2.3千年教育大国：人工智能引领中国未来

人工智能是未来的时代大课题，教育是每个家庭必须面对的重要课题之一，而人工智能对教育的影响极为深刻。

如 1.5 节所述，2019 年 5 月 16 日，北京举办了国际人工智能与教育大会，在给大会的贺信中，国家主席习近平强调：

“中国高度重视人工智能对教育的深刻影响，积极推动人工智能和教育深度融合，促进教育变革创新，充分发挥人工智能优势，加快发展伴随每个人一生的教育、平等面向每个人的教育、适合每个人的教育、更加开放灵活的教育。”

中国人口基数大，教育市场广阔，作为国家百年大计，教育是科教兴国、教育强国的国家战略基础。而作为人力智力密集型行业，教师人力资源分配不均一直是教育行业的核心问题之一。随着 AI 技术在教育领域的普及应用，无论是学生的学习方式还是教师的教学方式都将有所改变。

同时，随着人工智能的兴起，AI 技能的训练和 AI 专业人才的培养乃至对 AI 兴趣的培养也逐渐成为各类学校的重点发展方向之一，AI 人才的培养与储备有利于为我国新一代人工智能发展提供战略支撑。

2.3.1课堂内外：人工智能赋能传统教学

“ 人工智能 + 教育” 的英文缩写为 AIED（Artificial Intelligence in Education），指人工智能赋能教育行业。如今，人工智能技术已经落地到现实教育场景中，对教师和学生产生了重大影响，是一场从课上到课下、从学习方式到教学方式的深度变革，AI的出现推动了个性化教育的大范围实现，促使教育资源的分配更加优化均衡。

2019 年 3月 13日，教育部印发《2019年教育信息化和网络安全工作要点》，其中提到“推动大数据、虚拟现实、人工智能等新技术在教育教学中的深入应用”。在课堂授课方式上，AI的介入更是为教师与学生提供了一片新天地。

AI 技术如何能更好地在课堂教学中应用，更好地辅助教师进行教学呢？ 根据新华网 2019 年 5 月 29 日的报道 ，未来的化学课堂上将出现这样的场景：老师利用“人工智能增强现实全科实验台”进行化学试验演示， 与以往不同的是，这场化学试验没有用到任何化学试剂和化学仪器，因为这座实验台是一款增强现实的产品，可以将教具、实训环境、试验课题等内容 3D 模块化。根据系统的提示，将特制的卡片置于操作台上，屏幕上便会同步输出对应的三维立体画面。按照实验操作步骤，屏幕上会将整个化学实验生动地展现出来，且随着实验操作不断出现相应的实验效果。这种演示方式能够让学生更加直观地了解不同的操作导致的不同实验效果，在现实中不易操作的演示或者存在危险的演示，都可以通过这个实验台展示给学生。

人工智能增强现实全科实验台背后的原理是：通过建立互联网云平台，整合优质教育教学资源，打破地域限制，将课本电子化，把大型实验器材浓缩成卡牌，把功能性实验室整合到一张课桌里。这些都是促进教育资源高效利用的“AI实践”，目的在于解决传统课堂教育中教学资源不丰富、教学效率低下等问题。

从学生的课下自主学习来看，目前人工智能应用到教育中的产品主要是智能教学系统。如今 AI 公司推出的“人工智能+ 教育”产品主要致力于实现对学生的个性化辅导和教学，以缓解学生的个性化学习需求与师资力量不足之间的矛盾，即帮助学生通过 AI 实现自主学习。理想的人工智能教育软件要能快速有效地判断学生的能力。这需要高质量的教学内容，持续性地分析和分解学生的知识图谱，并根据学生的知识图谱为学生提供定制化内容，从而形成一对一特色教育。

杨阳是一名高一学生，初中时期成绩优秀，考上了省重点学校的实验班。这里与县里初中的教学方法和教学进度完全不同，由于班里集结了全省范围的优秀学生，老师的教学进度明显快于其他学校，当其他学校的学生还在学习第二单元时，杨阳的老师已经讲到了第四单元。

这样的速度让杨阳有点吃不消，在课堂上，她很难跟上老师的进度—— 之前的知识点还没学扎实，新的一单元已经开始。所幸杨阳手中有一台计算机，在初中同学的介绍下她开始接触 AI 智适应学习系统，每天放学后， 她针对课上新学的内容在系统中搜索名师视频讲义，然后进行大量的课后练习。根据练习结果，系统了解到它在知识点掌握上的难点和薄弱点，接下来的教学规划就会聚焦于这些薄弱点，逐个击破。

“AI+教育”赛道上的科技公司都会开发AI智适应学习引擎架构，利用大数据和学习分析技术采集和分析学生的各种数据，实现个性化教学。这些公司产品利用 AI 智适应学习引擎架构，实现合理的知识点拆分，针对不同的学生进行个性化推荐，不需要真人教师，学生就可以根据自己的强弱项进行学习，达到较为高效的学习效果。

AI 智适应学习系统通常包括两大引擎：状态评估引擎和推荐引擎。状态评估引擎主要进行检测、判断和评估，推荐引擎则根据目前的检测判断结果以及检测对象的情况给出一个最优的路径，然后按照这个路径往下执行。

在传统教育领域，AI 的介入使教学方式更生动、更丰富、更高效。学生可以根据自身情况，自己把控课下学习进度，提高学习效率。

除“人工智能+ 教育”正在赋能传统教育外，围绕 AI 自身的教育也在如火如荼地进行着，普及 AI 已经成为我国基础教育的重要课题之一，而这背后离不开国家政策的推动、学校与 AI 企业的协作。

2.3.2普及人工智能，AI走进基础教育

对于高新科技的普及，我国早有“提前布局、迅速下手”的成功案例——“计算机的普及要从娃娃抓起”。

据人民网报道，1984 年 2 月 16 日，邓小平同志参观上海市展览馆举办的十年科技成果展。在观看完年仅 13岁的计算机小操作手李劲展现其计算机学习成果后，邓小平说了这么一句话：“计算机的普及要从娃娃抓起。”同年，计算机课程首次进入上海的高中课堂，第二年成为高中阶段的必修课。而如今，不只在上海，我国很多城市的中小学校都设有计算机机房、电子阅览室和多媒体教学设施。邓小平的这句话意义深远，推动了我国计算机普及事业和信息科技事业的长足发展。

35 年后，计算机科学又攀上新的阶梯，作为计算机科学一个分支的人工智能浪潮兴起。AI 如何与基础教育结合又成为新的课题，其中，AI 编程课程的普及与学习也要开始从娃娃抓起了。

早在 2017 年年底，山东省当时计划于 2018 年新出版的小学信息技术六年级教材中，就加入了高级编程语言 Python 的内容。在编程语言排名网站 ranked.com 公布的排名中，Python 是 2017 年最受欢迎的人工智能编程语言。

深圳大学副研究员陈飞在接受笔者所创公司新智元采访时表示，在小学开设 Python编程课，更多着眼于培养兴趣和孩子的编程思维。“Python适合在小学五年级以后开设，那时候学生已经掌握了加减乘除混合运算。”陈飞说，“Python课程可以让学生觉得计算机很神奇，引发他们的学习兴趣。”小学生学习 AI编程的背后离不开一系列政策的推动。

在 2017 年 7 月国务院印发的《新一代人工智能发展规划》中，提到了 6 项保障措施，最后一项“广泛开展人工智能科普活动”的具体内容就包括逐步推广 AI 编程教育：

支持开展形式多样的人工智能科普活动，鼓励广大科技工作者投身人工智能的科普与推广，全面提高全社会对人工智能的整体认知和应用水平。实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程， 逐步推广编程教育，鼓励社会力量参与寓教于乐的编程教学软件、游戏的开发和推广。

另外，教育部印发的《2019 年教育信息化和网络安全工作要点》也明确指出：

推动在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育。

自 2017 年开始，中小学阶段设置的人工智能相关课程相继出现，相关人工智能教材也层出不穷，适用人群从学前儿童到高中生。

2018年 7月 14日至 15日，由中国教育技术协会智慧学习工作委员会主办的“2018年信息时代教学模式创新高峰论坛”在河南省郑州市举行。会上发布了智慧学习工作委员会人工智能实验项目组和联合国教科文组织合作的“智龙X计划”b，其中包括一套教材、一个 AI平台、一批实验及应用案例，覆盖了学前教育、小学、初中、高中，甚至职业教育。

不同于其他学科，人工智能相关课程教学不能只依赖教科书，必须有相对应且更新及时的学习平台等软件装备作为训练支撑。目前中小学开设的人工智能相关课程也基本是采用教材传授知识，并辅以学习平台帮助练习实践的方式展开，而提供技术支撑的通常是掌握较为先进技术的AI 企业。

2017年 12月 29日，教育部印发《普通高中课程方案和语文等学科课程标准（2017年版）》，人工智能、物联网、大数据处理被正式划入新标准。在《普通高中课程方案和语文等学科课程标准（2017年版）》中，把高中学习内容分成了必修课、选择性必修课和选修课。其中信息技术课程的具体结构如表 2.1 所示。

表2.1 高中信息技术课程结构

高中信息技术必修课是全面提升高中生信息素养的基础，包括“数据与计算”和“信息系统与社会”两个模块，“人工智能初步”模块则放在选择性必修部分。相比初中生和小学生，高中生具备更高的素质去学习和探索人工智能。

在新的课程标准出台后不久，2018年 4月 28日，《人工智能基础（高中版）》正式发布，这本高中课程教材由商汤科技、华东师范大学国际慕课研究中心和上海交通大学附属中学、华东师范大学第二附属中学等 6 所学校合作完成。

华东师范大学第二附属中学、上海交通大学附属中学、清华大学附属中学、上海市市西中学等全国 40所学校成为首批“人工智能教育实验基地学校”，覆盖了上海、北京、江苏、辽宁、云南、江西、山西、山东、新疆等省、自治区和直辖市。

除提供教材外，商汤科技与相关企业还合作设立了人工智能教学实验室，配置了GPU 和商汤科技的深度学习开放平台，学生上课时可以根据课本内容结合实验室的模型进行技术实践与体验，有利于发挥学生的想象力和创造力，更好地理解人工智能。

在人工智能走进基础教育的路上出现了一个又一个里程碑，中国娃娃们已经掀起学习人工智能的热潮，AI 的普及将为我国在 AI 人才下一阶段的竞争带来更多的利好。政策的扶持与引导，加上拥有先进技术的 AI 企业的协助，将为我国未来的 AI 人才培养不断补充新鲜的原创血液，形成日渐完善的、多层级的 AI 人才储备。

2.3.3高校发力：我国尖端 AI 人才培养与储备

人工智能的普及正在走进基础教育，青少年可以更早且更好地了解、学习人工智能方面的知识，提前培养兴趣，提升自身竞争力，迎接人工智能时代的到来。而培养学术界与产业界真正需要的人才，需要高等院校与企业协同发力，瞄准人工智能世界前沿水平。

对于我国 AI 人才的培养与储备，国家政策发挥了强大的引导与鼓励作用。早在 2017年印发的《新一代人工智能发展规划》中，“加快培养聚集人工智能高端人才”就被列为重点任务。

除从国外引进高端 AI 人才外，国内高校和企业培养本土 AI 人才也是未来我国人工智能发展的重中之重。《新一代人工智能发展规划》指出：

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，尽快在试点院校建立人工智能学院，增加人工智能相关学科方向的博士、硕士招生名额。鼓励高校在原有基础上拓宽人工智能专业教育内容，形成“人工智能 + X”复合专业培养新模式， 重视人工智能与数学、计算机科学、物理学、生物学、心理学、社会学、法学等学科专业教育的交叉融合。加强产学研合作，鼓励高校、科研院所与企业等机构合作开展人工智能学科建设。

为进一步落实 AI 人才培养的任务，2018 年 4 月 2 日，教育部发布关于印发《高等学校人工智能创新行动计划》的通知，引导高等学校瞄准世界科技前沿，不断提高人工智能领域科技创新、人才培养和国际合作交流等能力，为我国新一代人工智能发展提供战略支撑。

在国家政策的推动下，人工智能高校教育也掀起热潮。这一发展原动力促使高校主动适应经济社会发展需求。同时，教育的本质是树人，高质量和前瞻性是其要求具备的重要属性。关于高质量，高校中人工智能相关学科的开设则要满足学科准则和需求准则。

主动服务社会需求是高等教育不可忽略的使命，增设人工智能专业， 发展人工智能教育将是国内高校当前和今后较长时期的一个努力方向。

2.3.4人工智能本科教育热潮兴起

2018年开学季，80名大一新生走入南京大学（以下简称南大）的校园，成为南大第一批人工智能本科专业学生。这批本科生也是我国最早开始从本科阶段就系统学习人工智能专业而非其他相近专业的新生群体。

截至 2019 年 9 月，他们已经进行了一年的人工智能专业系统化学习， 而一年前他们选择成为第一批“吃螃蟹”的人的原因也基本一致——对人工智能或计算机领域感兴趣，并且相信南大能够提供优质的教学资源。

据《南方都市报》报道，南大人工智能专业 2018级学生高辰潇告诉记者， 他本来就对计算机相关学科感兴趣，“经过了慎重考虑”后决定进入人工智能专业就读，选择南大则是因为南大在计算机领域有着深厚的积累，新成立的人工智能学院汇聚了诸多经验丰富的教授和科研成果卓著的课题组，他相信在南大能够学习到“将来可以支撑自己在相关领域一直走下去的知识和技能”。

对人工智能有着浓厚兴趣的王晨渊同样在报考前做了大量功课，他从全国第四轮学科评估结果了解到南大的计算机学科实力在全国名列前茅， 并认为人工智能学院“有着光明的发展前景”。

饶睿策选择报考南大人工智能学院则是受到院系教授个人魅力的感召， “南京大学人工智能学院由人工智能领域‘大牛’周志华教授一手创办，我平常也对 IT行业很感兴趣，很希望能在专业顶尖学者的带领下学习 IT尤其是当今热门的人工智能。”

2018 年 3 月，在计算机领域有着深厚积累的南大设立人工智能学院， 让这个“有着光明发展前景”的专业首次成为高考生报考志愿的选择之一，领跑 AI 本科教育，顺应时代的需求。

这背后同样离不开国家政策的引导。在 2018 年 4 月的《高等学校人工智能创新行动计划》中，教育部重点提出“引导高校通过增量支持和存量调整，稳步增加相关学科专业招生规模、合理确定层次结构，加大人工智能领域人才培养力度”“深入论证并确定人工智能学科内涵，完善人工智能的学科体系，推动人工智能领域一级学科建设”“鼓励对计算机专业类的智能科学与技术、数据科学与大数据技术等专业进行调整和整合，对照国家和区域产业需求布点人工智能相关专业”“支持高校在计算机科学与技术学科设置人工智能学科方向”等任务。除南大外，越来越多的高校加入了 AI本科培养大军，单独设立人工智能本科专业，而非只是开设人工智能相关课程，例如此前已有的“智能科学与技术”“机器人工程”专业，人工智能教育建设已经掀起热潮。根据上述教育部印发的通知，人工智能专业代码 080717T（T代表特设专业），学位授予门类工学，学制四年。新增人工智能专业的 35所高校如图 2.1 所示。

除增设人工智能相关专业外，和南大一样，一些国内高校也专门成立了人工智能学院来培养本科 AI 人才。有些高校更是通过与 AI 企业合作办学的方式来培养更符合产业发展需求的 AI 人才。

2019 年 1 月 21 日，西安交通大学（以下简称西安交大）举行人工智能学院揭牌仪式，首任院长是旷视科技首席科学家、旷视研究院院长孙剑博士。孙剑的本科、硕士、博士都是在西安交通大学完成的。此外，孙剑还担任西安交通大学的兼职教授，再加上他作为 AI 创业公司高管的身份， 让我们看到了产学研合作在培养优秀本科 AI 人才上新的可能性。

2018 年，西安交通大学“人工智能拔尖人才培养试验班”正式成立， 秋季第一批入学的本科生按照“优中选优”的原则，50% 左右通过高考招生选拔，50% 左右通过校内新生选拔，在学习过程中实行动态管理与进出机制，最后选出 55 人作为新成立的西安交通大学人工智能学院首批本科生。

图 2.1 新增人工智能专业的 35 所高校名单

这种“优中选优”的模式在人工智能人才培养方面早已存在。尽管不是专门为人工智能设立，但却依然培养出不少顶尖 AI人才的清华大学“姚班”（清华学堂计算机科学实验班）和北京大学“图灵班”就是以“优中选优”的方式来挑选学生的。这两所高校对人工智能本科教育的重视曾引起外界极大关注。

清华学堂计算机科学实验班由世界著名计算机科学家、图灵奖得主、中国科学院院士姚期智于 2005 年创办，致力于培养与美国麻省理工学院、普林斯顿大学等世界一流高校本科生具有同等甚至更高竞争力的拔尖创新计算机科学人才。“姚班”并非学生在填报高考志愿时就可以填报，而是在学生入校后，先个人申报，再通过二次考察，择优录取。自 2005 年开班至今，“姚班”已成为“最优秀的本科生和最优秀的本科教育”的代名词。

2019年 5月 18日，清华大学宣布成立以培养人工智能人才为目标的人工智能学堂班（清华大学官方称其为“智班”）。根据《新京报》报道，这个班级将成为清华学堂人才培养计划的第八个实验班，同时也是清华大学的第二个“姚班”，因为这是继“姚班”之后姚期智院士第二次出任首席教授。

“智班”与“姚班”相似，采取阶段式的培养方式：学生在本科低年级阶 段打好基础，专门学习数学、计算机与人工智能方面的核心课程；在高年级阶段，则通过交叉联合学科培养方式将人工智能与其他前沿学科相结合。

而中国另一顶尖高校北京大学也于 2017年开始举办第一届“图灵班”，标志着北大计算机科学技术人才培养改革正式启动。1986年图灵奖得主约翰·霍普克罗夫特教授按照国际前沿的计算机专业课程体系，负责指导“图 灵班”的培养方案设计。