人工智能
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北京大学人工智能课程教学改革与实践
1.2人工智能课程的核心学科地位
人工智能包含内容十分丰富，涉及众多学科，是一个典型的多学科交叉领域[8]，这使得如何设置课程群教学体系成为一个广泛讨论的话题[9]。在整个教学体系的课程群中，人工智能作为一门专设的课程，旨在对整个人工智能学科知识点及知识结构予以全面、系统性地讲授，其在整个学科中的核心地位是毋庸置疑的。
另一方面，由于人工智能多学科交叉的特点，除了具有针对性的两个专业之外（2003年设立的智能科学与技术专业与2019年设立的人工智能专业），还有相当多的相关专业也事实上属于人工智能领域的范畴，而人工智能课程在这些相关专业的课程群中，也毫不意外地处于核心基础课的地位。
以北京大学为例，人工智能课程同时作为智能科学与技术、计算机科学与技术、数据科学与大数据技术等本科专业的核心基础课程（如图1所示）。
1.3课程的设置及存在的问题
每一个学科的本科专业，都需要一个课程群体系作为支撑。面向人工智能领域的智能科学与技术本科专业毫不例外，由于人工智能领域的多学科交叉特点，课程群体系的设置显得更加复杂。图1为人工智能课程在课程群中的位置，该课程大多设置在本科第4—6学期。以北京大学为例，就是在本科第5学期开设的，一方面，人工智能课程需要支撑本科高年级开设的其他专业课程，不能太靠后；另一方面，人工智能课程本身也需要多门数学物理课程的支撑，又不能太靠前，由此造成一些问题。
1）专业课程部分内容重叠。
由于专业课程群体量较大，部分专业课程不得不在本科第3、4学期开设，而此时人工智能课程尚未开设；还有一些专业课程不得不与人工智能课程同期开设，导致一些必需的基本概念、主要理论以及常用方法等内容就需要重叠讲授。
2）专业课程的衔接连贯性下降。
课程群中的专业课程，彼此之间有着不同程度的衔接或关联，其中一些课程以人工智能课程为桥梁而具备前后衔接或呼应对仗的联系，但由于人工智能课程开设靠后，学生对这些衔接关联关系往往难以深刻体会，甚至模糊不清，使课程教学的衔接连贯性受到影响。
3）人工智能学科体系性的建立过晚。
人工智能课程在后期开设，一个直接的影响是学生不能对整个人工智能学科领域提前形成全面、系统的认识，从而对深刻、体系性地把握整个学科领域带来影响。
4）专业课程的学习针对性下降。
由于对整个人工智能学科领域的体系性认识缺乏或体会不深刻，学生可能并不明确相关专业课程在整个领域体系中的位置，更不是带着问题或期望去学习相关专业课程，导致课程学习的针对性下降，学习的主动性也可能受到影响。
5）科研创新素养的培养和实践动手能力的训练受到影响。
科研创新素养的培养和实践动手能力的训练，现已基本成为大学教育的必要环节，对于人工智能领域的学生，显得尤为重要。学生科研实践的课题，往往都是围绕一个智能系统展开，然而由于对学科体系性的把握不深刻、对各相关课程的衔接关联认识不清，学生难以形成对课题整体全面的规划，也不能很好地做到多个相关课程知识的融合，对科研创新素养的培养以及实践动手能力的训练带来影响。
2课程改革的具体举措
为响应国家《新一代人工智能发展规划》和教育部《高等学校人工智能创新行动计划》，北京大学以人工智能课程为突破口，针对上述问题，成立了由7名教师组成的课程教学团队，推动教学改革与教学实践，进而实现人工智能领域人才培养体系的优化与完善。
2.1课程开设年级的下沉
考虑到大学三年级第5学期人工智能课程开设带来诸多不利影响，将该课程下沉到大学一年级第2学期开设。尽管这使得从根本上解决上述问题成为可能，但同时也带来了新的问题，最直接的新问题就是人工智能课程开设所需的先修知识难以得到完全满足。
为此，在综合考虑人工智能课程理论性强、涉及知识面广、实践要求高等特点的基础上，以“注重课程的基础性、启发性、大视野、系统性”理念为指导，重新梳理课程的设置。目标是既要保持人工智能课程的学科专业核心基础地位，又要保证在缺失部分先修知识的前提下合理设计教学内容而不至过难：前者主要是强调不能丧失课程的“大视野和系统性”，做到使学生对整个人工智能领域能有全面成体系的基本认识，明确课程群专业课程之间的彼此衔接连贯的关联关系，增强后续课程群相关专业课程学习的针对性和主动性；后者则是强调从课程的“基础性和启发性”定位入手，通过增设部分先修课程预备知识、厘清关键的基本概念基本知识点基本思想、细致梳理课程逻辑结构、设置合理的教学内容，对超出现有知识结构范围的内容实行启发式教学以实现课后延展和后续学习引导。
2.2课程内容的设计
在上述课程目标和基本思路的基础上，设计课程教学内容（见表1）。课程共计20次课，其中包括期中考试和期末考试各1次，学期小组项目汇报2次，教学内容16次。
基于涵盖全面性和课程体系性的角度，课程教学内容除包含人工智能的基本教学内容之外，还需包含数学预备知识、脑与神经科学、心理与认知科学、哲学、伦理学等相关内容。为此，在课程内容的设计上，包含了“AI数学基础”“脑与认知”“AI伦理”等内容。其中，“AI数学基础”部分，对算法复杂度分析、线性代数基本概念、概率论的初步知识、数理统计的主要思想等内容作为预备知识进行讲授。
2.3课程教学模式的架构
在表1中，除了考试占用4学时之外，实际授课仅40学时。大学三年级开设的人工智能课程通常需要54学时左右，表1的课程内容设计建立在大学一年级本科生缺失部分先修知识这一前提基础上的，强调了课程的基础性和系统性。
为启迪学生知识延展、增强学习兴趣，以“大视野”建立对人工智能领域的认识，笔者设计了“大班课+实践课”的教学模式。除包含18次授课的“大班课”之外，同时增设了各32学时的6门“实践课”，这是此次教学改革的另一项重要举措。
增设“实践课”的主要目标是：使人工智能课程涵智能体主要环境知觉手段、智能体环境交互策略、与感知信息分析处理相关的数据智能、AI博弈决策、融合“感知-行动”的智能体系统等内容，为此设计了游戏AI、计算机视觉、计算机听觉、自然语言处理、数据智能、智能机器人等6门“实践课”（见表2）。
在以往的“大班课+小班课”教学模式中，“小班课”主要是同步研讨“大班课”教学内容，使学生做到深刻理解并融会贯通，而在“大班课+实践课”教学模式中，“实践课”除具备以往“小班课”上述功能外，还包含与各门“实践课”相对应的具体教学内容、实践课题、专门的教学平台与系统以及额外的专门技能知识补充等。新设计的“大班课+实践课”教学模式，其突出的特点是6门“实践课”侧重不同、区别鲜明、各具特色。
3课程逻辑结构的细致梳理
人工智能课程下沉到大学一年级，由于先修课程缺失基础薄弱，加之从高中到大学的学习方式方法也才开始转换适应，尽管重新设计了教学内容、改革了教学模式，教学质量的保障仍然受到威胁。为此，笔者在对重要基础概念清晰界定的基础上，全面细致地梳理了课程的逻辑结构，目的是使学生在各学习阶段都能清楚地知道相应的知识点、与其他内容的衔接关联关系以及在整个课程知识结构体系中所处的位置。
从达特茅斯会议（DartmouthMeeting）算起，人工智能领域已有60多年的历史。对于“人工智能”概念的表述可谓不胜枚举，在本课程中，笔者采用美国伯克利加州大学讲席教授StuartRussell等人的观点，以“智能体（Agent）”为主题，将“人工智能”定义为“对从环境中感知信息并执行行动的Agent进行研究的一门学科”[10]。
在清晰界定“人工智能”这一核心概念的基础上，对课程的逻辑结构加以细致梳理，不仅包括对“大班课”课程各章节彼此联系的剖析，也包括对专门设定的6门“实践课”的定位（如图2所示）。
在图2中，首先在其右部示意了一个感知环境并作用于环境的智能体（机器人）：由智能体为实现“对环境的感知并交互作用于环境”这一目的引出6门“实践课”（以Class1到Class6来示意），由智能体如何才能实现这一目的引出“大班课”16次课程。
“大班课”的16次课程的设计，分成了3个层次：第1课和第16课首尾2次课程，即“AI概述”和“AI前景”，构成了第1个层次“全局把握”，体现了对课程全局整体把握的内容设置；第2课和第4课，即“脑与认知”和“AI数学基础”，构成第2个层次“基础准备”，体现了对部分需要却缺失的先修课程的基础内容补充；其余12次课构成了第3个层次“具体分解”，体现了课程的主体内容。
在第3层次“具体分解”中，围绕智能体如何实现“对环境的感知并交互作用于环境”这一目的，从“问题求解（ProblemSolving）或完成任务（TaskFulfilling）”的智能体动机入手，由4种基本实现策略“搜索（Searching）”“推理（Reasoning）”“规划（Planning）”“学习（Learning）”引入具体课次内容的设置。
由此，完成对课程逻辑结构的梳理。在对图2所示课程逻辑结构的讲授过程中，以动画等方式动态呈现，从而可为学生留下较为深刻的印象，对课程体系性的理解把握具有很好的效果。在以“1大班课+6实践课”教学模式进行课程教学的整个过程中，始终以该逻辑结构图为纲来衔接贯穿，很好地实现了本课程逻辑结构细致梳理的根本目的。
4教学实践和教学考核
在2018—2019学年第2学期，教学改革后的人工智能课程，面向北京大学相关专业本科一年级学生开设。选课学生近300人。选课学生经自愿选择，均匀分布到6门实践课中，也就是说每门实践课有近50人。为避免学业负担过重，6门实践课在开设时间上完全同步，即每名同学仅能选1门实践课。这也符合笔者课程设计之初的想法。
每次“大班课”均布置作业，而作业的评判以及讨论却设置在“实践课”上。除了作业、期中和期末考试作为学习效果考核之外，还采用了“学期小组项目”的教学考核。笔者鼓励学生自由组队，形成项目小组。各项目小组结合“大班课”和“实践课”课程的学习，选择教师给定的项目题目或者自主设立小组项目题目，在学期结束前，分别进行“口头报告（OralPresentation）”和“展板展示（PosterPresentation）”2次集体交流活动。
学期小组项目是笔者纳入课程教学的一个必要环节，目的是培养学生的科研创新素养、提升实践动手能力，同时训练学生的团队协作精神和展示表达能力。在此次课程教学实践中，学生共组成了约80支学期小组项目队伍。学期结束前的交流展示沿国际学术交流的惯例进行，对学生以后参加国际学术交流是一次很好的提前训练。
在学期小组项目的现场交流展示环节，助教组专门设计了投票软件。表3和表4列出2次交流展示的投票前10名的学期小组项目，其目的是想对2019年人工智能课程中部分小组项目团队选择科研训练的具体题目做个举例。
学期小组项目主要由6门实践课来组织，除了教学团队教师和助教组研究生的日常指导以外，现场的教师点评和学生之间的交流讨论，对进一步提升项目成果质量都有非常好的成效。按课程对教学考核的设计，现场展示效果和展示结束后提交的作品报告修订版，均纳入最终的学习成绩之中。因此，课程考评涉及的要素包括期中考试、期末考试、大班课作业、实践课作业、学期小组项目展示和学期小组项目成果报告等6项，前2项考试占比50%，后4项作为实践课成绩（因大班课作业由各实践课负责评阅，故也纳入实践课成绩中进行计算）占比50%。
5结语
人工智能课程在人工智能领域相关本科专业中处于核心的基础地位。然而，由于人工智能课程理论性强、涉及知识面广、实践要求高等特点，其自身又需要计算机、数学、物理等多门课程作为先修课程，这使得传统上的人工智能课程往往需要在大学三年级左右开设，从而带来了诸多的问题。与此同时，人工智能领域的快速发展，以及在人们生产生活中广泛而又深入的应用，对专业人才的需求极为迫切。为此，笔者结合国家人工智能大发展战略及人工智能人才培养行动计划，在多年实践的基础上，组建教学团队，开展了相应的教学改革和教学实践。
笔者以“注重课程的基础性、启发性、大视野、系统性”理念为指导：①提出将课程下沉到大学一年级第2学期开设的思路；②并在认真梳理课程知识结构的基础上，重新设计了课程的教学内容；③提出了“1大班课+6实践课”的创新教学模式等教学改革措施。为顺利实施教学改革的各项举措，以及保障教学质量，笔者基于对重要基础概念的清晰界定，全面细致地梳理了课程的逻辑结构，提出并强调以课程逻辑结构为纲，来开展包括“大班课”和“实践课”在内的整个课程的教学。此外，改革后的课程也继承了课程传统教学实践中的一些有效有价值的举措，比如为培养学生的科研创新素养、提升实践动手能力，以及训练学生的团队协作精神和展示表达能力等，将“学期小组项目”作为一个必要环节纳入课程教学中。
北京大学人工智能课程教学团队，围绕课程所提出的一系列教学改革举措，面向北京大学本科生在一年级第2学期开展了教学实践，取得了很好的效果。2018年和2019年暑期期间（2018年7月23—29日；2019年7月8—12日），教育部和北京大学等单位连续两年联合主办了“中国高校AI人才国际培养计划”活动，目标之一是为全国高校人工智能教师提供为期一周的封闭培训，而培训内容的设置完全是以北京大学人工智能课程为核心扩展而成。在两次活动中，围绕北京大学人工智能课程教学改革的整体架构及具体内容，面向来自全国各高校的100余位教师，课程教学团队作了细致汇报并与参培教师开展了热烈的讨论交流，受到一致的好评，也收获了一些很有价值的建议。
在当前人工智能的大发展背景和专业人才短缺的现状之下，“大学教育如何通过不断革新，发挥应有作用？”是一个紧迫而又持久的课题。笔者还需在遵照“革新-实践-探索-再革新”循环上升的模式上继续努力。
参考文献
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[8]李德毅.AI—人类社会发展的加速器[J].智能系统学报,2017(5):583-589.
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[10]钟义信.关于“智能学科”的战略思考[J].计算机教育,2018(10):4-7.
[11]StuartR,PeterN.Artificialintelligence:Amodernapproach[M].NewJersey:PearsonEducationInc,2010.
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人工智能何以促进未来教育发展
原标题：人工智能何以促进未来教育发展自工业革命以来，人类社会的发展总是在技术与教育的角逐互动中前行。技术作为推动人类历史发展的核心推进力，与教育这一“人力资本发动机”竞相成为推动经济社会发展的主力。人工智能作为第四次工业革命的显著标签，其飞速发展正在逐步塑造社会、经济、生活等领域的业务新形态，也不断带来颠覆性、丰富性、创新性的新业态。面对人工智能技术对整个社会发展的刺激，教育如何发展，成为值得思考的重要问题。
人工智能凸显创新人才发展挑战
作为引发第四次科技革命的核心技术，人工智能促进社会经济和科技的指数级发展，对人力资本的质量与供给产生了新的需求，人工智能与人力资源之间的相互依存关系产生了前所未有的张力，教育的超前性更是受到前所未有的挑战。第一，知识增长的指数发展使得未来人才需要哪些方面的准备具有极大的不确定性。第二，智力劳动者比重增加，创新人才成为时代发展的刚需。人工智能技术与生产过程的深度融合，会极大压缩生产领域的从业者需求，特别是那些人工智能胜出的领域。第三，人工智能技术的兴起引发高技术产业、新兴产业、新型服务行业更广阔的发展空间，从而使得创新型人才、复合型人才、高技术人才等在劳动力结构中需求激增。人工智能技术无法取代的创造性、灵活性、人文性等能力将成为智能化时代人才竞争的关键。教育肩负培养创新人才、为未来人才提前布局的使命。回溯历史，我们可以得到的经验是，只有教育领先于技术的发展步伐，为技术推进的社会提前做好人力资源的布局，社会的发展才有后劲。因此，在人工智能推进社会更飞速发展的今天，必须回答好什么样的教育才能承载提前布局人力资源的使命，以应对未知社会的人才挑战这一问题。
人工智能催生新的知识生产方式
在人工智能的影响下，人类知识生产加剧变化，知识增量呈现指数级态势。教育的传承性发展将不再局限于知识的传授与继承，而强调知识创造与创新，人工智能的介入更是催生了新的知识生产方式。其一，人工智能强大的知识发现能力缩短了知识生产周期。随着深度学习、强化学习等新的机器学习算法的发展，人工智能除了可以加快知识的生产、访问和利用，还可以从数据中提取隐含的、未知的、潜在的、有用的信息（知识），从而扩展知识创造的能力。其二，人机协同的智能模式扩大了知识创造的机会与可能性。人工智能技术不仅促进人的群智协同创新，而且可以实现人类与人工智能代理协同，后者所具有的超强计算能力，可以极大加速知识生产，催生知识的众创，以及人机协同知识创新。人工智能催生的新的知识生产方式对教育的挑战是，教育不再局限于知识传承，而更是知识的创新。未来学校教育必须教会学生如何与人工智能技术协同合作，呵护学习者“能学”，以及高度重视学生辨析知识能力的培养，召唤学习者“会学”，促进学习者在人机交互中实现知识更新与创造。
人工智能变革学习方式带来创造力与活力释放可能
人工智能已经引发了诸多领域与行业的深刻变革，对教育的系统性变革更是呼之欲出，为学习方式的变革带来了可能。首先，人工智能技术带来规模化教育的个性化可能。人工智能构建的智慧学习环境不仅创造灵活的学习空间，还能感知学习情境、识别学生特征，为学生提供个性学习支持。其次，人工智能技术带来标准化教育下的适应性可能。人工智能通过动态学习诊断、反馈与资源推荐的自适应学习机制，可以适应学生动态变化的学习需求，从而打破标准化的教育限制，释放出学生的创造力与活力。最后，人工智能改善结构化的授导方式，释放教师的创造力与教学活力而专注于人性化的学习设计。教师烦琐重复性的工作能够被智能机器所替代，智能分析技术能为教师精准定位学生的学习问题与需求，教师的角色将转向更加优秀的学习设计师，专注于“如何让学生学好”，注重培养学生的能力和思维，将更多时间用于学习活动设计以及与学生的个性化互动交流，为学生提供个性化学习支持服务。人工智能的发展以及与教育教学的深度融合，给教育的改革创新带来了更多选择，教育需要发挥技术的赋能、增能、使能优势满足教育的功用性追求，也要坚守教育的育人初心和使命传递人文性价值，以学生的成长发展为前提探索可以实践的学习方式、学习设计，通过人工智能释放出教育的更大活力。
人工智能引发领域与行业变革催生教育生态升级
人工智能对其他领域与行业的变革影响也会延伸到教育领域，因为教育是关乎社会发展全局的事业。一方面，人工智能所发挥的增强、替代、改善、变革等作用，突出体现在对社会生产和生活各个领域所产生的行业重塑作用，以及对人力的释放。另一方面，这些重塑作用和人力的释放，引发了社会领域与行业的变革，促使了社会人才需求的转向；而教育是社会人才资源输出的重要领地，需要为此作出有力回应，从而催生教育生态升级。人工智能加速了教育深化改革的进程，推动了系统内部的更新再造。数字技术已经对教师学生、课程、教学方式、学习体验、评价、管理等教育要素产生了深刻影响，并通过逐步的再造教育流程，变革着教育生态。而人工智能则在进一步加速这一过程，以一种颠覆性创新的态势，拓展系统内各要素的内涵，改善和延展系统内部关系，重塑教育系统功能与形态。人工智能拓展了教育边界，助推未来学校建设。未来学校将借助技术的力量，把校外学习场所（如科技馆、博物馆）和线上学习场所都纳入“学校”的范畴，整合社会各领域的教育资源，形成一种全新的育人环境。同时，数字孪生等新技术促进现实空间与虚拟空间的交互融合，通过创建人、物、环境数字孪生体，实现物理空间与数字空间的双向映射、动态交互和实时连接。对教育系统内部的升级改造以及空间资源的拓展，能够使其更好地与社会领域衔接，更好地提供适应未来生活和工作的创新人才成长场所。
人工智能关乎强国战略目标实现
教育应服务于国家战略布局，为抢占人工智能发展先机，构筑先发优势；为国际竞争、社会发展输出创新人才，支持科学技术的自主研发。当前，世界各国纷纷把发展人工智能上升到国家战略的高度，以抢占新一轮科技革命的机遇高点以及全球竞争中的主动权。《新一代人工智能发展规划》提出我国要“成为世界主要人工智能创新中心”的战略目标，全局部署了经济、教育、科技、社会发展和国家安全等重要方面。教育强国战略是科教兴国战略、人才强国战略和创新驱动发展战略等重要战略的逻辑起点，人工智能对教育的人才培养能力提出更高要求。近年来，世界各国在发展人工智能的同时也面临巨大挑战，如创新人才问题、高新技术自主可控问题等。人工智能的国际竞争本质是人才的较量，这需要教育从战略层面予以回应。因此，教育在战略上起引领作用，就要既充分发挥智能技术优势推动教育生态系统升级，又谋篇布局为国家发展提供人才支撑。立足技术与教育在角逐中互为塑造的视角，对人工智能促进未来教育发展的探索，更需要在战略上把握先机，通过教育为社会各领域输出创新人才，支撑社会各领域转型升级以及人工智能等高新科技的创新发展，为强国战略注入持续活力与能量。
教育在与技术的角逐中共同推动社会的发展。教育具有超前性、人文性、传承性、战略性及生态性等特点。在人工智能技术的指数式发展面前，教育的超前性变得难以维系；需要慢工出细活的人文性与满足社会用人需求的工具性之间呈现时空拉锯和矛盾；对人类知识的传承则变身为历史传承、人际共创以及人机共创的多重特征。随着人工智能技术推动的发展加速，教育的发展战略、前瞻性谋划，是一个时不我待、任重道远的重要课题。
（作者：顾小清，系国家社科基金重大项目“人工智能促进未来教育发展研究”首席专家、华东师范大学教育信息技术学系教授）
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中小学人工智能课程如何定位
1956年的夏天，一群年轻的科学家聚集在美国一个名叫汉诺佛的小镇上，讨论着对于当时的世人而言完全陌生的话题。从此，一个崭新的学科——人工智能，异军突起，开启了她曲折传奇的漫漫征程……
达特茅斯会议上的青年学者2016年的春天，一场名为AlphaGo的智能软件与世界顶级围棋高手的人机对决，再次将人工智能推到了世界舞台的聚光灯下。
AlphaGo大战韩国围棋高手李世石六十载沧桑砥砺，一甲子春华秋实。蓦然回首，人工智能学科已经长成一棵枝繁叶茂的参天大树，人工智能技术不断取得令人叹为观止的进步，正在对世界经济、人类生活和社会进步产生极其深刻的影响，人工智能历史地进入了全球爆发的前夜。人工智能正在历史性地进入技术创新和大规模应用的高潮期、智能企业的开创期和智能产业的形成期，人类正在进入智能化时代！
2017年7月，国务院颁发了《新一代人工智能发展规划》。《规划》提出：到2030年，我国人工智能理论、技术与应用总体达到世界领先水平，成为世界主要人工智能创新中心。为了按期这一宏伟目标，人才培养是重中之重。为此规划明确提出四个层次的AI教育：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、逐步推广编程教育(科技素质教育层面)，建设人工智能学科，培养复合型人才(专业人才培养层面)，形成我国人工智能人才高地(AI创新担当层面)。
AI教育的四个层次2017年以来，全国已有数百所高校增设了人工智能专业，同时，国内研究机构和产业界的高薪待遇也吸引着海外高层次AI人才的加速回归.因此，AI专业人才培养层面以及轰轰烈烈地动员起来。
如何设计中小学人工智能教材的教学内容？如何定位该课程的教学目标？这是“在中小学阶段设置人工智能相关课程”必须解决的共性问题，需要从事人工智能教学与科研的相关组织进行深入研究并给出可行的解决方案。
从目前已经面世的教材看，有两个极端：一种是过早地将高层次数理知识呈现在基础知识远不完备的学生面前，试图用学生难以听懂的术语解释完全陌生的技术原理，这样的学习是很难取得效果的；
另一种是将近年流行的创客教育机器人（甚至是高级玩具）、3D打印等课程视为AI课程，给学生以误导。
笔者个人观点是：在科技发展日新月异的时代，需要从小培养学生对人工智能的正确认知，培养学生对人工智能的正确认知，帮助他们了解AI技术的应用场景，体验AI技术给人带来的获得感，消除陌生感和畏惧感，做人工智能时代的主人。因此，中小学AI课程应定位为是一门以培养AI时代学生思维方式、创新意识、综合能力和科技人文素养为宗旨的综合素质教育课程。中小学AI教育应突出三个特点：
1.使学生理解人工智能是用人工的方法使人造系统呈现某种智能，从而使人类制造的工具用起来更省力、省时和省心。智能化是信息化发展的必然趋势！
2.使学生理解人工智能的基本概念和解决问题的基本思路。注意用通俗易懂的语言、中学相关课程的知识和日常生活经验来解释人工智能中涉及的相关道理，而不是试图用数学、控制、机电等领域知识讲解相关算法或技术原理。
3.培养学生对人工智能的正确认知，帮助青少年了解AI技术的应用场景，体验AI技术给人带来的获得感，消除陌生感和畏惧感，做人工智能时代的主人。
小学人工智能课程探索实践
随着人工智能技术的迅速发展和应用的不断深入，人工智能教育也引起了人们的关注。国务院在2017年印发的《新一代人工智能发展规划》中，明确要建设人工智能学科，培养人工智能领域专业人才；教育部在2018年印发的《教育信息化2.0行动计划》中强调要开展智慧教育创新研究和示范，加强学生信息素养培育，发展人工智能和编程课程。水果湖二小于2019年秋季学期引进人工智能校本课程，设立人工智能学科教研组，在各学科选拔教师作为人工智能学科教师，确立课程建设目标和开设人工智能课程的起始年级。经过三年的建设发展，水果湖二小人工智能学科在不断地探索中求发展，在发展中求创新。通过创新实践，水果湖二小人工智能特色校本课程成效显著。
一、人工智能校本课程建设
作为在小学阶段开设人工智能普及化教学的先行者，在人工智能教学内容的选定、教学计划的设计和教学方法的实施等方面，都面临着许多的困难和挑战。通过近三年的教学探索与实践，在课程建设与实施中取得了一定的实效。
1.开发人工智能校本课程
人工智能课程内容的确定，是开课的必要条件。开课初期，没有小学阶段的人工智能教学大纲指导，也没有相应的经验可以借鉴。学校引入了一部分人工智能教学资源和校外专业培训团队，对学校人工智能组的教师们进行了专业培训。和老师们一起研讨、制定了第一学期的教学提纲，选择了教学内容。为了让老师快速地掌握教学适合本校学情的教学内容，老师们利用一个暑假的时间，将一学期的教学内容进行了针对性的训练，并分课时进行教学内容的备课。有了一个学期校本课程制定和设计的经验，老师们开始探索第二、第三学期的课程开发、优化，逐渐形成了三、四两个年级的人工智能校本课程。
2.创编人工智能校本教材
我校在人工智能校本教材的应用方面，经过了三个阶段的经验积累。第一是在人工智能课程开设初期，引进了校外人工智能教学资源。经过老师的甄选，结合学生的基本情况，确定了一学年的人工智能教学内容与提纲。人工智能教研组几位教师将选择的内容进行整理，形成学校开课初期的教学内容。第二是在开课的过程中，不断地总结、研讨和优化，将教学内容进行二次整理和收集。于开课的第二学年，形成学校的人工智能校本教材。第三是对标国家课程，对教学内容进行再优化处理。
学校于2020年成功申报中央电教馆的小学阶段人工智能实验校，央馆为每所实验校配备了实验教材。学校按照实验校的要求，选用了实验校教材的部分内容进行上课，对原有的校本化教材进行了整合和优化，形成了学校现有的人工智能校本教材。
二、人工智能课堂教学与实践
1.落实常规教学任务
从2019年起，学校将人工智能课程纳入到学生的班级课表中，认真落实每周1课时的教学任务，每学期共20课时。教师的课堂教学标准对标综合实践课程的要求，做到有学期教学计划，每课有教案、课后有教学反思；上课学生做到每课一得，有课堂笔记，有操作实践。使教学任务落到实处。
2.规范课堂教学管理
人工智能课堂参照小学综合实践课堂的形式进行教学，对学生在实验室上课进行规范管理。学生以班级为单位，进行小组管理的模式，每6人为一个小组，每2个人分配一套设备。注重学生的学科素养的培养，培养学生在小组合作学习的环境中，学会合作学习、学会分享学习工具和内容。
3.开展学科教研活动
要想开展好人工智能学科教学活动，必须要抓好教研活动。为了及时总结教学过程，人工智能学科每周一下午定期开展学科教研活动，老师们聚焦上一周的教学内容，认真梳理课后反思，开展研讨活动。对下周的教学内容的知识点进行归纳，每次教研活动都有收获、有进步，切实做到了教研为教学服务。
三、开展人工智能普及课程
在小学开展人工智能课程对学生来说是一件非常有益的事情，图形化的编程界面和卡通化的机器人给学生带来了浓厚的乐趣。以此为出发点，学校开展人工智能课程，是基于普及和普惠两个层面的。
1.采用大班额授课的方式，尽可能的更多地学生受益。了解、学习人工智能知识和技能。
2.学校以三年级为起点，开设人工智能课程。有效的节约了学生、家长的时间和经济成本，让学生在课内完成人工智能知识体系化的学习。
四、人工智能课堂中双师模式探索
人工智能课堂与传统课堂的区别在于学生自主探索的时间更多、更灵活，我校现有三、四年级学生都为大班额班级，每个班的人数均超过50人。这么多的学生同时上课，一位老师根本没有办法完成辅导工作，再加上上课所用到的机器人和平板电脑经常会出现故障，如果不能及时解决，那么一常课下来，学生将学无所获。考虑到这些因素，学校在人工智能开设初期就配备了双师，即两位老师进班上课。在近几年的实践中，取得了一些经验：
1.双师的角色定位
在前几次的教学中，教师和学生都觉得有点奇怪。一是一堂课中两位教师，到底谁是主讲、谁辅导；二是一节课中，出现了两个老师，学生到底听谁的，学生也拿不准。三是经常出现，讲课的老师讲完后，另外一位大声的补充；四是两位老师的站位等一系列问题。
2.双师的角色分工
经过一段时间的磨合，老师和学生形成了一种默契。第一是两位老师的分工更明确了，两位老师轮流主讲，另一位老师做好辅导工作；第二是学生的辅导老师也基本固定了；第三是两位老师在课前对本课的教学内容进行了分工，课堂中配合更默契了。
五、人工智能学生素养提升
1.学生人工智能素养提升
在学校人工智能学科开设初期，人工智能学科设立了学生人工智能普适发展和人工智能特色发展两个目标。首先，基于学生的体验、感知和理解人工智能技术，同时深化人工智能创新教育课程的常态化开展，结合学生人工智能素养发展明确教学目标与评测机制，引导学生学习体系化的人工智能知识。同时，对学生学习的人工智能知识进行评价。学期末，我们采用了学生平时学习情况+期末测查的方式进行。另外，“畅言智AI”是一款可以存储学生学习过程的软件系统，在开学初期，我们为所有学生创建了一个账号，一学期下来，所有的学习内容都可以保存，所以到学期末的时侯可以通过平台查看学生的学习情况。
2.组织人工智能社团活动
在本学年中，为了提升学生的学习兴趣，让学有余力的学生可以找到继续提升的空间，学校面向已开设人工智能课程的班级，择优选拔近30名学生参加社团学习。在学习中，授课老师会根据学生的年龄段分成不同的组别，进行科学的指导，并选拔学生参加湖北省信息素养提升竞赛活动。
六、关注人工智能学科教师发展
人工智能学科的5位老师虽然来自不同学科，但对本学科的学习、研究很深入。在近三年的教学实践中，将个人发展与人工智能学科发展紧密的联系在一起，为学科的发展做出了贡献。同时，也促进了教师个人素养的发展与提升。
1.以研促教，提升学科素养
人工智能是一门新学科，要学习的内容多，知识点杂。通过落实每周一研、每学期集体分工备课、反复修改人工智能校本教材内容，可以提现出人工智能学科教师的认真、扎实的学业精神。教师在这些活动中，不知不觉的掌握了更多地人工智能学科知识和教学方法。
2.反复试教，上好研究课
从教研组成立起，人工智能学科就定好了教师发展规划。其中，在教学方面，要求每学期集中打造1-2节研究课。在短短不到三个学期的时间里，人工智能教研组有位老师都分别执教了一节以上的研究课。教学设计立足教、备、研三个方面，反复研讨、打磨细节，每次课至少上3次以上，确保教学环节精准、科学、合理，学生接受度高，对学习内容兴趣浓厚。
3.承接校外活动，促进教师发展
2020-2021学年，学校分别承接了中央电教馆组织的中小学人工智能教育试点工作（小学阶段）启动暨培训会、“中央电化教育馆人工智能教育实验校”武汉实验校研讨展示课活动，在这两次活动中，人工智能组分别有4位老师执教了人工智能示范课（双师），并进行了开课经验分享。在上展示课、示范课的过程中，全组参与磨课，设计教学环节，有效地促进教师的学科发展。
4.组织教师参加各级各类的比赛
在提升教师教育教学能力的同时，还要培养教师及时总结的能力。故在2019-2021年期间，分别组织教师参加湖北省中小学人工智能教学资源评比和省、市、区级的论文和案例评比。
七、人工智能学科教学实践成果
1.进一步打造人工智能普及课程,根据央馆的国家课程体系创编了校本教材。
2.10月正式获批中央电教馆的小学阶段人工智能实验校（全国33所）。
3.承接了由中央电教馆组织的中小学人工智能教育试点工作（小学阶段）启动暨培训会，刘小杰校长代表学校分享了我校人工智能的建设和开课情况，王涛、汤帆两位老师展示了一节人工智能示范课。活动过程在中央电教馆官方网站进行了专题报道。
4.11月武汉央馆小学人工智能实验校（5所）正式启动，按照央馆的实验校选课要求，我校完成人工智能实验教材内容的选课。在“中央电化教育馆人工智能教育实验校”武汉实验校学习分享会上，我校进行了课题实验计划汇报。
5.组织教师参加湖北省2020年度中小学人工智能教学资源评比，6名老师均获奖。
6.组织教师参加湖北省教育信息化发展中心、武昌区新技术新媒体论文比赛均获奖。
7.2021年3月，我校承办了“中央电化教育馆人工智能教育实验校”武汉实验校的研讨展示课活动，熊勇、董傲文两位老师执教了人工智能课《无人超市》，得到了与会领导的一致好评。当天的活动还得到了楚天都市报的专题报道。
八、下一步发展思考与规划
人工智能学科作为学校最“年轻”的学科，在短短不到三年的发展中，通过对人工智能教学资源的引进来，教学师资培养送出去。在严格对标国家课程标准的基础上，对教学资源进行二次、三次开发。积极探索水果湖二小人工智能教育特色课程教学模式，让普及、普适、普惠课程目标落到实处。在提升教师教学水平的同时，促进学生人工智能素养的培养。人工智能在我校教学实践中，达到了学校预期的目标。下一步学校将聚焦人工智能赋能学科发展，立足学生教学过程评价、分析，学生德育评价等，实现人工智能全面为学校教育教学服务。