“现状、目标、方法”——谈人工智能K12学科教诲_人工智能_学科

2024-12-20 23:23:04 智能助手

那么什么是人工智能？人工智能教诲的目的和义务是什么？人工智能K12教诲应该如何开展？为了探求这三个问题的答案，我们成立了“乐智人工智能北京研究院”，开始了人工智能K12教诲教诲领域的运用探索。

一、什么是人工智能

“现状、目标、方法”——谈人工智能K12学科教诲_人工智能_学科智能助手

K12教诲行业对人工智能学科教诲的广泛关注是从2017年夏季***印发《新一代人工智能发展方案》（以下简称《AI发展方案》）开始的。

《AI发展方案》提出，人工智能已成为国际竞争的新焦点，应逐步开展全民智能教诲项目，在中小学阶段设置人工智能干系课程、逐步推广编程教诲、培植人工智能学科，培养复合型人才，形成我国人工智能人才高地。

人工智能的学科任务便是利用机器实现对自然和社会的认知并做出打算和推理，它的目标是仿照或拓展人类的认知和思维。
人工智能源于数学和打算科学，经由半个多世纪的探索和发展，它已经涉及和影响了我们大部分自然科学和社会科学学科。

目前人工智能的研究方向可归纳为以下五个方面：

认知科学，包括自然措辞理解与互换、打算机视觉等；

打算与推理；

机器学习；

传感与掌握，也便是我们常说的机器人学；

博弈与伦理。

二、人工智能教诲的目的，意义和现状

如《AI发展方案》所言，人工智能K12教诲的愿景目标是“设置人工智能干系课程、逐步推广编程教诲、培植人工智能学科，培养复合型人才，形成我国人工智能人才高地”。
它的意义在于“抢抓人工智能发展的重大计策机遇，构筑我国人工智能发展的先发上风，加快培植创新型国家和天下科技强国”。

结合已在K12阶段广泛开展的信息技能教诲和创客教诲履历，我们认为人工智能K12教诲的目的可以分解为以下六个方面：

让学生理解人工智能的观点、运用方向以及实现事理；

节制打算机和编程知识，能够利用编程措辞进行人工智能学科项目实践；

节制传感、运动、掌握知识，并能够用于人工智能工程实践；

节制人工智能数学根本，能用统计建模、算法工具等办理人工智能工程问题；

培养学生的创造力、设计能力、动手实践能力、沟通协作能力；

培养学生的打算思维和工程思维。

科技教诲受到科技进步和国家政策的双重驱动，《AI发展方案》的印发让K12教诲行业掀起了人工智能教诲研究的热潮。

目前我国的人工智能K12教诲理念已经居于天下前列，我国在世界上第一次把人工智能教诲纳入到了国家计策层面。
通过对欧美日等机器人和编程教诲接管度比较高的国家和地区的调研数据显示，目前人工智能K12学科教诲尚未纳入这些国家的发展计策，相应的人工智能学科教诲也没有开展起来。
然而我们也不能掉以轻心志得意满，欧美日等发达国家的编程教诲和STEM教诲的渗透率远远高于我国，我国的编程教诲渗透率是0.96%，而美国是44.8%，我国依然处于非常弱势的地位，而且，人工智能的技能根本是数学和打算科学，这两方面一贯都是欧美日的强项，想要在人工智能学科研究上超越发达国家，还有很长的路要走。

为了遇上人工智能K12教诲的第一波红利，去年开始，海内为数浩瀚的企业、机构、中小学乃至大学等相继开始了人工智能K12教诲领域的研究。
进入18年后，大量的“人工智能传授教化体系”、“人工智能教具”、“人工智能教材”之类产品面世。
这些人工智能教诲产品无非有两类：

第一类是在现有的创客教诲或机器人教诲体系的根本上，增加人工智能教诲的内容（乃至什么内容都不增加），在宣扬上把原有产品包装成所谓的“人工智能教诲”。
这类产品的特点是都以前的创客教诲或者stem教诲体系为主，讲授机器人的传感掌握或编程知识。
和人工智能的核心主题关系不大，没有真正深入到人工智能学科领域中去。

第二类产品采取的同样是快速抢占人工智能K12教诲桥头堡的办法，直接推出关于人工智能主题的书本、课程和软硬件产品。
理论上这种办法更能契合人工智能的理念，更具专业性。
但很多产品为了“抢占先机”，研发过于仓促，而人工智能的学科内容又过于弘大和繁芜，以是每每没有条件很好地按照K12教诲的实际情形组织内容和软硬件，而是把大量就连理工类大学的本科生都无法节制的专业内容贯注灌注给中小学生，造成课程体系与学生认知水平差异巨大，无法起到良好的教诲效果。

通过对大量的人工智能K12教诲产品调研，我们认为目前存在如下问题：

1.从业职员对人工智能的理解存在误区。

在很多从业多年的专家、西席和专业人士眼里，人工智能和机器人技能、编程措辞（比如Python）是划等号的，我们知道Python措辞是一种非常精良的编程措辞，在信息处理方面能力非常强大，运用在很多人工智能研究领域，但是Python措辞只是一种工具，与人工智能的核心观点、学科内容相距甚远。

2.内容产品与教室传授教化脱节。

这个问题由来已久，广泛涌如今创客教诲领域。
造成问题的缘故原由是教诲产品研发机构大多是科技企业背景，配套课程和书本都是由设计研发产品的工程师编写，没有能力考虑教诲场景下的运用，造成内容产品与传授教化脱节严重，并不像教材，更像产品解释书或广告册。

3.产品研发组织仓促，品质无法担保。

这个问题我们已经在前面有过分析，此处不再展开。

4.产品同质化严重。

产品同质化同样是很多创客教诲产品一贯面临的问题，企业研发能力每每很有限，大多通过“借鉴”和“微创新”同行产品来研发内容和软硬件产品，缺少创新力，造身分歧企业的产品之间相似度极高，同质化严重。

三、如何开展人工智能K12教诲

理解愿景目标和意义是动手传授教化设计的条件。
通过以上对人工智能架构、人工智能K12学科教诲目的和意义的剖析，我们认为K12人工智能教诲的内容构造应包括六个方面：

人工智能观点、运用方向及其事理；

数学干系学科；

传感、运动、掌握；

编程措辞；

算法；

工程思维。

表：人工智能K12教诲各阶段内容与传授教化任务表

确定内容构造后我们与华东师范大学、北京师范大学等高校和教诲研究机构的教诲学专家们一起磋商和研究适宜K12年事阶段的人工智能学科教诲理念。
充分听取各家见地后制订了人工智能K12学科教诲体系设计的几个原则：

知识内容的科学性和专业性；

讲授知识的同时看重对方法和能力的培养；

根据学生在不同年事阶段的认知水平和学习方法特点制订相应的课程。

人工智能学科教诲作为一门科普和创客教诲课程，首先要担保它的科学性和专业性。
我们向学生传播的知识和方法一定要有确切的依据，经得起考虑和验证。
这表示在人工智能学科架构和观点事理两个方面，我们不能把与人工智能无关的知识体系包装成所谓“人工智能”课程，也不能把缺点的理论和方法教授给孩子们。

在小学阶段，学生的自律能力每每比较差，研发课程时就应充分考虑如何引发学生的学习兴趣。
我们的做法是在授课时通过有趣的故事进行情景引入，在知识点讲授环节则要把稳内容不宜过多，每节课不应超过三个知识点；连续进行知识讲授的韶光不宜超过15分钟，否则孩子们很难有足够的耐心听下去，同时设计紧扣知识点并且参与感与意见意义性都比较强的教室互动环节让孩子们更随意马虎地接管和节制知识内容。

中学阶段的学生具备了一定的数学和物理学根本，在内容设计上就要考虑引发学习兴趣的同时，让课程内容更多地与学生已学过的数学和物理学知识相结合，既能起到巩固根本学科知识的浸染，又能让孩子们对人工智能的数学根本和学科知识产生更深入的认识。

为了培养学生的创新力，我们在传授教化环节中设计了大量的头脑风暴和动手实践环节，通过创新思维导图、找缺陷法、组合法、分解法等办法演习孩子们的创新意识和创新能力。

此外，我们在配套教具的设计上也采取了模块化、可DIY的办法，通过大量的动手实践环节提升孩子的动手能力、沟通协作能力。

四、人工智能教诲的未来展望

随着人工智能中小学教诲体系的建立和完善，我们开始了一些新的思考：未来的人工智能K12教诲将走向何方？

我认为人工智能教诲的未来将向专业化和多元化的方向发展。

专业化是大势所趋，随着我们对人工智能以及人工智能教诲理念的认知的逐步深入，与人工智能无关或干系度不高的内容产品将会与人工智能教诲体系分开，将会有越来越多的精良人工智能教诲产品涌现。

而在教诲形式上，将会涌现多元化的方向：

在中小学内将与信息技能教诲或创客教诲深度领悟，未来会有一些具威信性的知识和能力水平考试或竞赛涌现，让教诲成果更加标准化，更加易于验证；

在校外培训领域，将会与机器人教诲、创造力课程、编程教诲领悟；

会与科普、儿童文学相结合，涌现人工智能科普教诲为主题的，与《海底小纵队》、《不一样的卡梅拉》、《神奇校车》等相似的科普文学作品或者动画影音产品；

会于互联网媒体形式产生更多的结合，例如基于慕课平台、影音录播直播平台、知识付费平台的人工智能科普和教诲产品。