看見青少年人工智能教育的更多可能

在這里，AI不再“高高在上”，人人皆有觸碰、開拓的可能，創(chuàng)新意識在交流互動中不斷萌發(fā)；地域、年齡、身份的邊界在消弭，青少年在熱烈的探討中培育以人為本、智能向善的價值觀，他們不僅關(guān)注技術(shù)的革新，更關(guān)注技術(shù)如何服務(wù)于社會、如何為人類帶來福祉……11月22日至24日，由中國科協(xié)青少年科技中心、上海人工智能實(shí)驗(yàn)室等單位主辦的“與AI共創(chuàng)未來”2024年全國青少年人工智能創(chuàng)新實(shí)踐交流展示活動在南京國際展覽中心舉辦。此次活動，讓人們窺探到了青少年人工智能教育的多種可能。

教育部辦公廳于近日印發(fā)通知，強(qiáng)調(diào)“探索中小學(xué)人工智能教育實(shí)施途徑，加強(qiáng)中小學(xué)人工智能教育”。 在人工智能席卷各行各業(yè)的當(dāng)下，青少年面臨的課題也隨之發(fā)生變化，他們不再局限于課堂知識的學(xué)習(xí)，而是要將目光投向更為廣闊的時空，思考如何與人工智能共創(chuàng)未來。

在真實(shí)生活中，與AI協(xié)同創(chuàng)新

“隨著科技的發(fā)展，我們越來越依賴于電子設(shè)備進(jìn)行學(xué)習(xí)和娛樂。長時間保持不良坐姿對我們的健康有著潛在的危害?！北本┦械诙袑W(xué)的學(xué)生孔德瀅正在介紹作品——“基于姿態(tài)識別與Arduino硬件技術(shù)的坐姿矯正系統(tǒng)”。

孔德瀅介紹，她常常在寫作業(yè)時被媽媽嘮叨“注意坐姿”，加上周圍許多朋友早早戴上了眼鏡，她不禁思考：是否能利用所學(xué)的人工智能知識解決這一問題。在她眼中，人工智能是幫助人們生活得更好的工具，“我們要善于利用它”。從萌發(fā)創(chuàng)意、編寫程序、調(diào)試系統(tǒng)到運(yùn)行測試，歷時一個月，一個貓頭鷹式的坐姿矯正系統(tǒng)誕生了。

這樣的故事并非個例，基于人工智能技術(shù)設(shè)計的400余項創(chuàng)新作品涌現(xiàn)在現(xiàn)場。主動分揀、實(shí)現(xiàn)垃圾智能分類的垃圾桶，預(yù)防汽車“開門殺”的預(yù)警系統(tǒng)，可遠(yuǎn)程澆灌、識別黃葉的葫蘆園管理助手……“學(xué)生不再害怕AI，而是主動擁抱、駕馭AI，這是一個非常大的進(jìn)步。”溫州科技高級中學(xué)特級教師、人工智能科創(chuàng)中心負(fù)責(zé)人謝作如感慨。

當(dāng)下，AI早已不是科幻電影里遙遠(yuǎn)模糊的概念，而是隨手可及的技術(shù)，青少年基于對生活的觀察萌生想法，并借助AI不斷探索，將創(chuàng)想變?yōu)閷?shí)際，服務(wù)于生活和需要。“不是所有人都要成為人工智能的設(shè)計者，但每個人都要學(xué)會掌握人工智能技術(shù)，利用它解決復(fù)雜的生活問題?！敝x作如說道。

學(xué)生結(jié)合真實(shí)生活進(jìn)行人工智能訓(xùn)練，在持續(xù)的“對話”中，不斷萌發(fā)對科學(xué)的好奇，激發(fā)創(chuàng)新活力和探索精神，為后續(xù)深入學(xué)習(xí)人工智能知識奠定基礎(chǔ)。佛山市順德區(qū)龍江實(shí)驗(yàn)學(xué)校的學(xué)生因家中種植香蕉，希望能開發(fā)一款識別香蕉成熟度的工具，以減輕家人分揀工作的壓力。教師張楚彬得知后，借助“基于人工智能的香蕉成熟度識別電商發(fā)貨決策系統(tǒng)”的項目式學(xué)習(xí)，從學(xué)生的真實(shí)問題出發(fā)，在自主性、開放性的學(xué)習(xí)環(huán)境中，引導(dǎo)學(xué)生收集數(shù)據(jù)、學(xué)習(xí)編程和圖像識別，從文本走入實(shí)踐。他說：“我們不能讓學(xué)生的知識停留在理論層面，要結(jié)合生活撬動他們對人工智能的興趣，再努力把他們的興趣變成志趣，再變成志向?！?/p>

人機(jī)共智，厚植拔尖創(chuàng)新人才土壤

實(shí)現(xiàn)從人機(jī)協(xié)同再到人機(jī)共智的進(jìn)階，不僅需要提升學(xué)生理解、運(yùn)用人工智能的能力，更要讓人工智能成為培育拔尖創(chuàng)新人才的養(yǎng)料，引導(dǎo)學(xué)生正確處理人與技術(shù)、社會的關(guān)系，培養(yǎng)具備創(chuàng)新能力和多學(xué)科知識的復(fù)合型人才。

參與本次活動作品遴選工作的中國科學(xué)院自動化研究所研究員王碩提到，青少年在應(yīng)用人工智能的過程中，應(yīng)保持獨(dú)立思考的能力，“人工智能讓我們的生活更加便利，但我們要批判地使用人工智能，不能完全將決策權(quán)交給它們。只有這樣，才能提升思辨和創(chuàng)新能力”。

河北省滄州市上海路小學(xué)科技副校長李秋霞在學(xué)校發(fā)起了“與AI共度端午”項目，并將語音識別、圖像識別等內(nèi)容融入學(xué)校人工智能教育。她帶領(lǐng)學(xué)生設(shè)計了以姿態(tài)識別控制龍舟行動軌跡的程序，讓學(xué)生能夠足不出戶體驗(yàn)劃龍舟的樂趣。

為確保動畫龍舟能夠劃得動，學(xué)生需收集較多的人體動作圖像，用數(shù)據(jù)訓(xùn)練AI的人體動作模型，提取動作與人體關(guān)鍵的信息點(diǎn)。初涉AI領(lǐng)域的學(xué)生，在數(shù)據(jù)訓(xùn)練過程中出現(xiàn)了失誤，AI識別的圖像結(jié)果不準(zhǔn)確。在大多數(shù)學(xué)生決定重新拍照、重新訓(xùn)練時，一位學(xué)生發(fā)問：“有沒有更簡便的方法？”在李秋霞的鼓勵下，她讓AI再次學(xué)習(xí)，沒想到竟調(diào)試成功。從零到一的訓(xùn)練過程，不僅讓師生重新認(rèn)識了AI的底層邏輯，更為重要的是，學(xué)生在自我探究中大膽嘗試，善用、妙用人工智能，提升了創(chuàng)新能力。

理解、掌握AI技術(shù)，激發(fā)創(chuàng)新思維，是青少年參加此次活動的目的。更為重要的是，活動不僅引導(dǎo)青少年思考在“人機(jī)共智”時代如何運(yùn)用人工智能為人類未來發(fā)展貢獻(xiàn)力量，也鼓勵他們將技術(shù)與情感相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)更加智能、協(xié)調(diào)、和諧的人類社會發(fā)展目標(biāo)。

海南海淀外國語實(shí)驗(yàn)學(xué)校高二學(xué)生黃積鑫，將其對科技與人文的理解融入作品設(shè)計，制作了一款陪伴居家老人的AI智能視覺機(jī)器狗。他認(rèn)為，“AI”與“愛”的發(fā)音一致，我們應(yīng)當(dāng)用技術(shù)去造福社會，讓機(jī)器不再是冰冷的，而是充滿愛和溫度的伙伴。黃積鑫感慨：“僅僅是讓一位老人感到些許的陪伴與開心，人工智能的意義就已經(jīng)顯現(xiàn)了。”

正如王碩所說的那般：“我非常驚喜，感受到了青少年身上迸發(fā)的活力。他們代表了我們的未來，我相信以后會有更新的突破、更大的跨越式發(fā)展?！?/p>

教學(xué)相長，人工智能教育應(yīng)更進(jìn)一步

如何讓人工智能觸達(dá)更為廣泛的青少年群體，并推動他們由淺入深地學(xué)習(xí)人工智能，是教育工作者與科研工作者關(guān)心的課題。于教師而言，應(yīng)提高專業(yè)化水平，積極探索人工智能時代的教育教學(xué)新方式，成為學(xué)生人工智能學(xué)習(xí)的引路者。

此次活動搭建了全國青少年、科技教師與高校專家等交流的平臺，來自全國各地的教師在活動現(xiàn)場分享了40余項人工智能教育創(chuàng)新案例，交流如何組織學(xué)生跨學(xué)科開展人工智能學(xué)習(xí)實(shí)踐，如何在人工智能科技活動中提升學(xué)生的核心素養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)了教師之間思想的碰撞和能力的提升。

天津市濱海新區(qū)大港同盛學(xué)校的語文教師潘文穎將AI引入《三國演義》教學(xué)，讓學(xué)生與名著中的諸葛亮對話，以趣味的互動問答，將晦澀難懂的文字轉(zhuǎn)化為鮮活生動的場景，讓學(xué)生真正理解了諸葛亮神機(jī)妙算這一特點(diǎn)的豐富內(nèi)涵?！敖處熞朴诶萌斯ぶ悄芘c學(xué)科教學(xué)相融，為學(xué)生打開自主學(xué)習(xí)的路徑，提升學(xué)生的創(chuàng)新思維?！迸宋姆f說道。

眾多信息技術(shù)教師以項目化學(xué)習(xí)的方式助推青少年人工智能教育，比如清除福壽螺卵的水上漂浮裝置、基于姿態(tài)識別的防溺水裝置等，引導(dǎo)學(xué)生在應(yīng)用場景中掌握人工智能的知識和技術(shù)，進(jìn)而解決生活中的復(fù)雜問題。成都七中的通用信息技術(shù)教師黃笑表示：“人工智能教育的學(xué)習(xí)是面向未來的，在分享中，我們反思了自己的不足，后續(xù)要在課程上建立更體系化的知識架構(gòu)?！?/p>

學(xué)科教師利用人工智能賦能課堂教學(xué)，信息技術(shù)教師深耕人工智能教育，兩者相互協(xié)作，在面向全體學(xué)生的基礎(chǔ)上不斷深入，共同推動人工智能教育的發(fā)展。此外，謝作如提到，要推動人工智能教育更進(jìn)一步，高校應(yīng)加大對青少年人工智能教育工具化開發(fā)的支持力度，為正在摸索前行的通用信息技術(shù)教師提供有力的內(nèi)容梳理與前進(jìn)指引，通過內(nèi)容的共享與交流，幫助他們不斷進(jìn)步與沉淀。

40年前，上海微電子技術(shù)應(yīng)用匯報展覽會上，13歲的學(xué)生李勁坐在電腦前為許多人演示他設(shè)計的計算機(jī)程序。屏幕先是閃現(xiàn)了“熱烈歡迎”字樣，后又出現(xiàn)生動的機(jī)器人，閃著大眼睛唱起了“我愛北京天安門……”。這時，鄧小平同志在他身后停留了幾分鐘，說：“計算機(jī)普及要從娃娃抓起。”

40年后，在2024年全國青少年人工智能創(chuàng)新實(shí)踐交流展示活動中，來自全國各地的學(xué)生在各自的展位上帶來了他們對新一代信息技術(shù)——人工智能的理解與應(yīng)用創(chuàng)新。