师范院校人工智能与编程教师培养初探

    夏立 郑耿忠 傅胤荣

    摘要：高等院校作为人工智能人才培养的高地将为我国的人工智能产业发展提供创新体系与学科体系。本文通过对《高等学校人工智能创新行动计划》等相关改革文件的分析，讨论在该计划框架下师范院校开展人工智能与编程教师培养的建议和策略，并认为师范院校开展相关人才培养，可以从三个方面着手：高校学生一是依托人工智能技术，进行相关教学实践;二是面向中小学人工智能教师进行相关课程设置;三是面向全体高校学生进行人工智能基础课程设置。

    关键词：教师;高等院校;人工智能;创新体系

    中图分类号：G434 ?文献标识码：A ?论文编号：1674-2117（2020）21-0103-04

    ● 《高等学校人工智能创新行动计划》等相关政策文件分析

    2018年4月2日，教育部印发《高等学校人工智能创新行动计划》，提出高等院校将进行人工智能学科建设、人才培养、理论创新、技术突破和应用示范全方位发展[1]，自2020年开始，要在高校中建立新一代人工智能发展的高校科技创新体系、学科体系，并让高校成为新一代人工智能发展人才的高地。教育部科学技术司司长雷朝滋[2]就《高等学校人工智能创新行动计划》在答记者问中指出，人工智能领域的人才培养主要分为三个方面：一是“人工智能+X”的人工智能专业教育人才培养模式，即人工智能与教育学、心理学、计算机、数学、统计学等学科的交叉融合，对照“国家和区域产业需求”设置相关联的人工智能专业;二是人工智能相关的职业教育，即人工智能相关专业纵深的建设，如对“人工智能基础、机器学习、神经网络”等主干课程的建设;三是在大学计算机基础教学内容中，纳入人工智能相关内容，使其成为每一位大学生的基础类学科。

    高等院校将成为新一代人工智能发展人才的高地，这其中，承担师资建设与培养的师范院校，将着力于面向中小学人工智能教育的未来师资培养的工作。2018年1月，国务院颁布了《关于全面深化新时代教师队伍建设改革的意见》[3]（以下简称《意见》），《意见》强调，教师应该“主动适应信息化、人工智能等新技術变革，积极有效开展教育教学”。为贯彻落实《意见》，推动教师适应信息化、人工智能等新技术，教育部于2018年4月印发了《教育信息化2.0行动计划》[4]，提出了“人工智能+教师队伍建设行动”，推动以人工智能手段支持“教师治理、教师教育、教育教学、精准扶贫”等新路径。《教育信息化2.0行动计划》在“人工智能+教师队伍建设行动”框架下的师范生培养方案，强调了师范生信息素养培育与师范生信息化教学能力培养的重要性，以及完善相对应的师范教育课程体系的重要性。教育部2018年9月发布的《教育部关于实施卓越教师培养计划2.0的意见》[5]中指出，人工智能等新技术将与教师教育课程全方位融合，并对计划实施高校加强教师教育的学科建设，完善学位授予点布局，教育硕士、教育博士授予单位及授予点向师范院校倾斜。而教育部针对该计划所做的说明，则更加细化了在信息化时代背景下，师范院校需要加快形成高水平师范人才培养体系，从源头上培养高素质教师，并经过五年左右的努力，办好一批高水平、有特色的教师教育院校和师范专业。[5-6]

    作为高素质教师培养的源头，在人工智能背景下的师范类院校与综合类高校相比，需要突出其教师培养的核心特色，在高等师范教育中，人工智能相关知识和技能课程需要在师范生的培养中引入，同时教师实施智能教育能力需要进行培养。2018年5月，北京师范大学党委书记程建平教授[6]在接受记者采访时表示，针对《关于全面深化新时代教师队伍建设改革的意见》提出师范院校在教师队伍建设中具有极端重要性的战略地位，人工智能时代为教师教育学科与专业建设提供了新的契机。

    ● 师范院校人工智能教育体系规划

    师范教育的本质在于培养育人者[8]，根据高等院校在人工智能时代的定位目标以及国家对教师培养与教师发展的要求，师范院校可在其学科建设与人才培养的体系规划中开展人工智能育人者的培养工作，具体可以从以下三个方面入手。

    首先是依托人工智能技术，进行相关教学实践。人工智能与教育进行深度融合，可以为教育变革提供新方式[1]，结合其自身特点，在教育领域，师范院校可以讨论人工智能技术如何推进教育均衡发展，促进教育公平，提高教育质量。[1]师范院校可以结合自身特点与研究所长，针对人工智能对教育教学的影响，开展相关课程，进行相关科研工作，将人工智能与教育教学的关系理论化、系统化，并形成相关教学体系，形成长效的科研方案。

    其次是面向中小学人工智能教师进行相关课程设置。作为人工智能教育、教学与科研的高地，教育部支持高校教师参与中小学人工智能普及教育及相关研究工作。[1]师范教育作为“科教兴国”的“工作母机”[9]，承担着我国中小学教育阶段的人才培养工作。这样的责任与使命在人工智能时代也一样适用。因此，在人工智能时代，师范院校将成为培养中小学阶段的人工智能课程类教师的摇篮。培养此类师范生的目标除了掌握一定程度的人工智能相关的知识，作为其丰富而深厚的专业理论知识，同时要掌握一系列有效地向学生传递知识，培养学生相应的技能、品德等的方法[8]，结合人工智能的课程设置，他们还需要应用教学的技能，将人工智能的知识有效地传递给学生。

    在专业知识层面，中小学进行人工智能教育的核心载体就是面向中小学的编程教育。教育部教师工作司司长任友群教授[10]在接受记者采访时表示，人工智能应该列入中小学生的必修课程内容，进行人工智能教学，其目标是素养培育，抓手是编程实践。教育部在2018年9月针对十三届全国人大一次会议提出的《关于人工智能背景下中小学编程教育发展的建议》中提到的“鼓励支持师范类院校开设计算机科学相关专业，为中小学编程教育培养、供给专业师资”[11]，明确了师范院校在中小学编程教育培育与专业师资建设中的核心作用。同时教育部强调，针对在校的师范生将通过推进师范类专业认证等推动师范院校提高编程教育相关专业的师资培养质量。[11]师范院校的以编程教育作为抓手的面向中小学人工智能未来教师培养课程的设置，将成为决定我国基础教育阶段人工智能教学开展成效的主要因素。中小学阶段的人工智能课程的相关授课教师应该如何培养，将是师范院校今后面对的一个重要课题。

    人工智能与编程教师的培养其本质上是培养可以利用先进技术，掌握适合该学科特质和学生实际情况的教学方法，并能将技术知识和教学方法知识融合，进行人工智能与编程教育专业知识传授的合格教师。从这个角度来看，目前学界对人工智能与编程教师的培养首先是对学科本身的知识与内容进行全局的考虑，然后，师范院校会组织团队了解适合该学科的教学模式、相关教育学原理，最后会在师范生的培养模式中融入与学科相关的技术手段。[12]上述针对师范生进行专业知识、教学知识和技术知识的融合是借鉴了TPACK理论[13]的内涵，适用于人工智能与编程教育师范生培养的具体领域。

    最后是面向全体高校学生进行人工智能基础课程设置。2018年9月教育部发布的《关于加快建设高水平本科教育 全面提高人才培养能力的意见》中提到，以促进学生全面发展为中心[14]作为高等院校的人才培养的原则。2019年4月，参考《教育部关于加快建设高水平本科教育 全面提高人才培养能力的意见》，以加快建设一流本科教育为目标，上海市教育委员会发布了《上海高校大学计算机课程教学改革参考方案》（以下简称《参考方案》），提出高校大学计算机课程的教学是面向全体在校大学生，是大学公共基础课程教学体系的重要组成部分。[15]《高等学校人工智能创新行动计划》中提到，面向高校学生的计算机基础教育过程中需要将人工智能纳入大学计算机基础教学内容[1]，纳入的方式分成两类：一是人工智能相关知识;二是人工智能相关的技能课程。[1]关于相关的基础知识，中国教育科学研究员王素指出，培养人工智能人才需要与基础教育相配合，需要在基础教育中重视数学和理科学习，结合英国著名教育学家巴兹尔·伯恩斯坦的学科知识构建理论，作为人工智能基础的数学、理科、工程等知识与人工智能成层级化知识结构[16]，人工智能的整体知识结构是需要其基础知识作为支撑以此构建其整体的知识结构。关于相关的技能课程，《参考方案》中提出，人工智能的大学计算机基础课程主要是新一代信息技术的应用、创新，培养学生的信息素养、计算思维、专业融合与应用创新等能力，这其中包括了人工智能、大数据、云计算[15]等相关的应用类课程。这类课程的知识结构参考巴兹尔·伯恩斯坦的知识构建理论，可以归类为平行化知识结构[16]，人工智能与大数据、云计算等课程之间的关系是互相平行并不互斥。

    ● 结论

    对于各高校如何具体开展人工智能相关的工作，包括专业体系、课程内容、教学方式等涉及实际教学行为的工作，教育部《高等学校人工智能创新行动计划》中建议各高校在执行过程中需要结合实际情况。[1]《高等学校人工智能创新行动计划》为我国高等学校在人工智能背景下的责任和要求指明了下一阶段的发展方向。作为以培养师资人才为己任的高等师范院校，在人工智能背景下的重要使命就是培养适应人工智能大环境的具有教育属性的师范人才，根据人工智能时代下的师范生培养模式的特性，在该模式中，人工智能类专业的建设需要结合作为核心的师范院校相关优势，并从三个维度进行探讨：一是依托人工智能技术，进行相关教学实践;二是面向中小学人工智能教师进行相关课程设置;三是面向全体高校学生進行人工智能基础课程设置。

    参考文献：

    [1]中华人民共和国教育部.教育部关于印发《高等学校人工智能创新行动计划》的通知[EB/OL].中华人民共和国教育部官网.（2018-04-03）[2019-07-13].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s7062/201804/t20180410_332722.html.

    [2]教育部科学技术司司长雷朝滋.不断提升高校人才培养、科学研究、社会服务等能力 支撑人工智能创新发展 教育部科学技术司负责人就《高等学校人工智能创新行动计划》答记者问[EB/OL].中华人民共和国教育部官网.[2019-08-07]. http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/s271/201806/t20180607_338726.html.

    [3]中共中央国务院.中共中央国务院关于全面深化新时代教师队伍建设改革的意见[EB/OL].中华人民共和国中央人民政府官网.（2018-01-31）[2019-08-08].http：//www.gov.cn/zhengce/2018-01/31/content_5262659.htm.

    [4]中华人民共和国教育部.教育部关于印发《教育信息化2.0行动计划》的通知[EB/OL].中华人民共和国教育部官网.（2018-04-18）[2019-08-08]. http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201804/t20180425_334188.html.

    [5]中华人民共和国教育部.教育部关于实施卓越教师培养计划2.0的意见[EB/OL].中华人民共和国教育部官网.（2018-09-30）[2019-08-08]. http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A10/s7011/201810/t20181010_350998.html.

    [6]中华人民共和国教育部.教育部：实施卓越教师培养计划2.0 加快形成高水平师范人才培养体系——教育部教师工作司负责人就《实施卓越教师培养计划2.0》答记者问[EB/OL].中华人民共和国教育部官网.（2018-10-11）[2019-08-08]. http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/s271/201810/t20181011_351148.html.

    [7]程建平.不断强化师范院校的教师教育办学特色[N/OL].人民日报，2013-05-03.

    [8]中国教育学会教育学研究会.师范教育学（第2版）[M].福州：福建教育出版社，2013.