西部二本師范院校人工智能課程體系建設(shè)研究

敬思遠(yuǎn)

摘 要 提出“人工智能+師范”的復(fù)合專業(yè)培養(yǎng)新模式。圍繞中、小學(xué)人工智能師范人才培養(yǎng)這一目標(biāo)，結(jié)合二本院校辦學(xué)特點，提出了二本院校師范類人工智能課程體系的建設(shè)方案。對課程體系的具體實施展方案進(jìn)行了介紹。最后，對當(dāng)前西部地區(qū)二本師范院校建設(shè)人工智能專業(yè)的困難進(jìn)行了分析，并給出對策。

關(guān)鍵詞 人工智能 師范 人才培養(yǎng) 課程體系 西部地區(qū)

中圖分類號：G652 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)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(wù)院和教育部相繼印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》（國發(fā)[2017]35號，以下簡稱《發(fā)展規(guī)劃》）和《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)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(fā)展的重大戰(zhàn)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(chǔ)上拓寬人工智能專業(yè)教育內(nèi)容，形成‘人工智能+X復(fù)合專業(yè)培養(yǎng)新模式”。本文以《發(fā)展規(guī)劃》和《行動計劃》為綱領(lǐng)，結(jié)合師范類二本院校當(dāng)前的相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)，研究探索了師范類二本院校人工智能課程體系建設(shè)的思路和具體實施措施。本文還分析了西部地區(qū)二本院校推進(jìn)人工智能課程體系建設(shè)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(shè)思路

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

建設(shè)人工智能專業(yè)需要結(jié)合本校辦學(xué)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(yè)多學(xué)科交叉融合的特點，而且還要結(jié)合自身辦學(xué)定位進(jìn)行思考，即為國家培養(yǎng)基礎(chǔ)教育階段的師資專業(yè)人才。[2]本文認(rèn)為，師范類二本院校在設(shè)計人工智能專業(yè)課程體系時需要以“人工智能+師范”的原則為導(dǎo)向，不僅要傳授學(xué)生的人工智能專業(yè)知識，還要使學(xué)生發(fā)展自己的教育理念和掌握相應(yīng)的教學(xué)技能。本文在設(shè)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(xué)性

課程體系必須具有科學(xué)性。首先，它必須是循序漸進(jìn)式的，應(yīng)該考慮到學(xué)生的知識基礎(chǔ)和認(rèn)知水平;其次，它需要體現(xiàn)出和計算機類其它專業(yè)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(yè)的課程;再次，在本科階段，特別是在二本院校，課程體系設(shè)計必須理論與實踐相結(jié)合，通過實踐來加深學(xué)生對理論知識的理解。

1.2課程內(nèi)容的先進(jìn)性

人工智能是一門相對比較年輕的學(xué)科，而且該領(lǐng)域發(fā)展非常快，因此確保課程內(nèi)容的先進(jìn)性是非常重要的。但是，需要指出的是，課程體系的建設(shè)不能一味地只顧“先進(jìn)”，而忽略基礎(chǔ)的重要性?，F(xiàn)在很多高校在創(chuàng)建人工智能課程時，完全圍繞Deep Learning來設(shè)計，好像掌握了該技術(shù)就相當(dāng)于掌握了人工智能。這是一種非常嚴(yán)重的錯誤思維。要知道，沒有一項技術(shù)是永恒的，Deep Learning也只不過是人工智能發(fā)展道路上的一個階段。因此，如果僅僅完全圍繞Deep Learning進(jìn)行設(shè)計，那么該課程體系就會是無根之木。該課程體系下培養(yǎng)出的學(xué)生將不具有持續(xù)學(xué)習(xí)的能力，很容易被淘汰。

1.3體現(xiàn)出師范類特色

師范類二本院校的人工智能課程應(yīng)該有別于其他類型高校，其培養(yǎng)的人才需滿足中、小學(xué)階段的人工智能教學(xué)要求，是“人工智能+師范”的復(fù)合型人才。同時，也需要兼顧學(xué)生進(jìn)一步深造的要求，課程設(shè)置不能與社會需求脫節(jié)，應(yīng)為其轉(zhuǎn)型為研究型或應(yīng)用型的人工智能專業(yè)人才提供可行的發(fā)展道路。

2課程體系的具體設(shè)置與實施

本節(jié)將重點介紹師范類二本院校人工智能專業(yè)課程體系的設(shè)計?；诋?dāng)前師范類二本院校的課程設(shè)計特點，筆者將學(xué)生的學(xué)習(xí)分為三個階段，并基于這三個階段進(jìn)行課程體系的設(shè)計。接下來對這三個階段進(jìn)行分別介紹。

2.1基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段

該階段主要針對大一新生，其目標(biāo)是令其掌握人工智能專業(yè)的一些必備基礎(chǔ)知識（例如基礎(chǔ)數(shù)理知識、基礎(chǔ)編程知識等），同時對學(xué)生進(jìn)行通識教育，提高學(xué)生的基礎(chǔ)素質(zhì)。

2.2專業(yè)提升階段

該階段主要針對大二的學(xué)生，其目標(biāo)是另其在大一學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步夯實專業(yè)基礎(chǔ)（例如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、機器學(xué)習(xí)基礎(chǔ)等）知識。同時，采用理論+實踐的學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生通過一些實戰(zhàn)項目來加深對理論知識的理解。此外，該階段的學(xué)生應(yīng)該可以初步參加學(xué)科競賽或者助研，進(jìn)一步提升專業(yè)水平。

2.3實踐創(chuàng)新階段

實踐創(chuàng)新階段主要針對大三和大四的學(xué)生。該階段的學(xué)生應(yīng)該學(xué)習(xí)當(dāng)前的前沿技術(shù)（例如人臉識別、文本分類等），同時還應(yīng)該學(xué)習(xí)教育學(xué)方向的知識。此外，該階段的學(xué)生應(yīng)該大量參加學(xué)科競賽，同時圍繞人工智能教學(xué)相關(guān)知識展開訓(xùn)練。

綜合上述分析，本文提出的人工智能課程體系設(shè)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(shè)計中，仍然包含了傳統(tǒng)的通識課程、專業(yè)基礎(chǔ)課，以及專業(yè)選修課。圖中主要列出了專業(yè)基礎(chǔ)課。從圖中可以看到，該課程體系設(shè)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(xué)習(xí)貫穿了整個本科教學(xué)始終。這是與傳統(tǒng)計算機專業(yè)課程的主要區(qū)別之一。其次，在基礎(chǔ)學(xué)習(xí)階段，本文新增了認(rèn)知科學(xué)作為該專業(yè)的基礎(chǔ)課程。筆者認(rèn)為，認(rèn)知科學(xué)課程能夠很好地促進(jìn)學(xué)生對人工智能相關(guān)技術(shù)的理解。第三，本文在專業(yè)提升階段將機器學(xué)習(xí)作為專業(yè)基礎(chǔ)課程。將機器學(xué)習(xí)作為專業(yè)基礎(chǔ)課之一的原因是，當(dāng)前的人工智能發(fā)展仍然是以機器學(xué)習(xí)為主，其它一些人工智能相關(guān)知識可以作為專業(yè)選修課，例如符號推理、計算智能等等。第四，本文在實踐創(chuàng)新階段將深度學(xué)習(xí)作為核心專業(yè)課程，并且進(jìn)一步講授一些目前最新的應(yīng)用領(lǐng)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(dǎo)學(xué)生參加大量的實踐和學(xué)科競賽。第五，在專業(yè)提升階段和實踐創(chuàng)新階段均引入了師范相關(guān)課程，包括教育學(xué)綜合以及教育實踐，可以考慮引導(dǎo)學(xué)生開發(fā)或使用面向人工智能的基礎(chǔ)教學(xué)軟件（如趣味智能編程等）。

3當(dāng)前的困境

3.1師資隊伍建設(shè)困難

開設(shè)人工智能相關(guān)課程需要非常專業(yè)的、高水平的師資隊伍。與傳統(tǒng)計算機類專業(yè)對教師的知識要求不同，人工智能專業(yè)教師需要有更強的數(shù)理基礎(chǔ)，以及更全面的專業(yè)知識，不能只了解計算機相關(guān)知識。而目前人工智能正處于高速發(fā)展階段，人才供不應(yīng)求。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。此外，目前國內(nèi)大部分高校都在建設(shè)人工智能專業(yè)，這使得人工智能專業(yè)人才缺口進(jìn)一步擴大。作為西部師范類二本高校，要開設(shè)人工智能專業(yè)首先要面對的問題就是師資隊伍建設(shè)。

3.2學(xué)生缺乏相關(guān)基礎(chǔ)知識

西部師范類二本院校學(xué)生的生源大多來自西部地區(qū)地級市以下地區(qū)，今后就業(yè)也大多是面向這些地區(qū)。因此，在這類院校培養(yǎng)人工智能+師范的復(fù)合型人才，對西部地區(qū)普及人工智能是非常重要的。但由于這些地區(qū)大多欠發(fā)達(dá)，因此這些學(xué)生也缺乏相應(yīng)的基礎(chǔ)知識，這對該類院校人工智能專業(yè)的發(fā)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(shè)施較差，師范類院校尤為嚴(yán)重，這是客觀事實。缺乏相應(yīng)的基礎(chǔ)條件，就難以開展相應(yīng)的理論和實踐教學(xué)。人工智能作為一門新興前沿學(xué)科，對軟、硬件設(shè)施的要求是比較高的。一些課程的開設(shè)會非常依賴于一些專業(yè)設(shè)備或軟件。

3.4教學(xué)經(jīng)驗的積累非一日之功

人工智能是一門新興的專業(yè)，目前很多專業(yè)還沒有成熟的教學(xué)案例可以參考，教材資源也比較匱乏。一些課程的教學(xué)過程中需要具體的教學(xué)案例，如機器學(xué)習(xí)教學(xué)中可能會用到訓(xùn)練數(shù)據(jù)集和測試數(shù)據(jù)集、程序代碼、演示程序等等。這些教學(xué)素材的積累，還有教學(xué)經(jīng)驗，均非一日之功，需要長時間的總結(jié)和積累，才可能把這門專業(yè)變得成熟。

接下來給出幾條解決措施：（1）應(yīng)加大人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)。學(xué)校不僅要“引進(jìn)來”，還需要“走出去”。不僅要引進(jìn)該專業(yè)的新教師，還要鼓勵在校教師進(jìn)行人工智能專業(yè)的學(xué)歷或非學(xué)歷進(jìn)修，鼓勵他們參加各類相關(guān)培訓(xùn)。（2）地方政府和學(xué)校應(yīng)加大對人工智能專業(yè)建設(shè)的投入。目前國家已經(jīng)正式把人工智能作為國家未來發(fā)展戰(zhàn)略的一部分，因此誰能搶占先機，誰就有希望在未來的發(fā)展中領(lǐng)先。此外，學(xué)校和地方政府也可以積極向國家申請專項資助進(jìn)行專業(yè)建設(shè)，否則今后東西部發(fā)展不均衡現(xiàn)象會愈發(fā)嚴(yán)重。（3）從現(xiàn)在開始，相關(guān)專業(yè)教師均可以著手開始教學(xué)準(zhǔn)備，不僅要研讀現(xiàn)有教材和一些互聯(lián)網(wǎng)課程，而且還要搜集素材和案例，建設(shè)教學(xué)資源庫。不能等著正式發(fā)文才開始著手準(zhǔn)備。

4結(jié)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(shè)提出了一些自己的見解。首先，本文認(rèn)為師范類二本院校建設(shè)人工智能專業(yè)時應(yīng)該結(jié)合自身特色，以師范為特色，以培養(yǎng)中、小學(xué)人工智能教育教學(xué)人才為目標(biāo)，開展“人工智能+師范”的課程體系建設(shè)。其次，本文分析了“人工智能+師范”的課程體系建設(shè)思路，提出了具體的課程設(shè)置方案和措施。最后，對當(dāng)前西部地區(qū)師范類二本院校開設(shè)人工智能專業(yè)的困難進(jìn)行了分析，并給出了對策。

參考文獻(xiàn)

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[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(yè)人才培養(yǎng)分析[J].計算機教育，2019（10）：9-11.