孔瀟藝 李玥唯 孔祥宇

信息技術時代，人工智能在社會的很多行業(yè)都有所應用，教育更應該是人工智能大展身手的新領域。有人認為，人工智能的最大價值是提高人效，當更好的教育資源能提供給教育的接受者，他們可以更好地學習并利用其為社會提供更大的價值。目前，不僅是教育領域的相關公司嗅到了人工智能的發(fā)展機會。學生、學校和政府部門都在感受或者展望人工智能對傳統(tǒng)教育理念的改造。近幾年，人們的關注點不僅在傳統(tǒng)教育領域的硬件及裝備方面，學校方面已經將越來越多的目光投向軟件及課程方面，關于兩者如何能夠有機的融合，更好地為教育教學助力，本刊記者采訪了中國科學院行政管理局科學文化傳播發(fā)展中心主任助理秦鳴，就相關問題進行解讀。

本刊：中國科學院作為國家在科學技術方面的最高學術機構，人們通常認為科學家從事的研究都是非常高深的，與中小學基礎性教育相距甚遠，能否請您舉幾個案例，簡單介紹一下中國科學院在中小學科普教育方面有哪些嘗試？

秦鳴：中國科學院不僅從事國家級的課題研究，其實在很多方面都有所涉獵。1949年，伴隨著中華人民共和國的誕生，中國科學院成立。作為國家在科學技術方面的最高學術機構和全國自然科學與高新技術的綜合研究與發(fā)展中心，雖然它的主要職能是科學研究，但是中國科學院的很多科學家都是非常熱心于科學普及和科學教育的，我們平時也會與教育相關領域的公司如北京中科宏浩教育科技有限公司合作開展包括科學家進校園、研學旅行、實驗室建設、課程研發(fā)等相關的科學教育方面的工作。

報告中國科學院的相關業(yè)務，我從人工智能教育的相關角度選擇了幾個案例介紹一下。例如，中國科學院從事各種學科的前沿科學研究，具備大量先進的實驗室儀器和高端的科學設備，這個是科學家日常直接接觸到的，我們在平時也會組織中小學學生到中國科學院，進入實驗室或研究所里進行參觀；同時也請科學家走出研究所，走進教室，到學校為中小學學生進行科普，如舉行科學家進校園、走進中國科學院、科技教師科學素養(yǎng)培訓、社會綜合實踐、科學實驗室建設、科學課程研發(fā)、研學旅行、課題探究等活動。

再舉個例子，近幾年，研學旅行在學生和家長中受歡迎程度很高，但現(xiàn)在比較熱門的研學旅行主題更多的是國學、自然科學、歷史等文化相關方向，關于科學類主題的非常少，我們了解到中國科學院在深圳有一個信息研究院，那里是中國科學院內甚至是國家在很多高精尖技術領域，包括人工智能方面非常重要的一個點。所以，我們組織人員專門設計了一條人工智能的研學旅行線路。在我們去廣州、深圳時，在現(xiàn)場組織學生參觀研究院所，請研究院所的教師面對面給學生介紹我國在人工智能相關技術層面的研究進展。這是一個比較簡單的形式，搜索哪些地點可以提供人工智能的相關資源，并組織學生前往參觀學習。

除此之外，中國科學院計算技術研究所在北京順義區(qū)有一個剛建造完成的智慧科技館，在那里不僅把固有的人工智能教育資源納入科學教育產品，還在參觀學習簡單課程內容的基礎上，與科研院所的教師磋商并開發(fā)、設計了相關的專業(yè)的課程。如制作自動下棋的軟件、學習編程的環(huán)節(jié)、制造相片打印或智能玩具系統(tǒng)。通過這類新型課程的設置，不僅讓學生對人工智能有了看、聽等體驗，他們還可以親自動手操作，并在教師的指導下自主完成人工智能的活動。

以上是中國科學院活動的附屬內容，但我認為這樣的改造和融入還不夠，因為剛才提到的信息研究院位于深圳，而計算研究所的基地在北京市順義區(qū)，能夠有機會走入這里的學生數(shù)量屬實有限，大部分學生還是以學校作為主要學習陣地。希望未來可以組織更多的學生參與研學產品中的人工智能應用，有效地接觸、學習高端醫(yī)療影像、醫(yī)用機器人與功能康復技術、先進電子封裝材料、腫瘤精準治療技術、合成生物器件等關鍵技術。

本刊：學生日常接觸到的科學概念，更多的可能是您剛才提到的研學產品中的人工智能應用，如假期到智慧科技館，看一看人工智能方面的展覽，感受人工智能在生活方面的應用。那么除此之外，能否請您從科教展覽、科學展覽、實驗室建設3個方面簡單介紹一下人工智能的應用？

秦鳴：好的，那我從這3個方面，簡單地舉例說明一下。

(1)科教展覽中的人工智能應用：500米口徑球面射電望遠鏡

500米口徑球面射電望遠鏡(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope)，簡稱FAST，位于貴州省，為國家重大科技基礎設施工程即“天眼”工程，由主動反射面系統(tǒng)、饋源支撐系統(tǒng)、測量與控制系統(tǒng)、接收機與終端及觀測基地等幾大部分構成。FAST是全世界最大的射電望遠鏡基地，由于這個科學大裝置的設置，貴州的克度鎮(zhèn)已經成為全國聞名的旅行小鎮(zhèn)，大量的游客將基地作為旅行參觀的目的地之一，我們也把它作為游學旅行的基地之一。

但正如剛才我所說能親自前往的學生畢竟是少數(shù)，所以我們開發(fā)了另一個項目——中國天眼VR。這個產品是國家天文臺和中國科學院自動化研究所的團隊研制的。制作組派遣了一支科研團隊到FAST的實地對它的物理條件進行勘測，從而對它進行建模，制作成一個體驗系統(tǒng)，學生可以戴上VR頭盔，通過VR技術實現(xiàn)對該設施的實地觀測，就好像親自站在FAST設施旁邊一般。由于科研活動一旦開展，實驗設施附近會實施戒嚴，也不允許我們將手機等通信設備帶入，因此只有親自去過那里的人才能通過口述向其他人傳達參觀的感受。但這個系統(tǒng)的研發(fā)可以避免這樣的一系列問題。目前還沒有學校采購這樣的系統(tǒng)，但我認為大家應該馬上就會意識到，如果能把相關的科學裝置通過科普的形式植入學校的展覽館、實驗室、科技館中，學生不必走出校園就能體驗到科學院的大型科學裝備。這樣的體驗感，我認為也是非常寶貴的，同時也解決了很多人無法到現(xiàn)場參觀的遺憾。

2019年2月，中國科學院白院長視察科學快車啟動儀式時，將中國天眼VR搬到了現(xiàn)場，現(xiàn)場的學生經過體驗也覺得這個系統(tǒng)非常有趣。工作人員通過一些技術手段，可以將科學院待挖掘的科學裝置、科學資源、科學課程實體化，融入學校的相關內容當中，我認為這是科學教育產品的成功應用范例。

(2)科學展覽中的人工智能應用：智能數(shù)據手套

智能數(shù)據手套能夠精確探測人體手勢信息，廣泛應用于虛擬現(xiàn)實、人機交互、機器人控制等領域，實現(xiàn)抓握、拾取、手部動畫等功能。中國科學院寧波材料所李潤偉團隊基于自主研發(fā)的彈性傳感器，開發(fā)了智能數(shù)據手套，其彈性傳感器能夠精確、舒適探測手指的彎曲角度，融合商業(yè)六軸慣性傳感器，采用多傳感器融合算法，實現(xiàn)手勢信息的精確探測。

我們之前有一次去考察中國科學院的寧波材料所，其中的技術研發(fā)團隊研發(fā)了柔性導電材料，它可以應用于手套等相關設備，與機械臂、機械手或者其他人工智能的傳感器結合并與之產生互動。雖然科研院所研制出了一些產品，但這些產品主要面向工業(yè)企業(yè)或相關行業(yè)，并沒有想到可以應用于教育領域。但當我們和研發(fā)團隊交流過后認為，可以讓學生通過簡單的方式體驗到這種材料與其他材料有何不同，它在我國未來人工智能領域應用有何特點。

由此看來，目前我們有很多看似與科學教育沒有聯(lián)系的科研產品或科研產出，也可以運用一定的技術手段，將這些產品運用到科學教育產品的開發(fā)中。上述的設備目前還未實現(xiàn)量產，我們表示希望采購時，對方還沒有準備實際的產品，只能為我們提供一些原型機進行試用，但是我認為如果能把這些產品量產包裝并實現(xiàn)科學教育的深化改造，這對學校建設科學教室以及學生的培養(yǎng)是非常有益的。

(3)實驗室建設的人工智能應用：人工智能相關科學教育產品

人工智能相關科學教育產品有設備、教具、課程、專家等。學校有校本課程、教師培訓、科技競賽方面的需求。通過上述幾個案例說明，中國科學院很多的科研團隊、科學設施、科學機構，都是具有豐富的科學教育內涵和內容的，但是需要科研機構與研究人員、企業(yè)一起去進行挖掘和改造。對于學校而言，它可能需要的是更具象的校本課程的設置、教師培訓的安排、科技競賽的參與，對于人工智能，中國科學院的產品可能只是設備原型、基礎理論、專家資源，那么在這個溝通的過程中，需要一些落地的方式和手段。我們正在聯(lián)合中科宏浩公司，也希望將FAST的VR演示系統(tǒng)、智能手套的材料等到植入我們與學校實驗室建設涉及的一些相關內容和模塊中，讓學生能夠在學校就體驗到中國科學院先進的科學成果。

之前，我們前往中國科學院的大氣物理研究所，了解一下關于空氣污染相關的科普課程的設置，有位科學家的科研小組恰好有這樣的設備。他們將與大氣檢測有關的設備和儀器，包括一些進口的和改裝的設備，集中到一個集裝箱大小的空間內。盡管，可能很多學校內有建設“小小校園氣象站”或其他簡單的校園氣象觀測設施。但是科學家在與我們交流的時候提及，那些設施已經稍顯過時。目前大氣物理研究所的科研系統(tǒng)其實也不是特別復雜，如果能植入學校，其實是可以為學校在空氣、環(huán)境、生態(tài)方面的課題設置、實驗室的建設安排上提供很多的技術支持。

科學家可能在之前從沒有想到過這些設備可以植入校園或者對科學教育有哪些幫助，這就需要我們未來與中小學學校進行深入的開發(fā)和合作?？茖W家從事的各項研究內容是一個巨大的寶庫，所以我希望通過與更多的學校、機構及公司有更加深入的合作，讓學生更多地體驗到中國科學院掌握的這些優(yōu)質資源，讓更多的青少年兒童感受科學文化的魅力。

本刊：謝謝秦鳴老師針對中國科學院有關人工智能與中小學科學教育產品有機融合相關問題的耐心解答。