摘要：人工智能技術作為“新工科”計劃核心技術之一，為傳統的電子專業教育教學帶來了新的挑戰和機遇。文章闡述了“新工科”背景下，對電子專業本科生進行人工智能教育和教學的意義及必要性，提出了人工智能教學“強調基礎，擴展應用”的教學設計原則，并結合蘇州大學光電科學與工程學院的實際情況，提出并實施了一系列實踐措施，取得了良好的效果。

　　關鍵詞：新工科;人工智能;電子專業;教育實踐

　　人工智能評職知識：人工智能應用論文投稿哪類期刊

　　《計算機與數字工程》(月刊)創刊于1973年，由中國船舶重工集團公司第七○九研究所主辦。由國家新聞出版署指定參加全國優秀期刊展覽。堅持理論聯系實際;堅持實事求是的學風;堅持以應用為主，提高與普及并重;堅持創新，堅持以刊登國內外計算機方面的新理論、新技術、新工藝、新成果研究為主;以學術性、技術性為辦刊特色，論文以中短專文為主;力求更快地為讀者提供更多的有益的信息。

　　一、新工科與人工智能技術

　　2017年以來，教育部一直在積極推進“新工科”建設。新工科以智能制造、云計算、人工智能、機器人等用于傳統工科專業的升級改造，相對于傳統的工科人才，未來新興產業和新經濟需要的是實踐能力強、創新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型新工科人才。而人工智能相關技術是“新工科”計劃中尤為重要的一環。近年來，隨著硬件的不斷進步及工業4.0的日趨臨近，人工智能成為研究領域的熱點。

　　硬件的發展為人工智能算法優化及進化提供了強有力的支撐，各領域的人工智能理論研究及應用不斷涌現，其中以語音及視覺領域人工智能效果最為顯著，因此市場化程度也最高，從車站的人臉識別到語音助手等一系列應用也進一步推進了人工智能的普及。在技術上，人工智能已慢慢滲透到了各個學科。如，醫學、教育、物理、天文等，成為這些學科的基本工具，并會逐漸成為技術人員的必備工具，而非專業研究人員的專屬。

　　例如，目前主流的NPU價格越來越便宜，未來會與嵌入式處理器一樣，成為嵌入式系統的標準配置之一。電子專業雖然是一個傳統專業，但同時也是一個軟硬結合、學科交叉的專業。在專業的學生培養體系中，既強調學生基本電路理論與設計能力的培養，又強調全方位編程能力的養成。因此，在專業課程設置方面，既有傳統的軟硬件課程，又有計算機、機械等專業的課程。在人工智能廣泛滲透以及“新工科”建設的大背景下，電子專業的學生也要適應新時代的需求，在本科階段需要進行適當的人工智能教育，以初步具備人工智能開發和研究的基礎和能力，更好地為以后的職業生涯服務。

　　二、電子專業本科階段人工智能教育教學設計

　　在對電子專業本科生進行人工智能教育時，總體原則是“強調基礎，擴展應用”。本科階段主要以基礎教育為主，這里包括了本專業基礎知識的學習以及其他相關專業基礎知識的學習。人工智能正處于高速發展的階段，遠未成熟，因此，很難形成一個完備的體系進行教學。

　　所以，電子專業進行人工智能教育教學時，必須強調基礎知識的學習。所謂的基礎應當包括人工智能相關的基礎理論、基本方法以及基礎應用的學習，不強調某一應用領域的學習，而是盡量學習通用的方法及理論，這樣才能讓學生在后續研究生的學習中，具備堅實的基礎，不至于一葉障目。在強調基礎的同時，也不能忽視在應用中將所學知識進行實踐和擴展。電子專業是典型的應用型工科專業，所學知識必須要應用于工程實踐，人工智能同樣也是強調應用的實踐和方向，因此，必須強調應用，以應用激發學生興趣，鼓勵其自主學習、自主擴展。

　　三、電子專業本科人工智能教學實踐

　　本科階段主要以基礎教育為主，因此類似于人工智能這種專業較強的課程不宜直接教授給學生，否則可能適得其反，導致學生產生厭學情緒。以蘇州大學光電科學與工程學院電子測控系為例，在系內幾位教師的摸索后，總結了以下實施措施：

　　(一)人工智能基礎教育

　　基礎教育主要包括基本理論的學習，如高等數學、線性代數、最優化方法及概率論等，這些課程以人工智能為背景，以習題或課程設計的形式展開人工智能相關基礎教育。從學院實際的實施經驗來看，此舉不光可以普及相關基礎理論，還可以有效地讓學生理解所學抽象理論的具體用途，激發學習興趣;在進行基礎類課程教學時，任課教師會有意將深度學習等應用作為課程設計或者實際案例進行講解，從而讓學生在低年級學習基礎類課程時，不至于感到迷茫。

　　據筆者觀察，低年級本科生中有大部分厭學情緒的問題學生，而他們的厭學情緒有很大比例是在學習高等數學等基礎類課程時產生的。傳統的教學方法過于強調對抽象概念的理解和講授而忽略了學生正常的認知過程，最終適得其反。而通過將人工智能等熱門技術作為基礎類課程的背景或應用，將兩者進行結合，則可以很好地解決這一矛盾，為基礎類課程的講授注入了一股新鮮的血液。

　　(二)增加相關選修課程及高年級研討課程

　　對于電子類專業本科生來說，選修課設置更加靈活，方式也更多樣，可以增加更多緊貼時代特征的課程。以蘇州大學光電科學與工程學院為例，為了提高人工智能在本科生教育中的普及程度，在新生入學時即開展專業導論一課，專業導論主要是請知名教授講授專業相關前沿方向，而不涉及具體知識，以啟發學生思考。本學院專業導論一課由系內主攻語音和圖像的教師以實物及講座的形式教學，讓學生一方面直觀地感受人工智能所帶來的改變，另一方面通過講座了解人工智能與本專業的關系及最新的發展方向。

　　高年級的學生已經具備了數學、編程等基本知識，同時又面臨以后考研方向的選擇問題，因此，我們針對大三學生設置了“圖像處理與深度學習”“基于深度網絡的語音模式識別”等選修課程，由科研一線的教師教學，他們一般在自己的學術方向上有很深的造詣，對于國內外發展方向非常了解，同時也有具體的項目在進行。因此，通過選修此類課程，學生不光可以通過教學完成一些簡單模型，還可以通過課程設計，通過與教師交流，完成一些相對復雜、具有實際意義的作品。

　　此外，學院目前的思路是通過選修來一方面磨練教師隊伍，另一方面培育精品課程，最終轉變為精品必修課。此外，學院還增設了高年級研討課程。所謂高年級研討課程即在本科高年級階段嵌入碩士階段學科基礎課程，借助于研究性、探究式、互動式等教學方式，進一步深化學生對專業領域的認識，提升其發現問題、分析問題和解決問題能力。

　　這也是在研究生入學率逐年上升的背景下進行的。據統計，學院每年有一半以上的學生通過考試、保送等途徑進入碩士研究生階段的學習，因此，很有必要增設高年級研討課。在增設的高年級研討課程過程中，充分考慮了各個前沿研究領域所需的基礎知識，用以開設相應課程。具體到人工智能方向，開設了“模式識別”等相對基礎、但對于基礎技術和理論的掌握不可或缺的課程。

　　(三)通過實習提高學生動手能力

　　與大部分高校不同，蘇州大學光電科學與工程學院目前采用定點階段式實習方案，即從大一開始，每學年均有實習，而非集中到一個大塊時間去集體實習。學院實習基地分為校內實習基地和校外實習基地兩個部分。校內實驗基地主要包括本科生創新實驗室和光電工程創新與創客中心;校外基地主要是校外的多家公司。

　　光電學院創新實驗室等校內實習基地共享學院硬件資源，具有相對完備的研究條件，同時可以直接使用學院內各位教師和研究生的智力資源;長三角擁有發達的制造業，目前正處于往智能制造方向進行轉變的階段，校外實習基地優先選擇這些智能制造以及配套的相關公司，讓學生不僅能夠通過實習學習人工智能相關技術，更重要的是可以通過正規化運作的公司，直觀地觀摩人工智能相關技術由研發到落地的完整過程，而技術落地恰恰是目前人工智能相關技術必須面對的重要問題之一。

　　(四)以學科競賽促進人工智能應用

　　教育部門組織各類學科競賽的目的是推動教學課程體系和課程內容改革，特點是與相關專業的課程體系和課程內容緊密結合。學科競賽對于本科來說是難得的學習機會，通過學科競賽，學生才能將已經學習的理論知識轉化為實際應用，進一步明確學習目標，這對于工科專業本科生尤其重要。目前，電子專業的學科競賽主要包括全國大學生電子設計大賽、全國大學生物聯網設計競賽等。

　　隨著人工智能技術的發展和應用，目前學科競賽已經開始出現人工智能應用類題目，主要用于模糊判斷及大數據分析等方面。這也明確傳達了一個信號，即人工智能技術已經成為技術應用基礎。同時，這也要求教師對于本科生應當適當地進行人工智能方面知識的講授，以解決傳統方法難以解決的問題。在人工智能已經上升到國家戰略的背景下，可以預測，以后也會有針對本科生的人工智能應用本身的學科競賽活動，這對于電子專業相關學生學習和應用人工智能相關技術有很大的激勵作用。

　　四、總結

　　實踐表明，針對電子專業本科教學現狀，有目的地、從基礎到應用系統地展開人工智能教育是必要的，學生學習和進一步深入研究人工智能相關技術的熱情空前高漲，開設的一些必修和選修課程也受到了學生的歡迎，更多的學生能夠參與到課程設計與學科競賽中，學生的自主學習能力和對知識的遷移能力得到了普遍提高。在進行人工智能教育的探索過程中，還有許多問題，如模型解釋性問題等需要解決，但在當前國際形式下，在“新工科”背景下，在電子專業開展人工智能教育是學科未來必然的發展趨勢。

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