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中小學AI教學還需邁過哪些坎

時間:2018/10/12 8:42:08

來源:文匯報    作者:張鵬 朱穎婕    選稿:東方網教育頻道 陳樂 夏荔

新學期伊始,上海中學"腦科學與人工智慧中心"落成,並面向全校高一學生開設類腦、腦疾病和腦科學相關拓展課。來給學生上課的20多位授課老師大多是來自中國科學院神經科學研究所、中國科學院自動化研究所類腦智慧研究中心以及華山醫院的專家。而市西中學在企業支援下建立的人工智慧創新實驗室,則為學生圖像識別領域的知識學習提供了可能。

在全球熱議人工智慧(AI)人才培養的當下,滬上各個中小學打造AI課程和社團的熱情空前高漲。但冷靜思考下不難發現,人工智慧的多領域應用和跨學科研究特徵給中小學開設相關課程帶來了不少屏障——AI課程內容尚無統一的標準,專業師資團隊尤其欠缺,硬體配套設備不足以支撐展現技術本身的魅力……如何通過中小學課堂給青少年植入人工智慧的基因,這條探索之路才剛剛起步。

"摸著石頭過河",AI課程各顯神通

今年2月起,滬上高中第一門人工智慧相關課程《人工智慧初步》在市西中學正式"上線"。

人工智慧的課堂是怎樣一番景象?記者近日在市西中學人工智慧創新實驗看到,四名男生圍著門口的人臉簽到系統玩得不亦樂乎。學校科技總輔導員錢晉從日常生活中常見的圖像識別為例,一步步為學生剖析人工智慧視覺圖像的捕捉、識別機制。"如何識別不同種類的鳶尾花?"錢晉的問題引得選修這門課程的16名中學生快速思考,他們大多具備較好的數學基礎,對於人工智慧有興趣、但了解不多。"若將鳶尾花通過二維坐標係標注出來,通過計算,就能大致判斷這種花的種類。"錢晉説,但凡涉及複雜運算公式,他大多只是講解推導的過程。

其實,AI課程教什麼,大多學校都在"摸著石頭過河"。錢晉在大學期間曾修習過圖像識別的專業課,與市西中學合作的商湯科技也是專攻圖像識別技術,因此,市西中學的 AI課程重點關注圖像識別。"每次上課的課件內容、課程設計、拍攝的視頻等,都是我在參考教材的基礎上自己摸索出來的。"錢晉説。

無獨有偶,本學期,感覺整合、神經環路發育、體細胞克隆猴技術、衰老等一系列神秘而有趣的術語,出現在了上海中學《腦科學與人工智慧》課堂中,不難發現,這門課程的靈感來自神經科學領域。該校生物教師、腦科學與人工智慧中心負責人全嬋蘭表示,AI課程的建設勢必要走上"融合課程"之路。

而作為全國首批40所人工智慧教育實驗基地學校之一,格致中學也從這個新學期開始正式在黃浦、奉賢兩個校區推出了兩門AI拓展課——《人工智慧》和《人工智慧基礎:原理與實驗》。此外,不止高中階段,當前不少初中、小學也在積極試水AI教學。

AI課程"依賴硬體"的底色要求學校"打開大門"

"不得不説,有了配套創新實驗室和商湯科技提供的無人機、智慧機器人等教學工具,人工智慧課程一下子變‘活’了。"錢晉向記者展示了創新實驗室裏的各種高科技設備:一台百萬元級別的超算電腦單獨放置在隔間,供學生們在電腦上進行模擬實驗所用。"這臺超算電腦的計算能力遠遠超過了學生使用所必需的計算能力,它發動起來好比飛機起飛,能量無窮。"

在錢晉看來,AI課程對於學校硬體設施的依賴程度較高,只有配備相關實驗設備和器材,學生才能切實感知AI給生活帶來的變化。當然,企業更具"科技敏感性",能夠觸摸到科技發展的最前沿。因此現在,每當商湯科技研發出新的機器人或者AI産品,就會送一台到市西中學的創新實驗室進行互動檢驗。

不過這層硬體底色也給學校帶來新的課題——想要開設AI課程,就要打開校門,與企業和研究所等社會資源進行合作。目前上海約有十所中小學與商湯科技合作開發AI相關課程,全國範圍內,與其合作的學校不下百所。

格致中學85後資訊科技教師季金傑認為,"AI課程不能紙上談兵,我希望讓學生參與一些偏應用類的實驗,加深對人工智慧原理和應用方向的理解。"不過,他也坦言,要開設帶有實驗性質的課程並非易事,因為這需要相當程度的基礎硬體條件支援。

AI課程教師的"一桶水"怎樣得來

"自己先有一桶水,才能給學生一碗水。"這一教師教學中眾人皆知的規律,對於執鞭人工智慧課程的教師而言,挑戰卻很大。

記者從一些已經開始創建AI課程的中小學了解到,現在的授課教師普遍由原來的勞技、資訊技術、物理學、數學教師擔任,也就是説其中不少老師基本沒有人工智慧專業的學科背景,而且幾乎都是出於興趣"後天自學"。

因為AI課程專業性較強,在上海中學,授課教師均為外聘的專業人員。本學期,中國科學院神經科學研究所研究員顧勇被上海中學外聘為《腦科學與人工智慧》課程的專業教師,他將為學生教授《空間感知》相關專業內容。此外,在顧勇的指導下,上中還特別配置了四五套系統感知實驗裝置,方便學生動手實驗。

畢業于教師教育專業的季金傑本來是人工智慧領域的"門外漢",去年年底,由於國務院印發《新一代人工智慧發展規劃》,明確提出在中小學階段設置人工智慧相關課程,逐步推廣編程教育,建設人工智慧學科,不久後一支特殊的教材編寫隊伍在華東師範大學成立了,季金傑和另外兩位同事一起被選入了編寫組。

"從全國範圍來説,中小學的 AI課程都是剛剛起步,因此相關的教師培訓很少。"於是,從去年年底到今年4月教材正式出版,大約四個月時間裏,季金傑一直在編寫組舉辦的培訓中不斷汲取知識,此外,他還利用業餘時間自行學習了 《深度學習》《21個項目玩轉Tensorflow》等AI相關專業書籍。"怎麼辦呢?輸在起跑線上,只能迎頭趕上了。"