人工智能师资培训需先行

陈捷

随着核心算法的突破、计算能力的提高、海量互联网数据的支撑，人工智能已进入飞速发展阶段。2017年国务院发布的《新一代人工智能发展规划》中提出“在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育，鼓励社会力量参与寓教于乐的编程教学软件、游戏的开发和推广”，将在基础教育阶段开展人工智能教育提高到国家战略层面。2018年中共中央、国务院发布的《关于全面深化新时代教师队伍建设改革的意见》提出“教师要主动适应信息化、人工智能等新技术变革，积极有效开展教育教学”。2019年5月，我国成功举办国际人工智能与教育大会，习近平总书记向大会所致贺信中指出“培养大批具有创新能力和合作精神的人工智能高端人才，是教育的重要使命”。

由此可知，在基础教育阶段开展人工智能教育已得到越来越多的教育工作者的关注，如何在中小学阶段开展人工智能教育已成為研究热点。

发展现状：遭遇诸多困境

随着国家战略的逐步落实，在基础教育阶段开设人工智能课程遭遇诸多困境。

第一，人工智能课程内容的设置遇到问题，在我们的调研中发现学校人工智能课程的内容选择不当。如：一些学校的人工智能课程，是由原有的信息技术课程稍加变化而来，仅将原有的VB语言教学变为Python语言教学，且依然只讲授基本语言结构（顺序、分支、循环），而对于Python中与人工智能相关的部分并未提及;一些学校直接将机器人课程的名称改为人工智能课程;一些学校的教师在开设人工智能的课程时，让学生通过观看大量视频素材来感受人工智能的新奇，但学生并没有将这种新奇感转化成对人工智能本身的兴趣，也没有对人工智能树立正确的认知。学校和教师普遍对人工智能课程感到茫然，不知道课程内容应如何设置。

第二，教师普遍感到力不从心。由于人工智能教育的内容贴近技术前沿，教师没有相关专业知识的学习背景，很难驾驭人工智能课堂。我们发现许多教师在被问及人工智能的一些专业问题时，如：什么是强人工智能，什么是弱人工智能，什么是深度学习、神经网络，他们表示并不了解。

第三，在中小学尤其是基础教育阶段开展人工智能课程，缺乏足够的方向性引领。我们发现目前存在小学阶段与初中阶段使用同样方式（如通过视频体验人工智能）开展人工智能课程的现象，这说明很多中小学对于在小学阶段和初中阶段应掌握哪些人工智能相关内容认识不清，以致造成混乱。

困境原因：授课教师缺乏岗位胜任力

导致这些现象的原因很多，但笔者认为其中最主要的一个是目前开设人工智能课程的教师并不具备人工智能相关的专业知识储备，不了解在自己所教授学段应如何选取与学生认知水平相匹配的人工智能知识，因此无法帮助学生建立对人工智能的正确认识。基于此，笔者认为在中小学开设人工智能课程，应首先对开设人工智能课程的教师进行培训，提升其人工智能素养，使之具备岗位胜任力。

基础教育阶段人工智能课程教师的应然状态，包括以下几个方面：

教师应具有对新技术的敏感性。人工智能技术属于飞速发展的前沿技术，教师应能从中捕捉适合中小学生认知水平的技术，随时更新自己的教学内容，以帮助学生获得更清晰的人工智能认知。

教师应具备对人工智能的基本认知。对于人工智能的界定、前沿应用、发展趋势，要有深入的了解，以便于引导学生以发展的眼光看待人工智能技术，为帮助学生适应未来智能化社会做好准备。

教师应具备人工智能的专业知识。人工智能的基本原理、基础知识是教师驾驭人工智能课堂的必备条件。在基础教育阶段，学生的认知水平无法达到能够理解高度抽象算法的水平，因此作为一名基础教育阶段的教师，并不需要将了解艰深的算法作为学习人工智能知识的重点内容，但需要具备扎实的人工智能基础专业知识，否则无法真正驾驭人工智能的课堂。只了解一些人工智能简单应用案例的教师，无法帮助学生达到真正了解、认识人工智能的目标。

教师应具备人工智能课程的组织实施能力。人工智能技术作为一个正处于飞速发展阶段的前沿学科，有着极为明显的技术特征，即可探索性很强。很多人工智能知识可以通过组织学生进行自主探索、体验来理解，因而需要教师改变已有的教学模式，尝试采用以学生为中心的教学模式来进行人工智能知识的教学。

教师应具备人工智能教育素养。人工智能作为一个教育工具，能够在教师的整体教学中起到提升效果的作用。人工智能课程的教师应具备充分利用人工智能技术进行备课的能力，并且能够对课程组织实施过程中学生学习状态进行随时、智能化、个性化的评价。

提升途径：加强师资培训

人工智能的师资培训应以其应然状态为教学目标，进行课程的设计与开发。笔者以首期北京市中小学人工智能师资培训的课程设计为例，对如何进行课程设计加以说明。

面对基础教育人工智能师资的应然状态，笔者将课程设计为三大模块，即人工智能发展及对教育的影响、人工智能知识与技术、人工智能课程的组织与实施。

人工智能发展及对教育的影响。在此模块中，从人工智能技术本身的发展、人工智能应用的发展两个层面对人工智能的发展历程进行介绍。同时重点介绍人工智能的教育应用，帮助教师了解人工智能的基本界定以及发展趋势，进而提升教师对人工智能技术发展的前瞻性和敏感度，为教师完成课程内容的自我更新打下基础。

人工智能知识与技术。这一模块是参加培训教师的学习难点，经过对人工智能知识体系及人工智能应用的分类筛选，确定了基本的人工智能知识集合，包括：

人工智能程序设计（Python神经网络编程）——Python是目前人工智能产品的主要编程语言，与以往介绍程序结构的讲授方法不同，课程主要介绍Python神经网络编程的基本原理以及Python编程环境的搭建方法，使教师在学习过程中了解神经网络的概念，同时掌握Python语言在人工智能应用中的使用方法。

人工智能导论（机器学习）——机器学习是目前人工智能技术中的重要内容，是新一代人工智能技术的基础。本课程主要介绍机器学习的基本概念、应用案例、实现过程，用案例形式让教师了解、体验机器学习的相关知识。

人工智能导论（知识图谱及应用）——知识图谱为实现人工智能提供了常识，而人工智能可以帮助我们更好地从客观世界中去挖掘、获取和沉淀知识，这些知识和人工智能系统形成正循环，两者共同进步。知识图谱是目前人工智能技术中应用最为广泛的技术之一。本课程介绍知识图谱的基本概念，并通过知识图谱的教育应用案例，使教师理解知识图谱的形成原理及实现意义。

人工智能时代的评价创新与文本分析——目前人工智能在教育中應用最为成功的领域，就是人工智能产品在考试、评测环节的应用，而这类产品的实现是基于人工智能技术中自然语言处理技术。本课程主要介绍人工智能对教育评价的影响、人工智能时代评价创新的案例以及评价中进行文本分析的基本原理。

以上人工智能知识技术课程，虽然不能覆盖所有人工智能知识，但可以覆盖目前常见人工智能应用（图像识别、语音识别等）的基本原理，有助于教师更深入地学习人工智能相关专业知识。

人工智能课程的组织与实施。本模块通过现场观摩、案例研讨等教学模式，为教师转变教育理念，形成新的、以学生为中心的、适合人工智能教育的教学模式提供帮助。

在进行人工智能师资培训的过程中，培训团队的建设也是一个十分重要的问题。目前各类基础教育教师培训的机构和单位中，大多以学科（如语文、数学、英语等）形成团队，而人工智能由于内容涉及前沿技术和相关人工智能产品，形成团队时需注意以下几方面人员的选择：

第一，人工智能技术专家。目前在师范类院校、教育学院等院校中，了解人工智能前沿技术的专家较少。人工智能技术专家往往分布在综合类大学和大型企业中。选择既懂人工智能技术，又懂教育的专家十分重要。

第二，教育专家。人工智能课程的师资要驾驭人工智能课堂，同时还要具备较高的人工智能素养，能够利用人工智能技术改进自己的教学（备课、教学、评价等各环节的改进），这需要教育专家的引领以及深入一线教学的指导。

第三，企业教育产品开发团队。人工智能前沿教育应用产品的体验，是培训中不可缺少的部分。与人工智能教育产品企业进行紧密的合作，教师在体验人工智能教育产品的同时，也会对教育产品的适用度进行反馈，并提出进一步需求。因此，与企业的紧密合作有利于形成正向循环，帮助企业开发出更好的人工智能教育产品，使技术与教育真正实现深度融合。

第四，中小学一线教师。教师是人工智能课程的最终教学实践者，培训团队中的中小学一线教师起到对课程的可行性提出建议、为其他教师的教学实践提供示范的作用。

由此可见，培训团队的形成是真正的跨界融合，因而对课程开发与实施方来说，是一个巨大的挑战，需要各方的精诚合作，才能产生良好的教学效果，实现各方的合作共赢。

基础教育阶段的人工智能教育，师资培训是第一步。目前师资培训处于一个动态完善过程之中，在走出第一步之后，参加培训的教师应结合学校的校情、学生的学情、个人的教学智慧，定制开发出适合的人工智能课程，并进行实践及完善。如此，人工智能教育才能真正在中小学落地，为学生适应社会发展助力。

（作者系北京教育学院信息科学与技术教育学院副教授）

责任编辑：孙冰