如何建立人工智能人才貫通式培養通道

李香玉

人工智能被世界各國認為是改變世界格局的新引擎，各發達國家都將人工智能作為科技發展的重要支撐。然而，當前我國人工智能人才缺口巨大。AI賦能，教育先行。近兩年，多地發力推動在中小學階段設置人工智能相關課程，不少高校也開設了人工智能專業。那么，在基礎教育和高等教育階段，如何建立人工智能人才貫通式培養通道，為我國培養當前急需的人工智能優秀人才？讓我們來聽聽人工智能領域專家的建議。

《教育家》：近兩年，我國不少高校開設了人工智能專業，當前高校的人工智能教育發展現狀如何？

吳飛：2018年7月，教育部印發《關于開展2018年度普通高等學校本科專業設置工作的通知》。2019年3月，教育部公布了2018年度普通高等學校本科專業備案和審批結果，呼聲極高的人工智能被列入新增審批本科專業名單，當年全國共有35所高校獲首批建設資格。實際上這與2017年7月《國務院關于印發新一代人工智能發展規劃的通知》以及2018年4月教育部制定印發的《高等學校人工智能創新行動計劃》形成了一套推動我國人工智能人才培養的“組合拳”。在此基礎上，2020年教育部又批準了180所高校新增人工智能本科專業。

高校采取了如下三種方式來設置人工智能本科專業：第一種是將人工智能專業設置在計算機系或計算機學院，即“脫胎”于計算機科學與技術;第二種是將人工智能專業設在新成立的人工智能學院;第三種是將人工智能專業設在以控制科學為主的學院。其中最多的是第一種。首批設置人工智能本科專業的35所高校所招收的該專業本科生今年9月即將進入大學二年級，顯然目前還無法紓解我國人工智能人才緊缺這一窘況。在過去一年里，人工智能專業的本科生主要進行了通識課程的學習，今年9月才進入本專業必修課程的學習，浙江大學人工智能專業的本科生將學習《人工智能導論》和《機器學習》。所以我認為今年9月開始就會進入出現問題和解決問題的階段，相信很多高校都已做好準備。

教材是人才培養的基礎，是師生教與學互動的載體。人工智能本科專業人才培養最需要解決的問題是編寫高質量的教材，如果不針對人工智能自身內涵來編寫反映其特點的教材，仍然搬用計算機等專業教材，那么就沒有必要單設人工智能專業了。因此，2018年3月，高等教育出版社聯合國家新一代人工智能戰略咨詢委員會在北京組織成立了“新一代人工智能系列教材”編委會，組織編寫有關人工智能基礎理論、算法模型、技術系統、硬件芯片和倫理安全以及“智能+”學科交叉等方面內容的系列教材，以形成各具優勢、銜接前沿、涵蓋完整、交叉融合具有中國特色的人工智能一流教材體系。目前教材編寫工作進展順利，《人工智能導論：模型與算法》和《可視化導論》已于2020年5月出版，另有17本教材也在撰寫過程中。我們希望這批教材能夠為我國人工智能本科專業人才培養起到積極作用。難能可貴的是，這批教材都會建立網上共享課程和對應的實訓平臺，以便讓優質教材發揮最大效益。

《教育家》：人工智能專業人才培養僅靠高等教育恐怕不夠。中小學人工智能教育應做好哪些“奠基”工作？

鐘柏昌：關于基礎教育的“基礎性”，一個重要體現就是為未來專業人才的培養“奠基”。2017年國務院印發的《新一代人工智能發展規劃》，明確指出在中小學階段要逐步推廣編程教育。隨后，在教育部發布的《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》中，至少有6個模塊涉及編程內容，程序設計教育的地位被空前強化。毋庸置疑，程序設計教育的回歸不是簡單的“走老路”學編程，而是有了新的內涵和內容。新的內涵主要體現在計算機科學及其相關的計算思維是程序設計教育最為核心的部分;新的內容，即以新內涵為基礎拓展形成的人工智能教育，為程序設計教育提供了新的增長點。但我們必須看到，中小學人工智能教育要為人工智能專業人才培養發揮穩定的“奠基”作用，必須以國家課程為主陣地，開展系統性和普及性的教育。

就當前基礎教育課程框架而言，人工智能教育不太可能成為一門完全獨立的學科，而應作為信息技術課程（或信息科技課程）的核心部分，可以設計專門的綜合性的人工智能模塊，也可以設計人工智能課程群（包括程序設計與算法、機器人、開源硬件設計、人工智能系統與核心算法等）。因此，提升中小學信息技術課程地位、提高師資質量、確保開課課時，才能按質按量地開展人工智能教育。

有利的是，經過多年持續不斷的教育信息化和信息技術課程建設，我國大部分中小學校已具備開展程序設計等人工智能相關課程教學的師資和硬件條件。根據教育部公布的統計數據，我國中小學信息技術教師數和教學用計算機數均有顯著增加。但在不同地區和學校，存在一定的失衡，尤其是城鄉差別、東西部差別依然明顯。此外，信息技術教師隊伍的整體專業水平還有進一步提高的空間。

《教育家》：就當前中小學智能教育發展現狀而言，您認為存在哪些問題，該如何改進？

鐘柏昌：首先，缺少義務教育階段的信息技術（或信息科技）國家課程標準。一些省份為了推動人工智能教育，不得不在地方性課程綱要中納入人工智能相關內容。然而，與國家課程相比，地方性課程的約束力較低，不利于提升課程和教師地位，課時被其他學科占用的問題較為突出。此外，地方課程標準也容易出現站位不高、要求不一的現象，不利于推動人工智能教育的健康持續發展。因此，盡快在國家層面出臺包含人工智能教育在內的義務教育信息技術（或信息科技）課程標準，不僅重要，而且必要。

其次，高中課程標準中存在設計缺陷。教育部最新發布的《普通高中信息技術課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“方案”）共設計了10個模塊，包含2個必修模塊、6個選擇性必修模塊和2個選修模塊，2個必修模塊共3個學分，每個選擇性必修模塊和選修模塊各2個學分。然而，信息技術課程的必修學分為3個學分，意味著學校只需要開設兩個必修模塊就足以滿足國家開課要求和學生畢業需求。作為非高考科目，缺少剛性的選修課時保障，普遍認為選擇性必修模塊和選修模塊將難以開設。除課時不足之外，課程標準也存在“搶地盤”的嫌疑。例如，作為與信息技術課程并行的通用技術課程，在方案中，同樣設置了人工智能相關的課程，典型如“智能家居應用設計”“機器人設計與制作”等模塊。同屬技術類科目，未能統籌兼顧而重復設計相關課程，實屬遺憾。此外，由于缺少小學和初中階段的信息技術課程標準為參照，高中信息技術課程標準的研制只能建立在理論構想的學生起點之上，難免與實際狀況存在差異;而各地開設的小學和初中信息技術課程同樣因缺少參照，課程內容五花八門、低水平重復的問題較為突出。

最后，中高考政策對人工智能教育能否有效落地至關重要。根據我們之前的調查，高中信息技術課程模塊的開設受各省高考政策影響極大。信息技術課程在義務教育階段只是作為綜合實踐或地方課程的一部分，無法為中小學生系統的、持續的能力素養培養提供師資和課時保障，導致學生在高中階段知識基礎依然薄弱，尤其在計算機科學概念、程序設計基本思想和方法等方面缺乏積累，由此也導致高中階段的課程開設捉襟見肘，缺乏成熟學科的厚度。因此，除了信息技術課程進高考之外，還應盡快推出義務教育信息技術課程標準，并推動各地將信息技術課程或其核心模塊列入中考科目，使信息技術課程盡快成長為內容連貫、學段銜接有序的成熟學科，從而為人工智能教育打下堅實的課程基礎。

《教育家》：設置人工智能專業的高校與基礎教育共同探索人工智能人才貫通式培養，應重點在哪里發力？

吳飛：縱向來看，關于高校與基礎教育共同探索人工智能人才貫通式培養，根據教育部發布的《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》所編寫的教材將于今年9月正式啟用。新課標里面有一類是信息技術，包括必修教材和選擇性必修教材，選擇性必修當中有一門課叫《人工智能初步》，在必修1中，有一門課叫《信息與計算》，其中第五章就是人工智能及應用。可以看出，我國在高中階段已經設置了人工智能的相關課程，旨在引導高中生建立起信息技術素養，了解人工智能的基本概念和知識。作為選擇性必修4教材《人工智能初步》一書的主編，我個人理解，在高中階段，主要是做好人工智能或信息技術素養培養的準備工作，激發學生對這一專業的興趣。我們不能把大學的知識體系下移，而是向上托起高中生的信息技術素養，這也是信息社會的要求和趨勢。

橫向來看，高校里的人工智能人才貫通式培養，應注意兩點，首先是強化本專業的內核，其次是進行通才培養，要讓培養的人才和其他專業的人才能夠保持話語渠道，有利于貫通任務的共同實現。比如從事人工智能的，也可能會涉及AI+化學、AI+生命、AI+環保等工作內容。本科四年的學習不能僅僅為給某個企業定制化培養特定人才，而是培養掌握人工智能思維、理論和技術的人才，強調具備一種能力，而不是成為一個機器。

《教育家》：在人工智能專業人才培養上，高校應如何賦能基礎教育階段的學校？

吳飛：高校當然要為基礎教育在人工智能貫通式人才培養上做出自己的貢獻，比如與高中信息技術教育共同編寫教材、培訓高中信息技術教師、向高中生傳授一些人工智能的基本知識等。2020年1月，浙江省教育廳教研室組織了浙江省普通高中人工智能教學試點及人工智能技術研訓活動，全省130余名高中信息技術教研員及高中信息技術骨干教師前來參加，開啟了浙江省高中人工智能教育的新起點。2020年3月，浙江省基礎教育課程改革專業指導委員會中小學信息技術學科組的專家們組織第一批受訓教師成立了浙江省高中人工智能教育聯盟，為進一步提高受訓教師的專業水平，鞏固培訓課程所學內容，為下一階段的人工智能教育試點做好準備，聯盟于3月23日-27日組織開展了“人工智能初步經典機器算法”研訓活動，圍繞高中《人工智能初步》教材中的五個經典機器學習算法，采用算法原理與實例相結合的方法展開培訓。今后聯盟將持續性舉辦教師培訓與相關活動，豐富教學資源、遴選教學案例、改革教學方式，提升浙江省人工智能教學水平。

《教育家》：中小學需要高校如何賦能，以培養具有人工智能創新能力的學生？

鐘柏昌：首先是在師資配置方面，盡管中小學信息技術教師數量和質量都在不斷增長，但依然缺乏具有扎實專業背景的人工智能教師，在培養學生的人工智能創新能力時顯得力有不逮。因此，我們呼吁有關高校加快專業課程體系的革新，通過校企合作等方式共建人工智能教育實驗室，充實人工智能相關的師資和課程建設，為中小學人工智能教育提供源源不斷的優秀師資儲備。其次是在人才培養的“出口”方面予以支持。要實現人工智能專業人才的貫通式培養，不僅需要貫通小學、初中、高中的培養目標和內容，還需要和高校相關專業對接。比如在招生錄取方面，對于將信息技術課程列入高考科目的省份、選考信息技術課程的考生，可以給予高校人工智能相關專業的優先錄取資格;對于大多數未能將信息技術課程列入高考科目的省份，則可以考慮在高校招生序列中提供人工智能相關專業的招生通道，從而激勵部分學校和學生選修人工智能課程模塊。

當前，教育部正在遴選建立普通高中新課程新教材實施國家級示范區和示范校，期待這些示范區和示范校在選擇性必修課程開設方面探出新路，與高校建立緊密關系，開拓人工智能創新人才貫通式培養新模式。