人工智能进课堂，探索教育新模式

孙冰

2017年国务院发布的《新一代人工智能发展规划》中提出“在中小学阶段设置人工智能相关课程”。人工智能教育可以培养学生的兴趣，为未来储备和培养人才奠定良好的基础。“让孩子们为智能时代的到来做好生活、就业和能力的准备，是当今教育的重要命题。”教育部部长陈宝生在国际人工智能与教育大会上的主旨发言中指出。

在人工智能教育领域，全国许多中小学积极进行尝试与探索，其中一些学校形成了独具特色的教学模式、课程体系和师生关系，并且取得了一系列教学成果。

教学模式：全体普及 ，少数深入

人工智能是一个综合的技术含量很高的领域，很多知识已经超出了中学生的学习范围，但这并不妨碍有兴趣的中学生深入了解人工智能的原理和发展方向。“在我教授的‘智能机器人’课程中，有的学生利用摄像头和智能车硬件，通过深度学习算法了解人脸识别和物体检测的知识，进而通过物体检测来控制智能车的运动并完成抓取任务（图1）。” 中国人民大学附属中学（以下简称“人大附中”）通用技术教师苏晓静说。

人大附中邀请人工智能专家、教育专家、一线教师、高新技术企业人员组成学校人工智能教育课程研发团队，结合学校实际情况，从面向全体的普及教育，到部分学生选修的跨学科实践应用，再到少数人的深入动手做研究，形成了独具特色的教学模式。

课程体系：聚焦育人目标 ，关注学生发展需求

“在人工智能课程建设上，一是要聚焦育人目标，提升学生的创新思维、工程思维;二是课程体系要充分挖掘学生的潜力，满足学生的兴趣需求。”在谈到学校人工智能课程特色时，苏晓静说。

在苏晓静执教的“机器人与人工智能”课上，有一组同学对黑白电影和视频着色问题非常感兴趣。他们开展了“基于对抗网络的视频优化”研究，经过多方面的对比与学习，最终选用了能够出色完成图片着色处理的DeOldify工具，进行黑白视频的优化（图2），并取得了不错的研究效果。

人大附中开设了智能机器人、机器人与人工智能、数据挖掘、计算机视觉、无人驾驶、图像处理、虚拟现实技术等20余门课程（图3），并且根据实践梳理了金字塔形的中小学“STEAM+人工智能教育”课程体系，构建了基于人工智能技术发展框架的计算智能、感知智能、认知智能等几个层次相对应的中小学人工智能教育课程体系。“课程体系体现了人工智能技术和各个学科的交叉创新，紧紧围绕学生发展的核心素养，最终目标是创新人才的培养。当然，这个课程体系还在不断完善、发展过程中（图4）。” 苏晓静说。

福建师范大学附属小学创新人工智能的教育方式，将编程课程和德育课程紧密结合起来，开设了“静雅校园行”“和小麦学编程”等校本课程，帮助学生学习和理解人工智能，并在学习中提高道德素养。

北京十一学校通过搭建智慧校园平台，使每位学生都拥有属于自己的定制课程表，满足个性化学习需求。

师生关系：站在“巨人”的肩膀上

人工智能技术发展迅速，同时人工智能教育也在发生着变化。人大附中在实践中逐步建立起新型师生关系：教师在教学过程中要鼓励学生超越自己，并在学生研究的路上为学生搭建平台，使其站在“巨人”的肩膀上。

蘇晓静在教学过程中也始终营造这样的师生关系。学生李鸿宇一直对无人驾驶技术感兴趣，他通过自学开发了一款自动驾驶的游戏，并对自动驾驶领域有进一步学习的欲望，但因为硬件和自身基础知识的原因而停滞。苏晓静联系中科院自动化所的赵冬斌教授，为李鸿宇等6名学生赴自动化所进行自动定位、路径规划与决策的研究搭建平台，并参与智能驾驶科普平台的开发与展示工作。该平台在2018年北京科技周上精彩亮相。

教学成果：师生齐丰收

人工智能教育开展以来，据苏晓静介绍，在教学过程中学校涌现了一大批教学业务精湛、教学热情高涨、对新技术感知敏锐的教师群体，他们在人工智能教育方面乐此不疲且收获颇丰。

同时，在课程及项目研究过程中，大批学生的课题和项目取得优秀成绩。比如：《基于卷积神经网络、级联算法和卷积核分解的人脸识别签到系统》《基于文本情绪分析的音乐推荐系统设计与实现》《基于深度学习的三聚体蛋白质相互作用预测》《基于脑机交互的驾驶疲劳检测》等众多课题研究，还有获得北京市青少年科技创新大赛一等奖的《老人智能伴侣机器人》项目等。

中小学人工智能教育任重而道远。虽然目前不乏上述成功的实践案例，但是“一花独放不是春，百花齐放春满园”。随着人工智能教育的发展，必将惠及更多的学生，促进教育公平。