“人工智能+教育”助力創(chuàng)新人才培養(yǎng)

李有毅

人工智能為未來教育的變革與發(fā)展創(chuàng)造了新的機遇，提供了無限可能;反之，教育也將為人工智能的發(fā)展提供持續(xù)動力。把握全球人工智能發(fā)展態(tài)勢，培養(yǎng)大批具有創(chuàng)新能力和合作精神的人工智能高端人才，是教育的重要使命。北京十二中是一所擁有80多年辦學(xué)歷程的學(xué)校，現(xiàn)已發(fā)展成為擁有6100多名在校生、610多名在編教職工、跨越幼小初高多個學(xué)段、一校多址的教育集團。北京十二中教育集團在“人工智能+教育”的實踐中，不斷加大現(xiàn)代技術(shù)在教育體系中的滲透率，著力提高創(chuàng)新人才面向智能時代的勝任力。

學(xué)校將人工智能引入中小學(xué)課堂，推動教材建設(shè)和課程建設(shè)，開展人工智能知識的普及和提升教育，為培養(yǎng)適應(yīng)未來的創(chuàng)新型人才打下基礎(chǔ)。另一方面，學(xué)校對人工智能與教育的融合發(fā)展作了一些思考和探索，將未來的教育生態(tài)概括為“人工智能+教育”，利用深度學(xué)習(xí)、自適應(yīng)學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，開發(fā)智能教育助理，開展智慧校園建設(shè)，建立以學(xué)習(xí)者為中心的教育環(huán)境。

開發(fā)多元多樣課程，普及人工智能知識

《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出，要在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育，將中小學(xué)開展人工智能科普教育作為國家人工智能重大戰(zhàn)略的重要組成部分。《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》中的必修模塊1“數(shù)據(jù)與計算”設(shè)置人工智能相關(guān)內(nèi)容，選擇性必修模塊“人工智能初步”專門講解人工智能原理與實踐。

基于上述指導(dǎo)，北京十二中結(jié)合國家課程、校本課程、綜合實踐課程的要求，在信息技術(shù)、通用技術(shù)課程中設(shè)計人工智能的教學(xué)內(nèi)容，讓人工智能新技術(shù)和新知識進學(xué)科、進課程、進教材、進課堂、進教案、進學(xué)生頭腦。

以高中信息技術(shù)課程為例，人工智能模塊采用主題式教學(xué)，以微項目研究的方式進行教學(xué)成果的展示和評價，每個微項目耗時2～3課時。通過人工智能課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的信息意識、計算思維，提升信息素養(yǎng)。同時，這些課程也會幫助學(xué)生了解人工智能的研究和應(yīng)用領(lǐng)域，培養(yǎng)學(xué)生在該領(lǐng)域發(fā)展的興趣和信心，為人工智能的未來發(fā)展儲備人才。

融合產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，創(chuàng)設(shè)智慧學(xué)習(xí)環(huán)境

北京十二中有良好的信息化建設(shè)基礎(chǔ)，是“全國現(xiàn)代教育技術(shù)實驗學(xué)校”“全國教育信息化創(chuàng)新應(yīng)用先鋒學(xué)?！薄Ｔ诖嘶A(chǔ)上，學(xué)校借助融合了語音識別、文字識別、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實等智能信息技術(shù)的教育產(chǎn)品，創(chuàng)設(shè)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)據(jù)化、交互化、智能化學(xué)習(xí)環(huán)境。例如，口語訓(xùn)練中，人工智能技術(shù)為每一位學(xué)生配備一個虛擬的口語助手，更好地指導(dǎo)學(xué)習(xí)。智能閱卷中，80%的文章可以機器自動評閱，節(jié)省大量重復(fù)模式化的時間。試卷講評中，大數(shù)據(jù)能指導(dǎo)教師有針對性地教，指導(dǎo)學(xué)生個性化地學(xué)。師生可以借助數(shù)據(jù)這一捕手，追蹤學(xué)習(xí)軌跡，分析學(xué)習(xí)情況，設(shè)置精準(zhǔn)化、個性化的學(xué)習(xí)內(nèi)容，提高教與學(xué)的效率和精度。

中高考改革的背景下，學(xué)校開設(shè)高中發(fā)展指導(dǎo)平臺，幫助學(xué)生進行心理分析、學(xué)力分析、學(xué)業(yè)分析、職業(yè)分析，完成系統(tǒng)的學(xué)業(yè)規(guī)劃和生涯規(guī)劃。學(xué)校還將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐步引入學(xué)生考勤、實驗室管理、圖書館管理等場景中，進行智能化識別、定位和管理，以滿足選科走班過程中教學(xué)組織的新需求。

北京十二中還從提高教育集團管理質(zhì)量的角度出發(fā)，構(gòu)建了集行政、教學(xué)、教研為一體的網(wǎng)絡(luò)管理平臺，包括課程管理、考試分析、教務(wù)管理、網(wǎng)上選課、學(xué)生綜合素質(zhì)評價、教師人事檔案管理等內(nèi)容，為集團各校區(qū)教育教學(xué)和教育管理提供智慧化的支撐。

構(gòu)建深度學(xué)習(xí)模式，變革教與學(xué)的理念

智能時代的教育不僅要關(guān)注教學(xué)手段的“形變”，更要關(guān)注教與學(xué)的“質(zhì)變”，重視探索創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式、改革教學(xué)方法和教育評價體系，推動深度學(xué)習(xí)、人機協(xié)同，提升教師專業(yè)發(fā)展和人工智能教育技術(shù)的水平。

北京十二中經(jīng)過長期探索，提出了“設(shè)問、解問、追問、新問”的課堂模式，培養(yǎng)學(xué)生問題解決的能力，即以科學(xué)合理的“設(shè)問”作為創(chuàng)建生態(tài)智慧課堂的基礎(chǔ)，以實施精準(zhǔn)的“追問”啟迪師生的智慧，在共同“解問”和探究過程中提升學(xué)生思維品質(zhì)，通過反思與激發(fā)引申“新問”，提升智慧課堂的境界。

在“四問”教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，學(xué)校與北京師范大學(xué)王磊教授團隊合作開展高端備課項目，以學(xué)科核心知識及有效教學(xué)策略為研究內(nèi)容，以主題單元整體教學(xué)為實施單位，以學(xué)生的認識發(fā)展效果為證據(jù)，開展促進學(xué)生核心認識和關(guān)鍵能力發(fā)展的實踐研究。

在人工智能的支持下，課堂上“設(shè)問-解問”的周期越來越短，“追問-新問”之間的跨越更加清晰可見。教師更多地關(guān)注教學(xué)過程中的元認知策略，教學(xué)評價也從關(guān)注成績到關(guān)注學(xué)科核心素養(yǎng)，促進教育從“為了知識的教育”到“通過知識獲得教育”深度轉(zhuǎn)變。

凝聚智慧教育力量，創(chuàng)新教育信息化應(yīng)用

人工智能技術(shù)與教育的融合有無限的可能，僅憑一校之力的探索是遠遠不夠的。學(xué)校凝聚教育、科研、企業(yè)等領(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)資源，加強創(chuàng)新協(xié)作，推動產(chǎn)學(xué)研用一體的智能教育技術(shù)發(fā)展。

2017年11月，北京市第十二中學(xué)與中國人民大學(xué)附屬中學(xué)、合肥市第八中學(xué)、西南大學(xué)附屬中學(xué)等12所中學(xué)共同發(fā)起成立推進教育信息化應(yīng)用名校聯(lián)盟，由科大訊飛公司作支撐，以教育創(chuàng)新協(xié)作體的形式開展智能教育應(yīng)用模式研究。2018年9月，聯(lián)盟通過表決新增天津?qū)嶒炛袑W(xué)等14所學(xué)校作為理事單位。

聯(lián)盟先后承辦全國智慧教育新發(fā)展高峰論壇、全國新高考實施策略研討活動等，展示基于人工智能技術(shù)的智慧課堂、大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)教學(xué)、生涯規(guī)劃等內(nèi)容。聯(lián)盟各校開展人工智能與教育融合創(chuàng)新發(fā)展的實踐探索，探討人工智能技術(shù)支持下的教育改革及創(chuàng)新人才培養(yǎng)的新模式，努力構(gòu)建信息化技術(shù)外殼與教育內(nèi)核真正融合的“智慧校園”的標(biāo)桿。

北京十二中錢學(xué)森學(xué)校，聯(lián)手中國運載火箭技術(shù)研究院的專家團隊量身打造的六大科創(chuàng)課程，在其中“人臉圖像智能分析與識別”課程中，學(xué)生學(xué)習(xí)如何使用圖像傳感器獲取人臉特征信息、對特征信息分析和提取、建立信息數(shù)據(jù)庫、對比采集信息與數(shù)據(jù)庫信息、最終完成人臉識別的全過程，體驗人工智能技術(shù)讓“不可能”到“可能”的全過程。

以奮進之筆寫好“人工智能+教育”

作為教育領(lǐng)域中的一員，北京十二中教育集團也將繼續(xù)以奮進之筆寫好“人工智能+教育”。一是堅持以人為本與人機協(xié)同，利用人工智能推動創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式變革，建立人機協(xié)同的教育、教學(xué)和治理體系，注重人工智能發(fā)展的人文性，促進人的知識技能與道德、情操、價值觀協(xié)同發(fā)展。

二是堅持多方合作與統(tǒng)籌發(fā)展，進一步推進教育信息化應(yīng)用名校聯(lián)盟為代表的創(chuàng)新協(xié)作體模式，加大產(chǎn)學(xué)研用深度融合，縮短產(chǎn)品到應(yīng)用的距離、彌補技術(shù)和現(xiàn)實的差距，以科技創(chuàng)新促進公平教育、終身教育、優(yōu)質(zhì)教育。

三是堅持信息安全與倫理規(guī)范，探索人工智能的法律解決方案和治理模式，處理好人機關(guān)系的倫理困境、個人隱私的濫用危機和新技術(shù)應(yīng)用的數(shù)字鴻溝等，確保人工智能安全、可靠、可控，讓學(xué)生樹立人工智能應(yīng)用道德規(guī)范，增強技術(shù)防范意識。

四是堅持觀念更新與能力提升，加強教師隊伍建設(shè)，培養(yǎng)教師實施智能教育的能力，幫助教師在觀念、態(tài)度、素養(yǎng)、能力等方面做好準(zhǔn)備。引導(dǎo)教師既要利用好人機協(xié)同的教學(xué)便利，更要關(guān)注學(xué)生思維方式和核心素養(yǎng)的培養(yǎng)、教育科學(xué)和學(xué)習(xí)科學(xué)的研究，實現(xiàn)人工智能與教育的融合。

作者單位：北京十二中教育集團