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中小学AI教学还需迈过哪些坎

时间:2018/10/12 8:42:08

来源:文汇报    作者:张鹏 朱颖婕    选稿:东方网教育频道 陈乐 夏荔

新学期伊始,上海中学"脑科学与人工智能中心"落成,并面向全校高一学生开设类脑、脑疾病和脑科学相关拓展课。来给学生上课的20多位授课老师大多是来自中国科学院神经科学研究所、中国科学院自动化研究所类脑智能研究中心以及华山医院的专家。而市西中学在企业支持下建立的人工智能创新实验室,则为学生图像识别领域的知识学习提供了可能。

在全球热议人工智能(AI)人才培养的当下,沪上各个中小学打造AI课程和社团的热情空前高涨。但冷静思考下不难发现,人工智能的多领域应用和跨学科研究特征给中小学开设相关课程带来了不少屏障——AI课程内容尚无统一的标准,专业师资团队尤其欠缺,硬件配套设备不足以支撑展现技术本身的魅力……如何通过中小学课堂给青少年植入人工智能的基因,这条探索之路才刚刚起步。

"摸着石头过河",AI课程各显神通

今年2月起,沪上高中第一门人工智能相关课程《人工智能初步》在市西中学正式"上线"。

人工智能的课堂是怎样一番景象?记者近日在市西中学人工智能创新实验看到,四名男生围着门口的人脸签到系统玩得不亦乐乎。学校科技总辅导员钱晋从日常生活中常见的图像识别为例,一步步为学生剖析人工智能视觉图像的捕捉、识别机制。"如何识别不同种类的鸢尾花?"钱晋的问题引得选修这门课程的16名中学生快速思考,他们大多具备较好的数学基础,对于人工智能有兴趣、但了解不多。"若将鸢尾花通过二维坐标系标注出来,通过计算,就能大致判断这种花的种类。"钱晋说,但凡涉及复杂运算公式,他大多只是讲解推导的过程。

其实,AI课程教什么,大多学校都在"摸着石头过河"。钱晋在大学期间曾修习过图像识别的专业课,与市西中学合作的商汤科技也是专攻图像识别技术,因此,市西中学的 AI课程重点关注图像识别。"每次上课的课件内容、课程设计、拍摄的视频等,都是我在参考教材的基础上自己摸索出来的。"钱晋说。

无独有偶,本学期,感觉整合、神经环路发育、体细胞克隆猴技术、衰老等一系列神秘而有趣的术语,出现在了上海中学《脑科学与人工智能》课堂中,不难发现,这门课程的灵感来自神经科学领域。该校生物教师、脑科学与人工智能中心负责人全婵兰表示,AI课程的建设势必要走上"融合课程"之路。

而作为全国首批40所人工智能教育实验基地学校之一,格致中学也从这个新学期开始正式在黄浦、奉贤两个校区推出了两门AI拓展课——《人工智能》和《人工智能基础:原理与实验》。此外,不止高中阶段,当前不少初中、小学也在积极试水AI教学。

AI课程"依赖硬件"的底色要求学校"打开大门"

"不得不说,有了配套创新实验室和商汤科技提供的无人机、智能机器人等教学工具,人工智能课程一下子变‘活’了。"钱晋向记者展示了创新实验室里的各种高科技设备:一台百万元级别的超算计算机单独放置在隔间,供学生们在计算机上进行模拟实验所用。"这台超算计算机的计算能力远远超过了学生使用所必需的计算能力,它发动起来好比飞机起飞,能量无穷。"

在钱晋看来,AI课程对于学校硬件设施的依赖程度较高,只有配备相关实验设备和器材,学生才能切实感知AI给生活带来的变化。当然,企业更具"科技敏感性",能够触摸到科技发展的最前沿。因此现在,每当商汤科技研发出新的机器人或者AI产品,就会送一台到市西中学的创新实验室进行互动检验。

不过这层硬件底色也给学校带来新的课题——想要开设AI课程,就要打开校门,与企业和研究所等社会资源进行合作。目前上海约有十所中小学与商汤科技合作开发AI相关课程,全国范围内,与其合作的学校不下百所。

格致中学85后信息科技教师季金杰认为,"AI课程不能纸上谈兵,我希望让学生参与一些偏应用类的实验,加深对人工智能原理和应用方向的理解。"不过,他也坦言,要开设带有实验性质的课程并非易事,因为这需要相当程度的基础硬件条件支持。

AI课程教师的"一桶水"怎样得来

"自己先有一桶水,才能给学生一碗水。"这一教师教学中众人皆知的规律,对于执鞭人工智能课程的教师而言,挑战却很大。

记者从一些已经开始创建AI课程的中小学了解到,现在的授课教师普遍由原来的劳技、信息技术、物理学、数学教师担任,也就是说其中不少老师基本没有人工智能专业的学科背景,而且几乎都是出于兴趣"后天自学"。

因为AI课程专业性较强,在上海中学,授课教师均为外聘的专业人员。本学期,中国科学院神经科学研究所研究员顾勇被上海中学外聘为《脑科学与人工智能》课程的专业教师,他将为学生教授《空间感知》相关专业内容。此外,在顾勇的指导下,上中还特别配置了四五套系统感知实验装置,方便学生动手实验。

毕业于教师教育专业的季金杰本来是人工智能领域的"门外汉",去年年底,由于国务院印发《新一代人工智能发展规划》,明确提出在中小学阶段设置人工智能相关课程,逐步推广编程教育,建设人工智能学科,不久后一支特殊的教材编写队伍在华东师范大学成立了,季金杰和另外两位同事一起被选入了编写组。

"从全国范围来说,中小学的 AI课程都是刚刚起步,因此相关的教师培训很少。"于是,从去年年底到今年4月教材正式出版,大约四个月时间里,季金杰一直在编写组举办的培训中不断汲取知识,此外,他还利用业余时间自行学习了 《深度学习》《21个项目玩转Tensorflow》等AI相关专业书籍。"怎么办呢?输在起跑线上,只能迎头赶上了。"