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各位同学上课了!今天我们来学习人工智能
2018年09月19日 11:58   来源:解放日报  

  去年底,国务院印发《新一代人工智能发展规划》,明确指出人工智能成为国际竞争的新焦点,应逐步开展全民智能教育项目,在中小学阶段设置人工智能相关课程、逐步推广编程教育、建设人工智能学科,以培养复合型人才,形成我国人工智能人才高地。今年4月,全球第一本面向高中的人工智能教材——《人工智能基础(高中版)》面世,并在沪上多所首批“人工智能教育实验基地学校”试点人工智能课程。

  如何让人工智能教育渗入基础教育领域,让更多学生接受这一当今最前沿的高新技术的启蒙?今年新学期,人工智能走进更广阔的课堂空间,还要面对几道坎?

  1 人工智能课怎么上

  既能体验感受,也可动手操作实践

  第一个人工智能高中课堂,是什么样的?

  新学期,记者走进市西中学人工智能实验室,门口的人脸签到系统,可快速准确地识别记录来访者的人脸、时间、位置等信息;智能遥感应用,基于深度学习技术,系统自动提取遥感影像中的道路、飞机舰船、地物类型等信息,具备遥感数据自动化处理和分析能力,在“地理课堂”中大显身手;拥有机械臂、摄像头和视觉控制模块的机器人,实现了手势的控制,与传统遥控器指挥的机器人相比,好像多了几分智能的“大脑”;学生自己搭建的无人小车,在模拟道路上自动转弯、加速、避障,自动感应信号红灯停、绿灯行;智能音箱,可以自由地和它互动,轻松实现人与机器的“对话交流”……

  从今年2月27日起,上海基础教育史上的第一节人工智能课程在市西中学开课。作为拓展性选修课程,本学期,每周二下午人工智能课程面向高一、高二学生开设。图像识别技术课上,学生们坐在电脑前,与老师互动,再到电脑教学实验平台上自己操作实验,设计出项目,最后动手将项目转化为应用于实际生活中的作品。学生上课时,面对一台电脑,里面预装了商汤科技自主开发的深度学习算法平台,平台上都是紧密贴合《人工智能基础》教材的实验内容,学生们可以在这个教学实验平台上进行深度学习模型训练和定制算法扩展。

  何为“机器学习”?什么是“人脸识别”?怎样搭建电动小车?……上海交通大学图像处理专业硕士毕业生、科技老师钱晋,为学生一一讲述人工智能的关键点。记者发现,在人工智能实验室的学习环境中,学生既能体验感受,也可以手动操作实践。小叶同学说,课上体验了机器小车,感觉“很好玩”。

  新学期,华东师范大学第二附属中学也开启了人工智能基础课程。“在往期开课经验的基础上,课程内容包括人工智能概述、经典分类、深度学习、视频理解、机器创作、移动机器人项目,利用有关器材完成移动机器人的设计、组装和调试、项目展示,以及机器人比赛项目中的工程设计、电子电路、程序设计、机械结构与制造、比赛策略等内容,在教学中不断完善内容。”《人工智能基础(高中版)》教材编写参与者、劳技信息教研组85后教师陈向东说。

  今年4月,由华东师范大学慕课中心、商汤科技、上海知名高中优秀教师共同编著的全球第一本面向高中生的人工智能教材——《人工智能基础(高中版)》发布,华东师范大学第二附属中学、上海交通大学附属中学、清华大学附属中学、市西中学等40所学校成为首批“人工智能教育实验基地学校”。

  2 高中开课意义何在

  属启蒙教育,为大学学习提供方向

  人工智能课程的第一课,确实“好玩”,但之后的课程也让不少学生感到有难度,听完“似懂非懂”。“人工智能是教育的前沿热门,更是未来方向,虽然人工智能课程涉及到一些高深的数学知识,但这些理论学习并不是教学的主要目的,并非为了攻克人工智能的核心技术,而是想让学生掌握人工智能的原理,为了给学生构建面向未来人工智能社会的一种基本认识,让他们对社会发展的方向和趋势有一个整体把握,更好地为未来做好准备。”市西中学副校长林勤说。

  上海交通大学附属中学信息技术教师胡志洪认为,对于绝大多数学生而言,高中阶段的学习,应该是人工智能的 “启蒙阶段”,比如对于“什么是人工智能”有一个大概的了解、体验,并且理解和掌握相关的基础知识。如今,对于人脸识别、图像识别,很多学生已经接触,并且简单了解了其中的原理。

  格致中学物理老师徐正一也认为,高中阶段的人工智能学习,最主要的目标是让学生了解相关原理、掌握基本知识。“这对于很多即将踏入大学的高中生而言,对人工智能有了初步的了解和兴趣,将为他们进入大学选择相关专业提供方向。”他认为,其实和目前学校内很多科创竞赛一样,随着人工智能课程普及,也会有一批在这方面有天赋的孩子可以参与比赛,做些人工智能的成品。

  盲人进入电梯后,如何准确揿下电梯里的楼层按钮?其实,早在去年,市西中学高二研究型课程课题研究时,就有学生提出了 《盲人在电梯中准确揿下楼层按钮的方案设计》,这是一个典型的人工智能方案。在林勤看来,学生所设想的语音方案和腕表方案,都是利用人工智能技术来设计的,这也说明,学生在自己的学习生活中,已经开始接触并对人工智能技术有了学习需求。还有些高二学生已学完了深度学习、深度神经网络、Python语言编程等人工智能相关内容,并且加载到机器人的运行中。“基础教育就应该为他们提供必要的资源和课程,这既是教育面向现代化,教育与科技发展、社会发展接轨的具体表现,也是教育走向个性化、促进学生个性发展的具体措施。”林勤说。

  开设人工智能课程,为高中生打造了面向未来的智慧学习环境,探索了一种崭新的学习方式。下一步,市西中学打算分步走:在广泛开展包括讲座、文化旅游在内的人工智能科普活动,普及提高学生对人工智能的认识之外,开展课程学习和实验室同步建设,通过开设人工智能的拓展型、研究型课程,让学生从基本的对人工智能原理、模块功能了解开始,逐步进入语言和算法的学习,进一步建设与人工智能课堂配套的实验室,从而探索人工智能的学校教育管理。

  3 老师面临哪些挑战

  克服心理障碍,开展人工智能培训

  近日,本市印发《关于全面深化新时代教师队伍建设改革的实施意见》,其中提到“加强人工智能等新技术对教师队伍建设影响的研究,深入推进大中小幼教师信息技术应用能力提升工程”。人工智能课程无疑对老师提出了高标准和新要求,这块“短板”如何补?

  事实上,现有基础教育领域教师队伍中,不少教师对于人工智能技术的了解还是很不够的。有些人是从“阿尔法狗”击败李世石知晓了人工智能,有些人则是从 “天猫精灵”“叮咚叮咚”“小艾同学”的演唱中了解了人工智能,但大部分人对人工智能技术较为生疏。相比年轻老师,在中老年教师群体中开设人工智能课程,确实面临诸多挑战。因此,人工智能课程建设,不仅要面向学生,面向这门课的老师,还要面向全体教师开展大培训。从人工智能拓展开去,老师理解后,再把想法传递给学生,让学生把这种方法应用到自己的学习中,提高学习效率。

  “开设人工智能课程,是学校面向未来的教育的组成部分。这种背景下,需要构建一个让教师了解人工智能、感悟人工智能、学习人工智能的环境。在高中学段开设人工智能课程,可以在一定程度上为教师的再学习起到催化作用。”林勤说。目前,该校已聘请了专家学者,对全体教师开展了有关人工智能的介绍和培训,其中有2位老师专门参加了人工智能教学培训。“什么是人工智能?为什么对学生进行人工智能教育?让学生了解什么是人工智能,帮助学生培养早期志向聚焦……在这样一个时代,学校所有教职工都要面向未来思考今天的教育,面向未来思考今天的学生需要为未来作怎样的准备,怎样去回应智能化时代。”学校一位接受人工智能培训的生物老师已在思考:如何利用人工智能原理,将“水”“肥”“光”等综合考虑,建立一个绿色的实验生态环境。在业内人士看来,任何新技术的发展本身界面将更易操作,对中老年教师群体而言,其实更多的只是思想上的“障碍”。

  华师大二附中劳技信息教研组教师陈向东,有着丰富的学生机器人比赛带队经验。在他看来,现在有很多开源的资料包,学生可以自己获取,也改变了传统教与学的方式。他认为,人工智能教学对老师提出了新挑战:不仅需要老师擅于学习、不排斥新技术,最好还要有一定的“基础”,比如:英语底子好,能够阅读原版刊物的内容,结合学生生涯规划指导,对学生进行人工智能方面的启蒙。

  面对学生研究的人工智能相关课题时,业内人士认为,还需高校专家、高科技企业专业技术人员等共同参与课题指导,结合社会各方的力量,从基础教育阶段培养,为高校人工智能专业更好输送人才。

  4 还需攻克哪些难点

  “基础设施”建设,将决定课程走向

  在创新领域,越是年轻的大脑,越能迸发出无穷的创意。因此,人工智能要从娃娃抓起。

  新学期,格致中学成为首批人工智能教育实验基地学校,开设了人工智能课程,这门跨领域的课程由物理老师徐正一和劳技信息技术老师一起担纲教学。同时,上海交通大学附属中学全新的人工智能课程也即将开启。几位任课老师坦言,虽然人工智能“高深莫测”,但对于高中生而言,学习的目标却是清晰而又可实践的。不少老师感到,在高校里开设的相关课程,都需要计算机专业的知识和高等数学的分析能力,这门课程需要学生有一定的编程能力,同时结合数学知识,对于高中生而言,确实是全新领域,了解了相关教材后发现,要将人工智能这门课上好还挺难的。

  将人工智能进课堂的时间线 “前移”至高中阶段,为的就是让这个年龄阶段孩子心中,多一个以人工智能解决现实问题的萌芽。格致中学物理老师徐正一认为,在将人工智能课程开设到高中课堂的同时,也希望能将一些相关的普及知识“前移”到初中学段,比如在初中信息技术课程中,融合一些浅显的人工智能原理,将对高中全面进入人工智能课程时代,是一个很好的铺垫。这些年轻人用人工智能解决问题的点子,可以求助于更多专家、学者做成方案,最终成为成品,运用于生活之中。

  人工智能课程在高中课堂刚刚起步,除了师资之外,“基础设施”也将是决定课程走向的关键。上海交通大学附属中学信息技术教师胡志洪说,对于高中生而言,课堂如果生动、直接,就会产生浓厚的兴趣。对于人工智能课程而言尤其如此。这就对大多数参与人工智能课程的高中提出了要求。“参加培训时,参观过专业的人工智能实验室,对于学生而言,也需要相应的实验条件,因为动手实践是科学类课程学习的关键。在这本教材之外,如果能够提供用于实验的‘半成品’,比如:用于简单识别小狗、兔子、小猪的图像识别,将原理结合实验来传授,效果会好很多。但是,这样的实验室不同于大多数高中目前所有的实验室,由于其特殊的专业性,造价不菲,可能要‘好几百万元’。”胡志洪说。

  徐正一认为,在教学过程中发现,学生对于纯粹理论的知识大多数不感兴趣,所以,增加上机实验非常有必要。实验条件确实是人工智能进课堂的关键,因为人工智能要求的计算量非常大,相应的设备和专业实验室,目前成为高中课堂广泛推广人工智能课程的关键。更多人认为,硬件上“高配”投入,要求确实不低,但如果是一般的“标配”,也完全可以进行。

  万事开头难,人工智能课程进入课堂,虽然首批参与试点的实验学校还在“摸着石头过河”,但胡志洪说:“当年电脑还没普及的年代,提出了‘计算机的普及要从娃娃抓起’,就像如今人工智能课程走进课堂,一样‘未来可期’。”(解放日报记者 许沁 龚洁芸)


注:请在转载文章内容时务必注明出处!   编辑:王丹沁

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