人工智能教育从娃娃抓起——北建大领衔高校专

2019-05-25 17:30字体:
  

人工智能教育从娃娃抓起——北建大领衔高校专业教师服务小学开设人工智能普及课程

部门:党委宣传部 供稿:汪洋海容 审核:孙冬梅 发布时间:2019-05-23
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编者按:5月16-18日,国际人工智能与教育大会在北京召开,此次大会围绕“规划人工智能时代的教育:引领与跨越”的主题进行了交流和研讨。近年来,我校机电学院秦建军老师带领高校人工智能研究团队,在东城区教委和教师研究中心的支持下,为东城区多所小学培训师资、编写教材、提供专业支持,开设系统化人工智能普及课程,目前已初具规模,取得显著成效。为此,党委宣传部(新闻中心)对秦建军老师进行了专访,围绕该选题策划校内外媒体宣传,得到了中国新闻网、中国教育报、现代教育报、科普时报等媒体的关注和报道。

 

人工智能教育从娃娃抓起

——北建大领衔高校专业教师服务小学开设人工智能普及课程

 汪洋海容

 

  “每天放学一进家门,我都会打开小爱音响跟它说话,让它播放我喜欢听的故事。”

  “我爸爸喜欢摄影,每次出去旅游,我们都会用无人机拍照片,特别好看。”

  “爷爷奶奶学会用手机买东西了,他们说,现在刷一下脸就能付钱,真方便。”

  ……

  在小学的人工智能课堂上,老师抛出话题“谈谈我们身边的人工智能”,讲台下的学生纷纷踊跃发言。

  从今年春季学期开始,东城区6所小学的近30位信息技术教师面向二至六年级的近2000名学生开设人工智能课程。多数学校利用信息技术课程正课时间开设,每个星期一节课,持续十二周左右。

  “可以说,这是国内外首次针对基础教育阶段学生开设的系统化人工智能普及课程。”北京建筑大学副教授秦建军介绍说。2018年以来,他带领高校人工智能研究团队,在东城区教委和教师研修中心、中国科协科学普及出版社等多方支持下,与这6所小学对接,帮助他们培训师资、编写教材、提供专业支持,在小学原有的信息技术课程基础上,实验开设系统化人工智能普及课程,目前已初具规模。

 

 

  超前谋划,人工智能纳入基础教育

  当前,人工智能已成为新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量,加快发展新一代人工智能是事关我国能否抓住新一轮科技革命和产业变革机遇的战略问题。而如何发挥人工智能在发展变革中的“头雁”效应,如何通过人工智能这个重要战略抓手,帮助我们国家赢得全球科技竞争主动权,作为专业教师,秦建军一直以来都在思考这些问题。

  让他备受启发和鼓舞的是去年10月31日,习近平总书记在主持中共中央政治局第九次集体学习时指出:推动我国新一代人工智能健康发展,要加强后备人才培养力度,为科技和产业发展提供更加充分的人才支撑。秦建军想到了教育,想到了人才培养。人工智能融合认知科学、计算机、自动化、电子技术、数据科学、系统科学等众多学科领域,需要学生养成综合思维素养。他觉得,这就要求培养人工智能领域人才应当从娃娃抓起、从基础教育阶段做起,“大手牵小手”,用高校丰富的有专业懂教育的优质资源服务人工智能普及教育。

  在东城区教师研修中心的支持下,一场由秦建军主讲的“人工智能教育与未来创新人才培养”专题讲座让他有机会接触到小学一线教师,并萌生了与他们组建团队共同开发人工智能基础教育资源的想法。想法一经提出反响强烈,6位市区骨干教师带头加入秦建军发起的团队。“不主动适应新技术,就得被新技术改变。”前门小学的胡晓征老师是最早加入团队的教师之一。

 

  

  发挥优势,高校专业力量服务师资培育

  想要解答学生提出的问题却又不够专业,人工智能课程与其他技术教育有何区别,人工智能教育是计算机教育吗……随着课程的推进,越来越多的问题凸显出来,不少老师感叹“力不从心”。

  专业师资匮乏是基础教育阶段开展人工智能普及课程面临的困难之一。“小学有充足学时,但教学资源紧缺,而大学恰好能解决这一问题。”在秦建军看来,“基础教育阶段需要的更多的是实干家”,高校可以发挥专业优势,帮助小学打造一支专业化的教师队伍。他带领高校人工智能科研团队为一线教师开展人工智能与教育方面的专项培训,以讲座、论坛等形式向老师们传达领域前沿的教育理念,培训授课方式。 “同学们,请你们用数字‘0和1’表示的黑白像素,设计自己喜欢的创意图案吧。”这是老师在课堂上讲授二进制内容时布置的课堂作业。学生们的草稿纸上不再是各种计算等式,他们设计徽章,描绘生活中常见的物品。“我感觉用‘0和1’能够表示一切了。”“这个看上去和古人提出的‘道生一,一生二,二生三,三生万物’好像啊!”内容前沿、讲授新颖,课程在推出之初就得到了学生的广泛好评。

  此外,团队帮助课程教师解决专业难题,协助他们修改完善教学方案,把人工智能领域的最新成果填充了老师们的课堂。秦建军还常常走进小学和课堂,担任教育顾问,对专业问题进行反馈和辅导。府学胡同小学方明老师说,只有教师把握了正确的方向,才能深入浅出地给学生建立正确的人工智能概念。“每次跟秦老师交流完,回到讲台都觉得更有底气了。”

 

  

  尝试突破,编写首套基础教育专用教材

  “最让我们觉得困难的是国内外还找不到一本专门针对小学人工智能普及课程编写的教材。”即便是拥有二十多年从教经验的北京市级骨干教师171中学附属青年湖小学的徐欣彦在刚开始给学生们讲人工智能时也感到无从下手。

  完整的教材配套是课程能够持续开设并行成体系的基础。秦建军牵头组织课程教师与北京交通大学、北京邮电大学、中科院大学、北京工商大学等高校专家一起,共同编写第一套适用于基础教育阶段的人工智能课程教材。

  与大学教材不同,基础教育阶段的教材更加倾向于思维启发和兴趣培养。教材在编写过程中格外注重从教师和学生的使用者视角出发,明确把学生感兴趣且符合学生生活常识和认知规律的内容作为知识传授的切入点,知识讲解和动手实践并举,在“做”中启发学生培养人工智能时代的思维素养。编写团队打破罗列知识和技能的传统教材布局模式,按照“走进人工智能”“知识表示”“机器理解”等几个模块进行撰写,让教材实现从“工具书”向“育人卷”的转变。

  “单是图书中的人物形象我们就换了十几次,”汇文一小的金慧莉老师说,“我们跟秦建军老师反复修改打磨教材内容,往往一个章节的内容经过讨论最终‘面目全非’。”编写组成员在工作日都有繁重的教学任务,他们只能利用周末完成撰写修改。每两周一次的初稿说明会成为每位老师最期盼的时刻,他们把一段时间以来的成果进行交流分享,听取专家的意见建议,不断提升教材编写质量。

  《小学人工智能基础》(上下册)将于近期出版。国家总督学顾问、国家教育咨询委员会委员、联合国教科文组织协会世界联合会荣誉主席陶西平先生对教材给出高度评价,他认为这套书围绕人工智能知识点展开、突出计算思维等思维素养的培养、学生认知能力和兴趣启发的视角,并且延续了教学者的教学习惯,可以成为推广性的小学人工智能教材。

  

  融会贯通,基础教育同样适用大学人才培养理念

  秦建军对于在基础教育阶段开展人工智能普及教育的关注和思考由来已久。在南加州大学访学期间,他参加了该校机器人实验室面向中小学生举行的科普教育活动,看到那里的大学教授通过很多生动的实物演示和科普介绍为孩子们讲述人工智能的故事。

  秦建军把国外大学教师对于基础教育亲力亲为的做法带回了国内。回国后,他走进课堂或者在网上搜集视频资料,先后聆听了窦桂梅、华应龙等小学教学名师的授课。“对孩子而言,在学习过程中试错要比记住几个正确解题方法或最终答案更重要。”秦建军对基础教育教学有了自己的认识。

  结合在高校任教期间对于工程教育的思考,秦建军提出可以把高校培养工程人才的思路运用到基础教育阶段人工智能普及教育中。获评2017年北京市高等教育教学成果一等奖的“贯穿‘工程设计思维’的机械类递进式创新人才培养模式”是秦建军主要参与获得的教学研究成果之一,该模式以能力为导向,以项目为驱动,将思维素养的培养贯穿整个教学过程,让学生在参与产品全生命周期研发设计的过程中锻炼创新思维和项目管理能力。

  内容调整,思路不变。给小学生普及人工智能知识同样可以遵循这个模式。“让学生学会用二进制表示创意性的黑白像素画,并根据自动推理规则进行演化,这就像是一个产品的研发过程,”秦建军说,“学生接触简单的知识表示方法,把数字转化成信息,再把信息吸纳为知识,最后还会用计算机化方法表达自己的思想。”

  围绕“计算思维、创造性思维、设计思维、系统思维、跨学科思维、人机协作思维”六大思维目标,通过科普体验、课程学习、综合实践等形式,践行基础教育阶段的人工智能普及教育。在最近发表的教研文章中,秦建军对中小学人工智能教育的核心又进行了更深层次的论述。

  如今,越来越多的国际教育资源投入到人工智能普及教育中。美国人工智能学会和计算机教师协会已成立K12(一年级至高三)阶段人工智能教育促进小组,着手进行教学大纲研制工作;麻省理工学院人工智能实验室本学期启动编制从学前阶段到高中毕业的人工智能课程,今年的国际人工智能联合会议(IJCAI)将首次设置一个K12人工智能教育分论坛。“IJCAI论文的录取率不到20%左右,但是基础教育分论坛的稿件破天荒地全部录用,可见国际上并没有太好的思路,可以非常自信地看到,我们目前做的工作和国际是同步的,有的甚至是超前的,当然这个分论坛是个临时紧急征稿,我看到消息是已经过了截稿日期”秦建军说。未来,东城区教师研修中心将在总结本学期实验校课程开设情况基础上,向教委做全区推广的请示和汇报。中心主任马福贵表示,将根据团队制定的从小学延伸到中学的内容方案计划,继续打造全方位的普及教育体系。

  任重而道远。一项针对东城区小学信息技术课程教师的调查显示,有84.52%的教师支持人工智能教育进入小学教学,89.29%的教师表示愿意参加人工智能教学研究。可以看到,在基础教育阶段开展人工智能普及教育的前景十分广阔。秦建军也期盼着有更多的高校专业教师能够加入他们的行列,“建议广大教育工作者要重视人工智能伦理教育,培养学生的是非观、社会责任感和道德情操,增强同学们学生的信息安全意识,我真诚的地希望这套教材是小学人工智能教育的一个新起点,引导我们的孩子们自信、从容、理性地迎接即将到来的科技新时代”著名智能工程专家、联合国教科文组织产学合作教席理事长查建中教授在了解秦老师团队的工作后点评说。

 

媒体报道链接:

中国新闻网:http://www.bj.chinanews.com/news/2019/0522/71260.html

科普时报:http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjwzb/html/2019-05/17/content_421414.htm?div=-1

北京日报:https://ie.bjd.com.cn/bjd/Html/20190516/0/796DAA2058BB8F38_Phone.html?newsid=796DAA2058BB8F38

 

 

编辑:李小虎


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