AI賦能，為教育帶來更多可能

王夢茜

今年9月1日，《開學(xué)第一課》如約而至。第四篇章中，航天英雄楊利偉與孩子們連線太空站，同唱《百年正青春》。舞臺現(xiàn)場，由越疆科技帶來的100臺智能機器人DOBOT Magician Lite與5臺CR10協(xié)作機器人組成紅旗方陣，為楊利偉與孩子們助陣表演?？萍几惺愕膭?chuàng)意舞臺秀，充分展現(xiàn)出當(dāng)前人工智能教育領(lǐng)域的創(chuàng)新成果與科技魅力?！斑@些科技元素的展現(xiàn)代表了一種時代精神，傳遞的是時代的創(chuàng)新力量，我們希望以此激發(fā)青少年對人工智能的興趣，點亮他們的科技強國夢。”越疆科技副總裁、教育事業(yè)群總經(jīng)理楊俊表示。

藏在機械臂中的教育思維

當(dāng)今世界，人工智能成為國際競爭的新焦點、經(jīng)濟發(fā)展的新引擎，已上升到國家戰(zhàn)略高度。然而，當(dāng)前我國人工智能人才缺口巨大。AI賦能，教育先行。2017年，國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確指出在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育。近年來，多地都在探索與推動中小學(xué)人工智能教育，為人工智能專業(yè)人才的培養(yǎng)發(fā)揮“奠基”作用。

“K12階段的人工智能教育有其自身特點——以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心，以興趣培養(yǎng)與知識框架建立為主要內(nèi)容，在此基礎(chǔ)上注重培養(yǎng)學(xué)生的計算思維、工程思維、創(chuàng)新思維?；谶@些訴求，應(yīng)用于中小學(xué)課堂的人工智能教育硬件應(yīng)具備兼容性、可拓展性、可搭建性等特點?！睋?jù)楊俊介紹，此次在《開學(xué)第一課》中亮相的Magician Lite是越疆科技面向中小學(xué)人工智能教育領(lǐng)域研發(fā)的機械臂，它具有安全靈活、無限拓展及開放兼容等特點。機械臂體積精巧，易于部署，完美適應(yīng)中小學(xué)實驗桌尺寸，降低教學(xué)空間要求;支持碰撞檢測，遇阻即停，確保學(xué)習(xí)和使用過程的安全性;末端工具可替換（如吸盤、柔性手爪、夾筆器等），可拓展性強，能夠執(zhí)行更多教學(xué)任務(wù);具有豐富的拓展接口，可連接各種傳感器及相關(guān)配件，擴大了學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用的空間;兼容圖形化編程、Python編程，滿足全齡段學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。

“Magician Lite被賦予了類似人的手、腳、腦、眼等器官的功能，模擬、延伸和拓展人的智能。相較人型機器人或人工智能小車，Magician Lite基于豐富的軟硬件交互方式及多樣化兼容拓展接口，可以搭建各種各樣的工作場景，支持學(xué)生實現(xiàn)更多創(chuàng)意?！睏羁】偨Y(jié)道。

入局K12人工智能教育賽道

目前，Magician Lite已應(yīng)用于國內(nèi)600多所中小學(xué)，越疆科技的人工智能教育課程也在深圳、上海、青島、日照、貴州等多地中小學(xué)落地。從Magician Lite到人工智能教育課程，當(dāng)被問及K12階段人工智能教育培養(yǎng)目標(biāo)時，楊俊認(rèn)為在回答這個問題之前要先理解人工智能的內(nèi)涵?！靶袠I(yè)內(nèi)部將人工智能簡單地分為兩大類：第一類是技術(shù)層，聚焦垂直領(lǐng)域技術(shù)，主要做算法與數(shù)據(jù);第二類是應(yīng)用層，探究如何把人工智能知識與技術(shù)應(yīng)用于社會生活與生產(chǎn)中，從而改善我們的生活。我們所做的就是偏應(yīng)用的實踐，也更注重培養(yǎng)應(yīng)用型人才。因此，我們認(rèn)為K12階段的人工智能教育并不是要從小培養(yǎng)算法人才，而是要提高孩子們的人工智能素養(yǎng)，激發(fā)他們的興趣與熱情，為下一個階段的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)?！?/p>

立足國內(nèi)中小學(xué)人工智能教育現(xiàn)狀，越疆科技聯(lián)合南京師范大學(xué)、北京師范大學(xué)、華東師范大學(xué)等師范院校的人工智能教育專家團隊，構(gòu)建了集“硬件、軟件、課程體系、實驗室建設(shè)、師資培訓(xùn)、國家賽事”于一體的人工智能教育體系，形成教育生態(tài)閉環(huán)。

在課程體系方面，越疆科技攜手國家技術(shù)課標(biāo)組及南京師范大學(xué)等專家團隊共同研發(fā)了192課時的人工智能課程體系。該課程以系統(tǒng)學(xué)習(xí)人工智能知識體系為核心，把語言編程與機器人作為人工智能學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，采用PBL項目式學(xué)習(xí)方式，引導(dǎo)學(xué)生從現(xiàn)實問題出發(fā)，通過模擬搭建人工智能應(yīng)用場景展開探究式學(xué)習(xí)，最終完成知識建構(gòu)與能力提升。

以產(chǎn)品撬動思維轉(zhuǎn)變的過程是怎樣發(fā)生的？楊俊以項目式教學(xué)案例“智能采摘”為例進行闡述。首先，要學(xué)會觀察，觀察哪些果實能摘、哪些果實不能摘，以及具體如何采摘;其次，利用3D建模設(shè)計末端執(zhí)行器;再次，利用視覺識別技術(shù)，對水果的成熟程度、形狀大小、生長位置等信息進行識別;最后，通過智能程序算法賦能機械臂完成對水果的采摘、分類等任務(wù)?！霸趶慕Y(jié)構(gòu)搭建、配件選擇，到問題分解、問題解決的過程中，學(xué)生要學(xué)習(xí)并運用機器控制、視覺識別技術(shù)、三維設(shè)計建模、編程知識、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)等知識，其間學(xué)生的工程思維、計算思維、創(chuàng)新思維得到培養(yǎng)，空間想象能力、團隊協(xié)作能力、動手實踐能力和問題解決能力獲得鍛煉與提升。”此外，該課程資源里還包含垃圾分類、智選超市、智能飲吧、智能快遞等上百種不同行業(yè)的人工智能應(yīng)用場景，幫助學(xué)生了解各行業(yè)背景與發(fā)展，同時學(xué)習(xí)各人工智能應(yīng)用系統(tǒng)背后的設(shè)計邏輯以及帶來的社會和經(jīng)濟價值，增強學(xué)生人工智能意識，提升學(xué)生核心素養(yǎng)。

積極構(gòu)建人工智能教育生態(tài)圈

國內(nèi)中小學(xué)人工智能教育，如今還處在起步和探索階段。作為人工智能教育領(lǐng)域的積極行動者，楊俊切身感受到當(dāng)前亟須突破的瓶頸問題是缺少包含人工智能教育在內(nèi)的國家層面的義務(wù)教育信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)?！拔艺J(rèn)為這是起點，缺少國家課程標(biāo)準(zhǔn)，人工智能教育的普及性開展會遭遇許多現(xiàn)實困難。諸如：沒有課時，場地不夠，教師認(rèn)識高度不夠，教師專業(yè)儲備不足，等等。一些地方為了推動人工智能教育，在地方性課程綱要中納入人工智能相關(guān)內(nèi)容。然而，與國家課程相比，地方性課程的約束力相對較低，很難產(chǎn)生較大范圍的效益?！?/p>

基于這樣的現(xiàn)狀，越疆科技以地級市為基本單位，推進中小學(xué)人工智能教育的普及與落地。其中，越疆科技與山東省青島市達(dá)成了深度合作。2020年4月，越疆科技與青島市教育局簽署合作協(xié)議。雙方按照“資源共享、優(yōu)勢互補、互惠互贏”的原則，充分發(fā)揮各自的資源與技術(shù)優(yōu)勢，在中小學(xué)教育、職業(yè)教育以及人工智能賽事、人工智能師資培訓(xùn)等方面開展合作，與青島正在開展的人工智能教育課程進行整合、完善、補充。“客觀地講，國內(nèi)很多城市都在探索人工智能教育，但因各種各樣的原因未能真正落實。因為其中不只是硬件與教材的問題，還需深度地介入教研教學(xué)、課程開發(fā)、教師評價，以及賽事組織。只有做得很垂直，才能把人工智能教育真正開展起來?，F(xiàn)階段我們希望通過與青島的深入合作，打造高水平、示范性的人工智能教育先行城市，將其作為區(qū)域性人工智能教育樣板，有效開展人工智能教育，切實提升學(xué)生的素養(yǎng)與能力，然后再積極地去做一些拓展?！睏羁”硎?。

許多學(xué)者曾提出要構(gòu)建“人工智能教育生態(tài)圈”，如此人工智能教育才能打破時間與空間的限制，各個學(xué)校才能因地制宜開展更適合自己的課程。在這個教育生態(tài)圈中，學(xué)生、教師、學(xué)校、社會都是其重要組成部分。越疆科技作為人工智能企業(yè)，如何與學(xué)生、教師、學(xué)校及其他社會組織，實現(xiàn)聯(lián)動協(xié)同、優(yōu)勢互補、合作共贏呢？在楊俊看來，企業(yè)要承擔(dān)的作用是將社會真正的人才需求傳遞給學(xué)校?！霸浇萍紝儆诋a(chǎn)教融合型企業(yè)，本身就會對接大量的先進制造業(yè)，所以我們對于智能制造業(yè)發(fā)展到什么樣的程度、行業(yè)需要什么樣的人才等，會有更具象化的理解。我們希望把這些信息傳遞出來。因為學(xué)校培養(yǎng)出來的人才是要對接社會的，以實際的生產(chǎn)場景指導(dǎo)人工智能的教育教學(xué)，才能保證學(xué)生學(xué)得不偏?！?/p>

人工智能教育是一項長期系統(tǒng)性工程。目前，越疆科技正在打造覆蓋中小學(xué)教育、職業(yè)教育及高等教育的全鏈?zhǔn)饺斯ぶ悄芙逃w系，積極推進人工智能多層次人才培養(yǎng)?！拔覀儚娬{(diào)終身教育、終身學(xué)習(xí)的概念，這也是未來智能時代需要的學(xué)習(xí)能力?！睏羁】偨Y(jié)道。