面向人工智能后備人才培養(yǎng)的一體化課程構(gòu)建

高凱

近來，人工智能技術(shù)的發(fā)展不斷引發(fā)社會關(guān)注，從戰(zhàn)勝了世界冠軍的圍棋人工智能機器人AlphaGo，到能夠幫助我們撰文、畫畫的“文心一言”，人工智能技術(shù)在不同領(lǐng)域不斷刷新人們的認知。大家也都在感慨：“人工智能真的來了！”我國在2017 年發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，很多學校都積極行動起來，圍繞人工智能領(lǐng)域技術(shù)嘗試開設(shè)相關(guān)普及課程。縱觀科技教育的發(fā)展歷程，總是伴隨著新技術(shù)的更新而不斷迭代的?；仡欉^去10年科技教育的發(fā)展，開源硬件、激光切割、3D打印等技術(shù)都已經(jīng)成為了科技教育新的課程載體，人工智能亦如是。面對快速發(fā)展的人工智能技術(shù)，如何開設(shè)課程內(nèi)容，為學生提供什么樣的課程資源供給，成為擺在很多學校面前的首要問題。

北京二中作為教育集團校，涵蓋了從小學到高中的多個學段，有機會構(gòu)建從小學到初中再到高中的一體化、長鏈條人工智能后備人才培養(yǎng)模式。在小學階段通過人工智能科普活動和基本知識的學習，引導學生關(guān)注人工智能技術(shù)，激發(fā)學習興趣；初中階段要在學生形成興趣的基礎(chǔ)上融入更多人工智能算法及程序設(shè)計知識；高中階段則與學生的職業(yè)生涯規(guī)劃緊密結(jié)合，讓更多有興趣、有基礎(chǔ)的學生選擇人工智能專業(yè)繼續(xù)學習深造。人工智能后備人才的培養(yǎng)是一個長期、復雜的過程，在基礎(chǔ)教育階段要做好后備人才儲備，引導學生正確看待技術(shù)的發(fā)展，形成正確的價值觀。

小學階段普及人工智能知識，體驗人工智能技術(shù)

要想讓學生更好地學習人工智能技術(shù)，首先要普及一些人工智能領(lǐng)域中的基本概念與知識。在本階段，學校以人工智能領(lǐng)域中的經(jīng)典概念為載體，設(shè)置10 個問題，如什么是圖靈測試，什么是SLAM 技術(shù)，機器是如何學習的，等等。引導學生以小組為單位查閱資料，獲取知識，最終回答問題。學生學習了解人工智能的基本知識后，繼續(xù)引發(fā)學生關(guān)注生活中人工智能技術(shù)的應(yīng)用。當今的學生，被稱作“數(shù)字原住民”，從小就接觸各種電子設(shè)備，對人工智能技術(shù)也不會陌生。在課程實施中，要引導學生形成人工智能意識，遇到問題時，能夠想到使用人工智能技術(shù)解決問題。

親身體驗?zāi)軌蜃寣W生更好地感悟人工智能技術(shù)發(fā)展給日常生活帶來的便捷，在課程設(shè)置中可以選用簡單、體驗性強的平臺為學生創(chuàng)造實踐操作的機會；選取人工智能技術(shù)經(jīng)典的應(yīng)用領(lǐng)域與環(huán)境，引導學生進行實驗。隨著人工智能教育的不斷推進，越來越多體驗平臺也被開發(fā)出來，科大訊飛的語音轉(zhuǎn)文字技術(shù)、騰訊的照片識別與分類項目、清華大學的“九歌作詩”平臺等，都可以成為讓學生深入體驗人工智能技術(shù)的教育資源。

初中階段創(chuàng)設(shè)人工智能應(yīng)用情景，結(jié)合開源硬件實施項目式學習

初中課程內(nèi)容要與小學形成合理適當?shù)你暯?，在小學的信息科技課程中也會開設(shè)與編程、開源硬件等有關(guān)的內(nèi)容。初中階段可以引導學生將人工智能技術(shù)與開源硬件技術(shù)整合，完成項目的設(shè)計與制作。項目設(shè)計中可以依托工程設(shè)計周期理念，將主題討論、資源查找、草圖繪制、模型加工、程序設(shè)計、項目調(diào)試等環(huán)節(jié)融入其中。以垃圾桶為例，在輸入端使用攝像頭對物體進行識別，識別出垃圾種類后，控制系統(tǒng)將指令發(fā)送給輸出系統(tǒng)，在開源硬件的控制下，舵機帶動垃圾桶蓋子打開或者關(guān)閉。此項目是一個經(jīng)典的人工智能技術(shù)應(yīng)用案例，也是一個通過人工智能技術(shù)解決接近真實情景問題的案例。學生經(jīng)歷項目的設(shè)計與制作過程，能夠更好地內(nèi)化知識與技術(shù)，形成人工智能意識。當學生再次遇到問題時，能夠想到使用人工智能解決問題。

近年來，不難發(fā)現(xiàn)在各級各類科技創(chuàng)新競賽中，很多學生都喜歡運用人工智能技術(shù)解決問題。“圖像拼接技術(shù)的智能顯微鏡”“語音交互功能的智能藥盒”“人臉識別功能的家校溝通信箱”……這些作品的呈現(xiàn)體現(xiàn)出學生對人工智能技術(shù)的理解與感悟。這也是中學階段利用項目式學習方式實踐人工智能技術(shù)的意義所在。通過制作、實踐等活動將看似深奧、難懂的人工智能知識，滲透到身邊問題的解決中，還能讓學生充分發(fā)揮自己的想象和創(chuàng)意，同時運用技術(shù)解決問題，向?qū)W生傳遞科技向善的理念，引導學生理解技術(shù)的發(fā)展能夠幫助人類擁有更加美好、幸福的生活。

高中階段關(guān)注與高校銜接，引導學生形成正確的生涯規(guī)劃

高中階段的人工智能教育中，要能夠幫助學生形成正確、合理的職業(yè)生涯規(guī)劃，以及正確的價值觀，吸引更多學生立志在國家重點領(lǐng)域發(fā)揮作用；要在課程與科研實踐活動的影響下，讓學生了解技術(shù)的發(fā)展對國家、社會能夠產(chǎn)生多大的影響。經(jīng)過小學與初中的學習，學生已經(jīng)能夠運用人工智能技術(shù)完成一些項目，具備了一定的項目制作經(jīng)驗。在高中階段可以引導學生使用人工智能技術(shù)解決更復雜的問題，為學生創(chuàng)造更多走進高校實驗室的機會，讓他們近距離與高校專家、實驗室研究員溝通，獲取更多前沿科技知識。

為了更好地完成中學與大學的銜接，高中階段的人工智能課程內(nèi)容可以由高中教師與高校教師共同完成，從高校人才需求的角度配置課程資源。構(gòu)建基礎(chǔ)教育與高等教育一體化的課程體系，能夠從小培養(yǎng)一批具有人工智能技術(shù)潛質(zhì)的學生。課程內(nèi)容可適當涵蓋人工智能的經(jīng)典領(lǐng)域，嘗試結(jié)合高中學生的數(shù)學知識，以探究、實踐的方式開展主題性課程。

讓學生成為課程資源的生產(chǎn)者

課程研發(fā)過程中，要充分發(fā)掘?qū)W生作品的課程價值，科技創(chuàng)新活動中學生的創(chuàng)意作品也能夠很好地成為項目式學習案例。在此過程中，學生不再是單純的教育資源消費者，教師可以有意識地將學生轉(zhuǎn)變?yōu)榻逃Y源的生產(chǎn)者。前文談到，很多學生在設(shè)計創(chuàng)新作品時將人工智能技術(shù)融入其中，競賽過程中專家評委對項目的科學性、實用性、技術(shù)性等進行評審與指導，參賽后可以繼續(xù)讓作品發(fā)揮更多的課程資源的作用。教師可以對項目進行二次開發(fā)或是降維處理，讓項目的難度更加適合不同年齡段的學生學習。例如，學生曾經(jīng)制作過一個“智能鳥巢”的項目，教師可以依據(jù)功能進行項目分解，將其拆解成“鳥類的識別”“物聯(lián)網(wǎng)通訊”“氣候條件檢測”等不同任務(wù)。將人工智能知識與技術(shù)融入任務(wù)中。學生不斷完成任務(wù)的過程，也是不斷學習知識、內(nèi)化技能的過程。由學生生產(chǎn)的項目式學習案例，符合學生的認知特點，更容易激發(fā)學生學習人工智能知識的興趣。同時，也能夠增加項目原作者的自信心。

過去幾年中，人工智能教育正在成為信息科技與信息技術(shù)等課程內(nèi)容的優(yōu)質(zhì)載體。技術(shù)的快速發(fā)展，也會影響人工智能教育的內(nèi)容與實施模式。基礎(chǔ)教育階段，要注重激發(fā)學生對技術(shù)的興趣，掌握對技術(shù)的基本應(yīng)用，進一步發(fā)揮學生的想象力，更好地、創(chuàng)造性地解決問題。人工智能后備人才的培養(yǎng)，關(guān)乎未來幾十年我國在國際人工智能教育領(lǐng)域的核心競爭力?？平膛d國戰(zhàn)略、人才強國戰(zhàn)略說到底還是要從小培養(yǎng)有志于在不同領(lǐng)域潛心研究的學生。