培養(yǎng)AI人工智能教育的課程發(fā)展策略

黃輝聲

提到人工智能（Artificial Intelli-gence），大家的第一印象會是什么呢？我想大概會是電影《全民公敵》里那個擁有人類智慧的機器人，或是《鋼鐵俠》中的賈維斯智慧助理。這些看似天馬行空、幾乎無所不能的未來助理，都屬于人工智能的范疇。而機器人項目只是人工智能領域中的一小部分，人工智能的應用早已充斥在各行各業(yè)，和我們的生活密不可分。

一、人工智能的發(fā)展歷史

所謂的人工智能，其實就是利用“人工”編寫的計算機程序，模擬出人類經(jīng)過思考的“智慧”行為，這包含模擬人類感官的聽聲辨讀、視覺辨識，大腦的推測、學習功能，還有人類的動作，如移動、抓握等行為。

AI并不是新鮮名詞，早在1956年，達特茅斯學院舉行的一次會議中就正式確立了人工智能的研究領域，那時離現(xiàn)代計算機的發(fā)明也不過幾年的光景。但是，研究人員發(fā)現(xiàn)自己大大低估了這一工程的難度，當時的人工智能不過是運作一些寫好的邏輯程序、處理數(shù)學定理證明，應用其實并不廣泛，人工智能史上共出現(xiàn)過好幾次低潮。此外，由于當時計算機體積龐大，性能又有諸多限制，人工智能發(fā)展很快就面臨瓶頸期。

二、人工智能與生活

時至今日，由于科技的發(fā)展，電腦的迭代日新月異，AI功能早已充斥在我們的生活中，從交通、娛樂、醫(yī)療等方面隨處可見。例如：iPhone的手機助理Siri、微信的語音辨識輸入、社群網(wǎng)站、瀏覽器的廣告投放、串流影音網(wǎng)站的推薦（如優(yōu)酷推薦影片）、手機地圖的最佳路線規(guī)劃、淘寶的購物推薦等。

如何讓計算機實現(xiàn)AI的運行原理呢？我們可以通過四個方面來實現(xiàn)：一是搜尋，即尋找最佳路徑、最短運算的搜尋方法;二是邏輯推論，即為了讓計算機能進行推理、抉擇和修正，發(fā)展了許多邏輯推論系統(tǒng);三是統(tǒng)計和概率，主要目的是通過概率統(tǒng)計數(shù)學模型，幫助分析數(shù)據(jù)、處理大量數(shù)據(jù);四是建立神經(jīng)網(wǎng)絡，模仿生物神經(jīng)網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)與功能，透過輸入的數(shù)據(jù)訓練產(chǎn)生對應的算法模型，學習判斷指定問題。

三、人工智能與教育

Bernhard Schindlholzer博士曾經(jīng)在TED Talk的演說中提到：如果你可以有計算機助理幫你訂機票旅館，我們還需要多少旅行社及其從業(yè)人員呢？如果機器學習能從數(shù)干筆數(shù)據(jù)中找出最適當、最正確的答案回答，我們還需要多少客服人員呢？未來還會有多少銀行柜員、理財專員或保險經(jīng)紀人所做的事會被人工智能自動化決策呢？我們必須認知到：未來，例行性知識工作（Rou-tine Knowledge Work）的需求會降低，我們不再需要例行性工作的員工、辦公室職員或經(jīng)紀人，因為人工智能可以接手這些工作，為人們做決策。

雖然例行性知識工作的需求會降低，但非例行性之開創(chuàng)性知識工作（Non-Routine Creative KnowledgeWork）的需求會增加，這些開創(chuàng)性的工作能夠為我們在世界各地所碰到的問題設計解決方案。現(xiàn)在，已經(jīng)有無數(shù)的科學家、研究人員、物理學家、程序設計師、工程人員在研究這方面的事情，未來人工智能會在最適當?shù)臅r間提供任何你想知道且正確的信息。所以，當具備知識不再是必要、也不再是那么重要時，你所要具備的能力應該變成如何運用知識的能力。如果被企業(yè)錄用，不再是因為你具備這些知識，而是你能夠使用所擁有的知識。

四、人工智能將如何改變教育

人工智能給教育會帶來什么樣的改變？答案眾說紛紜，甚至有人認為這只是花哨的噱頭！事實上，在過去幾年，世界各地利用計算機及通訊等信息化技術(shù)來解決教學問題的例子已經(jīng)多到族繁不及備載。許多教育技術(shù)的學者也在實際研究中發(fā)現(xiàn)：適當使用信息技術(shù)確實可以達到以前的教學方式所無法達到的效果。例如：利用WiFi技術(shù)和行動手持裝置，學生可以在博物館、科學館或生態(tài)園區(qū)進行學習活動，將課堂中所學的知識帶到現(xiàn)場應用，同時能把現(xiàn)場搜集的資料帶回教室討論。那么，AI為教育帶來的變革具體體現(xiàn)在哪些方式上呢？

1.AI可以扮演更具智慧的教學輔助角色

在傳統(tǒng)教學模式下，一名老師要面對多名甚至數(shù)十名學生。在這種一對多的條件下，老師要在有限的時間內(nèi)針對每個學生的學習困難給予個人化的分析及協(xié)助，這是不太可能實現(xiàn)的事情。但是，有了人工智能的輔助，未來計算機可以針對學生的學習表現(xiàn)、學習過程的行為，甚至于他們的情緒反應及臉部表情來進行分析，并且與學習內(nèi)容之間建立聯(lián)系，找出造成學生學習障礙的“瓶頸”。

2.AI可以扮演智慧型學習工具和伙伴

透過機器人和多媒體，計算機可以扮演一個智能型的學習同伴或在線學習同伴，和學生一起學習競爭、參與討論，讓學習過程增加了更多良性互動，變得更加生動有趣。

3.AI將改變教與學的角色

未來，我們的學生甚至有機會扮演老師的角色，試著把他們所學會的東西教導給一臺具有人工智能的計算機或一個機器人。

五、教學中整合人工智能的應用

聯(lián)合國教科文組織在2019年5月召開的北京國際人工智能與教育大會上發(fā)表了《人工智能北京共識》，其中主要強調(diào)三個方面：第一，各國要制定相應政策，推動人工智能與教育、教學和學習系統(tǒng)性融合，利用人工智能加快建設開放靈活的教育體系，促進全民享有公平、有質(zhì)量、適合的終身學習機會;第二，要將人工智能平臺和基于數(shù)據(jù)的學習分析作為構(gòu)建終身學習系統(tǒng)的關鍵技術(shù)，實現(xiàn)人人皆學、處處能學、時時可學;第三，要支持對于新興人工智能技術(shù)發(fā)展相關的前沿問題進行前瞻性研究，探索利用人工智能促進教育創(chuàng)新的有效戰(zhàn)略和實踐。

從上述三個方面可以發(fā)現(xiàn)：在人工智能的促進下，教育將更加關注人的發(fā)展;在人工智能的賦能下，學習方式將發(fā)生深刻改變。終身學習與發(fā)展核心素養(yǎng)將成為更重要的學習內(nèi)涵。

2013年，教育部委托北京師范大學聯(lián)合國內(nèi)高校近百位專家學者成立了核心素養(yǎng)研究課題組，歷時三年完成了《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》研究，并于2016年6月正式發(fā)布。這份研究界定了中國學生應具備的三大面向和六大領域的核心素養(yǎng)（見下圖）。依據(jù)核心素養(yǎng)的綱領，教師在教學中引入AI策略時可以遵循三個準則：

1.人文思維很重要，培養(yǎng)自我學習也一樣重要

AI的重點在于各種場域的應用導入，因此，AI科普教育中的“人文思維”非常重要，社會學與哲學等都是很好的人文思維培養(yǎng)學科。舉例來說，當無人車撞到行人，法律會怎么解決這個問題呢？這就要用到“人文思維”。

2.程序教育是AI領域的入門基礎

想要深耕AI教育，程序教育是重要根基，也是AI領域的入門基礎。不會編寫程序就沒有辦法從事AI相關領域的研發(fā)與應用。我們對幼兒強調(diào)的不應該是編程技巧，而是編程的邏輯思維模式培養(yǎng)。

3.引發(fā)興趣為主，并非強制學習

教學內(nèi)容并不強調(diào)AI技術(shù)，而是AI科普，我們應該跟幼兒強調(diào)在生活中對AI的認知。AI的教學目標也不在于考試，而在于邏輯與批判思維，并且利用基本的AI認知引發(fā)學生自我學習的興趣。因此，并非所有的學生都要強制學習AI技術(shù)。

在人工智能教學與技術(shù)整合的過程中，我們更要認識到教師的角色：從過去的權(quán)威者變成了組織者、陪伴者和輔助者。同時，學習也變得無處不在。在此，我需要強調(diào)以下三點：

第一，不要把技術(shù)作為教學內(nèi)容。當我們在教某個技術(shù)的時候，說明它已經(jīng)是落后的了，因為它已經(jīng)是成熟的了。

第二，要把技術(shù)作為教育工具。例如，我們將互聯(lián)網(wǎng)、優(yōu)酷等各種工具作為一種媒介來傳播知識。盡管這些媒介是傳統(tǒng)教育媒介的加速器，強化了原有的教學模式，但它們還是在扮演灌輸知識和訓練者的角色，教學流程并沒有發(fā)生創(chuàng)造性。

第三，要把技術(shù)與我們的教育相互結(jié)合，使其變成我們的思維方式，將其嵌入我們的學習系統(tǒng)，從而促進學習方式的創(chuàng)新發(fā)展。這個階段需要我們重新思考：在這個智慧時代，我們該教什么？該怎么教？哪些可以不教？哪些又必須要教？

六、結(jié)語

現(xiàn)代教育已經(jīng)建構(gòu)了完備的基礎學科知識的教學內(nèi)容，語文、數(shù)學、科學、藝術(shù)、體育等基本領域?qū)W科的課程架構(gòu)也已成熟。在科學技術(shù)與信息化技術(shù)融入教學的過程中，教師要掌握各個學科知識的跨領域整合取向，適當?shù)貙W科知識與生活經(jīng)驗相互整合。

人工智能設備的創(chuàng)造需要深厚的理論與技術(shù)，一般大眾無法簡單窺其深奧。教育的目標是發(fā)展人類的多元智能，啟發(fā)思維。過去，人類為了追求科技進步，強調(diào)IQ智商發(fā)展的重要性;當互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展，知識在人與人之間快速交換，人與人的溝通愈加頻繁時，EQ情緒商也受到了重視。今后，我們將邁入人工智能的時代，AIQ人工智能商數(shù)將成為重要的社會競爭指數(shù)，強調(diào)以素養(yǎng)教育為核心的教育新形態(tài)將會是未來教育發(fā)展的重要課題。因此，探討人工智能技術(shù)將不再是基礎教育的焦點。如何利用人工智能改變教學現(xiàn)場性質(zhì)、整合學科領域知識、培養(yǎng)與發(fā)展核心素養(yǎng)才是人工智能教育的真正目的。