人工智能課怎麽上？看看這些中學的新做法

來源：據解放日報（記者：許沁 龔潔芸）

去年底，國務院印發《新一代人工智能發展規劃》，明確指出人工智能成為國際競爭的新焦點，應逐步開展全民智能教育項目，在中小學階段設定人工智能相關課程、逐步推廣編程教育、建設人工智能學科，以培養複合型人才，形成我國人工智能人才高地。

今年4月，全球第一本面向高中的人工智能教材——《人工智能基礎（高中版）》面世，並在滬上多所首批“人工智能教育實驗基地學校”試點人工智能課程。

如何讓人工智能教育滲入基礎教育領域，讓更多學生接受這一當今最前沿的高新技術的啟蒙？今年新學期，人工智能走進更廣闊的課堂太空，還要面對幾道坎？

人工智能課怎麽上？

既能體驗感受,也可動手操作實踐

第一個人工智能高中課堂，是什麽樣的？

新學期，走進市西中學人工智能實驗室，門口的人臉簽到系統，可快速準確地識別記錄來訪者的人臉、時間、位置等資訊；智能遙感應用，基於深度學習技術，系統自動提取遙感影像中的路線、飛機艦船、地物類型等資訊，具備遙感數據自動化處理和分析能力，在“地理課堂”中大顯身手；擁有機械臂、攝影頭和視覺控制模塊的機器人，實現了手勢的控制，與傳統遙控器指揮的機器人相比，好像多了幾分智能的“大腦”；學生自己搭建的無人小車，在模擬路線上自動轉彎、加速、避障，自動感應信號紅燈停、綠燈行；智能音箱，可以自由地和它互動，輕鬆實現人與機器的“對話交流”……

▲市西中學科技老師錢晉正在為學生上人工智能課。

從今年2月27日起，人工智能課程在市西中學開課。作為拓展性選修課程，本學期，每周二下午人工智能課程面向高一、高二學生開設。影像識別技術課上，學生們坐在電腦前，與老師互動，再到電腦教學實驗平台上自己操作實驗，設計出項目，最後動手將項目轉化為應用於實際生活中的作品。學生上課時，面對一台電腦，裡面預裝了商湯科技自主開發的深度學習算法平台，平台上都是緊密貼合《人工智能基礎》教材的實驗內容，學生們可以在這個教學實驗平台上進行深度學習模型訓練和定製算法擴展。

何為“機器學習”？什麽是“人臉識別”？怎樣搭建電動小車？……上海交通大學影像處理專業碩士畢業生、科技老師錢晉，為學生一一講述人工智能的關鍵點。在人工智能實驗室的學習環境中，學生既能體驗感受，也可以手動操作實踐。小葉同學說，課上體驗了機器小車，感覺“很好玩”。

新學期，華東師范大學第二附屬中學也開啟了人工智能基礎課程。“在往期開課經驗的基礎上，課程內容包括人工智能概述、經典分類、深度學習、影片理解、機器創作、移動機器人項目，利用有關器材完成移動機器人的設計、組裝和調試、項目展示，以及機器人比賽項目中的工程設計、電子電路、程式設計、機械結構與製造、比賽策略等內容，在教學中不斷完善內容。”《人工智能基礎（高中版）》教材編寫參與者、勞技資訊教研組85後教師陳向東說。

▲華東師大二附中開展機器人操作實踐。

今年4月，由華東師范大學慕課中心、商湯科技、上海知名高中優秀教師共同編著的全球第一本面向高中生的人工智能教材——《人工智能基礎（高中版）》發布，華東師范大學第二附屬中學、上海交通大學附屬中學、清華大學附屬中學、市西中學等40所學校成為首批“人工智能教育實驗基地學校”。

高中開課意義何在？

啟蒙教育,為大學學習提供方向

人工智能課程的第一課，確實“好玩”，但之後的課程也讓不少學生感到有難度，聽完“似懂非懂”。“人工智能是教育的前沿熱門，更是未來方向，雖然人工智能課程涉及到一些高深的數學知識，但這些理論學習並不是教學的主要目的，並非為了攻克人工智能的核心技術，而是想讓學生掌握人工智能的原理，為了給學生構建面向未來人工智能社會的一種基本認識，讓他們對社會發展的方向和趨勢有一個整體把握，更好地為未來做好準備。”市西中學副校長林勤說。

上海交通大學附屬中學資訊技術教師胡志洪認為，對於絕大多數學生而言，高中階段的學習，應該是人工智能的 “啟蒙階段”，比如對於“什麽是人工智能”有一個大概的了解、體驗，並且理解和掌握相關的基礎知識。如今，對於人臉識別、影像識別，很多學生已經接觸，並且簡單了解了其中的原理。

格致中學物理老師徐正一也認為，高中階段的人工智能學習，最主要的目標是讓學生了解相關原理、掌握基本知識。“這對於很多即將踏入大學的高中生而言，對人工智能有了初步的了解和興趣，將為他們進入大學選擇相關專業提供方向。”他認為，其實和目前學校內很多科創競賽一樣，隨著人工智能課程普及，也會有一批在這方面有天賦的孩子可以參與比賽，做些人工智能的成品。

▲市西中學學生們在上人工智能課。

盲人進入電梯後，如何準確撳下電梯裡的樓層按鈕？其實，早在去年，市西中學高二研究型課程課題研究時，就有學生提出了 《盲人在電梯中準確撳下樓層按鈕的方案設計》，這是一個典型的人工智能方案。在林勤看來，學生所設想的語音方案和腕表方案，都是利用人工智能技術來設計的，這也說明，學生在自己的學習生活中，已經開始接觸並對人工智能技術有了學習需求。還有些高二學生已學完了深度學習、深度神經網絡、Python語言編程等人工智能相關內容，並且加載到機器人的運行中。“基礎教育就應該為他們提供必要的資源和課程，這既是教育面向現代化，教育與科技發展、社會發展接軌的具體表現，也是教育走向個性化、促進學生個性發展的具體措施。”林勤說。

開設人工智能課程，為高中生打造了面向未來的智慧學習環境，探索了一種嶄新的學習方式。下一步，市西中學打算分步走：在廣泛開展包括講座、文化旅遊在內的人工智能科普活動，普及提高學生對人工智能的認識之外，開展課程學習和實驗室同步建設，通過開設人工智能的拓展型、研究型課程，讓學生從基本的對人工智能原理、模塊功能了解開始，逐步進入語言和算法的學習，進一步建設與人工智能課堂配套的實驗室，從而探索人工智能的學校教育管理。

老師面臨哪些挑戰？

克服思想障礙,開展人工智能培訓

近日，本市印發《關於全面深化新時代教師隊伍建設改革的實施意見》，其中提到“加強人工智能等新技術對教師隊伍建設影響的研究，深入推進大中小幼教師資訊技術應用能力提升工程”。人工智能課程無疑對老師提出了高標準和新要求，這塊“短板”如何補？

事實上，現有基礎教育領域教師隊伍中，大部分人對人工智能技術較為生疏。相比年輕老師，在中老年教師群體中開設人工智能課程，確實面臨諸多挑戰。因此，人工智能課程建設，不僅要面向學生，面向這門課的老師，還要面向全體教師開展大培訓。從人工智能拓展開去，老師理解後，再把想法傳遞給學生，讓學生把這種方法應用到自己的學習中，提高學習效率。

“開設人工智能課程，是學校面向未來的教育的組成部分。這種背景下，需要構建一個讓教師了解人工智能、感悟人工智能、學習人工智能的環境。在高中學段開設人工智能課程，可以在一定程度上為教師的再學習起到催化作用。”林勤說。目前，該校已聘請了專家學者，對全體教師開展了有關人工智能的介紹和培訓，其中有2位老師專門參加了人工智能教學培訓。“什麽是人工智能？為什麽對學生進行人工智能教育？讓學生了解什麽是人工智能，幫助學生培養早期志向聚焦……在這樣一個時代，學校所有教職工都要面向未來思考今天的教育，面向未來思考今天的學生需要為未來作怎樣的準備，怎樣去回應智能化時代。”學校一位接受人工智能培訓的生物老師已在思考：如何利用人工智能原理，將“水”“肥”“光”等綜合考慮，建立一個綠色的實驗生態環境。在業內人士看來，任何新技術的發展本身界面將更易操作，對中老年教師群體而言，其實更多的只是思想上的“障礙”。

▲市西中學學生們在上人工智能課上，搭建智能汽車。

華東師大二附中勞技資訊教研組教師陳向東，有著豐富的學生機器人比賽帶隊經驗。在他看來，現在有很多開源的資料包，學生可以自己獲取，也改變了傳統教與學的方式。他認為，人工智能教學對老師提出了新挑戰：不僅需要老師擅於學習、不排斥新技術，最好還要有一定的“基礎”，比如：英語底子好，能夠閱讀原版刊物的內容，結合學生生涯規劃指導，對學生進行人工智能方面的啟蒙。

面對學生研究的人工智能相關課題時，業內人士認為，還需高校專家、高科技企業專業技術人員等共同參與課題指導，結合社會各方的力量，從基礎教育階段培養，為高校人工智能專業更好輸送人才。

還需攻克哪些難點？

"基礎設施"建設,將決定課程走向

在創新領域，越是年輕的大腦，越能迸發出無窮的創意。因此，人工智能要從娃娃抓起。

新學期，格致中學成為首批人工智能教育實驗基地學校，開設了人工智能課程，這門跨領域的課程由物理老師徐正一和勞技資訊技術老師一起擔綱教學。同時，上海交通大學附屬中學全新的人工智能課程也即將開啟。幾位任課老師坦言，雖然人工智能“高深莫測”，但對於高中生而言，學習的目標卻是清晰而又可實踐的。不少老師感到，在高校裡開設的相關課程，都需要電腦專業的知識和高等數學的分析能力，這門課程需要學生有一定的編程能力，同時結合數學知識，對於高中生而言，確實是全新領域，了解了相關教材後發現，要將人工智能這門課上好還挺難的。

將人工智能進課堂的時間線 “前移”至高中階段，為的就是讓這個年齡階段孩子心中，多一個以人工智能解決現實問題的萌芽。格致中學物理老師徐正一認為，在將人工智能課程開設到高中課堂的同時，也希望能將一些相關的普及知識“前移”到初中學段，比如在初中資訊技術課程中，融合一些淺顯的人工智能原理，將對高中全面進入人工智能課程時代，是一個很好的鋪墊。這些年輕人用人工智能解決問題的點子，可以求助於更多專家、學者做成方案，最終成為成品，運用於生活之中。

人工智能課程在高中課堂剛剛起步，除了師資之外，“基礎設施”也將是決定課程走向的關鍵。上海交通大學附屬中學資訊技術教師胡志洪說，對於高中生而言，課堂如果生動、直接，就會產生濃厚的興趣。對於人工智能課程而言尤其如此。這就對大多數參與人工智能課程的高中提出了要求。“參加培訓時，參觀過專業的人工智能實驗室，對於學生而言，也需要相應的實驗條件，因為動手實踐是科學類課程學習的關鍵。在這本教材之外，如果能夠提供用於實驗的‘半成品’，比如：用於簡單識別小狗、兔子、小豬的影像識別，將原理結合實驗來傳授，效果會好很多。但是，這樣的實驗室不同於大多數高中目前所有的實驗室，由於其特殊的專業性，造價不菲，可能要‘好幾百萬元’。”胡志洪說。

徐正一認為，在教學過程中發現，學生對於純粹理論的知識大多數不感興趣，所以，增加上機實驗非常有必要。實驗條件確實是人工智能進課堂的關鍵，因為人工智能要求的計算量非常大，相應的設備和專業實驗室，目前成為高中課堂廣泛推廣人工智能課程的關鍵。更多人認為，硬體上“高配”投入，要求確實不低，但如果是一般的“標配”，也完全可以進行。

萬事開頭難，人工智能課程進入課堂，雖然首批參與試點的實驗學校還在“摸著石頭過河”，但胡志洪說：“當年電腦還沒普及的年代，提出了‘電腦的普及要從娃娃抓起’，就像如今人工智能課程走進課堂，一樣‘未來可期’。”

圖片除除注明外，由張弛攝