K-12機器人教育企業(yè)師資需求研究

楊偉杰,杜芳芳,張 彥

(1.廣東省外語藝術職業(yè)學院 信息技術學院,廣州 510640;2.華南師范大學 教育信息技術學院,廣州 510631;3.廣東藥科大學 醫(yī)藥信息工程學院,廣州 510006)

0 引言

2017年7月,國務院發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出要完善人工智能領域人才培養(yǎng)體系,力爭人工智能領域在2030年居全球前列。[1]機器人教育作為K-12階段人工智能教育、STEAM課程及創(chuàng)客教育的重要載體,[2]得到學校和市場的高度認可,讓孩子從小學編程、機器人和人工智能已成為新的教育熱點。在校內開設創(chuàng)新型課程的需求與在校外培訓產業(yè)發(fā)展的共同作用下,形成了大量面向人工智能和STEAM教育的機器人教育師資需求。在此背景下,國內培養(yǎng)機器人教育師資的相關專業(yè),如教育技術學、計算機科學與技術(師范)和科學教育等迎來了空前的發(fā)展機遇,但是快速發(fā)展的人工智能技術和激烈的市場競爭也使機器人教育師資的培養(yǎng)面臨新的挑戰(zhàn)。

厘清機器人教育師資實際社會需求,是做好機器人教育師資人才培養(yǎng)改革的重要前提,對優(yōu)化專業(yè)人才培養(yǎng)方案、設計課程體系和選用教材具有重要意義?；谌肆Y源培訓需求分析理論,通過對網絡招聘信息的內容分析,深度調查機器人教育師資的崗位基本情況,為K-12階段機器人教育師資的人才培養(yǎng)改革提供借鑒。

1 研究設計

1.1 研究問題

聚焦兩個問題:K-12機器人教育企業(yè)師資整體需求;如何根據企業(yè)對機器人教育師資需求調整人才培養(yǎng)。

1.2 研究方法

互聯(lián)網時代,網絡招聘成為企業(yè)招聘的主流方式,網絡招聘文本中包含了工作崗位的企業(yè)信息、學歷要求、工作職責和知識技能等崗位所需技能具體描述,[3]通過研究網絡招聘信息,了解用人單位對機器人教育師資的真實需求。對招聘信息的分析,主要采用量化統(tǒng)計和質性分析相結合的內容分析研究方法。在分析師資整體需求情況時主要使用SPSS 20和自編Python程序對數據進行編碼和統(tǒng)計分析。

1.3 數據采集

綜合考慮招聘網站規(guī)模、招聘信息數量、應用范圍、使用評價等因素,選取了前程無憂招聘網站發(fā)布的相關招聘信息作為研究數據來源。使用“機器人教師”為檢索關鍵詞,在前程無憂網站中檢索機器人教育相關崗位招聘信息,然后利用Python爬蟲來獲取招聘信息數據,[4]于2021年6月26日檢索到476條招聘信息。

1.4 數據清洗

為了提高數據的有效性,首先要進行數據的清洗。通過分析,發(fā)現(xiàn)爬蟲爬取到的原始數據主要存在的問題包括數據錯位、無關數據和缺失數據等。首先是企業(yè)在填寫崗位職責和任職要求時前后順序不一致,有的企業(yè)將素養(yǎng)要求和企業(yè)簡介放在同一標簽位置,爬蟲使用正則表達式通過網頁標簽判斷數據位置導致下載的數據錯位;其次是有部分數據內容與本研究無關;再次是對應字段的缺失值較多,無法有效分析。在剔除內容重復、字段缺失、工作類型、學歷要求不符、與教學工作無關內容等數據后,共得到445條有效數據,數據有效率為93.17%。對部分月薪表達不一致的數據,進行自編Python程序統(tǒng)一換算。最終招聘數據導入到Excel文件。

1.5 數據分析

將清洗和整理后的數據導入SPSS 20進行編碼,從行業(yè)分布、用人單位規(guī)模、工作地點、崗位分布、薪資水平、學歷要求、專業(yè)優(yōu)先等維度分析國內機器人教育企業(yè)師資整體需求和崗位情況。

2 研究結果與討論

2.1 行業(yè)以教育培訓類為主,用人單位以民營中小型企業(yè)為主

崗位的行業(yè)分布包括教育(含培訓和院校,80.4%);計算機及互聯(lián)網類行業(yè)(含軟件和電子技術,12.8%);其他(含傳媒與影視、玩具、貿易、工程等,6.8%)。用人單位性質分類參照招聘網站的劃分標準,包括民營公司(83.1%)、創(chuàng)業(yè)公司(4.5%)、非營利組織(4.0%)、上市公司(3.4%),其他(含合資、外資和國企,5.0%)。企業(yè)規(guī)模分布情況為:規(guī)模小于50人的占31.91%;規(guī)模為50～150人的占41.80%;規(guī)模為150～500人的占16.85%;500～1000人的占5.39%;1000人以上占4.05。其中中型及大型企業(yè)多以連鎖品牌形式運營,在多個城市開辦分校。這說明機器人教育師資崗位的行業(yè)分布以教育培訓類為主,用人單位類型以民營中小型企業(yè)為主。

2.2 工作地點聚集在一線城市,崗位以課程教學和綜合管理為主

對崗位所在城市按國家?guī)罱洕鷧^(qū)劃分進行二級編碼,統(tǒng)計結果如圖1所示,機器人教育師資需求主要集中在我國東部地區(qū)(68.5%),中部和西部相對較少。明確標注了崗位所在城市的數據共有442條,從城市分布的角度看,機器人教育師資主要聚集在“北上廣深”四大一線城市及東部、中部、西部的省會城市。崗位頻數排名前十的城市分布如圖2所示,前十城市的教師崗位占比合計為57.8%,整體來看,目前機器人教育師資崗位的城市分布與國內人工智能產業(yè)主要布局基本一致,其中廣東省的機器人教育師資需求總量最大,占全國的30.2%。從工作地點分布可見機器人教育產業(yè)存在明顯的經濟發(fā)達地區(qū)聚集效應,一方面表明先進制造業(yè)和信息技術產業(yè)發(fā)達的省市的政府、教育管理部門、學校和家長更重視和接受面向人工智能的機器人教育,另一方面說明我國機器人教育乃至更大范圍的STEAM教育領域整體上存在著發(fā)展不充分、不均衡等問題。對于中西部欠發(fā)達地區(qū),尤其是農村地區(qū)的學生而言,接受創(chuàng)新型課程教育的機會缺少。

圖1 師資需求區(qū)域分布

圖2 崗位頻數排名前十城市分布

編寫基于Jieba庫的Python程序對崗位名稱進行詞頻分析,歸納整理后將師資崗位群劃分為課程教學類和綜合主管類。使用正則表達式對崗位名稱按大類進行二次編碼,統(tǒng)計結果表明,課程教學類崗位406個占91.2%,綜合主管類崗位39個占8.8%。其中,課程教學類崗位包含機器人教師(占87.2%)和機器人資深教師(占12.8%)兩種子類型。教師子類型的崗位名稱有機器人教師、少兒編程教師、創(chuàng)客教師、樂高教師、比賽指導教師等;資深教師子類型的崗位名稱有資深教師、教學主管、教研員、教研總監(jiān)等。綜合主管類崗位包含執(zhí)行校長、執(zhí)行副校長、店長等。根據崗位類別的分析結果,可將機器人教育企業(yè)師資的職業(yè)生涯成長路徑總結為“新手教師→資深教師→教研員→教學主管→教學總監(jiān)→執(zhí)行副校長→執(zhí)行校長(店長)和企業(yè)合伙人”。

2.3 薪資水平普遍高于高職平均水平,學歷要求大專以上

整體樣本起薪情況如圖3所示,課程教學類崗位的起薪中4千元/月及以上的合計占81.1%,綜合主管類崗位的起薪中4千元/月及以上的合計占94.9%,其中8千元/月及以上占41.0%,說明機器人教育師資的薪資水平普遍較高,其中綜合管理類比課程教學類的崗位起薪要高。北京大學“全國高校畢業(yè)生就業(yè)狀況調查”課題組于2021年開展了高校畢業(yè)生問卷調查,調查結果中2021年?？粕脑缕鹦剿銛灯骄禐?910元,[5]說明機器人教育師資的起薪整體水平要明顯高于高職畢業(yè)生的平均水平。

圖3 師資起薪水平分布

師資崗位的學歷要求如圖4所示,對明確列出學歷要求的353條記錄分析,表明主要以大專學歷為主(69.41%),以本科(25.21%)和碩士研究生(3.97%)學歷為輔。其中學歷要求為碩士的崗位集中在教研員和教學總監(jiān)、課程設計、教研經理等。對指定了工作經歷要求的445個樣本進行統(tǒng)計,結果表明企業(yè)對師資的工作經驗要求相對寬松,無工作經驗要求的占65.2%,1～2年工作經驗的占25.6%,3～4年以上工作經驗占9.2%。

圖4 學歷要求分布

2.4 錄用專業(yè)來源相對寬泛,重視師資職后技能培訓

專業(yè)優(yōu)先的數據反映了人力資源市場上用人單位對應聘者所學專業(yè)的期望和錄用選擇的限制邊界。機器人課程教學類崗位人才錄用“專業(yè)優(yōu)先”集中在理工大類(占60%)、師范大類(占29.33%)和其它類(占10.67%)。對其詞頻排序后,課程教學類崗位優(yōu)先錄用的前15個“專業(yè)”占比如圖5所示。表明目前企業(yè)招收的師資專業(yè)來源相對廣泛,其中排名前五的是計算機、師范、機械、理工科、學前教育,說明“專業(yè)優(yōu)先”中“專業(yè)”的表達明顯存在概念寬泛和邊界重疊的情況。一方面反映出機器人教學的跨學科特點及企業(yè)的復合型師資需求,另一方面突顯國內機器人教育師資供需存在顯著的結構性矛盾,即企業(yè)人才需求量大,而高校中能提供系統(tǒng)職前師資培養(yǎng)的教育技術學、計算機科學與技術(師范)和科學教育等專業(yè)受到招生規(guī)模小、學生就業(yè)方向多的影響,留給教育培訓市場的整體人才供給量很小。用人單位只好寬泛地招聘計算機、理工科、師范等人員。用人單位重視員工的職業(yè)技能培訓,培養(yǎng)入職人員迅速掌握機器人教育知識與技能。同時,出現(xiàn)了企業(yè)機器人師資的培訓師資缺失、課程教學不夠規(guī)范和課程研發(fā)能力不足等問題,限制了產業(yè)的持續(xù)發(fā)展和規(guī)模的壯大。

圖5 課程教學類崗位前十五個優(yōu)先錄用的專業(yè)

3 研究結論與建議

結合人工智能時代背景及機器人教育產業(yè)特點,提出高校相關專業(yè)制訂機器人教育人才培養(yǎng)方案和人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新和改革建議。

一是把握時代機遇,擴大師資培養(yǎng),促進教育均衡發(fā)展。人工智能教育時代的來臨,給機器人教育產業(yè)帶來了新的發(fā)展機遇,也使我國機器人教育師資乃至創(chuàng)新型課程師資整體供應存在的結構性不足等問題日漸突顯。相關專業(yè)要從爭奪新時代“人工智能+教育”戰(zhàn)略機遇的高度,服務我國人工智能教育人才培養(yǎng)體系建設的大局出發(fā),及時調整專業(yè)定位和辦學方向,培育面向人工智能的機器人教育專業(yè)特色方向,爭取加大招生配額,創(chuàng)新和改進人才培養(yǎng)模式,及時響應和適配社會人才需求。尤其在我國的中、西部地區(qū)和東部欠發(fā)達地區(qū),學校的軟硬件設施和師資力量不夠均衡,機器人制作與競技還未普及,[6]這些地區(qū)更要加大機器人教育等創(chuàng)新型課程師資的招生數量和培養(yǎng)力度,充分發(fā)揮學校教育和社會教育協(xié)同、校內校外師資互補的作用,服務人工智能教育,促進教育均衡發(fā)展。

二是面向人工智能,完善課程體系,以賽促教、以賽促學。機器人教育作為落實人工智能教育課程的一個重要載體,是融合了自動控制、機械結構設計、數學與物理、可視化編程、電子電路、傳感器技術[7]、物聯(lián)網技術、智能控制、人文與藝術等多學科交叉融合的跨學科教學形式。人工智能技術的發(fā)展,使K-12機器人教育從強調機械電子的機器自動化控制向強調萬物互聯(lián)的機器智能發(fā)展,視覺識別、自然語言處理、物聯(lián)網技術、云端交互技術、智能傳感技術、人型機器人、無人機等全新技術和新型教具層出不窮,對師資提出了更高的理論知識、技術實踐、科學素養(yǎng)、技術倫理和安全設計等綜合素質和職業(yè)精神的要求。因此,高校相關專業(yè)要貼近產業(yè)一線,持續(xù)優(yōu)化課程體系設計和迭代更新教學內容,使課程能充分反映和體現(xiàn)機器人教育行業(yè)的主要工作領域、職業(yè)技能和素質要求。建議相關專業(yè)開設機器人教學與研究、趣味電子制作、可視化編程、人工智能基礎、創(chuàng)客課程設計與實施等創(chuàng)新型主干課程,以及高級語言程序設計、教師教學技能訓練、職業(yè)溝通等專業(yè)基礎和通識課程,并通過舉辦機器人教學技能比賽,指導學生參加全國大學生機器人大賽(ROBOCON、RoboMaster、ROBOTAC)等專業(yè)技能比賽,以賽促教、以賽促學,組織學生參加機器人師資認證考試,持證上崗,在顯性課程和隱性課程的共同作用下,打造完善的機器人教育師資培養(yǎng)課程體系。此外,要重視課程思政元素融入機器人師資課程設計、教學實施、實踐實訓全面融合,通過思想政治教育提高學生樂教愛生的職業(yè)精神和道德水平。

三是提高教師水平,完善教學條件,建設實訓基地。高校的師資是培養(yǎng)機器人教育師資的核心關鍵因素之一,教學團隊的水平很大程度上決定了相關課程設計和實施的效果。K-12機器人教育產業(yè)伴隨新型信息技術和人工智能教育的發(fā)展,其知識領域與技術要求也在不斷變化和更新,新的教材、教法、教具層出不窮。因此,教師不僅要重視機器人教育的科學研究,還要深入一線中小學、教育培訓機構和設備廠商開展社會實踐,了解市場變化、更新教學理念和提升技術水平,從而將最新的知識傳授給學生。高校的相關專業(yè)要大力建設先進、開放、協(xié)同育人的機器人教育專業(yè)實訓室和導師學長制工作室,保障專業(yè)課程的教學條件,并聯(lián)合機器人教育行業(yè)設備廠商、培訓機構、科學館所和大型智能企業(yè),共同打造機器人教育實訓基地,為學生提供良好的專業(yè)見習和實踐教學環(huán)境。

四是重視理實相融,產教研學融合,培養(yǎng)高素質人才。知行合一,方能行穩(wěn)致遠,機器人教育師資的培養(yǎng)要重視理實相融,不僅要求學生系統(tǒng)、扎實地掌握機器人教育專業(yè)理論知識體系,還要具有嫻熟的教學技能和實操能力。企業(yè)不僅重視畢業(yè)生的機器人教育知識和實操技能水平,還重視他們是否熱愛機器人教學和關愛學生,是否具有職業(yè)認同感和良好的職業(yè)道德。因此,要讓學生通過參加工作室項目、比賽團隊訓練、中小學駐點教學、輔導中小學生參加機器人專業(yè)比賽、到教育培訓機構見習或頂崗實習等多種形式,體驗機器人教學工作和企業(yè)文化,做到與企業(yè)知識技能要求無縫對接,并在理論提升和實踐學習的過程中提高學生的計算思維[8]、設計思維、邏輯思維和創(chuàng)新能力,重視學生自主學習、協(xié)作學習、項目學習和解決問題能力的培養(yǎng)。高校開展機器人教育師資培養(yǎng)往往受師資團隊、技術環(huán)境、教學資源、設備經費等條件限制,因此要建立政府、高校、中小學、社會培訓機構和科學場館等多方共同參與的機器人教育產學合作聯(lián)盟,協(xié)同合作育人,[9]在“雙師”合作教學、科研項目、技術合作、教師培訓進修、資源共建共享、教具租借捐贈、教學見習和頂崗實習等方面實現(xiàn)互利互贏。通過產教研學的深度融合,促進人才培養(yǎng)的創(chuàng)新發(fā)展,培養(yǎng)更多“教學+技術”綜合素質過硬,具備“愛心+創(chuàng)新”意識與能力的高素質K-12機器人教育師資人才。

4 結語

機器人教育作為人工智能創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要手段,培養(yǎng)高質量師資是促進K-12機器人教育產業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的關鍵因素之一,也是高校相關專業(yè)的重要責任。通過對企業(yè)招聘數據的文本分析,初步厘清了我國K-12機器人教育企業(yè)師資的整體需求情況。受市場動態(tài)變化和資源條件的限制,作為一個橫斷面研究,為觀察我國機器人教育產業(yè)發(fā)展和師資培養(yǎng)研究提供了一個新視角,但也存在一定的局限性。在后續(xù)研究中,將針對人工智能時代背景下高校人工智能與機器人教育的人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新和課程體系建設進行深入研究,以期為推動我國K-12人工智能教育的高質量發(fā)展做出貢獻。