熊雪亭

人工智能正在全球范圍內(nèi)蓬勃興起。它已經(jīng)上升到國家戰(zhàn)略范疇，成為國際競爭的新領(lǐng)域、新焦點。為抓住這一難得的發(fā)展機(jī)遇，各國正在加緊部署，助推人工智能的發(fā)展。人工智能專家認(rèn)為：未來10年到20年，越來越成熟的人工智能技術(shù)將大規(guī)模進(jìn)入市場，未來社會需要大量的人工智能專業(yè)人才。普及人工智能教育，培養(yǎng)未來社會需要的人工智能人才，是全球各國面臨的急迫問題。

人工智能進(jìn)課堂關(guān)鍵在于落實

普及人工智能教育的關(guān)鍵在于落實。而落實的主渠道在于學(xué)校，在于信息技術(shù)課堂。人工智能教育進(jìn)入高中信息技術(shù)課程既是時代的需求，同時又得到了國家和教育部門的支持。2017年底教育部頒布的高中課程標(biāo)準(zhǔn)，更為人工智能進(jìn)入高中信息技術(shù)課程提供了標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)。高中新課程標(biāo)準(zhǔn)是高中學(xué)科教學(xué)的總依據(jù)。新的課程標(biāo)準(zhǔn)已明確將人工智能內(nèi)容納入課程中，課標(biāo)中指出：通過學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠了解人工智能的概念及發(fā)展歷程，能描述典型人工智能算法的實現(xiàn)過程，能夠親歷設(shè)計與實現(xiàn)簡單智能系統(tǒng)的基本過程和方法，增強(qiáng)學(xué)生利用智能技術(shù)服務(wù)人類發(fā)展的能力及責(zé)任感。

提起落實，北京市西城區(qū)實際上是有人工智能教育教學(xué)的“基因”的。早在10多年前，上一輪高中課程改革之時，高中信息技術(shù)學(xué)科就已經(jīng)設(shè)置《初識人工智能》選修模塊同時也配有教材，當(dāng)時已經(jīng)有部分學(xué)校和教師開始嘗試將人工智能內(nèi)容引入高中信息技術(shù)課程，人工智能元素就已經(jīng)逐漸滲透到高中信息技術(shù)教學(xué)之中。

而新一輪課程改革，人工智能內(nèi)容要求更高，力度更大。當(dāng)然，落實起來難度也大。面臨這一難題，作為教研員，我深入思考、積極行動，聯(lián)合社會多方力量，共同推進(jìn)人工智能教育在高中信息技術(shù)課程中的開展。

借助校外力量，破解專業(yè)知識缺乏難題

落實過程中，首要的難題是缺乏具有人工智能專業(yè)知識與技能的教師。原有的信息技術(shù)教師雖然具有一定的計算機(jī)專業(yè)背景，但普遍沒有人工智能專業(yè)功底。作為教研員，我適時發(fā)揮自身優(yōu)勢，與高校和科研院所建立聯(lián)系，為教師們開展系列專題培訓(xùn)，專題內(nèi)容涵蓋人工智能的發(fā)展與應(yīng)用、人工智能現(xiàn)狀和趨勢、解析人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)概述、智能感知與模式識別的概述等。這些專題講座，由淺入深、從整體出發(fā)再聚焦到局部，使信息技術(shù)教師對人工智能有了整體的認(rèn)知，了解人工智能發(fā)展歷程，知曉人工智能研究的主要內(nèi)容。這些專題講座極大地豐富了信息技術(shù)教師的人工智能專業(yè)理論知識。

我們還依托社會教育機(jī)構(gòu)，爭取到智能平臺及相關(guān)設(shè)備支持，開展技術(shù)專題研修活動，如開展百度智慧課堂在教學(xué)中的應(yīng)用、開源硬件的認(rèn)識與使用——以樹莓派為例、基于樹莓派的人工智能簡單應(yīng)用等活動。最近，我區(qū)信息技術(shù)特級教師張軍教師還組織本區(qū)幾十位教師利用業(yè)余時間完成了兩期“人工智能感知部分”專題培訓(xùn)課程。這些豐富多彩的技術(shù)專題研修活動，理論結(jié)合動手實踐，迅速地讓教師們熟悉了技術(shù)應(yīng)用場景和設(shè)備的使用，提升了教師的硬件常識及動手能力。這些活動的開展，大力提升了我區(qū)高中信息技術(shù)教師隊伍的人工智能綜合素養(yǎng)。

示范引領(lǐng)，以點帶面，讓人工智能內(nèi)容落地

人工智能具體內(nèi)容如何在高中信息技術(shù)課堂中落地生根，這是擺在我及眾多教師面前的又一大難題。考慮到區(qū)內(nèi)各校差異較大，短時間內(nèi)全部開設(shè)人工智能專業(yè)課程不太可能。我決定采取示范引領(lǐng)、以點帶面策略。選擇一兩所實力強(qiáng)、精力夠的學(xué)校先期進(jìn)行教學(xué)改革試驗，然后再示范引領(lǐng)更多的學(xué)校加入。

1.研發(fā)課程方案，分層教學(xué)

北京師范大學(xué)附屬實驗中學(xué)的校領(lǐng)導(dǎo)非常重視和支持人工智能課程的建設(shè)和開展。信息技術(shù)教研團(tuán)隊也積極響應(yīng)，及時應(yīng)對。但人工智能在課堂中如何落實、課程如何開設(shè)，具體內(nèi)容是什么、以什么方式開，涉及的專業(yè)理論有哪些、進(jìn)行到什么深度等一系列具體而實際的問題擺在眼前。下校調(diào)研時，我恰巧得知了他們的困惑，想方設(shè)法與其共同商討解決方案。針對教師們提出的人工智能方面的具體技術(shù)問題，特意請來相關(guān)技術(shù)人員為其現(xiàn)場演示并解決;針對教師們?nèi)狈θ斯ぶ悄芙涌诤推脚_的現(xiàn)狀，想辦法開通某平臺賬號，平臺中的海量人工智能課程、人工智能程序編碼為之開放;針對教師們提出的硬件需求和技術(shù)問題，尋找社會力量為其推薦和演示相關(guān)的人工智能教學(xué)設(shè)備，解決相應(yīng)的技術(shù)難題。經(jīng)過一段時間的深入探討、思想的火花隨之迸發(fā)，課程方案逐漸浮出水面。

目前，這所學(xué)校已開發(fā)出本校的高中信息技術(shù)分層走班課程體系。在人工智能方面，考慮到學(xué)生基礎(chǔ)差異較大，采取分層教學(xué)方式，開設(shè)注重技術(shù)應(yīng)用的《人工智能初步》和注重算法實現(xiàn)的《現(xiàn)代人工智能》，課程覆蓋從零起點到編程高手的不同學(xué)生?！度斯ぶ悄艹醪健氛n程，主要是針對基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，課程主要通過語音識別、圖像識別、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等一個個難易適當(dāng)?shù)捻椖康耐瓿?，真正給學(xué)生搭建起以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生在解決問題的過程中，成為學(xué)習(xí)的主導(dǎo)者。而《現(xiàn)代人工智能》課程，更適合于有一定算法和編程基礎(chǔ)的學(xué)生，通過學(xué)生自主編寫棋類程序、車牌識別、物體跟蹤等程序，并在學(xué)習(xí)過程中不斷完善和優(yōu)化算法，深層次地掌握人工智能更高端的技術(shù)。

2.根據(jù)學(xué)情，把控人工智能原理挖掘的程度

前段時間，北京師范大學(xué)附屬實驗中學(xué)承接北京市高中信息技術(shù)觀摩活動，展示了六節(jié)各具特色的信息技術(shù)課。其中，“初識語音識別”是選自《人工智能初步》模塊的一節(jié)課。這節(jié)課，通過創(chuàng)設(shè)情境與師生互動來導(dǎo)入新課，利用動畫視頻的演示讓學(xué)生們帶著問題思考語音識別的過程。然后讓學(xué)生借助百度AI開放平臺，利用硬件搭建簡易智能系統(tǒng)，編寫Python程序，從而實現(xiàn)語音識別任務(wù)。結(jié)合硬件搭建簡易智能系統(tǒng)的實踐活動使得學(xué)生參與其中，促進(jìn)了學(xué)生對語音識別技術(shù)背后原理的進(jìn)一步理解。

前期與授課教師備課、磨課時，我們意識到，人工智能進(jìn)入高中信息技術(shù)課程，教師們特別要注意的是掌握好火候——人工智能原理的挖掘與分析到達(dá)什么樣的深度，即原理介紹的程度?；鸷蛱?，高中生感覺沒有收獲;火候太猛，學(xué)生一臉茫然，猶如天書，會打擊他們學(xué)習(xí)的興趣。對于語音識別技術(shù)，如果僅僅安排技術(shù)體驗顯然對于高中生來說太過容易。高中學(xué)生需要透過現(xiàn)象思考其背后的原理，但這些原理如果完全地呈現(xiàn)給學(xué)生，又太難，涉及大學(xué)以上的數(shù)學(xué)、物理、算法等學(xué)科專業(yè)知識。這就需要設(shè)計課程的教師根據(jù)學(xué)情，把控難度，將難度控制到大部分學(xué)生跳一跳能接受的程度。

3.不同的學(xué)校采用不同的思路

不同的學(xué)校具體在落實時會有不同的思路和需求。作為教研員，我需要經(jīng)常下校，與教師們做深入地溝通，并根據(jù)教師們的需要，給予及時地指導(dǎo)和有針對性的幫助。

研修活動中，精彩的人工智能專題課程使得北京師范大學(xué)第二附屬中學(xué)的高中信息技術(shù)教師深深地迷上人工智能教學(xué)。有位教師認(rèn)為人工智能教學(xué)需要實干，因為人工智能知識體系太深，如果不去趟趟路，就不能消化，也就找不到教學(xué)的邏輯起點。但開展人工智能課程，僅靠個人力量顯然不能達(dá)成目標(biāo)。我及時幫助這位教師與人工智能專家建立聯(lián)系，通過定期與專家分析、研討、設(shè)計和嘗試，合作開發(fā)人工智能課程。人工智能專家適時的帶領(lǐng)和助推，能夠讓一線教師更快更好地落實課程的實施。

目前，此學(xué)校正在推動適配的課程合作建設(shè)，在最近一年多時間，這位教師以深度實踐探索方式，先后自主研發(fā)、合作研發(fā)并實踐了“遇見人工智能”“人工智能探秘”“人工智能——博弈論基礎(chǔ)”“高中計算機(jī)視覺基礎(chǔ)”“智能感知與生物特征識別（以虹膜為例）”“機(jī)器學(xué)習(xí)（以手寫數(shù)字識別為例）”“深度學(xué)習(xí)（以人臉識別為例）”等多層次、多角度的人工智能課程。多層次體現(xiàn)在課程中有適合全體學(xué)生的通識課和基礎(chǔ)課、有較專業(yè)地適合學(xué)生深入學(xué)習(xí)的拓展課、有適合基礎(chǔ)較好學(xué)生的拔尖課和高端研修課。多角度體現(xiàn)在有博弈論、視覺基礎(chǔ)、智能感知與生物特征識別、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等不同方向的人工智能課程。

目前，我區(qū)以上述兩所學(xué)校為代表的實驗校逐漸形成適合自己學(xué)校的人工智能課程體系。在這些學(xué)校的示范引領(lǐng)下，區(qū)內(nèi)其他學(xué)校的教師們也正在不斷學(xué)習(xí)，不斷嘗試，努力前行。

我們鼓勵各校信息技術(shù)教師腳踏實地落實好人工智能的預(yù)備知識和基礎(chǔ)內(nèi)容的前提下，結(jié)合學(xué)校和自身的優(yōu)勢，結(jié)合本校學(xué)生的特點，設(shè)計并研發(fā)落實方案，積極進(jìn)行人工智能課程改革實驗，不斷嘗試、不斷調(diào)整和完善，逐漸形成各校的特色。相信未來的幾年，我區(qū)高中信息技術(shù)課程中人工智能教學(xué)方面會有更為豐碩的成果。

作者單位：北京市西城區(qū)教育研修學(xué)院