數智化賦能：推動人工智能教材體系向教學體系轉化

◎摘  要 人工智能是通用目的技術，高校在人工智能人才培養(yǎng)中要遵循人的認知規(guī)律，促進教材建設實現從知識圖譜到能力圖譜的飛躍，推動教材體系邁向教學體系。浙江大學以人工智能體系化教材建設為基礎，研制和開發(fā)支撐技術，設計并實施了人工智能通識必修課、AI+X微專業(yè)等人才培養(yǎng)模式，實施教育教學人工智能進階計劃，探索了新一代人工智能人才自主培養(yǎng)體系和模式。

◎關鍵詞 人工智能；教材建設；教材體系；教學體系；育人模式

教材建設是國家事權，是推動教育教學高質量完成的基礎。浙江大學在人工智能人才培養(yǎng)過程中以教材建設為抓手，融合國家使命、學科內涵和專業(yè)特色，出版了銜接前沿、交叉融合、專業(yè)通識、科普啟蒙和應用賦能等人工智能一流系列教材和讀本。在此基礎上，通過數字化鏈接、智能化賦能和生成式探究等手段，實現了從知識圖譜到能力圖譜、從AI專業(yè)到AI+X微專業(yè)、從專業(yè)教育到通識教育的躍升，推動人工智能教材體系向教學體系轉化。

人工智能推動學科交叉融合發(fā)展

在一定程度上，技術進步決定著經濟增長，是經濟增長的引擎。雖然技術進步是經濟增長的源泉，但是長期的經濟增長是由少數幾種通用目的技術（general purpose technologies）所驅動的。在人類發(fā)展歷史上，蒸汽機、電力、計算機、半導體、互聯網等與人工智能一樣，都是通用目的技術，這些技術具有普遍適用性、動態(tài)演進性和創(chuàng)新互補性三個特點[1]。

通用目的技術是最核心創(chuàng)新要素，但不是完整的最終解決方案。比如瓦特在18世紀后期改良蒸汽機，但直至蒸汽機與紡織、交通和冶金等工業(yè)緊密結合，使得機械動力取代了人力、風力、水力和畜力，蒸汽機對勞動生產率的貢獻才達到頂峰，推動人類邁入工業(yè)時代。同理，電力和計算機等通用目的技術與其他產業(yè)相互結合，使得人類社會先后進入了電氣化時代和信息化時代。

科技發(fā)展的事實已經表明，重大科技問題的突破，新理論乃至新學科的創(chuàng)生，常常是不同學科理論交叉融合的結果。人工智能天然具備“至小有內，至大無外”的學科交叉潛力，無論是從人工智能角度解決科學挑戰(zhàn)和工程難題，還是從科學的角度優(yōu)化人工智能，未來的重大突破將越來越多地源自這種交叉領域的工作。

當前，人工智能正在改變以數據觀測為核心的實驗科學和以發(fā)現物理世界基本原理為核心的理論科學，人工智能參與到基礎學科和工程技術的生成假設、設計實驗、計算結果、解釋機理過程中，重新定義對科學和工程等領域中規(guī)律探索手段，以計算方式合理應用科學定律來系統(tǒng)化地解決現實中復雜問題，猶如水與電一樣讓萬千普通人用它創(chuàng)造出善意漣漪，迸發(fā)新意迭出和價值分享的知識力量。

人工智能，教育先行。人才培養(yǎng)是創(chuàng)新的基礎。以科技創(chuàng)新催生新產業(yè)、新模式、新動能，推動從人工智能到“人工智能+”的歷史性躍升，形成以人工智能為引擎的新質生產力，需要探索培養(yǎng)了解人工智能、使用人工智能、創(chuàng)新人工智能的優(yōu)秀人才的方法和途徑。

從知識圖譜到能力圖譜：建設新一代人工智能系列教材

認知是人類智能的重要表現，其基石是規(guī)范化的知識（如概念和關系等），基于規(guī)范化知識形成對感知對象的辨識和分類，為智能活動提供基礎。

認知最重要的一種表現是分類，分類反映的是一個人的認知水平。一個人對周圍事物分類越細致周全，明晰事物之間的邊界和聯系，那么認知就越清晰。為了正確分類，需要將不同知識概念有序組織起來，這是涉及知識概念分類體系的規(guī)范化研究。早在13世紀末，詩人、哲學家、邏輯學家雷蒙·盧爾提出了對知識進行規(guī)范化描述的“知識樹或科學樹”。盧爾所提出的知識樹由十六部分或十六棵樹組成。前十四棵樹分別表示現實世界中某一類別所包含的不同層次知識概念，如原子類、植物類、動物類、感性類、人類、道德類、神類等。另外兩棵樹分別是示例樹和問題樹。盧爾認為可以從前十四棵樹中獲取概念，然后找到概念對應的示例（即概念的具體描述），接著形成問題以進一步推知現實世界中未知性質。進一步地，盧爾對每一棵樹定義了根、樹干、樹枝、嫩枝、葉子、花朵和果實等層次化結構。每一棵樹的根定義了一般性原則，諸如善良、偉大、持續(xù)、力量、智慧、意志、美德、真理、榮耀、差異、和諧、相反、開始、中間、結束、多數、平等和少數等，從這些一般性原則出發(fā)，就可以推知樹中其他部分內容。盧爾的知識樹給出了人類通過歸納和演繹等推理途徑來產生新知識的手段和方法。

2021年底，基礎學科系列“101計劃”在計算機領域率先啟動，其目標就是通過基礎要素建設的“小切口”，來牽引教育教學模式的“大改革”，讓人才培養(yǎng)模式從“知識為主”轉向“能力為先”。從現實來看，任何一門計算機核心課程所涉及內容一定龐大無比，通過構建知識點及其相互鏈接的“圖譜”，使得在課程內容學習中猶如會有一個指南針進行導航，在知識海洋中遨游。根據這一思路， 結合人工智能具有多學科交叉綜合、滲透力和支撐性強、高度復雜等特點，呈現技術屬性和社會屬性高度融合特色，以“厚基礎、強交叉、養(yǎng)品行、促應用”為理念，按照“厚算法基礎、養(yǎng)倫理意識、匠工具平臺、促賦能應用”的培養(yǎng)目標，計算機“101計劃”《人工智能引論》教材凝練了含62個知識點（包括9個進階知識點）的知識體系。

問題是知識內化和能力培養(yǎng)之間的橋梁。有效的學習往往是發(fā)生在真實的情境問題解決過程中的，這使得知識圖譜到能力圖譜之間可建構橋梁。問題（提出問題和解決問題）在將外部知識轉化為個人內在理解（內化）以及發(fā)展實際能力的過程中起到了連接作用。沒有問題的引導，知識可能只會一味地被動接受，而難以真正被吸收和應用。計算機“101計劃”《人工智能引論》教材為不同知識點構建了113個問題，組織了291個各類資源（實例、代碼等），使得學生們在學習知識點時，可應用知識點解決問題，實現從知識圖譜到能力圖譜的飛躍。

2018年全國35所高校獲批建設人工智能本科專業(yè)。為了促進高等學校人工智能學科建設和知識體系研究，推動人工智能重要方向的教材和在線開放課程建設，新一代人工智能戰(zhàn)略咨詢委員會和高等教育出版社于2018年3月在北京成立了“新一代人工智能系列教材”編委會。編委會融合國家使命、學科內涵和專業(yè)特色，出版了銜接前沿、交叉融合、應用賦能的具有中國特色的人工智能一流系列教材，覆蓋“專業(yè)—通識—科普”“高等教育—基礎教育”“理論—實踐”和“紙質—數字”高水平體系化教材，注重融入“中國案例”，普及新一代人工智能理念與方法。在教材基礎上，建設了配套線上線下課程體系，開發(fā)了涵蓋微視頻、實訓案例、知識圖譜、能力圖譜等結構化、關聯化數字資源，為推動教材體系向教學體系轉化奠定了基礎。

人工智能賦能教育：從教材體系到課程學習

教材以學科邏輯為核心，強調知識的系統(tǒng)性和完整性，通常以章節(jié)形式呈現循序遞進的內容。課程以學習目標為導向，強調知識、能力、素養(yǎng)的整合，包含目標、內容、方法、評價等動態(tài)要素。從這個意義上而言，教材是“知識容器”，課程是“學習體驗設計”。因此，推動教材體系向課程體系進行轉化的實踐，本質上是實現教育范式轉換：從“教什么”轉化為“如何學”，從“知識傳承”到“能力形成”，有效的轉化需要同時把握學科邏輯、學習科學和教學法三個維度，最終實現“用教材教”而非“教教材”的專業(yè)自覺。

一是從知識到能力的轉變。通過建設智海新一代人工智能實訓平臺，推動人工智能交叉學科范式變革，賦能場景應用。同時，幫助學習者靈活、高效地學習人工智能基本知識體系，掌握面向專業(yè)應用的人工智能實踐能力，提升全球化視野，以便更好地適應新技術、新業(yè)態(tài)、新模式、新產業(yè)的發(fā)展趨勢。平臺將視頻、音頻、實訓案例和PPT等教學資源按照知識點組織，形成以知識點為核心的教學資源結構化組織方式，為學生更加主動地學、教師更加創(chuàng)造性地教積累高質量數字燃料。平臺提供交互式的沉浸教學、邊學邊練的操作體驗和低門檻的在線模型開發(fā)，旨在實現優(yōu)質教學資源的共享，推動從“知識本位教育”向“能力本位教育”轉變。

二是從“師—生”到“師—機—生”的轉變。生成式人工智能推動教育教學模式從傳統(tǒng)的“師—生”二元結構轉向“師—機—生”三元結構，協助人類創(chuàng)造知識，改變以知識傳授和積累為核心的傳統(tǒng)教育模式。同時，人工智能與基礎科學、工業(yè)研發(fā)緊密融合，以全新方式將數據、模型、算法、算力和人才協作連接在一起，幫助跨學科、跨行業(yè)的科研人員打破專業(yè)壁壘、快速形成共識與知識迭代，成為科研研究和工程突破的基座力量。浙江大學通過智海三樂這一學科大模型將專業(yè)知識、專家經驗和實驗數據等融入神經網絡，建立融合推理、搜索和學習的新型學科大模型結構，將人工智能技術與教育理論緊密結合，提供知識問答、學習計劃定制、習題生成、錯題解析、教學大綱生成等功能，輔助學生更個性化地學、賦能教師更創(chuàng)造性地教。

三是從“內容合成”到“探究批判”的轉變。基座模型與智能體相互結合而形成的人工智能體（AI Agents）目前是人工智能在垂直領域賦能的前沿。人工智能體作為基座模型能力延伸和具體形態(tài)，可在內容合成基礎上，實現信息檢索、人機對話、任務執(zhí)行、邏輯推理等自主行為。浙江大學開發(fā)蘇格拉底式教學智能體，通過創(chuàng)新的智能教學方式提高學生的自主學習能力、批判性思維和問題解決能力。該智能體以蘇格拉底教學法為核心，采取不斷提問、引導思考的互動模式，幫助學生逐步理解和內化知識點，激勵學生思考、分析，并在對話中自主發(fā)現解決問題的方法。

拓展多元化育人模式

2025年4月，習近平總書記在中共中央政治局第二十次集體學習時強調，“推進人工智能全學段教育和全社會通識教育，源源不斷培養(yǎng)高素質人才”[2]。針對不同層次、不同領域對人工智能知識學習需求，浙江大學設計并實施了人工智能通識必修課、AI+X微專業(yè)、“灰犀?！敝悄芗夹g特訓班、國家開放大學人工智能第二學士學位以及中小學人工智能通識線上系列課等人才培養(yǎng)模式，覆蓋高等、基礎、職業(yè)和終身等不同層次教育群體，探索跨校、跨學科、跨行業(yè)多元化人才培養(yǎng)長效機制。

1.人工智能通識必修課

浙江大學于2024年9月將人工智能設置為全校本科生通識必修課程。學校將全校人工智能通識課程分為A、B、C三類，分別面向理工農醫(yī)類、社會科學類、人文藝術類專業(yè)的學生開設，分別對應浙江大學發(fā)布的《大學生人工智能素養(yǎng)紅皮書》中所定義的創(chuàng)新人工智能、使用人工智能和了解人工智能的素養(yǎng)培養(yǎng)目標開展[3][4]。通過通識課程學習，學生們的人工智能素養(yǎng)由體系化知識、構建式能力、創(chuàng)造性價值和人本型倫理構成了有機整體，其特點是知識為基、能力為重、價值為先、倫理為本，人工智能通識必修課程可塑造學生在人工智能時代的認知框架。

理工農醫(yī)版的人工智能注重知行合一，以通識技術基礎為主線，詳述人工智能理論、應用及其技術算法，由淺入深、層層遞進，讓學生知其然也知其所以然。社會科學版的人工智能強調應用為要，以社會科學領域的典型案例為切入點，重點介紹以深度學習為主的機器學習方法，輔以豐富實踐案例，培養(yǎng)學生運用人工智能解決社會科學領域現實問題的能力。人文藝術版的人工智能側重科普教育，用通俗的語言系統(tǒng)闡述人工智能基礎，展示其在圖像理解、圖像生成、文本生成和智能體構建中的應用潛力，探討人工智能倫理與治理。

2.AI+X微專業(yè)

秉承“厚基礎、促交叉、重實踐”培養(yǎng)理念，打破學科、專業(yè)藩籬，浙江大學2021年設計并發(fā)起由上交、復旦、南大、中科大、同濟以及企業(yè)等共同參與的AI+X微專業(yè)，按照課程共建共選、學分互認、證書共簽支持跨專業(yè)、跨學校的創(chuàng)新性人工智能交叉人才培養(yǎng)。

AI+X微專業(yè)按照基礎、核心、交叉和實踐等對人工智能知識體系交叉融合重構，建設模塊化、項目制等課程群，通過跨校、跨學科、跨行業(yè)為非計算機專業(yè)學生提供學習AI核心理論和實踐應用機會，打破學科專業(yè)壁壘，深化高校專業(yè)供給側改革，滿足學生個性化發(fā)展和復合型人才培養(yǎng)需求[5]。

AI+X微專業(yè)推動知識生產從高校這一單一主體向多元主體合作轉變，實現“一專多能”，以“小切口、微創(chuàng)新、大能量”擔當復合交叉人才培養(yǎng)的“探路者”。

AI+X微專業(yè)所形成的課程體系、教學資源和實訓平臺，正在支撐智慧樹組織的覆蓋了中西部28所高校的“人工智能+”微專業(yè)、國家開放大學組織的人工智能二專業(yè)、覆蓋了接近3000萬人的浙江大學DeepSeek線上系列公開課，并與百度和阿里等合作開展了AI技術微認證課程。

3.面向行業(yè)的實訓班

浙江大學與航天科技集團一院12所創(chuàng)辦了面向行業(yè)技術人員實訓的“灰犀?！敝悄芗夹g特訓班?！盎蚁！敝悄芗夹g特訓班是在人工智能時代設立的智能控制技術人才培養(yǎng)平臺，促進智能控制技術與工程應用的深度結合?！盎蚁！笔菗鸥Ｄ穼W者獎獲得者米歇爾·渥克的《灰犀牛：如何應對大概率危機》一書提出的概念，比喻大概率且影響巨大的潛在危機?！盎蚁！敝悄芗夹g特訓班在產教融合方面探索了將理論教學、實訓鍛煉和技術創(chuàng)新等方面相互結合的人工智能技術培訓新機制。

教育教學人工智能進階計劃

浙江大學正式推出“浙江大學教育教學人工智能進階計劃”，以“起步、訓練、探索和進步”為進階路徑，以“科學、技術、工程/業(yè)界、哲學/社會”為學科交叉融合之道，推動AI與教育教學深度融合，構建智能時代拔尖創(chuàng)新人才自主培養(yǎng)新范式。該計劃包含以下四個方面內容。

一是構建“專業(yè)—通識—交叉—實踐”課程教材體系。依托國家教材建設重點研究基地（高等學校人工智能教材研究），構建人工智能通識、核心、交叉和產教融合課程體系，以及新一代人工智能通識、AI+X高水平教材體系，重點打造AI+X特色微專業(yè)，進一步完善微專業(yè)（微輔修）—輔修—雙學位的跨學科培養(yǎng)體系，推動從專業(yè)教育到專業(yè)+AI教育的躍升。

二是提升師生人工智能素養(yǎng)和能力。依托浙江大學人工智能教育教學研究中心，明確“師—生”生成式人工智能使用規(guī)范，推進AI for Education系列實證教學研究項目建設，引領教師開展人工智能賦能教育教學研究，推動生成式人工智能教學能力創(chuàng)新，注重倫理與道德價值觀培養(yǎng)，推動從“師—生”到“師—機—生”教學范式的躍升。

三是提升實踐與創(chuàng)新能力。依托浙江大學未來學習中心，將高水平科研和人才優(yōu)勢轉化為拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)優(yōu)勢，依托學?？蒲衅脚_和前沿科研項目，強化科產教融合，構建人工智能驅動、多學科交叉、理論和實踐結合、仿真和現實融合的學生自主研學平臺，形成開放、動態(tài)、個性化的學習生態(tài)系統(tǒng)，基于教育規(guī)律探索以能力為核心、以研究為導向、以志趣為動力的場景式、體驗式學習范式，引導學生開展跨學科、項目式、探究式學習。

四是建設學科大模型和賦能教學科研應用。研制由專到通的學科大模型和大學大模型，構建支撐大規(guī)模個性化教學科研基礎設施，深度融合智能體技術，借助“智海”新一代人工智能科教創(chuàng)新平臺和“浙大先生”智能體平臺等實訓體系，促進學生個性化學習與課程管理，覆蓋教學、科研、生活全場景，打造“時時處處人人可學習”的育人環(huán)境。

面向未來，浙江大學將圍繞教育教學人工智能進階計劃，以學生成長為中心，利用人工智能技術科學、精準支持學生個性化發(fā)展，推動教育目標從知識本位、能力本位向素養(yǎng)本位轉變，努力構建具有前瞻性、示范性的未來教育新生態(tài)。

綜上所述，浙江大學堅定以人工智能體系化教材建設為抓手，建好國家教材建設重點研究基地（高等學校人工智能教材研究）。以教材為基礎，構建了“專業(yè)、通識、交叉和實踐”課程體系，從教學內容高質量供給側來推動人才培養(yǎng)學習端革命，以數智化手段推動從“知識邏輯”到“學習邏輯”的教材體系向課程體系轉化、從“教師為中心”到“學生為中心”的課程體系向學習體驗轉化、從“學會”到“會學”的學習體驗向體系化能力轉化。

參考文獻：

[1]Timothy F. Bresnahanac， M. Trajtenberg. General purpose technologies：Engines of growth[J].Journal of Econometrics， 1995（1）.

[2]習近平在中共中央政治局第二十次集體學習時強調 堅持自立自強 突出應用導向 推動人工智能健康有序發(fā)展[N].人民日報，2025-4-27（1）.

[3]吳飛，李艷，陳靜遠，江全元，孫凌云.大學生人工智能素養(yǎng)紅皮書（2024版）[J].科教發(fā)展研究，2024（2）.

[4]李艷，孫凌云，江全元，陳立萌，楊旸，吳飛.高校教師人工智能素養(yǎng)及提升策略[J].開放教育研究，2025（1）.

[5]吳飛，陳為，孫凌云，肖俊.以知識點為中心建設AI+X微專業(yè)[J].科教發(fā)展研究，2023（1）.

【作者：吳飛 陳靜遠 江全元，單位：浙江大學】

（原載2025年第11期《中國高等教育》）