魏斌

摘要：人工智能產業(yè)屬于戰(zhàn)略性產業(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平臺定位于服務青少年階段的人工智能領域的學校教育和校外機構教育，通過一站式平臺，建立集課程研發(fā)、人才選拔、師資培訓為一體的科技與創(chuàng)新教育生態(tài)。

關鍵詞：人工智能教育;課程開發(fā);人才培養(yǎng)

中圖分類號：TP315 ? ? ?文獻標識碼：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

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

目前階段，我國人工智能相關的人才供應短缺，尤其是高端的人才。培養(yǎng)人工智能領域的高層次人才是未來教育行業(yè)面臨的重要任務?！吨行W人工智能普及教育現狀調研報告》指出“從基礎教育階段培養(yǎng)學生適應產業(yè)革命的科技素養(yǎng)，激發(fā)學生對人工智能領域的學習興趣，與高等教育階段的人工智能教育形成有效銜接，構建多層次、階梯化的人才體系，才能為我國人工智能產業(yè)發(fā)展夯實人才基礎，目前，學生學習意愿強烈，但認知水平較淺，教育師資不足是中小學人工智能普及教育最大的瓶頸?！?/p>

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，而且主要是基礎教育，特別是農村的基礎教育。沒有良好的基礎教育，就難有作為的基礎研究，基礎教育是解決企業(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，人工智能領域的人才培養(yǎng)也不例外。在基礎教育階段引入人工智能普及教育，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，形成必要的知識儲備，激發(fā)學生的學習興趣，為高等教育階段的人工智能人才培養(yǎng)打下基礎，并能夠形成有效的銜接，從而構建多層次的人才體系，解決我國人工智能領域的人才緊缺問題[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科，以培養(yǎng)目標為依據，AI教育可以分為幾個層次[6-7]，后面的層次已經包含了前面的內容，中小學關注的1層和2層，為第三層打下基礎：

2.1 AI用戶

AI用戶這一層的主要培養(yǎng)目標：

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

2）培養(yǎng)學生理解AI的作用，對AI產生興趣，以AI為工具，用AI設計典型的應用場景。

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

通過系統(tǒng)的學習，學生能夠對AI的應用場景有一定的認識，并能夠通過AI積木，結合Scratch積木編程、Swift編程和Orange Canvas圖形化數據挖掘工具完成簡單的人工智能應用的設計。

2.2 AI工程師

AI工程師這一層的主要培養(yǎng)目標：

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

2）初步理解AI的原理，了解AI的核心算法，能利用既有的AI框架設計較復雜的應用。

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

2.3 AI科學家

AI科學家這一層的主要培養(yǎng)目標：

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，學習背后的數學知識。

主要應對本科、碩士階段的教育以及企業(yè)一線的高級算法工程師。以Python語言為基礎學習機器學習的核心算法，并熟悉背后的數學原理。通過系統(tǒng)的學習，學生可以從事數據科學的研究、人工智能應用的算法研究、產品設計等工作。

3 人工智能教育綜合服務平臺

人工智能教育綜合服務平臺定位服務從小學、初高中以及中、高職階段的人工智能領域的學校教育和校外機構教育，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，成為學校教育的有益延伸。融合學校、家庭和校外機構教育，將先進的教育理念與人工智能等前沿科技服務于教育，建立集課程研發(fā)、人才選拔和師資培訓為一體的科技與創(chuàng)新教育生態(tài)。

3.1 功能設計

基于上述對中小學人工智能教育現狀的分析以及AI人才培養(yǎng)的分級，服務平臺初步實現AI+社區(qū)和AI云服兩大基礎功能，滿足學校、培訓機構和家庭以及從業(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、基于內容協同共建模型的慕課系統(tǒng)、作品展示系統(tǒng)、中小學AI研學平臺和輔助中小學線下課堂教學的管理系統(tǒng)以及AI培訓機構拓客、課程管理的輔助系統(tǒng)。

2）AI實驗實訓平臺。以社區(qū)為中心，通過教學管理系統(tǒng)與慕課系統(tǒng)與實驗平臺無縫集成，通過機構教學輔助系統(tǒng)管理教學過程數據、分發(fā)課程資源，通過慕課系統(tǒng)完成在線教學，通過直播平臺完成遠程的互動。系統(tǒng)選擇開源的Scratch 3、Orange Canvas、App Inventor作為基礎進行二次開發(fā)，實現積木化、可視化編程，引導青少年的編程入門，底層使用Python 3語言作為開發(fā)工具實現算法的設計。

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

3.2 實現路線

分析目前行業(yè)內中小學人工智能教育的編程的實現技術，社區(qū)平臺的開發(fā)選擇行業(yè)流行的Vue.js作為前端設計工具，服務端使用基于Node.js的KOA 2框架，構建服務接口。移動端使用DCloud的UniAPP跨平臺技術開發(fā)，教學管理端支持PC瀏覽器、未成年學生監(jiān)護人端支持微信小程序，學習端支持App和桌面瀏覽器。人才招聘支持小程序和PC瀏覽器，學習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習功能，不推送廣告，支付必須由監(jiān)護人端完成。

服務器采用阿里云主機集群技術解決負載，視頻和圖像存儲使用第三方云存儲方案（默認阿里云）。系統(tǒng)支持至少1套熱備份系統(tǒng)，確保數據的安全。

4 結束語

中小學人工智能教育綜合服務平臺定位服務從小學到大學階段的人工智能領域的學校教育和校外機構教育。目前階段主要滿足中小學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初步的編程能力的培養(yǎng)，并構建了一個初步的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，成為學校教育的有益延伸，將先進的教育理念與人工智能等前沿科技服務于教育，建立集課程研發(fā)、人才選拔、師資培訓為一體的科技與創(chuàng)新教育生態(tài)。

參考文獻：

[1] 劉剛.中小學人工智能教育與教育人工智能化[J].中國現代教育裝備，2019（18）：14-18.

[2] 中國青少年科技輔導員協會.構建教育資源聚合平臺 推進人工智能普及教育——《中小學人工智能普及教育現狀調研報告》發(fā)布[J].中國科技教育，2019（1）：3-4.

[3] 36氪研究.人工智能基礎教育行業(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)內涵轉型及AI教育目標定位——兼論基礎教育階段AI課程與教學實施路徑[J].遠程教育雜志，2018，36（1）：61-71.

[5] 陳君英.人工智能技術在小學數學教學中的可行性分析[J].教育信息化論壇，2019（12）：169-170.

[6] Knox J.Artificial intelligence and education in China[J].Learning，Media and Technology，2020，45（3）：298-311.

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

【通聯編輯：謝媛媛】