西部高校数学院系人工智能创新人才培养实践

［摘 要］ 深化高等学校创新创业教育改革，是国家实施创新驱动发展战略的重要举措。人工智能时代社会信息化程度越来越高，西部高校身处经济欠发达地区，师资条件和人才培养模式相对落后，急需激发师生主观能动性，强化创新创业教育理念，紧密结合企业需求与专业教育，促进学生全面发展，推动毕业生高质量就业。桂林电子科技大学数学与计算科学学院依托教师创新创业团队，借助企业命题的人工智能研发项目，驱动优秀学生提前接触学科交叉知识和双创实践活动，配合科技公司工程师完成算法模型的分析与设计，探索创新人才培养的发展道路。

［关键词］ 交叉学科；企业命题；创新创业

［基金项目］ 2023年度广西高等教育本科教学改革工程项目“基于数学创新应用能力培养的‘项目化’实践教学模式研究”（2023JGB210）

［作者简介］ 徐增敏（1981—），男，广西梧州人，博士，桂林电子科技大学数学与计算科学学院副教授，主要从事人工智能、应用数学研究。

［中图分类号］ C961 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）22-0173-04 ［收稿日期］ 2024-01-28

国家创新能力的提升迫切需要突破自主创新的体制机制性障碍，推动社会创新力量的协同共进，从而实现国家创新能力和竞争实力的根本提升［1］。西部高校肩负欠发达地区协同创新的时代重任，如何依托高校科研团队力量，与科研院所和行业企业建立深度合作，形成协同创新的有机整体，提升专业人才创新实践能力，促进毕业生高质量就业，带动地方经济建设显得尤为迫切和重要。

一、高校数学院系的学科发展现状

（一）推进一流专业建设，加快科研平台建设

随着我国“双万计划”建设方案的实施，打造一流本科专业成为我国普通高校发展要点。该计划旨在引领带动高校优化专业结构、促进专业建设质量提升，推动形成高水平人才培养体系［2］。桂林电子科技大学作为中央与地方共建的高等学校，数学与计算科学学院开设有信息与计算科学、应用统计学、数学与应用数学三个本科专业。其中，信息与计算科学专业为国家级一流专业建设点、国家级特色专业；应用统计学专业是自治区级一流专业建设点、广西优势专业；数学与应用数学专业是自治区级一流专业建设点。近年来，学院获得了1个二级学科博士点、1个硕士学位授权一级学科点和1个硕士专业学位授权点，拥有3个自治区级科研平台，提供了更好的科研环境。

（二）树立OBE教育理念，打造宽松科研环境

树立OBE（Outcome-based Education）成果导向教育理念，是推动高校培养高素质应用型人才的基本要素。截至2023年7月，我校共有19个专业通过工程教育认证［3］。下一阶段将全面深化OBE教学改革，持续推动工程教育专业认证工作向纵深发展，加强教与学的咨询指导和支持服务，促进教师专业素质提升和学生的能力发展，全面提高人才培养质量。虽然OBE教育是一种基于学习成果或者结果为导向的教育理念，但数学院仍然注重对学生创新实践能力的产出进行分析，反向设计学生的教育结构以及相关评价体系。尤其在思考提升学科研究能力的时候，也要对比教学、就业等其他方面，数学院系有哪些优势，发挥我校数学建模基地多年积累经验，鼓励有行业企业从业背景的教师，带领学生深度参与人工智能和大数据类的横向研发项目和纵向科研项目，给予成熟的科研团队更大自由度。

（三）以学生需求为导向，加强生涯规划指导

我院通过学业导师指导，利用专业认知、课堂教学、课后辅导、一章一测加强学生理论知识学习，通过科教协同、竞赛培训、生产实习、毕业设计强化学生动手能力的培养；通过朋辈帮扶，组建学生学业辅导团队，利用强“师”来袭、学霸讲堂等形式开展系列学业帮扶和课程辅导，不断提高学生学业指导效果。尤其强调以学生需求为导向，加强个性化生涯规划指导。针对四个年级的不同需求，积极推进“职业生涯规划与就业创业指导”课程建设，提升企业专家讲座含金量和实践环节效用，对大一新生开展入学教育和专业认知教育，夯实基础理论知识；在大二、大三年级举办科创训练营，组织学生参加各类学科竞赛，增强动手实践能力和学业规划能力，并同步开展考研和就业指导；对大四年级，为拟就业学生推荐工作岗位，为考研学生提供信息资源共享和心理辅导调适。

二、数学院系师生创新实践面临的问题

我校经过60多年的奋力发展，得到西北电讯工程学院（现西安电子科技大学）分批援建和广西当地政府大力扶持［4］，工科院系建设已经成效显著。但是对理科院系而言，在专业课程特性、校园科研文化和师资设施条件等方面，都需要围绕创新实践能力来重新规划，理性探讨数学院系发展面临的实际问题。

（一）教学偏重数学理论，实践教学理念亟须转变

由于数学院系的专业特性决定了核心课程必须围绕数学类课程展开，所以在制订三个专业培养方案时，都要优先考虑运用所学的数学知识和熟练的计算机技能解决理论和实际问题，掌握信息处理和数据分析的基本理论、方法与技能，培养学生具有扎实的数学基础、熟练的计算机应用以及数学建模能力，成为适应行业与地方需求的高素质应用型人才。这就导致课程教学偏重数学而拖慢了信息类实践教学环节，尤其是主流程序语言和应用软件开课均在第四、第五学期，在西部欠发达地区生源接触创新实践活动明显滞后的情况下，造成传统课程实验、课程设计内容更加跟不上人工智能时代的发展步伐，只能加强思想引导，让学生在课外提前自学，或进入教师科研团队参与项目研发。

（二）学生科研热情不高，校园科研文化建设薄弱

很多本科生进入数学院系就读时存在更换专业的思想困境，而学院文化工作开展较晚，导致学生对创新实践活动认知不足，参与科研热情不高。因此，学院近年来开始实施“体育强院”行动计划，通过与校体育部结对共建，以校运会、五四杯系列球赛和体育达标测试为抓手，将体育育人与心理育人相结合，保持学生的身心健康。同时打造校园文化精品，活跃数学学习氛围，从2021年起举办校园“数学文化月”，活动内容包括专家报告、数学文化欣赏、数学趣味知识竞答等，每年超过6000人次参加活动；还引导学生参与学校“国际学术文化交流周”活动，内容涵盖大数据与人工智能、网络安全与通信、人文生活与商业等领域，每年参与的学生人数超过总人数的80%。

（三）专业师资紧张，超算硬件资源有待持续更新

我院信息与计算科学专业和应用统计学专业均存在专业师资紧张的情况，尤其是具有行业从业经验的教师人数较少，这一问题在人工智能创新实践活动中显得十分突出。由于人工智能科研项目需要有一定算力资源做支撑，尤其是计算机视觉类的企业命题项目，在数据采集、数据标注、算法设计、模型训练、推理测试、部署运行等研发过程中，很多环节都需要用到GPU加速卡进行大量浮点数矩阵运算，因此学院除了提供TTXP和1080 TI的超算服务器之外，还应通过各种经费渠道获取4090和Atlas 500计算资源，兼顾卷积深度学习和边缘计算的算力需求，方便多用户同时训练各自的神经网络模型，并持续推进超算硬件资源更新。

三、人工智能项目对创新实践活动的作用

人工智能时代企业命题项目对高校人才培养具有积极作用，这不仅体现在科研方面助力团队发展，还在数据方面获取细分领域特定样本，且在经济层面有效调动团队活力，从而提高专业人才创新实践的动手能力。本文将以企业命题的人工智能项目与师生创新实践的实际情况为出发点，充分讨论创新实践过程的特殊性，并给出相关案例和对策，保障校园文化与创新能力协调发展。

（一）人工智能产教融合，健全协同管理机制

近年来人工智能技术进入高速发展时期，虽然国内高校新成立了很多人工智能学院及相关专业，但是人工智能应用已经在各行各业快速渗透，考虑到人工智能技术的核心原理来自高等数学、线性代码、概率论与数理统计等数学基础知识，因此我院在推进一流专业建设的过程中，也将人工智能与大数据技术写进了新的专业培养方案。不过因为部分专业课程启动较慢，而且新生在大一仍有冲劲和新鲜感，所以我院积极推动人工智能产教融合，一边改变科研管理人员服务意识，一边加强人文关怀激发科研人员潜力，健全科研协同管理机制。同时鼓励教师科研团队从全校范围招新，以企业命题项目和产业命题竞赛为抓手，通过教师指导和高年级学生传帮带新人，熟悉和掌握Linux、Python、PyTorch、Conda、CUDA、OpenCV、Docker、Gitee等人工智能软件开发工具，跳出传统课堂教学框架和内容限制，在项目研发过程中汲取经验，待师生共同成长再反哺课程教学。

（二）深化项目驱动观念，加快校园文化建设

高校创新创业教育应当深化项目驱动观念，并同时考虑所在地区特点。作为全国唯一的沿边沿海省份，广西对基于人工智能的社会治安防控有紧迫需求。笔者从国家多媒体软件工程技术研究中心的视频监控安防项目出发，以视频人体行为分析项目组建研发团队，先后主持了国家自然科学基金和广西自然科学基金项目，主要参与广西重点研发计划项目，从公安部第三研究所到中国—东盟信息港股份有限公司，奋力探索产学研项目成果转化方式。近年来，为更多广西企业提供了图文内容理解的人工智能技术服务，带动了当地数字经济发展，拓展了学生创新实践活动内涵，帮助有志师生实现了人生价值。

习近平总书记在全国教育大会上强调，“扭转不科学的教育评价导向，坚决克服唯分数、唯升学、唯文凭、唯论文、唯帽子的顽瘴痼疾，从根本上解决教育评价指挥棒问题”［5］。鉴于此，我院从四个方面同步推进更合理的教育评价：一是修改了三个专业的教学培养方案，强调新工科实践教学重要性；二是提高教师科研业绩考核标准，提高学术论文质量并降低论文数量要求；三是重点考虑科技成果转化水平，支持承担创新创业项目的团队获得更多晋升机会；四是注重校园科研文化建设，同时为富有企业从业背景的教师和学生提供人文关怀。通过以上方式，鼓励学生尽早接触计算机编程和人工智能算法原理，尝试在大量数学课程中融会贯通卷积神经网络有关深度学习的数学知识，发挥交叉学科专业的课程体系优势，牵引数学与应用数学专业优秀学生在数学建模和程序设计方面增强自信。

（三）项目牵引创新实践，带动数字经济发展

项目牵引创新实践离不开真实的企业命题项目，我院科研团队一般以“甲方企业提出需求—乙方科技公司承接—组织高校师生参与—乙方工程师交付”的形式来推进项目。例如甲方数建科技公司要求其辖区内各建筑工地落实安全生产监管平台，通过部署边缘计算设备的人工智能模型，分析工地监控相机画面中工人是否存在违规作业行为，如不戴安全帽、不穿反光衣、高空临边作业不系安全绳等。与传统安全生产监管仅关注地面施工活动不同，该公司提出重点关注高空顶层作业面的临边施工情况，尤其是塔吊上安装的高空云台相机支持360度旋转、视角变换和镜头变焦等远程操作，使得背景干扰更多，应用场景更加复杂。对此，乙方科技公司通过教师组织学生标注数据，再导出数据格式训练深度学习模型，由科技公司工程师负责人工智能模型推理的业务逻辑和主要研发。

另有甲方医药研究公司希望在新药试用中统计脱敏化验报告单文字数据，通过计算机视觉技术进行图像预处理，划分化验单区域并调用模型自动识别图片中文字数据，如检测项目（中英文）名称、化验结果、取值范围等。与传统图文OCR按照指定格式提取文字内容不同，该公司要求将关键区域的逐行逐列都对齐输出，尤其是统计员采集到的化验单图片包括角度倾斜、报告单格式不同，照片出现电脑屏幕摩尔纹等情况，使得识别难度更大，样本范围更加复杂。对此，乙方科技公司通过教师组织学生设计算法，由研究生和优秀本科生一起调研分析，根据甲方提供的数据样本要求消除图像噪声干扰，定位三线表后再调用OCR模块进行文本检测和识别，通过BK树和AC自动机自动纠错结构化表格信息，最后由乙方科技公司工程师修改完善算法代码，把Pytorch模型转为onnx格式实现C++人工智能模型推理。经过不同项目迭代和落地应用示范，教师和学生同时获得实战经验，为企业的数智化转型需求提供技术服务，在一定程度上带动了当地数字经济发展。

总而言之，人工智能项目驱动西部高校产教融合是大势所趋，是西部高校数学院系发展的必由之路。广大师生应该团结合作克服困难，在现有教学体制中探索适合自己的创新人才培养模式，积极发挥高校院系和当地企业优势，使高校专业人才培养的创新实践能力更上层楼。

参考文献

［1］国务院办公厅.关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见：国办发〔2015〕36号［A/OL］.（2015-05-04）［2024-01-02］.http：//www.moe.gov.cn/jyb_xxgk/moe_1777/moe_1778/201505/t20150514_188069.html.

［2］教育部办公厅.关于实施一流本科专业建设“双万计划”的通知：教高厅函〔2019〕18号［A/OL］.（2019-04-04）［2024-01-02］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A08/s7056/201904/t20190409_377216.html.

［3］桂林电子科技大学.我校新增3个专业通过工程教育专业认证［EB/OL］.（2023-07-13）［2024-01-02］.https：//www.guet.edu.cn/2023/0713/c478a103280/page.htm.

［4］西电援建桂电40周年纪念活动在西安举行［EB/OL］.（2020-08-26）［2024-01-02］.http：//gx.people.com.cn/n2/2020/0826/c390645-34252792-4.html.

［5］习近平在全国教育大会上强调 坚持中国特色社会主义教育发展道路 培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人［N］.人民日报，2018-09-11（1）.