人工智能課程教什么怎么教

人機共同學習。 即夢人工智能制圖

　　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涵和外延。從美國斯坦福大學將大語言模型開發(fā)納入本科生必修課，到美國麻省理工學院開設“數字孿生課堂”，再到瑞士蘇黎世聯邦理工學院的本科生用自主研發(fā)的脈沖神經網絡控制四足機器人穿越復雜地形，一場場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)改造成技術創(chuàng)新的“加速器”。

　　課程理念革新

　　從知識傳授到認知進化

　　構建動態(tài)知識生態(tài)系統(tǒng)。例如，斯坦福大學人工智能實驗室建立了“人工智能課程引擎”三級課程體系，包括基礎理論、算法框架和系統(tǒng)應用。在基礎理論層面，實驗室每5年重構一次數學基礎課程，2023年引入了微分幾何和拓撲學概念來解釋神經網絡流形。在算法框架層面，實驗室設置了“頂會響應機制”，神經信息處理系統(tǒng)大會、國際機器學習大會等國際頂尖會議的獲獎論文會在48小時內進入該實驗室的教學案例庫，確保學生及時接觸國際最前沿的研究。在系統(tǒng)應用層面，實驗室與美國開放人工智能研究中心（OpenAI）、深度思維公司（DeepMind）建立了“技術預見通道”，提前6個月預研下一代大模型教學方案。

　　培養(yǎng)“反脆弱能力”。反脆弱能力，是一種從隨機性和不確定性事件中收獲有益結果的能力。美國卡內基梅隆大學計算機學院推行“黑天鵝教學法”，每學期預留30%的課時，用于探索尚未形成理論體系的技術方向。在2024年春季課程中，學生團隊基于未正式發(fā)布的GPT-4.5（OpenAI公司研發(fā)的人工智能模型）技術文檔，開發(fā)出新型提示詞優(yōu)化框架，相關成果被納入課程教材。

　　塑造“元認知能力”。元認知，指人對自己認知和思考過程的認知和理解。麻省理工學院媒體實驗室開發(fā)了“認知增強課程”，通過腦機接口實時監(jiān)測學生在學習過程中的神經可塑性變化。在機器學習基礎課上，人工智能系統(tǒng)會根據學生前額葉皮層激活模式，動態(tài)調整授課難度和知識呈現方式。腦機接口與人工智能融合，實現了課程講授的個性化和精準化。

　　課程體系架構

　　多維融合的知識網絡

　　基礎理論重構。英國劍橋大學開設“人工智能驅動的數學發(fā)現”課程，將傳統(tǒng)數學分支重新組織為微分流形和張量計算（面向幾何深度學習）、隨機矩陣理論（服務大模型參數分析）和拓撲數據分析（支撐圖神經網絡）。劍橋大學充分釋放了人工智能與傳統(tǒng)學科課程融合的潛能，形成了人工智能賦能科學發(fā)現（AI4Science）的新范式。

　　技術棧垂直整合。技術棧是在軟件開發(fā)或系統(tǒng)構建過程中使用的一組技術和工具的集合。蘇黎世聯邦理工學院的“智能系統(tǒng)開發(fā)”課程構建了四層教學體系：光子芯片設計（物理層）、神經架構搜索（算法層）、分布式訓練框架（系統(tǒng)層）和多模態(tài)交互系統(tǒng)（應用層）。其學生團隊在2023年實現了從硅基芯片設計到多模態(tài)大模型部署的完整技術鏈，開發(fā)的類腦芯片能耗僅為傳統(tǒng)圖形處理器的3%。

　　跨學科知識熔爐。斯坦福大學以人為本人工智能研究院注重跨學科知識的融合。該院開設的“人工智能+X”學位要求每名學生完成3個跨領域項目：生物醫(yī)學方向，使用擴散模型預測蛋白質折疊路徑；城市科學方向，構建數字孿生城市仿真系統(tǒng)；人文藝術方向，開發(fā)文學風格遷移大模型。該學院2023屆畢業(yè)生19%的研究成果轉化為初創(chuàng)企業(yè)，7項研究登上國際頂級科學研究期刊《自然》、《科學》的封面。

　　教學方法創(chuàng)新

　　虛實交織的認知革命

　　采用增強現實教學場域。麻省理工學院的“數字孿生課堂”構建了三維教學空間，引入Transformer（一種基于注意力機制的序列模型）訓練大模型。

　　建立自主進化的知識庫?？▋然仿〈髮W開發(fā)課程內容生成系統(tǒng)（CourseGPT），自動抓取GitHub（一個開源項目托管平臺）的項目代碼，智能分析arXiv（一個收集物理學、數學、計算機科學和生物學等領域論文預印本的開放獲取網站）每日論文，動態(tài)生成個性化實驗項目。2023年，該系統(tǒng)自動更新課程內容1273次，產生教學案例485個。

　　采取對抗式學習機制。劍橋大學設立“人工智能競技場”，每周發(fā)布來自深度思維公司的技術挑戰(zhàn)，實時對接Kaggle（一個國際知名數據科學競賽平臺）的競賽排行榜。2023年該平臺產生專利技術21項，孵化初創(chuàng)企業(yè)5家。

　　評估體系變革

　　面向未來的能力圖譜

　　歐洲一些大學采用了創(chuàng)新的潛能量化評估方式。蘇黎世聯邦理工學院開發(fā)了“技術熵”評估模型，包括3個維度：聚焦知識獲取速度，每周追蹤學生在公共研究數據庫的知識獲取軌跡；聚焦系統(tǒng)思維構建，評估多模態(tài)信息整合能力；旨在突破潛能，運用功能性磁共振成像技術來監(jiān)測學生解決開放性問題時前額葉激活強度。

　　一些大學采用動態(tài)能力雷達圖，可視化評估學生的人工智能核心素養(yǎng)。典型的例子是美國加州大學伯克利分校建立了六維評估體系，包括數學抽象、算法創(chuàng)新、系統(tǒng)構建、硬件協(xié)同、倫理思辨和技術預見，每個維度設置10級成長刻度。學生每學期都會獲得自己的進化路徑圖。

　　北美的一些大學建立了課程成績鏈式認證體系。值得關注的是麻省理工學院的“技術護照”制度。該制度將課程成績轉化為數字權益憑證。學生的課程和項目成果自動生成可驗證憑證，按能力圖譜接入領英（LinkedIn，一個職場社交平臺）人才數據庫。該學院2023屆畢業(yè)生平均獲得7.2個企業(yè)直接認證的技能徽章。

　　課程生態(tài)重構

　　產學研共生進化

　　完善校企對接系統(tǒng)。深度思維公司和加拿大多倫多大學通過多種方式實現產學研合作，包括：建立技術預見工作坊，提前18個月共享研發(fā)路線圖；建立問題漂流池，企業(yè)開放尚未發(fā)表的論文預印本作為課程素材，大學和企業(yè)合作解決技術瓶頸問題；開通人才旋轉門，學生直接參與核心項目開發(fā)。2023年校企聯合培養(yǎng)的學生中，32%獲得企業(yè)首席科學家職位邀約。

　　建立成果轉化機制。斯坦福大學技術轉移辦公室打破人工智能創(chuàng)新的“最后一公里”。該校課程和項目成果自動進入專利池，學生可保留51%的知識產權，企業(yè)通過“技術期權”優(yōu)先獲得轉化權。該機制催生了23家獨角獸科技企業(yè)，總估值超過300億美元。

　　編織全球創(chuàng)新網絡?？▋然仿〈髮W建立了“24小時開發(fā)鏈”，該校匹茲堡主校區(qū)攻堅基礎理論，硅谷校區(qū)聚焦產業(yè)應用，盧旺達校區(qū)開展社會實驗。學生團隊可實時切換研發(fā)場景，在醫(yī)療、農業(yè)、教育領域驗證技術方案。

　　師資結構優(yōu)化

　　跨界融合的教師團隊

　　人工智能課程體系是融合了基礎理論研究、創(chuàng)新實踐、場景應用、技術轉化和規(guī)模擴張的完整課程體系。大學傳統(tǒng)的、單一來源的研究型師資隊伍難以滿足高質量人工智能課程體系的要求。為了更加有效地開設和實施人工智能課程，國際知名大學紛紛招募和培養(yǎng)雙棲教授、算法教師和人工智能教練。

　　斯坦福大學30%的人工智能課程由開放人工智能研究中心、深度思維公司的在職科學家聯合授課，這些科學家兼具研究員和大學教師的雙重角色。劍橋大學設立了專門崗位，負責在GitHub項目中挖掘教學案例。麻省理工學院的課程助教團隊包含了GPT-4模型和AlphaGo（一個圍棋人工智能程序）的訓練師。此外，卡內基梅隆大學建立了“知識策展人”制度，由博士生團隊實時監(jiān)控300多個人工智能技術子領域的進展，每48小時更新一次教學知識庫。這種機制使2024年春季課程及時納入了Sora（一個文生視頻大模型）的底層技術解析內容。

　　課程倫理體系

　　建造技術文明的護欄

　　培養(yǎng)價值敏感性。英國牛津大學開設了“人工智能倫理沙盤”課程，采用自動駕駛電車難題仿真系統(tǒng)、大模型偏見檢測對抗實驗、腦機接口身份認同等前沿人工智能技術，培養(yǎng)學生在人工智能時代的價值敏感性。在學習了“人工智能倫理沙盤”這門課程后，學生需要通過學校倫理委員會組織的答辯，才能進入技術開發(fā)階段。

　　預評估社會影響。美國哈佛大學肯尼迪政府學院開發(fā)了“技術沖擊波”預測模型、勞動力市場影響模擬器和文化適應性評估矩陣，所有人工智能項目必須通過社會影響評估才能獲得經費支持。

　　推動完善全球治理。聯合國教科文組織在2021年的報告《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在教育中的應用合乎倫理、有助于實現包容和公平。瑞士日內瓦大學建立了“人工智能聯合國”教學平臺，實時對接真實的國際組織決策系統(tǒng)，學生扮演不同國家的政策制定者，協(xié)商制定全球人工智能治理框架。學生的提案被歐盟《人工智能法案》采納了12處。

　　當下高校的人工智能課程開發(fā)實踐，揭示出了人工智能時代課程的變革邏輯，即人工智能教育已超越單純的知識傳授，正在演變?yōu)榧夹g文明的孵化器，其核心在于構建“教育—科研—產業(yè)”的同頻共振系統(tǒng)，使課堂成為技術迭代進化的第一現場。在這個過程中，學生不再是單純的知識接收者，而是科研新范式的共同創(chuàng)造者。這種教育模式的深層價值，在于培養(yǎng)能夠駕馭技術奇點的“新人類”——既掌握重塑世界的工具，又深諳文明延續(xù)的智慧。正如麻省理工學院媒體實驗室的名言：“我們不是在培養(yǎng)適應未來的人，而是在創(chuàng)造未來本身?！?/p>

　　（作者單位系華東師范大學教育學部國際與比較教育研究所，祝剛系該所副教授）

《中國教育報》2025年03月20日 第09版