“人工智能+教育”向我們走來

◇蔣東華（浙江：紹興市快閣苑小學）

在一部分小學教師還認不清人工智能是什么時，人工智能已經(jīng)從戰(zhàn)勝卡斯帕羅夫的“更深的藍”到讓“阿爾法狗”戰(zhàn)勝棋王李世石、天才棋手柯潔俯首稱臣。當人們還以為人工智能離自己很遠的時候，微信、抖音、滴滴、淘寶、拼多多和美團等諸多App及背后的集團，已在通過人工智能算法，把人們的偏好、習慣算了個八九不離十，成為人們不自知的“知己”，在茫然中被收割韭菜。新的信息技術(shù)教材把人工智能編進了小學的信息技術(shù)課，教師是把人工智能作為信息技術(shù)課程的一個單元，還是讓“人工智能+教育”發(fā)揮更大作用，幫助我們教育“四有”新人？下面從新時代學生六大核心素養(yǎng)與“人工智能+教育”的關(guān)聯(lián)性逐一分析。

一、通過“人工智能+教育”完善學生人文精神

人文精神是一種普遍的人類自我關(guān)懷，表現(xiàn)為對人的尊嚴、價值、命運的維護、追求和關(guān)切，對人類遺留下來的各種精神文化現(xiàn)象的高度珍視，對一種全面發(fā)展的理想人格的肯定和塑造。人文也代指人類社會的各種文化現(xiàn)象。電影、電視、抖音、電商，已成為目前人們接觸最多的社會活動，成為社會人文的重要組成部分。我們從教師和學生經(jīng)常接觸的電影說起，有三部非常經(jīng)典的人工智能系列影片：《終結(jié)者》《機械姬》《升級》。《終結(jié)者》系列描述了從未來而來的幫助人類的人工智能與滅絕人類的人工智能在現(xiàn)實世界激烈爭斗的故事；《機械姬》講述了億萬富翁邀請他公司的一名程序員，針對人工智能產(chǎn)品伊娃的“圖靈測試”。諸如此類，現(xiàn)在小學生從電影中，或多或少能體會到人工智能元素，有時隱性一點，有時顯性一些。

無論人類把人工智能帶向何方，或是人工智能把人類帶往哪里，人類自此無法與人工智能相分割。由此可見，小學生的人工智能學習，與人文底蘊這項核心素養(yǎng)再無分割，而且是內(nèi)容成長最快速、變化最繁復多端的一個方向，不再以教師的好惡為轉(zhuǎn)移。人工智能對學生人文素養(yǎng)的積累，尚需更多的實驗研究數(shù)據(jù)支撐，以顯性化評價。

二、通過“人工智能+教育”培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)

2019年10月26日，中科院院士、西湖大學校長施一公在世界青年科學家峰會上發(fā)表題為《青年與科學精神》的主旨報告。報告中，施一公從3個角度闡釋了科學精神的內(nèi)涵，即求真、獨立和合作、質(zhì)疑。

筆者前后所在的兩所學校，均以“人工智能+教育”為學校特色。一所是浙江省教學機器人示范學校；一所正在創(chuàng)建浙江省“人工智能+教育”試點校。目前所在學校有7個人工智能類的拓展課程項目。根據(jù)課程導師和學校教師的座談得知，進行“人工智能+教育”內(nèi)容學習的學生，明顯存在以下特點：1.善于分解復雜任務，與同伴形成合作關(guān)系；2.在課堂上，特別是科學課堂上，對于教師或其他學生提出的模棱兩可的解釋，有更多刨根問底的追問。充分顯示出學生在課堂中求真、合作、質(zhì)疑能力。

經(jīng)過一個學期的“人工智能+教育”，參加人工智能拓展課程學習的學生成績，特別是數(shù)學和科學類的成績，都有超過同班學生的增長。2020年第二學期與2021年第一學期，參加七個項目的學生，數(shù)學和科學成績與其他學生相比，情況如下。

B學校4～6年級人工智能各課程學生科學平均成績比較表

【分析】這個案例和其他諸多類似的案例，使學生放棄在人工智能學習中的想當然、大概、或許的想法和做法。因為在人工智能的學習過程中，一就是一，零點一就不是零點一一，差之毫厘，謬以千里。學生不得不面對現(xiàn)實，積極探索，解決困難，因為困難無法回避。這就是可貴的科學素養(yǎng)。人工智能的學習就是這么粗暴、簡單地重復科學素養(yǎng)的重要和必要。

三、通過“人工智能+教育”幫助學生學會學習

人工智能的最終目的是讓機器學會學習，學習人工智能的學生若沒有學會學習，將不能讓機器學會學習。比如，在兔行飛行機器人的任務中，飛行機器人會去識別場地上的二維碼，并能夠正確地到達二維碼的正上方，任何偏差都有可能導致任務失敗。學生要很多次地辨別不同情況下飛行機器人識別的參數(shù)，再進行糾正，從而找到最正確的參數(shù)，同時要考慮風速、光線的改變等等。這種復雜的情況，正是培養(yǎng)學生學會解決復雜問題能力的好機會，也是學會學習的時機。學生要從無數(shù)次的實踐中，進行分析、判斷、歸類、整理。學會學習，是學習人工智能的基本方法。

學生在學習人工智能的過程中，遭遇到無窮的不可預知性和可能性，這些都需要學生學會學習。在人工智能的教學中，只可能對經(jīng)常出現(xiàn)的問題進行一些解答，以進行解決思路的整理。

四、通過“人工智能+教育”促進學生健康生活

學生生活在當代，可以說主要有以下幾個挑戰(zhàn)：手游、反詐、抖音和電商營造的信息繭房、大數(shù)據(jù)殺熟。大數(shù)據(jù)殺熟，是指同樣的商品或服務，老客戶看到的價格反而比新客戶要貴出許多的現(xiàn)象。信息繭房，是指人們關(guān)注的信息領(lǐng)域會習慣性地被自己的興趣所引導，從而將自己的生活禁錮于像蠶繭一般的“繭房”中的現(xiàn)象。

由于在人工智能的學習中，學生對于邏輯算法比較熟悉，很容易分析這些行為都是人工智能處理大數(shù)據(jù)而分析出來的結(jié)果應用。因為了解，所以容易破解。經(jīng)過半年的“人工智能+教育”，通過對學生2021年10月和2022年4月相隔6個月的相關(guān)信息調(diào)查，發(fā)現(xiàn)大數(shù)據(jù)殺熟，使用的就是人工智能處理大數(shù)據(jù)的能力。社會上的事物，只不過是大數(shù)據(jù)庫當中的一串串數(shù)列，只有人工智能，才能處理浩如煙海的大數(shù)據(jù)。學生在學習人工智能的過程中，熟知數(shù)據(jù)處理的各種案例，比較容易搞清目前各種App或者是游戲軟件吸引人的套路。正是由于這種熟知，掌握人工智能能力的學生，在反詐、反套路、反游戲沉迷中會有較出色的表現(xiàn)。畢竟這是他們研究的領(lǐng)域。

五、通過“人工智能+教育”引導學生團結(jié)協(xié)作

人工智能的學習一般都是團隊作戰(zhàn)的項目式學習。

例如，樂高FLL工程挑戰(zhàn)項目當中，就有4～6個成員，各有不同的分工：有人做組長，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)；有人做程序員，負責編寫程序；有人做調(diào)試員，專門調(diào)試；有人負責做機器人設(shè)計；有人負責做海報，記工程筆記，做PPT；等等。

這種學習方式是小學人工智能的常態(tài)化學習方式。在團隊組建的初期，免不了各種爭吵、各種不服，經(jīng)過一段時間的磨合，慢慢地，學生就學會了相處，各自承擔自己的職責任務。沒有完成好自己職責任務的學生，免不了被隊內(nèi)的其他成員數(shù)落，多少會覺得難為情，只能加緊做好自己的工作。在這樣的環(huán)境中，一個人能否勝任自己的職責變得很重要，因為他們的榮辱綁定在一起。要在人工智能的學習場所中生存下來，就要會團結(jié)協(xié)作，還要有責任擔當。

六、通過“人工智能+教育”創(chuàng)新學生實踐活動

一個好的人工智能項目，是以實踐操作為基礎(chǔ)的，并與創(chuàng)新緊緊聯(lián)系在一起。比如，VEX‐IQ2022年百發(fā)百中任務，包括許多挑戰(zhàn)任務，如，要搭建場地道具、要構(gòu)建機器人小車復雜無比的機體；包括各種簡單機械和復雜機械，如，要學會編寫機器人運作的程序，又要用遙控器在場地上運行，同時還要與對方的機器人進行卡位、搶球等擬人的動作。所包含的任務量遠遠超出一般想法所能完成的工作量。如何用更巧妙的設(shè)計、更有效率的設(shè)計、更大容錯率的設(shè)計，從一開始就會成為學生努力的方向。要更省時、更精準、更簡單、更巧妙，重復別人的活動，在人工智能項目中毫無意義，復印和粘貼太簡單了。

可以這樣說，人工智能活動是真正為學生實踐創(chuàng)新而準備的項目。人工智能的算法，必須在具體的事物或機器人中實現(xiàn)，才可以被稱為科技創(chuàng)新。小學階段的人工智能活動，把小學生在其他學科中學到的知識和能力，綜合運用到人工智能活動中。因為這是一個創(chuàng)造“人”的活動，人會什么，就要教會機器做什么，那么學生對于自己在學習和生活中要做什么，轉(zhuǎn)而通過程序語言和機器構(gòu)造來完成，讓人工智能來實現(xiàn)。這是一項全世界都在不斷探索的事物，不再有什么標準答案可供抄襲。實踐創(chuàng)新就實實在在地發(fā)生了。

培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)是黨的教育方針的具體化，是連接宏觀教育理念、培養(yǎng)目標與具體教育教學實踐的中間環(huán)節(jié)。黨的教育方針通過核心素養(yǎng)這一橋梁，可以轉(zhuǎn)化為教學實踐可用的、教師易于理解的具體要求，明確學生應具備的必備品格和關(guān)鍵能力，從中觀層面深入回答“立什么德、樹什么人”的根本問題，引領(lǐng)課程改革和育人模式變革。本文通過將人工智能教育與學生核心素養(yǎng)培養(yǎng)相關(guān)聯(lián)的案例，不是要證明人工智能是實現(xiàn)這些核心素養(yǎng)的唯一途徑，而是強調(diào)對學生從小進行人工智能教育的重要性和必要性。這是一個明確的面向未來的教育途徑。