魏斌

摘要：人工智能產(chǎn)業(yè)屬于戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，人工智能教育將是未來人們生活水平的分水嶺。人工智能教育綜合服務(wù)平臺定位于服務(wù)青少年階段的人工智能領(lǐng)域的學(xué)校教育和校外機構(gòu)教育，通過一站式平臺，建立集課程研發(fā)、人才選拔、師資培訓(xùn)為一體的科技與創(chuàng)新教育生態(tài)。

關(guān)鍵詞：人工智能教育;課程開發(fā);人才培養(yǎng)

中圖分類號：TP315 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）34-0003-03

Abstract： Artificial intelligence industry belongs to a strategic industry， artificial intelligence education will be the watershed of people's living standards in the future. The comprehensive service platform of artificial intelligence education is positioned to serve the school education and after-school institution education in the field of artificial intelligence for teenagers. Through a one-stop platform， the platform establishes a science and technology and innovative education ecology integrating curriculum development， talent selection and teacher training.

Key words： Artificial Intelligence Education; course development; talent training

1 背景

人工智能產(chǎn)業(yè)是我國的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，經(jīng)過多年的發(fā)展，基礎(chǔ)架構(gòu)已經(jīng)日趨成熟[1]。伴隨的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用得到了迅猛的發(fā)展，人工智能的應(yīng)用場景涉及各個行業(yè)，其中教育領(lǐng)域成為各家公司爭相落地的應(yīng)用場景首選之一[2]。

目前階段，我國人工智能相關(guān)的人才供應(yīng)短缺，尤其是高端的人才。培養(yǎng)人工智能領(lǐng)域的高層次人才是未來教育行業(yè)面臨的重要任務(wù)?！吨行W(xué)人工智能普及教育現(xiàn)狀調(diào)研報告》指出“從基礎(chǔ)教育階段培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)產(chǎn)業(yè)革命的科技素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)生對人工智能領(lǐng)域的學(xué)習(xí)興趣，與高等教育階段的人工智能教育形成有效銜接，構(gòu)建多層次、階梯化的人才體系，才能為我國人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展夯實人才基礎(chǔ)，目前，學(xué)生學(xué)習(xí)意愿強烈，但認(rèn)知水平較淺，教育師資不足是中小學(xué)人工智能普及教育最大的瓶頸。”

任正非提到“這個時代對一個國家來說，重心是要發(fā)展教育，而且主要是基礎(chǔ)教育，特別是農(nóng)村的基礎(chǔ)教育。沒有良好的基礎(chǔ)教育，就難有作為的基礎(chǔ)研究，基礎(chǔ)教育是解決企業(yè)對人才需求的源泉，而人工智能教育將是未來人們生活水平的分水嶺”[3]。

人才的培養(yǎng)是系統(tǒng)性的工程，從來都不能走捷徑，人工智能領(lǐng)域的人才培養(yǎng)也不例外。在基礎(chǔ)教育階段引入人工智能普及教育，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，形成必要的知識儲備，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為高等教育階段的人工智能人才培養(yǎng)打下基礎(chǔ)，并能夠形成有效的銜接，從而構(gòu)建多層次的人才體系，解決我國人工智能領(lǐng)域的人才緊缺問題[4-5]。

2 人工智能的分層人才培養(yǎng)

人工智能是一個綜合性學(xué)科，以培養(yǎng)目標(biāo)為依據(jù)，AI教育可以分為幾個層次[6-7]，后面的層次已經(jīng)包含了前面的內(nèi)容，中小學(xué)關(guān)注的1層和2層，為第三層打下基礎(chǔ)：

2.1 AI用戶

AI用戶這一層的主要培養(yǎng)目標(biāo)：

1）培養(yǎng)學(xué)生體驗AI、正視AI、了解AI當(dāng)前和未來的發(fā)展方向，能夠與AI友好相處。

2）培養(yǎng)學(xué)生理解AI的作用，對AI產(chǎn)生興趣，以AI為工具，用AI設(shè)計典型的應(yīng)用場景。

這一個階段主要應(yīng)對小學(xué)和初中階段的教育。通過AI研學(xué)的方式實施，組織學(xué)生參加人工智能相關(guān)的科普講座，參觀科技館、博物館、企業(yè)展廳、科研機構(gòu)實驗室等，組織機器人、編程社團活動，體驗典型的人工智能應(yīng)用，感性認(rèn)識人工智能的功能。通過遠(yuǎn)程教育模式支持偏遠(yuǎn)地區(qū)的學(xué)校開展在線的AI研學(xué)達(dá)到科普的目的。

通過系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠?qū)I的應(yīng)用場景有一定的認(rèn)識，并能夠通過AI積木，結(jié)合Scratch積木編程、Swift編程和Orange Canvas圖形化數(shù)據(jù)挖掘工具完成簡單的人工智能應(yīng)用的設(shè)計。

2.2 AI工程師

AI工程師這一層的主要培養(yǎng)目標(biāo)：

1）深度理解AI的作用，讓學(xué)生了解人工智能典型編程語言，能用AI開發(fā)平臺（調(diào)用API）搭建簡單應(yīng)用。

2）初步理解AI的原理，了解AI的核心算法，能利用既有的AI框架設(shè)計較復(fù)雜的應(yīng)用。

主要應(yīng)對高中、中職和高職階段的教育，這個層次以Python語言調(diào)用現(xiàn)有的算法庫，借助可視化的、圖像化的編程語言讓學(xué)生了解機器學(xué)習(xí)的基本算法和應(yīng)用場景，能夠開發(fā)典型的、初級的人工智能應(yīng)用，通過系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，學(xué)生畢業(yè)后可以從事AI工程師的初級工作， 承擔(dān)AI領(lǐng)域的藍(lán)領(lǐng)工人和初級的人工智能教育培訓(xùn)、科普工作。

2.3 AI科學(xué)家

AI科學(xué)家這一層的主要培養(yǎng)目標(biāo)：

1）深度理解AI的原理，理解AI的核心算法。

2）理解AI的核心算法，學(xué)習(xí)背后的數(shù)學(xué)知識。

主要應(yīng)對本科、碩士階段的教育以及企業(yè)一線的高級算法工程師。以Python語言為基礎(chǔ)學(xué)習(xí)機器學(xué)習(xí)的核心算法，并熟悉背后的數(shù)學(xué)原理。通過系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以從事數(shù)據(jù)科學(xué)的研究、人工智能應(yīng)用的算法研究、產(chǎn)品設(shè)計等工作。

3 人工智能教育綜合服務(wù)平臺

人工智能教育綜合服務(wù)平臺定位服務(wù)從小學(xué)、初高中以及中、高職階段的人工智能領(lǐng)域的學(xué)校教育和校外機構(gòu)教育，打造青少年教育創(chuàng)新綜合實踐基地，提供世界前沿的科技創(chuàng)新教育，成為學(xué)校教育的有益延伸。融合學(xué)校、家庭和校外機構(gòu)教育，將先進(jìn)的教育理念與人工智能等前沿科技服務(wù)于教育，建立集課程研發(fā)、人才選拔和師資培訓(xùn)為一體的科技與創(chuàng)新教育生態(tài)。

3.1 功能設(shè)計

基于上述對中小學(xué)人工智能教育現(xiàn)狀的分析以及AI人才培養(yǎng)的分級，服務(wù)平臺初步實現(xiàn)AI+社區(qū)和AI云服兩大基礎(chǔ)功能，滿足學(xué)校、培訓(xùn)機構(gòu)和家庭以及從業(yè)人員的需求。

具體包含三個主要的板塊：

1）AI+社區(qū)是平臺的核心：AI行業(yè)資訊和動態(tài)信息、基于內(nèi)容協(xié)同共建模型的慕課系統(tǒng)、作品展示系統(tǒng)、中小學(xué)AI研學(xué)平臺和輔助中小學(xué)線下課堂教學(xué)的管理系統(tǒng)以及AI培訓(xùn)機構(gòu)拓客、課程管理的輔助系統(tǒng)。

2）AI實驗實訓(xùn)平臺。以社區(qū)為中心，通過教學(xué)管理系統(tǒng)與慕課系統(tǒng)與實驗平臺無縫集成，通過機構(gòu)教學(xué)輔助系統(tǒng)管理教學(xué)過程數(shù)據(jù)、分發(fā)課程資源，通過慕課系統(tǒng)完成在線教學(xué)，通過直播平臺完成遠(yuǎn)程的互動。系統(tǒng)選擇開源的Scratch 3、Orange Canvas、App Inventor作為基礎(chǔ)進(jìn)行二次開發(fā)，實現(xiàn)積木化、可視化編程，引導(dǎo)青少年的編程入門，底層使用Python 3語言作為開發(fā)工具實現(xiàn)算法的設(shè)計。

3）AI云服務(wù)模塊作為平臺的一個基礎(chǔ)功能模塊，以服務(wù)的形式提供給用戶使用，主要通過AI實驗平臺完成基礎(chǔ)人工智能的應(yīng)用的演示和實操，通過深度定制實現(xiàn)智能玩具、教具以及AI類教學(xué)App的開發(fā)。平臺封裝典型的AI算法，統(tǒng)一開發(fā)接口，用戶只需要關(guān)心業(yè)務(wù)功能的設(shè)計，簡化算法的實現(xiàn)環(huán)節(jié)，并通過與AI+社區(qū)的集成，能夠快速地實現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計、發(fā)布與推廣。

3.2 實現(xiàn)路線

分析目前行業(yè)內(nèi)中小學(xué)人工智能教育的編程的實現(xiàn)技術(shù)，社區(qū)平臺的開發(fā)選擇行業(yè)流行的Vue.js作為前端設(shè)計工具，服務(wù)端使用基于Node.js的KOA 2框架，構(gòu)建服務(wù)接口。移動端使用DCloud的UniAPP跨平臺技術(shù)開發(fā)，教學(xué)管理端支持PC瀏覽器、未成年學(xué)生監(jiān)護(hù)人端支持微信小程序，學(xué)習(xí)端支持App和桌面瀏覽器。人才招聘支持小程序和PC瀏覽器，學(xué)習(xí)端支持未成年版本和通用版本，其中通用版本包含全部移動端功能，未成年人版本只包含學(xué)習(xí)功能，不推送廣告，支付必須由監(jiān)護(hù)人端完成。

服務(wù)器采用阿里云主機集群技術(shù)解決負(fù)載，視頻和圖像存儲使用第三方云存儲方案（默認(rèn)阿里云）。系統(tǒng)支持至少1套熱備份系統(tǒng)，確保數(shù)據(jù)的安全。

4 結(jié)束語

中小學(xué)人工智能教育綜合服務(wù)平臺定位服務(wù)從小學(xué)到大學(xué)階段的人工智能領(lǐng)域的學(xué)校教育和校外機構(gòu)教育。目前階段主要滿足中小學(xué)人工智能教育的需要，通過Scratch二次開發(fā)，通過積木的形式實現(xiàn)初步的編程能力的培養(yǎng)，并構(gòu)建了一個初步的AI社區(qū)原型。平臺后續(xù)力求打造青少年教育創(chuàng)新綜合實踐基地，提供世界前沿的科技創(chuàng)新教育，成為學(xué)校教育的有益延伸，將先進(jìn)的教育理念與人工智能等前沿科技服務(wù)于教育，建立集課程研發(fā)、人才選拔、師資培訓(xùn)為一體的科技與創(chuàng)新教育生態(tài)。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 36氪研究.人工智能基礎(chǔ)教育行業(yè)研究報告[EB/OL].（2019-05-23）[2020-09-28].https：//36kr.com/p/5207571.

[4] 陳凱泉，何瑤，仲國強.人工智能視域下的信息素養(yǎng)內(nèi)涵轉(zhuǎn)型及AI教育目標(biāo)定位——兼論基礎(chǔ)教育階段AI課程與教學(xué)實施路徑[J].遠(yuǎn)程教育雜志，2018，36（1）：61-71.

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[7] Yang X Z.Accelerated move for AI education in China[J].ECNU Review of Education，2019，2（3）：347-352.

【通聯(lián)編輯：謝媛媛】