问，能否根据社会
高等学校应当建设和发展什么样的学科和专业，需要考虑众多因素，但最重要的是社会需求。笔者旨在阐明，尽管我国当前面临多元化的社会需求，但是其中最具本质意义和关键地位的社会需求是信息化必须走向智能化。这是振兴民族大业、建设小康社会、建设创新型国家、建设资源节约型社会和环境友好型社会、应对全球气候异常变化、保障可持续发展的根本举措。为此，大力发展智能科学与技术本科专业，努力建设研究生学科，精心培养各层次智能科学技术人才大军，就成为我国高等学校的重要任务。
简要地说，信息化，就是在人类活动的各个可能领域充分利用信息技术来提高人类活动的质量和效率的过程；而智能化，则是在此基础上，进一步在人类活动的各个可能领域充分利用智能技术来提高人类活动的质量、效率和创新能力的过程。
可见，为了准确理解信息化与智能化的含义，需要了解“信息技术”和“智能技术”的概念，以及它们之间的联系与差别。为此，我们有必要考察一下人类认识问题和解决问题(也可以抽象为认识世界和改造世界)这一典型活动的抽象模型[1]，如图1所示。
该模型的含义是：为了处理现实世界的实际问题，人们必须首先通过自己的感觉器官获取与问题相关的信息，并通过传导神经系统把获得的信息传到思维器官，在这里使用古旧皮层对这些信息进行预处理，使信息更加便于利用；在此基础上，通过新皮层把信息转换为知识，并进而转换为解决问题的智能策略，再通过传导神经系统把智能策略传到效应器官，后者把智能策略转换为智能行为，作用于面对的问题，使问题的状态转变为期望的目标状态。这就是人们认识问题和解决问题的一个基本回合。
之所以说是一个基本回合，是因为获得的信息可能不够充分，导致生成的知识不够完善，制定的策略不够合理。因此，当把这样产生的智能行为作用于问题时，问题的状态不一定能够完全转变到预期的目标状态。这时，就要把偏离目标状态的“误差”作为新的信息，经由感觉器官反馈到思维器官，通过学习来修正和优化策略，以期更好地接近目标。通常，这种“反馈―学习―优化―控制”的过程可能要进行多次，逐次逼近预期目标。也就是说，人类认识问题和解决问题的过程是一个充满反馈、学习和优化的过程。
通过进一步的分析，我们还可以发现，从功能性质上看，图1所示的人类“认识问题和解决问题”的过程，实际上包含相互联系、相互作用而又相辅相成的两个相继阶段，具体内容如下。
1) 获取信息的感觉器官和它的技术延长物传感系统、传递信息的传导神经系统和它的技术延长物通信系统以及处理信息的大脑古旧皮层和它的技术延长物计算系统，都是直接与“信息”打交道的器官和技术系统。
2) 生成知识和制定智能策略的大脑新皮层和它的技术延长物人工智能系统、其后传递智能策略的传导神经和它的技术延长物通信系统以及执行智能策略的效应器官和它的技术延长物控制系统则是与“知识和智能策略”打交道的器官和技术系统。
既然过程1)是与信息打交道的过程，因而就称为“信息过程”；而过程2)是与知识和智能策略打交道的过程，因而就称为“知识与智能过程”，后者也可以更简洁地称为“智能过程”。不过，“生成知识”的过程也可以看做是“理解信息”的过程，“制定策略”的过程则可以看做是“再生策略信息”的过程(策略可以看做是人类大脑再生出来的一种指示“如何解决问题”的高级信息)，而“传递和执行策略”的过程也可以看做是“传递和执行策略信息”的过程。因此，在这种意义之下，过程2)也可以称为“信息过程”。为了体现这两个信息过程之间的联系与区别，过程1)可以称为“基本信息过程”，过程2)则可以称为“高级信息过程”。于是，技术范畴的传感技术、通信技术、计算技术就可以称为“基本信息技术”，人工智能技术和控制技术就称为“高级信息技术”。
这样，人们就可以更确切地说，信息化，就是在人类活动的各个可能领域充分利用传感、通信和计算这类“基本信息技术”，来提高人类活动的质量和效率的过程；而智能化，则是在此基础上，进一步在人类活动的各个领域充分利用智能和控制这类“高级信息技术”，来提高人类活动的质量、效率和创新能力的过程。
颇为有趣的是，在图1所示的模型中，如果只考虑通信系统的功能，这当然就是“电信网络(和电视网络)”的模型；在此基础上，如果把计算系统的功能增加进。