把握底層邏輯，構(gòu)建人工智能教育體系
教育部日前部署中小學(xué)人工智能課程教學(xué)、資源建設(shè)及試點工作，要求2030年前實現(xiàn)基本普及。這對搶占全球人工智能技術(shù)和人才高地至關(guān)重要，必將引發(fā)教育領(lǐng)域的系列深層變革。順利推進(jìn)人工智能教育，需深化基礎(chǔ)研究，把握底層框架和邏輯，做好體系化構(gòu)建。
人工智能教育的理論基礎(chǔ)和底層系統(tǒng)
人工智能教育怎么定位？要根植于對知識本質(zhì)的把握。人工智能是一種新型知識，其知識來源是信息社會，知識本質(zhì)是人機互動，知識范圍是眾多學(xué)科復(fù)合，知識標(biāo)準(zhǔn)界定也有新的邏輯、結(jié)構(gòu)和方法，復(fù)雜程度超過以往任何知識類型，知識價值指向人機協(xié)同和人機共生，知識性質(zhì)有更多不確定性，需要更多批判性審視。人工智能教育普及，需要搭建系統(tǒng)框架，組織強大的多學(xué)科團隊協(xié)同攻關(guān)，圍繞人工智能知識理論基礎(chǔ)，從知識原點層面研究其本質(zhì)、來源、范圍、標(biāo)準(zhǔn)、價值，解決“為何”“如何”“何為”問題，為教育教學(xué)定向把航。
人工智能教育何以支撐？要著力于課程內(nèi)容的組織。人工智能作為一種新的知識類型，正處于快速知識化過程。今年8月，聯(lián)合國教科文組織發(fā)布了師生人工智能能力框架?！睹嫦?qū)W生的人工智能能力框架》強調(diào)學(xué)生的四種核心能力，包括“以人為本的思維方式、人工智能倫理、人工智能技術(shù)和應(yīng)用、人工智能系統(tǒng)設(shè)計”，在理解、應(yīng)用和創(chuàng)造三個等級維度下，概述了學(xué)生應(yīng)具備的12項能力，詳細(xì)說明了相關(guān)課程目標(biāo)和特定領(lǐng)域的教學(xué)方法。
人工智能教育潛力如何？主要看體系化水平和程度。人工智能教育行動，重在知識篩選、傳播、分配，推動實踐發(fā)展，并在實踐中提出更多、更高、更復(fù)雜的知識需求。按照人類知識產(chǎn)生、發(fā)展、增長的進(jìn)程與經(jīng)驗，任何新興學(xué)科內(nèi)容進(jìn)入學(xué)校課程，都需要有統(tǒng)領(lǐng)概念、體系框架和經(jīng)典腳本，一般都會經(jīng)歷長時段的創(chuàng)建、積累、實驗與循證，沉淀和煉制標(biāo)準(zhǔn)知識體系，找到具有“定海神針”作用的核心點，然后體系化，進(jìn)而開發(fā)分級分類的教學(xué)材料以支撐教學(xué)。
開創(chuàng)人工智能教育新賽道新空間新優(yōu)勢
人工智能教育如何開展，是世界各國面臨的新課題。
一是開創(chuàng)新賽道。人工智能系統(tǒng)設(shè)計，需要學(xué)生深入理解人工智能系統(tǒng)架構(gòu)，學(xué)習(xí)如何識別和定義問題、設(shè)計解決方案，并利用人工智能技術(shù)實現(xiàn)方案。目前實踐中大多采取的是“講練”模式，以“輸入”學(xué)習(xí)為主。為提高有效性，應(yīng)建立真實情境、真實任務(wù)、真實研究，把知識、原理、思維、方法、技術(shù)等嵌入任務(wù)情境之中，讓學(xué)生在完成任務(wù)的實踐過程中學(xué)習(xí)、研究，并將創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，實現(xiàn)學(xué)、研、產(chǎn)、創(chuàng)一條龍。
二是開創(chuàng)新空間。人工智能涉及眾多學(xué)科，例如計算機科學(xué)、信息論、控制論、醫(yī)學(xué)、哲學(xué)等。人工智能課程教學(xué)的空間環(huán)境、技術(shù)工具、認(rèn)知場景，目前大部分學(xué)校都難以滿足。當(dāng)前，亟須建立社會化解決途徑，盤活社會場館資源，為人工智能教育提供物質(zhì)基礎(chǔ)。學(xué)生應(yīng)通過實踐活動和項目，如編程、數(shù)據(jù)分析和機器學(xué)習(xí)等，加深對人工智能技術(shù)的理解，明白其真實問題驅(qū)動、真實情境支撐的特性。
三是開創(chuàng)新優(yōu)勢。人工智能教育內(nèi)容包括推理方法、機器學(xué)習(xí)、自然語言理解、計算機視覺、智能機器人等方面，很多都是前沿課題。目前人工智能教育邏輯結(jié)構(gòu)、知識增長規(guī)律、獲得知識途徑、成果檢驗標(biāo)準(zhǔn)等，尚未形成系統(tǒng)理論。因此，早布局，早發(fā)力，開創(chuàng)人工智能新優(yōu)勢，意義重大。目前，部分國家已將人工智能學(xué)習(xí)目標(biāo)納入國家課程，并制定了教師專業(yè)發(fā)展計劃，有望成為教育躍升的杠桿。
聚焦范式更新，促進(jìn)教育迭代升級
以往，我們教育的傳統(tǒng)范式是教—學(xué)—評。經(jīng)過一輪又一輪改革，教育范式已經(jīng)進(jìn)化為教—學(xué)—做—（用）—評。人工智能教育范式，可以反轉(zhuǎn)過來設(shè)計，即：用—做—學(xué)—教，再加以場景支撐、情境認(rèn)知、評價牽引，構(gòu)成人工智能教育新態(tài)范式。筆者2016年—2019年在深圳等地建立基地，并與多方合作開展實驗。我們把“用—做—學(xué)—教”作為操作系統(tǒng)，通過實際觀測，總結(jié)出如下策略：
一是以用促學(xué)。我們2018年—2019年在深圳實施了《人工智能促進(jìn)區(qū)域教育整體提升行動》。其中，人工智能教育采用“以用促學(xué)”方式推進(jìn)。在實驗學(xué)校先讓學(xué)生“玩AI”，包括人工智能應(yīng)用前沿六大場景，分組輪流到AI小鎮(zhèn)盡情玩，動員各人工智能廠家在學(xué)校各個角落安放不同類型智能設(shè)備，作為免費展示體驗互動窗口。孩子們在玩的過程中，逐漸體會到AI的有趣之處，并激發(fā)了動手科研的興趣。
二是現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用。有的學(xué)生研究組想利用人工智能設(shè)計交通智能預(yù)警系統(tǒng)，發(fā)布每天上下學(xué)高峰時段的車流量實時動態(tài)，解決該時段交通擁堵問題。還有的想設(shè)計考試無人監(jiān)管系統(tǒng)，有的想研制教學(xué)機器人，等等。這些研究涉及人工智能知識、原理、技術(shù)、工程等所有要素，是鞏固所學(xué)知識的良好手段。
三是先用先學(xué)。當(dāng)學(xué)生面臨一個亟待解決的問題時，先適量運用知識原理進(jìn)行設(shè)計，再根據(jù)需求逐步拓展。如學(xué)校舉辦大型現(xiàn)場會，學(xué)生為此研制服務(wù)機器人，就經(jīng)歷了繪制學(xué)校地圖、整理學(xué)校簡介、學(xué)習(xí)3D建模等步步深入的過程。
四是急用急學(xué)。如某學(xué)生要做一款互動軟件用于即將舉行的項目展示交流活動，老師可以允許他調(diào)整課時，投入精力集中研制，并為其配備指導(dǎo)教師、實驗室及設(shè)施設(shè)備支持，在考評上也可予以專門考慮。
目前，經(jīng)過實驗小組在北京、深圳的實驗、評估和論證，“用—做—學(xué)—教”作為人工智能教育的范式基本可行，契合人工智能的強互動性、邏輯的強復(fù)雜性、知識的強不確定性和增長的強疊加性，契合新一代學(xué)習(xí)科學(xué)建構(gòu)與認(rèn)知原理，有望促進(jìn)智能時代育人模式轉(zhuǎn)型。（華南師范大學(xué)人工智能與課堂教學(xué)交叉研究中心研究員 呂文清 北京大學(xué)教授、國家社科基金重大專項工程首席專家甄橙）
編輯：遲明緒
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