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新工科计算机创新型工程人才培养探索与实践

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非常高兴论坛邀请我来跟大家汇报最近做的人才培养方面的工作。

大家知道计算机发展非常快,这些技术可以说是无所不在,无所不能。你看人工智能2.0国家已经作为战略发展需求,已经颁布了,你可以看到人们的生活当中也都离不开人工智能这些技术,李世石被alpha Go完胜,无人车都是信息企业所有,而不是传统汽车飞机的企业。

互联网,从李总理的互联网+ 到中国制造2025,有云计算、大数据、互联网带来的第四次工业革命。网络空间安全上升为国家战略需求,习主席说没有网络安全就没有国家安全,再看看我们计算机专业来看,从华盛顿大学2017年的网站数据可以看出来,整个计算机招生人数成倍数增长,再看看美国劳工局的统计,2020年计算机职位将占所有科学技术工程数学已经达到63%。掌握最新技术知识,掌握计算机创新能力的人才,新时代里面中国高校,我的发言分成四方面。

首先看看计算机学科的发展态势。计算机这个小小的学科发展可以看出来,它已经作为一个独立的分类,你看ESI,和US News,将计算机科学与工程学、材料科学、生物学并列,虽然学科非常少,US News也是这样的。国内一级学科的发展,母体就是计算机科学与技术,你看从数学、物理、电子、自动化等等其他学科发展而来,三个二级学科。大部分都能在1958或者1961年成立了计算机专业,都是国家当时的战略发展需求。到了2011年软件工程,实际上是软件与理论的方向,成为一级学科。2016年网络安全实际上是网络里面的方向,网络又是系统结构里面的方向,已经成为一级学科,我们想人工智能很快就会成为一级学科,大家都期盼的。计算机内部其实学科方向之间交叉也日益深入,HPCA这样一个最顶级的体系结构上面的A类会议,两篇最佳论文2016年跟人工智能、机器学习相关的。这样一个SysML会议发起人,很多人都是跟机器学习和体系结构相关的。

计算机学科基础理论在交叉,还有技术也在交叉融合。你看云计算可以看出来,云计算里面分成三层大家知道,底层是laaS,最顶层是SaaS,你很难分出来以前的传统的分法,所以他们交叉融合技术上面也是非常深入。再一个研究团队,Riselob,是伯克利非常有名的计算机实验室。在这些人当中,三个带头人,一个是来自于网络,一个是来自于生物基因计算数据库的,还有一个是机器学习。计算机与其他学科也在不断交叉,我们以前学科体系可以看出来数理化,当然是学科体系的核心,但是我们现在可以看出来,一方面计算机学科与应用学科是交叉融合,是通过内外应用学科来促进计算机本身学科的发展,再一方面也有很多非计算机学科,也需要计算机这个学科来交叉融合,发展自身的学科。所以计算机这个学科已经逐步成为学科体系当中新的东西,我认为。

你再看看ESI,学科排名,计算机学科里面的ESI排名就是391种SCI期刊。第一点,391个SCI计算机期刊当中有20个与其他学科交叉。也就不是计算机学科里面的刊物,不属于交叉学科纯计算机学科的刊物只占到28%。再看看国家社科基金当中2018年,就是去年当中可以看到,从国家自然基金资助项目当中可以发现,第一点,就是我们以大数据来搜索,国家自然科学基金里面信息学部大数据仅占46%,也就是超过一半以上,53%是除了化学以外其他这个学科里面学部里面的大数据为题目。

从大数据这个词,搜索一下,真正自然基金里面的,不到50%,其他学部超过了50%,大数据有13个社会科学的学科,(14:00)……

中国制造2025看出来,也是对人才的需求,人才为本是基本方针之一,对人才关键的素质提出了要求。我们说人工智能也对,也呼唤新工科,有三类人才,领军型人才,复合型人才,以及技术型人才。网络强国更是这样的,习主席在多次场合上面强调人才的重要性。

互联网+,李总理提出来的,也呼唤新工科,跨界的融合型人才,现在严重匮乏,希望能够鼓励培养,联合培养培训人才,以及加快复合型人才的培养。

我们的企业对人才是更加渴望,像阿里这样的招聘,招聘算法工程师非常时髦,招聘里面有8条,8条总结了一下,实际上是4个方面,第一,我们要招聘的对象,要实践经验多,逻辑思维好,知识面宽广,第四沟通能力强。新工科建设经历了三部曲,复旦共识提出了目标,天大行动解释了具体内容,最后北京指南明确了怎么样去做,怎么样实现,实施这样的一个方案。

首先要有知识的广度,要有技术的深度,这三个维度是表现的六个方面,看一下,首先知识广度是要专业水准怎么样,比如说操作系统等等这些前沿技术掌握怎么样,第二是行业背景掌握怎么样,你是不是了解计算机相应的应用技术,相应的应用背景。再一个技术深度,你是不是能够熟练地掌握技能,比如说编程技能,还有一定的开发经历,项目开发经历,还有掌握开源平台等等。还有很强的理论基础,比如你人工机器学习,工程数量是表现的个人能力,你是不是有这种,表现的工匠精神、创新能力、逻辑思维等等、表达能力,还有一个方面是团队精神,能不能有很好的沟通能力、协作精神,大局意识、服务精神等等。

所以在这样的一个新工科人才培养局面下,实际上我们面临着很高的要求,实际上碰到了很大的挑战,主要是这样的一些问题,首先你可以看出来,从这些数字当中,这些人才是奇缺,数百万,我们已经缺了数百万,从不同的数据可以看出来,芯片人才、网络安全人才、数据人才,人工智能人才,从不同的研究院和企业里面拿的数据,到了2025,我们缺1000万的人才。我们以人工智能为例,可以看出来人才奇缺,首先看看这个年份,你可以看出来年份不断上升,每年人工智能要求特别高,2017年上升特别快,再看看我们应聘的人当中是不是符合人工智能人才的需求呢?大部分可能都是一些初级的码农,很多要求都是不符合,要掌握相关的一些技术,比如说你要对应用相关的,比如说人工智能核心的岗位,比如说语音识别、图象识别、无人驾驶等等这些,是特别需要的人工智能人才,不管从数量上,从岗位上面,从用户上面都奇缺人工智能的人才。

为何存在计算机创新型工程人才缺口问题呢?我们说主要有三个基本的问题不可回避,第一个问题是技术更新快、实践内容落后、理论脱离实际。如何从计算机系统角度重建和科研教学实践体系,培养学生创新思维和解决问题的能力,适应计算机行业引领传统行业转型,我们要这样的问题,学生创新能力与全体行业发展相连接。

第三个方面是工程实践能力比较弱。如何将课程实践体系与产业体系接轨,全面培养学生的创新能力,能够创新地解决问题的能力,这个问题我们称之为学生承载力与计算机产业发展的需求。所以这些是国家也意识到有这样一个大的解决方案,产教协同,产教融合。去年年初的时候,刘院士提出建立了这样一个联盟给我们启发。

最后想给大家报告一下,东南大学我们办学和研究的地方只有离这儿几百米的地方,是最靠近大家的地方。专业是从1960年开始一直到现在,两位重要的,一位创始人王为民教授,是我们的学科带头人。目前我们有计算机学院,2000年还有软件学院,2016年是网络空间学院,去年又成立了网络工程学院,这四个学院,网络空间学院是独立的实体运行,其他的三个学院是在物理系下面。

下面目前主要有三个学科,计算机、软件工程和网络空间。我们也是国家双一流建设的在13个东部的学科当中,东南大学计算机学科是其中之一,我们之所以成为双一流三个之一,主要是我们ESI排名是居高,昨天查了一下,最新排到全世界第17位,大陆地区是排在第二位。这是从ESI排名角度来说的,这些不代表计算机排名,ESI排名还有其他的学科,我们有很多帮忙的学科,我们在这样的一个大的背景下学科方向主要是六个方面,网络,网络空间安全、人工智能、软件、影像等。我们也在国家战略体系上面在培养新的理念,我们学院也有人才培养的规模,全面发展创新能力,引领变革这样16个字和目标。针对这一方面我讲这样的一个问题,做了三方面工作,第一是重构课程体系,我们是加强教研实践活动,最后深化产教协同育人,涉及到三个方面的不适应,构建了两个体系,第一个是人才培养体系,第二个实践环境的体系,在能力培养模式下,培养人才。我们以产业需求为牵引,涉及到互联网产业大数据产业,还有人工智能产业,有这样的一个需求为牵引,产业所求所需,我们针对这样牵引重构了这样一个体系,在我们这样一个协同育人的平台上达成一致。

具体来讲简单介绍一下,我们这个体系,我们就是按照这样的一个教学体系,就是授课老师、课程群的点先面结合的教育体系,我们这样的一些课程在这样的七个方面进行了重构。我们也进行了多元化的育人培养模式,也是我们重构部分,体系里面也有一定新的课程,国际化的培养体验和体系。再一方面,加强教学科研实践互动,我们把教学科研相融,学习研究一体的创新模式提出来,这个模式实际上构建了,互联网、大数据、人工智能高显频科研项目和成果融入到教学,我们这三个方面,教研式的课堂教学,以及主动式的课外研学,以及高水平的科研竞赛。提升学生在产业转型当中,提升当中业务创新能力。

具体做法,第一个方面就是个性化的培优模式,主要是分类培养,计算机学院设立了强化班,20%到25%,卓越工程师班10到15人,如果你觉得不行了退出来,不在班里面,你完全有能力进入这样的班。再一个方面,我们已经构建了这样的实践环节体系,目标是希望理解计算机系统,设计计算机系统,实现计算机系统,最后能够优化计算机系统。

具体做法,实际上我们把综合课程,计算机系统综合课程和毕业设计融在一起,成为纵横贯通的实践教学体系,所谓纵就像本科生四年,主干课程用一根先给串在起来。所谓横,你可以看出来就是理论的实践的,课程设计的,课外研学毕业设计整个的打通。第三方面,我们怎么样进行产教协同育人模式,七个模块当中都引入了企业合作的模式,构建了校企合作的新模式。从入学开始你可以看出来,就有这样的一种意识学生。这是我们和真正打造的所有的这样一些实习基地,包括华为阿里等等。培养成效的话,我们竞赛有93项,国际有12项,国家有37项,省里面有20多项。王硕特别年轻,他的工作得到了苹果公司CTO的人客,专门参加了比赛。

我们这个工作经历了很多年,全院的老师和学生在一起,也非常有幸获得了国家的教学成果一等奖。

最后小结一下,在这样一个新的时代下面,计算机已经进入了大引领的时代,在这样的背景下,新工科提出来技术深入工程实践,很高的要求,对人才培养,在这个前提下面有三个方面,一是学的技术,创新能力、工程能力方面,达到新工科新的需求,新的发展面向。东南大学做了一些工作,需求牵引、人才培养体系,我的报告完了,谢谢大家!