人大附中教师袁中果在“人工智能应用规则与伦理”课上-合江新闻网
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学习-人大附中教师袁中果在“人工智能应用规则与伦理”课上

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北大附中自開設開源硬件課程以來,學生已在科技期刊《無線電》發表論文20餘篇,「一種智能家居環境控制系統」等7項發明獲得專利授權,在全國青少年科技創新大賽和全國中小學電腦製作活動中獲得多個獎項。許多學生表示了將來從事人工智能研究的意願。人大附中學生王岳卿和同學們去清華自動化系實驗室體驗學習時,看到了儀器展示觀測到的小鼠腦神經活動,非常震撼:「我們看到了人工智能未來發展的一個方向,希望將來我也能在這一領域做出貢獻。」

原標題:小粉絲迷上前沿新知核心閱讀人工智能教育,正逐漸前移到更早期的學習階段。北京許多中小學嘗試開設人工智能課,教學的內容與方法豐富多元。孩子們學設計程序,也學製作機械人;課堂上既做遊戲,也少不了做實驗;老師不僅幫助孩子們培養人工智能思維,更引導他們思考倫理和社會問題。在探索中更新,中小學人工智能課程得到了優化,老師與學生也一同成長。

早在2003年,人大附中就開始開發機械人相關課程。經過不斷探索,學校已構建起由基礎類課程、發展類課程和高端類課程組成的「人工智能+X」課程體系,包括機械人、數據挖掘、計算機視覺、無人駕駛等20多門課,讓學生實現從感知到認知、再到創新的提升,全面增強學生的素養。2018年,人大附中成立了全國基礎教育階段首個人工智能實驗班。北大附中開設的人工智能課程,則涉及科學、工程、藝術、數學等多個領域,比如開源硬件基礎、python程序設計、簡易機械人製作以及智能小車挑戰賽等,滿足學生的多種需求,挖掘他們的興趣和潛力。

北大附中則請來許多高校教師做「外援」。這個學期,北京大學地球與空間科學學院副教授陳斌給北大附中的學生們開設了「人工智能高級俱樂部」課程。自2017年以來,北大附中還與北京大學聯合創建了信息創新實驗室,與北京理工大學合作開設了「水下機械人」課程。通過專項計劃,一些學生得以走進高校實驗室,了解甚至參与更前沿的人工智能課題。「我們的課程需要教師具有工科背景,能熟練掌握編程語言。如果他們還具備硬件設計能力,能夠根據學生的需求設計合理的硬件平台,引導學生思考問題,幫助學生解決問題,會對學習更有幫助。」北大附中信息與通用技術中心主任毛華均說。

「概率學習能否對現有神經網絡框架不能很好解決的、含有隱含狀態的問題進行一個好的補充?」在清華大學舉行的計算機視覺與深度學習講座中,人大附中一名高中生舉手提問。這讓香港中文大學—商湯科技聯合實驗室的林達華教授驚嘆:「這是我讀研究生時才思考的問題。」

北京一些小學也在嘗試開設人工智能課。從2019年春季學期開始,北京市東城區確定在一師附小、府學衚衕小學、青年湖小學、黑芝麻衚衕小學、前門小學和培新小學6所實驗校開設人工智能課,各校安排相關人員組成實驗小組,在整體課程體系中安排人工智能教學時間,並基於各校情況研究和實施。在此基礎上,東城區逐步擴大人工智能課程對小學的覆蓋面。

針對中學生探究心理強的特點,中學的人工智能課堂設置了更多動手實踐環節。在北大附中的開源硬件基礎課上,陳清偉老師引導學生通過觀察、思考、設計、製作等活動獲得豐富的學習體驗。學生們取得了一批令人驚喜的人工智能項目成果:以智能攝像頭為主要模塊設計的號販子預警器,利用顏色識別模塊和MP3播放模塊,為全色盲患者製作的色彩音樂轉換手錶……

教學相長,課程不斷迭代更新從事信息技術教育十幾年的王振強坦言:「中小學普及人工智能課程,對師資挑戰很大。缺少能勝任相關課程的教師,導致一些中小學的人工智能課程還處在起步階段。」

課程豐富,滿足學生多種需求人工智能課,在中學里教些什麼?

豐富的課程和領域離不開師資力量的支撐。13位專職教師,其中7位是博士,多數畢業於計算機、自動控制、機械人等專業。這支實力雄厚的團隊,挑起了人大附中人工智能教學的大樑。但授課教師遠不止這些,數學、語文、生物、化學等多個學科的教師都參与課程的開發和實踐。一些學有所長的學生也走上講台,擔當課程助教。學長學姐們手把手地指導學弟學妹們實踐,帶領他們感受人工智能之美。

學生們也在不斷成長。2017年,在準備「登峰杯」數據挖掘競賽期間,人大附中學生朱星宇和隊友使用深度學習算法,得到了一種預測奧運會獎牌榜的算法,準確率甚至超過了以使用傳統方法進行分析預測見長的高盛集團,順利進入了總決賽。隨後,他們依然使用深度學習算法,對電視劇在線播放與電視端收視率進行預測,獲得了總決賽一等獎。

參与的學校越來越多,開設的人工智能課越來越豐富,但各個學校在課程內容上尚未形成一致的思路。「目前,學界對人工智能的概念還沒有清晰準確的定義,中小學人工智能相關課程內容如何構建、與已有的信息技術課程如何銜接,仍然是一個亟待解決的問題。」北京教育科學研究院教研員王振強說:「目前學校使用的大多是校本教材。」

除了講授前沿知識、培養學生的人工智能思維,關注人工智能時代的倫理問題也是教學的重要內容。人大附中教師袁中果在「人工智能應用規則與倫理」課上,接連向學生髮問:機械人公民涉及哪些倫理問題、無人駕駛汽車上路會帶來哪些法律問題、人工智能在新聞領域的應用可能帶來哪些社會問題……引發學生熱烈討論和深入思考。

即使是科班出身的教師,面對人工智能的不斷迭代更新,也感到了很大的挑戰。作為清華大學計算機專業的博士,梁霄不敢懈怠:「我們的知識儲備要不斷刷新。」對於新的課程,她總是先把原理吃透嚼爛,然後再找精彩的案例,深入淺出給學生們講解。用她的話說,「有時候要打磨好一門課,比寫博士論文還累。」人類首次拍攝的黑洞照片發佈8天後,她和同事武迪通過研究海量資料,迅速推出了一節黑洞成像專題課。

激發興趣,循序漸進開展教學北京黑芝麻衚衕小學、府學衚衕小學在二年級嘗試開設人工智能課。面對這群小小年紀的學習者,老師格外注重「互動式」「遊戲式」教學設計。在「機智如我」這門課中,老師通過播放螞蟻佐羅識別同卵四胞胎的視頻,讓孩子們對人臉識別有了直觀了解,讓這些小粉絲迷上人工智能。黑芝麻衚衕小學教師劉曉燁說:「學生興趣濃厚,也能促使老師不斷學習。講授一門課,其實是我們和學生共同學習進步。入門后,有些學生甚至會在某些問題上成為我們的老師。」

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