面向人工智能后备人才培养的一体化课程构建

高凯

近来，人工智能技术的发展不断引发社会关注，从战胜了世界冠军的围棋人工智能机器人AlphaGo，到能够帮助我们撰文、画画的“文心一言”，人工智能技术在不同领域不断刷新人们的认知。大家也都在感慨：“人工智能真的来了！”我国在2017 年发布了《新一代人工智能发展规划》，很多学校都积极行动起来，围绕人工智能领域技术尝试开设相关普及课程。纵观科技教育的发展历程，总是伴随着新技术的更新而不断迭代的。回顾过去10年科技教育的发展，开源硬件、激光切割、3D打印等技术都已经成为了科技教育新的课程载体，人工智能亦如是。面对快速发展的人工智能技术，如何开设课程内容，为学生提供什么样的课程资源供给，成为摆在很多学校面前的首要问题。

北京二中作为教育集团校，涵盖了从小学到高中的多个学段，有机会构建从小学到初中再到高中的一体化、长链条人工智能后备人才培养模式。在小学阶段通过人工智能科普活动和基本知识的学习，引导学生关注人工智能技术，激发学习兴趣；初中阶段要在学生形成兴趣的基础上融入更多人工智能算法及程序设计知识；高中阶段则与学生的职业生涯规划紧密结合，让更多有兴趣、有基础的学生选择人工智能专业继续学习深造。人工智能后备人才的培养是一个长期、复杂的过程，在基础教育阶段要做好后备人才储备，引导学生正确看待技术的发展，形成正确的价值观。

小学阶段普及人工智能知识，体验人工智能技术

要想让学生更好地学习人工智能技术，首先要普及一些人工智能领域中的基本概念与知识。在本阶段，学校以人工智能领域中的经典概念为载体，设置10 个问题，如什么是图灵测试，什么是SLAM 技术，机器是如何学习的，等等。引导学生以小组为单位查阅资料，获取知识，最终回答问题。学生学习了解人工智能的基本知识后，继续引发学生关注生活中人工智能技术的应用。当今的学生，被称作“数字原住民”，从小就接触各种电子设备，对人工智能技术也不会陌生。在课程实施中，要引导学生形成人工智能意识，遇到问题时，能够想到使用人工智能技术解决问题。

亲身体验能够让学生更好地感悟人工智能技术发展给日常生活带来的便捷，在课程设置中可以选用简单、体验性强的平台为学生创造实践操作的机会；选取人工智能技术经典的应用领域与环境，引导学生进行实验。随着人工智能教育的不断推进，越来越多体验平台也被开发出来，科大讯飞的语音转文字技术、腾讯的照片识别与分类项目、清华大学的“九歌作诗”平台等，都可以成为让学生深入体验人工智能技术的教育资源。

初中阶段创设人工智能应用情景，结合开源硬件實施项目式学习

初中课程内容要与小学形成合理适当的衔接，在小学的信息科技课程中也会开设与编程、开源硬件等有关的内容。初中阶段可以引导学生将人工智能技术与开源硬件技术整合，完成项目的设计与制作。项目设计中可以依托工程设计周期理念，将主题讨论、资源查找、草图绘制、模型加工、程序设计、项目调试等环节融入其中。以垃圾桶为例，在输入端使用摄像头对物体进行识别，识别出垃圾种类后，控制系统将指令发送给输出系统，在开源硬件的控制下，舵机带动垃圾桶盖子打开或者关闭。此项目是一个经典的人工智能技术应用案例，也是一个通过人工智能技术解决接近真实情景问题的案例。学生经历项目的设计与制作过程，能够更好地内化知识与技术，形成人工智能意识。当学生再次遇到问题时，能够想到使用人工智能解决问题。

近年来，不难发现在各级各类科技创新竞赛中，很多学生都喜欢运用人工智能技术解决问题。“图像拼接技术的智能显微镜”“语音交互功能的智能药盒”“人脸识别功能的家校沟通信箱”……这些作品的呈现体现出学生对人工智能技术的理解与感悟。这也是中学阶段利用项目式学习方式实践人工智能技术的意义所在。通过制作、实践等活动将看似深奥、难懂的人工智能知识，渗透到身边问题的解决中，还能让学生充分发挥自己的想象和创意，同时运用技术解决问题，向学生传递科技向善的理念，引导学生理解技术的发展能够帮助人类拥有更加美好、幸福的生活。

高中阶段关注与高校衔接，引导学生形成正确的生涯规划

高中阶段的人工智能教育中，要能够帮助学生形成正确、合理的职业生涯规划，以及正确的价值观，吸引更多学生立志在国家重点领域发挥作用；要在课程与科研实践活动的影响下，让学生了解技术的发展对国家、社会能够产生多大的影响。经过小学与初中的学习，学生已经能够运用人工智能技术完成一些项目，具备了一定的项目制作经验。在高中阶段可以引导学生使用人工智能技术解决更复杂的问题，为学生创造更多走进高校实验室的机会，让他们近距离与高校专家、实验室研究员沟通，获取更多前沿科技知识。

为了更好地完成中学与大学的衔接，高中阶段的人工智能课程内容可以由高中教师与高校教师共同完成，从高校人才需求的角度配置课程资源。构建基础教育与高等教育一体化的课程体系，能够从小培养一批具有人工智能技术潜质的学生。课程内容可适当涵盖人工智能的经典领域，尝试结合高中学生的数学知识，以探究、实践的方式开展主题性课程。

让学生成为课程资源的生产者

课程研发过程中，要充分发掘学生作品的课程价值，科技创新活动中学生的创意作品也能够很好地成为项目式学习案例。在此过程中，学生不再是单纯的教育资源消费者，教师可以有意识地将学生转变为教育资源的生产者。前文谈到，很多学生在设计创新作品时将人工智能技术融入其中，竞赛过程中专家评委对项目的科学性、实用性、技术性等进行评审与指导，参赛后可以继续让作品发挥更多的课程资源的作用。教师可以对项目进行二次开发或是降维处理，让项目的难度更加适合不同年龄段的学生学习。例如，学生曾经制作过一个“智能鸟巢”的项目，教师可以依据功能进行项目分解，将其拆解成“鸟类的识别”“物联网通讯”“气候条件检测”等不同任务。将人工智能知识与技术融入任务中。学生不断完成任务的过程，也是不断学习知识、内化技能的过程。由学生生产的项目式学习案例，符合学生的认知特点，更容易激发学生学习人工智能知识的兴趣。同时，也能够增加项目原作者的自信心。

过去几年中，人工智能教育正在成为信息科技与信息技术等课程内容的优质载体。技术的快速发展，也会影响人工智能教育的内容与实施模式。基础教育阶段，要注重激发学生对技术的兴趣，掌握对技术的基本应用，进一步发挥学生的想象力，更好地、创造性地解决问题。人工智能后备人才的培养，关乎未来几十年我国在国际人工智能教育领域的核心竞争力。科教兴国战略、人才强国战略说到底还是要从小培养有志于在不同领域潜心研究的学生。