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中小学校如何开展人工智能教育 ——以人大附中人工智能课程建设为例
2019年08月01日 11:22 来源:《人民教育》2018年第22期 作者:周建华 李作林 赵新超 字号
关键词:人工智能教育;中小学教育;课次鞥建设;育人目标

内容摘要:人工智能在给人类带来进步的同时,也促使人们思考人性、人类未来的哲学命题。对青少年来讲,人工智能蕴含着重要的教育意义和价值。

关键词:人工智能教育;中小学教育;课次鞥建设;育人目标

作者简介:

  作者简介:周建华,中国人民大学附属中学党委书记,副校长,人大附中航天城学校校长,正高级教师,中学数学特级教师;李作林,中国人民大学附属中学通用技术教研组组长,特级教师;赵新超,北京邮电大学理学院教授

  标题注释:本文系北京市教育科学“十三五”规划2018年度重点课题“中小学绿色学校建设与评估实践研究”(课题批准号:CAJA18093)阶段成果。

  人工智能教育是当今社会的热点词汇,国家、各个行业都给予高度关注,教育界也掀起了一股人工智能+教育的浪潮。人工智能不仅可以带来不计其数的技术小发明,还能够对生命科学产生深远的影响。人工智能在给人类带来进步的同时,也促使人们思考人性、人类未来的哲学命题。对青少年来讲,人工智能蕴含着重要的教育意义和价值。

  《国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知》要求“在我国中小学阶段设置人工智能相关课程”。《普通高中信息技术课程标准(2017年版)》将《人工智能初步》作为选择性必修课程列入其中,并制定了明确的课程目标:“通过本模块的学习,学生应该了解人工智能的发展历程及概念,能描述典型人工智能算法的实现过程,通过搭建简单的人工智能应用模块,亲历设计与实现简单智能系统的基本过程与方法,增强利用智能技术服务人类发展的责任感。”

  学校人工智能教育需要站在国家发展、人类未来发展的高度进行顶层设计。

  中国人民大学附属中学(以下简称人大附中)课程建设注重“聚焦育人目标+学生发展需求”双轮驱动。在这样的教育环境下,学校人工智能课程基于已有课程建设的丰厚基础,进行了积极探索,并形成了新的亮点。

  中小学开展人工智能教育,关键是课程与教师

  课程建设既要符合国家创新人才培养的战略需求,又要尊重人工智能技术发展规律,与教育实际相结合,在有限的时空范围内达到最好的教育效果。面对新一轮人工智能浪潮,人大附中坚持综合创新,“人工智能+STEAM”相关各类课程在学校蓬勃开展,如智能机器人、数据挖掘、计算机视觉、无人驾驶、图像处理、虚拟现实技术等。学校领导特别邀请人工智能专家、教育专家、一线教师、高新技术企业组成学校人工智能教育课程研发团队,结合人大附中实际情况,从面向全体的普及教育,到部分选修的跨学科实践应用,再到少数的深入动手做研究,学校梳理了金字塔形的中小学“STEAM+人工智能教育”课程体系,构建了基于人工智能技术发展框架的计算智能、感知智能、认知智能、创新等几个层次相对应的中小学人工智能教育课程体系(图1所示)。

  

图1 人大附中“STEAM+人工智能教育”课程模型

  图1左侧是基于人工智能的技术发展维度。最底层是大数据、算法层,这是实现各类人工智能技术的核心,包括传统机器学习、深度学习。对中学生来讲,重点是传统机器学习的各类算法理解与应用,如回归算法、聚类算法、贝叶斯算法等,当然也有一些深度学习的算法:卷积神经网络、循环神经网络等。这些算法都是在具体项目实践中进行验证、理解。第二层是感知,能听会看,如语音识别、图像识别、生物特征识别、文字识别技术等。这一部分以丰富翔实的人工智能应用实例对学生进行兴趣引导,介绍人工智能原理的同时,结合人工智能发展史、人工智能技术在各行业的应用、人工智能技术发展的哲学思辨,让学生对人工智能技术的内涵有正确、深刻的理解,同时在学习过程中建构计算思维;再向上是认知,就是会思考,能够推理、决策,认知层是感知层的进一步发展,不仅能让机器识别语音、图像和文字的内容,还能够理解其内在含义;最上面一层是创新、应用,组织学有余力的学生开展人工智能项目的开发与创新,将理论应用于实践。图1右侧是学校教育,最底层是面向全体学生普及人工智能教育,中间有一些跨学科实践应用,各个学科领域结合人工智能的项目组开展这方面的研究。最上面就是针对某些项目进行深入研发。这个课程体系体现出人工智能技术与各个学科的交叉创新,紧紧围绕学生发展的核心素养,最终目标是创新人才的培养。当然,这个课程体系还在不断完善、发展过程中,如课程评价、课程实施的整体环境保障等。

  人工智能课程的开发与建设,最重要的支撑是教师。学校重视教师队伍建设,鼓励教研组进行相关课程的开发与建设,现在信息技术教研组、通用技术教研组、研究性学习教研组、数学教研组等共开设人工智能相关课程20余门(见表1)。

  学校大力推进人工智能跨学科融合教育,鼓励教师团队跨学科合作、领域内学科交叉,实现人工智能与学科的高度融合,站位时代前沿、学术前沿,为教师专业成长搭建广阔的舞台和宽松的环境。通过“人工智能+STEAM”课程体系的建设,学校涌现了一大批教学业务精湛、教学热情高涨、对新技术感知敏锐的教师群体,他们一般具有较高的学历和深厚的学术底蕴,教学、科研双重任务使得他们在人工智能教育方面乐此不疲且收获颇丰。

作者简介

姓名:周建华 李作林 赵新超 工作单位:中国人民大学附属中学;北京邮电大学

课题:

本文系北京市教育科学“十三五”规划2018年度重点课题“中小学绿色学校建设与评估实践研究”(课题批准号:CAJA18093)阶段成果。

转载请注明来源:中国社会科学网 (责编:毕雁)
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