學(xué)科教學(xué)知識視野下師范生人工智能素養(yǎng)培養(yǎng)探析

任永力　唐濤

未來已來。人工智能學(xué)科教育已經(jīng)提升為國家戰(zhàn)略，為適應(yīng)信息時代、智能時代發(fā)展需要，高校開展人工智能學(xué)科建設(shè)和人工智能課程內(nèi)容教學(xué)已經(jīng)成為我國教育信息化2.0的重要內(nèi)容之一。人工智能模塊是小學(xué)科學(xué)課程“技術(shù)與工程”領(lǐng)域的重要分支，是科學(xué)教育專業(yè)師范生專業(yè)核心課程，師范生人工智能素養(yǎng)的培養(yǎng)已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。人工智能時代的大背景之下，我們國家傳統(tǒng)的教育模式正在接受新的挑戰(zhàn)，即使現(xiàn)在的課堂上已經(jīng)應(yīng)用到一些自媒體輔助教學(xué)，但這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，它將會面臨人工智能時代沖擊，在智慧時代大背景下，師范生人工智能素養(yǎng)可以從以下三個方面進(jìn)行優(yōu)化培養(yǎng)：一是將人工智能素養(yǎng)教育融入科學(xué)教育專業(yè)教師常規(guī)課程培養(yǎng)體系，設(shè)計交叉共融的課程體系；二是營造人工智能學(xué)習(xí)氛圍，促進(jìn)教師自主學(xué)習(xí)，構(gòu)建高素質(zhì)復(fù)合師資隊伍；三是制定相關(guān)教育協(xié)同政策，匯聚有關(guān)部門資源，推進(jìn)產(chǎn)教深度融合。

人工智能（Artificial Intelligence），英文簡寫為AI，是指深入研究、發(fā)展，用以模仿、延續(xù)和拓展人的智慧的思想、方式、技能和運(yùn)用系統(tǒng)的一種新興的工程技術(shù)科學(xué)。人工智能可以對人的思想意識、信息過程、行為舉止等進(jìn)行模擬。雖然計算機(jī)無法直接取代人腦的智能，但是它可以像人那樣去思考、洞察，甚至?xí)^人的智能。

最新修訂的《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022版）》（以下簡稱“科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)”）指出，第一，在第三條修訂原則“堅持創(chuàng)新導(dǎo)向”中指出科學(xué)課程應(yīng)當(dāng)堅持與時俱進(jìn)，反映科學(xué)技術(shù)新成果，更新課程內(nèi)容，體現(xiàn)課程時代性。由此可見，在人工智能時代，科學(xué)課程應(yīng)當(dāng)與人工智能相結(jié)合。第二，科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中科學(xué)課程的總目標(biāo)是：培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，將核心素養(yǎng)分為四個方面：科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任。細(xì)看核心素養(yǎng)的學(xué)段特征可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的核心素養(yǎng)中有關(guān)科學(xué)、技術(shù)與工程方面的都能與人工智能素養(yǎng)相聯(lián)系，例如了解科學(xué)、技術(shù)、社會、環(huán)境之間的相互影響以及科學(xué)研究和技術(shù)應(yīng)用中需要考慮倫理與道德的價值取向；能辯證地看待科學(xué)技術(shù)成果的使用對人類造成的影響；懂得并認(rèn)同科學(xué)研究與技術(shù)應(yīng)用要遵循一定的倫理道德。由此可見，科學(xué)教師作為科學(xué)課程的具體教學(xué)實(shí)施者，應(yīng)當(dāng)具備更高水平的人工智能素養(yǎng)，才能成為一名合格的科學(xué)教師。

一、中小學(xué)新課標(biāo)關(guān)于人工智能技術(shù)的要求分析

《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》指出，在未來人工智能這個領(lǐng)域?qū)兂扇驙帄Z的新的焦點(diǎn)，所以需要逐漸地去進(jìn)行全民智慧的教育項目來普及大眾，在中小學(xué)階段，先在新課標(biāo)下去設(shè)置與人工智能有關(guān)的課程，慢慢普及一些編程教學(xué)項目，去逐漸建立人工智能課程，然后培養(yǎng)出具備創(chuàng)造力的復(fù)合型人才，從而去建立中國人工智能領(lǐng)域的人才高地。這就對我們目前中小學(xué)的信息技術(shù)教學(xué)提出了新的要求和改變，同時也給中小學(xué)普及人工智能技術(shù)和教學(xué)帶來了新的契機(jī)。中小學(xué)新課標(biāo)關(guān)于人工智能技術(shù)方面的課程其實(shí)比較難把握，因為人工智能相關(guān)的知識儲備比較薄弱，其次教學(xué)資源也比較少，但是讓中小學(xué)生了解及普及人工智能，并且讓人工智能成為學(xué)科教學(xué)目標(biāo)刻不容緩。

（一）小學(xué)關(guān)于人工智能的了解感知

對于小學(xué)生而言，心智尚未發(fā)育成熟，作為教育教學(xué)工作者，讓其了解人工智能是首要前提。從貼近學(xué)生生活的人工智能技術(shù)出發(fā)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，懂得人工智能的概念，并可以對人工智能產(chǎn)品或者信息有判斷和辨別的能力。

（二）初中關(guān)于人工智能的體驗教學(xué)

初中的人工智能教育教學(xué)就比較成熟了，會結(jié)合到新媒體及其傳統(tǒng)自媒體等形式，讓學(xué)生身臨其境地去體驗人工智能帶給他們的驚喜。比如可以讓學(xué)生以手機(jī)APP的形式現(xiàn)場體驗，例如行色，這款A(yù)PP是即時識別花草植物的一款軟件，可以讓學(xué)生在教學(xué)過程中自己體驗識別，去增強(qiáng)學(xué)生對于人工智能的現(xiàn)場體驗感，同時也可以將人工智能產(chǎn)品的工作原理分享給學(xué)生。

（三）高中關(guān)于人工智能的深度剖析

2018年1月，教育部公布《普通高中課程方案和語文等學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》，人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)處理正式被納入《普通高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》新課標(biāo)。2019年，教育部印發(fā)《關(guān)于“智慧教育示范區(qū)”建設(shè)項目推薦遴選工作的通知》，通知要求在2019年和2020年，分年度各遴選5個以上地區(qū)優(yōu)先開展“智慧教育示范區(qū)”建設(shè)與實(shí)踐探索，開設(shè)人工智能教育課程和實(shí)驗項目，以應(yīng)對教育科技的“零點(diǎn)革命”。所以在高中提升學(xué)生對于人工智能的敏感度就顯得極為重要，要在學(xué)科教學(xué)知識視野下讓學(xué)生逐步認(rèn)識到人工智能技術(shù)的廣泛性和巨大潛力，就目前而言也有不完善性。設(shè)置人工智能課程、創(chuàng)立設(shè)計出智能化的教學(xué)環(huán)境和創(chuàng)新學(xué)生主體的多元教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)生信息創(chuàng)新能力的同時，也有利于人工智能知識的普及。

二、師范生人工智能素養(yǎng)現(xiàn)狀調(diào)研

本研究結(jié)合科學(xué)教育專業(yè)教師的教學(xué)實(shí)踐修訂量表。從人工智能素養(yǎng)的內(nèi)涵出發(fā)，從“人工智能知識”“人工智能能力”“人工智能意識”三個維度進(jìn)行問卷問題設(shè)計。利用探索性因子分析、驗證性因子分析和相關(guān)性分析進(jìn)行問卷效度檢驗，運(yùn)用描述統(tǒng)計得到調(diào)查對象的基本分布情況及科學(xué)教育專業(yè)教師的人工智能素養(yǎng)整體水平，然后使用獨(dú)立樣本t檢驗比較性別和執(zhí)教年級對人工智能素養(yǎng)的影響，以及職前與職后教師的人工智能素養(yǎng)差異。

（一）研究對象基本情況

對樣本進(jìn)行統(tǒng)計分析，本次收到在線問卷202份，剔除無效問卷7份后，獲得有效問卷195份，問卷有效率為96.5%。

受測對象基本情況：從學(xué)歷分布來看，本次調(diào)研對象均是本科學(xué)歷；從性別分布來看，本次調(diào)研對象大多集中在女性，男女比例約3：7；從年級分布來看，2020級、2019級、2018級人數(shù)較多，其余年級人數(shù)分布較少且分布較均勻；從執(zhí)教學(xué)科來看，科學(xué)教育專業(yè)職后教師執(zhí)教學(xué)科多為科學(xué)，占職后教師執(zhí)教學(xué)科的近85%，其余學(xué)科分布較少且較均勻；從執(zhí)教年級來看，貴陽學(xué)院科學(xué)教育專業(yè)職后教師所執(zhí)教的學(xué)段絕大部分是小學(xué)學(xué)段，占比高達(dá)95.4%，其中執(zhí)教四五年級的教師居多，初中學(xué)段占比約4%，高中學(xué)段則不足1%；從教齡分布情況來看，有近六成的調(diào)查對象沒有教學(xué)經(jīng)驗，具有1-5年（含1年，不含5年）教學(xué)經(jīng)驗的教師大約有三成，擁有5年及以上教學(xué)經(jīng)驗的教師約為一成。具體分布情況如圖1所示：

（二）整體素養(yǎng)水平分析

在測量表中，得分從低到高是1-5分，因此本研究以平均3分作為衡量標(biāo)準(zhǔn)的及格線?？茖W(xué)教育專業(yè)教師人工智能素養(yǎng)的平均得分為3.70分，總量表稍高于及格線標(biāo)準(zhǔn)，說明科學(xué)教育專業(yè)職前職后教師的人工智能素養(yǎng)水平處于中等偏上，整體狀況一般。各維度的得分相差不大，均在3.7左右；其中表現(xiàn)最差的是人工智能應(yīng)用技能維度，平均得分為3.56分，人工智能教學(xué)知識維度得分3.63分，表現(xiàn)較差，略高于人工智能應(yīng)用技能。表現(xiàn)最好的是人工智能意識維度，平均得分為3.79分，人工智能常識維度平均得分為3.78分，與人工智能意識幾乎相當(dāng)。全量表得分中最大值與最小值之間得分相差3.6分，說明學(xué)生之間的人工智能素養(yǎng)水平差異較大。從表中的數(shù)據(jù)可以看出：相比之下科學(xué)教育專業(yè)教師應(yīng)用人工智能的技能以及對人工智能教學(xué)知識的掌握較為欠缺，對人工智能常識的了解程度以及對人工智能的意識表現(xiàn)較強(qiáng)?？梢?，科學(xué)教育專業(yè)職前職后教師在日常學(xué)習(xí)、生活、教學(xué)工作中愿意使用人工智能，對應(yīng)用人工智能持比較樂觀的態(tài)度，也能較理性地看待人工智能。具體得分情況如表1所示：

（三）性別對人工智能素養(yǎng)的影響

為了研究不同性別的科學(xué)教育專業(yè)教師的人工智能素養(yǎng)水平是否存在顯著性差異，對不同性別的科學(xué)教育專業(yè)教師人工智能素養(yǎng)進(jìn)行了獨(dú)立樣本t檢驗，結(jié)果顯示：T值和P值均顯示性別在智能知識維度、智能能力維度、智能意識維度及人工智能素養(yǎng)水平上不具有顯著性差異（p>0.05）。但從得分均值來看，總體上男性科學(xué)教育專業(yè)教師得分略高于女性科學(xué)教育專業(yè)教師，在各維度上也是如此；另外，我們分別將男性教師和女性教師的總量表平均分和各維度均值與全體教師的總量表平均分和各維度得分均值進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)無論是在總分，還是各維度平均得分上，男性教師均高于女性教師。由此看出，性別對人工智能素養(yǎng)存在一定的影響，男性教師的人工智能素養(yǎng)普遍高于女性教師。

（四）職前與職后教師的人工智能素養(yǎng)差異

為了研究職前與職后科學(xué)教育專業(yè)教師人工智能素養(yǎng)差異，本研究根據(jù)教齡將調(diào)查對象分為職前教師（教齡=0） 和職后教師（教齡≥1），運(yùn)用獨(dú)立樣本t檢驗對其進(jìn)行差異性分析，檢驗數(shù)據(jù)顯示：獨(dú)立樣本t檢驗中，人工智能常識、人工智能教學(xué)知識、人工智能應(yīng)用技能及總量表得分的t值為-0.268～1.843之間，顯著性指標(biāo)在0.067～0.789之間，說明職前與職后教師的人工智能素養(yǎng)、人工智能常識、人工智能教學(xué)知識及人工智能應(yīng)用技能不存在顯著性差異。而人工智能意識維度t值為2.977，顯著性指標(biāo)為0.003，小于0.01，表現(xiàn)為極顯著。說明職前與職后教師的人工智能素養(yǎng)在人工智能意識維度具有顯著性差異。并通過比較均值發(fā)現(xiàn)：職后教師人工智能意識明顯強(qiáng)于職前教師。

（五）執(zhí)教年級對科學(xué)教育專業(yè)教師人工智能素養(yǎng)的影響

為了研究執(zhí)教年級對科學(xué)教育專業(yè)教師人工智能素養(yǎng)的影響，本研究根據(jù)執(zhí)教年級將執(zhí)教小學(xué)階段的教師分為低年級段教師（執(zhí)教一、二、三年級）和高年級段教師（執(zhí)教四、五、六年級），運(yùn)用獨(dú)立樣本t檢驗對其進(jìn)行差異性分析，數(shù)據(jù)顯示：人工智能常識、人工智能應(yīng)用技能、人工智能意識三個維度的t值為1.680～1.770之間，顯著性指標(biāo)在0.080～0.096之間，說明職前與職后教師的人工智能素養(yǎng)、人工智能常識、人工智能教學(xué)知識及人工智能應(yīng)用技能不存在顯著性差異。而人工智能教學(xué)知識維度和人工智能素養(yǎng)總得分的t值分別為2.552、2.271，顯著性指標(biāo)分別為0.012、0.025，顯著性指標(biāo)小于0.05，表現(xiàn)為顯著。說明執(zhí)教不同年級段的教師的人工智能素養(yǎng)存在顯著性差異。并通過比較均值發(fā)現(xiàn)：執(zhí)教小學(xué)高年級段的教師人工智能素養(yǎng)水平高于執(zhí)教低年級段的教師。

三、學(xué)科教學(xué)知識視野下師范生人工智能素養(yǎng)構(gòu)建

目前國家正在積極布局全學(xué)段貫通的人工智能教育，覆蓋小學(xué)、中學(xué)、職業(yè)教育、高等教育。但目前相關(guān)人才培養(yǎng)方案多為單工具、單年級、單學(xué)段的課程，缺乏系統(tǒng)化培養(yǎng)體系。未來在我國課程教學(xué)視角下人工智能教學(xué)將步入高速發(fā)展時代，在培育大量的技術(shù)型和技能型人工智能人才方面將起到關(guān)鍵作用。由此可見，師范生人工智能素養(yǎng)的培養(yǎng)將是人才培育的重點(diǎn)。人工智能的發(fā)展促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，產(chǎn)生了新的產(chǎn)業(yè)和就業(yè)機(jī)會，但也對從業(yè)人員的知識、技能提出了更高的要求。專業(yè)學(xué)習(xí)的學(xué)生在畢業(yè)時面臨廣泛的行業(yè)，每個行業(yè)的專業(yè)職責(zé)都被精確劃分。要找到工作必須有廣泛而系統(tǒng)的知識體系和優(yōu)秀技能。學(xué)科教學(xué)知識視野下對師范生人工智能素養(yǎng)的需求特點(diǎn)是智能化、融合化和終身化。

（一）智能化

計算機(jī)教師應(yīng)可以隨著該行業(yè)的科技發(fā)展和產(chǎn)業(yè)需要調(diào)整自身的教學(xué)知識結(jié)構(gòu)和應(yīng)用能力，使之具備實(shí)用性和專業(yè)化。另外，需要及時跟進(jìn)新科技的發(fā)展趨勢和對課程進(jìn)行理論視野實(shí)際創(chuàng)新，了解未來人工智能領(lǐng)域發(fā)展需要的關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)，并將之導(dǎo)入課堂，培養(yǎng)學(xué)員在人工智能領(lǐng)域方面的職業(yè)技能。

（二）融合化

要充分調(diào)動老師在課堂中的積極性，把人工智能技術(shù)作為輔助手段深入課堂，讓教師教育豐富多元化，學(xué)生學(xué)習(xí)個體化，有效提升質(zhì)量與效益。因此，老師必須通過大數(shù)據(jù)分析人工智能系統(tǒng)追蹤每位學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，并針對學(xué)生個體差異調(diào)整教學(xué)與評價的方式。

（三）終身化

首先，在高度人工智能的背景下，相關(guān)知識的更新速率將大大提高。老師應(yīng)該重視計算機(jī)科學(xué)技術(shù)在該學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展和最新運(yùn)用，以增強(qiáng)學(xué)生掌握最新內(nèi)容和方法的意識，在教育實(shí)踐中創(chuàng)新教材內(nèi)容和教育觀念。其次，通過人工智能的參與，使課堂的教育方式和教學(xué)內(nèi)容變得更加開放、多樣化和豐富。教師應(yīng)隨時為新教法的變化做好準(zhǔn)備。

總之，專業(yè)教師應(yīng)該有機(jī)會終身學(xué)習(xí)，以滿足專業(yè)大學(xué)教師智能發(fā)展和數(shù)據(jù)爆炸時代不斷變化的需求。

人工智能時代的到來加速了教育教學(xué)和教師角色的轉(zhuǎn)變。普及人工智能教育正逐漸成為我國的國家戰(zhàn)略。人工智能學(xué)科在高校還沒有建立一個完整的、標(biāo)準(zhǔn)化的教學(xué)培訓(xùn)體系。使用的教材陳舊，缺乏與最新的人工智能跟蹤技術(shù)和學(xué)科教學(xué)知識的整合。另外，由于教學(xué)相對單一，且各個學(xué)科領(lǐng)域間的關(guān)聯(lián)性較少，專業(yè)間的交叉融合度也較低，學(xué)生無法以“跨學(xué)科整合”的視角全面反思專業(yè)教學(xué)知識問題，從而限制了學(xué)生的創(chuàng)新性思考能力與跨學(xué)科問題處理能力。師范生人工智能素養(yǎng)培養(yǎng)，是培育雙師型“教學(xué)工程師教師”，除了專業(yè)理論知識外，還具有教育和教學(xué)能力。

四、學(xué)科教學(xué)知識視野下人工智能方向師范生課程方案設(shè)計

人工智能技術(shù)的加速發(fā)展，使得社會專業(yè)形式的轉(zhuǎn)變越來越快。學(xué)科教學(xué)視野下，在培養(yǎng)師范生人工智能素養(yǎng)的基礎(chǔ)上提高人工智能與學(xué)科相結(jié)合的項目創(chuàng)建能力。將引導(dǎo)師范生使用人工智能和創(chuàng)新學(xué)習(xí)工具創(chuàng)建更具創(chuàng)造性和前沿的課程設(shè)計，并嘗試人工智能學(xué)科的跨學(xué)科教學(xué)。以學(xué)習(xí)者為導(dǎo)向，在創(chuàng)新交叉共融教學(xué)體系、設(shè)計教學(xué)方法與內(nèi)容、產(chǎn)教融合育人、打造優(yōu)秀復(fù)合型教師四大方面，我們將著力推進(jìn)師范生教學(xué)技能水平，提高教學(xué)能力，以擴(kuò)大師范生的專業(yè)和教育技能。

（一）將人工智能素養(yǎng)教育融入師范生人才培養(yǎng)體系，設(shè)計交叉共融的課程體系

高師院校要根據(jù)國家“人工智能”的學(xué)科培養(yǎng)目標(biāo)，在科研要求、課程的內(nèi)容和專業(yè)要求等方面為未來的實(shí)際工作條件下的教學(xué)老師和專業(yè)學(xué)員設(shè)計一個人工智能技術(shù)課程體系，主要包括課程內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容，實(shí)施方法和評價目標(biāo)。在原有系統(tǒng)教學(xué)（如家庭）的基礎(chǔ)上，增加了智能程序設(shè)計、深入認(rèn)知和強(qiáng)化知識等新內(nèi)容。結(jié)合跨學(xué)科整合的需要，將創(chuàng)新元素整合到教學(xué)內(nèi)容中，有效增加了中小學(xué)生知識面的深入與廣度，充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)欲望，為今后的繼續(xù)攻讀與終身攻讀打下了根基。

貴陽學(xué)院科學(xué)教育專業(yè)在人才培養(yǎng)中就設(shè)置了《人工智能》這門專業(yè)課程，教學(xué)模式方面，基于人工智能技術(shù)進(jìn)行在線和開放式學(xué)習(xí)搜索，實(shí)現(xiàn)在線和離線教學(xué)的整合和協(xié)調(diào)。在正常課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上，組織學(xué)生課后學(xué)習(xí)，使用網(wǎng)絡(luò)知識平臺等。使學(xué)生不再受教學(xué)條件、傳播領(lǐng)域、時間和空間的限制，教學(xué)方法多樣化、個性化。此外，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)狀況和學(xué)習(xí)能力的差異設(shè)計個性化課程，并使用大數(shù)據(jù)工具準(zhǔn)確分析學(xué)生學(xué)習(xí)情況和調(diào)查反饋需求，有科學(xué)依據(jù)地跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，并及時向有學(xué)習(xí)困難的學(xué)生提供幫助。在理論課程中，以課本為依據(jù)，對原章節(jié)出現(xiàn)的知識點(diǎn)分散、理論太多、知識內(nèi)容不夠等現(xiàn)象加以總結(jié)與完善。保持基礎(chǔ)知識重點(diǎn)，刪減一些基本、概念化和陳舊的內(nèi)容，適度介紹人工智能方面的新內(nèi)容，以開闊學(xué)習(xí)者的眼界和思路；增加基于工程的課程，將人工智能實(shí)際案例導(dǎo)入課堂，引導(dǎo)學(xué)生深入真實(shí)世界的研究情境，有助于他們進(jìn)一步了解知識體系的背景，培養(yǎng)他們應(yīng)用知識處理復(fù)雜工程難題的技能。教學(xué)實(shí)踐方面，增加課程設(shè)計與教學(xué)實(shí)踐的比重與內(nèi)容，以探討更有效的教學(xué)實(shí)驗與實(shí)踐途徑。加強(qiáng)試驗內(nèi)容、研究方法和研究手段。根據(jù)課程，教師將人工智能實(shí)驗分解為多層次的實(shí)驗子目錄。每個子目錄都是獨(dú)立的和相互關(guān)聯(lián)的。課程設(shè)置強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新性與跨學(xué)科融合。該評估全面評價了學(xué)生在人工智能技術(shù)、實(shí)驗設(shè)計理念和實(shí)踐技能方面的技能。課程設(shè)計方面，老師按照課程要求建立了一個典型的框架，由他們按照自身的興趣愛好和能力設(shè)計課程，并引導(dǎo)他們進(jìn)行自主預(yù)習(xí)、小組討論和獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行深入研究。在實(shí)踐性方面，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生處理實(shí)際復(fù)雜工程技術(shù)問題的能力與創(chuàng)意。鼓勵擁有優(yōu)秀研究及工程項目研發(fā)經(jīng)歷的老師作為課程實(shí)施主體，并讓學(xué)員參與項目團(tuán)隊。通過對學(xué)生的精心教育與引導(dǎo)，把科學(xué)研發(fā)思想、研究方式和重要技術(shù)點(diǎn)整合在設(shè)計實(shí)踐中，使學(xué)生掌握不同的編程語言，在教學(xué)階段參與正在開展的重大科研與開發(fā)項目的模型架構(gòu)與設(shè)計，以培養(yǎng)學(xué)生將其知識運(yùn)用于實(shí)際的能力。另外，作為教學(xué)實(shí)踐的重要因素，主動應(yīng)對人工智能變革對教學(xué)的影響，把人工智能思維與技能納入教學(xué)課程，通過優(yōu)化教學(xué)方法與內(nèi)容，顯著提升教學(xué)品質(zhì)。積極指導(dǎo)學(xué)生參與全國機(jī)械創(chuàng)新大賽、全國大學(xué)生機(jī)器人大賽、貴州省貴安杯3D打印大賽等競賽，采用團(tuán)體協(xié)作、老師積極引導(dǎo)等方法激勵學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐與探索。

（二）營造人工智能學(xué)習(xí)氛圍，促進(jìn)教師自主學(xué)習(xí)，構(gòu)建高素質(zhì)復(fù)合師資隊伍

讓職前教師主動參與到人工智能素養(yǎng)提升的過程中來。師范生只有意識到人工智能素養(yǎng)的重要性以及人工智能應(yīng)用技能對教學(xué)和學(xué)習(xí)的提升效果，才能更好地激發(fā)他們的主觀能動性去主動學(xué)習(xí)人工智能知識、人工智能應(yīng)用方法，并主動培養(yǎng)自己的人工智能素養(yǎng)能力，提高自己的人工智能意識。另外，從事教學(xué)工作的高師教師隊伍，他們有扎實(shí)的理論知識背景，卻沒有行業(yè)與項目開發(fā)經(jīng)歷。在教學(xué)過程中，易造成學(xué)生工程實(shí)際操作技能欠缺。學(xué)校還應(yīng)該引導(dǎo)這些技術(shù)老師及時地掌握企業(yè)工程項目開發(fā)所需要的技術(shù)技能，使其專業(yè)技能與企業(yè)項目的實(shí)際需要緊密地聯(lián)系，利用技術(shù)專員的項目經(jīng)驗或與公司的橫向?qū)W科協(xié)作，廣泛參加企業(yè)工程項目的研究，并利用對項目的實(shí)踐應(yīng)用，把技術(shù)知識融于企業(yè)實(shí)際，從而培養(yǎng)其實(shí)踐創(chuàng)造的能力。在此基礎(chǔ)上，把問題研究實(shí)踐帶到人才培養(yǎng)的課程中，引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的實(shí)踐能力、設(shè)計技能以及處理具體科技課題的技巧。另外，在引進(jìn)師資方面，高校應(yīng)當(dāng)具備全球眼光，廣泛吸收當(dāng)今世界上最先進(jìn)的人工智能專業(yè)人才和優(yōu)秀研究人員，建立人工智能師資資源庫；同時，注意吸納具備較高實(shí)際技術(shù)和良好專業(yè)技能的高端研究人員，加強(qiáng)教學(xué)隊伍建設(shè)。最后，我們必須建立科學(xué)合理的教育測評系統(tǒng)，注重對基礎(chǔ)知識、實(shí)際操作技能、教育教學(xué)能力、社會創(chuàng)新能力等進(jìn)行綜合評價。

（三）構(gòu)建校企深度合作機(jī)制，推進(jìn)產(chǎn)教深度融合

培養(yǎng)具有人工智能思維、大數(shù)據(jù)思維的人才，推動傳統(tǒng)教育向“智能教育”演進(jìn)，是教育體系發(fā)展的必然趨勢。受限于師范生人工智能素養(yǎng)的培育需要大量的人力和物力，學(xué)生難以接觸最新技術(shù)動態(tài)和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。建立有效的校企深度合作機(jī)制，推進(jìn)產(chǎn)教深度融合就迫在眉睫。高師院?？梢酝ㄟ^聘請國際人工智能教育領(lǐng)域的精英機(jī)構(gòu)來共同參與培養(yǎng)，進(jìn)一步強(qiáng)化以合作教學(xué)與商業(yè)實(shí)戰(zhàn)為導(dǎo)向的校企合作教育體制，將專職老師與學(xué)員之間的專業(yè)能力培養(yǎng)與企業(yè)的專業(yè)技能要求相結(jié)合，打造開放的、專業(yè)的、專業(yè)化的人才培養(yǎng)平臺，為職業(yè)教師和學(xué)生提供一種協(xié)作和創(chuàng)新的新方式。人才企業(yè)要主動和高校協(xié)作，開展相應(yīng)業(yè)務(wù)，提供實(shí)驗平臺、實(shí)施訓(xùn)練計劃和技術(shù)課程，促進(jìn)教育資源的雙向共用，主動帶動學(xué)校的創(chuàng)業(yè)項目的研究，有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力、學(xué)科教育中的創(chuàng)新能力與跨學(xué)科融合。另外，公司和高師院校需要緊密跟蹤產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求和前沿技術(shù)方向，共同開發(fā)人工智能專業(yè)老師與學(xué)員共同培養(yǎng)的教學(xué)計劃、教學(xué)內(nèi)容與考核體系，同時針對學(xué)員的專業(yè)課程內(nèi)容，按照學(xué)年開展實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練，確保學(xué)生的創(chuàng)業(yè)培訓(xùn)經(jīng)歷所有階段的培訓(xùn)。

深圳市優(yōu)必選科技股份有限公司（以下簡稱“優(yōu)必選”）是一家集人工智能和人形機(jī)器人研發(fā)制造、平臺軟件開發(fā)應(yīng)用及產(chǎn)品方案銷售為一體的“全球獨(dú)角獸”企業(yè)，是全球AI和服務(wù)機(jī)器人技術(shù)及解決方案領(lǐng)域的開拓者和領(lǐng)軍者。該公司基于自身核心技術(shù)優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)落地經(jīng)驗，致力打造“硬件+軟件+課程+師資+實(shí)驗實(shí)訓(xùn)室+競賽+認(rèn)證”的教育生態(tài)圈，構(gòu)建了覆蓋“小學(xué)、初中、高中、職業(yè)院校、本科院?！钡娜珜W(xué)段貫通式人工智能教育體系。他的子項目——人工智能科創(chuàng)教育中心通過人工智能主題課程的系統(tǒng)學(xué)習(xí)和研究，幫助學(xué)生建立對“人工智能”系統(tǒng)知識框架，播下“人工智能知識”“技術(shù)應(yīng)用能力”的種子，培養(yǎng)學(xué)生形成發(fā)現(xiàn)問題、探究問題、解決問題的創(chuàng)新思維。該公司將產(chǎn)業(yè)用人需求轉(zhuǎn)化形成專業(yè)人才培養(yǎng)體系中的課程、競賽、技能認(rèn)證、實(shí)習(xí)就業(yè)等核心要素，面向高校，以專業(yè)共建、專業(yè)提升、產(chǎn)業(yè)學(xué)院共建等模式，共同探索專業(yè)人才培養(yǎng)，并且已經(jīng)和一些研究型高校、應(yīng)用型本科、職業(yè)類院校建立全方位合作。

五、結(jié)束語

總之，從學(xué)科知識教學(xué)的角度來看，師范生人工智能素養(yǎng)的培養(yǎng)至關(guān)重要，培養(yǎng)高素質(zhì)的人工智能素養(yǎng)人才已成為當(dāng)務(wù)之急。把《人工智能》課程設(shè)置為師范生專業(yè)課程，本著“實(shí)踐出興趣，實(shí)踐出真知，實(shí)踐出才干”的教學(xué)理念，讓學(xué)生掌握“做中學(xué)，學(xué)中做”的教學(xué)方法和手段，學(xué)生能夠掌握人工智能的定義、應(yīng)用領(lǐng)域、簡易機(jī)器人的設(shè)計原理、簡單控制編程方法及簡易機(jī)器人的搭建，學(xué)生也可以結(jié)合具體的項目任務(wù)，學(xué)習(xí)人工智能的高級知識，完成學(xué)科項目課程的設(shè)計，最終幫助學(xué)生獲得使用人工智能學(xué)科創(chuàng)造性地解決教學(xué)問題的意識和能力。

【基金項目：教育部2021年第一批產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項目“STEM教育視角下科學(xué)教育專業(yè)師范生人工智能模塊課程改革與教學(xué)體系建設(shè)”（項目編號202101319003）；2023年碩士培養(yǎng)點(diǎn)研究生科研專項（2023-YJS08）資助項目?！?/p>

（任永力，貴陽學(xué)院化學(xué)與材料工程學(xué)院副教授、碩士生導(dǎo)師。唐濤，修文縣第三小學(xué)教師，研究發(fā)向：科學(xué)教育。）