把握底層邏輯，構(gòu)建人工智能教育體系
教育部日前部署中小學(xué)人工智能課程教學(xué)、資源建設(shè)及試點(diǎn)工作，要求2030年前實(shí)現(xiàn)基本普及。這對(duì)搶占全球人工智能技術(shù)和人才高地至關(guān)重要，必將引發(fā)教育領(lǐng)域的系列深層變革。順利推進(jìn)人工智能教育，需深化基礎(chǔ)研究，把握底層框架和邏輯，做好體系化構(gòu)建。
人工智能教育的理論基礎(chǔ)和底層系統(tǒng)
人工智能教育怎么定位？要根植于對(duì)知識(shí)本質(zhì)的把握。人工智能是一種新型知識(shí)，其知識(shí)來(lái)源是信息社會(huì)，知識(shí)本質(zhì)是人機(jī)互動(dòng)，知識(shí)范圍是眾多學(xué)科復(fù)合，知識(shí)標(biāo)準(zhǔn)界定也有新的邏輯、結(jié)構(gòu)和方法，復(fù)雜程度超過(guò)以往任何知識(shí)類型，知識(shí)價(jià)值指向人機(jī)協(xié)同和人機(jī)共生，知識(shí)性質(zhì)有更多不確定性，需要更多批判性審視。人工智能教育普及，需要搭建系統(tǒng)框架，組織強(qiáng)大的多學(xué)科團(tuán)隊(duì)協(xié)同攻關(guān)，圍繞人工智能知識(shí)理論基礎(chǔ)，從知識(shí)原點(diǎn)層面研究其本質(zhì)、來(lái)源、范圍、標(biāo)準(zhǔn)、價(jià)值，解決“為何”“如何”“何為”問(wèn)題，為教育教學(xué)定向把航。
人工智能教育何以支撐？要著力于課程內(nèi)容的組織。人工智能作為一種新的知識(shí)類型，正處于快速知識(shí)化過(guò)程。今年8月，聯(lián)合國(guó)教科文組織發(fā)布了師生人工智能能力框架?！睹嫦?qū)W生的人工智能能力框架》強(qiáng)調(diào)學(xué)生的四種核心能力，包括“以人為本的思維方式、人工智能倫理、人工智能技術(shù)和應(yīng)用、人工智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)”，在理解、應(yīng)用和創(chuàng)造三個(gè)等級(jí)維度下，概述了學(xué)生應(yīng)具備的12項(xiàng)能力，詳細(xì)說(shuō)明了相關(guān)課程目標(biāo)和特定領(lǐng)域的教學(xué)方法。
人工智能教育潛力如何？主要看體系化水平和程度。人工智能教育行動(dòng)，重在知識(shí)篩選、傳播、分配，推動(dòng)實(shí)踐發(fā)展，并在實(shí)踐中提出更多、更高、更復(fù)雜的知識(shí)需求。按照人類知識(shí)產(chǎn)生、發(fā)展、增長(zhǎng)的進(jìn)程與經(jīng)驗(yàn)，任何新興學(xué)科內(nèi)容進(jìn)入學(xué)校課程，都需要有統(tǒng)領(lǐng)概念、體系框架和經(jīng)典腳本，一般都會(huì)經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)段的創(chuàng)建、積累、實(shí)驗(yàn)與循證，沉淀和煉制標(biāo)準(zhǔn)知識(shí)體系，找到具有“定海神針”作用的核心點(diǎn)，然后體系化，進(jìn)而開發(fā)分級(jí)分類的教學(xué)材料以支撐教學(xué)。
開創(chuàng)人工智能教育新賽道新空間新優(yōu)勢(shì)
人工智能教育如何開展，是世界各國(guó)面臨的新課題。
一是開創(chuàng)新賽道。人工智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)，需要學(xué)生深入理解人工智能系統(tǒng)架構(gòu)，學(xué)習(xí)如何識(shí)別和定義問(wèn)題、設(shè)計(jì)解決方案，并利用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案。目前實(shí)踐中大多采取的是“講練”模式，以“輸入”學(xué)習(xí)為主。為提高有效性，應(yīng)建立真實(shí)情境、真實(shí)任務(wù)、真實(shí)研究，把知識(shí)、原理、思維、方法、技術(shù)等嵌入任務(wù)情境之中，讓學(xué)生在完成任務(wù)的實(shí)踐過(guò)程中學(xué)習(xí)、研究，并將創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)學(xué)、研、產(chǎn)、創(chuàng)一條龍。
二是開創(chuàng)新空間。人工智能涉及眾多學(xué)科，例如計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息論、控制論、醫(yī)學(xué)、哲學(xué)等。人工智能課程教學(xué)的空間環(huán)境、技術(shù)工具、認(rèn)知場(chǎng)景，目前大部分學(xué)校都難以滿足。當(dāng)前，亟須建立社會(huì)化解決途徑，盤活社會(huì)場(chǎng)館資源，為人工智能教育提供物質(zhì)基礎(chǔ)。學(xué)生應(yīng)通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)和項(xiàng)目，如編程、數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)等，加深對(duì)人工智能技術(shù)的理解，明白其真實(shí)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)、真實(shí)情境支撐的特性。
三是開創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)。人工智能教育內(nèi)容包括推理方法、機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語(yǔ)言理解、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、智能機(jī)器人等方面，很多都是前沿課題。目前人工智能教育邏輯結(jié)構(gòu)、知識(shí)增長(zhǎng)規(guī)律、獲得知識(shí)途徑、成果檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等，尚未形成系統(tǒng)理論。因此，早布局，早發(fā)力，開創(chuàng)人工智能新優(yōu)勢(shì)，意義重大。目前，部分國(guó)家已將人工智能學(xué)習(xí)目標(biāo)納入國(guó)家課程，并制定了教師專業(yè)發(fā)展計(jì)劃，有望成為教育躍升的杠桿。
聚焦范式更新，促進(jìn)教育迭代升級(jí)
以往，我們教育的傳統(tǒng)范式是教—學(xué)—評(píng)。經(jīng)過(guò)一輪又一輪改革，教育范式已經(jīng)進(jìn)化為教—學(xué)—做—（用）—評(píng)。人工智能教育范式，可以反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)設(shè)計(jì)，即：用—做—學(xué)—教，再加以場(chǎng)景支撐、情境認(rèn)知、評(píng)價(jià)牽引，構(gòu)成人工智能教育新態(tài)范式。筆者2016年—2019年在深圳等地建立基地，并與多方合作開展實(shí)驗(yàn)。我們把“用—做—學(xué)—教”作為操作系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)際觀測(cè)，總結(jié)出如下策略：
一是以用促學(xué)。我們2018年—2019年在深圳實(shí)施了《人工智能促進(jìn)區(qū)域教育整體提升行動(dòng)》。其中，人工智能教育采用“以用促學(xué)”方式推進(jìn)。在實(shí)驗(yàn)學(xué)校先讓學(xué)生“玩AI”，包括人工智能應(yīng)用前沿六大場(chǎng)景，分組輪流到AI小鎮(zhèn)盡情玩，動(dòng)員各人工智能廠家在學(xué)校各個(gè)角落安放不同類型智能設(shè)備，作為免費(fèi)展示體驗(yàn)互動(dòng)窗口。孩子們?cè)谕娴倪^(guò)程中，逐漸體會(huì)到AI的有趣之處，并激發(fā)了動(dòng)手科研的興趣。
二是現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用。有的學(xué)生研究組想利用人工智能設(shè)計(jì)交通智能預(yù)警系統(tǒng)，發(fā)布每天上下學(xué)高峰時(shí)段的車流量實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，解決該時(shí)段交通擁堵問(wèn)題。還有的想設(shè)計(jì)考試無(wú)人監(jiān)管系統(tǒng)，有的想研制教學(xué)機(jī)器人，等等。這些研究涉及人工智能知識(shí)、原理、技術(shù)、工程等所有要素，是鞏固所學(xué)知識(shí)的良好手段。
三是先用先學(xué)。當(dāng)學(xué)生面臨一個(gè)亟待解決的問(wèn)題時(shí)，先適量運(yùn)用知識(shí)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，再根據(jù)需求逐步拓展。如學(xué)校舉辦大型現(xiàn)場(chǎng)會(huì)，學(xué)生為此研制服務(wù)機(jī)器人，就經(jīng)歷了繪制學(xué)校地圖、整理學(xué)校簡(jiǎn)介、學(xué)習(xí)3D建模等步步深入的過(guò)程。
四是急用急學(xué)。如某學(xué)生要做一款互動(dòng)軟件用于即將舉行的項(xiàng)目展示交流活動(dòng)，老師可以允許他調(diào)整課時(shí)，投入精力集中研制，并為其配備指導(dǎo)教師、實(shí)驗(yàn)室及設(shè)施設(shè)備支持，在考評(píng)上也可予以專門考慮。
目前，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)小組在北京、深圳的實(shí)驗(yàn)、評(píng)估和論證，“用—做—學(xué)—教”作為人工智能教育的范式基本可行，契合人工智能的強(qiáng)互動(dòng)性、邏輯的強(qiáng)復(fù)雜性、知識(shí)的強(qiáng)不確定性和增長(zhǎng)的強(qiáng)疊加性，契合新一代學(xué)習(xí)科學(xué)建構(gòu)與認(rèn)知原理，有望促進(jìn)智能時(shí)代育人模式轉(zhuǎn)型。（華南師范大學(xué)人工智能與課堂教學(xué)交叉研究中心研究員 呂文清 北京大學(xué)教授、國(guó)家社科基金重大專項(xiàng)工程首席專家甄橙）
編輯：遲明緒
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