培養(yǎng)AI人工智能教育的課程發(fā)展策略

黃輝聲

提到人工智能（Artificial Intelli-gence），大家的第一印象會(huì)是什么呢？我想大概會(huì)是電影《全民公敵》里那個(gè)擁有人類智慧的機(jī)器人，或是《鋼鐵俠》中的賈維斯智慧助理。這些看似天馬行空、幾乎無所不能的未來助理，都屬于人工智能的范疇。而機(jī)器人項(xiàng)目只是人工智能領(lǐng)域中的一小部分，人工智能的應(yīng)用早已充斥在各行各業(yè)，和我們的生活密不可分。

一、人工智能的發(fā)展歷史

所謂的人工智能，其實(shí)就是利用“人工”編寫的計(jì)算機(jī)程序，模擬出人類經(jīng)過思考的“智慧”行為，這包含模擬人類感官的聽聲辨讀、視覺辨識(shí)，大腦的推測(cè)、學(xué)習(xí)功能，還有人類的動(dòng)作，如移動(dòng)、抓握等行為。

AI并不是新鮮名詞，早在1956年，達(dá)特茅斯學(xué)院舉行的一次會(huì)議中就正式確立了人工智能的研究領(lǐng)域，那時(shí)離現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)明也不過幾年的光景。但是，研究人員發(fā)現(xiàn)自己大大低估了這一工程的難度，當(dāng)時(shí)的人工智能不過是運(yùn)作一些寫好的邏輯程序、處理數(shù)學(xué)定理證明，應(yīng)用其實(shí)并不廣泛，人工智能史上共出現(xiàn)過好幾次低潮。此外，由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)體積龐大，性能又有諸多限制，人工智能發(fā)展很快就面臨瓶頸期。

二、人工智能與生活

時(shí)至今日，由于科技的發(fā)展，電腦的迭代日新月異，AI功能早已充斥在我們的生活中，從交通、娛樂、醫(yī)療等方面隨處可見。例如：iPhone的手機(jī)助理Siri、微信的語音辨識(shí)輸入、社群網(wǎng)站、瀏覽器的廣告投放、串流影音網(wǎng)站的推薦（如優(yōu)酷推薦影片）、手機(jī)地圖的最佳路線規(guī)劃、淘寶的購(gòu)物推薦等。

如何讓計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)AI的運(yùn)行原理呢？我們可以通過四個(gè)方面來實(shí)現(xiàn)：一是搜尋，即尋找最佳路徑、最短運(yùn)算的搜尋方法;二是邏輯推論，即為了讓計(jì)算機(jī)能進(jìn)行推理、抉擇和修正，發(fā)展了許多邏輯推論系統(tǒng);三是統(tǒng)計(jì)和概率，主要目的是通過概率統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)模型，幫助分析數(shù)據(jù)、處理大量數(shù)據(jù);四是建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，模仿生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)與功能，透過輸入的數(shù)據(jù)訓(xùn)練產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的算法模型，學(xué)習(xí)判斷指定問題。

三、人工智能與教育

Bernhard Schindlholzer博士曾經(jīng)在TED Talk的演說中提到：如果你可以有計(jì)算機(jī)助理幫你訂機(jī)票旅館，我們還需要多少旅行社及其從業(yè)人員呢？如果機(jī)器學(xué)習(xí)能從數(shù)干筆數(shù)據(jù)中找出最適當(dāng)、最正確的答案回答，我們還需要多少客服人員呢？未來還會(huì)有多少銀行柜員、理財(cái)專員或保險(xiǎn)經(jīng)紀(jì)人所做的事會(huì)被人工智能自動(dòng)化決策呢？我們必須認(rèn)知到：未來，例行性知識(shí)工作（Rou-tine Knowledge Work）的需求會(huì)降低，我們不再需要例行性工作的員工、辦公室職員或經(jīng)紀(jì)人，因?yàn)槿斯ぶ悄芸梢越邮诌@些工作，為人們做決策。

雖然例行性知識(shí)工作的需求會(huì)降低，但非例行性之開創(chuàng)性知識(shí)工作（Non-Routine Creative KnowledgeWork）的需求會(huì)增加，這些開創(chuàng)性的工作能夠?yàn)槲覀冊(cè)谑澜绺鞯厮龅降膯栴}設(shè)計(jì)解決方案。現(xiàn)在，已經(jīng)有無數(shù)的科學(xué)家、研究人員、物理學(xué)家、程序設(shè)計(jì)師、工程人員在研究這方面的事情，未來人工智能會(huì)在最適當(dāng)?shù)臅r(shí)間提供任何你想知道且正確的信息。所以，當(dāng)具備知識(shí)不再是必要、也不再是那么重要時(shí)，你所要具備的能力應(yīng)該變成如何運(yùn)用知識(shí)的能力。如果被企業(yè)錄用，不再是因?yàn)槟憔邆溥@些知識(shí)，而是你能夠使用所擁有的知識(shí)。

四、人工智能將如何改變教育

人工智能給教育會(huì)帶來什么樣的改變？答案眾說紛紜，甚至有人認(rèn)為這只是花哨的噱頭！事實(shí)上，在過去幾年，世界各地利用計(jì)算機(jī)及通訊等信息化技術(shù)來解決教學(xué)問題的例子已經(jīng)多到族繁不及備載。許多教育技術(shù)的學(xué)者也在實(shí)際研究中發(fā)現(xiàn)：適當(dāng)使用信息技術(shù)確實(shí)可以達(dá)到以前的教學(xué)方式所無法達(dá)到的效果。例如：利用WiFi技術(shù)和行動(dòng)手持裝置，學(xué)生可以在博物館、科學(xué)館或生態(tài)園區(qū)進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(dòng)，將課堂中所學(xué)的知識(shí)帶到現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，同時(shí)能把現(xiàn)場(chǎng)搜集的資料帶回教室討論。那么，AI為教育帶來的變革具體體現(xiàn)在哪些方式上呢？

1.AI可以扮演更具智慧的教學(xué)輔助角色

在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，一名老師要面對(duì)多名甚至數(shù)十名學(xué)生。在這種一對(duì)多的條件下，老師要在有限的時(shí)間內(nèi)針對(duì)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)困難給予個(gè)人化的分析及協(xié)助，這是不太可能實(shí)現(xiàn)的事情。但是，有了人工智能的輔助，未來計(jì)算機(jī)可以針對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)、學(xué)習(xí)過程的行為，甚至于他們的情緒反應(yīng)及臉部表情來進(jìn)行分析，并且與學(xué)習(xí)內(nèi)容之間建立聯(lián)系，找出造成學(xué)生學(xué)習(xí)障礙的“瓶頸”。

2.AI可以扮演智慧型學(xué)習(xí)工具和伙伴

透過機(jī)器人和多媒體，計(jì)算機(jī)可以扮演一個(gè)智能型的學(xué)習(xí)同伴或在線學(xué)習(xí)同伴，和學(xué)生一起學(xué)習(xí)競(jìng)爭(zhēng)、參與討論，讓學(xué)習(xí)過程增加了更多良性互動(dòng)，變得更加生動(dòng)有趣。

3.AI將改變教與學(xué)的角色

未來，我們的學(xué)生甚至有機(jī)會(huì)扮演老師的角色，試著把他們所學(xué)會(huì)的東西教導(dǎo)給一臺(tái)具有人工智能的計(jì)算機(jī)或一個(gè)機(jī)器人。

五、教學(xué)中整合人工智能的應(yīng)用

聯(lián)合國(guó)教科文組織在2019年5月召開的北京國(guó)際人工智能與教育大會(huì)上發(fā)表了《人工智能北京共識(shí)》，其中主要強(qiáng)調(diào)三個(gè)方面：第一，各國(guó)要制定相應(yīng)政策，推動(dòng)人工智能與教育、教學(xué)和學(xué)習(xí)系統(tǒng)性融合，利用人工智能加快建設(shè)開放靈活的教育體系，促進(jìn)全民享有公平、有質(zhì)量、適合的終身學(xué)習(xí)機(jī)會(huì);第二，要將人工智能平臺(tái)和基于數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)分析作為構(gòu)建終身學(xué)習(xí)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人人皆學(xué)、處處能學(xué)、時(shí)時(shí)可學(xué);第三，要支持對(duì)于新興人工智能技術(shù)發(fā)展相關(guān)的前沿問題進(jìn)行前瞻性研究，探索利用人工智能促進(jìn)教育創(chuàng)新的有效戰(zhàn)略和實(shí)踐。

從上述三個(gè)方面可以發(fā)現(xiàn)：在人工智能的促進(jìn)下，教育將更加關(guān)注人的發(fā)展;在人工智能的賦能下，學(xué)習(xí)方式將發(fā)生深刻改變。終身學(xué)習(xí)與發(fā)展核心素養(yǎng)將成為更重要的學(xué)習(xí)內(nèi)涵。

2013年，教育部委托北京師范大學(xué)聯(lián)合國(guó)內(nèi)高校近百位專家學(xué)者成立了核心素養(yǎng)研究課題組，歷時(shí)三年完成了《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》研究，并于2016年6月正式發(fā)布。這份研究界定了中國(guó)學(xué)生應(yīng)具備的三大面向和六大領(lǐng)域的核心素養(yǎng)（見下圖）。依據(jù)核心素養(yǎng)的綱領(lǐng)，教師在教學(xué)中引入AI策略時(shí)可以遵循三個(gè)準(zhǔn)則：

1.人文思維很重要，培養(yǎng)自我學(xué)習(xí)也一樣重要

AI的重點(diǎn)在于各種場(chǎng)域的應(yīng)用導(dǎo)入，因此，AI科普教育中的“人文思維”非常重要，社會(huì)學(xué)與哲學(xué)等都是很好的人文思維培養(yǎng)學(xué)科。舉例來說，當(dāng)無人車撞到行人，法律會(huì)怎么解決這個(gè)問題呢？這就要用到“人文思維”。

2.程序教育是AI領(lǐng)域的入門基礎(chǔ)

想要深耕AI教育，程序教育是重要根基，也是AI領(lǐng)域的入門基礎(chǔ)。不會(huì)編寫程序就沒有辦法從事AI相關(guān)領(lǐng)域的研發(fā)與應(yīng)用。我們對(duì)幼兒強(qiáng)調(diào)的不應(yīng)該是編程技巧，而是編程的邏輯思維模式培養(yǎng)。

3.引發(fā)興趣為主，并非強(qiáng)制學(xué)習(xí)

教學(xué)內(nèi)容并不強(qiáng)調(diào)AI技術(shù)，而是AI科普，我們應(yīng)該跟幼兒強(qiáng)調(diào)在生活中對(duì)AI的認(rèn)知。AI的教學(xué)目標(biāo)也不在于考試，而在于邏輯與批判思維，并且利用基本的AI認(rèn)知引發(fā)學(xué)生自我學(xué)習(xí)的興趣。因此，并非所有的學(xué)生都要強(qiáng)制學(xué)習(xí)AI技術(shù)。

在人工智能教學(xué)與技術(shù)整合的過程中，我們更要認(rèn)識(shí)到教師的角色：從過去的權(quán)威者變成了組織者、陪伴者和輔助者。同時(shí)，學(xué)習(xí)也變得無處不在。在此，我需要強(qiáng)調(diào)以下三點(diǎn)：

第一，不要把技術(shù)作為教學(xué)內(nèi)容。當(dāng)我們?cè)诮棠硞€(gè)技術(shù)的時(shí)候，說明它已經(jīng)是落后的了，因?yàn)樗呀?jīng)是成熟的了。

第二，要把技術(shù)作為教育工具。例如，我們將互聯(lián)網(wǎng)、優(yōu)酷等各種工具作為一種媒介來傳播知識(shí)。盡管這些媒介是傳統(tǒng)教育媒介的加速器，強(qiáng)化了原有的教學(xué)模式，但它們還是在扮演灌輸知識(shí)和訓(xùn)練者的角色，教學(xué)流程并沒有發(fā)生創(chuàng)造性。

第三，要把技術(shù)與我們的教育相互結(jié)合，使其變成我們的思維方式，將其嵌入我們的學(xué)習(xí)系統(tǒng)，從而促進(jìn)學(xué)習(xí)方式的創(chuàng)新發(fā)展。這個(gè)階段需要我們重新思考：在這個(gè)智慧時(shí)代，我們?cè)摻淌裁矗吭撛趺唇蹋磕男┛梢圆唤蹋磕男┯直仨氁蹋?/p>

六、結(jié)語

現(xiàn)代教育已經(jīng)建構(gòu)了完備的基礎(chǔ)學(xué)科知識(shí)的教學(xué)內(nèi)容，語文、數(shù)學(xué)、科學(xué)、藝術(shù)、體育等基本領(lǐng)域?qū)W科的課程架構(gòu)也已成熟。在科學(xué)技術(shù)與信息化技術(shù)融入教學(xué)的過程中，教師要掌握各個(gè)學(xué)科知識(shí)的跨領(lǐng)域整合取向，適當(dāng)?shù)貙W(xué)科知識(shí)與生活經(jīng)驗(yàn)相互整合。

人工智能設(shè)備的創(chuàng)造需要深厚的理論與技術(shù)，一般大眾無法簡(jiǎn)單窺其深?yuàn)W。教育的目標(biāo)是發(fā)展人類的多元智能，啟發(fā)思維。過去，人類為了追求科技進(jìn)步，強(qiáng)調(diào)IQ智商發(fā)展的重要性;當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展，知識(shí)在人與人之間快速交換，人與人的溝通愈加頻繁時(shí)，EQ情緒商也受到了重視。今后，我們將邁入人工智能的時(shí)代，AIQ人工智能商數(shù)將成為重要的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)指數(shù)，強(qiáng)調(diào)以素養(yǎng)教育為核心的教育新形態(tài)將會(huì)是未來教育發(fā)展的重要課題。因此，探討人工智能技術(shù)將不再是基礎(chǔ)教育的焦點(diǎn)。如何利用人工智能改變教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)性質(zhì)、整合學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)、培養(yǎng)與發(fā)展核心素養(yǎng)才是人工智能教育的真正目的。