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1、面向应用的智能科学与技术专业课程体系建设 摘要：针对工科院校如何按照高等教育方向来组织智能科学与技术专业的教学及实践，培养工程应用型人才。文章结合学校实际情况，在构建面向应用的专业课程体系等方面，提出一系列改革举措并付诸实践，力求培养适用于市场的工程应用型人才。 关键词：工科院校；高等教育；课程体系；工程应用型人才 0 引言 近年来，教育部将高等教育建设的重点之一放在提高本科教学质量上，推动高等教育内涵式发展，探索创新人才培养途径，大力推进培养模式改革。从智能科学与技术本科专业建立时，我们的培养初衷就是要培养掌握本领域理论基础和专门知识的工程应用型人才，发挥学院师资和实验教学的优势。近年来，学
2、校推出了“卓越工程教育”的一系列举措，最近又推出了“精品本科教育”的一系列计划，提出创新高校与行业企业联合培养人才的机制，改革工程教育人才培养模式，提升学生的工程实践能力、创新能力和国际竞争力。为此，笔者从以下几个方面人手，探索提升智能科学与技术专业学生工程实践和创新能力的培养机制。 1 改革现有专业课程体系和人才培养模式 上海理工大学于2010年开始经教育部批准设立智能科学与技术本科工程类专业，并于当年招收第一批学生。该专业设在光电信息与计算机工程学院的控制科学与工程系下，依托上海理工大学光电信息与计算机工程学院的控制科学与工程系、计算机科学与工程系、测试与信息工程系、电气工程系和光电信息工
3、程系的基础资源和师资，借助学院自动化仪表、光学工程等社会应用背景，培养智能测控、智能信息融合、智能信息管理等方面的工程应用型人才。要实行“卓越工程教育”和“精品本科教育”就必须尝试对现有专业课程体系进行改革。 1.1 改革现有专业课程体系 自设立智能科学与技术专业以来，学校每年都派教师参加全国智能科学技术教育暨教学学术研讨会。随着培养方向、培养目标和专业标准的日趋明确，培养计划每年都会进行适当的调整和完善。自2010年开始，光电信息与计算机工程学院根据学校“卓越工程教育”计划和“工程教育认证”计划，对现有培养计划和课程体系进行了改革，主要对专业课程体系做了较大的探索性尝试。智能科学与技术专业要
4、求学生修满174学分（每个学分为16课时），其中通识教育课程为46.5学分，光电信息与计算机工程类学科基础课程为59.5学分，专业课程为60学分，任选课程为8学分。通识教育课程由学校统一规划，除政治、思想、道德、体育及人文等方面的教育外，还包括外语基础、电脑应用常识及计算机程序设计基础。学科基础课程由光电信息学院与计算机工程学院结合各本科专业的具体要求统一制订，主要包括数学基础类、工程设计基础类、电类基础课程、自动控制基础课程及计算机原理等。专业课程分为5个课程组，见表1。 专业课程组的第1模块为核心课程，共13学分，为学生必选课，主要包括智能科学导论、智能检测技术与系统、智能信息处理、机器人
5、学和机器视觉技术及应用等。第2模块为重点课程，主要包括人工智能、模式识别、数字信号处理、计算机图形学、嵌入式系统、数据库基础及应用、自然语言理解和计算机网络与通信等课程，共19学分，学生任选12学分。第3模块为实践课程，共2.5学分，为必选课，包括智能检测综合实践、机器视觉综合实践和智能信息处理实验。第4模块为拓展课程，主要包括VC程序设计、MATLAB仿真技术及应用、智能控制、智能决策支持系统、数据挖掘、DSP原理及应用、电磁兼容理论及应用、虚拟现实技术、图像分析和现代控制理论等，共24学分，学生任选4.5学分。第5模块为实习和毕业设计，各14学分，为必选项目，要求本专业的学生对“智能科学与
6、技术”相关的专业基础理论和技术有一个全面的掌握。学院在确定核心课程时更注重课程的实用性并考虑了学生在选择专业方向时的知识覆盖面。 1.2 探索人才培养模式 上海理工大学一年级的学生在基础学院进行通识教育课程的学习。一年学习结束后选择专业，然后进入各学院进行专业学习。同样智能科学与技术专业的学生从二年级开始进入光电信息与计算机工程学院进行专业阶段的学习，目前在学院学习的是2010级和201l级学生，其中2010级有17名学生，2011级有58名学生。学院为每个学生分配一个教师作为学士导师（也可以双向选择），承担该学生今后3年的学业指导，主要在学习、科研、创新、实践、就业和学业规划等方面给予学生具
7、体指导，并形成导师负责制，学院每年会给学士导师一定的教学工作量。从2010年开始至今，学士导师制的内涵在不断地丰富和完善，许多学生与其学士导师之间建立了互动的常态，学士导师定期与学生沟通，大部分学士导师会将个人的科研项目让学生参与进行学习和锻炼，在学生的学习、学业规划、申请学校和上海市大学生创新项目、实习、考研、出国学习和就业等方面；学士导师都会给予一定的指导和帮助。实践证明，这种改革已经取得了一定的成果。 2 专业课程教学与工程实践融合 上海理工大学是以工程应用见长的工科院校，而光电信息与计算机工程学院更是如此。因此，专业方向和培养目标的定位是很明确的，就是要培养智能测控、智能信息融合、智能
8、信息管理等方面的工程应用型人才，力求在专业课学习时，让学生做到融会贯通、综合应用。学院每个本科专业都有一个承担其专业教学的知识传授团队，学院每年都会向团队投入一定经费用于提高本科教学质量。智能科学与技术专业知识传授团队经过教学总结，提出并实施了“课内外一体化的专业课程教学”和“专业课程教学中引人工程实践思想”的教学思想。 2.1 课内外一体化的专业课程教学突出“实践性” 在专业课教学时，我们发现一个现象，就是如果只靠“课堂教学、课后作业”的教学模式，很难激起教师和学生的教和学的积极性，大部分学生并不会在课后深入消化教学内容，可是很多专业课程却有着很强的“实践性”，因此，智能科学与技术专业知识传
9、授团队在专业课教学时，适当选取理论和实际应用结合较强的内容，要求学生在课后完成，并在课内进行交流。这样做可以提高学生课外自主学习的积极性和学习效率，也可以充分发挥学士导师制的优势。例如，在讲授计算机控制技术课程时，将数控系统中用于直线和圆弧加工的直线插补和圆弧插补算法，让学生用程序设计的方法动态地仿真这一过程，开始有些学生可能觉得有点难，但经过一段时间后，学生们都给出了出色的成果。在课堂交流时，有的学生在Visual Studio.Net环境下用C+语言实现，有的用Visual Basic语言实现，也有的用MATLAB GUI实现，充分发挥了各自的特长，体现了学生的学习积极性，很好地实现了教学
10、互动。这要求教师在课堂上把教学内容彻底讲透，而学生在课外要投注大量的心血。实践证明，这种教学方式更能提高学生的学习兴趣，得到更好的教学效果，在这个过程中，不仅提高了学生综合知识和贯通知识的能力，而且提高了学生相互学习和独立解决问题的能力。 2.2 专业课程教学中引入工程实践思想 智能科学与技术是面向前沿高新技术的基础性本科专业，覆盖面很广。智能科学与技术已成为自动化工程、机电工程和计算机工程等方面的核心内容，智能技术及其应用已成为IT行业创新的重要增长点，有着较强的工程性和实践性。因此，我们培养的学生是高新技术研究及其产业发展急需的人才，只有加强理论教学和工程实践教学并重的培养模式，才能使这些
11、学生作为人才参与到传统产业的改造和提升中，并起到积极的作用。 专业课程授课教师不仅要具备本专业领域的理论知识，还应具备一定的工程实践经验，这就要求教师要不断地学习，关注专业领域专业技术的发展和应用。在专业课程的教学中，必然会将自己做过的工程项目案例、工程项目设计思想和一些新技术引进教学中。智能科学与技术专业知识传授团队的9个教师，都是35岁以上的中青年教师，有着丰富的科学研究和工程实践能力，教学传授团队每隔一定的时间会进行教研活动，探讨和交流适合工程实践教学的专业课程的教学方法，提出必须在教学中将工程实践思想与课程内容有效地结合，将教师的科研成果、科研方法和设计思路融合到教学中，让学生了解与课
12、程内容相关的科研项目及工程技术问题，吸引学生产生进一步了解的好奇心，从而会在课外投人时间和精力去学习和思考。 3 构建基于课内外一体化的创新实践教学体系 构建较完备的实践教学体系（专业学习阶段）有助于培养工程应用型人才。我们的实践教学体系已经做到课内外教学相互渗透，主要包括课内实验、课内外一体化的专业课程教学实践、融入工程实践思想的专业课程教学、实践课程、课外创新项目实践、第7学期的实习以及第8学期的毕业设计。下面主要对后4项实践内容做些说明。 3.1 实践课程 目前培养计划中的实践课程模块包括智能信息处理实验、智能检测综合实践和机器视觉综合实践3个部分，第1部分放在第6学期与智能信息处理课程
13、同时进行，后2个部分放在短学期5，也就是在所有专业课程结束后（第6学期）的几周。实践课程的设置充分考虑了专业定位和培养方向，是要加强核心课程和重点课程的学习和实践，向工程实践靠拢。实践课程的内容都是智能科学与技术知识传授团队根据专业培养方向，精心讨论而定下的包括硬件、软件及多种平台交互的综合设计。有工程实践经验丰富的教师担任主讲和实施，指导学生完成项目设计和实现。学生可以自行结合分组，也可以个人实施项目设计，项目完成后，学生要进行答辩交流并提交设计报告。 实践课程的认真实施达到了以下目的：将智能工程实践引入课堂，学生直接参与工程项目的设计和实现，深化了某些专业理论、工具的使用和分析，激发了学生
14、的学习研究兴趣；提高了工程实践技能，开阔了专业视野；学生在协作交流的条件下学习、设计项目，发挥各自的长处，全面提高了自身的职业表达能力和团队协作精神；学会了项目设计的全局观，提升了分析问题和解决问题的能力；增强了学生综合运用、分析和归纳相关专业知识的能力。 3.2 课外创新项目实践 课外创新项目实践主要包括大学生创新项目实践和各类竞赛实践等，这两项已经成为学生课外常态化的创新实践项目。 自2010年该专业成立以来，就鼓励学生积极参与课外创新项目的申请。由于学生在专业课学习期间已经大量地接触到了工程实践思想的熏陶和专业课课外实践的锻炼，有了一定的申请创新项目的积极性，加上自进人专业课学习后由于学
15、生与其学士导师有了充分的沟通与协作，学生在选题、选择指导教师、项目实施方案、关键技术和经费申请等方面都会听取其学士导师的指导意见。因此，不管是学校的大学生创新项目还是上海市的大学生创新项目的申请，获得批准立项的成功率很高，2010级智能科学与技术专业的学生在2011年10月申请获批的上海市大学生创新项目有7个，2011级智能科学与技术专业的学生2012年10月申请获批的上海市大学生创新项目9个，2013年4月申请获批的上海理工大学大学生创新项目14个。2010级学生的参与率达100%，2011级学生的参与率达90%。2012年，智能科学与技术专业知识传授团队被评为2012年上海理工大学唯一一个
16、创新优秀指导教师团队。 竞赛实践的组队分为系层面和学士导师组队两种形式。目前控制科学与工程系有智能科学与技术和自动化两个本科专业，系层面组队的生源来自本系的各专业，并指派指导教师；学士导师组队的生源来自本专业。组织参加的竞赛主要有全国“电脑鼠走迷宫”竞赛、中国机器人大奖赛暨Robocup公开赛和“华为杯全国大学生智能设计竞赛”等。在竞赛等级的选择、竞赛项目的选择、竞赛经费的支持、参与学生的比例和指导教师的配备等方面，还有待提高。今后在创新项目立项时应考虑与竞赛项目很好地结合，有利于提升竞赛项目的质量和竞争。 3.3 将以往第7学期的理论教学改为实习 借鉴德国工程型人才培养方法，以学生个性发展为出发点，以强化创新实践能力培养为重点，按照“分层次、多模块、加强综合实践、发展专业特色”的教学改革思路，优化课程体系，将以往的第7学期以理论教学为
