基于人工智能应用场景的产教融合探索
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[摘 要] 通过校企合作，制定人才培养方案，共同开发产教融合实践平台。在“全屋智能”“智慧交通”和“智能身份识别”等基于人工智能场景的项目中，实现开源智能家居、智能小车自动控制和虹膜身份识别。通过智能互联双证融通，提高学生的应用能力。
[关 键 词] 人工智能;产教融合;智能互联;双证融通
[中图分类号] G647 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2019）34-0124-02
培养电子信息与人工智能相结合的且满足行业发展、适应社会需求的应用型人才，实行产教融合培养机制是大学教育的发展方向，其能够进一步培育本科生的创新精神，加强他们的实践能力，能让他们产生与社会和产业接轨的时代紧迫感和责任感，催之奋进。
目前，用于人工智能学习的平台工具有很多，其中包括caffe、TensorFlow、Mxnet、PyTorch、Keras、CNTK、pa-ddlepaddle等在内的一系列深度学习框架。通过它们进行深度学习理论上难度比较高，而且这些框架都需依赖复杂的硬件才能完成训练和部署，要在移动设备上部署更是难上加难。要让学生在几年的本科学习中熟练掌握这些技术并能与产业接轨实现产教融合更是无从谈起，因此急需一套创新的课程体系和新的教学实践模式，帮助跨越它们之间存在的鸿沟，解决产教融合中存在的矛盾和细节问题。
一、校企双方负责人共同制定并实施培养方案
为进一步提高学生的实践能力，以四新（新思想、新模式、新内容、新技术）、四实（实际、实用、实践、实效）的教育教学理念为指导[1]，由学校和企业专家共同商讨制定电子信息工程专业培养方案，将电子信息工程培养方案中的专业课程设置为更具有工程实践背景的Arm全球大学计划课程。
课程配备校内校外双负责人，校内教师主要负责理论方面的教学，校外负责人主要负责指导学生的实践。课程教学大部分在实验室进行，以实验上机为主，边讲边做。在教学过程中，随时根据学生反馈调整授课内容和进度。由教师、企业专家共同商讨确定课程的教学大纲、进度等教学资源，从而形成合力，通过线上线下混合教学打造“金课”。
二、企业工程师进课堂实施双证融通
根据应用型人才培养目标和特征，组织行业专家对电子信息工程专业实施“双证书”培养方案并进行科学论证。
智能互联认证体系（ASC认证）围绕“智能终端、系统架构和互联应用”三大应用方向，通过理论、实操实践相结合方式，培养符合企业人才需求的技术人员，这是集成电路领域的专业人才课程认证体系。ASC认证在IC设计、嵌入式开发、人工智能、物联网、虚拟现实、无人机、智能汽车等多个业务方向设置了初级、中级、高级等技能等级，旨在为集成电路领域人才培养打造行业公认的标准和评价机制。
经过充分论证后，电子信息工程选择在物联网、无人机、人工智能三个方向上进行双证融通建设，将企业工程师请进课堂，进行智能互联技术实践实训，学生通过实训可以获得ASC课程证书。该证书具有行业广泛认同的权威性，每张证书具有唯一编号，与电子信息工程专业培养方向和特色相匹配。
三、共同开发人工智能“应用场景式”产教融合实践平台
目前，国内地方工科院校的校企合作多停留在以“工学交替”为主的初级阶段：企业提供实习岗位供高校学生短期实践学习，学生实习效果不理想[2]。我们坚持“师傅请进来、学生走出去、教师学起来”的办学方针，探索“学历教育+企业实训”的培养方法，积极推进企业与高校的合作共建工作，增强合作深度和广度，完善科教结合、产学融合、校企合作的协同育人模式，与企业合作建设教育部产学合作协同育人项目，进行基于人工智能应用场景的产教深度融合实践教学改革与探索。
通过与企业合作进行共同开发，打造基于人工智能“应用场景式”产教融合实践平台，包括“全屋智能”“智慧交通”和“智能身份识别”三个项目。
（一）“全屋智能”产教融合实践平台
“全屋智能”聚焦于智能家居，是基于真实环境的开源系统实训平台。通过树莓派、神经棒、Python、Hom-eassistant等软硬件技术，将各类家用电器设备集成在自主设计的应用平台中，实现个人电脑、智能手机、平板电脑的混合访问，通过网络进行实时监视和控制。并能够对系统运行过程中产生的数据进行记录存储，实现对用户习惯的分析和面貌描述，进一步提供高质量的智能控制服务。
实践平台实现了对多款照明设备、电动窗帘与光照强度传感器联动，通过自然光调节室内亮度;空气净化器与PM2.5传感器联动，实时监控室内的空气质量并能够即时响应;门窗传感器、人体传感器、智能摄像头等多款安防设备联动，实时监控室内情况;扫地机器人在室内无人的情况下，能够自动对室内进行清扫;对接入室内的电源插座，可以实现电源的开关及用电量统计;通过引入计算机视觉、人工智能算法，部署边缘计算平台，对获取的视频流进行处理，可以实现人数识别、面部识别、情绪识别;室内的所有设备均实现集成语音控制，可以直接通过语音控制。图1为学生在上海市教育博览会上演示如何通过手机远程控制实验室设备。
（二）“智慧交通”产教融合实践平台
“智慧交通”实践平台包括智能小车、地图及各种交通标志物，如图2所示。实现交通信号灯识别、行车路径识别、ETC通行、停车收费、道闸开合、智能路灯、停车入库等功能。
学生能够综合运用前期学习的嵌入式微处理器编程技术、Android应用开发技术、开源硬件编程技术、二维码采集与识别技术、图像处理技术、网络通信技术、现场总线技术、RFID技术、无线传感技术、数据采集与处理技术、机器视觉技术、红外通信技术、语音控制技术等进行各类基于人工智能的项目开发。平台提供尽量真实的路况模拟，实现现实生活中的对各种场景的控制，以及多车协同、无人机追踪小车等功能。
（三）“智能身份识别”产教融合实践平台
“智能身份识别”实践平台是基于EAIDK和Tengine的虹膜识别系统，如图3所示。通过摄像头采集人的虹膜信息，自动识别出人的身份，可实现门禁、门锁等与智能家居相结合的智能系统。
在实践过程中，通过自己的钻研，有学生做出了云端系统，有学生通过手部识别传感器做出了各種手势判断。对于学生来说，将自己所学到的理论知识应用到现实生活中，能够更清晰地理解如何与实业相结合，对学习及未来工作的帮助很大。
四、总结
通过校企双负责人联合制定培养目标和培养方案，有效跟踪行业发展前沿和世界高水平大学电子工程课程体系，共同建设专业课程、联合实验室和实训实习基地。通过组织教师参加行业优秀公司的技术培训、项目或课程研讨会等，充分学习和利用学术界、产业界人工智能领域的最前沿技术，如PyTorch、EAIDK、Tengine等，探索建立从原型设计到生产部署的一整套工作流程的教学实践体系。通过企业工程师进行实训教学，让学生真正掌握人工智能领域的流行平台框架、深度神经网络研究方法和生产部署的实现手段，使我们的学生在毕业后能快速成为优秀的人工智能从业人员。
参考文献：
[1]赵慧勤，陈晓慧.产教融合理念下应用型本科院校多元协同育人模式研究[J].教育理论与实践，2018
（38）：6-8.
[2]王显清，吴涛，孙凯.新工科背景下地方工科院校协同育人路径探析[J].教育探索，2018（6）：41-44.
◎编辑 武生智
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