人工智能：現代教育的新機遇

宋亮

2017年7月，國務院印發《新一代人工智能發展規劃》，其中指出人工智能成為國際競爭的新焦點，應逐步開展全民智能教育項目，在中小學階段設置人工智能相關課程、逐步推廣編程教育、建設人工智能學科，培養復合型人才，建成我國人工智能人才高地。

發展人工智能和人工智能教育，已被列入國家發展規劃，義務教育該怎樣迎接？

與教育相關的“三步走”

在我國人工智能技術的總體發展規劃中，明確提出了我國新一代人工智能“三步走”發展戰略：

2020年，人工智能總體技術和應用與世界先進水平同步，人工智能產業成為新的重要經濟增長點，人工智能技術應用成為改善民生的新途徑;

2025年，人工智能基礎理論實現重大突破，部分技術與應用達到世界領先水平，人工智能成為我國產業升級和經濟轉型的主要動力，智能社會建設取得積極進展;

2030年，人工智能理論、技術與應用總體達到世界領先水平，成為世界主要人工智能創新中心。

為實現上述目標，《規劃》明確了相關教育重點。

中小學階段設置人工智能課程。實施全民智能教育項目，在中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育，鼓勵社會力量參與寓教于樂的編程教學軟件、游戲的開發和推廣。支持開展人工智能競賽，鼓勵進行形式多樣的人工智能科普創作。鼓勵科學家參與人工智能科普。

建設人工智能學科。完善人工智能領域學科布局，設立人工智能專業，推動人工智能領域一級學科建設，盡快在試點院校建立人工智能學院，增加人工智能相關學科方向的博士、碩士招生名額。積極鼓勵高校在原有基礎上拓寬人工智能專業教育內容，形成人工智能+X復合專業培養新模式，重視人工智能與數學、計算機科學、物理學、生物學、心理學、社會學、法學等學科專業教育的交叉融合。

建設人工智能高端人才隊伍。培育高水平人工智能創新人才和團隊。支持和培養具有發展潛力的人工智能領軍人才，加強人工智能基礎研究、應用研究、運行維護等方面專業技術人才培養。重視復合型人才培養，重點培養貫通人工智能理論、方法、技術、產品與應用等縱向復合型人才，以及掌握人工智能+經濟、社會、管理、標準、法律等橫向復合型人才。

建立重大科技創新基地。建立新一代人工智能基礎理論和關鍵共性技術體系，布局建設重大科技創新基地，壯大人工智能高端人才隊伍，促進創新主體協同互動，形成人工智能持續創新能力。鼓勵人工智能企業、科研機構搭建開源平臺，面向公眾開放人工智能研發平臺、生產設施或展館等。

發展智能教育。利用智能技術加快推動人才培養模式、教學方法改革，構建包含智能學習、交互式學習的新型教育體系。開展智能校園建設，推動人工智能在教學、管理、資源建設等全流程應用。

“轉型”給教育帶來機遇

互聯網教育專家伍星認為，中學生學編程并不早。在美國和澳大利亞，早在四十年前，就已經在中小學開展編程教育，并取得了重大教育成果。大家熟知的互聯網“大佬”如比爾·蓋茨、喬布斯、馬斯克等，在初中時期即開始學習編程。在我國，在中小學開展編程教育，已經比西方國家晚了近半個世紀。西方編程教育培養出的第一代和第二代學生，已經在世界上創立了微軟、蘋果、特斯拉、臉書等科技巨頭企業，幫助美國對全世界全面領先。

2018年3月18日，第三屆中美智慧教育大會聚焦人工智能2.0，就“人工智能與教育”的主題展開研討。中國工程院院士潘云鶴提出，隨著智能城市、智能醫療和智能交通等社會新需求的爆發以及互聯網、移動計算、超級計算、穿戴設備、物聯網和云計算等信息環境的巨變，人工智能開始邁向新一代，即人工智能2.0（AI2.0）時代。人工智能走向2.0的真正動因是，世界正從原來由人類社會和物理空間組成的二元空間，向由物理空間、人類社會和信息空間構成的三元空間演變。其關鍵理論與技術包括大數據智能、群體智能、跨媒體智能、人機混合增強智能和自主智能系統等。

人類社會的這種轉型，給中國的人工智能教育帶來了機遇。當前，人工智能2.0技術初露端倪，AI已顯露走向2.0的大量新特征，包括大數據上的深度學習+自我博弈進化技術、基于網絡的群體智能已經萌芽，人機一體化技術導向混合智能、跨媒體推理興起和無人系統迅速發展。潘院士指出，人工智能2.0對教育的挑戰，包括基于大數據智能的個性化教育、跨媒體學習、終身學習的智能支持、教育現代化需要多領域結合攻關等。新一代人工智能的戰略實施中，隊伍的組織和人才的培育是關鍵，要在全國形成一支政、企、學相結合的人工智能攻關力量，加大人工智能人才培育和學科建設的支持力度，創建一批政、產、學合作為基礎，科學、工程和教育相結合的新一代人工智能研究中心，試用靈活體制，實現快速發展。人工智能走向2.0，是人類實現新進步的一件大事，應主動推動國際合作，建設合作平臺，與全球愿意攜手的科技人員一起，共同應對各種挑戰，推動人類走向更加美好的明天。

新頒布的“新課標”明確，人工智能被納入高中信息技術學科。學生形成編程思維需要花2年到3年，而這種思維是普通“碼農”晉升為優秀人工智能人才的關鍵。與其等大學生走入社會再去培養，不如把這項工作提前到中小學階段開展。

高校資源下沉中小學

2018年1月12日，教育部直屬的電子科技大學大數據研究中心、成都市教育科學研究院和成都市武侯區教育局舉行了教育大數據與人工智能項目戰略合作協議簽約儀式，三方將展開多層次合作，在武侯區構建基礎教育階段“人工智能+教育”的成熟模式，讓人工智能服務于中小學生的全面發展。

當前，大數據和人工智能正給教育事業的發展帶來深刻變化。將行動軌跡分析、人臉識別等智能技術運用于中小學教育領域，能夠為課堂教學及學校管理提供更加個性化、高效率的解決方案。未來，武侯區的中小學生有望接觸豐富的大數據和人工智能科普課程，同云計算和AI時代的新興科技進行親密接觸。教師甚至可能在教學過程中，利用先進技術采集和分析不同學生在學習中的薄弱環節，為學生提供更加個性化的家庭作業和培養方案。武侯區是全國首批中小學計算機教育實驗區，具有發展人工智能教育的良好基礎。此番同電子科大大數據研究中心和成都市教科院科研團隊的合作，有望為成都市中小學人工智能課程的建設、人工智能教育的發展提可復制的經驗。

3月21日，遼寧省丹東市正式啟動《科技創新——“人工智能課程”教育試點工程》，下一步將在全市中小學生中普及“人工智能課程”。首期試點工程，該市9所小學45個班級的2100余名小學生受益，他們在每周都將有一節課學習人工智能。丹東市中小學人工智能課程正式啟動，標志著丹東市科技創新教育已經進入普及化發展階段?？萍紕撔陆逃圏c工程以小學二年級為基礎，實施跨度5年的雛鷹科技培養計劃，是結合了基礎科技知識、創新科技教育、團隊能力、創新思維能力訓練的綜合性課程。課程主要以基礎開源硬件的認知和初級應用為主，通過傳感器、核心控制板、驅動板等元器件的講解和動手實踐，使學生建立基本的電路邏輯思維，并初步具備利用開源硬件和人工智能基礎邏輯構架解決生活實際問題的創新能力。丹東市六緯路小學四年級（4）班班主任張貞玉說：“人工智能的發展是大勢所趨。我們現在培養的孩子，要適應10年到20年后的工作和競爭格局。三四年級的孩子，正是求知欲旺盛的時期，以這樣的形式普及科技創新知識，對孩子未來的成長和發展都有積極作用。”

南京案例解讀

2018年3月，江蘇南京“雨花臺中學——人工智能實踐基地”正式揭牌。雨花臺中學目前只是在在國際部引入編程課程。雨花臺中學國際部主任吳威介紹說，學生在接觸編程甚至機器人的過程中，興趣和潛力會被最大程度激發，有助于對接今后本科甚至研究生階段的學習。對于有志申請計算機領域國際名校的學生，人工智能方面的學習背景可能成為申請時的加分項。

南京師范大學附屬中學樹人學校的人工智能選修課已向全校學生開放。3月9日，30名初一學生學習了“人工智能進課堂”的第一課。該校的“人工智能進課堂”系列課程是在南京市鼓樓區教育局、鼓樓區教師發展中心、中國科學院智能信息處理重點實驗室聯合指導下，由中科視拓和南師附中樹人學校合作推出的中小學選修課。該課程在選課平臺上開放后，不到5分鐘就宣告滿員。

“人工智能進課堂”課程監制、中科視拓CEO劉昕博士稱，“人工智能進課堂”課程每周一次，每個課時70分鐘，總共10個課時，課程主要包含兩個部分：第一部分是對學生的人工智能進課堂啟蒙教育，讓學生了解人工智能、機器學習、深度學習是什么，有什么實際應用。

負責AI啟蒙教育的是中科視拓無人機視覺技術專家袁基睿博士，他曾在TEDx等活動中普及專業技術，有豐富的經驗。另一部分是包含目標檢測和人臉識別這兩個AI熱門技術的實踐環節，讓學生了解相關AI技術的基礎知識，指導學生訓練出自己的AI引擎并使用它們檢測出各種物體、識別出不同人臉。負責這一部分的是“人工智能進課堂”負責人譚學偉，之前他已成功指導了一些中小學生訓練出檢測水果、識別人臉的AI引擎。

劉昕表示：“初中年齡段的學生求知欲旺盛，但理解能力有限，對理論學習欲望低，對動手實踐興趣高。如何既激發孩子對AI的興趣，又不給孩子帶來太多學業負擔？我們開發的SeeTaaS云平臺（K12版），是一款面向中小學生的深度學習訓練平臺，封裝了難懂的框架和算法，同時展現了AI模型的訓練流程，簡單易上手。學生不用掌握任何編程語言，在圖形化的界面中，用點擊拖拽的便捷操作方式，便可基于深度學習技術，進行AI模型的設計生產。在各種實踐項目中，讓學生自然而然地接受啟蒙教育，激發初對AI的興趣。”

南京的“人工智能進課堂”課程，目前處于試點工作階段，今后將會把成熟的人工智能啟蒙教育一體化方案，包括教學體系、教學工具、及教師培訓服務，在全國中小學推廣。