AI賦能，為教育帶來更多可能

王夢茜

今年9月1日，《開學第一課》如約而至。第四篇章中，航天英雄楊利偉與孩子們連線太空站，同唱《百年正青春》。舞臺現場，由越疆科技帶來的100臺智能機器人DOBOT Magician Lite與5臺CR10協作機器人組成紅旗方陣，為楊利偉與孩子們助陣表演。科技感十足的創意舞臺秀，充分展現出當前人工智能教育領域的創新成果與科技魅力。“這些科技元素的展現代表了一種時代精神，傳遞的是時代的創新力量，我們希望以此激發青少年對人工智能的興趣，點亮他們的科技強國夢。”越疆科技副總裁、教育事業群總經理楊俊表示。

藏在機械臂中的教育思維

當今世界，人工智能成為國際競爭的新焦點、經濟發展的新引擎，已上升到國家戰略高度。然而，當前我國人工智能人才缺口巨大。AI賦能，教育先行。2017年，國務院印發的《新一代人工智能發展規劃》，明確指出在中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育。近年來，多地都在探索與推動中小學人工智能教育，為人工智能專業人才的培養發揮“奠基”作用。

“K12階段的人工智能教育有其自身特點——以創新能力培養為核心，以興趣培養與知識框架建立為主要內容，在此基礎上注重培養學生的計算思維、工程思維、創新思維。基于這些訴求，應用于中小學課堂的人工智能教育硬件應具備兼容性、可拓展性、可搭建性等特點。”據楊俊介紹，此次在《開學第一課》中亮相的Magician Lite是越疆科技面向中小學人工智能教育領域研發的機械臂，它具有安全靈活、無限拓展及開放兼容等特點。機械臂體積精巧，易于部署，完美適應中小學實驗桌尺寸，降低教學空間要求;支持碰撞檢測，遇阻即停，確保學習和使用過程的安全性;末端工具可替換（如吸盤、柔性手爪、夾筆器等），可拓展性強，能夠執行更多教學任務;具有豐富的拓展接口，可連接各種傳感器及相關配件，擴大了學生創新應用的空間;兼容圖形化編程、Python編程，滿足全齡段學生的學習需求。

“Magician Lite被賦予了類似人的手、腳、腦、眼等器官的功能，模擬、延伸和拓展人的智能。相較人型機器人或人工智能小車，Magician Lite基于豐富的軟硬件交互方式及多樣化兼容拓展接口，可以搭建各種各樣的工作場景，支持學生實現更多創意。”楊俊總結道。

入局K12人工智能教育賽道

目前，Magician Lite已應用于國內600多所中小學，越疆科技的人工智能教育課程也在深圳、上海、青島、日照、貴州等多地中小學落地。從Magician Lite到人工智能教育課程，當被問及K12階段人工智能教育培養目標時，楊俊認為在回答這個問題之前要先理解人工智能的內涵。“行業內部將人工智能簡單地分為兩大類：第一類是技術層，聚焦垂直領域技術，主要做算法與數據;第二類是應用層，探究如何把人工智能知識與技術應用于社會生活與生產中，從而改善我們的生活。我們所做的就是偏應用的實踐，也更注重培養應用型人才。因此，我們認為K12階段的人工智能教育并不是要從小培養算法人才，而是要提高孩子們的人工智能素養，激發他們的興趣與熱情，為下一個階段的學習打下堅實的基礎。”

立足國內中小學人工智能教育現狀，越疆科技聯合南京師范大學、北京師范大學、華東師范大學等師范院校的人工智能教育專家團隊，構建了集“硬件、軟件、課程體系、實驗室建設、師資培訓、國家賽事”于一體的人工智能教育體系，形成教育生態閉環。

在課程體系方面，越疆科技攜手國家技術課標組及南京師范大學等專家團隊共同研發了192課時的人工智能課程體系。該課程以系統學習人工智能知識體系為核心，把語言編程與機器人作為人工智能學習的基礎，采用PBL項目式學習方式，引導學生從現實問題出發，通過模擬搭建人工智能應用場景展開探究式學習，最終完成知識建構與能力提升。

以產品撬動思維轉變的過程是怎樣發生的？楊俊以項目式教學案例“智能采摘”為例進行闡述。首先，要學會觀察，觀察哪些果實能摘、哪些果實不能摘，以及具體如何采摘;其次，利用3D建模設計末端執行器;再次，利用視覺識別技術，對水果的成熟程度、形狀大小、生長位置等信息進行識別;最后，通過智能程序算法賦能機械臂完成對水果的采摘、分類等任務。“在從結構搭建、配件選擇，到問題分解、問題解決的過程中，學生要學習并運用機器控制、視覺識別技術、三維設計建模、編程知識、現代農業等知識，其間學生的工程思維、計算思維、創新思維得到培養，空間想象能力、團隊協作能力、動手實踐能力和問題解決能力獲得鍛煉與提升。”此外，該課程資源里還包含垃圾分類、智選超市、智能飲吧、智能快遞等上百種不同行業的人工智能應用場景，幫助學生了解各行業背景與發展，同時學習各人工智能應用系統背后的設計邏輯以及帶來的社會和經濟價值，增強學生人工智能意識，提升學生核心素養。

積極構建人工智能教育生態圈

國內中小學人工智能教育，如今還處在起步和探索階段。作為人工智能教育領域的積極行動者，楊俊切身感受到當前亟須突破的瓶頸問題是缺少包含人工智能教育在內的國家層面的義務教育信息技術課程標準。“我認為這是起點，缺少國家課程標準，人工智能教育的普及性開展會遭遇許多現實困難。諸如：沒有課時，場地不夠，教師認識高度不夠，教師專業儲備不足，等等。一些地方為了推動人工智能教育，在地方性課程綱要中納入人工智能相關內容。然而，與國家課程相比，地方性課程的約束力相對較低，很難產生較大范圍的效益。”

基于這樣的現狀，越疆科技以地級市為基本單位，推進中小學人工智能教育的普及與落地。其中，越疆科技與山東省青島市達成了深度合作。2020年4月，越疆科技與青島市教育局簽署合作協議。雙方按照“資源共享、優勢互補、互惠互贏”的原則，充分發揮各自的資源與技術優勢，在中小學教育、職業教育以及人工智能賽事、人工智能師資培訓等方面開展合作，與青島正在開展的人工智能教育課程進行整合、完善、補充。“客觀地講，國內很多城市都在探索人工智能教育，但因各種各樣的原因未能真正落實。因為其中不只是硬件與教材的問題，還需深度地介入教研教學、課程開發、教師評價，以及賽事組織。只有做得很垂直，才能把人工智能教育真正開展起來。現階段我們希望通過與青島的深入合作，打造高水平、示范性的人工智能教育先行城市，將其作為區域性人工智能教育樣板，有效開展人工智能教育，切實提升學生的素養與能力，然后再積極地去做一些拓展。”楊俊表示。

許多學者曾提出要構建“人工智能教育生態圈”，如此人工智能教育才能打破時間與空間的限制，各個學校才能因地制宜開展更適合自己的課程。在這個教育生態圈中，學生、教師、學校、社會都是其重要組成部分。越疆科技作為人工智能企業，如何與學生、教師、學校及其他社會組織，實現聯動協同、優勢互補、合作共贏呢？在楊俊看來，企業要承擔的作用是將社會真正的人才需求傳遞給學校。“越疆科技屬于產教融合型企業，本身就會對接大量的先進制造業，所以我們對于智能制造業發展到什么樣的程度、行業需要什么樣的人才等，會有更具象化的理解。我們希望把這些信息傳遞出來。因為學校培養出來的人才是要對接社會的，以實際的生產場景指導人工智能的教育教學，才能保證學生學得不偏。”

人工智能教育是一項長期系統性工程。目前，越疆科技正在打造覆蓋中小學教育、職業教育及高等教育的全鏈式人工智能教育體系，積極推進人工智能多層次人才培養。“我們強調終身教育、終身學習的概念，這也是未來智能時代需要的學習能力。”楊俊總結道。