基于大數據與人工智能的跨學校學習中心建設設想

林穎聰

【摘要】為推進中小學生人工智能教育，提出建設基于大數據與人工智能的跨學校學習中心的設想，并對學習中心的建設要求與管理方式進行了詳細的論述。在硬件建設方面，應安排相應的場地與配置設施;在軟件建設方面，應構建大數據與人工智能產業鏈的平臺和涉及到的資源庫;在管理方面，可組建“四室合一”建設委員會，并構建保障機制和交流機制。

【關鍵詞】跨學校學習中心;大數據;人工智能;四室合一;創新性學習

為貫徹習近平總書記關于人工智能的系列重要指示和全國教育大會精神，落實國務院2017年7月印發的《新一代人工智能發展規劃》相關要求，2018年9月，由教育部教育裝備研究與發展中心（以下簡稱“裝備中心”）牽頭，聯合北京教育科學研究院、武漢市教育科學研究院、廣州市教育研究院、西安市教育科學研究所、深圳市教育科學研究院共同發起了“中小學人工智能教育”項目（以下簡稱“項目”），探索在中小學開設人工智能課程，逐步推廣編程教育的有效途徑。

項目以“裝備課程化，課程活動化”為指導思想，依托人工智能領域較成熟和普及應用的技術和裝備，開發“中小學人工智能課程指南”（以下簡稱“課程指南”），并根據課程指南研發教學用書，構建人工智能活動空間，配備相應的教育裝備資源。人工智能活動空間、人工智能教育裝備是開展人工智能教育的重要物質基礎，是課程實施的必要條件。

為支持項目在北京市、武漢市、廣州市、西安市和深圳市（以下簡稱“五地”）的有效實施，本文提出建設基于大數據與人工智能的跨學校學習中心的設想。

本文將以建設“大數據與人工智能”跨學校學習中心為例，詳細介紹跨學校學習中心的建設思路，包括硬件要求、軟件要求和管理方式等。

一、跨學校學習中心的含義與意義

（一）含義

跨學校學習中心，是服務多地多校的師生學科交流中心，在本文中特指服務北京市、武漢市、廣州市、西安市和深圳市五地多校的大數據與人工智能學習中心。它以培養數據開發、設計與人工智能應用多元化人才為宗旨，按照“碎片化資源、結構化課程、系統化設計”的組織建構邏輯，擬實現中心教學資源的可持續發展。跨學校學習中心將整合課程、項目等多類資源，建成一個開放、共享、動態和自主構建的優質教學資源庫，提升大數據與人工智能人才培養質量和社會服務能力。

跨學校學習中心建議將“四室合一”融入建設思路。“四室合一”的概念是將專業協會辦公室、教師工作室、學生創新室和學生實訓室四位一體進行以實踐教學為主的、與生產實踐緊密結合，將學生創新和教師教科研緊密結合的一種教學實踐形式，緊緊圍繞區域發展的科技前沿，進行協同創新，突出時代性、創新性和實用性。五地各自建設，互通借鑒，共同發展，成為五地師生學科交流及提高的堡壘。

（二）意義

建設大數據與人工智能學習中心具有多方面意義。

1.建設學習中心有利于推進大數據與人工智能學習在基礎教育階段的普及。大數據與人工智能，是提升國家競爭力的重要領域。在發展人工智能的政策導向下，各高校紛紛增設人工智能相關專業和課程。在此背景下，建設面向中小學的大數據與人工智能學習中心，有利于在基礎教育階段普及大數據與人工智能教育，促進青少年對人工智能的理解，擴充這一新興領域的人才后備軍。

2.建設學習中心有利于構建多學科互動的教學研究平臺，促進學科發展。大數據與人工智能學習中心是多學科、交叉學科的綜合體，是最典型的機電一體化產品，對于工科領域的機械工程、電子信息、自動控制、傳感器與測試技術、計算機硬件及軟件、人工智能等學科均是最佳的教學研究平臺。

3.建設學習中心有利于整合多地多校教學資源，提升教學效率。建設學習中心能夠綜合發揮北京市、武漢市、廣州市、西安市和深圳市五地各校的資源優勢，打通校際交流渠道，為師資或設備不足的學校提供教學平臺，使各校學生均有機會接觸良好的人工智能教育，拓寬師生視野，提高教學效率。

4.建設學習中心有利于提高青少年自主創新能力，培育創新人才。建設大數據與人工智能為主要平臺的跨學校學習中心，可以讓學生在理論課程學習的基礎上，將理論知識結合到實踐中，拓展綜合專業知識，發展多元智能，提高其創新、實踐和自主建構知識的能力。

5.建設學習中心有利于激發學生學習興趣，提高學習熱情。大數據與人工智能是前沿的學科，具有較強的趣味性。基于大數據與人工智能進行跨學校學習交流，易于激發學生的學習興趣，提高學生的學習熱情。

二、跨學校學習中心的硬件要求

（一）場地要求

五地需各提供至少200平方米的場地，有大容量的電氣供能和基本的給排水供能，有平面場地和教學實驗場地。可以交由有建設條件的學校、培訓機構承擔。

1.“四室合一”應該具有專業特征和時代特征，綜合了大數據與人工智能的設備特點，具有實用性、實驗性和創新性的時代特征，可看、可用、可教、可學。

2.應選設永久場地。

3.應具備基本的數據服務器、科研計算機、打印機、網絡交換機等。如果案例選型確定，則根據具體案例配置相應的科研設備。

（二）設備設施配置

跨學校學習中心設施配置需要滿足48個左右學生的需要，可按照每6人為一組（一般是4人一組，但對設備要有余量）、共8組進行配置。擬每組2臺交換機、4臺路由器、1臺防火墻、6臺電腦、1套桌椅，可以參照2019年1月教育部教育裝備研究與發展中心與北京、武漢、廣州、深圳、西安五家教科院（所）聯合發布的《中小學人工智能教育裝備配備方案》，增加其中的配備。平面場地用于設備擴展、展示、機器人運轉等。上下水供教學用沙盤設備使用。準備多功能幕墻，用于掛展設備。

三、跨學校學習中心的軟件要求

跨學校學習中心應準確構建大數據與人工智能產業鏈的平臺和涉及到的資源庫，由豐富的成熟和成功案例經過迅速組合和轉化，持續有效地提供創新能力和創新項目。

（一）建設多類資源，實現全產業鏈覆蓋

大數據與人工智能產業鏈包括數據采集、數據清洗、數據存儲、數據分析表現、機器學習和人工智能六個主要的環節，上述主要環節可以分解成若干既獨立又相互聯系的知識、理論、技能和創新的體系和資源庫。跨學校學習中心的資源庫必須覆蓋產業鏈各環節，才能滿足復合型學習的需要。

（二）以“課程域”思維為指導，構建碎片化知識庫

“課程域”與“課程”的不同在于，“課程域”是冗余的課程，這種冗余能夠實現課程精準重構，從而滿足不同教學需要。跨學校學習中心應對區域經濟發展和行業技術發展進行提煉，結合科研團隊、創新團隊和教學團隊的項目和課題，由“四室合一”建設委員會確定具體科研和教學內容與案例，以“課程域”思維為指導，跨學科、跨專業地構建碎片化知識庫，師生在課程域的范疇內，結合科研課題進行創新型學習。

（三）注重積累，為多樣的教學形式做好準備

跨學校學習中心的教學形式可包含多樣，除了常規教學之外，還可開辦各類展會、大賽，從而促進學生之間的合作交流，提高理論與實踐結合的能力。為此，除了課程教學資源之外，跨學校學習中心還應注重積累開展各類活動所需的知識庫和相關經驗，為各類展會、大賽等做好準備。

四、跨學校學習中心的管理

（一）人員構成

可以組建“四室合一”建設委員會，成員必須有區域經濟和行業發展的前瞻性和敏銳性，對行業技術發展前沿把握準確、方向選擇精確、案例制定正確。委員會由行業協會駐點或派員參與，由企業一線技術先鋒指導，由具備創新和研發能力的教師主導，由經過選拔的對本領域、熱點等問題具有濃厚興趣的優秀學生構成主體。具體步驟可為：

1.設立大數據與人工智能“四室合一”執行主任（學科帶頭人），負責召集“四室合一”建設委員會。

2.科研團隊、創新團隊和教學團隊向“四室合一”建設委員會提出入室申請，由委員會聘請或委派專家進行審核。入室申請主要闡述課題內容，審核主要審查大數據與人工智能科技產業鏈的相關性。

3.對于成功進駐的團隊成員或教師個體，給予相應的科研教研獎勵。

4.學生進駐中心需要進行相應的選拔，進駐中心學習的學生給予相應的學分;參加相應大賽根據有關文件進行獎勵;注重學生的傳幫帶，要有“造血”功能。

5.積極探索復合所有制和其他激勵機制，引入相關行業、企業進駐中心。

（二）保障和交流機制

在大數據與人工智能學習中心的建設過程中，保障和交流機制是否完善是學習中心建設工作能否穩步推進的重要因素。

大數據與人工智能學習中心的建設過程中，領導重視是建設的關鍵要素。因此一定要成立以當地教科院主要領導為核心的學習中心建設工作領導小組，全程參與項目的規劃、實施和管理等，自上而下推進項目開展，能最大程度地提高各部門的協作力度，從而將人工智能學習中心建設成為中小學人工智能教育的核心議題，這些都是推進跨學校學習中心建設的主要動力。其次，大數據與人工智能學習中心的建設需要持續的經費投入，但到目前為止各地的信息化校園建設經費都沒有統一的制度予以保障，這就需要主要領導協調各方資源，確保經費來源，以推動項目持續進行。

此外，大數據與人工智能學習中心的建設屬于新生事物，尚無經驗可以借鑒，這就要求五地在建設的過程中要加強合作交流，共同推動項目的開展。

推動五地大數據與人工智能學習中心建設的合作交流機制的構建，首先要增強科研團隊、高層次教師相互溝通交流意識，提高交流的積極性和主動性。其次要搭建交流平臺，各地要多支持舉辦一些大數據與人工智能教學研討等相關的學術會議和經驗交流會議，分享成果和教學經驗，并力爭使這種交流形式常態化，規范化。最后建立聯合攻克難題制度，加強協同創新。推動五地溝通交流機制的構建，可以圍繞重點課題聯合攻關，各地分別利用自身的優勢，打破壁壘，聯合攻克難題，協同創新，保障各地跨學校學習中心的高效、創新運轉。

大數據與人工智能為主要平臺的跨學校學習中心建設是教育信息化及智慧校園建設的重要內容，它能為學生的創新學習和教師的教科研提供有力的保障。目前五地還處于摸索階段建設階段，如何加快建設步伐成為師生們關注的焦點。五地應當結合自身情況，加大各方的支持力度，推動學習中心的建設，只有這樣，才能促進教育信息化的跨越式發展。

參考文獻：

[1]朱永新.未來學校-今天的學校會被未來的學習中心取代[M].中信出版集團.