人工智能何以促进未来教育发展
自工业革命以来，人类社会的发展总是在技术与教育的角逐互动中前行。技术作为推动人类历史发展的核心推进力，与教育这一“人力资本发动机”竞相成为推动经济社会发展的主力。人工智能作为第四次工业革命的显著标签，其飞速发展正在逐步塑造社会、经济、生活等领域的业务新形态，也不断带来颠覆性、丰富性、创新性的新业态。面对人工智能技术对整个社会发展的刺激，教育如何发展，成为值得思考的重要问题。
人工智能凸显创新人才发展挑战
作为引发第四次科技革命的核心技术，人工智能促进社会经济和科技的指数级发展，对人力资本的质量与供给产生了新的需求，人工智能与人力资源之间的相互依存关系产生了前所未有的张力，教育的超前性更是受到前所未有的挑战。第一，知识增长的指数发展使得未来人才需要哪些方面的准备具有极大的不确定性。第二，智力劳动者比重增加，创新人才成为时代发展的刚需。人工智能技术与生产过程的深度融合，会极大压缩生产领域的从业者需求，特别是那些人工智能胜出的领域。第三，人工智能技术的兴起引发高技术产业、新兴产业、新型服务行业更广阔的发展空间，从而使得创新型人才、复合型人才、高技术人才等在劳动力结构中需求激增。人工智能技术无法取代的创造性、灵活性、人文性等能力将成为智能化时代人才竞争的关键。教育肩负培养创新人才、为未来人才提前布局的使命。回溯历史，我们可以得到的经验是，只有教育领先于技术的发展步伐，为技术推进的社会提前做好人力资源的布局，社会的发展才有后劲。因此，在人工智能推进社会更飞速发展的今天，必须回答好什么样的教育才能承载提前布局人力资源的使命，以应对未知社会的人才挑战这一问题。
人工智能催生新的知识生产方式
在人工智能的影响下，人类知识生产加剧变化，知识增量呈现指数级态势。教育的传承性发展将不再局限于知识的传授与继承，而强调知识创造与创新，人工智能的介入更是催生了新的知识生产方式。其一，人工智能强大的知识发现能力缩短了知识生产周期。随着深度学习、强化学习等新的机器学习算法的发展，人工智能除了可以加快知识的生产、访问和利用，还可以从数据中提取隐含的、未知的、潜在的、有用的信息（知识），从而扩展知识创造的能力。其二，人机协同的智能模式扩大了知识创造的机会与可能性。人工智能技术不仅促进人的群智协同创新，而且可以实现人类与人工智能代理协同，后者所具有的超强计算能力，可以极大加速知识生产，催生知识的众创，以及人机协同知识创新。人工智能催生的新的知识生产方式对教育的挑战是，教育不再局限于知识传承，而更是知识的创新。未来学校教育必须教会学生如何与人工智能技术协同合作，呵护学习者“能学”，以及高度重视学生辨析知识能力的培养，召唤学习者“会学”，促进学习者在人机交互中实现知识更新与创造。
人工智能变革学习方式带来创造力与活力释放可能
人工智能已经引发了诸多领域与行业的深刻变革，对教育的系统性变革更是呼之欲出，为学习方式的变革带来了可能。首先，人工智能技术带来规模化教育的个性化可能。人工智能构建的智慧学习环境不仅创造灵活的学习空间，还能感知学习情境、识别学生特征，为学生提供个性学习支持。其次，人工智能技术带来标准化教育下的适应性可能。人工智能通过动态学习诊断、反馈与资源推荐的自适应学习机制，可以适应学生动态变化的学习需求，从而打破标准化的教育限制，释放出学生的创造力与活力。最后，人工智能改善结构化的授导方式，释放教师的创造力与教学活力而专注于人性化的学习设计。教师烦琐重复性的工作能够被智能机器所替代，智能分析技术能为教师精准定位学生的学习问题与需求，教师的角色将转向更加优秀的学习设计师，专注于“如何让学生学好”，注重培养学生的能力和思维，将更多时间用于学习活动设计以及与学生的个性化互动交流，为学生提供个性化学习支持服务。人工智能的发展以及与教育教学的深度融合，给教育的改革创新带来了更多选择，教育需要发挥技术的赋能、增能、使能优势满足教育的功用性追求，也要坚守教育的育人初心和使命传递人文性价值，以学生的成长发展为前提探索可以实践的学习方式、学习设计，通过人工智能释放出教育的更大活力。
人工智能引发领域与行业变革催生教育生态升级
人工智能对其他领域与行业的变革影响也会延伸到教育领域，因为教育是关乎社会发展全局的事业。一方面，人工智能所发挥的增强、替代、改善、变革等作用，突出体现在对社会生产和生活各个领域所产生的行业重塑作用，以及对人力的释放。另一方面，这些重塑作用和人力的释放，引发了社会领域与行业的变革，促使了社会人才需求的转向；而教育是社会人才资源输出的重要领地，需要为此作出有力回应，从而催生教育生态升级。人工智能加速了教育深化改革的进程，推动了系统内部的更新再造。数字技术已经对教师学生、课程、教学方式、学习体验、评价、管理等教育要素产生了深刻影响，并通过逐步的再造教育流程，变革着教育生态。而人工智能则在进一步加速这一过程，以一种颠覆性创新的态势，拓展系统内各要素的内涵，改善和延展系统内部关系，重塑教育系统功能与形态。人工智能拓展了教育边界，助推未来学校建设。未来学校将借助技术的力量，把校外学习场所（如科技馆、博物馆）和线上学习场所都纳入“学校”的范畴，整合社会各领域的教育资源，形成一种全新的育人环境。同时，数字孪生等新技术促进现实空间与虚拟空间的交互融合，通过创建人、物、环境数字孪生体，实现物理空间与数字空间的双向映射、动态交互和实时连接。对教育系统内部的升级改造以及空间资源的拓展，能够使其更好地与社会领域衔接，更好地提供适应未来生活和工作的创新人才成长场所。
人工智能关乎强国战略目标实现
教育应服务于国家战略布局，为抢占人工智能发展先机，构筑先发优势；为国际竞争、社会发展输出创新人才，支持科学技术的自主研发。当前，世界各国纷纷把发展人工智能上升到国家战略的高度，以抢占新一轮科技革命的机遇高点以及全球竞争中的主动权。《新一代人工智能发展规划》提出我国要“成为世界主要人工智能创新中心”的战略目标，全局部署了经济、教育、科技、社会发展和国家安全等重要方面。教育强国战略是科教兴国战略、人才强国战略和创新驱动发展战略等重要战略的逻辑起点，人工智能对教育的人才培养能力提出更高要求。近年来，世界各国在发展人工智能的同时也面临巨大挑战，如创新人才问题、高新技术自主可控问题等。人工智能的国际竞争本质是人才的较量，这需要教育从战略层面予以回应。因此，教育在战略上起引领作用，就要既充分发挥智能技术优势推动教育生态系统升级，又谋篇布局为国家发展提供人才支撑。立足技术与教育在角逐中互为塑造的视角，对人工智能促进未来教育发展的探索，更需要在战略上把握先机，通过教育为社会各领域输出创新人才，支撑社会各领域转型升级以及人工智能等高新科技的创新发展，为强国战略注入持续活力与能量。
教育在与技术的角逐中共同推动社会的发展。教育具有超前性、人文性、传承性、战略性及生态性等特点。在人工智能技术的指数式发展面前，教育的超前性变得难以维系；需要慢工出细活的人文性与满足社会用人需求的工具性之间呈现时空拉锯和矛盾；对人类知识的传承则变身为历史传承、人际共创以及人机共创的多重特征。随着人工智能技术推动的发展加速，教育的发展战略、前瞻性谋划，是一个时不我待、任重道远的重要课题。
（作者：顾小清，系国家社科基金重大项目“人工智能促进未来教育发展研究”首席专家、华东师范大学教育信息技术学系教授）
人工智能助力高等教育：变革与坚守
作者：詹泽慧钟柏昌来源：中国教育新闻网-中国高等教育杂志
近年来，大数据、云计算、虚拟现实、人工智能等智能信息技术的兴起，深刻地影响着教育领域。作为引领科技革命和产业变革的战略性技术，人工智能具有溢出带动性很强的“头雁”效应，在近五年的《地平线报告》中均被提名，成为名副其实的助推高等教育教学发展的动力引擎。然而，“技术是把双刃剑”，何况人工智能这把“剑”尚未全面炼成，教育应用的“剑法”也尚不成熟。因此，在人工智能逐渐融入教育的今天，常有人质疑其智能的准确性是否能达到可用的程度。事实上，技术是一种客体存在，是人的本质力量对象化（劳动与实践）的产物，只有将人工智能嵌入合理的教育教学框架中，才能使其发挥正向作用。人工智能怎样助推高等教育发展？应明确哪些因素是变革的积极力量，哪些又是需要坚守的本质与初心，从而在技术浪潮中既能与时俱进，又能在变与不变之间保持必要的张力。
人工智能与高等教育的主客体地位辨析
人工智能与高等教育之间的关系，本质是“技术”与“教育”之间的关系。对二者的辨析实质上需探析其相互作用的两种主要形式：技术教育化与教育技术化。所谓技术教育化，就是将技术转化为“教育中的技术”，教育主体根据需求选择合适的技术，并在教育实践中对技术进行设计与开发，形成更加切合教育需求的技术。换言之，经过教育者本质力量的持续改造，技术才能成为适用于教育的技术。所谓教育技术化是指新技术首先以“工具”的形态进入教育系统起到教育辅助作用，随着新技术的作用得到肯定与推广，人们的行为习惯与能力也逐步发生变化，教育中原有的教学方法、教学规律、教学原则、教学理论等在新技术的影响下进行适应性的调整。
进一步说，“教育”与“技术”的关系是主体与客体之间的关系：教育作为主体，技术作为客体。技术是教育主体（人）实现教育目的的实践过程中（人的本质力量的对象化）的产物，也即技术在先天本质上是依附于人的教育需求与实践。由此可以说，教育的本质与目标不会因为人工智能的介入而发生根本变化，但会因为人的教育需求改变而变化；无论技术冲击多大，人作为教育系统中的主体地位是不可撼动的，技术对教育的影响取决于人的教育需求与实践。有人一味强调人工智能的作用而忽视教育自身需求与能动性，将教育当作对人才的规模化培养和无差别制造，这显然不符合技术的本质。
人工智能应用于高等教育可能会改变师生教学行为习惯，产生教育理念、教学原理、教学结构、学习方式等方面的变革。然而，在高等教育系统中，学习者的身心发展规律、教育的本质与基本原理等具有跨越时空的普适性与稳定性。这些不变的基本理论应该作为高等教育系统引入人工智能的标准与指南，以规范人工智能的“客体”角色定位，为高等教育系统服务的同时形塑教育人工智能的特质，避免技术的僭越桎梏师生主体性的张扬，真正实现人工智能与高等教育的双向赋能。
人工智能助推高校教育系统变革
目前，人工智能在教育领域的典型应用主要包括智能导师、智慧学伴、智能评测系统、特征识别与学习分析等，涉及教学场景、学习场景、管理考核三大场景，基本实现了对教育的全面渗透。
1.人工智能时代“教”的变革
在人工智能时代，高校教师角色被重新定位。人工智能技术的引入打破了大学课堂的边界，在自适应学习引导和智慧化资源推送支持下，学生将有更多机会进行自主学习，而不再受限于高校教师的权威。教师逐渐从知识传授者转变为学生学习的启发者、引导者、支持者、协作者，师生关系更加平等、开放。人工智能催生了“智能导师”和“双师教学”形式的出现，“教书”和“育人”的工作将被分离：“智能导师”或人工智能“助教”承担传授知识的教书工作（如批量批改作业、实时管控教学等高重复性、低认知性的程式化工作），而人类教师则集中精力在开展育人工作上（如引导学生、传递价值观、情感沟通等高认知的工作）。
在教学形式上，教师可灵活运用各类智能化信息工具，分析学习者特征，为学习者提供更加科学、个性化的指导。人工智能时代大学课堂将会更有弹性、灵活、互动、开放，教学课程越来越多地体现为线上、线下的混合，人工智能支持下的翻转课堂学习模式、自适应学习模式、项目合作与探究的学习模式等，使得人工智能时代的人才培养更加个性化、精准化和差异化。
在教学内容上，人工智能有可能促成高等教育学科结构的变化。人工智能对未来职业岗位产生了巨大冲击，一些低技能与重复化的工作将被智能机器代替。高等教育要面向未来的岗位和职业要求变化，以发展性的眼光进行学科体系结构的调整。教育部《高等学校人工智能创新行动计划》指出，高校要完成适应新一代人工智能发展的高校科技创新体系和学科体系的优化布局，一方面完善人工智能的学科体系，另一方面要推进“新工科”建设，形成“人工智能+X”复合专业培养新模式。再者，人工智能还可以视作建立学科联系的纽带和载体，与其他学科进行整合以开展跨学科教育（如STEAM+AI）。此外，人工智能机器带来的工业生产与简单服务业工作中人力的解放，使得人们有更多的时间思考。美学、艺术、人文、社会、哲学等人文学科可能会产生越来越多的就读需求，人文学科在人工智能时代可能会强势回归。
2.人工智能时代“学”的变革
在学习者分析、学习诊断与评测、智慧化推送等人工智能技术的支持下，学习者可以通过人工智能终端随时随地获得所需的资源，终身学习成为可能。学习过程变得更加自主、人性化、精准化、个性化。更重要的是，其有助于解决教育“个性化”和“规模化”双向需求的问题，也有助于缩小数字鸿沟，推动教育公平。
在学习形式上，传统的“生听师讲”的面对面授课已经难以契合人工智能时代的育人需求。有学者主张实行“经验学习”，即在真实情境的实践体验中学习，真切感知不同的文化或社会情境。也有学者指出，人工智能将激发高校系统中“人机协同学习”的新场景，由此伴随而来的海量信息与高速发展的社会性等特征，给教育教学带来了“高信息吸收量”与“有限的时间”等限制条件，这又进一步要求新技术为学生提供更凝练、高效而具身的社会经验。
在学习发展目标上，具备高信息素养、科技素养以及创新创造能力的人工智能人才培养成为了各国高校育人的重要方向。无论是面向专业型的人工智能精英培养，还是面向科普型的其他各行业人才，在育人需求上都产生了新的变化。除此之外，人工智能时代还强调培养学习者知识迁移运用能力、逻辑思维能力、判断性思维能力和复杂决策能力，以及想象力、表达力、创造力等高阶综合能力，从而实现实用型、复合型、智慧型的人才培养。
3.人工智能时代“管”的变革
人工智能在学习支持服务与行政管理服务中的应用主要有以下四个方面：特征分析和预测、考核和评价、自适应系统和个性化、智能辅导系统。在人工智能与大数据、云计算、区块链等技术支持下，海量的高校信息与数据得到了有效的管理、流通、共享与保护，这不仅有利于信息与资源的共建共享，而且减少了许多简单性、重复性、程序性的工作，优化了高校教育管理中烦琐的流程性业务。例如，线上办理、数字签名等功能，实现了简政增效。又如，基于数据的实时获取与监控，能够实现校园情况的实时把控，提高校园的安全管理效能。
把握好“双主”师生关系，科学发挥人工智能应用实效
教育是关乎人的事业，人工智能与高等教育之间的关系，本质上是技术与人之间的关系。只有坚定人作为教育主体地位不动摇，把握好“教师主导-学生主体”这一“双主”师生关系，人工智能应用与高等教育才能科学发挥实效。
1.坚守教育者在高等教育系统中的主导地位
一切智能技术的作用，都是在人的设计和引导下实现的作用，所以人工智能的智慧，其实质还是人类的智慧。例如，在开展智能化评价时，智能评价背后的评判标准与逻辑由专家研究与制定，评价的结果与效果尽在人类的设计与规划之中。在人工智能全方位渗透进高等教育领域的今天，被人工智能所“识别”“分析”“判断”“决策”与“引导”，但实质上这一切都是在智能机器背后的专家团队的集体智慧。
人类智慧才是人工智能背后的真正逻辑，因此高等教育的“传道授业解惑”亦须以人为主导。何况当前人工智能技术发展还处于初级阶段，新一代人工智能在涉及心灵、文化、审美等高认知、高情感体验、高人文性与复杂性的领域，仍存在局限。教育是面对生命的事业，教书育人具有很强的人文性与情感温度。人工智能机器可以代替和辅助人类完成简单重复、低认知与低技能的工作，承担知识讲授、评卷阅卷等教书任务；但是在传递理想信念与经验道德、引导创新等高阶任务仍要依靠教育者实现。
2.坚守受教育者在高等教育系统中的主体地位
育人是教育的本质，“培养适应社会发展的人”是高等教育的重要目标，立德树人是高等教育的根本任务。所有人工智能机器与工具的设计与使用，其本质驱动力就是为促进学生的发展而服务。新技术的出现，为采用新的教学方法、提高教学质量提供了可能。但是新技术从出现到应用，常常耗费人力、物力和财力。若为了使用技术而生产技术，这种“自产自销”的行为中间不会产生任何的教育价值与意义，结果可能只是劳神伤财。因此我们需要紧紧把握“育人”目标，谋篇布局，进行人工智能技术与工具的设计与开发，把学习者放在设计与应用过程的中心，才能保证技术的可取、可信、可用。
3.人工智能与高等教育的双向赋能须坚守以人为本
人工智能可以减少教师工作量，达到减负增效的效果，但这并不意味着我们可以完全依赖于人工智能来做评价。那么在高等教育中，什么环节必须依托人类智慧，什么环节可以依托人工智能呢？可以从四个维度来分析：在“教”的维度上，内容的呈现、课后的辅导可由双师课堂完成，但互动与共情的环节，人类教师的作用是不可替代的。在“学”的维度上，人工智能可以对既定题目进行实时反馈，但知识的习得与内化迁移也只能由学习者自身来完成。在“研”的环节，人工智能可以辅助分析，还能协助解决部分问题，但发现问题的过程，亦难以通过人工智能达成。在“管”的维度，人工智能可以从数据中发现类别或奇异点，作出预警，然而决策的过程仍然离不开人类。总之，人工智能在教育领域可以帮助师生做事实判断，但无法也不应做价值判断，教育主体的师生互动和情感交流才是根本。
毋庸置疑，人工智能潜力巨大，其发展必将带来高等教育的新形态、新生态。但技术的能量需要理性看待，有所为有所不为，有变革，亦需坚守。
一方面，技术再强大，育人才是根本，面对人工智能对教育的渗透，需要有“以静制动”的定力。首先，在人工智能重塑高等教育的过程中，人工智能如何作用，其背后藉由人工智能专家、教育学专家、心理学专家等专业人员“无形的手”进行操控。人工智能对高等教育的冲击，还是在人为控制和规划范围内的冲击。其次，技术是工具，育人才是目的。无论人工智能如何作用，归根结底还需落实到人。教育立德树人的根本任务不会改变，人工智能应用要为人才培养服务的定位就不会改变。在人工智能对高等教育助力的过程中，我们要坚守人作为教育主体地位不动摇。
另一方面，人的需求在不断变化，教育也在不断革新，面对人工智能对教育的冲击，还需要有“以动制动”的应变能力。人工智能技术是“人”改造世界的过程中本质力量对象化的产物，在教育领域，尤其是肩负高层次创新人才培养的高等教育领域，教育者需要深入思考新时代背景下国际高等教育的发展趋势和人才培养的需求变化，接纳人工智能技术的教育应用，并努力探索改善人工智能在高等教育领域的应用途径、方式、方法、功能与价值，将人工智能教育化，匡正智能技术的教育应用之道。
【作者詹泽慧钟柏昌，单位：华南师范大学教育信息技术学院】
原载2021年第20期《中国高等教育》杂志
北京大学人工智能课程教学改革与实践
1.2人工智能课程的核心学科地位
人工智能包含内容十分丰富，涉及众多学科，是一个典型的多学科交叉领域[8]，这使得如何设置课程群教学体系成为一个广泛讨论的话题[9]。在整个教学体系的课程群中，人工智能作为一门专设的课程，旨在对整个人工智能学科知识点及知识结构予以全面、系统性地讲授，其在整个学科中的核心地位是毋庸置疑的。
另一方面，由于人工智能多学科交叉的特点，除了具有针对性的两个专业之外（2003年设立的智能科学与技术专业与2019年设立的人工智能专业），还有相当多的相关专业也事实上属于人工智能领域的范畴，而人工智能课程在这些相关专业的课程群中，也毫不意外地处于核心基础课的地位。
以北京大学为例，人工智能课程同时作为智能科学与技术、计算机科学与技术、数据科学与大数据技术等本科专业的核心基础课程（如图1所示）。
1.3课程的设置及存在的问题
每一个学科的本科专业，都需要一个课程群体系作为支撑。面向人工智能领域的智能科学与技术本科专业毫不例外，由于人工智能领域的多学科交叉特点，课程群体系的设置显得更加复杂。图1为人工智能课程在课程群中的位置，该课程大多设置在本科第4—6学期。以北京大学为例，就是在本科第5学期开设的，一方面，人工智能课程需要支撑本科高年级开设的其他专业课程，不能太靠后；另一方面，人工智能课程本身也需要多门数学物理课程的支撑，又不能太靠前，由此造成一些问题。
1）专业课程部分内容重叠。
由于专业课程群体量较大，部分专业课程不得不在本科第3、4学期开设，而此时人工智能课程尚未开设；还有一些专业课程不得不与人工智能课程同期开设，导致一些必需的基本概念、主要理论以及常用方法等内容就需要重叠讲授。
2）专业课程的衔接连贯性下降。
课程群中的专业课程，彼此之间有着不同程度的衔接或关联，其中一些课程以人工智能课程为桥梁而具备前后衔接或呼应对仗的联系，但由于人工智能课程开设靠后，学生对这些衔接关联关系往往难以深刻体会，甚至模糊不清，使课程教学的衔接连贯性受到影响。
3）人工智能学科体系性的建立过晚。
人工智能课程在后期开设，一个直接的影响是学生不能对整个人工智能学科领域提前形成全面、系统的认识，从而对深刻、体系性地把握整个学科领域带来影响。
4）专业课程的学习针对性下降。
由于对整个人工智能学科领域的体系性认识缺乏或体会不深刻，学生可能并不明确相关专业课程在整个领域体系中的位置，更不是带着问题或期望去学习相关专业课程，导致课程学习的针对性下降，学习的主动性也可能受到影响。
5）科研创新素养的培养和实践动手能力的训练受到影响。
科研创新素养的培养和实践动手能力的训练，现已基本成为大学教育的必要环节，对于人工智能领域的学生，显得尤为重要。学生科研实践的课题，往往都是围绕一个智能系统展开，然而由于对学科体系性的把握不深刻、对各相关课程的衔接关联认识不清，学生难以形成对课题整体全面的规划，也不能很好地做到多个相关课程知识的融合，对科研创新素养的培养以及实践动手能力的训练带来影响。
2课程改革的具体举措
为响应国家《新一代人工智能发展规划》和教育部《高等学校人工智能创新行动计划》，北京大学以人工智能课程为突破口，针对上述问题，成立了由7名教师组成的课程教学团队，推动教学改革与教学实践，进而实现人工智能领域人才培养体系的优化与完善。
2.1课程开设年级的下沉
考虑到大学三年级第5学期人工智能课程开设带来诸多不利影响，将该课程下沉到大学一年级第2学期开设。尽管这使得从根本上解决上述问题成为可能，但同时也带来了新的问题，最直接的新问题就是人工智能课程开设所需的先修知识难以得到完全满足。
为此，在综合考虑人工智能课程理论性强、涉及知识面广、实践要求高等特点的基础上，以“注重课程的基础性、启发性、大视野、系统性”理念为指导，重新梳理课程的设置。目标是既要保持人工智能课程的学科专业核心基础地位，又要保证在缺失部分先修知识的前提下合理设计教学内容而不至过难：前者主要是强调不能丧失课程的“大视野和系统性”，做到使学生对整个人工智能领域能有全面成体系的基本认识，明确课程群专业课程之间的彼此衔接连贯的关联关系，增强后续课程群相关专业课程学习的针对性和主动性；后者则是强调从课程的“基础性和启发性”定位入手，通过增设部分先修课程预备知识、厘清关键的基本概念基本知识点基本思想、细致梳理课程逻辑结构、设置合理的教学内容，对超出现有知识结构范围的内容实行启发式教学以实现课后延展和后续学习引导。
2.2课程内容的设计
在上述课程目标和基本思路的基础上，设计课程教学内容（见表1）。课程共计20次课，其中包括期中考试和期末考试各1次，学期小组项目汇报2次，教学内容16次。
基于涵盖全面性和课程体系性的角度，课程教学内容除包含人工智能的基本教学内容之外，还需包含数学预备知识、脑与神经科学、心理与认知科学、哲学、伦理学等相关内容。为此，在课程内容的设计上，包含了“AI数学基础”“脑与认知”“AI伦理”等内容。其中，“AI数学基础”部分，对算法复杂度分析、线性代数基本概念、概率论的初步知识、数理统计的主要思想等内容作为预备知识进行讲授。
2.3课程教学模式的架构
在表1中，除了考试占用4学时之外，实际授课仅40学时。大学三年级开设的人工智能课程通常需要54学时左右，表1的课程内容设计建立在大学一年级本科生缺失部分先修知识这一前提基础上的，强调了课程的基础性和系统性。
为启迪学生知识延展、增强学习兴趣，以“大视野”建立对人工智能领域的认识，笔者设计了“大班课+实践课”的教学模式。除包含18次授课的“大班课”之外，同时增设了各32学时的6门“实践课”，这是此次教学改革的另一项重要举措。
增设“实践课”的主要目标是：使人工智能课程涵智能体主要环境知觉手段、智能体环境交互策略、与感知信息分析处理相关的数据智能、AI博弈决策、融合“感知-行动”的智能体系统等内容，为此设计了游戏AI、计算机视觉、计算机听觉、自然语言处理、数据智能、智能机器人等6门“实践课”（见表2）。
在以往的“大班课+小班课”教学模式中，“小班课”主要是同步研讨“大班课”教学内容，使学生做到深刻理解并融会贯通，而在“大班课+实践课”教学模式中，“实践课”除具备以往“小班课”上述功能外，还包含与各门“实践课”相对应的具体教学内容、实践课题、专门的教学平台与系统以及额外的专门技能知识补充等。新设计的“大班课+实践课”教学模式，其突出的特点是6门“实践课”侧重不同、区别鲜明、各具特色。
3课程逻辑结构的细致梳理
人工智能课程下沉到大学一年级，由于先修课程缺失基础薄弱，加之从高中到大学的学习方式方法也才开始转换适应，尽管重新设计了教学内容、改革了教学模式，教学质量的保障仍然受到威胁。为此，笔者在对重要基础概念清晰界定的基础上，全面细致地梳理了课程的逻辑结构，目的是使学生在各学习阶段都能清楚地知道相应的知识点、与其他内容的衔接关联关系以及在整个课程知识结构体系中所处的位置。
从达特茅斯会议（DartmouthMeeting）算起，人工智能领域已有60多年的历史。对于“人工智能”概念的表述可谓不胜枚举，在本课程中，笔者采用美国伯克利加州大学讲席教授StuartRussell等人的观点，以“智能体（Agent）”为主题，将“人工智能”定义为“对从环境中感知信息并执行行动的Agent进行研究的一门学科”[10]。
在清晰界定“人工智能”这一核心概念的基础上，对课程的逻辑结构加以细致梳理，不仅包括对“大班课”课程各章节彼此联系的剖析，也包括对专门设定的6门“实践课”的定位（如图2所示）。
在图2中，首先在其右部示意了一个感知环境并作用于环境的智能体（机器人）：由智能体为实现“对环境的感知并交互作用于环境”这一目的引出6门“实践课”（以Class1到Class6来示意），由智能体如何才能实现这一目的引出“大班课”16次课程。
“大班课”的16次课程的设计，分成了3个层次：第1课和第16课首尾2次课程，即“AI概述”和“AI前景”，构成了第1个层次“全局把握”，体现了对课程全局整体把握的内容设置；第2课和第4课，即“脑与认知”和“AI数学基础”，构成第2个层次“基础准备”，体现了对部分需要却缺失的先修课程的基础内容补充；其余12次课构成了第3个层次“具体分解”，体现了课程的主体内容。
在第3层次“具体分解”中，围绕智能体如何实现“对环境的感知并交互作用于环境”这一目的，从“问题求解（ProblemSolving）或完成任务（TaskFulfilling）”的智能体动机入手，由4种基本实现策略“搜索（Searching）”“推理（Reasoning）”“规划（Planning）”“学习（Learning）”引入具体课次内容的设置。
由此，完成对课程逻辑结构的梳理。在对图2所示课程逻辑结构的讲授过程中，以动画等方式动态呈现，从而可为学生留下较为深刻的印象，对课程体系性的理解把握具有很好的效果。在以“1大班课+6实践课”教学模式进行课程教学的整个过程中，始终以该逻辑结构图为纲来衔接贯穿，很好地实现了本课程逻辑结构细致梳理的根本目的。
4教学实践和教学考核
在2018—2019学年第2学期，教学改革后的人工智能课程，面向北京大学相关专业本科一年级学生开设。选课学生近300人。选课学生经自愿选择，均匀分布到6门实践课中，也就是说每门实践课有近50人。为避免学业负担过重，6门实践课在开设时间上完全同步，即每名同学仅能选1门实践课。这也符合笔者课程设计之初的想法。
每次“大班课”均布置作业，而作业的评判以及讨论却设置在“实践课”上。除了作业、期中和期末考试作为学习效果考核之外，还采用了“学期小组项目”的教学考核。笔者鼓励学生自由组队，形成项目小组。各项目小组结合“大班课”和“实践课”课程的学习，选择教师给定的项目题目或者自主设立小组项目题目，在学期结束前，分别进行“口头报告（OralPresentation）”和“展板展示（PosterPresentation）”2次集体交流活动。
学期小组项目是笔者纳入课程教学的一个必要环节，目的是培养学生的科研创新素养、提升实践动手能力，同时训练学生的团队协作精神和展示表达能力。在此次课程教学实践中，学生共组成了约80支学期小组项目队伍。学期结束前的交流展示沿国际学术交流的惯例进行，对学生以后参加国际学术交流是一次很好的提前训练。
在学期小组项目的现场交流展示环节，助教组专门设计了投票软件。表3和表4列出2次交流展示的投票前10名的学期小组项目，其目的是想对2019年人工智能课程中部分小组项目团队选择科研训练的具体题目做个举例。
学期小组项目主要由6门实践课来组织，除了教学团队教师和助教组研究生的日常指导以外，现场的教师点评和学生之间的交流讨论，对进一步提升项目成果质量都有非常好的成效。按课程对教学考核的设计，现场展示效果和展示结束后提交的作品报告修订版，均纳入最终的学习成绩之中。因此，课程考评涉及的要素包括期中考试、期末考试、大班课作业、实践课作业、学期小组项目展示和学期小组项目成果报告等6项，前2项考试占比50%，后4项作为实践课成绩（因大班课作业由各实践课负责评阅，故也纳入实践课成绩中进行计算）占比50%。
5结语
人工智能课程在人工智能领域相关本科专业中处于核心的基础地位。然而，由于人工智能课程理论性强、涉及知识面广、实践要求高等特点，其自身又需要计算机、数学、物理等多门课程作为先修课程，这使得传统上的人工智能课程往往需要在大学三年级左右开设，从而带来了诸多的问题。与此同时，人工智能领域的快速发展，以及在人们生产生活中广泛而又深入的应用，对专业人才的需求极为迫切。为此，笔者结合国家人工智能大发展战略及人工智能人才培养行动计划，在多年实践的基础上，组建教学团队，开展了相应的教学改革和教学实践。
笔者以“注重课程的基础性、启发性、大视野、系统性”理念为指导：①提出将课程下沉到大学一年级第2学期开设的思路；②并在认真梳理课程知识结构的基础上，重新设计了课程的教学内容；③提出了“1大班课+6实践课”的创新教学模式等教学改革措施。为顺利实施教学改革的各项举措，以及保障教学质量，笔者基于对重要基础概念的清晰界定，全面细致地梳理了课程的逻辑结构，提出并强调以课程逻辑结构为纲，来开展包括“大班课”和“实践课”在内的整个课程的教学。此外，改革后的课程也继承了课程传统教学实践中的一些有效有价值的举措，比如为培养学生的科研创新素养、提升实践动手能力，以及训练学生的团队协作精神和展示表达能力等，将“学期小组项目”作为一个必要环节纳入课程教学中。
北京大学人工智能课程教学团队，围绕课程所提出的一系列教学改革举措，面向北京大学本科生在一年级第2学期开展了教学实践，取得了很好的效果。2018年和2019年暑期期间（2018年7月23—29日；2019年7月8—12日），教育部和北京大学等单位连续两年联合主办了“中国高校AI人才国际培养计划”活动，目标之一是为全国高校人工智能教师提供为期一周的封闭培训，而培训内容的设置完全是以北京大学人工智能课程为核心扩展而成。在两次活动中，围绕北京大学人工智能课程教学改革的整体架构及具体内容，面向来自全国各高校的100余位教师，课程教学团队作了细致汇报并与参培教师开展了热烈的讨论交流，受到一致的好评，也收获了一些很有价值的建议。
在当前人工智能的大发展背景和专业人才短缺的现状之下，“大学教育如何通过不断革新，发挥应有作用？”是一个紧迫而又持久的课题。笔者还需在遵照“革新-实践-探索-再革新”循环上升的模式上继续努力。
参考文献
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人工智能时代背景下的“新三教”改革
三是在智慧校园运行上，缺乏整合资源的平台思维。现代化智慧校园使得学校的教育教学环境与校园运行更加智能，现代教育教与学模式的变革更加便捷，泛在学习新体系的形成更加完善。而带有工业化社会传统特征的办学模式在一些职业院校办学中仍占据主流。虽然信息技术条件与环境逐年改善，但缺乏对信息化工作的统筹与规划，建设能力与应用水平还不够高，信息化平台使用率低，智慧的内涵与效能在学校运行中未能充分显现。平台上的数据采集失真与不完整，影响着教学质量和教学管理的监督与评价的信度；存储的教学资源匮乏，不能为课堂建设提供强有力的支撑。各平台数据因存在着孤岛现象，重复投资增加了教学与管理的成本。互联网思维的缺失，与校外信息化资源的耦合度低，专业间、课程间共享度差，导致应用新一代信息技术创新人才模式的动力不足，不能与时俱进地构建出启迪学生张扬个性、开发智慧、优化智能的新型学校。这些问题导致学生在学校不能很好地学习面对新技术革命，以及面向未来职场和生活的新技术、新技能，不能适应新一代信息技术革命下，未来工作岗位所呈现的“一人多岗，一岗多能”的新要求。同时，这一现实情况与发展趋势，也将倒逼传统的职业院校在组织构架、专业结构、课程内涵、人才培养模式、教学方式方法等方面发生重大变化，一些传统的“一技之长”订单式的人才标准将被“一专多能”复合型的人才新标准所替代。
二、趋势和要求
人工智能时代加快了职业院校组织结构与运行模式的变革进程。学校的育人载体将由封闭走向开放，从传统的校园延展到与社会组织机构结成合作共同体；由单一的校内固定物理场所拓展到校外自然环境、云端教学共享平台，并向师生共同学习中心演进。在这个阶段中，专业结构、课程内涵、教师构成、教学模式、教学内容、考核评价等诸多方面，无论是形式还是内涵上均将发生深刻变化，特别是“教师、教材、教法”的“三教”改革，直接影响着校企合作的深度，人才培养的质量。“三教”改革既是一个老话题，又是一个新命题。2019年1月，国务院颁布《国家职业教育改革实施方案》[1]，明确提出“没有职业教育现代化就没有教育现代化”。在此背景下，职业院校必须与社会发展进程相呼应、与经济增长方式相适应、与学习者的学习需求相对应，科学、系统地规划设计好专业人才培养方案，在内涵、标准、质量、生态等方面，体现落实国家职业教育改革实施方案的新精神，体现适应企业转型升级的新要求，以改革推发展，以发展促质量，以质量提水平。
一是加强“双师型”教师队伍建设，改善类型教育教师结构问题。但仅局限于专业教师的双师队伍建设还不能充分体现类型教育的特征，需要发挥非专业教师跨学科素养、信息技术和通用技能的优势，组成类型教育的“混编”师资团队。
二是加大活页讲义教材开发力度，确保教育教学内容及时更新。现有以纸质形式所呈现的教材，不能完全体现教学内容的时效性、多样性和选择性，应开发电子、移动交互式数字教材，推进碎片化学习、结构化引导新模式的形成。
三是加快信息技术在教学中应用的进程，推进教学方式方法改革。信息素养不高的短板使教师在课程开发、教学设计、教学实施、质量评价以及共享资源时捉襟见肘，落后的信息化硬件条件，也不利于教学信息化的推进。
人工智能时代，“三教”改革的内涵将被不断拓展，“智能化”特征愈加明显，“智能教师”“智能教材”和“智能教法”的“新三教”将登上职业院校人才培养的舞台，由此带来的是教师角色、教学内容、学习方式、评价模式的深刻变化。
一是“智能教师”。具备人工智能技术素养的教师将成为教学的主力。一些重复性、可视化、直观性、实操性强的教学环节被“机器人教师”所替代。优质的在线开放课程扩大了共享面。由此带来的是教师岗位的减少，教师的职能由单一的教学职能向智能教学组织与监督管理职能拓展，教师的身份也将出现编剧、剧务、导演、助演、主持人、指挥，以及资源提供、情境创设、人生导师等多元角色。
二是“智能教材”。一些纸质教材甚至于纸质活页讲义、说明书因时效性不强、携带不便、呈现单一、可视性差、容量小等问题，将更多地被智能、多样、可视、动态、形象的“云活页”教材和多功能的“电子学材”所替代。另一方面，教学内容因人工智能、智能制造产业的问世而进行整合或更新，以专业+、课程+来提升和扩充知识与技能的内涵，新教材与新学材两种资源将呈现出共存互补的新形态。
三是“智能教法”。配合智能教师、智能教材的智能化教学与学习方式应运而生，呈现出混合式、交互式、社交式的学习模式。如，引导学生通过游戏闯关来获得知识或技能的游戏化教学方法；以虚拟仿真方式再现“场景化”工作现场的情境教学法。教法与学法共用，教学方法因教师角色的不断轮换而多元化地呈现，以教师的“教”来引导和激活学生多样化的“学”，教学相长的多师同堂团队教学的方式将普遍存在。
综上，以人工智能为特征的“新三教”改革，将加快以智能为特征的“师生学习中心”这一新型学校形成进程“，学生客户”的地位将更加凸显“，教师客服”的作用愈加显现，以学生自我、自主管理为特征的“学生支持服务”新生态逐渐形成。在师生学习中心“，教师主导、学生主体”将逐步由“师生主导、学生主体”所替代，私人定制课程、非正式学习与个性化自调式学习模式，将成为“师生学习中心”和“移动学校”中学习者学习的另一种新路径。在教学活动中，教师也将由“传话筒”向“赋能手”的方向转化。
三、态度和理念
人工智能时代的职业院校办学模式转型，应该随着工业化升级的进程而推进。这是一个渐进的过程。在工业化转型升级和新一代信息技术革命迅猛发展交互在一起的过程中，职业教育传统与现代的办学模式、人才培养模式，以各式各样的方式共存，但是，信息技术影响社会和经济发展的主流趋势是不以人们的主观意志而转移的。“机器换人”在企业已成为现实，将来也必将影响职业院校。作为社会和经济发展密切相关的人力资源供给方，职业院校应与产业、企业的发展模式改变相对应，与社会运行和人们生活方式的变化相衔接，只有这样，职业院校办学才会充满生机与活力[2]。职业院校如何在人工智能时代，借助于新一代信息技术改革传统的办学模式，深化教育教学改革，在很大程度上取决于职教人的态度、理念、模式、能力、环境、资源等诸多方面。
态度是关键。对待新一代信息技术，职业院校是积极迎接这个时代，与这个时代同频共振，还是消极等待、被动地应付，这取决于学校办学的目标与动机，取决于学校的创新意识。对教师而言，在人工智能时代下，要做到不忘初心，时刻牢记教书育人的责任与使命，努力提升适应信息化教学所需要的专业素质，不断提高人才培养质量和教育教学水平。理念是核心。理念陈旧、落后，信息技术再先进，最终还是新瓶装旧药，“新三教”改革不会真正成功。因此，需要坚持创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念，主动迎接信息技术带来的机遇和挑战；增强互联网思维，创新产教融合、合作育人的新模式；树立学生客户意识，形成多维共享学习成果与智慧的生态圈。
当然，新一代信息技术的功能再强大，也不能完全替代学校的基本功能。作为育人的重要阵地，师生的情感交流，个性化辅导、引导乃至管理服务将长期存在。需要注意的是，教师应该与网络环境下生长起来的学生进行有效沟通，尊重并适应他们的生活、学习习惯；应该利用信息技术的媒介来搭建与现实生活、学习的桥梁，将教书育人的职责落实到位。
人工智能时代下的“新三教”改革，在促进职业教育转型升级中，具有举足轻重的积极作用，而这一目标的实现，需要职教人的持续实践与创新探索，这不仅是培养复合型技术技能人才的需要，也是提升职业院校竞争实力的需要，更是彰显职业教育类型特征的需要。返回搜狐，查看更多