西部二本師范院校人工智能課程體系建設研究

敬思遠

摘 要 提出“人工智能+師范”的復合專業培養新模式。圍繞中、小學人工智能師范人才培養這一目標，結合二本院校辦學特點，提出了二本院校師范類人工智能課程體系的建設方案。對課程體系的具體實施展方案進行了介紹。最后，對當前西部地區二本師范院校建設人工智能專業的困難進行了分析，并給出對策。

關鍵詞 人工智能 師范 人才培養 課程體系 西部地區

中圖分類號：G652 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2021.03.012

Research on the Construction of Artificial Intelligence Curriculum

System in the Second Normal University of Western China

JING Siyuan

（School of Computer Science， Leshan Normal University， Leshan， Sichuan 614000）

Abstract A new training mode of "artificial intelligence + teacher training" is put forward. Around the goal of training artificial intelligence teachers in primary and secondary schools， combined with the characteristics of the second University， this paper puts forward the construction scheme of artificial intelligence curriculum system in the second university. The specific implementation plan of the curriculum system is introduced. Finally， this paper analyzes the difficulties in the construction of artificial intelligence specialty in the Second Normal University of Western China， and gives some countermeasures.

Keywords artificial intelligence; normal college; talent training; course system; western area

0引言

隨著國務院和教育部相繼印發《新一代人工智能發展規劃》（國發[2017]35號，以下簡稱《發展規劃》）和《高等學校人工智能創新行動計劃》（教技[2018]3號，以下簡稱《行動計劃》），人工智能已成為我國下一階段發展的重大戰略組成部分。其中，兩個重要文件中均提到“鼓勵高校在原有基礎上拓寬人工智能專業教育內容，形成‘人工智能+X復合專業培養新模式”。本文以《發展規劃》和《行動計劃》為綱領，結合師范類二本院校當前的相關專業基礎，研究探索了師范類二本院校人工智能課程體系建設的思路和具體實施措施。本文還分析了西部地區二本院校推進人工智能課程體系建設面臨的若干困難，并給出解決建議。

1師范類二本院校人工智能課程體系建設思路

當前，提到人工智能技術就不得不提深度學習（Deep Learning）。Deep Learning是機器學習的一個重要分支，也是近10年人工智能爆炸式發展的推動力。它在計算機視覺、圖形圖像、機器翻譯等領域的成功。但是，需要指出的是，人工智能并不等同于深度學習，它的背后還涉及大量數學、計算機科學、信息學等相關領域的知識。客觀來說，人工智能是一門涉及多個領域的綜合性交叉學科。因此，合理構建人工智能專業的課程體系并非易事。

建設人工智能專業需要結合本校辦學特點。[1]對于師范類本科院校而言，不僅需要考慮人工智能專業多學科交叉融合的特點，而且還要結合自身辦學定位進行思考，即為國家培養基礎教育階段的師資專業人才。[2]本文認為，師范類二本院校在設計人工智能專業課程體系時需要以“人工智能+師范”的原則為導向，不僅要傳授學生的人工智能專業知識，還要使學生發展自己的教育理念和掌握相應的教學技能。本文在設計人工智能課程體系時遵循的原則包括：

1.1課程體系的科學性

課程體系必須具有科學性。首先，它必須是循序漸進式的，應該考慮到學生的知識基礎和認知水平;其次，它需要體現出和計算機類其它專業的差異性，不能簡單地將計算機類課程體系更換1-2門課就作為人工智能專業的課程;再次，在本科階段，特別是在二本院校，課程體系設計必須理論與實踐相結合，通過實踐來加深學生對理論知識的理解。

1.2課程內容的先進性

人工智能是一門相對比較年輕的學科，而且該領域發展非常快，因此確保課程內容的先進性是非常重要的。但是，需要指出的是，課程體系的建設不能一味地只顧“先進”，而忽略基礎的重要性。現在很多高校在創建人工智能課程時，完全圍繞Deep Learning來設計，好像掌握了該技術就相當于掌握了人工智能。這是一種非常嚴重的錯誤思維。要知道，沒有一項技術是永恒的，Deep Learning也只不過是人工智能發展道路上的一個階段。因此，如果僅僅完全圍繞Deep Learning進行設計，那么該課程體系就會是無根之木。該課程體系下培養出的學生將不具有持續學習的能力，很容易被淘汰。

1.3體現出師范類特色

師范類二本院校的人工智能課程應該有別于其他類型高校，其培養的人才需滿足中、小學階段的人工智能教學要求，是“人工智能+師范”的復合型人才。同時，也需要兼顧學生進一步深造的要求，課程設置不能與社會需求脫節，應為其轉型為研究型或應用型的人工智能專業人才提供可行的發展道路。

2課程體系的具體設置與實施

本節將重點介紹師范類二本院校人工智能專業課程體系的設計。基于當前師范類二本院校的課程設計特點，筆者將學生的學習分為三個階段，并基于這三個階段進行課程體系的設計。接下來對這三個階段進行分別介紹。

2.1基礎學習階段

該階段主要針對大一新生，其目標是令其掌握人工智能專業的一些必備基礎知識（例如基礎數理知識、基礎編程知識等），同時對學生進行通識教育，提高學生的基礎素質。

2.2專業提升階段

該階段主要針對大二的學生，其目標是另其在大一學習基礎上，進一步夯實專業基礎（例如數據結構與算法、機器學習基礎等）知識。同時，采用理論+實踐的學習方式，讓學生通過一些實戰項目來加深對理論知識的理解。此外，該階段的學生應該可以初步參加學科競賽或者助研，進一步提升專業水平。

2.3實踐創新階段

實踐創新階段主要針對大三和大四的學生。該階段的學生應該學習當前的前沿技術（例如人臉識別、文本分類等），同時還應該學習教育學方向的知識。此外，該階段的學生應該大量參加學科競賽，同時圍繞人工智能教學相關知識展開訓練。

綜合上述分析，本文提出的人工智能課程體系設計如圖1所示。需要特別說明的是，在本文給出的課程體系設計中，仍然包含了傳統的通識課程、專業基礎課，以及專業選修課。圖中主要列出了專業基礎課。從圖中可以看到，該課程體系設計中有以下幾個特色。首先，本文選擇了Python作為核心編程語言，并且對于Python的學習貫穿了整個本科教學始終。這是與傳統計算機專業課程的主要區別之一。其次，在基礎學習階段，本文新增了認知科學作為該專業的基礎課程。筆者認為，認知科學課程能夠很好地促進學生對人工智能相關技術的理解。第三，本文在專業提升階段將機器學習作為專業基礎課程。將機器學習作為專業基礎課之一的原因是，當前的人工智能發展仍然是以機器學習為主，其它一些人工智能相關知識可以作為專業選修課，例如符號推理、計算智能等等。第四，本文在實踐創新階段將深度學習作為核心專業課程，并且進一步講授一些目前最新的應用領域，如自然語言處理（文本分類、機器翻譯）、模式識別（指紋識別、人臉識別）等，同時引導學生參加大量的實踐和學科競賽。第五，在專業提升階段和實踐創新階段均引入了師范相關課程，包括教育學綜合以及教育實踐，可以考慮引導學生開發或使用面向人工智能的基礎教學軟件（如趣味智能編程等）。

3當前的困境

3.1師資隊伍建設困難

開設人工智能相關課程需要非常專業的、高水平的師資隊伍。與傳統計算機類專業對教師的知識要求不同，人工智能專業教師需要有更強的數理基礎，以及更全面的專業知識，不能只了解計算機相關知識。而目前人工智能正處于高速發展階段，人才供不應求。根據騰訊研究院發布的《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達到了百萬級。此外，目前國內大部分高校都在建設人工智能專業，這使得人工智能專業人才缺口進一步擴大。作為西部師范類二本高校，要開設人工智能專業首先要面對的問題就是師資隊伍建設。

3.2學生缺乏相關基礎知識

西部師范類二本院校學生的生源大多來自西部地區地級市以下地區，今后就業也大多是面向這些地區。因此，在這類院校培養人工智能+師范的復合型人才，對西部地區普及人工智能是非常重要的。但由于這些地區大多欠發達，因此這些學生也缺乏相應的基礎知識，這對該類院校人工智能專業的發展來說也是一個較大困難。

3.3軟硬件條件差

西部二本院校的軟、硬件設施較差，師范類院校尤為嚴重，這是客觀事實。缺乏相應的基礎條件，就難以開展相應的理論和實踐教學。人工智能作為一門新興前沿學科，對軟、硬件設施的要求是比較高的。一些課程的開設會非常依賴于一些專業設備或軟件。

3.4教學經驗的積累非一日之功

人工智能是一門新興的專業，目前很多專業還沒有成熟的教學案例可以參考，教材資源也比較匱乏。一些課程的教學過程中需要具體的教學案例，如機器學習教學中可能會用到訓練數據集和測試數據集、程序代碼、演示程序等等。這些教學素材的積累，還有教學經驗，均非一日之功，需要長時間的總結和積累，才可能把這門專業變得成熟。

接下來給出幾條解決措施：（1）應加大人工智能專業人才培養。學校不僅要“引進來”，還需要“走出去”。不僅要引進該專業的新教師，還要鼓勵在校教師進行人工智能專業的學歷或非學歷進修，鼓勵他們參加各類相關培訓。（2）地方政府和學校應加大對人工智能專業建設的投入。目前國家已經正式把人工智能作為國家未來發展戰略的一部分，因此誰能搶占先機，誰就有希望在未來的發展中領先。此外，學校和地方政府也可以積極向國家申請專項資助進行專業建設，否則今后東西部發展不均衡現象會愈發嚴重。（3）從現在開始，相關專業教師均可以著手開始教學準備，不僅要研讀現有教材和一些互聯網課程，而且還要搜集素材和案例，建設教學資源庫。不能等著正式發文才開始著手準備。

4結語

本文針對西部師范類二本院校人工智能課程體系的建設提出了一些自己的見解。首先，本文認為師范類二本院校建設人工智能專業時應該結合自身特色，以師范為特色，以培養中、小學人工智能教育教學人才為目標，開展“人工智能+師范”的課程體系建設。其次，本文分析了“人工智能+師范”的課程體系建設思路，提出了具體的課程設置方案和措施。最后，對當前西部地區師范類二本院校開設人工智能專業的困難進行了分析，并給出了對策。

參考文獻

[1] 向偉，黃勤珍.新工科背景下民族高校人工智能專業建設及創新人才培養探索[J].計算機教育，2019（10）：46-50.

[2] 劉麗珍，宋巍，王萬森，等.高師院校人工智能師范類本科專業人才培養分析[J].計算機教育，2019（10）：9-11.