人工智能+創(chuàng)客，在高中開始培養(yǎng)AI人才

范云春

摘 要：2015年，也被稱為中國(guó)的“創(chuàng)客”元年，經(jīng)過3年的發(fā)展和實(shí)踐，創(chuàng)客教育已經(jīng)進(jìn)入集中爆發(fā)期。隨著大數(shù)據(jù)、人工智能時(shí)代的到來，尤其是2016、2017年阿爾法狗的出現(xiàn)、人臉識(shí)別技術(shù)在生活中普及應(yīng)用，掀起了人工智能學(xué)習(xí)的熱潮。高中信息技術(shù)新課程方案中人工智能的加入，也必將促進(jìn)創(chuàng)客教育及精神的深入發(fā)展。立足于人工智能+創(chuàng)客，對(duì)高中AI人才培養(yǎng)策略進(jìn)行了重點(diǎn)探究，希望為高中信息技術(shù)教學(xué)貢獻(xiàn)一份力量。

關(guān)鍵詞：人工智能+創(chuàng)客;高中;AI人才

近年來，人工智能成為人們討論的焦點(diǎn)，其火熱程度甚至蔓延到了學(xué)生群體。智能教育項(xiàng)目也由此而生，人工智能相關(guān)課程納入中小學(xué)階段，對(duì)編程教育進(jìn)行大力推廣，通過人工智能競(jìng)賽、人工智能科普創(chuàng)作等形式實(shí)現(xiàn)智能教育。與此同時(shí)，國(guó)家的工信部也對(duì)智能教育項(xiàng)目出臺(tái)了相應(yīng)的三年行動(dòng)計(jì)劃，對(duì)各項(xiàng)發(fā)展目標(biāo)進(jìn)一步進(jìn)行確認(rèn)，使其成為明確的技術(shù)指標(biāo)，為人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了有力依據(jù)。

一、課程標(biāo)準(zhǔn)解讀

隨著國(guó)家新課程標(biāo)準(zhǔn)的修訂完成，在本次“新課標(biāo)”改革中，還有一些新變化，將物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能這三塊跟信息技術(shù)相關(guān)的內(nèi)容納入其中。

信息技術(shù)高中“新課標(biāo)”的方案中共分為三大類別，分別為必修課、選擇性必修課和選修課。人工智能主要出現(xiàn)在信息技術(shù)課程中，課程結(jié)構(gòu)如下表所示：

高中信息技術(shù)必修課程是學(xué)生必修的課程內(nèi)容，也是提高其信息素養(yǎng)的重要基礎(chǔ)，更是他們適應(yīng)AI時(shí)代必練的“技能”，包括“數(shù)據(jù)與計(jì)算”和“信息系統(tǒng)與社會(huì)”兩個(gè)模塊。

高中信息技術(shù)選擇性必修課程是基于學(xué)生個(gè)性化發(fā)展和升學(xué)的共同考量下而設(shè)計(jì)的。技術(shù)選修課程則是為了滿足學(xué)生的興趣愛好，促進(jìn)他們的學(xué)業(yè)發(fā)展和職業(yè)選擇而設(shè)計(jì)的。

二、人工智能+創(chuàng)客對(duì)高中生的重要作用

人工智能在中學(xué)階段開設(shè)具有重要意義，不僅可以增強(qiáng)學(xué)生的認(rèn)識(shí)和體驗(yàn)，還能使他們獲得一種全新的思維。《人工智能基礎(chǔ)》（高中版）中從人工智能的發(fā)展歷史到人工智能在各行業(yè)的應(yīng)用，以及后邊章節(jié)“察異辨花”中分類器介紹和最后章節(jié)圍棋高手中阿爾法狗等內(nèi)容知識(shí)，使學(xué)生了解其語(yǔ)言特征、智能化問題解決的基本策略，這對(duì)高中生來說，都是一種全新的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，這種體驗(yàn)激勵(lì)著他們不斷地發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，利用時(shí)間和空間去學(xué)習(xí)探索。而我們創(chuàng)客教育中各種傳感器、arduino、樹莓派等硬件以及一些Scarth類開源軟件，是提高學(xué)生分析問題、解決問題的重要途徑，也是培養(yǎng)學(xué)生思維、提高其信息素養(yǎng)的重要方式。通過人工智能和創(chuàng)客教育的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解人工智能語(yǔ)言的基本特征，智能化問題解決的基本策略，這對(duì)提高學(xué)生的實(shí)踐能力、擴(kuò)展其知識(shí)領(lǐng)域、擴(kuò)展他們的思維空間都具有重要的意義。

三、將高中生培養(yǎng)成為適應(yīng)AI時(shí)代的人

高中教師想要培養(yǎng)學(xué)生成為人工智能時(shí)代的高素質(zhì)人才，重點(diǎn)不在于將其培養(yǎng)成為開發(fā)這門技術(shù)的人才，而是適應(yīng)這個(gè)時(shí)代的人才。在具體實(shí)施過程中，高中教師尤其是信息技術(shù)教師可從以下幾個(gè)方面著手。

第一，轉(zhuǎn)變師生觀念。首先應(yīng)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)AI的理解。AI主要是指計(jì)算智能、感知智能、人之智能，包括的內(nèi)容眾多，如能存會(huì)算、能看會(huì)認(rèn)、能理解等核心技術(shù)。其次，改變教師認(rèn)知。教師在充分重視人工智能方面的教學(xué)之外，還應(yīng)切實(shí)體會(huì)到人工智能是一門嚴(yán)肅的科學(xué)，不能將其上為放松學(xué)生心情的娛樂課。最后，引導(dǎo)學(xué)生用AI的思維去思考問題，并將其作為一種工具或方法。也就是說學(xué)生不需要了解AI背后的原理，但能夠自覺地運(yùn)用AI，知道通過強(qiáng)化訓(xùn)練的方式讓機(jī)器做一些只有人才能做的工作。

第二，創(chuàng)造交互式的感知體驗(yàn)環(huán)境，大大改變了以往的學(xué)習(xí)環(huán)境，縮短了與學(xué)生之間的距離，可以被廣大學(xué)生感知。在此基礎(chǔ)上，對(duì)AI知識(shí)體系進(jìn)行重新構(gòu)架，其內(nèi)容包括深度學(xué)習(xí)、語(yǔ)言識(shí)別、自然語(yǔ)言處理等。

第三，在創(chuàng)客大爆炸時(shí)代，做好人工智能技術(shù)儲(chǔ)備。在具體實(shí)施過程中，教師可嘗試一些基于Intel人工智能芯片的教學(xué)案例。Scarth作為普及AI教育的抓手是非常精準(zhǔn)的，實(shí)踐證明，Scarth編程教育對(duì)提升學(xué)生的思維品質(zhì)具有重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)，由學(xué)生自主動(dòng)手開發(fā)的小游戲，往往能激發(fā)他們的參與積極性，有的學(xué)生甚至?xí)恢备M(jìn)自己的游戲進(jìn)度，甚至設(shè)計(jì)出一個(gè)虛擬對(duì)手，這樣的思考過程就與人工智能有些類似。

第四，加強(qiáng)各學(xué)科教師之間的聯(lián)系。要想教好人工智能，提高學(xué)生的信息素養(yǎng)，需要各學(xué)科教師的共同努力，尤其是數(shù)學(xué)、生物、物理等學(xué)科。以《人工智能基礎(chǔ)》（高中版）中“牛刀小試：察異辨花”這章為例，在鳶尾花特征向量提取中用到數(shù)學(xué)中向量計(jì)算、函數(shù)等，介紹了分類器原理等，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到在人工智能時(shí)代，各個(gè)學(xué)科之間都要緊密聯(lián)系。與此同時(shí)，以創(chuàng)客中最普及的智能小車為例，用到紅外線、超聲波、可視化編程等知識(shí)，使物理學(xué)中的知識(shí)得到了實(shí)踐和運(yùn)用，又增加了學(xué)生編程的熱情和興趣，鍛煉了學(xué)生的邏輯思維能力，啟發(fā)了他們的興趣。

人工智能+創(chuàng)客走進(jìn)高中課堂會(huì)很受學(xué)生歡迎，他們通過學(xué)習(xí)，掌握了基本的人工智能算法和物理學(xué)、數(shù)學(xué)、生物學(xué)等相關(guān)知識(shí)的應(yīng)用，提高了學(xué)生的跨界創(chuàng)新能力和信息素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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編輯 王 敏