文/佛山市南海區(qū)羅村高級(jí)中學(xué) 李強(qiáng) 林俊桂

智能時(shí)代，創(chuàng)新人才是社會(huì)發(fā)展的基石，培養(yǎng)創(chuàng)新人才已經(jīng)成為教育界的重點(diǎn)研究問題。創(chuàng)客教育作為學(xué)校培養(yǎng)創(chuàng)新人才的主要途徑，應(yīng)當(dāng)融入人工智能元素，以培養(yǎng)有志于從事人工智能開發(fā)與創(chuàng)新的創(chuàng)客（以下簡稱“AI 創(chuàng)客”）。AI 創(chuàng)客應(yīng)具備良好的人工智能素養(yǎng)和創(chuàng)客素養(yǎng)，掌握人工智能核心知識(shí)，具備敏銳的技術(shù)前瞻性，同時(shí)具備動(dòng)手能力、合作意識(shí)和良好的交流能力。

一、AI 創(chuàng)客教育目標(biāo)

創(chuàng)客源于英文“Maker”，其本意是指不以盈利為目的，努力把各種創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的人。近年，“創(chuàng)客行動(dòng)”在全球范圍內(nèi)興起并迅速發(fā)展。創(chuàng)客教育是創(chuàng)客行動(dòng)和教育相結(jié)合的產(chǎn)物，與傳統(tǒng)課程著重由教師講授不同，創(chuàng)客教育采用正向項(xiàng)目教學(xué)法，通過在創(chuàng)客空間等場所展開造物學(xué)習(xí)活動(dòng)來實(shí)施。創(chuàng)客教育的本質(zhì)是工程教育，核心理念是工匠精神。創(chuàng)客教育的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)客素養(yǎng)，即培養(yǎng)善于運(yùn)用技術(shù)手段，具有跨學(xué)科解決問題能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力的創(chuàng)新人才。

人工智能教育的人才培養(yǎng)目標(biāo)與創(chuàng)客教育的培養(yǎng)目標(biāo)具有同質(zhì)性，其核心目標(biāo)都指向了創(chuàng)新素養(yǎng)的培養(yǎng)。創(chuàng)客教育模式豐富了人工智能課程的教學(xué)方法和手段，有利于轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)學(xué)生的自主探究能力，進(jìn)而提升學(xué)習(xí)效果。深度融合人工智能與創(chuàng)客教育，并以智能素養(yǎng)和創(chuàng)新素養(yǎng)為導(dǎo)向的AI 創(chuàng)客教育，可以培養(yǎng)出具備綜合能力的創(chuàng)新人才。

二、高中AI 創(chuàng)客教育的主要挑戰(zhàn)

1.定位模糊

作為一種素養(yǎng)教育，AI 創(chuàng)客教育需要兼顧普及性和精英化。我們既要解決AI 創(chuàng)客教育面向整個(gè)學(xué)生群體普及的問題，同時(shí)也要培養(yǎng)具備專業(yè)技能的精英人才，需要厘清兩者的定位和關(guān)系。此外，AI 創(chuàng)客教育的定位不明確，導(dǎo)致教學(xué)目標(biāo)模糊，教學(xué)評(píng)價(jià)無法得到有效實(shí)施。

2.課程不完善

現(xiàn)有的創(chuàng)客課程缺乏與人工智能相關(guān)的內(nèi)容。人工智能技術(shù)的相關(guān)知識(shí)只零散地出現(xiàn)在信息技術(shù)課程中。要將人工智能和創(chuàng)客教育融合起來，需要仔細(xì)設(shè)計(jì)課程并建立完善的框架，同時(shí)，注重將理論知識(shí)與創(chuàng)客實(shí)踐結(jié)合起來，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維。為運(yùn)用這樣的教育模式，還需要開發(fā)、更新配套的教程和資源。

3.專業(yè)師資匱乏

無論是人工智能技術(shù)，還是傳統(tǒng)創(chuàng)客教育都具有跨學(xué)科的特性；人工智能技術(shù)發(fā)展迅猛，知識(shí)不斷跟新，AI 創(chuàng)客教師須提升跨學(xué)科教學(xué)能力，并不斷更新知識(shí)，才能實(shí)施有效的課程教學(xué)。當(dāng)前普通高中創(chuàng)客教學(xué)工作多由信息或通用技術(shù)教師擔(dān)任，他們跨學(xué)科能力普遍薄弱，對(duì)人工智能等新知識(shí)更新緩慢，教師需要接受新的培訓(xùn)才能開展AI創(chuàng)客課程的教學(xué)工作。

三、AI 創(chuàng)客教育實(shí)施策略

1.清晰定位教學(xué)對(duì)象和目標(biāo)

AI 創(chuàng)客教育為提升學(xué)生的智能素養(yǎng)，創(chuàng)新素養(yǎng)而實(shí)施，它首先是面向全體學(xué)生高質(zhì)量發(fā)展的普及性教育；其次，它關(guān)注優(yōu)秀創(chuàng)客的培養(yǎng)。據(jù)此，我校把AI 創(chuàng)客教學(xué)分為兩個(gè)層次，普及性的全校課程和創(chuàng)客社團(tuán)課程。前者目標(biāo)是讓學(xué)生理解人工智能的基本概念和相關(guān)技術(shù)，同時(shí)在與人工智能技術(shù)的交互體驗(yàn)中感受人工智能技術(shù)的魅力。后者以學(xué)校的創(chuàng)客社團(tuán)為對(duì)象，以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的教學(xué)理念為指導(dǎo)，以人工智能技術(shù)為核心，目標(biāo)是培養(yǎng)一批掌握一定人工智能技術(shù)知識(shí)，并能應(yīng)用相關(guān)知識(shí)和技術(shù)，以團(tuán)隊(duì)協(xié)作方式，制作AI 創(chuàng)客作品的學(xué)生。

2.構(gòu)建多層次的人工智能課程

課程是AI 創(chuàng)客教育實(shí)施的核心和重要抓手，從教育表現(xiàn)形態(tài)的角度，AI 創(chuàng)客課程可劃分為科普教育，嵌入式課程，項(xiàng)目型課程、整合性學(xué)科四個(gè)層次。我校的AI 創(chuàng)客普及性課程屬第一個(gè)層次，而AI創(chuàng)客社團(tuán)課程屬于二至四層次。下面從課程開發(fā)要素中的教學(xué)內(nèi)容、方法、資源，項(xiàng)目活動(dòng)方案和課程評(píng)價(jià)等方面分析課程實(shí)施的思路和實(shí)踐過程。

基于AI 創(chuàng)客普及性課程的教學(xué)對(duì)象和目標(biāo)，我們開發(fā)了“人工智能基礎(chǔ)”校本課程，在高一全年級(jí)開展教學(xué)實(shí)踐，教學(xué)內(nèi)容包括“生活中的人工智能基礎(chǔ)”“生活中的人工智能”“機(jī)器學(xué)習(xí)的原理和基本過程”等9 專題，共12 個(gè)課時(shí)。為了解決大班化普及課程學(xué)生動(dòng)手體驗(yàn)難的問題，參考我校Arduino 課程大班化教學(xué)的成功經(jīng)驗(yàn)，改用多媒體電腦室作為主要的教學(xué)場所，依課程內(nèi)容增配開源套件，滿足了學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的硬件需求。我校獨(dú)立開發(fā)了基于積木編程的配套教學(xué)軟件AIToolkit，降低學(xué)生進(jìn)行人工智能作品制作的難度，為課程順利實(shí)施提供平臺(tái)。基于科普課程的特點(diǎn)，課程評(píng)價(jià)以小項(xiàng)目為主，以小組團(tuán)隊(duì)課堂演示方式來展示作品，通過教師評(píng)價(jià)、學(xué)生互評(píng)方式實(shí)現(xiàn)教學(xué)評(píng)價(jià)。

創(chuàng)客社團(tuán)課程包括嵌入式課程和項(xiàng)目型課程，學(xué)習(xí)活動(dòng)開展的場所主要在人工智能實(shí)驗(yàn)室。嵌入式課程作為專業(yè)基礎(chǔ)課，其對(duì)象是剛加入AI 創(chuàng)客社團(tuán)的學(xué)生，課程以Python 面向?qū)ο缶幊?，機(jī)器學(xué)習(xí)，pytorch 深度學(xué)習(xí)為主，3d 打印與激光切割為輔。以小程序開發(fā)方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)。對(duì)有專業(yè)基礎(chǔ)和項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生，以全國電腦制作活動(dòng)和佛山市人工智能三項(xiàng)活動(dòng)的任務(wù)要求和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為任務(wù)目標(biāo)和課程評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，社團(tuán)成員根據(jù)任務(wù)分組，以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)方式，進(jìn)行學(xué)習(xí)和作品創(chuàng)作。根據(jù)教學(xué)評(píng)價(jià)，選拔優(yōu)秀學(xué)生，進(jìn)行具有創(chuàng)新性和實(shí)用性項(xiàng)目開發(fā)，為后續(xù)科技類競賽做準(zhǔn)備。

3.建設(shè)專業(yè)AI 創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室

AI 創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室是AI 創(chuàng)客教育實(shí)施的主要場所，不僅要滿足人工智能技術(shù)實(shí)驗(yàn)的需求，還需為學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)，作品展示分享提供支持。我校多方籌集資金，新建一個(gè)專用的AI 創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室配置了深度學(xué)習(xí)服務(wù)器、jetson nx 等邊緣計(jì)算設(shè)備，激光切割機(jī)和3D打印機(jī)等制作設(shè)備。為配合項(xiàng)目式教學(xué)活動(dòng)的開展，實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃為學(xué)習(xí)與分享、設(shè)計(jì)與制作、機(jī)器人訓(xùn)練、教師辦公四個(gè)功能區(qū)。AI 創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室能夠滿足多位同學(xué)在同一時(shí)間開展學(xué)習(xí)研究，作品開發(fā)制作及分享。

4.開展專業(yè)師資培訓(xùn)

AI 創(chuàng)客教師不僅要具備智能素養(yǎng)和創(chuàng)新素養(yǎng)，還需掌握各種教學(xué)方法，具備開展教學(xué)和指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)的能力。為此，我校設(shè)計(jì)了“培訓(xùn)、指導(dǎo)、教研相結(jié)合”，“線上線下相結(jié)合”的教師教能力提升策略。AI 創(chuàng)客教師，通過自主學(xué)習(xí)研究，線上線下參與培訓(xùn)，擔(dān)任各項(xiàng)比賽評(píng)審專家等方式，提升創(chuàng)新素養(yǎng)、AI 創(chuàng)客課程教學(xué)設(shè)計(jì)能力、項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)施能力。通過不斷地學(xué)習(xí)，他們已經(jīng)成為地區(qū)優(yōu)秀的AI創(chuàng)客教師。