本文从无人系统应用前沿教育问题出发,针对课程在教学中存在的前沿应用下的创新教学方法缺失、基础理论教学与应用技术教学失衡两大关键问题,依托前沿科研成果奠基、教学科研人才推动、创新教学模式强化,进行了无人系统应用前沿驱动的人工智能创新教学模式探索。从无人系统前沿应用下的人工智能创新教学设计出发,构建了前沿应用下的“牵引–驱动–协作”创新教育模式。首先,建立了典型应用牵引制下的无人系统实践教学流程,其次,提出了人工智能技术与无人系统应用双重驱动的平衡式培养模式和基于双创团队协作的人工智能创新教学方法。通过人工智能课程创新教学探索,推动建立全面的高校人工智能人才教育发展体系。
2.人工智能人才教育发展状况及国内高校人工智能人才教育存在问题
2.1.国内外人工智能人才教育发展状况
2.2.国内人工智能人才教育的主要问题
1)人工智能基础理论不扎实:无人系统应用前沿的一个重要驱动在于人工智能技术的运用。在人工智能基础理论的应用中,往往会陷入与实际脱离的原始方案。即使在实际工程项目中,勉强能够对无人系统的具体问题进行理论分析,但是在实践过程中,人工智能基础理论往往问题来自于纸面、网络上的资料,而脱离于无人系统实际情况,这些认知属于是间接认识,因此无法全面认识事物发展的全过程,缺乏建立正向反馈机制,使得螺旋上升目标困难。
2)无人系统实践还有待加强:在传统的无人系统实践过程中,针对具体的应用问题,可以通过机制分析、机理验证、原型机测试、性能迭代完善的研发流程开展,整个过程可以通过固定的框架开展。但是随着无人系统实际应用场景越来越复杂,旧有的实践框架和手段无法有效处理,需要通过新兴的技术和工具来辅助实践,比如虚实联合仿真等,这些工具可以在某种程度上改变了无人系统实践框架的面貌。为应对新方法、新手段带来的改变,研究生进行无人系统实践需要全新的、有针对性的实践体系。
3)前沿应用渗透不够深入:近年来人工智能技术与无人系统应用呈现交替发展态势,产业应用前沿也在不断加深。虽然人工智能人才教育体系在不断发展,但其往往聚焦于既有的应用领域,而对包括无人系统在内的前沿应用渗透的还不够深入。因此人工智能人才教育需要更多地在前沿应用领域上持续专注投入,并深入到应用研究的最前沿。同时应该依托于研究生双创等激励性手段,明确前沿应用的方向、提高应用领域认知、深入渗透前沿应用理念。
3.无人系统前沿应用驱动的人工智能教学新模式探索
近年来,随着以无人车、无人机、人形机器人、自动驾驶等为代表的无人系统应用蓬勃发展,人工智能技术再次凸显其重要性。人工智能技术在无人系统中具有广泛的应用,使得社会各界都认为人工智能是无人系统技术发展的强力推动者,是新一轮科技变革和产业革命的引领者,而无人系统的应用前沿也强烈依赖于人工智能技术的发展。
Figure1.Mindmapofartificialintelligenceteachingnewmodelexplorationdrivenbycutting-edgeapplicationsofunmannedsystems
图1.无人系统前沿应用驱动的人工智能教学新模式探索导图
4.“牵引–驱动–协作”创新教育模式构建
4.1.典型前沿应用“牵引”的无人系统实践教学
Figure2.Practicalteachingframeworkofunmannedsystemsunderthetractionoftypicalapplications
图2.典型应用牵引制下的无人系统实践教学框架
改变传统的课堂“教学+考试”的单一化、形式化考核模式,增加以典型应用牵引的项目立项、创新创业比赛等多种形式的考核,启发学生学以致用,进一步能够发现问题、解决问题。培养学生典型应用牵引制下的思维方式和习惯,在实践解决问题的过程当中,建立对专业实践的认识和人工智能创新思维。当然,以无人系统为实践的典型应用牵引制不是一蹴而就的,也不是靠学时的堆砌就能满足的,必须在几大学科融合下实现新工科融合发展,同时以准确地、恰当地方法下开展人工智能教学,并在教学实践中对其探索和完善。
4.2.智能技术与无人系统应用双重“驱动”的平衡培养模式
4.3.基于双创团队“协作”的人工智能创新教学体系
在双创人才和双创团队培养中,需要使学生一方面学会从课本中获取理论与应用知识,另一方面需要通过实践作为引导,创新创业竞赛、实际工程项目作为推动,从日常生活、社交、互联网、各类媒体中通过文字、视频、音频、演示等多种方式获知识,然后以成熟的项目管理模型进行能力训练,创成独立实践和解决问题的能力。同时,通过课堂教学,选拔有创新意识、有扎实专业知识、有团队精神的学生参与到各类双创赛事中,形成教学与赛事的良性交叉,促进教学效果良性发展。将成果进行项目化、封装化,然后基于双创赛事、创业孵化等体系进行落地,专创融合、产教融合,并持续化助力高校人工智能人才教育。
5.结语
高校人工智能人才培养是一个长期且不断探索的过程,应聚焦国家人工智能人才教育改革发展战略,探索无人系统应用前沿驱动的人工智能创新教学模式。从无人系统前沿应用下的人工智能创新教学设计出发,构建前沿应用下的“牵引–驱动–协作”创新教育模式。推动建立全面的高校人工智能人才教育发展体系,提高我国人工智能创新人才的培养数量与质量。