基于大數(shù)據(jù)與人工智能的跨學校學習中心建設(shè)設(shè)想

林穎聰

【摘要】為推進中小學生人工智能教育，提出建設(shè)基于大數(shù)據(jù)與人工智能的跨學校學習中心的設(shè)想，并對學習中心的建設(shè)要求與管理方式進行了詳細的論述。在硬件建設(shè)方面，應安排相應的場地與配置設(shè)施;在軟件建設(shè)方面，應構(gòu)建大數(shù)據(jù)與人工智能產(chǎn)業(yè)鏈的平臺和涉及到的資源庫;在管理方面，可組建“四室合一”建設(shè)委員會，并構(gòu)建保障機制和交流機制。

【關(guān)鍵詞】跨學校學習中心;大數(shù)據(jù);人工智能;四室合一;創(chuàng)新性學習

為貫徹習近平總書記關(guān)于人工智能的系列重要指示和全國教育大會精神，落實國務院2017年7月印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》相關(guān)要求，2018年9月，由教育部教育裝備研究與發(fā)展中心（以下簡稱“裝備中心”）牽頭，聯(lián)合北京教育科學研究院、武漢市教育科學研究院、廣州市教育研究院、西安市教育科學研究所、深圳市教育科學研究院共同發(fā)起了“中小學人工智能教育”項目（以下簡稱“項目”），探索在中小學開設(shè)人工智能課程，逐步推廣編程教育的有效途徑。

項目以“裝備課程化，課程活動化”為指導思想，依托人工智能領(lǐng)域較成熟和普及應用的技術(shù)和裝備，開發(fā)“中小學人工智能課程指南”（以下簡稱“課程指南”），并根據(jù)課程指南研發(fā)教學用書，構(gòu)建人工智能活動空間，配備相應的教育裝備資源。人工智能活動空間、人工智能教育裝備是開展人工智能教育的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是課程實施的必要條件。

為支持項目在北京市、武漢市、廣州市、西安市和深圳市（以下簡稱“五地”）的有效實施，本文提出建設(shè)基于大數(shù)據(jù)與人工智能的跨學校學習中心的設(shè)想。

本文將以建設(shè)“大數(shù)據(jù)與人工智能”跨學校學習中心為例，詳細介紹跨學校學習中心的建設(shè)思路，包括硬件要求、軟件要求和管理方式等。

一、跨學校學習中心的含義與意義

（一）含義

跨學校學習中心，是服務多地多校的師生學科交流中心，在本文中特指服務北京市、武漢市、廣州市、西安市和深圳市五地多校的大數(shù)據(jù)與人工智能學習中心。它以培養(yǎng)數(shù)據(jù)開發(fā)、設(shè)計與人工智能應用多元化人才為宗旨，按照“碎片化資源、結(jié)構(gòu)化課程、系統(tǒng)化設(shè)計”的組織建構(gòu)邏輯，擬實現(xiàn)中心教學資源的可持續(xù)發(fā)展。跨學校學習中心將整合課程、項目等多類資源，建成一個開放、共享、動態(tài)和自主構(gòu)建的優(yōu)質(zhì)教學資源庫，提升大數(shù)據(jù)與人工智能人才培養(yǎng)質(zhì)量和社會服務能力。

跨學校學習中心建議將“四室合一”融入建設(shè)思路?！八氖液弦弧钡母拍钍菍I(yè)協(xié)會辦公室、教師工作室、學生創(chuàng)新室和學生實訓室四位一體進行以實踐教學為主的、與生產(chǎn)實踐緊密結(jié)合，將學生創(chuàng)新和教師教科研緊密結(jié)合的一種教學實踐形式，緊緊圍繞區(qū)域發(fā)展的科技前沿，進行協(xié)同創(chuàng)新，突出時代性、創(chuàng)新性和實用性。五地各自建設(shè)，互通借鑒，共同發(fā)展，成為五地師生學科交流及提高的堡壘。

（二）意義

建設(shè)大數(shù)據(jù)與人工智能學習中心具有多方面意義。

1.建設(shè)學習中心有利于推進大數(shù)據(jù)與人工智能學習在基礎(chǔ)教育階段的普及。大數(shù)據(jù)與人工智能，是提升國家競爭力的重要領(lǐng)域。在發(fā)展人工智能的政策導向下，各高校紛紛增設(shè)人工智能相關(guān)專業(yè)和課程。在此背景下，建設(shè)面向中小學的大數(shù)據(jù)與人工智能學習中心，有利于在基礎(chǔ)教育階段普及大數(shù)據(jù)與人工智能教育，促進青少年對人工智能的理解，擴充這一新興領(lǐng)域的人才后備軍。

2.建設(shè)學習中心有利于構(gòu)建多學科互動的教學研究平臺，促進學科發(fā)展。大數(shù)據(jù)與人工智能學習中心是多學科、交叉學科的綜合體，是最典型的機電一體化產(chǎn)品，對于工科領(lǐng)域的機械工程、電子信息、自動控制、傳感器與測試技術(shù)、計算機硬件及軟件、人工智能等學科均是最佳的教學研究平臺。

3.建設(shè)學習中心有利于整合多地多校教學資源，提升教學效率。建設(shè)學習中心能夠綜合發(fā)揮北京市、武漢市、廣州市、西安市和深圳市五地各校的資源優(yōu)勢，打通校際交流渠道，為師資或設(shè)備不足的學校提供教學平臺，使各校學生均有機會接觸良好的人工智能教育，拓寬師生視野，提高教學效率。

4.建設(shè)學習中心有利于提高青少年自主創(chuàng)新能力，培育創(chuàng)新人才。建設(shè)大數(shù)據(jù)與人工智能為主要平臺的跨學校學習中心，可以讓學生在理論課程學習的基礎(chǔ)上，將理論知識結(jié)合到實踐中，拓展綜合專業(yè)知識，發(fā)展多元智能，提高其創(chuàng)新、實踐和自主建構(gòu)知識的能力。

5.建設(shè)學習中心有利于激發(fā)學生學習興趣，提高學習熱情。大數(shù)據(jù)與人工智能是前沿的學科，具有較強的趣味性?；诖髷?shù)據(jù)與人工智能進行跨學校學習交流，易于激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的學習熱情。

二、跨學校學習中心的硬件要求

（一）場地要求

五地需各提供至少200平方米的場地，有大容量的電氣供能和基本的給排水供能，有平面場地和教學實驗場地?？梢越挥捎薪ㄔO(shè)條件的學校、培訓機構(gòu)承擔。

1.“四室合一”應該具有專業(yè)特征和時代特征，綜合了大數(shù)據(jù)與人工智能的設(shè)備特點，具有實用性、實驗性和創(chuàng)新性的時代特征，可看、可用、可教、可學。

2.應選設(shè)永久場地。

3.應具備基本的數(shù)據(jù)服務器、科研計算機、打印機、網(wǎng)絡(luò)交換機等。如果案例選型確定，則根據(jù)具體案例配置相應的科研設(shè)備。

（二）設(shè)備設(shè)施配置

跨學校學習中心設(shè)施配置需要滿足48個左右學生的需要，可按照每6人為一組（一般是4人一組，但對設(shè)備要有余量）、共8組進行配置。擬每組2臺交換機、4臺路由器、1臺防火墻、6臺電腦、1套桌椅，可以參照2019年1月教育部教育裝備研究與發(fā)展中心與北京、武漢、廣州、深圳、西安五家教科院（所）聯(lián)合發(fā)布的《中小學人工智能教育裝備配備方案》，增加其中的配備。平面場地用于設(shè)備擴展、展示、機器人運轉(zhuǎn)等。上下水供教學用沙盤設(shè)備使用。準備多功能幕墻，用于掛展設(shè)備。

三、跨學校學習中心的軟件要求

跨學校學習中心應準確構(gòu)建大數(shù)據(jù)與人工智能產(chǎn)業(yè)鏈的平臺和涉及到的資源庫，由豐富的成熟和成功案例經(jīng)過迅速組合和轉(zhuǎn)化，持續(xù)有效地提供創(chuàng)新能力和創(chuàng)新項目。

（一）建設(shè)多類資源，實現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈覆蓋

大數(shù)據(jù)與人工智能產(chǎn)業(yè)鏈包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析表現(xiàn)、機器學習和人工智能六個主要的環(huán)節(jié)，上述主要環(huán)節(jié)可以分解成若干既獨立又相互聯(lián)系的知識、理論、技能和創(chuàng)新的體系和資源庫?？鐚W校學習中心的資源庫必須覆蓋產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)，才能滿足復合型學習的需要。

（二）以“課程域”思維為指導，構(gòu)建碎片化知識庫

“課程域”與“課程”的不同在于，“課程域”是冗余的課程，這種冗余能夠?qū)崿F(xiàn)課程精準重構(gòu)，從而滿足不同教學需要?？鐚W校學習中心應對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和行業(yè)技術(shù)發(fā)展進行提煉，結(jié)合科研團隊、創(chuàng)新團隊和教學團隊的項目和課題，由“四室合一”建設(shè)委員會確定具體科研和教學內(nèi)容與案例，以“課程域”思維為指導，跨學科、跨專業(yè)地構(gòu)建碎片化知識庫，師生在課程域的范疇內(nèi)，結(jié)合科研課題進行創(chuàng)新型學習。

（三）注重積累，為多樣的教學形式做好準備

跨學校學習中心的教學形式可包含多樣，除了常規(guī)教學之外，還可開辦各類展會、大賽，從而促進學生之間的合作交流，提高理論與實踐結(jié)合的能力。為此，除了課程教學資源之外，跨學校學習中心還應注重積累開展各類活動所需的知識庫和相關(guān)經(jīng)驗，為各類展會、大賽等做好準備。

四、跨學校學習中心的管理

（一）人員構(gòu)成

可以組建“四室合一”建設(shè)委員會，成員必須有區(qū)域經(jīng)濟和行業(yè)發(fā)展的前瞻性和敏銳性，對行業(yè)技術(shù)發(fā)展前沿把握準確、方向選擇精確、案例制定正確。委員會由行業(yè)協(xié)會駐點或派員參與，由企業(yè)一線技術(shù)先鋒指導，由具備創(chuàng)新和研發(fā)能力的教師主導，由經(jīng)過選拔的對本領(lǐng)域、熱點等問題具有濃厚興趣的優(yōu)秀學生構(gòu)成主體。具體步驟可為：

1.設(shè)立大數(shù)據(jù)與人工智能“四室合一”執(zhí)行主任（學科帶頭人），負責召集“四室合一”建設(shè)委員會。

2.科研團隊、創(chuàng)新團隊和教學團隊向“四室合一”建設(shè)委員會提出入室申請，由委員會聘請或委派專家進行審核。入室申請主要闡述課題內(nèi)容，審核主要審查大數(shù)據(jù)與人工智能科技產(chǎn)業(yè)鏈的相關(guān)性。

3.對于成功進駐的團隊成員或教師個體，給予相應的科研教研獎勵。

4.學生進駐中心需要進行相應的選拔，進駐中心學習的學生給予相應的學分;參加相應大賽根據(jù)有關(guān)文件進行獎勵;注重學生的傳幫帶，要有“造血”功能。

5.積極探索復合所有制和其他激勵機制，引入相關(guān)行業(yè)、企業(yè)進駐中心。

（二）保障和交流機制

在大數(shù)據(jù)與人工智能學習中心的建設(shè)過程中，保障和交流機制是否完善是學習中心建設(shè)工作能否穩(wěn)步推進的重要因素。

大數(shù)據(jù)與人工智能學習中心的建設(shè)過程中，領(lǐng)導重視是建設(shè)的關(guān)鍵要素。因此一定要成立以當?shù)亟炭圃褐饕I(lǐng)導為核心的學習中心建設(shè)工作領(lǐng)導小組，全程參與項目的規(guī)劃、實施和管理等，自上而下推進項目開展，能最大程度地提高各部門的協(xié)作力度，從而將人工智能學習中心建設(shè)成為中小學人工智能教育的核心議題，這些都是推進跨學校學習中心建設(shè)的主要動力。其次，大數(shù)據(jù)與人工智能學習中心的建設(shè)需要持續(xù)的經(jīng)費投入，但到目前為止各地的信息化校園建設(shè)經(jīng)費都沒有統(tǒng)一的制度予以保障，這就需要主要領(lǐng)導協(xié)調(diào)各方資源，確保經(jīng)費來源，以推動項目持續(xù)進行。

此外，大數(shù)據(jù)與人工智能學習中心的建設(shè)屬于新生事物，尚無經(jīng)驗可以借鑒，這就要求五地在建設(shè)的過程中要加強合作交流，共同推動項目的開展。

推動五地大數(shù)據(jù)與人工智能學習中心建設(shè)的合作交流機制的構(gòu)建，首先要增強科研團隊、高層次教師相互溝通交流意識，提高交流的積極性和主動性。其次要搭建交流平臺，各地要多支持舉辦一些大數(shù)據(jù)與人工智能教學研討等相關(guān)的學術(shù)會議和經(jīng)驗交流會議，分享成果和教學經(jīng)驗，并力爭使這種交流形式常態(tài)化，規(guī)范化。最后建立聯(lián)合攻克難題制度，加強協(xié)同創(chuàng)新。推動五地溝通交流機制的構(gòu)建，可以圍繞重點課題聯(lián)合攻關(guān)，各地分別利用自身的優(yōu)勢，打破壁壘，聯(lián)合攻克難題，協(xié)同創(chuàng)新，保障各地跨學校學習中心的高效、創(chuàng)新運轉(zhuǎn)。

大數(shù)據(jù)與人工智能為主要平臺的跨學校學習中心建設(shè)是教育信息化及智慧校園建設(shè)的重要內(nèi)容，它能為學生的創(chuàng)新學習和教師的教科研提供有力的保障。目前五地還處于摸索階段建設(shè)階段，如何加快建設(shè)步伐成為師生們關(guān)注的焦點。五地應當結(jié)合自身情況，加大各方的支持力度，推動學習中心的建設(shè)，只有這樣，才能促進教育信息化的跨越式發(fā)展。

參考文獻：

[1]朱永新.未來學校-今天的學校會被未來的學習中心取代[M].中信出版集團.