人工智能走進(jìn)高中課堂

王乾

摘要：在智能時(shí)代下，唯有跟上時(shí)代步伐，懂人工智能、能夠靈活運(yùn)用人工智能的孩子，才能在未來(lái)更好地生活。新一代信息技術(shù)的發(fā)展為中國(guó)教育帶來(lái)了新的發(fā)展契機(jī)。隨著人工智能技術(shù)的不斷升級(jí)換代與創(chuàng)新變革，人工智能也在潛移默化改變著生活的方方面面。人工智能在人類(lèi)社會(huì)中所起到的作用將越發(fā)重要，培養(yǎng)人工智能人才將成為教育的重要使命，同時(shí)教育方式也將隨著人工智能的發(fā)展而產(chǎn)生變化，并對(duì)深化教育體制改革產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

關(guān)鍵詞：人工智能;計(jì)算機(jī)基礎(chǔ);計(jì)算思維

中圖分類(lèi)號(hào)：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

作為新一輪科技革命的核心推動(dòng)力，人工智能正深刻地改變?nèi)祟?lèi)社會(huì)生活。世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家都爭(zhēng)先恐后地把發(fā)展人工智能上升為國(guó)家戰(zhàn)略。

2018年7月由華東師范大學(xué)出版社出版的《人工智能基礎(chǔ)（高中版）》正式發(fā)布，意味著人工智能有了相關(guān)課程，人工智能也會(huì)在不久的將來(lái)進(jìn)入高中課堂。如何在高中階段進(jìn)行人工智能教學(xué)，將是擺在我們教育工作者面前的又一嚴(yán)峻問(wèn)題，下面我將結(jié)合自己在人工智能方面的一些了解談?wù)勗鯓釉诟咧须A段開(kāi)展人工智能教學(xué)。

1重視人工智能基礎(chǔ)，深入了解人工智能大賽

人工智能技術(shù)需要數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等基礎(chǔ)學(xué)科的支撐。中科院院士、北京航空航天大學(xué)教授鄭志明認(rèn)為，作為一門(mén)交叉學(xué)科，人工智能需要有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)。數(shù)學(xué)在人工智能的研發(fā)中，起到?jīng)Q定性的作用。目前人工智能發(fā)展的主要領(lǐng)域有深度學(xué)習(xí)、自然語(yǔ)言處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、智能機(jī)器人、自動(dòng)化程序設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)挖掘等方面，整個(gè)算法高度融合了高等數(shù)學(xué)、線(xiàn)性代數(shù)、概率論等方面的數(shù)學(xué)知識(shí)，做得好的話(huà)還得再學(xué)習(xí)一些額外的統(tǒng)計(jì)方面的數(shù)學(xué)知識(shí)?？傊梢哉f(shuō)要從事人種智能方面的工作，首先數(shù)學(xué)知識(shí)必須非常全面和扎實(shí)，同樣，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)是保障，如果不會(huì)操作計(jì)算機(jī)，不懂得安裝軟件，人工智能的支撐軟件就無(wú)法搭建，自然也就無(wú)法進(jìn)行人工智能的相關(guān)設(shè)計(jì)，還需要掌握接口技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，能夠?qū)鞲衅髋c主板正確連接，才能保證傳感器的觸發(fā)事件。

我國(guó)每年都有“人工智能”方面的各項(xiàng)賽事，要讓學(xué)生了解各項(xiàng)賽事的競(jìng)賽規(guī)則，通過(guò)人工智能大賽平臺(tái)為所有學(xué)生打開(kāi)了一扇了解人工智能、學(xué)習(xí)人工智能的窗戶(hù)，也給了年輕人展示自己潛力的機(jī)會(huì)，未來(lái)一定會(huì)有越來(lái)越多的青少年參與其中，也將會(huì)誕生更多的中國(guó)科技人才，用中國(guó)技術(shù)造福全人類(lèi)！人工智能大賽，倍受全社會(huì)的關(guān)注，通過(guò)全社會(huì)各界力量的支持，引導(dǎo)中國(guó)的年輕一代，通過(guò)學(xué)習(xí)和分享，將最前沿的科學(xué)技術(shù)和中國(guó)蓬勃發(fā)展的各行各業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)景相結(jié)合，真正培養(yǎng)出能夠影響世界的中國(guó)科技人才。

2017年，國(guó)務(wù)院印發(fā)了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確提出要完善人工智能教育體系，隨后在2017版的《高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》的必修模塊中增加了人工智能模塊，本模塊具體內(nèi)容包括“人工智能基礎(chǔ)”“簡(jiǎn)單人工智能應(yīng)用模塊開(kāi)發(fā)”“人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用”三部分內(nèi)容。通過(guò)這一模塊的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以了解一些人工智能的基本概念與基本特征;知道人工智能技術(shù)的發(fā)展歷程、典型應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)。再通過(guò)一些具體案例的設(shè)計(jì)，掌握人工智能的核心算法，熟悉人工智能技術(shù)應(yīng)用的基本過(guò)程和原理;熟悉人工智能的開(kāi)發(fā)工具和開(kāi)發(fā)平臺(tái);通過(guò)搭建簡(jiǎn)單的人工智能應(yīng)用模塊，讓學(xué)生能根據(jù)實(shí)際需要配置適當(dāng)?shù)沫h(huán)境、參數(shù)及自然交互方式等，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

人工智能的快速發(fā)展，必將改變我們的學(xué)習(xí)和生活，如何進(jìn)行人工智能教學(xué)，我們拭目以待……

2體驗(yàn)人工智能產(chǎn)品，學(xué)會(huì)與智能工具打交道

現(xiàn)實(shí)生活中的人工智能產(chǎn)品非常多，要讓學(xué)生注意觀察，親身體驗(yàn)人工智能產(chǎn)品的運(yùn)行情況及原理，要讓學(xué)生明白人工智能是對(duì)人的意識(shí)、思維的信息過(guò)程的模擬，在學(xué)習(xí)和生活中要讓學(xué)生多注意觀察與思考，發(fā)現(xiàn)這些工具及產(chǎn)品還有什么地方可以改進(jìn)，還有沒(méi)有提升空間，要讓學(xué)生學(xué)會(huì)思考，善于動(dòng)手。人工智能產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入我們生活和家庭，智能工具給我們帶來(lái)了巨大的便利，如智能音箱，它可以對(duì)智能家居設(shè)備進(jìn)行語(yǔ)音控制，還可以點(diǎn)歌、播放天氣預(yù)報(bào)：掃地機(jī)器人，憑借一定的人工智能，自動(dòng)在房間內(nèi)完成清掃、吸塵、擦地等工作;智能門(mén)鎖，可以通過(guò)手機(jī)APP、指紋等方式解鎖;智能手環(huán)，不僅可以顯示時(shí)間，還具有運(yùn)動(dòng)量統(tǒng)計(jì)和健康管理的作用。

我們?cè)趯W(xué)習(xí)與生活當(dāng)中已經(jīng)了解了一些關(guān)于人工智能方面的知識(shí)，比如語(yǔ)音識(shí)別、人臉識(shí)別、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等，基于人工智能的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，可以讓學(xué)生沉浸在歷史和虛構(gòu)的世界中，讓他們?cè)跓o(wú)限的遐想中萌生創(chuàng)意。

3實(shí)施編程教學(xué)，用編程解決實(shí)際問(wèn)題

編程是人工智能的基礎(chǔ)，全世界都在深入推動(dòng)編程教育，在國(guó)外已有超過(guò)24個(gè)國(guó)家將編程作為最基礎(chǔ)的學(xué)科，歐洲多個(gè)國(guó)家，已經(jīng)將編程教育納入K12課程大綱。在英國(guó)，5歲以上學(xué)生都必須學(xué)編程;在美國(guó)，67.5%的中小學(xué)生都接受編程教育;在新加坡，中小學(xué)考試科目中已加入編程。在美國(guó)，少年編程已經(jīng)成為繼聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫(xiě)、算之外的第六項(xiàng)必備技能。編程已經(jīng)是這個(gè)時(shí)代基本素養(yǎng)，就像看書(shū)識(shí)字一樣重要，所以學(xué)校從小就開(kāi)始培養(yǎng)孩子的編程思維。

青少年編程針對(duì)的是6-16歲的孩子，以體驗(yàn)、互動(dòng)、探索式課堂為教學(xué)特點(diǎn)，系統(tǒng)學(xué)習(xí)與編程有關(guān)的跨學(xué)科知識(shí)，有效運(yùn)用編程思維，解決實(shí)際問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)青少年編程課程分成兩大類(lèi)型：軟件編程教學(xué)與硬件編程培訓(xùn)。軟件編程教學(xué)體系主要是遵循“圖形-代碼-算法”的三階段編程體系，也就是說(shuō)小學(xué)階段學(xué)習(xí)Scratch圖形化編程培養(yǎng)編程興趣和啟蒙編程思維，從小學(xué)高年級(jí)到初中開(kāi)始接觸代碼編程學(xué)習(xí)Python，等到高中階段可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)VB以及NOIP算法編程，旨在培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。硬件編程培訓(xùn)主要是在PicoBoard、Arduino等開(kāi)源硬件平臺(tái)上進(jìn)行電子元件等部件的DIY拼搭，以及通過(guò)編程語(yǔ)言進(jìn)行操作指令的編寫(xiě)和發(fā)布，從而培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。編程語(yǔ)言是計(jì)算思維的物質(zhì)外殼，是理解科技世界的一把鑰匙，其實(shí)質(zhì)是一種思考和理解方式。只有掌握這種語(yǔ)言才能與人工智能這種工具更好地溝通。隨著技術(shù)的發(fā)展，編程語(yǔ)言的可接受年齡不斷降低，特別是Scratch圖形化編程，它跳過(guò)了高級(jí)語(yǔ)言中那些繁難的概念和語(yǔ)法，用圖形化的表現(xiàn)和拖拽的交互來(lái)完成編程的核心邏輯和成果交付，讓學(xué)習(xí)的過(guò)程不枯燥，并及時(shí)地獲得結(jié)果反饋，非常適合青少年的心智水平和認(rèn)知能力;學(xué)編程就像搭積木一樣簡(jiǎn)單，像玩游戲般學(xué)習(xí)，了解算法，懂得創(chuàng)作，解決實(shí)際問(wèn)題！這為人工智能進(jìn)校園奠定了很好的基礎(chǔ)。

4結(jié)束語(yǔ)

教育強(qiáng)則國(guó)家強(qiáng)，教育興則民族興。2017年7月，我國(guó)正式印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確提出，國(guó)家支持開(kāi)展形式多樣的人工智能科普活動(dòng)，鼓勵(lì)廣大科技工作者投身人工智能的科普與推廣，全面提高全社會(huì)對(duì)人工智能的整體認(rèn)知和應(yīng)用水平。鼓勵(lì)更多的人特別是廣大青少年參與人工智能科普。勢(shì)必將人工智能、教育相結(jié)合，深化教育特色內(nèi)涵，給孩子帶來(lái)智能時(shí)代嶄新體驗(yàn)，希望廣大青少年通過(guò)動(dòng)手完成實(shí)際任務(wù)，對(duì)人工智能的內(nèi)涵和外延有直接的體驗(yàn)和深入的認(rèn)知，從而更好地接受人工智能相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，提升創(chuàng)造能力。人工智能在高中階段，還是新生事物，我們要應(yīng)認(rèn)真探索、不斷總結(jié)。