竞赛和实践推动具备国际视野的智能科学人才培养

刘晓光　李忠伟　周环　郭宇飞

摘要：自从2004年智能科学与技术专业正式设置以来，如何完善和提升智能科学与技术培养体系，为社会培养更多更好的人才，一直是智能科学与技术专业建设的重要问题之一。文章通过介绍和分析竞赛和国际交流在智能科学人才培养中所起的作用，结合南开大学智能科学与技术专业的相关实践，阐述分析竞赛、企业实践和国际交流对于智能科学人才培养的意义。

关键词：智能科学；实践；国际化；竞赛

1背景

在中国人工智能学会的倡导下，2004年，教育部批准在北京大学建设首个智能科学与技术专业。此后，北京邮电大学、南开大学、西安电子科技大学等学校陆续开始建设智能科学与技术专业。目前，全国已有20多所院校开设智能科学与技术专业，初步实现在全国范围内的辐射和覆盖。在中国人工智能学会教育工作委员会的指导下，智能科学与技术专业的人才培养是当前的重要工作之一，其核心内容就是如何提高智能科学与技术专业教学质量，培养符合社会经济发展需要的一流人才。

随着技术的进步和社会发展的需要，国家对一流智能科学人才的需求日益迫切，特别是近年来以人工智能、大数据和机器人技术为代表的技术领域的突破，使得智能技术相关产业成为产业发展的热点，与之相适应的是国家对同时具备理论和实践能力以及国际化视野的智能科学人才需求日益迫切。

2培养具备国际化视野的智能科学人才

随着全球化的日益深入，作为新兴产业，智能技术相关产业在发展伊始就面临着激烈的全球竞争，这就要求智能科学的人才必须具备全球化视野。具备全球化视野的一流智能科学人才是指具有国际化意识和国际一流的知识结构，在国际竞争中能够把握机遇和争取主动的一流人才。具体来说，国际化视野的一流智能科学人才应具备以下素质：扎实掌握智能科学专业知识、具有强烈的创新意识、了解智能领域国际惯例以及具备独立参与国际活动和进行有效沟通的能力。智能科学是一门新兴学科且与产业界联系非常紧密，因此在完善教学培养体系的基础上开展各类竞赛、实践活动和国际交流，是培养具备国际视野的智能科学人才的有效途径。

2.1优化教学体系，培育适合国际化人才成长的“土壤”

智能科学学科非常注重与理论和实践的结合及应用，这就要求在课程内容方面突出实践性和问题导向。以南开大学智能方向的专业硕士培养为例，培养方案中的课程分为公共基础、专业基础、行业通识、综合素养和实践教学几个模块。公共基础课程注重学生的基础素质培养；专业基础课程注重令学生掌握专业领域的基础知识；行业通识课程注重相关领域最新研究成果和工业界动向；综合素养模块则由学生根据研究方向选择相应的课程组合；实践教学模块即让学生通过参与企业的实习和实践，加深对专业领域知识的认识和理解。

2.2组建具备国际视野的师资队伍，形成国际化人才成长的环境

具备国际视野的一流人才培养离不开国际化的一流师资。具备国际视野的师资队伍不仅能够有效提升教学培养的质量，更重要的是还能够形成具备国际视野人才成长的大环境，通过潜移默化的形式影响和促进学生的成长。以南开大学为例，目前智能科学方向20多名专业教师，都具有博士学位和海外教育或者访问研究的经历，有效地担负着智能科学方向课程、实践等教学的国际化工作。通过近年来的建设，很大一部分专业课程实现双语教学，同时我们正在建设一批纯英文授课专业课。

2.3建立稳定的国际交流机制，为国际视野人才的成长提供机遇

通过与国外高校的交换生计划、学术讲座、互访等多种国际交流形式，打造国际化校园生活氛围，可以有效缓解在国际化交流中的“水土不服”问题，建设贯通中西和文化互融的学习生活环境。以南开大学智能学科在国际化交流方面的实践为例，主要包括以下几方面。

（1）通过国际化学术交流开阔视野。南开大学智能科学专业非常重视与国内外同行的学术交流。目前，南开大学先进机器人与MEMS技术系列学术讲座已经开展82讲，邀请国内外该领域的众多专家学者来南开进行学术交流；同时，将听取学术讲座并主动与讲者进行学术交流作为研究生培养的一个重要环节，列入研究生培养方案中。

（2）通过国际化交流和访问，提升学生国际化交流能力。在学生的国际化交流和访问方面，南开大学智能科学专业主要是通过参加学术会议、短期交流访问（如夏令营summer school等）、交换生、联合培养等形式。在短期交流方面，建立南开大学UCLA暑期研修项目、南开大学UC伯克利短期研修项目、牛津剑桥暑期学校项目等；在交换生方面，与台湾大学、台湾清华大学、香港中文大学、海德堡大学等建立交换生合作。每年都有近70人次学生通过上述项目前往国外进行交流。

（3）依托导师和课题组的国际科研合作关系，培养国际化人才。通过导师和相关课题组的国际合作关系，学校可以派出学生前往国外合作课题组进行短期合作研究。前期学生由于在国内课题组已经具备相关研究基础，通过有针对性的国外访问研究，可以有效提高国际交流的效率；同时，通过与不同背景学生的思想碰撞，也会产生高质量的研究成果。例如，在日本文部省支持的名为“樱花计划”的日本亚洲青少年科技交流计划的支持下，段峰课题组近3年来有20余名学生利用暑假时间，前往日本东京大学、前桥工业大学等机构开展学术交流和合作研究。

2.4将科研与企业实践相结合，促进国际一流人才的成长

智能科学的学科特点要求学生不但要掌握坚实的理论基础，而且能够将理论应用于指导实践活动。通过学校与科研院所和企业的联合，在科研合作的基础上，共同推动一流人才的培养是一条有效的途径。

以南开大学的实践为例，南开大学自动化和智能科学的学科发展总指导方针是“提炼科学问题，凝聚工程目标”。在学科建设方面，我们始终坚定不移地把提炼科学问题贯穿于一切研究中，有意识地利用先进理论解决现实的科学问题，占领学科发展的制高点，建设世界一流的现代工科。目前，南开大学计算机与控制工程学院已经与百度、广州数控、网秦科技、今日头条等企业建立学生实习实践基地，其中，与百度合作建立的实习实践基地在2016年获批为全国示范性工程专业学位研究生联合培养基地。在具体科研领域方面，南开大学重点发展智能机器人领域，包括工业机器人、服务机器人、微纳机器人、脑控机器人等；在2013年获批天津市智能机器人技术重点实验室，2015年获批国家级虚拟仿真实验教学中心。在南开大学发展现代工学思想的指导下，目前学院已经培养了一大批面向高校和高科技企业的复合型人才、高级管理者和业务创造者。

3竞赛与教学、科研相结合，促进具备国际视野的一流人才培养

竞赛是激发学生学习兴趣的有效手段之一。近年来，智能科学以及相关学科的国内外竞赛非常多。这类竞赛具有探索性、创造性和实践性的特点，能够有效提升学生理论、实践、表达、交流、创新等方面的综合素质。以团队形式参与的竞赛还能培养学生的团队意识和合作精神。

在短时间和高强度的竞赛过程中，学生勇于面对挑战和敢于竞争的意识得到有效锻炼。学科竞赛能够激发学生的学习兴趣；开阔学生的视野；挖掘学生的学习潜能；培养学生的学习能力、思考能力、创新能力、分析问题及解决实际问题的综合实践能力、勇于探索的精神、团队协作精神、良好的心理素质、自信心、竞争意识、沟通及表达能力、组织纪律性、严谨的科学工作态度等。学科竞赛是对知识深入理解、系统整理和实践运用的过程，竞赛结果能够集中体现学生对知识的理解和融会贯通能力、创新能力、心理素质、团队协作精神等综合素质；在倡导素质教育和提高学生自身的综合素质方面，学科竞赛起到积极的推动和促进作用。此外，参加有影响力的国际竞赛不仅可以提升学生的专业素质，还能显著提升学生的国际交流能力，特别是理解和掌握国际规则的能力以及与国外师生有效沟通和开展国际合作的能力。

以南开大学的竞赛实践为例，近年来，南开大学智能科学专业师生通过积极参加国内外各项专业竞赛，特别是参加各项有影响力的竞赛，有效地提升了具备国际视野人才的培养质量。

2013年8月，由大连海事大学承办的第三届“华为杯”全国大学生智能设计大赛决赛中，南开大学代表队获得一等奖的优异成绩。“华为杯”全国大学生智能设计大赛是由中国人工智能学会主办、华为技术有限公司赞助的一项展示和锻炼大学生采用智能科学技术与理论解决问题能力的赛事。本次赛事有来自清华大学、华中科技大学、南开大学等26所重点院校的100多支队伍参赛。经过激烈的角逐，南开大学代表队设计的“超级像素”作品在最终的决赛中脱颖而出，获得大赛一等奖。

2014年8月，在“哈工大杯”第十六届全国机器人锦标赛暨第五届国际仿人机器人奥林匹克大赛“小型仿人机器人创新设计比赛”和“遥控型2vs2足球比赛”中，南开大学代表队获得2项一等奖和2项季军的好成绩。本次比赛吸引来自全国60多所高校的400多名大学生参赛，激发了学生参与机器人技术开发方面的热情，提高了学生在机器人技术方面的创新能力，为南开大学在机器人技术方面的进一步发展奠定基础。本次比赛是国内规模最大、影响力最强、水平最高的一年一度全国智能机器人技术比武大赛，宗旨是一方面为青年大学生科学精神与创新能力的培养提供理想平台；另一方面为研究智能机器人关键技术提供环境条件，尤其为以小型仿人机器人为主体的社会服务机器人技术开发及机器人文化艺术发展开辟新的研究领域。

2015年，南开大学代表队参与由共青团中央、中国科协、教育部等主办的第十四届“挑战杯”中航工业全国大学生课外学术科技作品竞赛。在与广东工业大学举行的决赛中，参赛作品“基于人意念控制的汽车智能驾驶系统”获得3等奖。本届“挑战杯”吸引全国2000多所高校的200多万大学生开展校级竞赛，经过层层选拔，共有318所高校的783件作品进入决赛，其中包括来自香港科技大学、澳门大学等10所中国港澳高校的40件作品参赛，这也是首次由粤港联办大赛。作品分自然科学类和哲学社会科学类，涵盖机械与控制、信息技术、能源化工、法律、哲学、管理等学科。需要指出的是，本次的参赛作品“脑控汽车”是南开大学计算机与控制工程学院段峰研究团队在国内首次实现人脑驱车及脑电信号与汽车系统的“联结”，受到媒体广泛关注。人民日报、光明日报、科技日报、中国青年报、中国教育报等全国数十家媒体均进行了重点报道；中央电视台英语新闻频道也作了专题报道。

2015年5月，南开大学计算机与控制工程学院研究生李文字和宋陪陪，本科生牛雪松、金乾隆、李丰廷与日本东京大学、马来西亚理工大学学生组成的国际团队，荣获日本福井县举办的2015 ROBOCUP日本公开赛“@Home（家庭服务机器人）”比赛单元的“SPL（标准平台组）”项目冠军及“Simulation（仿真组）”项目季军，打破了日本对“@Home（家庭服务机器人）”竞赛单元冠军奖项的垄断。“SPL（标准平台组）”项目分为4个比赛环节，主要考查各团队机器人的人机交互能力、实时建图能力、控制算法等相关情况；“Simulation（仿真组）”项目则分为3个比赛环节，主要考查各团队仿真机器人在3D虚拟环境中的操控水平。南开大学与日本东京大学、马来西亚理工大学组成的国际团队在两项比赛中引入“云机器人”理念，以出色表现完成了比赛规定要求。“ROBOCUP日本公开赛”是在“机器人世界杯足球锦标赛（ROBOCUP）”基础上发展起来的世界级赛事。在日本福井县举办的2015ROBOCUP日本公开赛，吸引了来自日本、马来西亚、泰国等众多国家的高校队伍前来参赛。此次获奖为南开大学提升国际知名度和建立机器人技术领域科研合作关系奠定了重要基础。

4结语

作为一门新兴学科，智能科学的发展面临着巨大的机遇和挑战。一方面，人工智能、机器人等技术的革命性进步催生对智能科学人才的巨大需求；另一方面，智能科学相关产业面临的全球化竞争也对智能科学人才培养提出具备国际视野和相应能力的要求。通过参与国际知名竞赛和相关实践活动，在短时间、高强度的竞赛和集训过程中，激发学生的潜能，拓展学生的沟通能力、创新能力、分析问题及解决实际问题能力，是促进具备国际视野人才成长的有效手段。在这方面，南开大学智能科学学科作出了有益的探索和尝试，近年来通过参与国内外竞赛，在培养具备国际视野的应用型人才方面取得一些成绩，特别是在机器人和智能控制领域，已经产生一些标志性成果。未来，南开大学智能科学学科将继续加强实践教学和国际化交流在学生培养中的导向性作用，为国民经济的转型和升级培养所需的创新、创业人才。