中南大学智能科学与技术.docx

1、中南大学智能科学与技术智能科学与技术专业建设与改革发展规划智能科学与技术系2011年4月目录一、专业建设与改革的背景与现状1. 专业基本情况智能科学与技术是当代科技发展的前沿学科和重要组成部分，其人才需求日益增加，超出了目前高校的培养能力。我校的“智能科学与技术”学科方向经过近20年的发展，已形成了具有自身优势和特点的学科，在国内具有较高知名度和优势。为了促进“智能科学与技术”学科的发展，我校智能科学与技术专业是信息科学与工程学院于2008年开始筹备，于2009年申报了“智能科学与技术”专业并获得教育部批准。学校于2009年在自动化专业增设了“智能科学与技术”专业方向，目前已有从自动化专业中转

2、过来的07和08级两级共84名学生，按照智能科学与技术的培养方案进行培养，2011年将开始自己招生，学生规模将进一步扩大。“智能科学与技术”新专业的创建与建设，将为智能科学基础系列课程教学团队建设提供一个更加宽广的平台，并对计算机、自动化和电子信息等学科的专业建设和课程建设提供一个新的增长点。我们将以智能科学与技术专业建设为契机，进一步规范智能科学与技术的基础课程教学，让智能科学基础系列课程教学团队建设登上一个新的台阶。2. 国内外专业办学概括智能科学与技术是一门新诞生的学科。它以人工智能与认知科学理论和方法为核心，用计算机和自动机去模拟、延伸、创造和扩展人类和生物的智能，设计和建造具有拟人智

3、能水平的智能系统，并把这类系统应用到科学技术、国民经济、社会和人民生活的各个领域。这门新学科涉及认知科学、人工智能、计算机科学、控制论、生物信息学、数学、人工生命、脑科学、心理学、生理学和哲学等学科，是一门新的交叉和边缘学科。在国外，许多著名大学都开设了“人工智能”专业并授予智能科学专业学位。世界多数知名的理工类院校都设有人工智能研究所或实验室，如麻省理工学院、卡耐基梅隆大学、斯坦福大学、东京大学、爱丁堡大学等。在我国，2002年以前，尽管与智能科技相关的研究广泛渗透在与信息技术相关的各学科专业中，但只有模式识别与智能系统这一个二级学科有“智能”二字。而从2003年北京大学率先申报第一个“智能

4、科学与技术”本科专业并获得教育部批准以来，国内现已有北京邮电大学、北京科技大学、西安电子科技大学等16所高校设立了“智能科学与技术”本科专业。自2004年以来，智能科学与技术专业以每年平均两所高校的速度增长。五年多来，各高校在智能科学与技术本科专业的办学实践中积累了大量的宝贵经验。另外，还有多所高校设置了带有“智能”字样的新专业。这些无一不说明智能科学与技术在我国已经形成了积极、自主的发展趋势。智能科学与技术复合型人才培养的目的，是培养“宽口径、厚基础、高素质”的人才。目前，很多高校根据自己的理解，结合自己的背景、条件，以及地区或行业的需要，在这方面进行了尝试，提出了自己的培养方案。但是，各高

5、校智能专业产生的背景不同，有的脱胎于计算机专业，有的来源于自动化专业，也有从机械专业中分化出来的。一方面，各高校对专业内容、专业范围的理解不一致，另一方面，各高校又要兼顾教育部的人才培养的总体要求，最终导致各高校培养目标模糊，培养方案差异较大。在课程体系方面，各高校根据自己的背景，结合自己的优势设置了一些必要的背景基础课和专业方向课程，但这些课程多是专业知识“拼盘式”的简单累加，缺乏系统性和关联性。原来计算机专业转过来的，就加入一些与电气、智能控制相关的内容；原来是自动化转过来的，就加入一些人工智能、智能算法等相关的内容，不同学科的内容没有很好的融合，很多变成了简单的自动化+计算机的形式，没有

6、体现专业特色。二、专业建设思路1. 总体规划“智能科学与技术”专业的设置是为了适应信息智能化发展的需求，把智能技术与信息技术有机结合的一种新的人才培养模式。培养具有坚实的基础和专业知识，较强的研究和开发能力，能从事智能信息领域科学研究、教学工作及各类大型智能信息系统、智能控制系统的研究、设计、开发及应用的复合型、应用型科技人才。学院将切实面对社会的需求，按照工程化的培养方向，改革人才培养模式，努力培养具有较强竞争能力的高级技术人才和管理人才。经过五年左右，力争把本专业建成全国一流的智能科学与技术专业以及国内外有影响有特色的专业。2. 分期目标 1）对国内外高校与智能相关的专业的建设情况，以及相

7、关产业、科研部门进行调研，结合自身优势，确立专业定位； 2）剖析课程体系、教学内容、实践教学环节与培养目标的矛盾，改独立式课程体系为整合式课程体系，完成和完善智能科学与技术专业的培养计划、教学大纲和课程设置；3）以智能科学与技术专业2010级两个班的学生为试点，强化教学改革，采用灵活多样的教学方法，构建特色专业教学新模式。4）建设为适应其特有的以智能为中心的实验教学要求，培养学生的动手能力，让他们通过实验将前沿的智能科学与具体的工程实际有机的结合起来，规划建立智能科学创新实验室和实践基地。3. 专业培养目标、业务范围、知识能力和结构（1）专业培养目标本专业属于电气信息类的自动化子类，其目的是培

8、养具备良好的科学素质，系统地掌握智能科学与技术的基本理论、基本知识和基本技能与方法，在智能科学与工程领域具有较强的知识获取能力、知识工程能力和创新创业能力的宽口径复合型高质量以及具有计算机、自动化、电子等交叉学科基础的人才，能在企业、事业、科研部门、教育单位和行政部门等单位从事智能系统、智能信息处理、智能行为决策、智能机器人、智能产品等方面的科学研究、开发设计、工程应用、决策管理和教学等工作的复合型、应用型科技人才。（2）业务范围本专业学生主要学习智能科学技术及相关信息科学技术的基础理论和专业知识。学生接受从事科学研究、工程技术开发、教学、管理及应用等方面所需要的基本训练，具备从事智能系统、智

9、能信息处理、智能行为决策、智能机器人、智能产品等方面研究、开发、应用及管理的综合能力。IST专业毕业生的就业范围应有下列几类：1） 公司或企业担任智能系统和装置开发工作-知识工程师2） 研究所智能系统理论与装置科研工作-知识研究员3） 中学进行人工智能教育的教学工作、高等学校教学和科研工作-智能科学教师4） 在国内外进一步深造攻读研究生-知识研究生（3）知识能力和结构智能科学与技术专业毕业生应获得以下几个方面的知识和能力：1）具有较扎实的自然科学基础，较好的人文社会科学基础和外语能力。2）系统掌握本专业领域必需的科学技术基础理论知识，主要包括电路理论、数字和模拟电子技术、网络技术与应用、数据库

10、技术与应用、自动控制理论、离散数学、微机原理及接口技术、数据结构、脑与认知、人工智能、智能控制、机器人导论、web程序设计、计算机仿真等。3）较好地掌握智能系统、智能信息处理等方面的专业知识，具有本专业领域12个方向的专业知识和技能，了解本专业学科的前沿和发展趋势，获得较好的工程实践训练，具有熟练的计算机应用能力。4）具有本专业的科学研究、科技开发和组织决策管理能力，具有较强的工作适应能力。5）能将智能技术与计算机技术、信息处理、控制技术有机结合应用于工程实践，具有创新意识和一定的创新能力。智能科学与技术专业知识结构如下：专业基础课程：专业导论、模拟电子技术、数字电子技术、微机原理及接口技术、

11、信号与信息处理基础、计算机程序设计基础、数据库技术与应用、网络技术与应用、离散数学、数据结构等。专业核心课程：脑与认知科学、人工智能、智能控制、机器人学导论、计算机仿真技术、模式识别基础、自动控制理论等。专业开放选修课程：数字信号处理、数字图像处理、数据仓库与数据挖掘、Web程序设计、语音信号处理、决策支持技术、智能优化算法及其应用、运筹学、 虚拟现实与智能游戏、生物特征识别、楼宇自动化等。主要实践性教学环节：军训（含军事理论课）、大学计算机基础实践、计算机程序设计基础实践、制造工程训练、电子技术课程设计、电工电子实践、认识实习、微机应用系统设计与综合实验、人工智能课程设计、计算机仿真技术课程

12、设计、生产实习、智能系统工程训练、毕业实习与设计。4. 教学改革方案 纵观目前我国智能科学与技术专业人才培养的现状，要培养出为社会所需，并能迅速融入社会的智能专业复合型人才，必须在专业定位、课程体系、教学方法、质量评价等各方面的教学改革进行研究，响应发展纲要的号召，“坚持能力为重。优化知识结构，丰富社会实践，强化能力培养。着力提高学生的学习能力、实践能力、创新能力，教育学生学会知识技能，学会动手动脑，学会生存生活，学会做事做人，促进学生主动适应社会，开创美好未来。”（1）明确专业定位，突出专业特色 国外的大学中，与智能科学相关专业的划分很细致，专业定位很明确，如与建筑相结合的智能建筑，与信息安

13、全相结合的智能安全系统研究等，均突出了院校自身的优势和专业特色，给学生多元化的选择。目前国内该专业的培养目标体系，从其培养方向上主要智能信息技术导向型、智能控制技术导向型和机械设备设计与控制导向型等。各高校培养方案均根据自身的办学层次、办学特色，确立复合型人才培养目标。明确专业人才应具有的知识体系、应用能力和基本素质使得课程教学和实践教学目标明确。 智能科学与技术专业所培养的复合型人才的特色和优势在于，既具有计算机专业人才的软件开发能力，又具电气自动化专业人才的硬件设计能力，还兼具机械专业人才的结构设计能力，以及相关生物学、心理学等学科的基本知识，但不是这几者的简单叠加，并根据自身强势学科来进

14、行调整，培养具有明确应用背景的工程技术人才。（2）体现学科知识融合的课程体系设置 智能科学与技术专业学习的目的是通过对智能科学原理的学习掌握智能科学技术的应用，使学生能够适应当前社会中越来越多的智能化管理、设计、控制和信息处理的要求，解决实际问题。这就要求其课程体系不能是计算机、自动化和机械等学科的简单叠加，必须改变原各类课程以其自身系统性存在的独立式课程体系和教学内容，实行围绕培养解决问题的能力这一核心整合式课程体系和教学内容，对课程理念进行重构，实现以学生为本的课程综合化、实践化和多元化。为此，必须对国内外相关专业的课程设置进行充分调研，并走出校园，深入企业，了解社会的真正需求，带来实际工

15、程问题并加以分析，将其与课程内容相融合，使得基础知识、基本原理、求解技术、处理过程都通过实际问题紧密的结合在一起，设置统观全局、互相联通的课程。科学调整课程内容、学习的先后顺序，课程设置讲究少而精，让学生拥有足够的思考、消化和提高实践能力的时间。 注重教学人员成分和授课内容的多元化也是体现知识融合的一个重要方面。应吸纳以学科教师为主的多类人员参与教学，特别注意选择和吸纳具有一定代表性的专家、工程师、实验教学人员和学生代表，从各方面获得信息反馈，不断提高教学质量。此外，所有任课老师也不能再象以前那样，各教各的课，而应该定期坐到一起，介绍、交流自己课程的内容、情况，并相互讨论课程之间的联系，设计整

16、合方案，并在讲课的过程中体现系列课程之间的横向联系，使学生了解课程之间的相互关系，做到真正意义上的知识融合。（3）教学设计与生成并重的教学方法 教学设计主要是以促进学习者的学习为根本目的，运用系统方法，将学习理论与教学理论等的原理转换成对教学目标、教学内容、教学方法和教学策略、教学评价等环节进行具体计划、创设有效的教与学系统的“过程”或“程序”。教学设计从“为什么学”入手，确定学生的学习需要和教学的目的；再根据教学目的，进一步确定通过哪些具体的教学内容和教学目标才能达到教学目的，从而满足学生的学习需要，即确定“学什么”；要实现具体的教学目标，使学生掌握需要的教学内容，应采用什么策略，即“如何学

17、”；最后要对教学的效果进行全面的评价，根据评价的结果对以上各环节进行修改，以确保促进学生的学习，获得成功的教学。要提高教学效率和教学质量，使学生在单位时间内能够学到更多的知识，更大幅度地提高学生各方面的能力，从而使学生获得良好的发展，科学的教学设计必不可少。 同时，现代教育理念认为，教学的过程并非简单的“教”与“学”，“授”与“受”，同时也是师生之间平等互动的交往与对话的过程，是师生共同成长的生命历程。在教学方法上，不光要进行精心的教学设计，同时要关爱、尊重学生，对学生的需要和感兴趣的事物进行价值判断，并据此与学生进行平等互动的对话，不断调整教学活动，以激起、强化、优化学生的自主学习，从而促进

18、学生发展，即注重教学中的生成过程。教学内容上既要遵守大纲要求，让学生掌握学科必须的基本知识，也要根据学生需要和感兴趣的事物，具有动态性、开放性与灵活性，而不局限于课本上静止的文本资料。特别要注重不断捕捉、判断、重组课堂和实践教学中从学生那里涌现出来的各种各样的信息，把有价值的新信息和新问题纳入教学过程，使之成为教学的亮点。（4）能力培养为主的考核体系 课程考试是教学的重要环节之一，是检测教学效果的必要手段，不同的考核方式，直接影响了学生的学习态度和教师的教学态度。传统考核方式已显现出很多弊端，分数的高低不能真正反映学生掌握知识、解决问题的能力。为此可针对不同的课程，设计灵活多样的考核体系。 对

19、于基础课可采用题目组合法，试卷上每种类型的题目都会比实际要求完成的多，学生可根据自己的学习情况在这些题目中选择完成，若完成数量超过要求，则根据获得的最高分来确定最终得分。这样既鼓励学生多掌握知识，也改变了学生对某些问题的惧怕心理，减少作弊行为。 对于专业课，特别是有实践环节的专业课，则可紧密结合实际工程，将方案构思、设计思路和理性分析等一系列问题作为考题，着重考察学生的逻辑思维和分析判断能力。学生也可以以团队协作的方式进行考试，举行公开报告会来进行评价，成绩由其他同学和老师共同给出。这样一方面可培养学生的团队协作能力，激发学习热情，另一方面也有效遏制了抄袭现象，有利于培养学生的创造力。三、专业

20、师资队伍建设1. 现状中南大学智能科学与技术专业在师资队伍建设上，一直采取引进和在职提高相结合的做法。对于人才的引进主要通过办专业和办学科点等方式吸引人才，还通过创造教学和科研条件，稳定教师队伍，解决个人的发展问题。目前专职教师队伍10人，校内兼职教师20人，并已于2008年建成智能科学基础系列课程国家级教学团队。在专职教师队伍中，教授2人，副高职称3人；有博士生导师2人，国家级教学名师1人；有博士7人，2人在博士后流动站从事合作研究；团队成员平均年龄39岁。智能科学与技术专业专职教师队伍详细情况如下：姓 名唐琎年 龄45参加工作时间1990最终学历博士专 业模式识别与智能系统高校教龄21年职

21、称及学科教授/控制理论与控制工程职 务系主任近三年教学考核等级优秀姓 名蔡自兴年 龄73参加工作时间1962最终学历学士专 业工业电气自动化高校教龄49年职称及学科教授/控制理论与控制工程职 务近三年教学考核等级优秀姓 名刘丽珏年 龄38参加工作时间1999最终学历博士专 业计算机应用技术高校教龄12年职称及学科副教授/计算机科学与技术职 务副系主任近三年教学考核等级优秀姓 名陈白帆年 龄32参加工作时间最终学历博士专 业计算机应用技术高校教龄6年职称及学科讲师/计算机科学与技术职 务副系主任近三年教学考核等级优秀姓 名王勇年 龄31参加工作时间最终学历硕士专 业控制科学与工程高校教龄5年职称

22、及学科讲师/控制科学与工程职 务党支书近三年教学考核等级优秀姓 名肖晓明年 龄44参加工作时间1988最终学历博士专 业控制理论与控制工程高校教龄13年职称及学科副教授/控制理论与控制工程职 务近三年教学考核等级优秀姓 名高琰年 龄38参加工作时间1995最终学历博士专 业计算机应用技术高校教龄16年职称及学科副教授/计算机科学与技术职 务近三年教学考核等级优秀姓 名谢斌年 龄28参加工作时间最终学历博士专 业通信与信息系统高校教龄3年职称及学科讲师/信息与通信工程职 务近三年教学考核等级优秀姓 名余伶俐年 龄28参加工作时间最终学历博士专 业控制科学与工程高校教龄3年职称及学科讲师/控制科学

23、与工程职 务近三年教学考核等级优秀姓 名李仪年 龄32参加工作时间最终学历硕士专 业计算机应用技术高校教龄6年职称及学科讲师/计算机应用职 务近三年教学考核等级优秀2. 规划随着办学规模的扩大和办学要求的提高，需要适当增加专职教师人数。本专业计划渐次引进优秀专职教师和学科带头人，引进高水平教师学院配套建设经费人均10万，增加管理人员，计划5年内培养博士生56人，晋升教授、副教授23人，5年后达到专职教师22人，校内兼职教师(含研究生指导教师)30人，企业和国外兼职教师4人。3. 措施具体措施如下：1、积极引进博士以上高层次人才，五年共引进5-8人，以此带动智能科学与技术专业教学和科研水平的提高

24、。2、加大中青年教师培养力度，五年计划培养5至6位博士生，晋升高级职称2至3人，每年安排1-2名青年教师到企业实习基地锻炼，参与科研和科技服务活动，并把专业实践技能考核作为晋职的必要条件。3、每年选送1至2教师出国或到其它兄弟高校短期进修，以提高教师学术水平，同时每年引进国外兼职教师1人，加强与其它高校的合作与交流。4、聘请企业、科研等单位有名望的工程技术人员和专家任兼职教师，年均增加2人。四、专业实践教学基地建设目前，尽管我校智能科学与技术专业还未有专门的实践基地，但原自动化专业已经与中铝洛阳铜业、株洲冶炼集团股份有限公司等知名企业建立了长久的合作关系，并且建立了比较优秀的校外实训基地。尤其

25、是中铝洛阳铜业与本校已有多年的合作，学生在此实训过程中获益颇多。由于科学技术的日新月异，也为了进一步满足专业的前瞻性发展和教学科研工作，必须进一步拓展校内实训基地与校外实训基地。由于本专业为新建专业，校内实训基地是本专业的一个建设重点之一，校内实训基地主要面向本专业学生前5个学期的实习实训课程，为了保证本专业学生能够将理论联系实际，从所学到所用能够平稳过渡，校内实训基地的建设必不可少。针对校外实训基地主要面向本专业学生后3个学期的实习实训安排，计划在未来五年增加2-3个实习基地，包括：三一重工集团实习基地，长城信息产业股份实习基地，深圳华为实习基地等。校外实训基地的作用与校内实训基地的作用相辅

26、相成缺一不可，拓展校外实训基地的工作必须长久有力的贯彻执行。根据我校智能科学与技术专业培养目标和专业特色，设计出一系列的相关措施与规定，以此保证学生能够在具体的生产实践上有所收获。未来五年，计划投资10万元建设校内和校外优秀实习基地，其中校内1个，校外2-3个。五、课程建设1.现状本专业在2008年已有2门国家级精品课程（人工智能、智能控制）、1门全国双语教学示范课程（人工智能），在国内已颇具影响力。为完善专业课程体系，加强精品课程建设，在总结现有精品课程的建设经验的基础上，又建成省级精品课程1门（智能控制），校级精品课程1门（机器人）。为提高学生的专业英语水平和学习兴趣，使得学生能够开拓眼界

27、，追踪国际上前沿新颖的科学理论和科学研究，除改进人工智能双语教学示范课程外，本专业的其他课程，如智能控制、机器人学、专家系统等也实行了双语教学。由于智能科学与技术专业是新开设的专业，在原有信息类和电气类课程基础上，新增加了很多课程。对于新增课程的教学和实践内容也还处于摸索阶段。2.规划 通过教改实践，规划在五年内从智能科学的基础课程到专业基础课程，再到专业实践课程，形成配置合理、特色鲜明、循序渐进、优势互补、协调发展的智能科学与技术专业从基础到应用的系列课程体系。同时，除原有精品课程外还将陆续建立2-3门中南大学智能科学与技术专业的特色核心课程。在继续发挥精品课程辐射作用的前提下，推广智能科学

28、与技术专业的系列课程，建立系列课程配套的网上资源库。加强双语教学的改革和实践，并为课程引进英文辅助教材或自行编著配套英文教材。3.措施1）着力搞好质量工程相关课程的建设，更新精品课程网站，丰富课程内容。 2）为了及时反映本专业相关课程中相关技术的最新进展，适应本科生培养目标，需要不断调整教学体系和教学内容，修订教学大纲，并对教学内容进一步优化和更新，极大充实各课程教学内容。3）逐步建立智能科学与技术专业系列课程配套的网上资源库。通过教学活动交流和网上资源共享对精品课程、双语教学示范课程以及系列课程体系进行推广，起到很好的辐射作用。4）对脑与认知、生物特征识别等课程的建设进行深入研究和实践，建立

29、具有中南大学智能科学与技术专业特色的核心课程2-3门。六、教材建设在课程教学过程中，优选国外著名教材和国内规划教材及省部级获奖教材等，并着力自己编写教材形成高水平的系列教材。2005年以来教师撰写教材共15本。1. 人工智能及其应用（第四版），国家级“十一五”规划教材. 清华大学出版社，2010 2. 人工智能基础（第二版），国家级“十一五”规划教材. 高等教育出版社，20103. 移动机器人协同理论与技术. 国防工业出版社，20114离散数学基础，天津大学出版社，20115. 机器人学（第二版），国家级教学团队配套教材. 清华大学出版社，2009 6. 机器人学基础，国家级教学团队配套教材.

30、 机械工业学出版社，20097. 未知环境中移动机器人导航控制理论与方法，科学出版社，20088. 人工智能辞典. 北京：化学工业出版社，2008 9. 未知环境中移动机器人导航控制理论与方法. 北京：科学出版社，2008 10智能控制原理与应用. 北京：清华大学出版社，2007 11. 智能控制导论. 北京：中国水利水电出版社，2007 12. 人工智能及其在决策系统中的应用. 长沙: 国防科技大学出版社, 2006 13. 人工智能基础. 北京: 高等教育出版社, 2005 14. 人工智能控制. 北京: 化学工业出版社, 2005 15. 高级专家系统:原理、设计及应用. 北京: 科学出版社, 2005未来五年，计划积极组织教师尤其是青年教师参与教材编写和国外优秀教材翻译工作，重点编写专业教学内容比较新和课程体系变化较大的教材；注重本科生实践动手能力，根据本专业特色编写包括实验、实习、实训等指导教材；此外，规范教材配套的相关资源。目前计划出版的教材有： 人工智能，申请国家级“十二五”规划教材，编著智能控制，申请国家级“十二五”规划教材，编著机器人学，申请国家级“十二五”规划教材，编著专家系统，申请国家级“十二五”规划教材，编著人工智能的英文教材、生物特征识别等。