人工智能教育是什么
國外教育行業(yè)普遍對于科學(xué)比較重視,編程已經(jīng)融入在教育中。美國的STEAM系統(tǒng)中,科學(xué)方面的教學(xué)在K12就已經(jīng)開始。這種課程會融入編程的元素,但不一定是寫代碼,而是從做一個系統(tǒng)的角度,把一些模塊做成系統(tǒng)。關(guān)系到人工智能方面,美國市面上已經(jīng)出現(xiàn)了高銷量的機器人,孩子們可以通過Ipad上的編程來控制機器人,完成簡單的動作。
我國智能教育的應(yīng)用可以分為以下幾個方面:
AI為學(xué)生的作文打分
聊天機器人回答學(xué)生的問題
虛擬助手成輔導(dǎo)老師
借助VR和計算機視覺,學(xué)生能足不出戶接受手把手的實踐性教學(xué)
教育的模擬化和游戲化,學(xué)習(xí)效果的分析更加精準
國務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》明確指出人工智能成為國際競爭的新焦點,應(yīng)逐步開展全民智能教育項目,在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程、逐步推廣編程教育、建設(shè)人工智能學(xué)科,培養(yǎng)復(fù)合型人才,形成我國人工智能人才高地。業(yè)內(nèi)專家也表示:人工智能教育的開展,很大程度上帶來的是邏輯思維能力的提升和思維方式的改變。
人工智能時代的原住民:3歲做拼插,5歲學(xué)編程
2018世界機器人大賽上,一位小朋友在嘗試編程控制機器人。
6歲的白浩溟(左)和付鴻舟(右)參加2018世界機器人大會青少年機器人設(shè)計類比賽的“智造分揀工程挑戰(zhàn)”項目。張茜/攝
前不久舉行的2018年世界機器人大會引來眾多青少年參觀、參賽,兒童服務(wù)相關(guān)展品順理成章地成為大家關(guān)注的焦點。而在這一領(lǐng)域,不少展商都將“編程”功能設(shè)置為吸引消費者的關(guān)鍵詞,“以后的孩子都得會編程”。
現(xiàn)如今,“編程”被認為是孩子適應(yīng)人工智能時代的切入口之一。記者在現(xiàn)場隨機采訪的幾位家長也不約而同地說:“即使孩子以后不從事人工智能專業(yè)的工作,也需要對機器人和編程有所了解。”
人工智能從娃娃抓起
大會期間舉行的青少年機器人設(shè)計類賽事中,“智造分揀工程挑戰(zhàn)”區(qū)域有兩個小小的身影特別引人注目。
肉乎乎的小手和鼠標(biāo)一樣長,統(tǒng)一發(fā)放的參賽T恤下擺在膝蓋處晃蕩,6歲的白浩溟和付鴻舟是本項目中年齡最小的兩位選手,來自深圳。他們已經(jīng)邁進了編程的門檻。
“讓他們搞吧,也不期待得什么名次。” 白浩溟媽媽緊貼著場區(qū)的擋板,探進半個身子張望孩子的操作,她本以為這是本次大賽最簡單的項目。
其實并非如此,白浩溟和付鴻舟需要在規(guī)定時間內(nèi)把10個不同顏色的積木方塊通過機械臂吸附上來,并搬運到顏色對應(yīng)的區(qū)域。在這個過程中,二人將配合進行機械臂調(diào)試和程序編寫,以完成讓機械臂移動到某指定位置,準確識別顏色,吸取木塊,并將木塊搬運至其他指定區(qū)域等一系列環(huán)節(jié)。
不出所料,他們的第一次嘗試失敗了,綠色木塊被放到了紅色區(qū)域。 “不對不對!把數(shù)據(jù)重新寫一次!”白浩溟媽媽比孩子還著急。
6歲的付鴻舟坐在電腦前卻十分淡定,小手慢悠悠地搭在鼠標(biāo)上,白浩溟也湊到屏幕前,他們商量著拖動程序模塊重新編程,很快就改完了。重新啟動,綠色的積木被成功地搬運到了綠色對應(yīng)區(qū)域內(nèi)。
其實白浩溟5歲時就會通過電腦編程指揮飛機模型啟動螺旋槳了,他媽媽深信“人工智能從娃娃抓起”。此次參加比賽的指定機器人平臺——某型機械臂價值“兩三萬”元,白浩溟媽媽認為這種投入是非常值得的。
付鴻舟的爸爸也認為“未來一定是人工智能的時代”,他讓孩子每周練習(xí)一兩次編程,每次不超過兩小時。
鼓勵孩子學(xué)習(xí)編程,不僅是以上兩位家長的選擇。青少年機器人設(shè)計大賽現(xiàn)場的一位機器人培訓(xùn)教練衣慧告訴記者,他所在的某培訓(xùn)機構(gòu)近3年越來越受歡迎:有些3歲的兒童就來通過拼插練習(xí)培養(yǎng)結(jié)構(gòu)和空間感;5至6周歲學(xué)習(xí)簡單編程,并在學(xué)齡前后掌握簡單的物理知識;8歲以上通常就可以開始接觸相對復(fù)雜一些的模塊化編程了。
這次他帶來的小選手添添3歲開始接觸拼插機器人,5歲時就能通過模塊化編程設(shè)計簡單的小游戲。添添爸爸相信,現(xiàn)在所接觸到的簡易化編程對孩子未來銜接寫代碼編程會有幫助,“雖然輸入形式不同,但邏輯是一樣的”。
不過,他認為對于小添添來說,獲得多少知識還在其次,更重要的是軟實力的塑造。添添爸爸認為孩子的耐心“有相當(dāng)大的提高”,“面對失敗也能夠自己分析原因”。
哪種教育方案適合你
事實上,不僅是比賽中,在此次世界機器人大會的博覽會和產(chǎn)品展銷區(qū)域,“編程”也是前來參觀的家長和小朋友們心中的關(guān)鍵詞。
來自北京的劉先生和6歲的兒子陽陽駐足在一款編程機器人面前不過十幾分鐘,陽陽就學(xué)會了用動作記憶編程的方式讓機器鸚鵡跳舞。
劉先生介紹,陽陽4歲就能把幾百塊的模型拼個八九不離十,所以這次他毫不猶豫地給兒子買了一款價值1299元的編程機器人,相信編程對兒子來說也不是難事。
“人工智能在未來會很普及,應(yīng)該讓他接觸一下社會的發(fā)展趨勢。”劉先生說。
從現(xiàn)場編程機器人的受歡迎程度來看,劉先生似乎說出了多數(shù)家長的心聲。展商無需贅述編程對孩子發(fā)展的意義,只要擺出自己的產(chǎn)品,就會被一波波涌來的青少年和家長迅速圍住。
記者注意到,為了對接孩子、家長、學(xué)校和培訓(xùn)機構(gòu)的需求,不少相關(guān)企業(yè)都在積極開發(fā)“培養(yǎng)人工智能時代原住民”的教育方案,而各家供應(yīng)商的理念和特色各有不同。
以陽陽小朋友選擇的某型號編程機器人為例,拼插好機器人組件和電機后,即可進行簡易的編程學(xué)習(xí),其編程方法包括“動作記憶編程”和“圖形化編程”兩大類。
據(jù)介紹,包括此類編程機器人在內(nèi)的教學(xué)材料包已在全國數(shù)所少年宮和各地小學(xué)落地。昆明經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)實驗小學(xué)信息技術(shù)課老師郭祖云是使用者之一。他介紹,為與人工智能時代接軌,學(xué)校新建功能室,引入了一批工智能教學(xué)材料。“全校900多人,200多人都選了我的課。但由于條件有限,我們只招了35人”。
當(dāng)前在青少年中頗受追捧的手機游戲《我的世界:教育版》中,孩子們可以通過可視化編程的方式培養(yǎng)計算思維。據(jù)了解,全球超過100多個國家的教師正在通過這款游戲推動課堂創(chuàng)新和協(xié)作。
人們在探索人工智能教育的各種可能性。材料包、實驗室、跨學(xué)科教育研究實踐平臺、手機游戲或公益活動,各種教育方案琳瑯滿目。目前來看,萬變不離其宗的是,“編程”已經(jīng)成為各種方案的交叉點。
“傳統(tǒng)概念認為學(xué)編程今后就是做碼農(nóng),其實不然。未來的世界將是數(shù)字化的世界,會寫代碼可能就會像今天我們寫文章、學(xué)語言一樣自然和必要。”一位人工智能教育領(lǐng)域的業(yè)內(nèi)人士對記者說。
人工智能教育路線是必經(jīng)之路
人工智能并不是一個新生事物。它源自1956年,經(jīng)歷了大半個世紀的發(fā)展期,如今迎來了又一輪爆發(fā)期,各種相關(guān)預(yù)測甚囂塵上。樂觀派,如谷歌工程總監(jiān)庫茲韋爾認為,人類將會透過與機器結(jié)合而獲得“永生”;悲觀派,如物理學(xué)家斯蒂芬·霍金擔(dān)心人工智能會導(dǎo)致人類“滅絕”。不過可以肯定的是,人工智能可以代替人類完成某些繁重的工作,但正是因為“太好用”,短短幾十年內(nèi),不少職業(yè)都會由人工智能,而不是人來完成。
關(guān)于人工智能的預(yù)測和看法紛紛擾擾,但我們首先要搞清楚的是,人工智能究竟是什么?
2017年發(fā)布的《人工智能行業(yè)研究報告》指出,人工智能(Ar-tificialIntelligence),英文縮寫為AI,是指使用機器人代替人類實現(xiàn)認知、識別、分析、決策等功能,其本質(zhì)是對人的意識與思維處理信息過程的模擬,凡是使用機器代替人類實現(xiàn)認知、識別、分析、決策等功能,均可認為是使用了人工智能技術(shù)。復(fù)旦大學(xué)計算機科學(xué)技術(shù)學(xué)院教授危輝告訴記者,人工智能是一門綜合了計算機科學(xué)、電子工程、自動化、神經(jīng)生物學(xué)、認知科學(xué)、心理學(xué)等的交叉學(xué)科。
作為一門持續(xù)發(fā)展中的學(xué)科,近年來,人工智能的定義不斷被泛化,人們總是把一些看似高端的技術(shù)歸入人工智能范疇。危輝說:“京東配送機器人‘智慧小車’的核心技術(shù)是定位導(dǎo)航和無線通信,但在一些媒體上,也被說成是人工智能產(chǎn)品。”他進一步表示,“人工智能”這個詞現(xiàn)在這么熱,是因為“資本市場喜歡拿它當(dāng)做題材來炒作。”
理論上,我們需要厘清人工智能與其他高科技概念的界限,然而,現(xiàn)實社會的發(fā)展必將是產(chǎn)業(yè)發(fā)展融合的結(jié)果。分子生物學(xué)博士、比爾和梅琳達·蓋茨基金會北京代表處首席代表、一土學(xué)校創(chuàng)始人李一諾告訴記者,人工智能并非唯一影響人類社會的科學(xué)分支。近幾十年來,基因工程、生物工程、神經(jīng)科學(xué)等在各自的學(xué)科領(lǐng)域都取得了突飛猛進的進展,加上全球產(chǎn)業(yè)鏈的迅猛發(fā)展打通了眾多學(xué)科壁壘,使得工業(yè)自動化、微電子、納米技術(shù)、數(shù)字化等與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合,爆發(fā)出前所未有的“洪荒之力”。
以人工智能為代表的一系列高精尖技術(shù)正拽著人類一路向前飛奔,將使得人類社會產(chǎn)生重大變化。
從教會編程走向啟發(fā)創(chuàng)新
面對人工智能的挑戰(zhàn),最為直接的應(yīng)對方式自然是加入與人工智能技術(shù)有關(guān)的教學(xué)內(nèi)容。危輝告訴記者,編程是計算機學(xué)科(包括人工智能這一分支)的學(xué)科基礎(chǔ),而且比人工智能容易得多,更適合進入中小學(xué)課堂。加上未來二三十年內(nèi)人工智能仍可以被編程,因此“學(xué)一點編程有好處”。寶山區(qū)青少年科學(xué)技術(shù)指導(dǎo)站站長吳強告訴記者,未來,編程將不再只是“程序猿”的工作,只要掌握一些簡單的編程技術(shù),就能極大地提高很多崗位的工作效率和質(zhì)量。同時,孩子們不僅可以在編程課上養(yǎng)成跨學(xué)科、創(chuàng)造性解決問題的思維和綜合實踐能力,還能收獲面向未來的意識、視野和情懷。
其實,很多國家早已將編程教育提高到國家戰(zhàn)略的高度。去年,美國前總統(tǒng)奧巴馬狂砸40億美金推動編程教育,并發(fā)起“編程一小時”的運動,旨在讓全美小學(xué)生開始學(xué)習(xí)編程,更早接觸計算機。英國、日本等發(fā)達國家也已將機器人和編程課程納入到了中小學(xué)的學(xué)習(xí)范圍。近日,國務(wù)院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》指出,應(yīng)逐步開展全民人工智能教育項目,在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程,逐步推廣編程教育,建設(shè)人工智能學(xué)科,培養(yǎng)復(fù)合型人才,形成我國人工智能人才高地。在編程教育和機器人教育方面,上海已經(jīng)有多年經(jīng)驗,以寶山區(qū)為例,區(qū)內(nèi)中小學(xué)開展創(chuàng)客教育和機器人教育近20年。行知實驗中學(xué)、吳淞中學(xué)和經(jīng)緯實驗學(xué)校參與中央電教館牽頭開展的《教育大數(shù)據(jù)分析研究》課題研究,用大數(shù)據(jù)手段對課堂教學(xué)進行實時全樣本檢測評價,這些都將為開創(chuàng)人工智能校園打下基礎(chǔ)。
然而,目前上海的一般學(xué)校通常只能在校本課程和社團中才有編程的蹤影,“信息科技課”當(dāng)中幾乎沒有編程的內(nèi)容。對此,吳強持樂觀態(tài)度,他表示,上世紀八十年代“計算機課”也曾經(jīng)歷從墻外到墻內(nèi)的過程。編程教育是未來教育的重要組成部分,也是發(fā)展的必然趨勢,進入學(xué)校教育體系是早晚的事。
至于具體的編程教育方式,吳強建議,編程課程可以開發(fā)“開源智能硬件”“智能機器人”“可穿戴技術(shù)”“圖式編程”等綜合實踐課程,如寶山區(qū)開發(fā)了《虛擬機器人》《足球機器人》《Arduino開源硬件》《Scratch編程》《米思齊圖像化編程》等特色課程,通過游戲及圖形化編程培養(yǎng)小學(xué)和初中學(xué)生的興趣和思維習(xí)慣。還可以開展相關(guān)軟硬件案例的跨學(xué)科STEM+綜合學(xué)習(xí)和實踐,并且在研究型課程中引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活、生產(chǎn)和社會實踐開展課題研究,如硬件研發(fā)、APP編寫等。除了編程教育,面對智慧未來,學(xué)校教育還有哪些應(yīng)對之策?
馬云在2017中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上給出了建議。他認為,應(yīng)減少重復(fù)操練和死記硬背,增加體驗式學(xué)習(xí)的比例。“過去兩千年來,人類的知識發(fā)生了翻天覆地的變化,但是人類的智慧自從2000年來幾乎沒有進化。如果我們繼續(xù)以前的教學(xué)方法,讓我們的孩子記、背、算,不讓孩子去體驗,去嘗試琴棋書畫,我可以保證,三十年后孩子們找不到工作。”
目前上海正在中學(xué)階段實施“走班教學(xué)”“研究性學(xué)習(xí)”“項目化學(xué)習(xí)”等舉措,通過這些舉措,學(xué)生不僅能擁有更多體驗式學(xué)習(xí)的機會,還能增強綜合學(xué)科素養(yǎng)。上海市教委教學(xué)研究室副主任譚軼斌曾引用《論語》中的“君子不器”來強調(diào)復(fù)合型人才對于智能未來的重要性,“早在幾千年前,孔子就指出,君子不能囿于一技之長,只有掌握事物發(fā)展的規(guī)律才能駕馭各種復(fù)雜情況。”
此外,創(chuàng)新思維也是未來社會優(yōu)秀人才所必需。雖然人工智能專家在很多細節(jié)上爭論不休,但基本都認同一點:未來人腦可以更加集中于科學(xué)、藝術(shù)這類的創(chuàng)造性工作,而將一些事務(wù)性的工作交給機器人。畢竟,電腦雖然可以處理大量程序性的工作,但涉及創(chuàng)造力的部分,在未來很長一段時間內(nèi)仍將是人腦的特權(quán)。
但是,說到創(chuàng)新,危輝的語氣充滿擔(dān)憂。從研究AI的人數(shù)和商業(yè)應(yīng)用來看,目前中美兩國的數(shù)量已經(jīng)齊平,但在原創(chuàng)性研究、創(chuàng)新土壤建設(shè)等層面,中美之間還存在不小的差距。“未來,我們需要培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和敢冒原創(chuàng)風(fēng)險、不拘泥于跟風(fēng)研究的勇氣。學(xué)術(shù)研究不能只看結(jié)果,為了驗證一種新的想法而進行的探索很可能一無所獲,只有勇于試錯,才可能穿過貧瘠的沙漠,抵達智慧的綠洲。而這一切,需要轉(zhuǎn)變教育評價機制。”
面對人工智能蓬勃發(fā)展的未來,今天的我們應(yīng)該做些什么?這值得每一位教育工作者深思。
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