人工智能：現(xiàn)代教育的新機(jī)遇

宋亮

2017年7月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，其中指出人工智能成為國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的新焦點(diǎn)，應(yīng)逐步開展全民智能教育項(xiàng)目，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程、逐步推廣編程教育、建設(shè)人工智能學(xué)科，培養(yǎng)復(fù)合型人才，建成我國(guó)人工智能人才高地。

發(fā)展人工智能和人工智能教育，已被列入國(guó)家發(fā)展規(guī)劃，義務(wù)教育該怎樣迎接？

與教育相關(guān)的“三步走”

在我國(guó)人工智能技術(shù)的總體發(fā)展規(guī)劃中，明確提出了我國(guó)新一代人工智能“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略：

2020年，人工智能總體技術(shù)和應(yīng)用與世界先進(jìn)水平同步，人工智能產(chǎn)業(yè)成為新的重要經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，人工智能技術(shù)應(yīng)用成為改善民生的新途徑;

2025年，人工智能基礎(chǔ)理論實(shí)現(xiàn)重大突破，部分技術(shù)與應(yīng)用達(dá)到世界領(lǐng)先水平，人工智能成為我國(guó)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的主要?jiǎng)恿?，智能社?huì)建設(shè)取得積極進(jìn)展;

2030年，人工智能理論、技術(shù)與應(yīng)用總體達(dá)到世界領(lǐng)先水平，成為世界主要人工智能創(chuàng)新中心。

為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，《規(guī)劃》明確了相關(guān)教育重點(diǎn)。

中小學(xué)階段設(shè)置人工智能課程。實(shí)施全民智能教育項(xiàng)目，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育，鼓勵(lì)社會(huì)力量參與寓教于樂(lè)的編程教學(xué)軟件、游戲的開發(fā)和推廣。支持開展人工智能競(jìng)賽，鼓勵(lì)進(jìn)行形式多樣的人工智能科普創(chuàng)作。鼓勵(lì)科學(xué)家參與人工智能科普。

建設(shè)人工智能學(xué)科。完善人工智能領(lǐng)域?qū)W科布局，設(shè)立人工智能專業(yè)，推動(dòng)人工智能領(lǐng)域一級(jí)學(xué)科建設(shè)，盡快在試點(diǎn)院校建立人工智能學(xué)院，增加人工智能相關(guān)學(xué)科方向的博士、碩士招生名額。積極鼓勵(lì)高校在原有基礎(chǔ)上拓寬人工智能專業(yè)教育內(nèi)容，形成人工智能+X復(fù)合專業(yè)培養(yǎng)新模式，重視人工智能與數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、心理學(xué)、社會(huì)學(xué)、法學(xué)等學(xué)科專業(yè)教育的交叉融合。

建設(shè)人工智能高端人才隊(duì)伍。培育高水平人工智能創(chuàng)新人才和團(tuán)隊(duì)。支持和培養(yǎng)具有發(fā)展?jié)摿Φ娜斯ぶ悄茴I(lǐng)軍人才，加強(qiáng)人工智能基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究、運(yùn)行維護(hù)等方面專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)。重視復(fù)合型人才培養(yǎng)，重點(diǎn)培養(yǎng)貫通人工智能理論、方法、技術(shù)、產(chǎn)品與應(yīng)用等縱向復(fù)合型人才，以及掌握人工智能+經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、管理、標(biāo)準(zhǔn)、法律等橫向復(fù)合型人才。

建立重大科技創(chuàng)新基地。建立新一代人工智能基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵共性技術(shù)體系，布局建設(shè)重大科技創(chuàng)新基地，壯大人工智能高端人才隊(duì)伍，促進(jìn)創(chuàng)新主體協(xié)同互動(dòng)，形成人工智能持續(xù)創(chuàng)新能力。鼓勵(lì)人工智能企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)搭建開源平臺(tái)，面向公眾開放人工智能研發(fā)平臺(tái)、生產(chǎn)設(shè)施或展館等。

發(fā)展智能教育。利用智能技術(shù)加快推動(dòng)人才培養(yǎng)模式、教學(xué)方法改革，構(gòu)建包含智能學(xué)習(xí)、交互式學(xué)習(xí)的新型教育體系。開展智能校園建設(shè)，推動(dòng)人工智能在教學(xué)、管理、資源建設(shè)等全流程應(yīng)用。

“轉(zhuǎn)型”給教育帶來(lái)機(jī)遇

互聯(lián)網(wǎng)教育專家伍星認(rèn)為，中學(xué)生學(xué)編程并不早。在美國(guó)和澳大利亞，早在四十年前，就已經(jīng)在中小學(xué)開展編程教育，并取得了重大教育成果。大家熟知的互聯(lián)網(wǎng)“大佬”如比爾·蓋茨、喬布斯、馬斯克等，在初中時(shí)期即開始學(xué)習(xí)編程。在我國(guó)，在中小學(xué)開展編程教育，已經(jīng)比西方國(guó)家晚了近半個(gè)世紀(jì)。西方編程教育培養(yǎng)出的第一代和第二代學(xué)生，已經(jīng)在世界上創(chuàng)立了微軟、蘋果、特斯拉、臉書等科技巨頭企業(yè)，幫助美國(guó)對(duì)全世界全面領(lǐng)先。

2018年3月18日，第三屆中美智慧教育大會(huì)聚焦人工智能2.0，就“人工智能與教育”的主題展開研討。中國(guó)工程院院士潘云鶴提出，隨著智能城市、智能醫(yī)療和智能交通等社會(huì)新需求的爆發(fā)以及互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)計(jì)算、超級(jí)計(jì)算、穿戴設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算等信息環(huán)境的巨變，人工智能開始邁向新一代，即人工智能2.0（AI2.0）時(shí)代。人工智能走向2.0的真正動(dòng)因是，世界正從原來(lái)由人類社會(huì)和物理空間組成的二元空間，向由物理空間、人類社會(huì)和信息空間構(gòu)成的三元空間演變。其關(guān)鍵理論與技術(shù)包括大數(shù)據(jù)智能、群體智能、跨媒體智能、人機(jī)混合增強(qiáng)智能和自主智能系統(tǒng)等。

人類社會(huì)的這種轉(zhuǎn)型，給中國(guó)的人工智能教育帶來(lái)了機(jī)遇。當(dāng)前，人工智能2.0技術(shù)初露端倪，AI已顯露走向2.0的大量新特征，包括大數(shù)據(jù)上的深度學(xué)習(xí)+自我博弈進(jìn)化技術(shù)、基于網(wǎng)絡(luò)的群體智能已經(jīng)萌芽，人機(jī)一體化技術(shù)導(dǎo)向混合智能、跨媒體推理興起和無(wú)人系統(tǒng)迅速發(fā)展。潘院士指出，人工智能2.0對(duì)教育的挑戰(zhàn)，包括基于大數(shù)據(jù)智能的個(gè)性化教育、跨媒體學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的智能支持、教育現(xiàn)代化需要多領(lǐng)域結(jié)合攻關(guān)等。新一代人工智能的戰(zhàn)略實(shí)施中，隊(duì)伍的組織和人才的培育是關(guān)鍵，要在全國(guó)形成一支政、企、學(xué)相結(jié)合的人工智能攻關(guān)力量，加大人工智能人才培育和學(xué)科建設(shè)的支持力度，創(chuàng)建一批政、產(chǎn)、學(xué)合作為基礎(chǔ)，科學(xué)、工程和教育相結(jié)合的新一代人工智能研究中心，試用靈活體制，實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展。人工智能走向2.0，是人類實(shí)現(xiàn)新進(jìn)步的一件大事，應(yīng)主動(dòng)推動(dòng)國(guó)際合作，建設(shè)合作平臺(tái)，與全球愿意攜手的科技人員一起，共同應(yīng)對(duì)各種挑戰(zhàn)，推動(dòng)人類走向更加美好的明天。

新頒布的“新課標(biāo)”明確，人工智能被納入高中信息技術(shù)學(xué)科。學(xué)生形成編程思維需要花2年到3年，而這種思維是普通“碼農(nóng)”晉升為優(yōu)秀人工智能人才的關(guān)鍵。與其等大學(xué)生走入社會(huì)再去培養(yǎng)，不如把這項(xiàng)工作提前到中小學(xué)階段開展。

高校資源下沉中小學(xué)

2018年1月12日，教育部直屬的電子科技大學(xué)大數(shù)據(jù)研究中心、成都市教育科學(xué)研究院和成都市武侯區(qū)教育局舉行了教育大數(shù)據(jù)與人工智能項(xiàng)目戰(zhàn)略合作協(xié)議簽約儀式，三方將展開多層次合作，在武侯區(qū)構(gòu)建基礎(chǔ)教育階段“人工智能+教育”的成熟模式，讓人工智能服務(wù)于中小學(xué)生的全面發(fā)展。

當(dāng)前，大數(shù)據(jù)和人工智能正給教育事業(yè)的發(fā)展帶來(lái)深刻變化。將行動(dòng)軌跡分析、人臉識(shí)別等智能技術(shù)運(yùn)用于中小學(xué)教育領(lǐng)域，能夠?yàn)檎n堂教學(xué)及學(xué)校管理提供更加個(gè)性化、高效率的解決方案。未來(lái)，武侯區(qū)的中小學(xué)生有望接觸豐富的大數(shù)據(jù)和人工智能科普課程，同云計(jì)算和AI時(shí)代的新興科技進(jìn)行親密接觸。教師甚至可能在教學(xué)過(guò)程中，利用先進(jìn)技術(shù)采集和分析不同學(xué)生在學(xué)習(xí)中的薄弱環(huán)節(jié)，為學(xué)生提供更加個(gè)性化的家庭作業(yè)和培養(yǎng)方案。武侯區(qū)是全國(guó)首批中小學(xué)計(jì)算機(jī)教育實(shí)驗(yàn)區(qū)，具有發(fā)展人工智能教育的良好基礎(chǔ)。此番同電子科大大數(shù)據(jù)研究中心和成都市教科院科研團(tuán)隊(duì)的合作，有望為成都市中小學(xué)人工智能課程的建設(shè)、人工智能教育的發(fā)展提可復(fù)制的經(jīng)驗(yàn)。

3月21日，遼寧省丹東市正式啟動(dòng)《科技創(chuàng)新——“人工智能課程”教育試點(diǎn)工程》，下一步將在全市中小學(xué)生中普及“人工智能課程”。首期試點(diǎn)工程，該市9所小學(xué)45個(gè)班級(jí)的2100余名小學(xué)生受益，他們?cè)诿恐芏紝⒂幸还?jié)課學(xué)習(xí)人工智能。丹東市中小學(xué)人工智能課程正式啟動(dòng)，標(biāo)志著丹東市科技創(chuàng)新教育已經(jīng)進(jìn)入普及化發(fā)展階段?？萍紕?chuàng)新教育試點(diǎn)工程以小學(xué)二年級(jí)為基礎(chǔ)，實(shí)施跨度5年的雛鷹科技培養(yǎng)計(jì)劃，是結(jié)合了基礎(chǔ)科技知識(shí)、創(chuàng)新科技教育、團(tuán)隊(duì)能力、創(chuàng)新思維能力訓(xùn)練的綜合性課程。課程主要以基礎(chǔ)開源硬件的認(rèn)知和初級(jí)應(yīng)用為主，通過(guò)傳感器、核心控制板、驅(qū)動(dòng)板等元器件的講解和動(dòng)手實(shí)踐，使學(xué)生建立基本的電路邏輯思維，并初步具備利用開源硬件和人工智能基礎(chǔ)邏輯構(gòu)架解決生活實(shí)際問(wèn)題的創(chuàng)新能力。丹東市六緯路小學(xué)四年級(jí)（4）班班主任張貞玉說(shuō)：“人工智能的發(fā)展是大勢(shì)所趨。我們現(xiàn)在培養(yǎng)的孩子，要適應(yīng)10年到20年后的工作和競(jìng)爭(zhēng)格局。三四年級(jí)的孩子，正是求知欲旺盛的時(shí)期，以這樣的形式普及科技創(chuàng)新知識(shí)，對(duì)孩子未來(lái)的成長(zhǎng)和發(fā)展都有積極作用?！?/p>

南京案例解讀

2018年3月，江蘇南京“雨花臺(tái)中學(xué)——人工智能實(shí)踐基地”正式揭牌。雨花臺(tái)中學(xué)目前只是在在國(guó)際部引入編程課程。雨花臺(tái)中學(xué)國(guó)際部主任吳威介紹說(shuō)，學(xué)生在接觸編程甚至機(jī)器人的過(guò)程中，興趣和潛力會(huì)被最大程度激發(fā)，有助于對(duì)接今后本科甚至研究生階段的學(xué)習(xí)。對(duì)于有志申請(qǐng)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域國(guó)際名校的學(xué)生，人工智能方面的學(xué)習(xí)背景可能成為申請(qǐng)時(shí)的加分項(xiàng)。

南京師范大學(xué)附屬中學(xué)樹人學(xué)校的人工智能選修課已向全校學(xué)生開放。3月9日，30名初一學(xué)生學(xué)習(xí)了“人工智能進(jìn)課堂”的第一課。該校的“人工智能進(jìn)課堂”系列課程是在南京市鼓樓區(qū)教育局、鼓樓區(qū)教師發(fā)展中心、中國(guó)科學(xué)院智能信息處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合指導(dǎo)下，由中科視拓和南師附中樹人學(xué)校合作推出的中小學(xué)選修課。該課程在選課平臺(tái)上開放后，不到5分鐘就宣告滿員。

“人工智能進(jìn)課堂”課程監(jiān)制、中科視拓CEO劉昕博士稱，“人工智能進(jìn)課堂”課程每周一次，每個(gè)課時(shí)70分鐘，總共10個(gè)課時(shí)，課程主要包含兩個(gè)部分：第一部分是對(duì)學(xué)生的人工智能進(jìn)課堂啟蒙教育，讓學(xué)生了解人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)是什么，有什么實(shí)際應(yīng)用。

負(fù)責(zé)AI啟蒙教育的是中科視拓?zé)o人機(jī)視覺(jué)技術(shù)專家袁基睿博士，他曾在TEDx等活動(dòng)中普及專業(yè)技術(shù)，有豐富的經(jīng)驗(yàn)。另一部分是包含目標(biāo)檢測(cè)和人臉識(shí)別這兩個(gè)AI熱門技術(shù)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，讓學(xué)生了解相關(guān)AI技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，指導(dǎo)學(xué)生訓(xùn)練出自己的AI引擎并使用它們檢測(cè)出各種物體、識(shí)別出不同人臉。負(fù)責(zé)這一部分的是“人工智能進(jìn)課堂”負(fù)責(zé)人譚學(xué)偉，之前他已成功指導(dǎo)了一些中小學(xué)生訓(xùn)練出檢測(cè)水果、識(shí)別人臉的AI引擎。

劉昕表示：“初中年齡段的學(xué)生求知欲旺盛，但理解能力有限，對(duì)理論學(xué)習(xí)欲望低，對(duì)動(dòng)手實(shí)踐興趣高。如何既激發(fā)孩子對(duì)AI的興趣，又不給孩子帶來(lái)太多學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)？我們開發(fā)的SeeTaaS云平臺(tái)（K12版），是一款面向中小學(xué)生的深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練平臺(tái)，封裝了難懂的框架和算法，同時(shí)展現(xiàn)了AI模型的訓(xùn)練流程，簡(jiǎn)單易上手。學(xué)生不用掌握任何編程語(yǔ)言，在圖形化的界面中，用點(diǎn)擊拖拽的便捷操作方式，便可基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)，進(jìn)行AI模型的設(shè)計(jì)生產(chǎn)。在各種實(shí)踐項(xiàng)目中，讓學(xué)生自然而然地接受啟蒙教育，激發(fā)初對(duì)AI的興趣?！?/p>

南京的“人工智能進(jìn)課堂”課程，目前處于試點(diǎn)工作階段，今后將會(huì)把成熟的人工智能啟蒙教育一體化方案，包括教學(xué)體系、教學(xué)工具、及教師培訓(xùn)服務(wù)，在全國(guó)中小學(xué)推廣。