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中小学人工智能课程体系探讨

2020年4月18日,CCF YOCSEF 上海举办论坛,探讨中小学人工智能课程体系建设,以期为中小学人工智能课程内容的建设提供参考,从培养定位、目标、方式以及师资等方面开展讨论,包括人工智能与机器人科普、编程与计算思维、中小学人工智能教育现状与发展、师资培养以及人工智能应用场景等。

CCF YOCSEF上海于2020年4月18日成功举办了主题为中小学人工智能课程体系探讨”的线上论坛活动,邀请了来自复旦、湖南长郡中学、上师大、华南理工等教学及人工智能领域的知名学者,与大家分享本次论坛探讨中小学人工智能课程体系建设,以期为中小学人工智能课程内容的建设提供参考,从培养定位、目标、方式以及师资等方面开展讨论,包括人工智能与机器人科普、编程与计算思维、中小学人工智能教育现状与发展、师资培养以及人工智能应用场景等。

此次线上论坛由CCF YOCSEF上海主办,华东师大、伯乐码协办。论坛执行主席为CCF YOCSEF上海通讯委员黄泽良, CCF YOCSEF上海AC委员何道敬,微论坛执行主席为CCF YOCSEF上海AC委员段圣宇。

分享主题一:人工智能与机器人

 张文强 复旦大学计算机学院研究员、博导,复旦大学智能机器人研究院副院长,上海市智能信息重点实验室副主任

张文强长期从事机器人、人工智能、医疗信息化、智能装备等方面的产学研工作。在此次探讨会中首先从十年前研制的爱家一号”智能机器人说起,谈到智能机器人的现实意义,来解决一下场景的问题。

生动形象的引入今天的主题,在结尾表示到:在教育领域,新工科建设一直是十分重要的环节。人工智能能够很好的与传统理工科、人文学科、医理等相结合。

反推到中小学教育,中小学学生具有很好的创新意识与发散思维,因此在中小学阶段开展人工智能教育可以更好的促进人工智能产业本身,以及其它交叉领域发展。

分享主题二:中小学编程普及教育与计算思维培养

谢秋锋

湖南长郡中学高级教师

NOI国际信息学高级教练

CCF会员 杰出演讲者

谢秋锋以一个NOI编程教育中的具体例子,为我们展示了NOI中计算思维提升的引导过程与培养。除思维的培养外,对编程实践能力的训练也是NOI竞赛的关键部分。两者组成了对计算思维的培养。


就这NOI竞赛的例子聊到近年来中小学信息技术的课程体系已从早期的常规课程发展到编程思维的引入,中小学编程普及教育有利于为社会培养更具创新能力与适应能力的人才,同时也能很好的培养计算思维。

所以新时代下,人们应具备基于现代计算技术和计算环境下分析问题和解决问题的思维能力,而从青少年就开始培养这种思维能力,也是国家人才战略的关键!NOI编程教育如果能移植到普通教育的体系中,让所有孩子都能接触这样的编程教育,培养计算思维与创新能力,对于整个社会将有积极作用。

分享主题三:人工智能教育在中小学学科领域中的起步

余安敏

上海市特级教师、特级校长,正高级教师,教育部教育资源建设专家委员会委员、教育部国培”专家。国家课标审核专家信息技术学科教材主审;上海市教育学会中小学信息科技理事会副理事长,上海市教师学研究会综合委员会副主任,上海市教材编制指导专家委员会委员。

余安敏在此次探讨会上还给我们带来了一位神秘嘉宾——奚骏。奚骏是上海市复兴高级中学信息部主任,上海市名师名校长工程培养对象,教育部规划教材主编,全国中小学信息技术创新与实践”优秀指导教师。

两位老师就人工智能教育在中小学学科领域中的起步”这个话题为我们带来精彩报告。

余安敏和奚骏从一个人工智能教育的实践案例(此案例研究人工智能在智慧教育的应用,其次也从人工智能技术的硬件入手,最后需要探索教学项目的活动)引入。人工智能教育中一个重要环节是引领共研,包括师生间的合作共研、学校间的共研、不同层面学生的合作共研。虽然现在人工智能教育中仍存在一些困难和困惑,但是目前我国在人工智能教育领域已经有重要的教材,以及明确的背景及定位。

分享主题四:中小学人工智能教育课程建设思考与实践

张波

上海师范大学信息与机电工程学院院长,上海师范大学人工智能教育研究院副院长,上海师范大学奉贤区青少年人工智能科普基地主任,教授,研究生导师

探索未来人工智能教育时代的发展模式、技术与治理体系工作

张波提到中小学人工智能教育是国家发展人工智能的第一粒纽扣”。目前需要解决以下三个重要的问题:

1.如何快速导入并激发中小学生在人工智能领域的兴趣

2.如何将教学设计落地到实践

3.如何让人工智能的学习具备渗透性及持续性;

在开展中小学人工智能教育的过程中应注意以下几点:人工智能课程应与中小学所有对应的课程建立纽带;在评价体系生应突出过程性、思维性和路径性;人工智能课程需要与计算机课程有明确的区分;需通过长期学习,并结合生活中的学习,共同促进中小学生在该领域的教育过程。

另外,学习空间也是人工智能教育中重要的部分,注重体验感的培养。

最后,在师资力量上,教师应在真正理解学生的基础上,进行教学的设计和推演,同时改变评估策略,把更多注意力转移到过程性的观察上。

分享主题五:从知识表示看中小学人工智能课程

黄翰

华南理工大学软件学院教授、博士生导师

广东省特支计划科技创新青年拔尖人才、珠江科技新星获得者,兼任中国仿真学会智能仿真优化与调度专委会副主任

中国工业数学与应用数学学会数据科学与人工智能专委会副秘书长

广东省软件工程教学指导委员会主任

广东省计算机学会软件工程专业委员会秘书长

广东省人脸识别工程技术研究中心副主任

CCF高级会员和IEEE高级会员

黄翰表示,目前国内的中小学人工智能课程仍存在一定的问题,特别是课程缺少完善的课程内容体系。


设置中小学人工智能教育的目的在于四方面:科普、拓展数学思维、拓展计算机实践能力以及培养课外兴趣。

在讨论中黄翰也提到中小学人工智能教学可以和高校合作,利用高校在人工智能领域的案例与资源,让中小学教师能更清晰的看到人工智能在一线的应用情况与最前沿的研究。

黄翰指出,人工智能不等于计算机编程技术。对中小学来说,更重要的是计算思维的培养,这需要我们一方面重视知识表示相关的数学教育,同时也需要在计算机实践教学上多下功夫,最后也需要着重发掘学生的兴趣,因材施教。

思辨环节

1、中小学人工智能教育如何合理设置课程?

2、中小学人工智能教育与基础学科的关系是什么?

3、人工智能教育采取在线教学是否适合?

思辨问题1:中小学人工智能教育如何合理设置课程?

余安敏:

第一,对于已有课程系统的内容,需要选择性的,根据课标与教材开展教学;第二,在教学计划以外,需结合市场与社会应用,老师可以创新性、开放性的开放这方面的课程内容。

谢秋锋:

信息技术课及人工智能课程需要更为系统,避免在不同阶段重复性的教学,此外应积极开展中小学的编程课程,培养学生在此方面的兴趣。

张波:

人工智能课程设置上应保证三个同步原则,让所有学生共同起步;课程设置与学生所在年龄段相匹配,在保证有一定知识积累的情况下开展相应课程;最后,课程需要与当前技术趋势同步。另外,课程设计还应考虑学校、机构本身的特色。最后,还需保证足够的师资储备,设置专职教师,有利于长期的学习。

奚骏:

高中必修课程中已纳入一定的人工智能模块,中小学目前也在逐步跟进;在选修课程上,应于老师本身的兴趣和特长相结合;在社团内的教育上,应从学生本身的兴趣出发,老师起到启发与引导作用。

黄翰:

必须以科普为底线,在有足够师资的情况下,结合国家教学大纲,让学生能把所学的数学知识和计算机知识与人工智能课程相结合;最后,通过开展竞赛等活动,激发学生对人工智能的兴趣。

思辨问题2:中小学人工智能教育与基础学科的关系是什么?

谢秋锋:

就目前高中角度来说,应用类课程,如多媒体技术,应作为基础学科的辅助;开发类课程,如编程教育,应与基础学科并驾齐驱,共同发展,互相渗透。

余安敏:

学科之间的关联和融合非常重要,人工智能教育与中小学的必修课程,如语文、数学、英语、物理等,密切相关,需要让学生能够通过一门课程能够将知识迁移到其它课程,并具备创新能力。

奚骏:

首先需要研究课程标准,其次需要深入的研究信息、通用技术与数学几门课程的核心思维与技术,以上三门基础学科与人工智能技术有比较密切的直接关联。

黄翰:

除以上谈到的语文、数学等学科外,生物、化学、物理与人工智能的交叉也需要重视,目前国际上很多卡脖子”的技术与以上学科也有关联,因此至少需要从科普的角度进行相关的融合和教学。

思辨问题3:人工智能教育采取在线教学是否适合?

谢秋锋:

在线方式可以提高学生的自学能力,主要体现在回放功能的合理使用,另外在线教学可以打破地域和时空的限制,拓展自己的知识面。但对人工智能教育来说,实践教学同样重要,因此线上线下教学的结合才是更为合适的方式。

余安敏:

通过目前的调查评估,还需要考虑在线教育资源的组织,包括师资、实验条件等还需提高,另外在此领域的尚在起步阶段,经验不足。因此,对于在线教学,可以对教师进行更多的培训,可以采用在线培训的方式。但对于中小学教育,线下教育仍然必不可少。

张波:

在线教育与线下教学的融合会成为上海未来教学模式的新常态。人工智能领域目前的师资队伍比较奇缺,而感兴趣的学生较多。在这种情况下,在线教学可以将优秀的资源覆盖出去。但是在线教学仍不能完全替代线下实践环节,目前仍需探索。

提问与解答

提问1、有的AI教程,在简单介绍人工智能是什么的情况下,在孩子们对数据结构,对算法一无所知的情况下,孩子们真的能够理解吗?如何系统化设计人工智能科普课程,这个度如何掌握?

黄翰:

了解是目前的底线,开设课程需考虑学生的,在难以保证学生的兴趣的情况下,站在孩子的角度进行教学,根据学生当前的知识背景进行教学非常重要。

提问2、微论坛听众提问:学习编程真的是消除游戏瘾的灵丹妙药吗?

谢秋锋:这个实际案例回答了这个问题。

提问3、在线听众提问:在人工智能领域中,哪些知识是最为稳定且价值较高的?

黄翰:

就目前来说数学是比较稳定的知识,另外在人工智能领域中算法的设计思想也是很稳定的,就算这个世界离开了计算机,也还是要用这套东西去思维。还有就是语文(母语思维方式以语文为载体)也是十分重要的。

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CCF YOCSEF上海是由中国计算机学会青年计算机科技论坛于1999年在上海创建的分论坛。其宗旨是开展活动、吸纳人才、创造机会,促进IT青年人才成长。

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