高師院校人工智能師范類本科專業(yè)人才培養(yǎng)分析

劉麗珍，宋 巍，王萬森，施智平，師怡爽

（首都師范大學(xué) 信息工程學(xué)院，北京 100048）

0 引 言

人工智能領(lǐng)域的人才培養(yǎng)是國家發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵與基礎(chǔ)。《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出：廣泛開展人工智能科普活動(dòng)，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育。結(jié)合教育部卓越教師培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目，高師院校人工智能師范類本科專業(yè)肩負(fù)著培養(yǎng)教育情懷深厚、專業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí)、勇于創(chuàng)新教學(xué)、善于綜合育人和具有終身學(xué)習(xí)發(fā)展能力的高素質(zhì)、專業(yè)化、創(chuàng)新型中小學(xué)人工智能師資的重任。然而，在人工智能市場規(guī)模不斷擴(kuò)大和應(yīng)用程度不斷深入的大背景下，人工智能教育正面臨著師資嚴(yán)重不足的難題，尤其是中小學(xué)、幼兒園、職業(yè)教育和特殊教育人工智能師資的缺乏，對我國未來人工智能的發(fā)展有著重大的影響，加快人工智能專業(yè)師資人才培養(yǎng)日益迫切，通過高師院校人工智能師范專業(yè)教育來培養(yǎng)人工智能師資人才就成為當(dāng)前重要途徑。

1 我國人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)現(xiàn)狀和形勢分析

習(xí)近平總書記指出人工智能是引領(lǐng)這一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略核心技術(shù)，加快發(fā)展新一代人工智能是贏得全球科技競爭主動(dòng)權(quán)的重要戰(zhàn)略抓手，是推動(dòng)我國科技跨越發(fā)展、產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級、生產(chǎn)力整體躍升的重要戰(zhàn)略資源。世界各國都在這一輪人工智能科技革命的戰(zhàn)略機(jī)遇中構(gòu)筑先發(fā)優(yōu)勢，占據(jù)發(fā)展制高點(diǎn)。目前我國正處于堅(jiān)持科教引領(lǐng)，部署新一代人工智能人才培養(yǎng)和學(xué)科發(fā)展的重要攻堅(jiān)階段，教育部于2018 年發(fā)布了《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》，針對人才培養(yǎng)這項(xiàng)系統(tǒng)工程和核心要素，強(qiáng)調(diào)要完善人工智能領(lǐng)域人才培養(yǎng)體系。之后，在教育部中外人文交流中心、創(chuàng)新工場人工智能工程院和北京大學(xué)聯(lián)合主辦的中國高校人工智能人才國際培養(yǎng)計(jì)劃啟動(dòng)儀式上，進(jìn)一步提出了5 年內(nèi)培養(yǎng)一大批人工智能專業(yè)的師資和學(xué)生，我國人工智能人才培養(yǎng)隨著國家相關(guān)政策推進(jìn)而逐漸進(jìn)入了快車道。

但目前我國人工智能教育普及規(guī)模和專業(yè)人才供給的形勢卻是嚴(yán)峻的。根據(jù)騰訊研究院發(fā)布的《2017 全球人工智能人才白皮書》顯示，截止到2017 年10 月，中國人工智能人才的需求缺口已經(jīng)達(dá)到了百萬級。根據(jù)《北京人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(2018)》，截至2018 年5 月8 日，全國人工智能企業(yè)4 040 家，北京市人工智能企業(yè)1 070 家，北京人工智能企業(yè)占全國的26%。根據(jù)《2018 中國人工智能人才發(fā)展報(bào)告》：中國人工智能人才需求同比增長了3.6 倍，北京人工智能崗位占比高達(dá)40.3%。與此同時(shí)，人工智能的學(xué)習(xí)也逐漸走進(jìn)了中小學(xué)課堂，《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》強(qiáng)調(diào)了在中小學(xué)階段引入人工智能普及教育。以北京為例，根據(jù)北京市教委統(tǒng)計(jì)，2018 年北京市小學(xué)有970 所、涉及教學(xué)班級有27 280 個(gè)，北京市中學(xué)644 所、設(shè)計(jì)教學(xué)班級14 619 個(gè)，但人工智能專業(yè)教育師資卻嚴(yán)重缺乏，那么其他省市的師資情況也不可能太樂觀。面臨人工智能教育師資嚴(yán)重不足的難題，作為師資培養(yǎng)重要基地的高師院校責(zé)無旁貸地需要擔(dān)負(fù)起立德樹人、提高人工智能人才培養(yǎng)質(zhì)量、優(yōu)化培養(yǎng)結(jié)構(gòu)等重任，促進(jìn)和實(shí)現(xiàn)我國2030 年高校成為建設(shè)世界主要人工智能創(chuàng)新中心核心力量和引領(lǐng)新一代人工智能發(fā)展的人才高地。

自2003 年我國第一個(gè)智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)在北京大學(xué)設(shè)立以來，至今教育部正式批準(zhǔn)設(shè)立智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)高校達(dá)96 個(gè)，2018 年獲批人工智能本科專業(yè)高校達(dá)35 個(gè)。但高師院校人工智能師范類專業(yè)的建設(shè)還很稀缺。因此，《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》部署在中小學(xué)階段引入人工智能普及教育的最大瓶頸就是中小學(xué)人工智能師資在專業(yè)水平和數(shù)量上都不樂觀。有資料表明，在中小學(xué)擔(dān)任人工智能相關(guān)課程的教師中只有35%左右的教師因?yàn)橛杏?jì)算機(jī)專業(yè)背景，可以勝任一部分人工智能相關(guān)課程。這種情況突顯了人工智能師范專業(yè)的建設(shè)和人才培養(yǎng)明顯滯后于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和中小學(xué)教育這個(gè)規(guī)模龐大的師資市場需求，盡快在高校建設(shè)人工智能師范本科專業(yè)勢在必行。

2 構(gòu)建人工智能師范專業(yè)多層次人才培養(yǎng)體系，提升人才培養(yǎng)的系統(tǒng)性和適用性

人工智能師范專業(yè)建設(shè)應(yīng)堅(jiān)定貫徹黨和國家的教育方針，圍繞人工智能教育的發(fā)展方向，結(jié)合教育部卓越教師培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目，落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)，堅(jiān)持以師范生為本，依據(jù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和中小學(xué)教育需求，深化教學(xué)改革，強(qiáng)化師范專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)，建立基于產(chǎn)出導(dǎo)向的師范生培養(yǎng)文化，側(cè)重培養(yǎng)師范生綜合能力。

（1）第一個(gè)層次側(cè)重培養(yǎng)師范生全面扎實(shí)的人文社會(huì)自然科學(xué)、數(shù)理、人工智能基礎(chǔ)理論和編程教育技術(shù)，以及設(shè)計(jì)、開發(fā)和應(yīng)用寓教于樂的編程教學(xué)軟件和游戲的能力。使師范生具備結(jié)合人工智能應(yīng)用場景和基本概念培養(yǎng)中小學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和基礎(chǔ)知識(shí)的基本教學(xué)能力，以及面向全社會(huì)青少年和社會(huì)公眾的人工智能知識(shí)科普能力。

（2）第二層次側(cè)重培養(yǎng)師范生深入了解和掌握教育基礎(chǔ)學(xué)、教育心理學(xué)和人工智能領(lǐng)域的核心關(guān)鍵技術(shù)，以及信息技術(shù)、通用技術(shù)、創(chuàng)客教育和STEAM 教育的能力，使師范生具備培養(yǎng)中學(xué)生和職業(yè)教育學(xué)生較深入的開發(fā)和設(shè)計(jì)人工智能算法的專業(yè)教育教學(xué)能力。

（3）第三層次側(cè)重培養(yǎng)師范生學(xué)習(xí)和實(shí)踐現(xiàn)代教育技術(shù)、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)研究和人工智能技術(shù)體系，以及具備將人工智能技術(shù)與交叉學(xué)科知識(shí)相融合的科技創(chuàng)新能力，使師范生具有培養(yǎng)新一代人工智能領(lǐng)域創(chuàng)新人才的高水平教育教學(xué)能力。

3 對標(biāo)師范認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合卓越計(jì)劃和中小學(xué)師資需求，制定人工智能師范專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃

目前，我國高校可參考的人工智能師范本科專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃和標(biāo)準(zhǔn)比較稀缺，需要我們依據(jù)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》和《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》，結(jié)合教育部卓越教師培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目，將人工智能學(xué)科和專業(yè)隨時(shí)代發(fā)展的特性考慮進(jìn)去，加上新工科背景，根據(jù)師范院校自身特點(diǎn)來自主探索和制定相對應(yīng)的人工智能人才培養(yǎng)所具備的素養(yǎng)、能力及教學(xué)體系框架，如表1 所示。

表1 人工智能師范本科專業(yè)人才培養(yǎng)基本框架

人工智能師范專業(yè)在制定人才培養(yǎng)教學(xué)計(jì)劃時(shí)，需要依據(jù)《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》，重點(diǎn)考慮以下幾點(diǎn)內(nèi)容。

（1）人工智能師范專業(yè)自身知識(shí)體系的完整性和系統(tǒng)性。

（2）學(xué)科基礎(chǔ)理論課程，包括人工智能原理、人工智能程序設(shè)計(jì)、機(jī)器學(xué)習(xí)等。

（3）專業(yè)核心技術(shù)課程，包括自然語言處理、數(shù)據(jù)挖掘、優(yōu)化理論與算法設(shè)計(jì)、多智能體系統(tǒng)、模式識(shí)別與圖像理解等。

（4）交叉復(fù)合以及創(chuàng)新應(yīng)用拓展課程，包括智能教學(xué)系統(tǒng)、機(jī)器人、計(jì)算語言學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、計(jì)算生物學(xué)、智能應(yīng)用建模等。

（5）相關(guān)支撐課程，包括數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)理邏輯、概率與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、數(shù)學(xué)分析等。

（6）教育教學(xué)必修課程，包括教育學(xué)基礎(chǔ)、教育心理學(xué)、現(xiàn)代教育技術(shù)、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)研究等。

（7）教育教學(xué)選修課程，包括中小學(xué)人工智能教育、通用技術(shù)、創(chuàng)客教育和STEAM 教育、學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)與開發(fā)。目前，許多中小學(xué)生已經(jīng)將人工智能科普教育課程納入了常規(guī)教學(xué)，師范生要具備通過新穎有趣的教學(xué)形式激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能的興趣的能力，重視對學(xué)生編程和實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)。

（8）對標(biāo)師范類專業(yè)教學(xué)質(zhì)量卓越標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，教師教育實(shí)踐課程包括教育見習(xí)6 周、教育實(shí)習(xí)10 周、教育研習(xí)2 周，共計(jì)18 周的教學(xué)實(shí)踐。

4 高師院校人工智能師范專業(yè)與校內(nèi)相關(guān)專業(yè)進(jìn)行師資整合，與校外相關(guān)企業(yè)、中小學(xué)建立協(xié)同共贏長效機(jī)制，建設(shè)高素質(zhì)人工智能教師隊(duì)伍

目前我國人工智能領(lǐng)域的專業(yè)人才儲(chǔ)備相對較低，許多人工智能專業(yè)的教師是從計(jì)算機(jī)、電子、信息通信、自動(dòng)化等相關(guān)專業(yè)轉(zhuǎn)過來的，基于人工智能專業(yè)的交叉性，這恰恰有利于人工智能師資隊(duì)伍的建設(shè)；進(jìn)一步通過高校與企業(yè)的靈活開放合作，與中小學(xué)建立協(xié)同共建機(jī)制，以及借助培養(yǎng)和引進(jìn)機(jī)制，可以在短時(shí)間內(nèi)壯大師資隊(duì)伍，并開展分層梯隊(duì)建設(shè)，重點(diǎn)建設(shè)高端人才隊(duì)伍來擔(dān)當(dāng)人工智能專業(yè)的教育重任，特別是加快引進(jìn)全球頂尖智能專業(yè)人才和青年創(chuàng)新人才，形成我國人工智能人才隊(duì)伍的高地。

此外，通過人工智能領(lǐng)域相關(guān)的科學(xué)研究也是培養(yǎng)教師隊(duì)伍的有效途徑，尤其是《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知》發(fā)布以來，人工智能的研究得到前所未有的重視。國家將人工智能與計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化等學(xué)科并列設(shè)置，推動(dòng)了相關(guān)研究人才的集聚。例如，從事智慧醫(yī)療、智能服務(wù)機(jī)器人、智能金融、智慧法律、智能教育、語言智能、生物智能、環(huán)保智能等相關(guān)領(lǐng)域研究的教師都是人工智能教師隊(duì)伍的重要來源。

除了建設(shè)有人工智能專業(yè)素養(yǎng)的教師隊(duì)伍，還需要建設(shè)一批具有教育教學(xué)素養(yǎng)的教師隊(duì)伍，以立德樹人為己任，具有社會(huì)責(zé)任感和無私奉獻(xiàn)的教育情懷，掌握教育政策法規(guī)以及教育學(xué)、教學(xué)心理學(xué)的基本理論和方法，熟悉現(xiàn)代教育技術(shù)的基本理論和知識(shí)，了解中小學(xué)生身心發(fā)展和養(yǎng)成教育規(guī)律，具有信息化資源設(shè)計(jì)與開發(fā)的基本能力，具有良好的教學(xué)設(shè)計(jì)能力、教學(xué)實(shí)施能力、教學(xué)評價(jià)能力和教學(xué)反思能力。

中國要實(shí)施全民智能教育項(xiàng)目，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，不僅需要數(shù)量龐大的師資隊(duì)伍，還需要優(yōu)化師資隊(duì)伍建設(shè)，建設(shè)一支能夠運(yùn)用新技術(shù)、新理念、新手段提升人工智能課程內(nèi)涵的朝氣蓬勃、團(tuán)結(jié)向上、業(yè)務(wù)能力強(qiáng)、教學(xué)效果好的專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，為培養(yǎng)造就大量優(yōu)秀的師范生、卓越的教師梯隊(duì)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

5 結(jié) 語

人工智能師范類本科專業(yè)積極響應(yīng)十九大報(bào)告提出的人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合的號(hào)召，培養(yǎng)師范生具備運(yùn)用人工智能核心技術(shù)解決實(shí)際問題的創(chuàng)新實(shí)踐能力，以及開展智能教育的教學(xué)實(shí)踐能力，為我國人工智能發(fā)展提供強(qiáng)有力支撐。