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我校是全國第一個開辦信息安全本科專業的學校,該專業自2001年成立以來經歷了近七年的建設,于2007年獲批成為國家級特色專業建設點,2008年被授予“湖北省品牌專業”稱號。目前我校信息安全專業已經成為我國信息安全科學研究和人才培養的重要基地。
通過不斷地教學研究和實踐,我們基本認識了信息安全的學科特點和知識結構,提出了如下觀點:
(1)信息安全具有多學科交叉的特點。信息安全是計算機、通信、電子、數學、物理、生物、法律、管理、教育等多學科的交叉學科。
(2)信息安全技術具有整體性和底層性的特點。必須從整體上采取措施,從軟硬件底層采取措施,才能比較有效地解決信息安全問題。
(3)確保信息安全是一種系統工程。硬件結構安全和操作系統安全是信息系統安全的基礎,密碼、網絡安全等是關鍵技術,必須綜合采取各種措施才能奏效。
同時基本認識了信息安全專業人才培養的基本規律:
(1)信息安全人才的基本特征是:掌握信息安全的基本理論和基本技能。
(2)必須同時重視信息科學技術的基礎和信息安全的專業知識與技能。
(3)要高度重視實踐教學。必須有足夠的實踐教學,做好實驗室的基本設施建設,建立校外實習基地,加強實習基地建設。
雖然信息安全專業的建設取得了一定成績,但仍存在如下三個方面的問題:一是現有的教學培養模式注重基礎理論的學習,專業必修課與計算機科學與技術專業重疊太多,未能很好地體現信息安全專業以學信息安全理論與技術為主,兼學通信,同時加強數學、物理、法律等基礎,掌握信息安全的基本理論和技能的辦學思路。二是對學生的培養模式統一,沒能根據學生自身的特點進行培養,不能實現既培養了計算機及通信人才又培養信息安全專業技術人才的目標,沒能很好地起到分層次和分類別培養的效果。三是原有培養方案中的實驗課程大多數是課間實驗,實驗時間分散,多以驗證型實驗為主,學生參加課外科研和實踐的機制不健全,對實驗指導的重視程度不夠,不利于學生專業創新與創造能力的培養。
2信息安全人才培養模式改革與創新基本思路
在綜合考慮上述因素的前提下,結合信息安全專業人才培養的現狀,我們對人才培養目標進行了重新定位,改進和完善了現有專業人才培養方案,進行了培養過程和途徑的創新,并對教學和實踐教學環節及內容進行了改進。
2.1專業培養目標的重新定位
在認識了信息安全學科的特點、知識結構和人才培養基本規律的基礎上,我們對專業培養目標進行了重新定位。進一步明確了信息安全專業旨在培養能夠從事計算機、通信、電子信息、電子商務技術、電子金融、電子政務、軍事等領域的信息安全研究、應用、開發、管理等方面的高級技術人才。同時強調加強通識教育和實踐教學,重基礎、重發展、重能力、重創造,兼顧計算機學院學生必須的通識基礎、數學基礎、通信基礎、計算機軟硬件基礎、信息安全基礎之間的合理比重。
培養的學生應以學習計算機科學和信息安全理論與技術為基礎,兼學通信技術,同時加強數學、物理、法律和管理基礎。要求學生在信息安全理論基礎和實際能力兩個方面都得到培養提高:能閱讀本專業的外文資料。學生畢業后可從事信息安全領域的研究、應用、開發和管理等方面的工作。培養目標進一步分層次,按學生特點及去向分為研究型和應用型兩大類,區別培養,體現了人才培養的多樣化。
2.2改進和完善現有的專業人才培養方案
信息安全專業2001年成立以來,我們制訂出一套信息安全本科專業課程系統和教學計劃,并在全國開設信息安全本科專業的大學中推廣。為更好地提高人才培養質量,加強學生的理論水平與實際動手能力,我們先后進行了三次培養方案的修訂。
在改進的培養方案中,課程教學方案貫徹了“少而精”的原則,強化基礎知識、應用能力這兩極課程,減少、弱化了二者之間課程的分量;盡力合并傳統內容,增設新的、與當今信息安全技術發展同步的課程或內容;調整了專業必修課和選修課課程,將原培養方案中的專業選修課(“計算機病毒”、“信息隱藏技術”、“智能卡技術”)改為專業必修課;更加重視學生實踐動手能力的培養,努力建立學生自主創新學習為主導的學習機制,實現創新精神和能力的培養。
課程體系體現多學科交叉:開設“信息安全數學基礎”、“信息安全法律法規”、“通信原理”、“現代通信”等課程。
體現硬件系統的基礎作用:除了常規硬件類課程外,加開“大規模集成電路”、“智能卡技術”、“電磁防護與物理安全”、“嵌入式系統”等課程。
體現操作系統的基礎作用:除了“操作系統原理”,加開“Windows原理與應用”、“Linux原理與應用”,形成操作系統課程組。
體現密碼與網絡安全的關鍵作用:開設“密碼學”與“網絡安全”、“計算機病毒”、“網絡管理”、“網絡程序設計”等課程。
第四年的實習實踐教學內容配備了相應的實習管理制度和考核指標。要求學生在大學第二年成立專業學習興趣小組,制定了興趣小組的管理規定,為第四年實習實踐環節奠定良好的基礎。為了讓學生明確信息安全專業課程學習的順序關系,了解各專業課程之間的相互聯系,盡早樹立專業學習目標,還添加了信息安全專業課程關系圖,進一步完善了信息安全專業人才培養方案。
通過人才培養方案的改進和完善,達到了人才培養模式創新的目的,變不適應為適應,變不協調為協調,使我們培養的信息安全人才更加適應社會需要,符合中國國情,體現武漢大學“三創”復合型人才培養的特色。
2.3培養過程和途徑的創新思路
新的人才培養模式中,信息安全本科培養按“3+1”模式設置教學計劃,即前三年在學校修滿所有學分,完成全部課程學習,第四年按學生特點及去向分類安排不同的學習項目,完成培養方案中的實踐教學環節。推薦免試攻讀碩士學位的學生直接進入到導師的課題組,提前開始研究生階段的學習和研發工作;對準備就業的學生安排到用人單位或實習基地實習,并要求其在實習基地實習6個月以上,完成畢業論文;未推免并要求留在學校實習的學生安排在學院實驗室,按興趣分組,由專門的老師指導完成所分配的研究或開發項目。
新的培養方案已于2007年全面實施,“3+1”培養模式大大提高了畢業論文的質量,2003級信息安全專業畢業論文的優秀率達到了14%。
2.4進一步加強實踐教學
學院高度重視學生實踐動手能力的培養,為加強信息安全專業學生的創新能力,除安排一年的實習實踐以外,還將實驗課程由分散改為集中進行,由驗證型為主改為設計型為主。增加了“程序設計訓練”實踐課程為必修課,調整了“信息安全綜合實驗”課程的內容,將其變為一個綜合實踐、測試平臺。增加了部分課程的課內實驗學時,讓學生做到理論聯系實際,增加學生的計算機應用能力。
3實踐教學改革
新的人才培養模式促使信息安全專業實踐教學正在嘗試以下幾項新的改革措施:
3.1不斷改革實踐教學體系,增加實踐教學內容,改變實踐教學的實現方式
新的人才培養模式中,信息安全本科按“3+1”模式設置教學計劃,加大了教學實踐環節,并將實驗課程由分散進行改為集中進行,由驗證型為主改為設計型為主,加大了綜合設計、創新實驗、實訓實戰的比重。通過對集中實踐教學和課間實踐教學的課時調整,使實踐教學的課時數占總課時數的40%。
實驗教學在基礎實驗、綜合設計實驗、創新提高實驗、實訓平臺訓練、實習地實戰訓練、畢業設計與畢業論文六個層面開展,不同層面的要求、方法及形式有所不同?;A驗證型實驗多采用課間實驗的方式,綜合設計型實驗一般在理論課后集中一或兩周進行,程序設計訓練和嵌入式設計不受時間限制,可跨越四年時間完成。對創新提高型實驗,可根據創新設計自主完成。實訓平臺訓練型實驗是在教師指導下分組合作,共同完成實訓項目。畢業設計與畢業論文可結合導師的科研工作提前開始,加強過程管理,強化答辯環節,確保質量。
3.2積極拓展校外實習基地,通過與企業合作,提高學生專業實踐能力
為提高學生實踐動手能力和社會適應能力,新的人才培養模式安排了一年的實習實踐。學生可以利用暑期或在校的第七、八個學期到實習基地進行認識實習、生產實習、畢業實習。并與企業項目相關的專業課程中,學生加深對理論的理解,掌握基本的實踐技能,提高解決實際問題的能力。
關鍵詞:智能科學與技術;專業建設;科研建設;人才培養
1背景介紹
智能科學與技術專業是一門新興的交叉型學科[1]。隨著信息化的進一步深入以及IBM“智慧地球”、我國“感知中國”等戰略的實施,智能科學技術正在成為關系國民經濟、社會發展和國家安全的一個重要領域。因此,智能科學與技術相關專業的建設也引起了國內外高校的重視。國外許多著名高校都設立了人工智能專業,并授予智能科學專業學位;世界多數知名理工類院校都設立有人工智能研究所或實驗室,進行智能科學專業的科學研究和人才培養。
相對而言,國內智能科學與技術專業的起步較晚。2004年,北京大學信息科學技術學院經教育部正式批準設立了全國第一個智能科學與技術本科專業。之后,國內許多高校也相繼設立了這一專業,有些高校還成立了相應的系。現在智能科學與技術專業已經從計劃外專業變成計劃內專業,標志著該專業的建設在國內已逐漸形成氣候。
廈門大學是國內較早設立智能科學與技術系的高校之一?;谠谥悄芸茖W與技術領域多年的研究積累和師資儲備,廈門大學于2006向教育部申請并獲批設立了智能科學與技術本科專業,之后又于2007年6月6日成立了智能科學與技術系[2]。建系以來,廈門大學智能科學與技術系一直堅持以“科研帶動教學、教學促進科研”的辦學理念。一方面,我們以系里的科研實力、科研特色為基礎,在人才培養過程中發揮優勢,為人才培養服務,更好地完成專業培養的目標;另一方面,優秀人才的培養也為我系的科研提供了有生力量和儲備力量,反過來促進系里的科研發展。
從2007年成立至今,我系完成了首屆本科生完整的一輪培養,因此我們希望能將4年來的專業建設的情況做一次梳理,為下一步的工作提供參考。作為一個新興專業,各高校對于智能科學與技術專業的建設也都處在探索階段,因此我們也希望這些工作梳理能對其他院校的專業建設起到參考作用。
我們對專業建設的梳理從兩個方面展開:一是科研與學科建設的進展情況;二是教學與人才培養的進展情況。
2科研與學科建設進展
2007年以來,我系科研與學科建設取得了很大進展,下面從凝練科研方向和科研平臺與學科點建設兩個方面來介紹。
2.1凝練科研方向
在智能科學與技術系成立之前,廈門大學在人工智能領域已經有了不少積累,在心腦計算、藝術認知和自然語言處理等領域形成了一定的優勢。
2007年建系以后,我們結合自身研究特色和學術發展前沿,進一步凝練了研究方向,基本上確定了四個重點發展的方向,并成立相應的研究室。
1) 藝術認知與計算方向。
主要圍繞人類藝術活動的腦機制,特別是有關詩歌、音樂與舞蹈的審美與創作方面,開展相關的認知與計算研究工作。
2) 智能多媒體方向。
主要從事有關多媒體信息處理方面的關鍵技術研究和應用系統的研發,涉及視頻圖像處理與運動目標檢測、基于內容的多媒體信息檢索、智能中醫信息處理等方面的研究。
3) 自然語言處理方向。
主要從事機器翻譯、實體關系抽取、跨語言信息檢索、語音識別與合成等方面的理論研究和相關應用系統開發。
4) 仿腦智能計算方向。
主要開展有關機器人認知計算引擎的基礎性研究工作,目標是開發一個具有普適性的認知推理引擎,并將其嵌入到機器人中,使機器人具有綜合的意識、視覺、語言和動作能力。
方向的凝練很好地促進了我系研究隊伍的整合,也使系里的人才引進工作有了更好的針對性。經過四年的建設,以上四個方向均逐步形成了一支結構合理的研究團隊,如表1所示,科學研究也相應的取得了一些進展。2007-2010年間,我系教師承擔國家自然科學基金項目、國家863計劃項目、省級課題、企業委托橫項課題等各類科研課題近50項,每年新立項的項目數量如表2所示。同時,我們在《Neuroscience Letters》、《Journal of Vision》、《Computational Intelligence》、《中國科學》、《軟件學報》及《電子學報》等國內外重要學術期刊和國際會議上發表學術論文200余篇,其中EI/SCI檢索論文150余篇。這些方向的發展為我們的人才培養奠定了良好的科研基礎。
2.2科研平臺與學科點建設
科研平臺是學科發展的重要載體,是科技創新的重要源頭,是聚集和培養高層次人才的重要場所。因此,科研平臺建設是學科建設的重要內容。
一直以來,我們就很重視科研平臺的建設,也形
成了較好的基礎。2003年,我們建立了一個跨專業的校內科研平臺――廈門大學語言技術中心;2005年,我們獲批建設了“智能信息技術福建省高校重點實驗室”。依托這兩個平臺,并基于我們對科研方向的進一步凝練,我們最終于2009年獲批建設“仿腦智能計算福建省重點實驗室”。該重點實驗室的建設以人工大腦研究為中心,并包含仿腦計算、智能語言處理、視聽感知和機器人及其行為控制等方面的研究,更有利于我系進一步整合和優化科研結構。
學科點建設也是學科建設的重要內容之一。擁有學科點一方面反映了相關領域的學科建設水平,另一方面又能為高層次人才培養提供必要保障。
智能科學與技術至今還未被列為一級學科,因此智能科學與技術專業的研究生目前只能依托其他相關專業進行招生和培養。建系之前,我們已經依托廈門大學“數學”一級學科,自主設立了“人工智能基礎”二級學科博士點,具有了培養本專業博士層次研究生的基本保證。2010年,我系與廈門大學計算機系、廈門大學軟件學院共同合作成功申報了“計算機科學與技術”一級學科博士點,在此一級學科下設的10個方向中,我系將負責建設其中的數字媒體藝術、信息安全技術、自然語言處理以及模式識別與智能計算等4個方向。該博士學位授予點將于2012年正式招生,這為我們在博士層次上培養智能科學與技術專業人才奠定了更好的基礎。
3教學與人才培養進展
下面從本科生和研究生兩個層次的學生培養介紹我系教學與人才培養的進展情況。
3.1本科生培養
在本科生方面,廈門大學智能科學與技術系的目標是培養有效和系統地掌握本學科的理論基礎,比較深入地理解智能科學與技術理論;具有一定的分析、綜合和創新能力,能夠承當智能信息系統設計、開發和智能科學與技術學科教學任務的,德、智、體全面發展的科學技術工作者。為了實現這一目標,我們遵循“寬口徑、厚基礎、抓關鍵、重實踐”四項基本原則,制定了較合理的教學計劃,并特別注重學生實踐能力的培養,采取了增設實用技術類課程、增設本科生進研究室參與課題研究的“課題實踐”環節、組織學生參加企業實習等若干措施,加強學生的實踐能力培養[3]。
目前,我系在本科生培養方面已經初具成效,具體體現在兩個方面。
1) 多組本科生團隊獲批立項大學生創新性實驗項目。
2009年,我系本科學生組成的創新實驗團隊中的3支獲得了國家級創新性實驗項目資助;1支獲得了校級創新性實驗項目資助;今年的創新性實驗項目初評中,我系本科生團隊又有3支入選。
2) 首屆學生就業形式喜人。
2007級本科生是我系的首屆學生,共計31人,其中2/3的學生入學都是經專業調劑的,因此學生入學之初對本專業多是不了解甚至是不感興趣的。經過4年的學習,他們都能很好地完成學業,多數學生逐漸喜歡上了本專業,部分學生更是將本專業作為其未來進一步學習和工作的方向。今年7月,我系2007級本科生畢業,畢業率和就業率均為100%,畢業去向情況如圖1所示。
圖1廈門大學智能科學與技術系2007級本科畢業生去向
其中,11名學生進一步升學攻讀研究生;4名學生選擇了到美國、中國香港的高校深造;其他16名學生則進入企業就業。
3.2研究生培養
我系的研究生培養以加強創新能力的培養為核心,以加強基礎課、專業課、實驗實踐教學、論文創新寫作、促進理論與實踐相結合為重點,包含碩士研究生和博士研究生兩個層次。在碩士研究生方面,有3個學術型碩士學位授予專業(人工智能基礎、模式識別與智能系統、計算機應用技術)和1個“計算機技術”工程碩士培養方向(智能工程及網絡安全方向);在博士研究生方面,目前有1個二級學科博士學位授予專業(人工智能基礎)。
為了培養研究生的創新能力,我們主要依托系里所承擔的科研項目,特別是國家級科研課題。學生們參與到課題研討中,接觸最新的學術前沿問題,并在不斷討論、實驗過程中逐步提高獨立科研能力。
為了促進學生將理論與實踐相結合,我們積極加強與企業的聯系,建立聯合實驗室或聯合培養基地,例如,我們與深圳名人公司建立了機器翻譯聯合實驗室,與北京德威特電力系統自動化有限公司建立了電力自動化軟件聯合實驗室,與廈門中資源有限公司建立了智能反垃圾郵件聯合研究中心,與廈門東南融通系統工程有限公司建立了計算機軟件與理論研究生教育創新基地等。這些基地的建立使學生能夠參與企業的實際課題,在提高實踐能力的同時也促進了就業。
目前,我系的研究生培養也取得了一些可喜的成果。學生們參加各種競賽或展示均取得了優異的成績。例如,2010年,仿腦智能系統方向研究生研發的社交機器人――“文博之星NAO”項目獲得第三屆海峽兩岸(廈門)文化產業博覽交易會最佳創意產品銅獎;自然語言處理方向研究生研發的漢語句法分析器和漢語人名消歧系統分別參加2009中文信息學會句法分析評測(CIPS-ParsEval-2009)和2010中文信
息學會與SIGHAN聯合會議(CIPS-SIGHAN 2010)的人名消歧評測,均榮獲第二名。
4反思
智能科學與技術專業作為一個新興專業,雖然得到國內許多高校的重視并有良好的發展勢頭,但目前仍存在一些發展的制約因素。第一,智能科學與技術未能被列為一級學科,因此各高校的智能科學與技術學科建設只能依附于其他相關專業,導致該專業的發展缺少必要的學科保障,高層次人才(博士層次)的培養也受到嚴重制約;第二,智能科學與技術在國內尚未形成明顯的產業群,因此該專業畢業生就業的行業特色不明顯,目前各高校智能科學與技術專業畢業生的就業行業與計算機科學與技術、自動化、電子科學與技術等相關專業學生的就業領域基本相近,這導致該專業的特色無法被正確理解,也影響了專業招生。
在這種狀況下,我們認為智能科學與技術專業要大力發展,應突出兩點。首先,要加強智能科學與技術的科學研究,這一方面可以促進人才培養,另一方面也能通過展現高水平成果進一步擴大專業的學科影響力;其次,要加強智能科學與技術專業學生的實踐能力培養,以此提高專業學生的就業競爭力,進而增強專業的吸引力。
參考文獻:
[1] 鐘義信. 設置“智能科學與技術”博士學位一級學科:必要性、可行性、緊迫性[J]. 計算機教育,2009(11):5-9.
[2] 東,李紹滋, 潘偉. 廈門大學“智能科學與技術”專業建設介紹[J]. 計算機教育,2009(11):46-48.
[3] 東,李紹滋. 智能科學與技術專業學生實踐能力培養若干探索[J]. 計算機教育,2010(19):61-63.
Specialty Construction of Cognitive Science in Xiamen University
CHEN Yidong, LI Shaozi, PAN Wei
(Department of Cognitive Science, School of Information Science and Technology, Xiamen University, Xiamen 361005, China)