師范院校人工智能與編程教師培養(yǎng)初探

夏立 鄭耿忠 傅胤榮

摘要：高等院校作為人工智能人才培養(yǎng)的高地將為我國的人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供創(chuàng)新體系與學(xué)科體系。本文通過對《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》等相關(guān)改革文件的分析，討論在該計劃框架下師范院校開展人工智能與編程教師培養(yǎng)的建議和策略，并認(rèn)為師范院校開展相關(guān)人才培養(yǎng)，可以從三個方面著手：高校學(xué)生一是依托人工智能技術(shù)，進行相關(guān)教學(xué)實踐;二是面向中小學(xué)人工智能教師進行相關(guān)課程設(shè)置;三是面向全體高校學(xué)生進行人工智能基礎(chǔ)課程設(shè)置。

關(guān)鍵詞：教師;高等院校;人工智能;創(chuàng)新體系

中圖分類號：G434 ?文獻標(biāo)識碼：A ?論文編號：1674-2117（2020）21-0103-04

● 《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》等相關(guān)政策文件分析

2018年4月2日，教育部印發(fā)《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》，提出高等院校將進行人工智能學(xué)科建設(shè)、人才培養(yǎng)、理論創(chuàng)新、技術(shù)突破和應(yīng)用示范全方位發(fā)展[1]，自2020年開始，要在高校中建立新一代人工智能發(fā)展的高校科技創(chuàng)新體系、學(xué)科體系，并讓高校成為新一代人工智能發(fā)展人才的高地。教育部科學(xué)技術(shù)司司長雷朝滋[2]就《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》在答記者問中指出，人工智能領(lǐng)域的人才培養(yǎng)主要分為三個方面：一是“人工智能+X”的人工智能專業(yè)教育人才培養(yǎng)模式，即人工智能與教育學(xué)、心理學(xué)、計算機、數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)等學(xué)科的交叉融合，對照“國家和區(qū)域產(chǎn)業(yè)需求”設(shè)置相關(guān)聯(lián)的人工智能專業(yè);二是人工智能相關(guān)的職業(yè)教育，即人工智能相關(guān)專業(yè)縱深的建設(shè)，如對“人工智能基礎(chǔ)、機器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”等主干課程的建設(shè);三是在大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容中，納入人工智能相關(guān)內(nèi)容，使其成為每一位大學(xué)生的基礎(chǔ)類學(xué)科。

高等院校將成為新一代人工智能發(fā)展人才的高地，這其中，承擔(dān)師資建設(shè)與培養(yǎng)的師范院校，將著力于面向中小學(xué)人工智能教育的未來師資培養(yǎng)的工作。2018年1月，國務(wù)院頒布了《關(guān)于全面深化新時代教師隊伍建設(shè)改革的意見》[3]（以下簡稱《意見》），《意見》強調(diào)，教師應(yīng)該“主動適應(yīng)信息化、人工智能等新技術(shù)變革，積極有效開展教育教學(xué)”。為貫徹落實《意見》，推動教師適應(yīng)信息化、人工智能等新技術(shù)，教育部于2018年4月印發(fā)了《教育信息化2.0行動計劃》[4]，提出了“人工智能+教師隊伍建設(shè)行動”，推動以人工智能手段支持“教師治理、教師教育、教育教學(xué)、精準(zhǔn)扶貧”等新路徑。《教育信息化2.0行動計劃》在“人工智能+教師隊伍建設(shè)行動”框架下的師范生培養(yǎng)方案，強調(diào)了師范生信息素養(yǎng)培育與師范生信息化教學(xué)能力培養(yǎng)的重要性，以及完善相對應(yīng)的師范教育課程體系的重要性。教育部2018年9月發(fā)布的《教育部關(guān)于實施卓越教師培養(yǎng)計劃2.0的意見》[5]中指出，人工智能等新技術(shù)將與教師教育課程全方位融合，并對計劃實施高校加強教師教育的學(xué)科建設(shè)，完善學(xué)位授予點布局，教育碩士、教育博士授予單位及授予點向師范院校傾斜。而教育部針對該計劃所做的說明，則更加細(xì)化了在信息化時代背景下，師范院校需要加快形成高水平師范人才培養(yǎng)體系，從源頭上培養(yǎng)高素質(zhì)教師，并經(jīng)過五年左右的努力，辦好一批高水平、有特色的教師教育院校和師范專業(yè)。[5-6]

作為高素質(zhì)教師培養(yǎng)的源頭，在人工智能背景下的師范類院校與綜合類高校相比，需要突出其教師培養(yǎng)的核心特色，在高等師范教育中，人工智能相關(guān)知識和技能課程需要在師范生的培養(yǎng)中引入，同時教師實施智能教育能力需要進行培養(yǎng)。2018年5月，北京師范大學(xué)黨委書記程建平教授[6]在接受記者采訪時表示，針對《關(guān)于全面深化新時代教師隊伍建設(shè)改革的意見》提出師范院校在教師隊伍建設(shè)中具有極端重要性的戰(zhàn)略地位，人工智能時代為教師教育學(xué)科與專業(yè)建設(shè)提供了新的契機。

● 師范院校人工智能教育體系規(guī)劃

師范教育的本質(zhì)在于培養(yǎng)育人者[8]，根據(jù)高等院校在人工智能時代的定位目標(biāo)以及國家對教師培養(yǎng)與教師發(fā)展的要求，師范院?？稍谄鋵W(xué)科建設(shè)與人才培養(yǎng)的體系規(guī)劃中開展人工智能育人者的培養(yǎng)工作，具體可以從以下三個方面入手。

首先是依托人工智能技術(shù)，進行相關(guān)教學(xué)實踐。人工智能與教育進行深度融合，可以為教育變革提供新方式[1]，結(jié)合其自身特點，在教育領(lǐng)域，師范院?？梢杂懻撊斯ぶ悄芗夹g(shù)如何推進教育均衡發(fā)展，促進教育公平，提高教育質(zhì)量。[1]師范院?？梢越Y(jié)合自身特點與研究所長，針對人工智能對教育教學(xué)的影響，開展相關(guān)課程，進行相關(guān)科研工作，將人工智能與教育教學(xué)的關(guān)系理論化、系統(tǒng)化，并形成相關(guān)教學(xué)體系，形成長效的科研方案。

其次是面向中小學(xué)人工智能教師進行相關(guān)課程設(shè)置。作為人工智能教育、教學(xué)與科研的高地，教育部支持高校教師參與中小學(xué)人工智能普及教育及相關(guān)研究工作。[1]師范教育作為“科教興國”的“工作母機”[9]，承擔(dān)著我國中小學(xué)教育階段的人才培養(yǎng)工作。這樣的責(zé)任與使命在人工智能時代也一樣適用。因此，在人工智能時代，師范院校將成為培養(yǎng)中小學(xué)階段的人工智能課程類教師的搖籃。培養(yǎng)此類師范生的目標(biāo)除了掌握一定程度的人工智能相關(guān)的知識，作為其豐富而深厚的專業(yè)理論知識，同時要掌握一系列有效地向?qū)W生傳遞知識，培養(yǎng)學(xué)生相應(yīng)的技能、品德等的方法[8]，結(jié)合人工智能的課程設(shè)置，他們還需要應(yīng)用教學(xué)的技能，將人工智能的知識有效地傳遞給學(xué)生。

在專業(yè)知識層面，中小學(xué)進行人工智能教育的核心載體就是面向中小學(xué)的編程教育。教育部教師工作司司長任友群教授[10]在接受記者采訪時表示，人工智能應(yīng)該列入中小學(xué)生的必修課程內(nèi)容，進行人工智能教學(xué)，其目標(biāo)是素養(yǎng)培育，抓手是編程實踐。教育部在2018年9月針對十三屆全國人大一次會議提出的《關(guān)于人工智能背景下中小學(xué)編程教育發(fā)展的建議》中提到的“鼓勵支持師范類院校開設(shè)計算機科學(xué)相關(guān)專業(yè)，為中小學(xué)編程教育培養(yǎng)、供給專業(yè)師資”[11]，明確了師范院校在中小學(xué)編程教育培育與專業(yè)師資建設(shè)中的核心作用。同時教育部強調(diào)，針對在校的師范生將通過推進師范類專業(yè)認(rèn)證等推動師范院校提高編程教育相關(guān)專業(yè)的師資培養(yǎng)質(zhì)量。[11]師范院校的以編程教育作為抓手的面向中小學(xué)人工智能未來教師培養(yǎng)課程的設(shè)置，將成為決定我國基礎(chǔ)教育階段人工智能教學(xué)開展成效的主要因素。中小學(xué)階段的人工智能課程的相關(guān)授課教師應(yīng)該如何培養(yǎng)，將是師范院校今后面對的一個重要課題。

人工智能與編程教師的培養(yǎng)其本質(zhì)上是培養(yǎng)可以利用先進技術(shù)，掌握適合該學(xué)科特質(zhì)和學(xué)生實際情況的教學(xué)方法，并能將技術(shù)知識和教學(xué)方法知識融合，進行人工智能與編程教育專業(yè)知識傳授的合格教師。從這個角度來看，目前學(xué)界對人工智能與編程教師的培養(yǎng)首先是對學(xué)科本身的知識與內(nèi)容進行全局的考慮，然后，師范院校會組織團隊了解適合該學(xué)科的教學(xué)模式、相關(guān)教育學(xué)原理，最后會在師范生的培養(yǎng)模式中融入與學(xué)科相關(guān)的技術(shù)手段。[12]上述針對師范生進行專業(yè)知識、教學(xué)知識和技術(shù)知識的融合是借鑒了TPACK理論[13]的內(nèi)涵，適用于人工智能與編程教育師范生培養(yǎng)的具體領(lǐng)域。

最后是面向全體高校學(xué)生進行人工智能基礎(chǔ)課程設(shè)置。2018年9月教育部發(fā)布的《關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育 全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》中提到，以促進學(xué)生全面發(fā)展為中心[14]作為高等院校的人才培養(yǎng)的原則。2019年4月，參考《教育部關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育 全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》，以加快建設(shè)一流本科教育為目標(biāo)，上海市教育委員會發(fā)布了《上海高校大學(xué)計算機課程教學(xué)改革參考方案》（以下簡稱《參考方案》），提出高校大學(xué)計算機課程的教學(xué)是面向全體在校大學(xué)生，是大學(xué)公共基礎(chǔ)課程教學(xué)體系的重要組成部分。[15]《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》中提到，面向高校學(xué)生的計算機基礎(chǔ)教育過程中需要將人工智能納入大學(xué)計算機基礎(chǔ)教學(xué)內(nèi)容[1]，納入的方式分成兩類：一是人工智能相關(guān)知識;二是人工智能相關(guān)的技能課程。[1]關(guān)于相關(guān)的基礎(chǔ)知識，中國教育科學(xué)研究員王素指出，培養(yǎng)人工智能人才需要與基礎(chǔ)教育相配合，需要在基礎(chǔ)教育中重視數(shù)學(xué)和理科學(xué)習(xí)，結(jié)合英國著名教育學(xué)家巴茲爾·伯恩斯坦的學(xué)科知識構(gòu)建理論，作為人工智能基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)、理科、工程等知識與人工智能成層級化知識結(jié)構(gòu)[16]，人工智能的整體知識結(jié)構(gòu)是需要其基礎(chǔ)知識作為支撐以此構(gòu)建其整體的知識結(jié)構(gòu)。關(guān)于相關(guān)的技能課程，《參考方案》中提出，人工智能的大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程主要是新一代信息技術(shù)的應(yīng)用、創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)、計算思維、專業(yè)融合與應(yīng)用創(chuàng)新等能力，這其中包括了人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算[15]等相關(guān)的應(yīng)用類課程。這類課程的知識結(jié)構(gòu)參考巴茲爾·伯恩斯坦的知識構(gòu)建理論，可以歸類為平行化知識結(jié)構(gòu)[16]，人工智能與大數(shù)據(jù)、云計算等課程之間的關(guān)系是互相平行并不互斥。

● 結(jié)論

對于各高校如何具體開展人工智能相關(guān)的工作，包括專業(yè)體系、課程內(nèi)容、教學(xué)方式等涉及實際教學(xué)行為的工作，教育部《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》中建議各高校在執(zhí)行過程中需要結(jié)合實際情況。[1]《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》為我國高等學(xué)校在人工智能背景下的責(zé)任和要求指明了下一階段的發(fā)展方向。作為以培養(yǎng)師資人才為己任的高等師范院校，在人工智能背景下的重要使命就是培養(yǎng)適應(yīng)人工智能大環(huán)境的具有教育屬性的師范人才，根據(jù)人工智能時代下的師范生培養(yǎng)模式的特性，在該模式中，人工智能類專業(yè)的建設(shè)需要結(jié)合作為核心的師范院校相關(guān)優(yōu)勢，并從三個維度進行探討：一是依托人工智能技術(shù)，進行相關(guān)教學(xué)實踐;二是面向中小學(xué)人工智能教師進行相關(guān)課程設(shè)置;三是面向全體高校學(xué)生進行人工智能基礎(chǔ)課程設(shè)置。

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