王曉波

從1956年達(dá)特茅斯會(huì)議上首次提出“人工智能”概念，經(jīng)過(guò)幾十年的技術(shù)積累與迭代，人工智能逐漸走向科技變革的中心，成為推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步與發(fā)展的新引擎。毋庸置疑，未來(lái)是人工智能的時(shí)代。2017年，國(guó)務(wù)院發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》報(bào)告指出：“實(shí)施全民智能教育項(xiàng)目”“在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程”。由此，帶來(lái)了人工智能課程開(kāi)發(fā)與建設(shè)的熱潮。人工智能教育進(jìn)校園，新技術(shù)、新理念給基礎(chǔ)教育帶來(lái)了源頭活水，同時(shí)也給教師和學(xué)生帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。本學(xué)期，北京市東城區(qū)6所學(xué)校的近30位小學(xué)信息技術(shù)教師向1700多名二年級(jí)到六年級(jí)的學(xué)生開(kāi)設(shè)人工智能課。這個(gè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的特殊之處在于所用的相關(guān)教學(xué)和實(shí)踐資源主要是該區(qū)小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科的骨干教師歷時(shí)近一年時(shí)間在教研員的帶領(lǐng)下，經(jīng)過(guò)專家指導(dǎo)、技術(shù)團(tuán)隊(duì)支持，經(jīng)歷探索、開(kāi)發(fā)、改進(jìn)、研究和實(shí)踐，編寫(xiě)了小學(xué)人工智能用書(shū)及其他相關(guān)教學(xué)資源。

2019年5月16日—18日召開(kāi)的國(guó)際人工智能與教育大會(huì)，以“規(guī)劃人工智能時(shí)代的教育：引領(lǐng)與跨越”為主題，為人工智能教育探尋新的方向。值此國(guó)際人工智能與教育大會(huì)召開(kāi)之際，本刊對(duì)東城區(qū)小學(xué)人工智能基礎(chǔ)教育資源開(kāi)發(fā)與實(shí)踐團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了深度訪談，講述他們?cè)谌斯ぶ悄芙滩拈_(kāi)發(fā)和建設(shè)過(guò)程中鮮為人知的故事。

緣起，教師主動(dòng)適應(yīng)人工智能時(shí)代的教育

2017 年的一節(jié)信息技術(shù)課上前門(mén)小學(xué)的胡曉征老師播放了一段“阿爾法圍棋”戰(zhàn)勝圍棋冠軍的視頻，里面有一些影視劇中機(jī)器人的鏡頭，有些同學(xué)就問(wèn)：“人工智能要打敗人類(lèi)嗎？”有的學(xué)生就會(huì)反駁，說(shuō)：“人工智能是為人類(lèi)服務(wù)的，讓我們過(guò)得更幸福?！泵鎸?duì)如此的爭(zhēng)論，胡老師向?qū)W生闡明觀點(diǎn)：人工智能和人類(lèi)不是天然的對(duì)立關(guān)系，人類(lèi)開(kāi)發(fā)各種人工智能應(yīng)用，也都是為生產(chǎn)生活更為方便服務(wù)的。我們看待人工智能要從它的工具性出發(fā)，即是協(xié)助人類(lèi)的工具。

這些和人工智能有關(guān)的話題不停在考驗(yàn)著小學(xué)老師們，類(lèi)似的情形發(fā)生在更多的老師身上，于是老師們?cè)谛畔⒓夹g(shù)組的研討活動(dòng)中把這個(gè)問(wèn)題提了出來(lái)，結(jié)果這次活動(dòng)成了對(duì)人工智能教育的大討論。“要不要講人工智能的內(nèi)容、如何講人工智能的內(nèi)容成為交流的焦點(diǎn)”，教研員郭艷玫老師對(duì)那天的交流記憶猶新，“那個(gè)時(shí)間段老師們明顯感覺(jué)對(duì)學(xué)生問(wèn)題無(wú)所適從?！?/p>

這次討論大家確定了探索、學(xué)習(xí)、共享、互助的總方向，大家分頭去找資料、參加人工智能有關(guān)的研討會(huì)、學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)的視頻。兩個(gè)月后的研討會(huì)上，大家再次分享過(guò)去一段時(shí)間內(nèi)的成果，“一些科普體驗(yàn)的人工智能程序和產(chǎn)品可以在課堂試一試?！薄叭斯ぶ悄艿亩x都不統(tǒng)一沒(méi)法教?！薄叭斯ぶ悄懿坏枰芎玫木幊袒A(chǔ)還需要一定的數(shù)學(xué)鋪墊，這很難?！薄拔矣X(jué)得我們自己需要一個(gè)漫長(zhǎng)的時(shí)間才能學(xué)通?！崩蠋焸儼迅嗟膯?wèn)題帶到了會(huì)上，自然這次討論也沒(méi)有形成結(jié)論性的意見(jiàn)，但是問(wèn)題還在繼續(xù)。

探路，組建人工智能教研開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)

郭艷玫老師通過(guò)2018年7月份的一次人工智能基礎(chǔ)教育論壇活動(dòng)的新聞，找到了活動(dòng)的組織和策劃人之一北京建筑大學(xué)的秦建軍副教授，當(dāng)時(shí)正值暑假，郭老師叫上了幾位骨干老師一起和秦老師碰面，針對(duì)老師們的疑惑，秦老師觀點(diǎn)鮮明地提出小學(xué)人工智能教育首要的不應(yīng)該是學(xué)習(xí)新技術(shù)，要引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成適應(yīng)智能社會(huì)的素養(yǎng)，而特別重要的是思維素養(yǎng)，如計(jì)算思維、人機(jī)合作思維等。同時(shí)秦老師介紹了他聯(lián)合多個(gè)大學(xué)專家以及技術(shù)人員一起研制的小學(xué)人工智能課程提綱和樣課。那是一次非正式的交流，但是看到的資源與聽(tīng)到的講解讓老師們眼前一亮，這才是我們認(rèn)為的人工智能，這才有人工智能的味道。就在溝通交流中，郭艷枚發(fā)現(xiàn)秦老師已經(jīng)在中小學(xué)STEM、創(chuàng)客教育方面做了很多年的跟蹤研究，非常懂我們的基礎(chǔ)教育，同時(shí)對(duì)人工智能教育有很深入地研究，對(duì)投身基礎(chǔ)教育階段的人工智能教育有極大的熱情，有著深厚的教育情懷。

2018年9月19日，郭艷玫老師邀請(qǐng)秦建軍老師給全體信息技術(shù)學(xué)科教師做“人工智能教育與未來(lái)創(chuàng)新人才培養(yǎng)”的專題講座。在講座中秦老師深入淺出地分析了信息技術(shù)教師關(guān)心的幾個(gè)問(wèn)題，例如：人工智能教育與STEM教育、創(chuàng)客教育的區(qū)別在哪里？為什么必須要開(kāi)展人工智能教育？什么是人工智能？等等，詳細(xì)地對(duì)人工智能基礎(chǔ)教育的觀點(diǎn)做了更加全面的介紹。所有聽(tīng)課教師受益匪淺，“人工智能的迅速發(fā)展將深刻改變?nèi)祟?lèi)社會(huì)生活、改變世界?！痹诮萄袉T的倡議下，從而萌生了邀請(qǐng)秦建軍老師專家團(tuán)隊(duì)和小學(xué)老師們一起開(kāi)發(fā)人工智能教育資源的想法。現(xiàn)場(chǎng)有6位市區(qū)骨干教師奮勇自薦第一批參與，“不主動(dòng)適應(yīng)新技術(shù)，就得被新技術(shù)改變，沒(méi)想太多就報(bào)名了”，前門(mén)小學(xué)的胡曉征老師是其中的一位。就這樣由專家、小學(xué)骨干教師、教研員和技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)一起組建了小學(xué)人工智能教研開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)。

突破，挑戰(zhàn)小學(xué)人工智能教育全新課題

小學(xué)人工智能教研開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)牽頭專家秦建軍老師在東城區(qū)對(duì)小學(xué)老師們進(jìn)行了系統(tǒng)培訓(xùn)，幫助教師對(duì)人工智能教育深入學(xué)習(xí)和理解，提高了教師對(duì)人工智能教育的認(rèn)識(shí)。系統(tǒng)的培訓(xùn)更大程度地激發(fā)了教師開(kāi)發(fā)學(xué)習(xí)資源的興趣和動(dòng)力?！半m然我20多年從事中小學(xué)技術(shù)教育，后來(lái)才發(fā)現(xiàn)我們做的工作很有挑戰(zhàn)性，國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有找到可以用于小學(xué)課內(nèi)完整人工智能教學(xué)的案例資料”北京市級(jí)骨干教師、171中學(xué)附屬青年湖小學(xué)的徐欣彥老師說(shuō)。

專家組成員、北京工商大學(xué)李楠副教授給老師們帶來(lái)了更為準(zhǔn)確的國(guó)際教育新動(dòng)向信息：“美國(guó)人工智能學(xué)會(huì)和計(jì)算機(jī)教師協(xié)會(huì)也是在2018年5月剛剛成立K12（從一年級(jí)到高三）階段人工智能教育促進(jìn)小組，剛剛啟動(dòng)大綱的研制工作”。東城區(qū)教師研修中心的馬福貴主任在得知這一消息后感覺(jué)此事無(wú)論難度還是引領(lǐng)示范意義都非同尋常，不過(guò)我們后來(lái)討論很快明確了我們的總思路：“小學(xué)階段的人工智能是培養(yǎng)興趣，希望初中的人工智能教育能夠讓學(xué)生找到方向，而在高中階段能夠嘗試解決一些貼近生活的小問(wèn)題?！?/p>

“在撰寫(xiě)教材期間，由于時(shí)間的緊迫，我們經(jīng)常在微信上交流想法，互相探討，周末的時(shí)間幾乎都在撰寫(xiě)教材和修改教材的過(guò)程中度過(guò)。但是，這個(gè)過(guò)程雖然辛苦，我們依然覺(jué)得能為學(xué)生、為教育做一件有意義的事，是非常幸福的?！币粠煾叫±铈美蠋熁貞浾f(shuō)：“當(dāng)老師們拿出一課的初稿時(shí)，驚喜、敬佩、感謝之情在心頭涌出。我不會(huì)忘記，下課后我們從城區(qū)的各個(gè)方向匯集到一起，學(xué)習(xí)討論忘記了回家的時(shí)間;我不會(huì)忘記，有多少個(gè)周末老師們克服種種困難聚在一起研討。在感動(dòng)之余，我們請(qǐng)專家針對(duì)第一稿進(jìn)行嚴(yán)格地審定，從概念的準(zhǔn)確性、活動(dòng)的有效性、結(jié)構(gòu)的合理性等多方面提出修改的建議。這之后，老師們就分組投入到編寫(xiě)工作中?！?/p>

金慧莉老師回憶說(shuō)，曾經(jīng)有人將一群始終堅(jiān)守在信息技術(shù)教育教學(xué)一線的教師稱為“信徒”，憑著一股子執(zhí)著的鉆勁兒，他們一面不斷突破自己的技術(shù)壁壘，學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)再學(xué)習(xí)，一面不為各種潮流所動(dòng)，堅(jiān)持給予學(xué)生最純粹的信息技術(shù)教育。這一次，幾位老師聚在一起進(jìn)行學(xué)習(xí)資源的開(kāi)發(fā)，也充分發(fā)揮了“信徒”的精神，他們一面自學(xué)相關(guān)知識(shí)，一面虛心地向秦建軍老師組織的專家團(tuán)隊(duì)請(qǐng)教，一面根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)苦思冥想，一面交流討論、各抒己見(jiàn)、精益求精。每?jī)芍芤淮蔚某醺逭f(shuō)明會(huì)，是老師們最焦慮也最盼望的時(shí)刻，他們一次次地展示、述說(shuō)自己的個(gè)人研究成果，也在一次次和專家、同行的研討中不斷提升。

落地，課堂效果出乎意料

編寫(xiě)出了全新內(nèi)容的樣章，在實(shí)際教學(xué)實(shí)踐中的效果會(huì)是如何？這件事情又讓郭艷玫老師發(fā)愁，“只有在教學(xué)中起到好的效果才算是好教材，我的第一個(gè)想法就是需要試課?！?/p>

郭老師把這個(gè)想法和老師們商量，誰(shuí)愿意在課堂上對(duì)其中的內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這個(gè)想法和一師附小的李婷老師不謀而合，她迫不及待地接受了這個(gè)任務(wù)，選擇了“知識(shí)表示”這個(gè)章節(jié)的部分內(nèi)容在信息技術(shù)課堂上進(jìn)行了教學(xué)試驗(yàn)。“我選擇在五年級(jí)一個(gè)班的信息技術(shù)課堂上進(jìn)行試驗(yàn)，這些學(xué)生都有了一些信息技術(shù)基礎(chǔ)，應(yīng)該容易接受一些。”李老師說(shuō)，“但試驗(yàn)的結(jié)果出乎我的預(yù)料，學(xué)生不僅對(duì)上課的內(nèi)容非常感興趣，而且接受能力也很強(qiáng)。有一個(gè)學(xué)生在課后對(duì)我說(shuō)的話讓我印象很深刻，他說(shuō)：‘老師，通過(guò)二進(jìn)制內(nèi)容的學(xué)習(xí)，我感覺(jué)1和0能夠表示一切了。通過(guò)他的反饋，我又深刻地感覺(jué)到小學(xué)人工智能教育不是要讓學(xué)生掌握多么難懂的知識(shí)或技能，而是對(duì)學(xué)生思維的啟發(fā)，這才是對(duì)學(xué)生影響更深遠(yuǎn)的事”。

黑芝麻胡同小學(xué)的郝君老師在聽(tīng)了試講課后說(shuō)：“教師在這個(gè)過(guò)程中也對(duì)人工智能課有了更深層次的理解，在教學(xué)中有別于傳統(tǒng)教學(xué)，而是一種思維的培養(yǎng)，不急于讓學(xué)生得出個(gè)結(jié)果，而是更多地體會(huì)過(guò)程，在過(guò)程中求新、求異發(fā)散思維?！痹诖嘶A(chǔ)上，研發(fā)團(tuán)隊(duì)請(qǐng)來(lái)北京市基教研中心信息技術(shù)教研室王振強(qiáng)主任對(duì)資源用書(shū)進(jìn)行把脈，針對(duì)編寫(xiě)的內(nèi)容指導(dǎo)修改。進(jìn)而教材編寫(xiě)團(tuán)隊(duì)進(jìn)入到了近似“瘋狂”教材修改模式。大家以組為單位針對(duì)修改意見(jiàn)開(kāi)展“頭腦風(fēng)暴”，逐字逐句地推敲每一節(jié)課、每一個(gè)單元。最終，在2019年1月26日基本定型，這一天我們工作到了夜里12點(diǎn)。沒(méi)有抱怨只有埋頭苦干，沒(méi)有講條件只有無(wú)私地奉獻(xiàn)。

收獲，獲得專家認(rèn)可與肯定

在秦教授為首的專家團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)下，幾易其稿，這套教材到2019年3月份才基本定稿。談到收獲，參與教材編寫(xiě)的老師們收獲是最大的，一師附小李婷老師選取了人工智能教材中《圖像大解密》這一課的內(nèi)容參加了區(qū)教師基本功大賽。李老師說(shuō)道，這一課的內(nèi)容是關(guān)于照片的像素和分辨率等知識(shí)的學(xué)習(xí)，當(dāng)時(shí)我也在思考，這不是信息技術(shù)課的教學(xué)內(nèi)容嗎？與人工智能有何聯(lián)系？其實(shí)，人工智能與信息技術(shù)本就有著不可分割的關(guān)系，在人工智能的體系中，機(jī)器通過(guò)識(shí)別到圖像的像素去獲取圖像信息，這與前面的1和0表示圖像也有很大的關(guān)系，認(rèn)識(shí)了像素，才能讓學(xué)生更深入地去認(rèn)識(shí)圖像識(shí)別。也許，在不久的將來(lái)，學(xué)生就會(huì)因?yàn)榻裉斓膶W(xué)習(xí)而去研究機(jī)器識(shí)別圖像的算法了，這都是源于基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)。這是第一套由小學(xué)信息技術(shù)教師在北京建筑大學(xué)、北京交通大學(xué)、北京郵電大學(xué)、中科院大學(xué)、北京工商大學(xué)等單位的專家，中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社（科學(xué)普及出版社）以及技術(shù)單位北京智教未來(lái)科技有限公司的引領(lǐng)下合力開(kāi)發(fā)撰寫(xiě)的人工智能教育資源用書(shū)，注重了資源用書(shū)的普及性、生動(dòng)性、趣味性和實(shí)踐性。

來(lái)自中科院大學(xué)、北京交通大學(xué)的專家們對(duì)這套書(shū)進(jìn)行了審閱并給予了諸多中肯意見(jiàn)?！斑@套書(shū)著實(shí)讓我欽佩的地方是把小學(xué)人工智能寫(xiě)活了，用活動(dòng)體驗(yàn)的方式來(lái)向小學(xué)生普及人工智能知識(shí)，這是一種自然而非強(qiáng)迫的過(guò)程”，從事多年人工智能研究的北京交通大學(xué)陸一平副教授說(shuō)出了他的感受。

國(guó)家總督學(xué)顧問(wèn)、國(guó)家教育咨詢委員會(huì)委員、聯(lián)合國(guó)教科文組織協(xié)會(huì)世界聯(lián)合會(huì)榮譽(yù)主席陶西平先生對(duì)這套書(shū)給予高度評(píng)價(jià)，他認(rèn)為，這套書(shū)圍繞人工智能知識(shí)點(diǎn)展開(kāi)、突出計(jì)算思維等思維素養(yǎng)的培養(yǎng)、學(xué)生認(rèn)知能力和興趣啟發(fā)的視角，并且延續(xù)了教學(xué)者的教學(xué)習(xí)慣，可以成為推廣性的小學(xué)人工智能教材。

著名智能工程和教育專家、聯(lián)合國(guó)教科文組織產(chǎn)學(xué)合作教席理事長(zhǎng)、北京交通大學(xué)查建中教授說(shuō)：“我們國(guó)家未來(lái)的科技人才能真正做到德才兼?zhèn)?，僅靠一套好的教材是不夠的，建議廣大教育工作者要重視人工智能倫理教育，培養(yǎng)學(xué)生的是非觀、社會(huì)責(zé)任感和道德情操，增強(qiáng)學(xué)生的信息安全意識(shí)，這是人工智能教育普及中非常重要的一環(huán)。我真誠(chéng)地希望這套教材是小學(xué)人工智能教育的一個(gè)新起點(diǎn)，引導(dǎo)我們的孩子們自信、從容、理性地迎接即將到來(lái)的科技新時(shí)代?！?/p>

2019年初，東城區(qū)代表北京市申報(bào)了教育部“智慧教育示范區(qū)”，示范區(qū)明確要求要利用人工智能技術(shù)加快推動(dòng)人才培養(yǎng)模式、教學(xué)方法改革，探索泛在、靈活、智能的教育教學(xué)服務(wù)新模式，促進(jìn)“課堂革命”的有效有序開(kāi)展。由東城區(qū)小學(xué)信息技術(shù)學(xué)科的骨干教師、市區(qū)級(jí)教研員、高校專家參與編寫(xiě)，智教未來(lái)公司提供技術(shù)支持的人工智能教材正當(dāng)其時(shí)，在區(qū)域范圍內(nèi)開(kāi)展了廣泛的實(shí)踐，有力地推動(dòng)了“智慧教育示范區(qū)”的建設(shè)。面向未來(lái)，人工智能教育還有很長(zhǎng)的路要走，需要聚焦課程，打造一支人工智能教育的夢(mèng)之隊(duì)，真正讓人工智能在中小學(xué)校落地生根，開(kāi)花結(jié)果。