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全球首个人工智能高中课堂什么样? 市西中学:AI时代的课堂之“变 开始下载

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全球首个人工智能高中课堂什么样? 市西中学:AI时代的课堂之“变 简介

  走进市西中学古朴优雅的传家楼,行至二楼走廊的尽头,一块略显低调的牌子挂在一扇不大的门前——“人工智能实验学校”,迈进去,就是另一番天地。

  门口的人脸签到系统,一一记录下来访者的人脸、时间、位置等信息;拥有机械臂、摄像头和视觉控制模块的机器人,实现了手势的控制,与传统遥控器指挥的机器人相比,好像多了几分智能的“大脑”;拿起手机,通过APP就能进行声音控制的无人飞机,让人们似乎看到了未来的模样;学生自己搭建的无人小车,在模拟道路上自动转弯、加速、避障,自动感应信号红灯停、绿灯行;智能音箱,可以自由地和它聊一聊,轻松实现人与机器的“对话交流”......

  这是市西中学人工智能实验室的学习环境,学生在此既能体验感受,也可以动手操作实践。但更值得关注的是,学生上课时面对的那一台台黑色的电脑,别看电脑其貌不扬,里面却预装了商汤科技自主开发的深度学习算法平台,平台上都是紧密贴合《人工智能基础》教材的实验内容,学生们可以在这个名为“SenseClass教学实验平台”上进行深度学习模型训练和定制算法扩展。

  市西中学认为,人工智能是教育的前沿热门,更是未来方向。学校率先开设人工智能课程,并非为了攻克人工智能的核心技术,而是为了给学生构建面向未来人工智能社会的一种基本认知,让他们对社会发展的方向和趋势有一个整体的把握,让他们能更好地为未来做好准备。

  2018年2月27日,市西历史上,或者说上海基础教育历史上的第一节人工智能课程开课了。

  当时,《人工智能基础》教材尚未编写完成,但副校长林勤和科技老师钱晋因为参与了教材第三章“别具慧眼:识图认物”的编写,所以对于AI图像识别这一块内容较为熟悉。通过学习商汤科技提供的资料,以及自己上网搜寻资料自学等方式,补充了一定的具体的案例和图表,学校决定,开设人工智能的课程。

  事实上,人工智能的课堂并非想象中那么华丽炫酷,从记者在市西现场观摩的这节“图像识别技术”课来看,它的课堂教学大致有三步:学生们坐在电脑前,聆听老师讲课,与老师互动交流;再到电脑的教学实验平台上自己操作实验,设计出项目;最后动手将项目转化为应用到实际生活中的作品。

  课堂上,钱晋引入了大量的科普内容和实例帮助学生理解内容,比如人工智能识别人脸和聚类人脸,可以用来整理相册,将照片按人脸、衣服、场景等分类;也可以通过提取脸部106个关键点特征,进行比对确认以实现人脸签到......

  高一(1)班的刘云翔对计算机科学与数学一直有兴趣,看到这学期开了“人工智能”这门拓展课后,便直接报名了。经过大半个学期的学习,他对人工智能的分类器与图像识别方法有了更深刻的认识,他说:“教材本身应该不超出我们高中生的数学基础,但有些知识点确实有点难。不过好在老师们已经简化过了,再加上他们补充的那些AI应用的实例,让那些原本有些繁杂的算法变得相对简单易懂。”

  正如华东师范大学教授陈玉琨提到的那样,学生在学过教材上必要的人工智能基础知识之后,最理想的状态是动手做一些实验,然后发挥自己独特的想象力,设计出在高中阶段可能完成的项目,并动手将其转化为独具特色的作品。

  当然,人工智能是一个技术含量极高的领域,尤其是不少地方会用到深奥的数学算法,对于高中生来说,大大超过了他们知识范围。因此,教材编写时编写组充分考虑了这个问题,商汤科技在帮助市西中学进行AI实验室建设时,也有所规划,不但为市西提供了超速系统下软件、教学实验平台,开放了算法、部分接口,还为学生在动手组装作品时,提供功能模块,使学生能享受到创造的无穷乐趣。

  人工智能作为新一轮产业变革的核心驱动力,已经进入了发展的重要窗口期,2017年7月,国务院第四次颁布了有关人工智能的发展战略规划,提出了《新一代人工智能发展规划》,其中明确提出“应逐步开展全民智能教育项目,在中小学阶段设置人工智能相关课程”。

  随着人工智能上升为基本国策,作为全国三分之一AI人才集聚地的上海,已经在人工智能发展上展现出独有的领先优势。2017年底,上海出台了《关于本市推动新一代人工智能发展的实施意见》,进一步确立了上海打造国家级人工智能人才高地的战略目标。

  人工智能的竞争说到底是人才和知识储备的竞争,全球对于人工智能进入基础教育的呼声不断,今天,人工智能课程普及到高中教学似乎也成了情理之中的事情。

  创建思维广场,为高中生打造了面向未来的智慧的学习环境,并探索了一种崭新的学习方式,这是市西的“思”与“变”;建设成19个实验室,开设了近30门与科技直接相关的拓展型和研究型课程,如大气环境监测、静态模型制作、手机APP开发等,规划“市西智慧校园网”建设,使之成为实现网上课程管理、实现预约制、学生学习经历记录、学分制和绩点制等项目的保证,这是市西的“创”与“新”。

  市西中学特别关注教育热点,教师团队也极具行动力。2017年的秋天,陈玉琨第一次向校长董君武提及想要在高中普及人工智能教育时,触发了学校实践的信心和决心。没过多久,在静安区教育局的支持下,《市西中学推进人工智能技术的五年规划》就“出炉”了。

  第一步,广泛开展人工智能科普活动,包括讲座、知识竞赛、文化游学等,目的是普及和提高学生对人工智能的认识。

  第二步,开展课程学习与实验室的同步建设,主要是开设人工智能的拓展型、研究型课程,目的是让学生从基本的对人工智能原理、模块功能了解开始,逐步进入语言与算法的学习。

  为了配合课程教学的开设,学校还计划同步尝试人工智能校本教材的设计与编写;聘请专家学者开展教师的进修培训;进一步建设与人工智能课程配套的实验室。

  第三步,探索人工智能的学校教育教学管理,包括利用数据分析,对学生作业的错误进行分析,发现及推送相关的练习;利用人体骨骼分析软件,进行学生体育动作的学习矫正等。

  “市西中学地处上海中心城区,我们有理由成为教育前沿的探索者。也许我们还没找到方向,也许能取得一点进展,但是这些探索,哪怕是为后来的成功者提供一个不算成功的案例,我们也值得。这就是我们的教育追求。”董君武的话掷地有声,他进一步阐释,“在这样一个时代,我们学校所有教职工都要面向未来思考今天的教育,面向未来思考今天的学生需要为未来做怎样的准备,怎样去回应智能化时代。开设人工智能课程,是市西面向未来的教育的组成部分,是市西教育发展水到渠成的必然。”

  人工智能从研究领域到教材转换,再到进入课堂,对授课的老师来说,其难度不亚于跨越了一次鸿沟。

  第一次,参与教材编写,将人工智能从技术版本转换为教学语言,相当于做了一次“翻译”。“其实,过去我也没接触过人工智能,所以花了很大力气去学,基本是通过上网和到图书馆查资料,3个月里看了100多万字,晚上常常学到两三点。”林勤说,在学习的过程中,他最大的感触是,对现代人来说,在哪里学、怎么学、如何学都不是问题,因为学习资源是不匮乏的,关键是肯不肯学。

  第二次,如何将人工智能教材讲得能让学生听懂,这就对老师提出了新的要求,考验的是老师将“教材内容转变为课堂教学内容”的创造力。林勤向记者介绍,市西现在的教学团队,虽然还处于刚刚起步的阶段,但“先天条件”很好,“我们已经让科技老师、物理老师、计算机老师做好了准备,他们即将走上人工智能课的舞台当‘演员’,老师也需要边做边学。”

  大学里曾学过图像识别的钱晋,在备课和撰写教案时始终坚持这样的方向:人工智能课虽然涉及到一些高深的数学知识,但这些理论的学习并不是教学的主要目的,我们主要想让学生掌握人工智能的原理。“比如讲到深度神经网络,学生只需要知道如何把模型建立出来,怎样调整。至于神经元到底是怎样连接的,我虽然也会涉及,但如果学生实在听不懂,我觉得没关系。”

  课上,钱晋也仔细观察了学生的反应,“我们在不断地观察,哪些学生可以接受,哪些学生一点不能接受,然后调整完善教学内容。”不可否认的是,确实有些学生数学基础比较好,对人工智能应用以及核心技术专业也很感兴趣,“对于这样的学生,我们一定要鼓励他们继续深入进行研究和探索。”

  尽管人工智能课对老师提出了高标准,但从目前来看,实际开设后的效果是不错的。林勤告诉记者,利用人工智能,至少可以把现有学校的科技活动和科技教育的内容做一系列提升整合。

  比如,现在从小学到高中都有机器人课,这些机器人有线控的,也有遥控的,还有利用传感器程序控制的,但进入人工智能时代的机器人,或是声控或是手势控制,其科技含量和功能本身就会自动提升,对于学校未来的科技课程群,会有一个新的整合。

  在董君武看来,学校的人工智能课程建设不仅要面向学生、面向这门课的老师,还要面向全校教师开展教师的大培训。“我们要从人工智能拓展开去,因为如果从本质上剖析人工智能,其最核心、最基本的原理,比如图像识别的预处理、特征提取、分类、比对等过程,其实就是机器模仿人类的学习过程。如果我们的老师理解后,再把想法传递给学生,让学生把这种学习方法应用到自己的学习中,对提高学习效率大有帮助。”

  智能化,正在改变着人类,改变着人类的生存与生活方式。有人预测:30年,也许40年之后,人类60%以上的劳动将被机器人所替代。面对可能是这样的未来,作为教育者应该追问:什么样的劳动不会被替代?教育是否也因此而有所改变?

  3 年前,我就与老师们讨论过一个话题并大胆地做出预测:信息技术的发展,智能化时代的到来,课堂教学方式和学校存在的形态都会因为新技术的融入而发生根本性的变革。至于,最终什么时间发生,变成什么样子,由谁领导这场变革,我现在也无法预知,但可以确定的是这场变革一定会到来。

  市西中学作为一所具有“好 学力行”传统,有责任担当的学校,全体教师理应投身于这场变革中,开展技术与教育深度融合的前沿探索,开展技术贯穿于育人过程的教育实践,哪怕我们只是取得一点点的进展,哪怕我们只是为后来者走向成功提供一个案例,也不会影响市西人探索。

  市西中学在技术与教育的融合方面,开展了一系列的实践。例如整合图书馆、研讨室、电子阅览、多媒体技术等功能的思维广场 ,包括机器人 、无人机 、F1进学校 、艺术创作空间等项目的创新实验室,为学生高阶思维的培育与发展创造了条件。

  近年来,以 数学教研组为代表,依托腾讯网、芝士网、翼习网学等平台,开展了基于互联网的课堂教学流程再造的实践,初显成效。

  2018 年,在商汤科技和华师大慕课中心的指导和支持下, 市西中学建成了全国第一个中学阶段 AI 实验室,并正式面向学生开设AI课程,学校引进并建设AI实验室和课程,除了向学生普及AI基础知识,引导学生开展AI技术的创新应用这一目标之外,还有两项更重要的研究任务,一是运用AI技术,通过学生外显的行为,准确分析跟踪学生的思维、情感、注意力、劳逸程度等身心状况,对学生的学习进行精准的个性化指导,二是引导学 生将理解掌握智能机器人的“学习原理”,应用到自身的学习过 程中,从而更好地提高学生的学习效能。这两项任务的实践进展,必将更好地引领教育走进新时代——教育AI时代。

本文转自当客资源站

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