心得體會(huì)：人工智能教育呼喚跨學(xué)科學(xué)習(xí)

1、心得體會(huì)：人工智能教育呼喚跨學(xué)科學(xué)習(xí)如今， 人工智能成為了一個(gè)熱詞。那么， 在高中信息技術(shù)教育中，人工智能到底 是什么？教育部 2003 年頒布的普通高中技術(shù)課程對(duì)人工智能的描述分為三部分：知 識(shí)及其表達(dá)、推理與專家系統(tǒng)、 人工智能語(yǔ)言與問(wèn)題求解。綜合了解后， 我在學(xué)校教 育中主要關(guān)注的是機(jī)器人。 2010 年我與學(xué)生做了一個(gè)好玩的機(jī)械作品語(yǔ)言控制 機(jī)器人， 使用的芯片除了熟悉的 Arduino 開源電子型平臺(tái)外， 還有科大訊飛的芯片。 我們可以讓這個(gè)機(jī)器人講故事、 唱歌，甚至可以聽懂幾句溫州話。它是非特性的， 能 識(shí)別 50 種語(yǔ)言， 這個(gè)做起來(lái)相對(duì)簡(jiǎn)單。 后來(lái)，我?guī)е鴮W(xué)生做一些相對(duì)有難度的

2、程序， 比如手勢(shì)識(shí)別、表情識(shí)別、音樂(lè)節(jié)奏識(shí)別等。人工智能一直是信息技術(shù)教育中的前沿領(lǐng)域。 今年，人工智能在新修訂課標(biāo)中的 名字叫“智能系統(tǒng)初步”，大致分為三部分：智能系統(tǒng)基礎(chǔ)、智能控制系統(tǒng)開發(fā)、人 工智能技術(shù)?，F(xiàn)在與十幾年前相比有些變化，比如十幾年前沒有兒童編程，那時(shí)，子的“編程”就是樂(lè)高，而現(xiàn)在卻非常普及。以前在中小學(xué)很難看到學(xué)生玩單片機(jī)， 那是大學(xué)生才玩的。現(xiàn)在，至少“學(xué)生創(chuàng)客”都能說(shuō)出 Arduino 是什么。人工智能的學(xué)習(xí)離不開編程教育。 傳統(tǒng)的編程教育與人工智能的編程教育是有區(qū) 別的。比如，創(chuàng)客大爆炸項(xiàng)目負(fù)責(zé)人李洪剛提出，在人工智能方面， 要用訓(xùn)練代替編 程。也有許多人說(shuō)，編程其實(shí)是

3、不需要學(xué)的，因?yàn)榧夹g(shù)會(huì)降低門檻。但我們知道，這 種說(shuō)法還有許多問(wèn)題。 一個(gè)是關(guān)于計(jì)算思維的， 另一個(gè)是關(guān)于跨學(xué)科學(xué)習(xí)的。 計(jì)算思 維主要提出的是人如何用機(jī)器優(yōu)化自己的工作，讓自己的效率變得更高。這是抽象、 自動(dòng)化的，當(dāng)自己的生活、 工作等所有問(wèn)題都變得可計(jì)算，讓機(jī)器代替人類去做， 這 與人工智能的想法是完全一致的。 人工智能所表達(dá)的就是讓機(jī)器人像我們?nèi)艘粯印?所 以，人工智能涉及的學(xué)科其實(shí)是相當(dāng)多的， 也一定是跨學(xué)科的， 包括心理學(xué)、 神經(jīng)學(xué)、 科學(xué)、數(shù)學(xué)、邏輯學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等。有的教師提出， 學(xué)生學(xué)造物、 學(xué)計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)路徑應(yīng)該是先學(xué)數(shù)字電路、 模擬電 路計(jì)算機(jī)組成、錄入系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等，

4、而我不這么認(rèn)為。隨著計(jì)算機(jī)的普及，學(xué) 生接觸的技術(shù)不一樣了，學(xué)習(xí)的路徑也可以調(diào)節(jié)?，F(xiàn)在所有的高中教材全部換成了Python 語(yǔ)言，其中的一個(gè)原因就是 Python 語(yǔ)言與人工智能關(guān)聯(lián)很大。因此，當(dāng)人工智能技術(shù)門檻也在不斷下降時(shí)， 應(yīng)該有更多的人能夠掌握 python 語(yǔ)言這類門檻比 較低的編程語(yǔ)言。我希望教師做創(chuàng)客教育時(shí)， 能夠更好地帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行跨學(xué)科學(xué)習(xí)， 做基于真實(shí)世 界的學(xué)習(xí)，用好數(shù)字工具， 最終希望學(xué)生可以做人工復(fù)雜系統(tǒng)的模擬。 人工智能教育 到來(lái)，我們掌控它需要積累各方面的知識(shí)， 如微積分完全可以提前讓學(xué)生接觸。 總之， 人工智能教育不僅是編程， 但絕不能沒有編程。 高中信息技術(shù)教育

5、中的 “智能系統(tǒng)初 步”模塊是一個(gè)重要陣地，而要實(shí)施好，需要技術(shù)門檻降得更低。人工智能定義了未來(lái)學(xué)習(xí)人工智能概念的提出，至今有 60 多年了，之所以今年以幾何級(jí)的級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，其 中一個(gè)原因是它強(qiáng)大的計(jì)算力。 當(dāng)然，人工智能除了計(jì)算力外， 還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)是大數(shù) 據(jù)和臟數(shù)據(jù)。而是一邊學(xué)比如， 我們搜索創(chuàng)客嘉年華， 可能有 20%-30% 的數(shù)據(jù)并不是準(zhǔn)確關(guān)聯(lián)到創(chuàng)客嘉 年華的，而人工智能的一些算法可以不必花費(fèi)大量的人力再重新標(biāo)簽它， 習(xí)一邊分析，并且進(jìn)行標(biāo)注和修正，然后得到一個(gè)新算法。不管人工智能如何發(fā)展， 我們的核心基礎(chǔ)即算法是不能丟掉的。那么，人工智能在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域究竟怎樣落實(shí)？我們可以分幾個(gè)部分

6、,一個(gè)是輕度體驗(yàn)，如谷歌、微軟、蘋果和亞馬遜，學(xué)生體 驗(yàn)時(shí)可能是開展網(wǎng)絡(luò)搜索， 包括非功能性的聊天； 還有一些語(yǔ)境帶著辨析的深度體驗(yàn)， 對(duì)于學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究也是很有好處的。除了輕度體驗(yàn)，由于人工智能已滲入到教、 學(xué)、研，包括練、測(cè)、評(píng)整個(gè)智能生態(tài)圈，因此學(xué)生沉浸其中可以獲得深度感悟。人工智能有強(qiáng)弱之分， 從弱到強(qiáng)其實(shí)很難， 因?yàn)橐凶晕乙庾R(shí)和真正解決問(wèn)題的 能力。但是我們也看到， 現(xiàn)在人工智能機(jī)器人自己都可以編程了， 所以說(shuō)前景還是有 很多不可測(cè)定性。 另外，對(duì)人工智能究竟是服務(wù)于人類， 還是終將有一天超脫我們的 掌控，可以引發(fā)學(xué)生體驗(yàn)時(shí)做一些思考。 還有一個(gè)部分是應(yīng)用， 可視化編程可以結(jié)合

7、一些智能的硬件， 學(xué)生通過(guò)創(chuàng)作有個(gè)性的作品， 經(jīng)歷一個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)踐的系統(tǒng)過(guò)程， 包括 計(jì)算的概念等。除了智能硬件之外， 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和神經(jīng)元在人工智能也相對(duì)提及較多， 我們可以應(yīng) 用神經(jīng)元模塊， 一般采用前向的計(jì)算和反向的傳播機(jī)制。 如果說(shuō)使用模塊聯(lián)動(dòng)可以打造一個(gè)單層板的線性模型， 那么還可以讓學(xué)生體驗(yàn)打造一個(gè)比較復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)， 否 則它只是一些高深的算法。人工智能對(duì)于教育的影響，我做了“道斯矩陣”分析。首先，它的優(yōu)勢(shì)是可以使 教學(xué)手段和工具實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化。其次，可以使優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ交?，包括?yōu)秀資源結(jié)構(gòu)化。 如果優(yōu)秀資源只是一個(gè)線性的陳列， 對(duì)使用者來(lái)說(shuō)實(shí)際意義并不大， 但是如果能夠快 速結(jié)構(gòu)化，在實(shí)際應(yīng)用上會(huì)有很大好處。最后，它可以推動(dòng)一個(gè)教育學(xué)資源的推送， 包括個(gè)性化呈現(xiàn)。 劣勢(shì)則是在人工智能環(huán)境下， 知識(shí)更新的周期會(huì)縮短， 我們將面臨 大量具有顛覆性和集聚性的新課題。人工智能時(shí)代， 學(xué)生到底要學(xué)什么？也許多年后