王振堂

人工智能技術(shù)作為社會(huì)發(fā)展的重要科技力量，將作為國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的新動(dòng)力。創(chuàng)新人才是推動(dòng)人工智能有序發(fā)展的基石[1]。在人工智能時(shí)代，如何讓人工智能技術(shù)與教育相結(jié)合，培養(yǎng)更多為人工智能發(fā)展的創(chuàng)新人才，成為世界各國(guó)家面臨的一項(xiàng)重大而意義深遠(yuǎn)的任務(wù)。2016年美國(guó)連續(xù)發(fā)布了《國(guó)家人工智能研究發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃》和《為人工智能的未來(lái)做好準(zhǔn)備》兩份報(bào)告，指出人工智能技術(shù)對(duì)社會(huì)各領(lǐng)域的影響越來(lái)越重要，提出實(shí)施人工智能教育，在學(xué)校開(kāi)展人工智能課程，為人工智能推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。我國(guó)在2017年發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中提出要發(fā)展智能教育，在中小學(xué)開(kāi)設(shè)人工智能相關(guān)課程，基于智能教育加強(qiáng)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)[2]。由此可見(jiàn)，基于人工智能技術(shù)服務(wù)于教育事業(yè)的規(guī)劃已經(jīng)引起世界各國(guó)的高度關(guān)注，其中創(chuàng)客教育作為一種新型的教育模式，其人才培養(yǎng)核心目標(biāo)與人工智能高度一致，都是立足于培養(yǎng)善于運(yùn)用技術(shù)的創(chuàng)新人才。面向人工智能時(shí)代的創(chuàng)客教育主要在培養(yǎng)從事人工智能開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新的創(chuàng)客，他們不僅有創(chuàng)新與創(chuàng)造能力、問(wèn)題解決能力和敏銳的科技前瞻性，也具備良好的團(tuán)隊(duì)合作能力和交流表達(dá)能力。同時(shí)人工智能的核心技術(shù)為創(chuàng)客教育注入了新的活力，創(chuàng)客教育對(duì)智能時(shí)代創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，具有重要的理論和實(shí)踐意義。

一、人工智能技術(shù)助力創(chuàng)客教育課程建設(shè)

隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等人工智能底層技術(shù)得到了強(qiáng)勁的助推，為人工智能教育的開(kāi)展提供了算法與數(shù)據(jù)的支持。在智能識(shí)別、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、智能機(jī)器人等人工智能領(lǐng)域也有了豐富的研究成果，有利于升級(jí)傳統(tǒng)創(chuàng)客教育的教學(xué)系統(tǒng)。其中人機(jī)交互、情感計(jì)算、語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理技術(shù)、可穿戴技術(shù)、VR虛擬現(xiàn)實(shí)等人工智能領(lǐng)域的核心技術(shù)，進(jìn)一步為學(xué)校開(kāi)展創(chuàng)客教育奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。同時(shí)隨著人工智能技術(shù)功能的模塊化，使其從精英化到大眾化，這種技術(shù)難度的降低，更有利于學(xué)校開(kāi)展創(chuàng)客教育。

當(dāng)前Google、微軟、百度、科大訊飛等人工智能公司提供人工智能核心技術(shù)服務(wù)，為世界范圍內(nèi)的創(chuàng)客提供人工智能開(kāi)放平臺(tái)。其中Google公司提供了豐富的教育資源，包括共享數(shù)據(jù)庫(kù)、開(kāi)源工具包和技術(shù)指導(dǎo)，滿足不同級(jí)別的創(chuàng)客服務(wù)，支持學(xué)生開(kāi)展人工智能研究和項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。百度公司也為學(xué)生提供了人工智能教育實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)以及語(yǔ)音識(shí)別、人臉識(shí)別、語(yǔ)音合成、文字識(shí)別和圖像識(shí)別等人工智能核心技術(shù)。以圖像識(shí)別為例，學(xué)生想做一個(gè)關(guān)于道路標(biāo)志圖像識(shí)別的項(xiàng)目，就可以借助百度平臺(tái)的圖像處理技術(shù)完成項(xiàng)目。多樣化的人工智能技術(shù)將進(jìn)一步服務(wù)于學(xué)生的創(chuàng)新項(xiàng)目研究和學(xué)習(xí)活動(dòng)。人工智能的核心技術(shù)讓創(chuàng)客真正接觸科技前沿技術(shù)，突破傳統(tǒng)創(chuàng)客作品的技術(shù)障礙，讓創(chuàng)客運(yùn)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)自己的創(chuàng)意和靈感。目前很多人工智能公司成立相關(guān)的教育部門，與學(xué)校對(duì)接開(kāi)展人工智能教育，為學(xué)校提供完整的人工智能實(shí)驗(yàn)室，以及面向?qū)嶒?yàn)配套的智能教具，并針對(duì)人工智能向很多領(lǐng)域提供相關(guān)智能課程、科普活動(dòng)及應(yīng)用實(shí)踐。

二、面向人工智能時(shí)代的創(chuàng)客課程開(kāi)發(fā)

我國(guó)人工智能教育的開(kāi)展相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家較晚，不過(guò)隨著近幾年人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展。2017年，我國(guó)發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中提出在中小學(xué)階段實(shí)施人工智能課程，有利于加快推動(dòng)科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)，為我國(guó)人工智能的發(fā)展儲(chǔ)備更多的人才。其中課程實(shí)施是人工智能在創(chuàng)客教育落實(shí)的重要前提。人工智能技術(shù)的發(fā)展為創(chuàng)客教育提供了先進(jìn)、可持續(xù)發(fā)展的課程素材。其中創(chuàng)客課程是指通過(guò)學(xué)校開(kāi)展一系列的課程目標(biāo)、內(nèi)容、模式及評(píng)價(jià)等的總稱。

1.課程目標(biāo)

傳統(tǒng)的教育課程目標(biāo)通常是注重培養(yǎng)學(xué)生的三維課程目標(biāo)即知識(shí)與技能、過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀。創(chuàng)客教育課程目標(biāo)更注重基于真實(shí)問(wèn)題的解決方案，學(xué)生在解決真實(shí)問(wèn)題的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力、溝通交流能力、團(tuán)隊(duì)合作等能力的培養(yǎng)。隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，可穿戴設(shè)備、人機(jī)自然交互、語(yǔ)音識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、虛擬現(xiàn)實(shí)等在教育領(lǐng)域的深入應(yīng)用，單一的學(xué)科知識(shí)在人工智能時(shí)代已經(jīng)無(wú)法有效地解決復(fù)雜問(wèn)題，創(chuàng)客課程應(yīng)以跨學(xué)科知識(shí)為主，以創(chuàng)新思維為指導(dǎo)，幫助學(xué)生在復(fù)雜環(huán)境下發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題和解決問(wèn)題，在做項(xiàng)目的過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐、語(yǔ)言表達(dá)能力和自主學(xué)習(xí)能力[3]。

2.課程結(jié)構(gòu)

創(chuàng)客課程以解決現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際問(wèn)題為主，利用項(xiàng)目式教學(xué)開(kāi)展課程，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，將人工智能與真實(shí)情景相聯(lián)系，幫助學(xué)生構(gòu)建真實(shí)生活環(huán)境下的人工智能學(xué)習(xí)生態(tài)。目前國(guó)內(nèi)的創(chuàng)客課程體系主要分為三大類：基礎(chǔ)型課程、拓展型課程、項(xiàng)目型課程[3]。其中，基礎(chǔ)型課程的人工創(chuàng)客教育主要讓學(xué)生理解人工智能的基本概念和發(fā)展歷史及應(yīng)用案例。課程根據(jù)不同的年齡階段選擇相應(yīng)的編程語(yǔ)言，低年級(jí)可以選擇Scratch編程和Arduino編程，高年級(jí)可以選擇App inventor編程、Processing創(chuàng)意編程和Python編程等。拓展型課程以智能機(jī)器人、智能控制、智能物聯(lián)網(wǎng)等為主要內(nèi)容。此課程需要學(xué)生掌握基本的編程技術(shù)以控制人工智能設(shè)備，并以此提升學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和工程設(shè)計(jì)思維。項(xiàng)目型課程是在探究課程的基礎(chǔ)上學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目研究。學(xué)生的項(xiàng)目大都源于生活，并具有一定的科學(xué)性、創(chuàng)新性和應(yīng)用價(jià)值。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)需要學(xué)生有較強(qiáng)的跨學(xué)科知識(shí)和深入學(xué)習(xí)人工智能的相關(guān)編程技術(shù)，幫助學(xué)生把創(chuàng)意變成真實(shí)的人工智能產(chǎn)品。

3.教學(xué)模式

創(chuàng)客教育強(qiáng)調(diào)在項(xiàng)目實(shí)施中以信息技術(shù)為手段，通過(guò)所學(xué)知識(shí)把創(chuàng)意變成真實(shí)產(chǎn)品，提高學(xué)生解決問(wèn)題的能力。在人工智能時(shí)代，人工智能技術(shù)支持的項(xiàng)目型課程成為創(chuàng)客教育教學(xué)模式主要的組織形式。項(xiàng)目型課程以跨學(xué)科知識(shí)為前提，學(xué)生可以通過(guò)人工智能實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)提供的機(jī)器學(xué)習(xí)、認(rèn)知服務(wù)、人臉識(shí)別、圖像識(shí)別、語(yǔ)音合成、語(yǔ)音識(shí)別等人工智能技術(shù)作為開(kāi)展項(xiàng)目研究的技術(shù)支撐。學(xué)生通過(guò)提出項(xiàng)目、確定項(xiàng)目、制訂項(xiàng)目計(jì)劃、實(shí)施項(xiàng)目、成果展示分享過(guò)程中形成創(chuàng)客思維和創(chuàng)客精神?；陧?xiàng)目式學(xué)習(xí)的方式，更加注重將知識(shí)的學(xué)習(xí)與運(yùn)用相聯(lián)系，學(xué)生更容易掌握人工智能知識(shí)。

4.課程評(píng)價(jià)

設(shè)計(jì)有效的形成性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)在創(chuàng)客教育中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。人工智能時(shí)代的課程評(píng)價(jià)應(yīng)采取多元化的評(píng)價(jià)體系，在評(píng)價(jià)內(nèi)容上，根據(jù)創(chuàng)客課程的過(guò)程性和創(chuàng)客項(xiàng)目的完成度綜合評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)、創(chuàng)新創(chuàng)造能力、問(wèn)題解決能力、團(tuán)隊(duì)合作、溝通交流能力、自我學(xué)習(xí)能力等課程目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)；在評(píng)價(jià)方式上采用教師和學(xué)生雙向評(píng)價(jià)、團(tuán)隊(duì)同伴的互相評(píng)價(jià)；評(píng)價(jià)目標(biāo)要個(gè)性化，要關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的對(duì)項(xiàng)目的參與度、學(xué)習(xí)熱情、團(tuán)隊(duì)合作、溝通交流等；評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)全面化，引入人工智能教育技術(shù)手段的智慧型評(píng)價(jià)，采用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等教育技術(shù)，以基于人工智能創(chuàng)客項(xiàng)目的成品為評(píng)價(jià)成果，深度學(xué)習(xí)挖掘和分析形成性和總結(jié)性評(píng)價(jià)指標(biāo)，充分體現(xiàn)人工智能時(shí)代的創(chuàng)客教育評(píng)價(jià)的全面性、客觀性、科學(xué)性、可持續(xù)性[4]。

三、結(jié)語(yǔ)

人工智能時(shí)代，中小學(xué)階段開(kāi)設(shè)人工智能相關(guān)的創(chuàng)客課程，可以提升學(xué)生的解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生更好地適應(yīng)未來(lái)社會(huì)發(fā)展的需求。當(dāng)前，以人工智能技術(shù)為載體的課程設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)踐都尚處于摸索階段，如何從課程目標(biāo)、課程結(jié)構(gòu)、教學(xué)模式、課程評(píng)價(jià)等構(gòu)建體系化的創(chuàng)客課程，還有許多問(wèn)題待解決，期待有更多專家學(xué)者開(kāi)展這方面的研究。