人工智能課程教什么怎么教

人機(jī)共同學(xué)習(xí)。 即夢(mèng)人工智能制圖

　　在人工智能不斷迭代的今天，全球高校正在重新定義人工智能教育的內(nèi)涵和外延。從美國(guó)斯坦福大學(xué)將大語(yǔ)言模型開(kāi)發(fā)納入本科生必修課，到美國(guó)麻省理工學(xué)院開(kāi)設(shè)“數(shù)字孿生課堂”，再到瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的本科生用自主研發(fā)的脈沖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制四足機(jī)器人穿越復(fù)雜地形，一場(chǎng)場(chǎng)課堂革命折射出全球頂尖高校人工智能教育的核心邏輯——將教育系統(tǒng)改造成技術(shù)創(chuàng)新的“加速器”。

　　課程理念革新

　　從知識(shí)傳授到認(rèn)知進(jìn)化

　　構(gòu)建動(dòng)態(tài)知識(shí)生態(tài)系統(tǒng)。例如，斯坦福大學(xué)人工智能實(shí)驗(yàn)室建立了“人工智能課程引擎”三級(jí)課程體系，包括基礎(chǔ)理論、算法框架和系統(tǒng)應(yīng)用。在基礎(chǔ)理論層面，實(shí)驗(yàn)室每5年重構(gòu)一次數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程，2023年引入了微分幾何和拓?fù)鋵W(xué)概念來(lái)解釋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)流形。在算法框架層面，實(shí)驗(yàn)室設(shè)置了“頂會(huì)響應(yīng)機(jī)制”，神經(jīng)信息處理系統(tǒng)大會(huì)、國(guó)際機(jī)器學(xué)習(xí)大會(huì)等國(guó)際頂尖會(huì)議的獲獎(jiǎng)?wù)撐臅?huì)在48小時(shí)內(nèi)進(jìn)入該實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)案例庫(kù)，確保學(xué)生及時(shí)接觸國(guó)際最前沿的研究。在系統(tǒng)應(yīng)用層面，實(shí)驗(yàn)室與美國(guó)開(kāi)放人工智能研究中心（OpenAI）、深度思維公司（DeepMind）建立了“技術(shù)預(yù)見(jiàn)通道”，提前6個(gè)月預(yù)研下一代大模型教學(xué)方案。

　　培養(yǎng)“反脆弱能力”。反脆弱能力，是一種從隨機(jī)性和不確定性事件中收獲有益結(jié)果的能力。美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院推行“黑天鵝教學(xué)法”，每學(xué)期預(yù)留30%的課時(shí)，用于探索尚未形成理論體系的技術(shù)方向。在2024年春季課程中，學(xué)生團(tuán)隊(duì)基于未正式發(fā)布的GPT-4.5（OpenAI公司研發(fā)的人工智能模型）技術(shù)文檔，開(kāi)發(fā)出新型提示詞優(yōu)化框架，相關(guān)成果被納入課程教材。

　　塑造“元認(rèn)知能力”。元認(rèn)知，指人對(duì)自己認(rèn)知和思考過(guò)程的認(rèn)知和理解。麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)了“認(rèn)知增強(qiáng)課程”，通過(guò)腦機(jī)接口實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的神經(jīng)可塑性變化。在機(jī)器學(xué)習(xí)基礎(chǔ)課上，人工智能系統(tǒng)會(huì)根據(jù)學(xué)生前額葉皮層激活模式，動(dòng)態(tài)調(diào)整授課難度和知識(shí)呈現(xiàn)方式。腦機(jī)接口與人工智能融合，實(shí)現(xiàn)了課程講授的個(gè)性化和精準(zhǔn)化。

　　課程體系架構(gòu)

　　多維融合的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)

　　基礎(chǔ)理論重構(gòu)。英國(guó)劍橋大學(xué)開(kāi)設(shè)“人工智能驅(qū)動(dòng)的數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)”課程，將傳統(tǒng)數(shù)學(xué)分支重新組織為微分流形和張量計(jì)算（面向幾何深度學(xué)習(xí)）、隨機(jī)矩陣?yán)碚摚ǚ?wù)大模型參數(shù)分析）和拓?fù)鋽?shù)據(jù)分析（支撐圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）。劍橋大學(xué)充分釋放了人工智能與傳統(tǒng)學(xué)科課程融合的潛能，形成了人工智能賦能科學(xué)發(fā)現(xiàn)（AI4Science）的新范式。

　　技術(shù)棧垂直整合。技術(shù)棧是在軟件開(kāi)發(fā)或系統(tǒng)構(gòu)建過(guò)程中使用的一組技術(shù)和工具的集合。蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的“智能系統(tǒng)開(kāi)發(fā)”課程構(gòu)建了四層教學(xué)體系：光子芯片設(shè)計(jì)（物理層）、神經(jīng)架構(gòu)搜索（算法層）、分布式訓(xùn)練框架（系統(tǒng)層）和多模態(tài)交互系統(tǒng)（應(yīng)用層）。其學(xué)生團(tuán)隊(duì)在2023年實(shí)現(xiàn)了從硅基芯片設(shè)計(jì)到多模態(tài)大模型部署的完整技術(shù)鏈，開(kāi)發(fā)的類腦芯片能耗僅為傳統(tǒng)圖形處理器的3%。

　　跨學(xué)科知識(shí)熔爐。斯坦福大學(xué)以人為本人工智能研究院注重跨學(xué)科知識(shí)的融合。該院開(kāi)設(shè)的“人工智能+X”學(xué)位要求每名學(xué)生完成3個(gè)跨領(lǐng)域項(xiàng)目：生物醫(yī)學(xué)方向，使用擴(kuò)散模型預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)折疊路徑；城市科學(xué)方向，構(gòu)建數(shù)字孿生城市仿真系統(tǒng)；人文藝術(shù)方向，開(kāi)發(fā)文學(xué)風(fēng)格遷移大模型。該學(xué)院2023屆畢業(yè)生19%的研究成果轉(zhuǎn)化為初創(chuàng)企業(yè)，7項(xiàng)研究登上國(guó)際頂級(jí)科學(xué)研究期刊《自然》、《科學(xué)》的封面。

　　教學(xué)方法創(chuàng)新

　　虛實(shí)交織的認(rèn)知革命

　　采用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教學(xué)場(chǎng)域。麻省理工學(xué)院的“數(shù)字孿生課堂”構(gòu)建了三維教學(xué)空間，引入Transformer（一種基于注意力機(jī)制的序列模型）訓(xùn)練大模型。

　　建立自主進(jìn)化的知識(shí)庫(kù)?？▋?nèi)基梅隆大學(xué)開(kāi)發(fā)課程內(nèi)容生成系統(tǒng)（CourseGPT），自動(dòng)抓取GitHub（一個(gè)開(kāi)源項(xiàng)目托管平臺(tái)）的項(xiàng)目代碼，智能分析arXiv（一個(gè)收集物理學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和生物學(xué)等領(lǐng)域論文預(yù)印本的開(kāi)放獲取網(wǎng)站）每日論文，動(dòng)態(tài)生成個(gè)性化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。2023年，該系統(tǒng)自動(dòng)更新課程內(nèi)容1273次，產(chǎn)生教學(xué)案例485個(gè)。

　　采取對(duì)抗式學(xué)習(xí)機(jī)制。劍橋大學(xué)設(shè)立“人工智能競(jìng)技場(chǎng)”，每周發(fā)布來(lái)自深度思維公司的技術(shù)挑戰(zhàn)，實(shí)時(shí)對(duì)接Kaggle（一個(gè)國(guó)際知名數(shù)據(jù)科學(xué)競(jìng)賽平臺(tái)）的競(jìng)賽排行榜。2023年該平臺(tái)產(chǎn)生專利技術(shù)21項(xiàng)，孵化初創(chuàng)企業(yè)5家。

　　評(píng)估體系變革

　　面向未來(lái)的能力圖譜

　　歐洲一些大學(xué)采用了創(chuàng)新的潛能量化評(píng)估方式。蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院開(kāi)發(fā)了“技術(shù)熵”評(píng)估模型，包括3個(gè)維度：聚焦知識(shí)獲取速度，每周追蹤學(xué)生在公共研究數(shù)據(jù)庫(kù)的知識(shí)獲取軌跡；聚焦系統(tǒng)思維構(gòu)建，評(píng)估多模態(tài)信息整合能力；旨在突破潛能，運(yùn)用功能性磁共振成像技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)學(xué)生解決開(kāi)放性問(wèn)題時(shí)前額葉激活強(qiáng)度。

　　一些大學(xué)采用動(dòng)態(tài)能力雷達(dá)圖，可視化評(píng)估學(xué)生的人工智能核心素養(yǎng)。典型的例子是美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校建立了六維評(píng)估體系，包括數(shù)學(xué)抽象、算法創(chuàng)新、系統(tǒng)構(gòu)建、硬件協(xié)同、倫理思辨和技術(shù)預(yù)見(jiàn)，每個(gè)維度設(shè)置10級(jí)成長(zhǎng)刻度。學(xué)生每學(xué)期都會(huì)獲得自己的進(jìn)化路徑圖。

　　北美的一些大學(xué)建立了課程成績(jī)鏈?zhǔn)秸J(rèn)證體系。值得關(guān)注的是麻省理工學(xué)院的“技術(shù)護(hù)照”制度。該制度將課程成績(jī)轉(zhuǎn)化為數(shù)字權(quán)益憑證。學(xué)生的課程和項(xiàng)目成果自動(dòng)生成可驗(yàn)證憑證，按能力圖譜接入領(lǐng)英（LinkedIn，一個(gè)職場(chǎng)社交平臺(tái)）人才數(shù)據(jù)庫(kù)。該學(xué)院2023屆畢業(yè)生平均獲得7.2個(gè)企業(yè)直接認(rèn)證的技能徽章。

　　課程生態(tài)重構(gòu)

　　產(chǎn)學(xué)研共生進(jìn)化

　　完善校企對(duì)接系統(tǒng)。深度思維公司和加拿大多倫多大學(xué)通過(guò)多種方式實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研合作，包括：建立技術(shù)預(yù)見(jiàn)工作坊，提前18個(gè)月共享研發(fā)路線圖；建立問(wèn)題漂流池，企業(yè)開(kāi)放尚未發(fā)表的論文預(yù)印本作為課程素材，大學(xué)和企業(yè)合作解決技術(shù)瓶頸問(wèn)題；開(kāi)通人才旋轉(zhuǎn)門，學(xué)生直接參與核心項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。2023年校企聯(lián)合培養(yǎng)的學(xué)生中，32%獲得企業(yè)首席科學(xué)家職位邀約。

　　建立成果轉(zhuǎn)化機(jī)制。斯坦福大學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)移辦公室打破人工智能創(chuàng)新的“最后一公里”。該校課程和項(xiàng)目成果自動(dòng)進(jìn)入專利池，學(xué)生可保留51%的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，企業(yè)通過(guò)“技術(shù)期權(quán)”優(yōu)先獲得轉(zhuǎn)化權(quán)。該機(jī)制催生了23家獨(dú)角獸科技企業(yè)，總估值超過(guò)300億美元。

　　編織全球創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)?？▋?nèi)基梅隆大學(xué)建立了“24小時(shí)開(kāi)發(fā)鏈”，該校匹茲堡主校區(qū)攻堅(jiān)基礎(chǔ)理論，硅谷校區(qū)聚焦產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，盧旺達(dá)校區(qū)開(kāi)展社會(huì)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生團(tuán)隊(duì)可實(shí)時(shí)切換研發(fā)場(chǎng)景，在醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、教育領(lǐng)域驗(yàn)證技術(shù)方案。

　　師資結(jié)構(gòu)優(yōu)化

　　跨界融合的教師團(tuán)隊(duì)

　　人工智能課程體系是融合了基礎(chǔ)理論研究、創(chuàng)新實(shí)踐、場(chǎng)景應(yīng)用、技術(shù)轉(zhuǎn)化和規(guī)模擴(kuò)張的完整課程體系。大學(xué)傳統(tǒng)的、單一來(lái)源的研究型師資隊(duì)伍難以滿足高質(zhì)量人工智能課程體系的要求。為了更加有效地開(kāi)設(shè)和實(shí)施人工智能課程，國(guó)際知名大學(xué)紛紛招募和培養(yǎng)雙棲教授、算法教師和人工智能教練。

　　斯坦福大學(xué)30%的人工智能課程由開(kāi)放人工智能研究中心、深度思維公司的在職科學(xué)家聯(lián)合授課，這些科學(xué)家兼具研究員和大學(xué)教師的雙重角色。劍橋大學(xué)設(shè)立了專門崗位，負(fù)責(zé)在GitHub項(xiàng)目中挖掘教學(xué)案例。麻省理工學(xué)院的課程助教團(tuán)隊(duì)包含了GPT-4模型和AlphaGo（一個(gè)圍棋人工智能程序）的訓(xùn)練師。此外，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)建立了“知識(shí)策展人”制度，由博士生團(tuán)隊(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)控300多個(gè)人工智能技術(shù)子領(lǐng)域的進(jìn)展，每48小時(shí)更新一次教學(xué)知識(shí)庫(kù)。這種機(jī)制使2024年春季課程及時(shí)納入了Sora（一個(gè)文生視頻大模型）的底層技術(shù)解析內(nèi)容。

　　課程倫理體系

　　建造技術(shù)文明的護(hù)欄

　　培養(yǎng)價(jià)值敏感性。英國(guó)牛津大學(xué)開(kāi)設(shè)了“人工智能倫理沙盤”課程，采用自動(dòng)駕駛電車難題仿真系統(tǒng)、大模型偏見(jiàn)檢測(cè)對(duì)抗實(shí)驗(yàn)、腦機(jī)接口身份認(rèn)同等前沿人工智能技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生在人工智能時(shí)代的價(jià)值敏感性。在學(xué)習(xí)了“人工智能倫理沙盤”這門課程后，學(xué)生需要通過(guò)學(xué)校倫理委員會(huì)組織的答辯，才能進(jìn)入技術(shù)開(kāi)發(fā)階段。

　　預(yù)評(píng)估社會(huì)影響。美國(guó)哈佛大學(xué)肯尼迪政府學(xué)院開(kāi)發(fā)了“技術(shù)沖擊波”預(yù)測(cè)模型、勞動(dòng)力市場(chǎng)影響模擬器和文化適應(yīng)性評(píng)估矩陣，所有人工智能項(xiàng)目必須通過(guò)社會(huì)影響評(píng)估才能獲得經(jīng)費(fèi)支持。

　　推動(dòng)完善全球治理。聯(lián)合國(guó)教科文組織在2021年的報(bào)告《人工智能與教育：政策制定者指南》中提出，要確保人工智能技術(shù)在教育中的應(yīng)用合乎倫理、有助于實(shí)現(xiàn)包容和公平。瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)建立了“人工智能聯(lián)合國(guó)”教學(xué)平臺(tái)，實(shí)時(shí)對(duì)接真實(shí)的國(guó)際組織決策系統(tǒng)，學(xué)生扮演不同國(guó)家的政策制定者，協(xié)商制定全球人工智能治理框架。學(xué)生的提案被歐盟《人工智能法案》采納了12處。

　　當(dāng)下高校的人工智能課程開(kāi)發(fā)實(shí)踐，揭示出了人工智能時(shí)代課程的變革邏輯，即人工智能教育已超越單純的知識(shí)傳授，正在演變?yōu)榧夹g(shù)文明的孵化器，其核心在于構(gòu)建“教育—科研—產(chǎn)業(yè)”的同頻共振系統(tǒng)，使課堂成為技術(shù)迭代進(jìn)化的第一現(xiàn)場(chǎng)。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生不再是單純的知識(shí)接收者，而是科研新范式的共同創(chuàng)造者。這種教育模式的深層價(jià)值，在于培養(yǎng)能夠駕馭技術(shù)奇點(diǎn)的“新人類”——既掌握重塑世界的工具，又深諳文明延續(xù)的智慧。正如麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室的名言：“我們不是在培養(yǎng)適應(yīng)未來(lái)的人，而是在創(chuàng)造未來(lái)本身?！?/p>

　?。ㄗ髡邌挝幌等A東師范大學(xué)教育學(xué)部國(guó)際與比較教育研究所，祝剛系該所副教授）

《中國(guó)教育報(bào)》2025年03月20日 第09版