人大附中的“人工智能课”是怎么上的一起看看吧
人大附中鼓励教师自主创新和跨学科融合，提倡将STEAM教育、创客教育和前沿科技等内容融入学校课程体系之中。因此，我校人工智能课程的内容均由教师自主研发完成，并结合教学实践情况和学科发展情况不断迭代更新。在课程开发过程中，教师还与数学、语文、生物学、化学等学科内容结合，开展了跨学科课程设计。
以校本选修课程“机器学习——人工智能核心算法”为例。这门课程难度很大，在大学中一般也是高年级本科生和研究生才能选修。经过几年的探索和开发，我校教师成功将这门课程引入高中课堂，并取得了良好的教学效果。课程的教学主线围绕机器学习算法展开，主要内容为监督学习和无监督学习中的经典算法及人工神经网络、强化学习等前沿技术，囊括基础知识、基本工具和实践方法。教师通过循序渐进的算法讲解和项目实践，带领学生踏上人工智能之旅，紧跟学科发展前沿，培养计算思维和项目实践能力。
人大附中还开设了全国中等教育领域首个人工智能实验班，为实验班研发了“人工智能与关于心智的生物学”研修课程。这门课程由信息技术教师和生物教师通力合作，其总体设计是从生物学视角来解释人工智能的算法逻辑，包括从生物学看终极算法、从计算机科学看认知神经科学、仿生人工智能、心智社会四大模块，旨在激发学生的创新热情，培养高阶跨学科思维，培育智能素养。
二、课程实施
在人工智能课程的日常教学实践中，人大附中的教师们探索出了能更好地促进学生发展和满足学生发展需要的教学模式，并逐渐形成了较为成熟的教学理念与做法。
（一）基于项目的教学
在实施人工智能课程的过程中，我们采用基于项目的学习方式，课程作业及考核多为解决实际问题的程序和项目，没有标准答案。这样一来，知识建构、技能培养与思维发展就能融入学生运用智能化工具解决问题的过程中。学生自己动手，在做中学，逐渐培养起主动学习、自主探究的意识，以及归纳、思考与展示的能力。
如在“机器学习——人工智能核心算法”课程中，每节课不仅有理论知识，还有实践操作内容。教师精心设计情境化、活动化、任务化的学习活动，让学生边学边做，增强了学习过程的体验性、实践性和整体性。在进行到“人工神经网络”这一内容时，教师介绍其发展历史、原理、方法之后，再通过具体的“手写数字识别”项目，让学生修改教师给定的范例代码，形成新的网络结构，体会不同网络结构之间的差异，探索不同参数对结果的影响。这种课堂项目不仅能帮助学生更好地理解教学内容，还能启发学生思考，让他们产生自主探索的意愿，是教学中非常重要的一环。
课程的考核形式则是以大作业+课堂报告的形式进行。学生要将所学内容应用到实际的案例中去，最后在课堂上进行展示和汇报。学生最终完成了基于遗传算法的游戏人工智能开发、基于神经网络的影评文本分类、基于卷积神经网络的连续手写数字识别等项目。
（二）打破学校围墙
为开阔学生视野、把握人工智能技术发展前沿，教师们充分利用社会资源，为学生提供前往高校和企业交流学习、参加夏令营活动等机会，让学生通过实地考察来接触和了解学科发展前沿。在研究性学习课程“人工智能前沿应用与研究”的实施过程中，我校教师就带领学生走出校园，到清华软件学院、清华大学自动化系、微软亚太研究院等高校和科研机构，让高中生与顶级人工智能专家面对面进行交流学习。
为了开展人工智能科普活动，营造积极的人工智能学习氛围，人大附中还联合澳门培正中学、清华大学人工智能研究院开展了人工智能周活动。活动内容包括专家讲座、人工智能与传统文化工作坊、人工智能教学研讨会、学生作品交流展示互动、高科技公司人工智能产品展示体验等。
此外，人大附中作为“翱翔计划”的培养基地之一，学生还能走进高校的实验室接受联合培养，开展研究性学习。我校每年都会推荐学生到清华大学与汽车系的本科生一起参加科技夏令营，实践体验大学里的“无人驾驶小车”项目。
（三）学生参与教学
在互联网时代，教师与学生的界限在逐渐模糊。学有专长的学生会组织社团、给学生做讲座、担任课程助教，甚至能给教师上课。
人大附中2018届早培班学生朱星宇就是一个典型的案例。他成绩优异，在学校开设的“数据挖掘”选修课中，他接触到了深度学习算法，并为之深深着迷。从入门到精通，他只用了短短半年。“登峰杯”数据挖掘比赛的全国一等奖开启了他的人工智能之路，随后他担任了学校两门人工智能课程的助教，将原本枯燥的人工神经网络讲得深入浅出，并且手把手指导同学实践。他组建了人大附中的人工智能社团，并给学生上课。不仅如此，他还应邀为人大附中信息技术组的教师做了一场“走进机器学习”的讲座，从一个高中生的角度展示了自己对这个学科的理解。他所用的案例既幽默风趣，又贴近高中生活，让教师感到耳目一新。他还加入清华大学天体物理中心的科研团队，开发了一套基于深度学习的光谱特征提取与分类程序，在速度上大幅超过了国家天文台现有的分类方法。
在人大附中，这样的案例还有许多。完善的课程体系和先进的教育教学理念为我校培养了一批又一批优秀学生，在人工智能相关领域取得优异成绩，并为他们未来的发展奠定坚实的基础。
三、开课保障
人大附中一贯重视科技教育，并从师资、课时和内容三个方面全力支持学校人工智能相关课程的开设。
（一）师资保障
人大附中倡导专业的人做专业的事。信息技术教研组有13位专职信息技术教师，全部精力用于研究教学和支持学生发展，其中7位拥有博士学位。此外，参与人工智能课程开发和实践的还有数学、语文、生物学、化学、通用技术等多个学科的教师，组建了一支强有力的人工智能教研团队，共同开展跨学科的人工智能教育实践。
（二）课时保障
人大附中近20年来一直鼓励教师开设选修课，并为选修课提供了足够的课时保障。每周周三到周五下午的4:30—5:50是学校的自由选修时段，学生可以根据自己的爱好，自由选修人工智能系列课程。另外，人大附中高中学生每周五下午2:45—4:15安排了两节研究性学习课程，该时段有专门的教师指导学生开展人工智能方向的研究性学习。人大附中的拔尖创新人才早期培养项目实验班，每周会安排3节或6节研修课，让学生根据爱好开展基于项目的研究，其中也有人工智能类课程。
（三）课程内容保障
鉴于多年前出版的高中人工智能教材内容更多侧重于知识表示和专家系统，已不能满足目前高中教学的需要。我校人工智能课程的教学内容全部由教师自主开发完成。为保证教学效果，教师们还会不断更新课程中的内容和案例，使其保持最新状态。由于学校人工智能课程多是自由选修课，要为学生提供丰富的选择，为此我们在内容组织方面做了细分，有的内容专门介绍机器学习算法，有的内容侧重于自然语言处理，有的内容聚焦于计算视觉，还有的内容专门针对数据挖掘等。
四、推广普及
教育部教师工作司司长任友群提出“信息技术教育不应落下任何一个孩子”。这其中也包括人工智能教育。在具体的实践中，我们发现中小学人工智能教育存在严重的资源不均衡问题。不均衡既体现在地区之间，也体现在名校和普通学校之间。如何打破这种不均衡性，将人工智能教育在全国更大范围内推广和普及，是目前实践层面面临的关键问题。我们认为，可从以下几个方面着手破局。
（一）共享中小学人工智能教育优质资源
优质教育资源是稀缺资源。中小学人工智能教育是新生事物，这方面的优质教育资源更加稀缺。很多中小学教师拿到教材后，由于没有好的经验和做法作为参照，课堂实施存在困难。优质教学案例的共享，则可以加快中小学人工智能教育的普及。对于大量不具备人工智能教育资源的中小学校来说，当务之急是为他们提供系统化的教学资源支持，并为他们搭建一个广泛的交流平台。关于这点，中国人工智能学会中小学工委会已经付诸实践，搭建起了人工智能课程共享平台。人大附中率先将部分优质课程在该平台上共享出来，为推动人工智能教育在中国的普及贡献力量。
（二）构建智能化在线学习环境
“人工智能教育”和“教育人工智能”是两个相互联系又有所区别的概念。前者是把人工智能作为教育内容的教育教学工作；后者是把人工智能技术作为改进教育教学的技术支撑和核心方法。人工智能教育平台需要注入人工智能技术，逐步成长为一个教育人工智能平台。教育人工智能平台最终要实现智慧教育，即千人千面、个性化自适应的智能教育。各地教务部门应积极推进智能校园建设，推动人工智能在教学、管理、资源建设等全流程应用；开发立体综合教学场、基于大数据的在线学习教育平台，开发智能教育助理，建立智能、快速、全面的教育分析系统；建立以学习者为中心的教育环境，提供精准推送的教育服务，实现教育定制化。
（三）建立中小学人工智能教育生态圈
我们要努力创建中小学人工智能教育生态圈，倡导师生共同参与课程建设，学校和企业共同提供支持，线上线下齐头并进。师资雄厚的优质学校，有能力开设多门选修课供学生选择，就自主研发内容，开设人工智能课程。师资力量相对薄弱的学校，可以借助外部师资和课程，开设初级课程，本校教师跟班学习，配合做改进工作，让课程更好地在学校落地。公立学校开设人工智能课程不能被企业牵着走，始终不能偏离课程标准和正确的育人理念。同样，公立学校也不必完全抵制企业提供的教具和平台，可以根据教学实施需要合理选用。
未来，我们需要构建集智能化平台、碎片化知识内容、教学微视频、教学课件、自动在线评测和在线师资于一体的智能化教学生态。学生根据智能推荐系统定制的个性化学习方案开展自学，同一间教室的学生可以学习不同的知识内容。优质资源和师资通过智能平台共享给不同区域的师生，本地教师则成为教学的组织者和助教。这就让人工智能教育打破了时间和空间的限制，并使各学校能因地制宜，在专家的指导下，接地气地开设更适合自己学生的课程。
中小学人工智能教育的普及，需要社会公益组织更加有效地整合中小学科技创新教育的资源，更加广泛地凝聚全球合作伙伴，更加有力地争取各级政府和社会各界的支持，实现中小学人工智能教育的联动协同、优势互补与合作共赢。
（作者袁中果系中国人民大学附属中学信息技术教研组长、信息中心副主任；梁霄、武迪系中国人民大学附属中学教师）
文章来源：《中小学数字化教学》2019年第7期，文章有删减喜欢吗？关注“中小学数字化教学”微信吧！
《中小学数字化教学》是由教育部主管、人民教育出版社主办的国家级教育专业期刊，国内统一刊号CN10-1490/G4。
期刊以“面向教育现代化，引领数字化教学”为办刊理念，聚焦基础教育教学主战场，刊载信息技术与学科教学深度融合的典型案例，分享数字化教学的新理念、新作法、新技术、新成果。返回搜狐，查看更多
开展中小学人工智能教育，很有必要！
《教育信息化2.0行动计划》提出“完善课程方案和课程标准，充实适应信息时代、智能时代发展需要的人工智能和编程课程内容”，表明从国家层面对人工智能进入中小学教育有了明确的要求。
目前经济发达地区已经开展人工智能教育，一些人工智能企业积极参与了人工智能技术与工程素养教育活动，它们在开发与推广人工智能实验室，设计相应的实验方案。
人工智能技术与工程素养教育内容涉及脑科学、神经生理学、数学、心理学、艺术设计学、工程、计算机科学、电子技术等多学科知识与技能，其内容涵盖了当前中小学正在开展的创客教育、STEAM教育、机器人等课程的内容与理念。
随着人工智能技术与工程素养教育的成熟与发展，它将整合而成完整体系化的基础教育核心课程。
人工智能教育从娃娃抓起，
推助国民科学创新素质
信息数字化社会中，人工智能无处不在，融入到教育、交通、金融等改革发展的万花筒中。两会时间里，人工智能被写进2018年政府工作报告，引起社会各界尤其是教育领域的高度关注。
“人工智能时代刚刚来临，人工智能发展方面人才缺口大，同时国内中小学校的STEAM科学教育课程也亟待加强，这是促进素质教育的有力突破口。”中国教育科学研究院副研究员郁波说。
教育部发布的《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见》提出，鼓励中小学探索STEAM教育、创客教育等新教育模式，使学生具有较强的信息意识与创新意识，养成数字化学习习惯。
我国第一本面向中学生的人工智能教材——《人工智能基础（高中版）》正式发布，人工智能相关课程即将进入高中课堂。
鼓励高校在原有基础上拓宽人工智能专业教育内容，形成“人工智能+X”复合专业培养新模式，重视人工智能与数学、计算机科学、物理学、生物学、心理学、社会学、法学等学科专业教育的交叉融合。加强产学研合作，鼓励高校、科研院所与企业等机构合作开展人工智能学科建设。
除了高等学科建设外，还要在国内中小学大力拓展智能教育，利用智能技术加快推动人才培养模式、教学方法改革，构建包含智能学习、交互式学习的新型教育体系。开展智能校园建设，推动人工智能在教学、管理、资源建设等全流程应用。开发立体综合教学场、基于大数据智能的在线学习教育平台。开发智能教育助理，建立智能、快速、全面的教育分析系统。建立以学习者为中心的教育环境，提供精准推送的教育服务，实现日常教育和终身教育定制化。
“人工智能是改变人类未来生活方式的重要手段，是未来颠覆人类发展生活的大方向。”丁凤良表示，对国内中小学教育，人工智能和教育相结合势在必行，“让人工智能融入中小学课堂，推助国民科学创新素质，为国家的人工智能发展培育种子力量，这是我们每一位教育工作者应担起的社会责任。”
人工智能教育的基础——编程
人工智能时代的步伐已经势不可挡，据统计，未来10-20年，英美50%人类的工作，将会被人工智能所取代。在未来4-5年内，不但技术含量低的工人、司机、仓库管理人员会大量失业。甚至连像医生、律师、基金经理等技术含量高的金领也有可能会被人工智能所取代。
我们无法预测未来将会是怎样的，但是这些数据可以看出，未来必定是人工智能时代，机器人势必会取代人类的部分工作，那么，与其我们恐惧未来，还不如学会应对未来的能力——编程。
不免有家长会陷入这样的误区：编程不就是未来要当程序员吗？但是我家孩子未来并不想当程序员，所以学习编程还有必要吗？
学编程≠当程序员。那么学编程，究竟是学什么呢？
苹果创始人乔布斯曾说过：“这个国家的每个人都应该学习编程,因为它教你如何思考。计算机启蒙最大的好处是可以对人的思维方式进行训练，他是一个对思维完整性和逻辑性进行训练的过程，而在这个过程中我们可以培养一种新的看待问题和处理问题的方式。”
简而言之，学习编程就是学习编程思维。
“编程思维”并不是编写程序的技巧，而是一种高效解决问题的思维方式。“编程思维”就是“理解问题——找出路径”的思维过程。
因此，编程并不是培养孩子成为程序员，而是要让孩子学会编程思维。不仅对孩子综合能力的提升有很大的帮助，而且对孩子的学习课程也有很大的提升作用。
更重要的是，编程思维可以让孩子在面对复杂的问题时，不再退缩，而是迎难而上，将复杂问题分解成各种小问题，找到每个问题之间的联系，将问题逐一解决，在这一解决问题的过程中，编程思维显得尤为重要，这才是少儿编程教给孩子最重要的能力，也是孩子应对未来各种变革，能够从容不迫的必备技能。返回搜狐，查看更多