在人工智能时代教师教学必须抓住3个核心

郑瑟

　　人工智能的时代已经来临，它正改变着全球经济社会的运行和发展模式，在产业转型方面尤其如此。在中国发展高层论坛经济峰会“人工智能时代的产业转型”分会场上，与会嘉宾就这一点达成了共识。中国电子科技集团有限公司总经理刘烈宏表示，中国正在大力推动互联网、大数据、人工智能和实体经济实现深度融合，人工智能已经成为企业创新发展的新引擎，“行业+人工智能”正在成为企业转型升级的新方法、新模式。

　　DST投资创始人尤里·米尔纳表示，过去的12年中，数据企业的数量增加了60倍，过去只有大的跨国公司进行全球贸易，如今中小企业借助谷歌、脸谱、阿里巴巴等平台也能进行全球贸易，这令人鼓舞。全球大约有3.6亿人参与电子商务，同时有9亿人在社交媒体上有账户。数字化和AI不仅是有可能的，而且是必不可少的。全球经济要进一步增长，就必须加强这一点。

　　“根据麦肯锡的研究，人工智能对世界经济增长的贡献率可以达到1.4%到1.8%。所以我们必须挖掘人工智能的潜力，为经济增长和社会发展作出贡献。”尤里·米尔纳说。

　　“数字化会从根本上改变每个行业、每个公司，以及每个人的生活。人工智能是向前迈出的又一步，使得这些变化成为可能。”波士顿咨询全球董事长汉斯-保罗·博克纳表示。不过，他强调，人工智能不是“魔法”，也不是“灵丹妙药”，关键在于人类如何使用人工智能这个工具。在人工智能时代，必须找到更好的解决方案，“必须要考虑价值链各个环节的情况，并且考虑在哪些环节我们可以使用人工智能，从现在就要开始试验”。

　　教育部日前印发《高等学校人工智能创新计划》，提出“完善人工智能领域人才培养体系”的目标。

　　2017年我国人工智能领域论文发表量超越美国，成为世界第一，但顶尖人才仍然稀缺。目前，提出神经网络理论的加拿大团队深耕人工智能领域已超过三十年，而在国际人工智能协会(AAAI)208位院士中，中国籍仅占4席。我国在人工智能最核心、最原创的内容方面贡献不多，基础性、开创性研究能力还有待提高。作为新技术策源地的高校，如何为人工智能的长远发展打下厚实的人才基础，记者进行了采访。

　　当下人工智能的大发展直接源起于2006年深度学习的提出。作为一种复杂的机器学习算法，深度神经网络使机器模仿视听和思考等人类活动，解决了很多复杂的模式识别难题，使人工智能相关技术取得了很大进步，并引起了学界和产业界的关注。

　　“现在大公司人工智能方面的人才招聘有很多，但大多岗位只需要上几个月的培训班就能做，比如说买一些GPU设备，下载一些开源的深度学习套件，然后调调参数做应用。但专业人才要能够把握这个学科发展的方向，能够在关键的时刻创新。目前最对口的是计算机学科下属的智能科学与技术专业。”北京邮电大学副校长、信息与通信工程学院执行院长郭军说。

　　记者查阅资料发现，自2003年北京大学设立智能科学与技术本科专业起，至今教育部正式批准设立智能科学与技术本科专业的高校已达36个，仅2017年就有17所高校新增了该专业。而在研究生培养阶段，仅专业目录中设置智能科学与技术相关专业方向就已达79个，分布在计算机、自动化等诸多学科。

　　“计算机专业本身是一个宽口径的专业，至少有四五个比较大的专业方向，真正能够给人工智能学科专门开设的课程可能就只有区区的几门。这就要求我们必须把知识高度浓缩，浓缩到甚至只能到高级科普的程度了。人工智能技术在解决实际问题时，往往需要很多知识融会贯通，不是说只学一两门课就真的能解决实际应用问题了，怎样在本科阶段就能打好基础，可能要在一个新的教学体系下去考虑。”南京大学人工智能学院院长、计算机科学与技术系主任周志华说。

　　那么，从本科生培养的角度看，一个合格的人工智能人才应具备哪些技能呢?

　　“从课程设置来说的话，我们必须考虑到人工智能的核心基础，例如机器学习、知识表示与处理。再考虑技术层，有模式识别与计算机视觉、自然语言处理、自动规划、多智能体系统、计算智能等，还有很多相关支撑技术，例如数字信号处理、时序数据分析等。再往上，到平台这一层，那就有机器学习系统平台、机器人、智能系统等。再到应用层，可能还涉及智能应用建模、系统设计、行为分析等。所有的这些东西，形成了一个庞大的知识体系，如果不经过长期的培养，很难有一个全貌性的认识。”周志华介绍。

　　郭军强调了数学对人工智能的核心价值：“人工智能本质是用神经网络结构模拟复杂函数，要注重数学的整体性和层次性，除了线性代数、矩阵论等基础数学课，还要有数学分析、概率统计、优化等对人工智能很重要的内容。这些内容在本科阶段不涉及或讲得很浅，所以人工智能的数学有一个专门的体系要去学习，对于有志于理论研究的本科生更是如此。”

　　北京工业大学副校长、信息学部主任乔俊飞提出，人工智能是一个领域，而不是简单的一个本科专业。人工智能人才的培养可能需要多个本科专业去支撑，这些专业可以形成一个人工智能类专业群。比如，可以设立“智能计算与感知”“智能装置与系统”“生物智能”等专业。这样可以保证每个专业拥有足够的专业课程，保证所培养的人才具有深厚的专业基础。

　　人工智能人才培养不能仅仅局限于计算机专业范围，人工智能应当再次切分两三个专业方向。乔俊飞说：“类人智能涵盖的领域很广，偏计算机信息科学的，偏生物科学的，偏控制自动化的，就像土木工程要分为市政、暖通和结构等，每一个领域都有足够的内容需要研究，人工智能的发展也需要将分散的知识体系整合起来。”

　　北京航空航天大学中法工程师学院院长洪冠新提醒，教学体系要将人工智能随时代发展的特性考虑进去，“人工智能学什么要在新工科的背景下看。现在教育部在推行新工科，因为应用中很多传统工科内容是与工业化、信息化融合的。人工智能的发展也是特别快，所以在制定培养方案的时候，要按照能力素养和模块，把提问、设计、建模、实验、优化等能力融合进去，这样才可能适应哪怕五年后的人才需求”。

　　某平台发布的大数据报告显示，从中美人工智能人才的从业年限构成比例上看，美国拥有10年以上经验的人工智能人才比例接近50%，我国10年以上经验的人才比例不到25%。而在采访中，记者也了解到，随着近年来人工智能平台的成熟，大量研究人员从其他领域转来。“除了计算机，电子、信息通信、自动化等专业的老师们原先的项目借助人工智能很容易实现，这也就使得研究队伍越来越大。换句话说，大多数人都是从外面往里走的。”郭军说。

　　面对人工智能的风口，高校纷纷开始整合资源，促进集聚。在北京邮电大学，校方正在筹备建立人工智能创新研究院的平台。郭军介绍，全校共有50多个老师从事人工智能研究，年龄多在40岁以下，在研究院的规划中，研究力量将被划分到四个方向：智慧教育、智慧医疗、智慧城市和娱乐博弈。郭军介绍：“人工智能本身是交叉学科，边界并不限定，开放合作机制，有利于灵活调动校内的研究力量做研究，为校企合作做对接，也给师资队伍的成熟壮大提供了条件。”

　　2017年《国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知》提出，要建设人工智能学科。完善人工智能领域学科布局，设立人工智能专业，推动人工智能领域一级学科建设。教育部教育发展研究中心高教室主任马陆亭指出，一级学科本身即知识体系，同时也是一种制度安排。当一个专业方向重要到一定程度时，国家层面设立人工智能学科意味着该领域将有更多的资金和项目，吸引更多的优秀人才投身到学术共同体。同时，分散在各个院系的人才培养将更加体系化，这对于国家在新一轮科技浪潮中走在世界前列将产生推动作用。

　　乔俊飞表示，科学研究是培养教师队伍最好的途径。《国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知》发布以来，人工智能的研究得到前所未有的重视。国家自然科学基金委专门增设了人工智能学科代码，将人工智能与计算机、自动化等学科并列设置，推动了相关课题的申报和人才的集聚。“我们学校也成立了北京人工智能研究院，提供5000多平方米的实验室、投入近百名教师，满足智能服务机器人、智慧医疗、环保智能化等北京市重大需求。政策、平台的建立将为人工智能师资队伍培养提供强大的保障。”他说。

　　“如果你的工作包含以下三类要求，那么你被机器人取代的可能性非常小：社交能力、协商能力以及人情练达的艺术;同情心以及对他人真心实意的扶助和关切;创意和审美。”北京师范大学教育学部副部长余胜泉说，“反之，如果你的工作符合以下特征，那么被机器人取代的可能性就非常大：无需天赋，经由训练即可掌握的技能;大量的重复性劳动，每天上班无需过脑，但手熟尔;工作空间狭小，坐在格子间里，不闻天下事。”

　　余胜泉告诉记者，英国广播公司(BBC)基于剑桥大学研究者的数据体系，分析了365种职业未来的“被淘汰概率”。其中，电话推销员、打字员、银行职员等职业，分别以99.0%、98.5%、96.8%概率，被列为可被人工智能取代的职业;而艺术家、心理医生、教师等职业，分别以3.8%、0.7%、0.4%的概率，被列为最不可能被人工智能取代的职业。

　　“BBC分析认为，教师被机器人替代的概率只有0.4%，但英国教育专家Anthony Seldon则预测现在离人类教师消失只剩下3000天。孰是孰非呢?”《华东师范大学学报(教育科学版)》主编杨九诠说，“我想不可能有也不应该有肯定的答案。但值得注意的是，此‘教师’已非彼‘教师’。在未来新的社会样态、教育样态、知识样态和学习样态中，教师的思想观念、心智结构、生活方式和角色意识等，以及教师与社会、组织、学生、同行的关系，都可能发生颠覆性的全新变化。”

　　“传道、授业、解惑，是教师的主要职责。随着人工智能的出现，智能机器人可以代替教师传授知识、解疑答难、展示方法、考试阅卷，但在‘传道’这一块是替代不了的。”新疆呼图壁县教科局局长朱新宇说。

　　“目前的智能教学系统还是对优秀教师的模拟，建立教师模型、学生模型、教学法模型和交互模型等。所以说，人工智能远远谈不上对教师、特别是优秀教师的直接威胁。我们可以将人类智慧编码输入电脑，但不可能将电脑芯片植入一个健康的大脑。”北京大学教育学院教育技术系教授贾积有说。

　　“人工智能不可能取代教师，而是要成为师生的强大助手，可大幅提升教与学的效率和效果，所以学校应积极拥抱人工智能。”科大讯飞轮值总裁吴晓如说。贾积有也表示，人工智能技术在教育领域的应用与传统教学方法相比具有比较显著的正面影响。

　　贾积有介绍，数据挖掘技术应用到教育上，可以实现教育决策和管理的民主化及科学化;学习分析技术可以帮助教育者更好地实施个性化和适应性教学活动，也可以帮助学习者更准确地认识自己，开展针对性学习，改进学习效果，提高学习效益;模式识别技术如情感识别等可以自动识别学生的情感状态，以便实施适应性教学;自然语言处理技术一方面可以作为辅助工具应用到语言教学上,促进学生听说读写译各个方面的发展，另一方面作为人机交互手段应用到智能教学系统上，实现自动答疑。

　　余胜泉也认为，人工智能在教育未来的许多方面，如自动出题与批阅、学习障碍诊断与及时反馈、问题解决能力测评、学生心理素质测评与改进、青少年体质健康实时监测、学生成长发展指导、智能学习伴侣、个性化智能教学、综合素质评价报告等方面，都可以承担起教师的角色。

　　“人工智能将引发现代教与学的革命，众多语音图像识别、可穿戴设备、虚拟现实成像技术渗入课堂，使得现行的教学媒介、师生评价反馈、深度学习等都发生改变，学生个性化、任务单式的学习，团队项目式的学习，多学科的统整融合实践等，都将在智能设备的支持下变得更便捷。”广东省深圳市南山区后海小学校长蒋和勇说。

　　“人要驾驭机器，而不能被机器奴役。”北京市第十八中学校长管杰表示，有了人工智能的辅助，教师可以腾出更多的时间和精力，创新教育内容、改革教学方法，让教育变得更好。教师就不再仅仅是知识的传授者，还是满足学生个性化需求的教学服务提供者、设计实施定制化学习方案的成长咨询顾问，成为学生学习的陪伴者、动力的激发者、情感的呵护者，真正成为学生“灵魂的工程师”。

　　“显然，未来的优秀教师将是那些善于使用人工智能的教师，教师要主动拥抱人工智能。”教育部基础教育课程教材发展中心主任田慧生说，“我们应该积极面对人工智能带来的挑战，同时提高自身的自主学习能力，培养创造力。创新思维的培养，就是要呵护学生的好奇心和求知欲，鼓励学生发现问题。”

　　“人工智能不能取代教师，但是使用人工智能的教师却能取代不使用人工智能的教师。”余胜泉说，未来的教育是人与人工智能协作的时代，充分发挥机器与人类不同的优势是提高教育生产力的关键，人工智能将会取代简单重复的脑力劳动，教师要发挥人类的创新、复杂决策、情感关怀激励等优势。

　　朱新宇认为，在人工智能时代，教师教学必须抓住3个核心：一是教授学生有价值的知识，同时培养学生探寻知识的兴趣、欲望和方法;二是培养学生良好的品行;三是启发学生寻找人生的价值和意义。

　　“最基础的教育，将不再需要教师;而‘更好教育’的需求以及市场选择中不同的支付渠道和交换方式，将大大提升教师的薪资水平和社会地位。”杨九诠认为，“教师将成为未来社会不同类型、不同规模的学习中心重要的共同规划者和运行者，从而成为社会与教育的协同创生力量;在工作性质和社会筛选的相互作用下，教师的道德水平将提升到新的境界，甚至可以想象，未来教师的薪资中将可能包含社会供养的成分。”

　　教育部教师工作司司长、北京外国语大学党委书记王定华说，教师要不断增长本领，善用人工智能，提高教学效果，扩展知识疆域，调动学生兴趣，不能对其漠然置之、不屑一顾。同时，教师也要体现主体地位，永做学校主人，关注学生成长。人不仅是学习知识的认知体，更是有血有肉的生命体。教师职业必将长期存在，人工智能则发挥必要辅助。

　　“面对信息技术和人工智能的日新月异，有关大学和中小学应加快教师发展信息化步伐，主动拥抱人工智能，进一步推动信息技术在教育教学、教育管理、教育服务过程中的应用，利用智能技术支撑人才培养模式的创新，支撑教学方法的改革，持续不断地造就一批又一批掌握信息技术、具有创新思维的教师。”王定华说。

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