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文 / 教育 孟令豹

北京黑芝麻胡同小学、府学胡同小学在二年级尝试开设人工智能课。面对这群小小年纪的学习者,老师格外注重“互动式”“游戏式”教学设计。在“机智如我”这门课中,老师通过播放蚂蚁佐罗识别同卵四胞胎的视频,让孩子们对人脸识别有了直观了解,让这些小粉丝迷上人工智能。黑芝麻胡同小学教师刘晓烨说:“学生兴趣浓厚,也能促使老师不断学习。讲授一门课,其实是我们和学生共同学习进步。入门后,有些学生甚至会在某些问题上成为我们的老师。”

北大附中自开设开源硬件课程以来,学生已在科技期刊《无线电》发表论文20余篇,“一种智能家居环境控制系统”等7项发明获得专利授权,在全国青少年科技创新大赛和全国中小学电脑制作活动中获得多个奖项。许多学生表示了将来从事人工智能研究的意愿。人大附中学生王岳卿和同学们去清华自动化系实验室体验学习时,看到了仪器展示观测到的小鼠脑神经活动,非常震撼:“我们看到了人工智能未来发展的一个方向,希望将来我也能在这一领域做出贡献。”

针对中学生探究心理强的特点,中学的人工智能课堂设置了更多动手实践环节。在北大附中的开源硬件基础课上,陈清伟老师引导学生通过观察、思考、设计、制作等活动获得丰富的学习体验。学生们取得了一批令人惊喜的人工智能项目成果:以智能摄像头为主要模块设计的号贩子预警器,利用颜色识别模块和MP3播放模块,为全色盲患者制作的色彩音乐转换手表……

针对中学生探究心理强的特点,中学的人工智能课堂设置了更多动手实践环节。在北大附中的开源硬件基础课上,陈清伟老师引导学生通过观察、思考、设计、制作等活动获得丰富的学习体验。学生们取得了一批令人惊喜的人工智能项目成果:以智能摄像头为主要模块设计的号贩子预警器,利用颜色识别模块和MP3播放模块,为全色盲患者制作的色彩音乐转换手表……

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早在2003年,人大附中就开始开发机器人相关课程。经过不断探索,学校已构建起由基础类课程、发展类课程和高端类课程组成的“人工智能+X”课程体系,包括机器人、数据挖掘、计算机视觉、无人驾驶等20多门课,让学生实现从感知到认知、再到创新的提升,全面增强学生的素养。2018年,人大附中成立了全国基础教育阶段首个人工智能实验班。北大附中开设的人工智能课程,则涉及科学、工程、艺术、数学等多个领域,比如开源硬件基础、python程序设计、简易机器人制作以及智能小车挑战赛等,满足学生的多种需求,挖掘他们的兴趣和潜力。

北大附中则请来许多高校教师做“外援”。这个学期,北京大学地球与空间科学学院副教授陈斌给北大附中的学生们开设了“人工智能高级俱乐部”课程。自2017年以来,北大附中还与北京大学联合创建了信息创新实验室,与北京理工大学合作开设了“水下机器人”课程。通过专项计划,一些学生得以走进高校实验室,了解甚至参与更前沿的人工智能课题。“我们的课程需要教师具有工科背景,能熟练掌握编程语言。如果他们还具备硬件设计能力,能够根据学生的需求设计合理的硬件平台,引导学生思考问题,帮助学生解决问题,会对学习更有帮助。”北大附中信息与通用技术中心主任毛华均说。

为了对该系统的性能进行深入的验证,由中山大学肿瘤防治中心牵头联合全国5家不同地区、不同级别的医院进行多中心研究,采用该系统对其提供的来自84424例患者的共1036496张内镜图像进行了识别和分析,证实该人工智能系统对上消化道癌的总体诊断准确率可达90%以上。

从事信息技术教育十几年的王振强坦言:“中小学普及人工智能课程,对师资挑战很大。缺少能胜任相关课程的教师,导致一些中小学的人工智能课程还处在起步阶段。”

教育信息化是教育现代化的重要内容,是实现教育现代化的重要步骤。人工智能、大数据等各种新兴技术的迅猛发展和不断突破,使得包括教育在内的很多行业发生了翻天覆地的变化,为教育信息化、标准化带来新机遇与新挑战。

人工智能课,在中学里教些什么?