智能科學與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案(2023級)

一、培養(yǎng)目標

本專業(yè)堅持立德樹人，以培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設(shè)者和接班人為根本目標，培養(yǎng)滿足江蘇省及南京市經(jīng)濟和社會發(fā)展需要，順應(yīng)新一代人工智能行業(yè)新發(fā)展，具有較高的科學與工程素養(yǎng)，掌握智能科學與技術(shù)專業(yè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論、工程知識和專業(yè)技能，具有良好的學習能力、實踐能力和創(chuàng)新意識，能夠從人工智能領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)計、應(yīng)用開發(fā)、系統(tǒng)運行維護、管理和服務(wù)等方面工作的高素質(zhì)應(yīng)用型人才。

本專業(yè)學生畢業(yè)后5年左右具體應(yīng)達到如下目標：

1.具有扎實的數(shù)理、專業(yè)基礎(chǔ)理論知識和專業(yè)技能（基礎(chǔ)知識），能在人工智能相關(guān)領(lǐng)域成功開展與專業(yè)相關(guān)工作；（職業(yè)能力）

2.具有良好科學素質(zhì)、人文素養(yǎng)、社會責任感和職業(yè)道德，具有擔當精神和強烈的事業(yè)心；（綜合素養(yǎng)）

3.具有良好的團隊合作和組織管理能力（團隊合作），能夠就人工智能領(lǐng)域中的復雜工程問題與國內(nèi)外同行，以及社會公眾進行有效溝通和交流；（跨文化交流）

4.具有國際視野，并能跟蹤人工智能領(lǐng)域前沿技術(shù)發(fā)展和較強的創(chuàng)新能力；（國際視野和創(chuàng)新能力）

5.能夠通過終身學習適應(yīng)職業(yè)發(fā)展，在人工智能相關(guān)領(lǐng)域具有職場競爭力。（持續(xù)發(fā)展）

二、畢業(yè)要求

1.工程知識：能夠?qū)?shù)學、自然科學、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決復雜人工智能工程問題。

1-1能系統(tǒng)理解數(shù)學、自然科學、計算、工程科學理論基礎(chǔ)并用于本專業(yè)領(lǐng)域工程問題的表述；

1-2具有本專業(yè)領(lǐng)域需要的數(shù)據(jù)分析能力， 能針對具體的對象建立數(shù)學模型并利用計算機求解；

1-3能夠?qū)⑾嚓P(guān)工程專業(yè)知識和數(shù)學分析方法用于推演、分析專業(yè)工程問題；

1-4能夠利用系統(tǒng)思維的能力將工程知識用于專業(yè)工程問題解決方案的比較與綜合，并體現(xiàn)本專業(yè)領(lǐng)域先進的技術(shù)。

2.問題分析：能夠應(yīng)用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析復雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。

2-1能運用相關(guān)科學原理，識別和判斷復雜工程問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；

2-2能基于相關(guān)科學原理和數(shù)學模型方法正確表達復雜工程問題；

2-3能認識到解決問題有多種方案可選擇，會通過文獻研究尋求可替代的解決方案；

2-4能運用基本原理，借助文獻研究，并從可持續(xù)發(fā)展的角度分析工程活動過程的影響因素，獲得有效結(jié)論。

3.設(shè)計／開發(fā)解決方案：能夠設(shè)計針對人工智能復雜工程問題的解決方案，設(shè)計滿足特定需求的系統(tǒng)、模塊（組件）或算法流程，并能夠在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環(huán)境等因素。

3-1掌握人工智能應(yīng)用的產(chǎn)品設(shè)計，數(shù)據(jù)收集標注與處理，模型訓練，系統(tǒng)開發(fā)、測試、部署等全周期、全流程的基本設(shè)計與開發(fā)方法和技術(shù)，了解影響人工智能應(yīng)用產(chǎn)品設(shè)計目標和技術(shù)方案的各種因素；

3-2能夠針對特定需求，完成人工智能應(yīng)用的單元模塊（組件）的設(shè)計；

3-3能夠進行人工智能產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計，在設(shè)計中體現(xiàn)創(chuàng)新意識；

3-4在設(shè)計中能夠考慮公共健康與安排、節(jié)能減排與環(huán)境保護、法律與倫理，以及社會與文化等制約因素。

4.研究：能夠基于科學原理并采用科學方法對復雜工程問題進行研究，包括設(shè)計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。

4-1能夠基于科學原理，通過文獻研究或相關(guān)方法，調(diào)研和分析復雜工程問題的解決方案；

4-2能夠根據(jù)對象特征，選擇研究路線，設(shè)計實驗方案；

4-3能夠根據(jù)實驗方案構(gòu)建實驗系統(tǒng)，安全地開展實驗，正確地采集實驗數(shù)據(jù)；

4-4能對實驗結(jié)果進行分析和解釋，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。

5.使用現(xiàn)代工具：能夠針對復雜工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括對復雜工程問題的預測與模擬，并能夠理解其局限性。

5-1了解常用的人工智能現(xiàn)代儀器、信息技術(shù)工具、工程工具和模擬軟件的使用原理和方法，并理解其局限性；

5-2能夠選擇與使用恰當?shù)娜斯ぶ悄軆x器、信息資源、工程工具和專業(yè)模擬軟件，對復雜工程問題進行分析、計算與設(shè)計；

5-3 能夠針對具體的工程問題對象，通過組合、選配、改進、二次開發(fā)等方式創(chuàng)造性地使用現(xiàn)代工具進行模擬和預測，滿足特定需求，并能夠分析其局限性。

6.工程與社會：能夠基于人工智能相關(guān)背景知識進行合理分析，評價專業(yè)工程實踐和復雜工程問題解決方案對社會、健康、安全、法律以及文化的影響，并理解應(yīng)承擔的責任。

6-1了解人工智能相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)標準體系、知識產(chǎn)權(quán)、產(chǎn)業(yè)政策和法律法規(guī)，理解不同社會文化對工程活動的影響；

6-2能夠分析和評價專業(yè)工程實踐對社會、健康、安全、法律、文化的影響，以及這些制約因素對項目實施的影響，并理解應(yīng)承擔的責任。

7.環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展：能夠理解和評價針對復雜工程問題的工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。

7-1知曉和理解“聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標SDG17”；

7-2能夠站在環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展的角度思考專業(yè)工程實踐的可持續(xù)性，評價產(chǎn)品周期中可能對人類和環(huán)境造成的損害和隱患。

8.職業(yè)規(guī)范：具有人文社會科學素養(yǎng)、社會責任感，能夠在人工智能工程實踐中理解并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，履行責任。

8-1具有正確價值觀，理解個人與社會的關(guān)系，了解中國國情；

8-2恪守工程倫理、理解并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，尊重相關(guān)國家和國際通行的法律法規(guī)；

8-3在工程實踐中，能自覺履行工程師對公眾的安全、健康和福祉社會責任，理解和包容多元化的社會需求。

9.個人和團隊：能夠在多學科背景下的團隊中承擔個體、團隊成員以及負責人的角色。

9-1能夠在多學科、多樣性、多形式（面對面、遠程互動）的團隊中與其他團隊成員進行有效地、包容性地溝通與合作；

9-2能夠在團隊中獨立承擔任務(wù)，合作開展工作，完成工程實踐任務(wù)；

9-3能夠組織、協(xié)調(diào)和指揮團隊開展工作。

10.溝通：能夠就復雜工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進行有效溝通和交流，包括撰寫報告和設(shè)計文稿、陳述發(fā)言、清晰表達或回應(yīng)指令，并具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進行溝通和交流。

10-1能就專業(yè)問題，以口頭、文稿、圖表等方式，準確表達自己的觀點，回應(yīng)質(zhì)疑，理解并包容與業(yè)界同行和社會公眾交流的差異性；

10-2了解人工智能領(lǐng)域的國際發(fā)展趨勢、研究熱點，理解和尊重世界不同語言、文化的差異性和多樣性；

10-3具備跨文化交流的語言和書面表達能力，能就專業(yè)問題，在跨文化背景下進行基本溝通和交流。

11.項目管理：理解并掌握工程管理原理與經(jīng)濟決策方法，并能在多學科環(huán)境中應(yīng)用。

11-1掌握工程項目中涉及的管理與經(jīng)濟決策方法；

11-2了解工程及產(chǎn)品全周期、全流程的成本構(gòu)成，理解其中涉及的工程管理與經(jīng)濟決策問題；

11-3能夠在多學科環(huán)境下（包括模擬環(huán)境），在設(shè)計開發(fā)解決方案的過程中，運用工程管理與經(jīng)濟決策方法。

12.終身學習：具有自主學習和終身學習的意識，有不斷學習和適應(yīng)發(fā)展的能力。

12-1能在最廣泛的技術(shù)變革背景下，認識到自主學習和終身學習的必要性；

12-2具有自主學習的能力，包括對技術(shù)問題的理解能力、總結(jié)歸納的能力、提出問題的能力，批判性思維和創(chuàng)造性能力；

12-3能接受和應(yīng)對新技術(shù)、新事物和新問題帶來的挑戰(zhàn)。

三、基本學制與學位

基本學制：四年。

授予學位：工學學士。

四、畢業(yè)學分要求

畢業(yè)學分要求：165.5學分；

綜合素質(zhì)課外培養(yǎng)10學分。

五、課程結(jié)構(gòu)及學時學分分配表：

課程結(jié)構(gòu)及學時學分分配表

實踐教學模塊學分分配表

上述表格中的說明：

1.課內(nèi)總學分指畢業(yè)生要達到的總學分（不含綜合素質(zhì)課外培養(yǎng)10學分）；

2.實驗教學包含獨立設(shè)課實驗教學和非獨立設(shè)課實驗教學；

3.選修課程的學分、學時數(shù)，均按最低要求統(tǒng)計；

4.若專業(yè)限選課中設(shè)方向模塊的專業(yè)，按第一個方向的學分、學時數(shù)統(tǒng)計。

六、課程教學計劃安排及主要課程內(nèi)容

（一）課程設(shè)置與安排表（附表1）

（二）專業(yè)核心課程或核心課程群:

人工智能數(shù)學基礎(chǔ)1、人工智能數(shù)學基礎(chǔ)2、程序設(shè)計基礎(chǔ)1、高級程序設(shè)計1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、Linux系統(tǒng)應(yīng)用基礎(chǔ)、模式識別、機器學習、深度學習、數(shù)字圖像處理。

（三）專業(yè)核心課程內(nèi)容介紹:

課程編號：0809212041    課程名稱：人工智能數(shù)學基礎(chǔ)1  總學時：48   周學時：3

內(nèi)容簡介：本課程是人工智能專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。從內(nèi)容上，該課程重點圍繞導數(shù)求解、迭代優(yōu)化和概率模型，具體來說大致包含兩大塊，即最優(yōu)化方法（線性規(guī)劃、二次規(guī)劃、有約束、無約束牛頓、擬牛頓）和隨機過程（馬爾可夫過程/鏈）。該課程為本專業(yè)的后續(xù)重要課程（比如模式識別、機器學習、數(shù)字圖像處理、深度學習等）打下基礎(chǔ)，為學生積累數(shù)學知識，并重點培養(yǎng)學生數(shù)學思維和推理能力。

課程編號：0809212042  課程名稱：人工智能數(shù)學基礎(chǔ)2   總學時：48 周學時：4

內(nèi)容簡介：本課程是人工智能專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。從內(nèi)容上，該課程重點圍繞導數(shù)求解、迭代優(yōu)化和概率模型，具體來說大致包含兩大塊，即矩陣分析（對矩陣求導、梯度）和數(shù)值計算（用計算機來解最優(yōu)化的問題，BLAS）。該課程為本專業(yè)的后續(xù)重要課程（比如模式識別、機器學習、數(shù)字圖像處理、深度學習等）打下基礎(chǔ)，為學生積累數(shù)學知識，并重點培養(yǎng)學生數(shù)學思維和推理能力。

課程編號：0809212076 課程名稱：程序設(shè)計基礎(chǔ)1  總學時：32   周學時：4

內(nèi)容簡介：程序設(shè)計是系統(tǒng)實現(xiàn)的基礎(chǔ)。本課程講授Python等語言編程的基本知識和基本語法，讓學生理解結(jié)構(gòu)化與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的思想，訓練解決問題的計算思維方式，掌握基本編程思路和框架，具備編寫基本程序的能力，為后續(xù)進一步學習人工智能相關(guān)課程打下良好基礎(chǔ)。通過本課程的學習，學生應(yīng)熟練掌握程序設(shè)計的基本知識，Python語言中的基本知識、各種語句及程序控制結(jié)構(gòu)，具有一定的程序修改調(diào)試能力，具備較強的邏輯思維能力。

課程編號： 0809212078 程名稱：高級程序設(shè)計1   總學時：32  周學時：4

內(nèi)容簡介：本課程講授以C++語言以主要工具，講授其基本知識和基本語法，讓學生理解面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的思想和基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，訓練解決問題的計算思維方式，掌握基本編程思路和框架，具備編寫基本程序的能力，為后續(xù)進一步學習人工智能相關(guān)課程打下良好基礎(chǔ)。通過本課程的學習，學生應(yīng)熟練掌握程序設(shè)計的基本知識，C++語言中的基本知識、各種語句及程序控制結(jié)構(gòu)，具有一定的程序修改調(diào)試能力，具備較強的邏輯思維能力。

課程編號：08092120074 課程名稱：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法 總學時：64  周學時：3

內(nèi)容簡介：本課程主要介紹用計算機解決一系列問題特別是非數(shù)值信息處理問題時所用的各種組織數(shù)據(jù)的方法、存儲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方法以及在各種結(jié)構(gòu)上執(zhí)行操作的算法。通過教學要求學生掌握各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點、存儲表示、運算方法以及在計算機科學中最基本的應(yīng)用，培養(yǎng)、訓練學生選用合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和編寫質(zhì)量高、風格好的應(yīng)用程序的能力，并為后續(xù)課程的學習打下良好的理論基礎(chǔ)和實踐基礎(chǔ)。主要內(nèi)容包括線性表及其運算，堆棧、隊列及其應(yīng)用，串的基本運算，樹的操作及應(yīng)用，圖的操作及應(yīng)用，查找和排序算法的應(yīng)用。

課程編號：0809212067  課程名稱：Linux系統(tǒng)應(yīng)用基礎(chǔ) 總學時：32  周學時：2

內(nèi)容簡介：本課程講授Linux操作系統(tǒng)的基本概念、基本原理和基本使用方法。通過本課程的學習，讓學生應(yīng)能夠熟練使用Linux系統(tǒng)進行日常系統(tǒng)使用與維護，基本程序設(shè)計、腳本編寫，了解Linux操作系統(tǒng)的基本原理和基本方法；了解Linux操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)（內(nèi)核和外殼）以及作用。具備較強的系統(tǒng)使用能力，為以后在Linux編寫人工智能相關(guān)程序奠定基礎(chǔ)。

課程編號：0809312059   課程名稱：數(shù)字圖像處理   總學時：48   周學時：4

內(nèi)容簡介：本課程的主要內(nèi)容是數(shù)字圖像的處理與分析，課程重點是數(shù)字圖像的圖像變換、點運算、增強、邊緣檢測等數(shù)據(jù)處理方法。通過本課程的學習，是使學生了解數(shù)字圖像的獲取、顯示、存儲等基本技術(shù)，深刻理解圖像增強、分割、分類、幾何變換、描述、圖像知識表示和編碼等基本原理。掌握數(shù)字圖像處理的基本原理和基本分析方法。熟練掌握基于Python的圖像處理方法，編程解決實際問題。本課程著重從數(shù)字圖像處理的實際應(yīng)用角度出發(fā)，闡明數(shù)字圖像處理方法的數(shù)學和物理基礎(chǔ)、具體算法、應(yīng)用條件，闡明數(shù)字圖像處理的增強、銳化、分割和編碼等技術(shù)的應(yīng)用效果，以及數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展方向和應(yīng)用前景。

課程編號：0809312057   課程名稱：模式識別 總學時：48 周學時：4

內(nèi)容簡介：本課程是人工智能專業(yè)的必修課程。它以各種數(shù)學方法（包括概率、統(tǒng)計、凸優(yōu)化、矩陣分析等）為工具，研究計算機如何學習和模擬人的識別行為。大致來說，模式識別分為監(jiān)督學習、半監(jiān)督學習和非監(jiān)督學習三種類型，其主要步驟是訓練和測試兩部分。通過本課程的學習，要讓學生運用計算機和數(shù)學這兩種工具對手頭的問題建立數(shù)學模型，并會用邏輯推理的方式去簡化和解決該問題。

課程編號：0809312058  課程名稱：機器學習 總學時：48  周學時：4

內(nèi)容簡介：機器學習作為人工智能中最重要的基礎(chǔ)技術(shù)之一，對學生了解和使用人工智能是必不可少的。學習者通過學習本課程應(yīng)掌握機器學習的基本概念、核心思想、基礎(chǔ)知識、基本原理、主要方法、基本過程、常用技術(shù)和工具，掌握包括線性模型、決策樹、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機、聚類等基本算法，具備機器學習算法設(shè)計與分析能力，具備機器學習問題設(shè)計能力，具備將真實世界的實際問題抽象為機器學習問題，并使用機器算法進行解決的能力。

課程編號：0809312079 課程名稱：深度學習 總學時：48   周學時：4

內(nèi)容簡介：深度學習是機器學習的一個子類，一種能夠使計算機系統(tǒng)從經(jīng)驗和數(shù)據(jù)中得到提高的技術(shù)。面對許多人工智能任務(wù)，研究人員往往采用以下方式解決：先提取一個合適的特征集，然后將這些特征集提供給簡單的機器學習算法。然而，對于許多任務(wù)來說，我們很難知道應(yīng)該提取哪些特征，或是知道所需的特征，卻由于圖像采集場景的不同使得難以準確地根據(jù)像素值來提取特征。深度學習作為一種特定類型的機器學習，具有強大的能力和靈活性，它將大千世界表示為嵌套的層次概念體系，從而實現(xiàn)利用簡單的表示來描述復雜的概念，如此可以很完美的解決機器學習中的核心問題。目前不僅許多專業(yè)的研究生開設(shè)深度學習課程，而且許多專業(yè)的本科生，特別是計算機和軟件工程等專業(yè)的本科生，都開設(shè)了深度學習課程。要求學生能了解相關(guān)概念、知識、原理、應(yīng)用和模型，能進行簡單深度學習算法的實現(xiàn)，并能利用所學到的深度學習的知識解決人工智能問題。

七、實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

（一）集中性實踐教學環(huán)節(jié)安排表（附表2）；

（二）培養(yǎng)實踐能力和創(chuàng)新能力的主要措施。

1.實踐能力培養(yǎng)

本專業(yè)以“高級應(yīng)用型人才”為培養(yǎng)目標，實踐能力的培養(yǎng)包括基本實踐、專業(yè)實踐、研究創(chuàng)新實踐、創(chuàng)業(yè)與社會適應(yīng)等四種能力的培養(yǎng)。根據(jù)培養(yǎng)目標，對上述四種能力進一步分解，融入到理論課程和實踐教學中。現(xiàn)將本專業(yè)實踐能力培養(yǎng)途徑列于表1。

表1：能力及其培養(yǎng)途徑

2.創(chuàng)新意識與創(chuàng)新精神的培養(yǎng)

本專業(yè)人才培養(yǎng)方案重視學生創(chuàng)新意識與精神的培養(yǎng)，面向本專業(yè)全體學生通過人工智能方向?qū)W術(shù)講座、學科競賽、科技創(chuàng)新活動、實驗室開放項目等形式，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和精神，引導學生申報軟件著作權(quán)和專利，撰寫論文等，形成創(chuàng)新成果，如表2所示。

表2：創(chuàng)新意識與創(chuàng)新精神培養(yǎng)

培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識與創(chuàng)新精神的途徑有多項內(nèi)容，每位學生至少選擇參加其中1項，并達到相應(yīng)考核標準，具體內(nèi)容如下：

1.參加人工智能方向?qū)W術(shù)講座

通過學術(shù)講座，介紹當前新技術(shù)，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神，引導學生開展創(chuàng)新實踐，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

2.參加各種實踐創(chuàng)新活動

通過組織學生參加各種實踐創(chuàng)新活動，來讓學生形成創(chuàng)新意識，并培養(yǎng)提高學生的創(chuàng)新能力。各種實踐創(chuàng)新活動包括：

2.1學科競賽

學科競賽主要參加：人工智能相關(guān)學科競賽。各種學科競賽都由學院學科競賽社團組織，根據(jù)自愿報名、組織挑選的原則，每年從學生中挑選新團員，學院給予每個競賽社團分配創(chuàng)新實驗室、指導教師等，競賽社團中含有各個年級的學生，形成梯隊。

2.2科技創(chuàng)新活動

學生科技創(chuàng)新活動由各教研室組織教師與學生雙向選擇，每位老師每一屆帶3-5名學生，以項目形式驅(qū)動創(chuàng)新活動的開展，項目由學生/教師自擬或來源于教師科研項目。

2.3實驗室開放項目

學院人工智能方向的相關(guān)實驗室已經(jīng)積累了一批實驗室開放項目，學生可以選擇這些項目，系、實驗中心指派指導老師，學生利用實驗室開放到實驗室實施項目，培養(yǎng)學生的實踐動手能力，研究與探索的精神。

2.4大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目

學生申報并承擔大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，通過項目來實踐創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)過程。

2.5創(chuàng)業(yè)孵化項目

學生主持或參與創(chuàng)業(yè)孵化項目，通過項目來促進學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的快速提高，并培育有可能轉(zhuǎn)化為創(chuàng)業(yè)公司的創(chuàng)業(yè)項目和團隊。

2.6學生參與教師科研項目

學生參與到教師的橫、縱向科研項目中，從而鍛煉學生的實踐創(chuàng)新能力。