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2019年12月28日 星期六

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中小學人工智能課程學什麼?

2017年國務院頒發了《新一代人工智能發展規劃》。《規劃》明确指出:應逐步開展全民智能教育項目,在中小學階段設置人工智能相關課程、逐步推廣編程教育、建設人工智能學科,培養複合型人才,形成我國人工智能人才高地。

經過15年的發展,目前AI學科建設已經取得一定基礎,并呈現出大幹快上之勢,而中小學階段的AI相關課程基本上是空白狀态。

中小學AI課程可否從本科課程中篩選、提煉或簡化?不妨先來看看本科AI專業的教育内容:

包括AI知識體系和智能科學與技術應用領域兩部分。AI專業教育知識體系由八個知識領域、知識單元和知識點三個層次組成:


本科AI專業的教育内容:知識體系

AI應用領域包括:面向機器人的智能系統、面向網絡的智能系統、面向數據的智能分析和面向行業的智能系統等知識單元。各個知識單元有詳盡的知識點。

本科AI專業的教育内容:應用領域

顯然,所有這些知識内容都遠遠超出中小學生(即使是高中生)的認知能力。在科技發展日新月異的時代,需要從小培養學生對人工智能的正确認知,幫助青少年了解技術、消除畏懼,做人工智能的主導,樹立正确的人工智能倫理觀非常重要。因此,中小學AI課程應定位為是一門以培養AI時代學生思維方式、創新意識、綜合能力和科技人文素養為宗旨的綜合素質教育課程。

中小學AI課程學什麼?

解決中小學AI課程學什麼的問題,需要AI專家和教育專家密切合作,編制一部《中小學AI課程教學指南》, 通過《指南》使廣大中小學教師在AI教學工作中有章可循,得到及時有效的幫助和專業指導,推動中小學AI課程的科學化、規範化,從而整體提高教學質量。《指南》的内容應包括:AI課程的價值理念、教學目标、教學内容,以及教學方法、評價體系、教材開發、師資培養等各個實施方面,并對各學段學習的達成目标給出建議。

作者通過深入梳理适合中小學AI的主要教學内容,在這裡抛磚引玉,給出一些粗淺的建議。中小學的AI教學内容可分為10個模塊:

模塊一、人工智能概述(AI定義和來龍去脈的曆史故事)

模塊二、工具的進化——從機械化到智能化

模塊三、機器如何感知?(掃地機器人為啥能避障)

模塊四、機器如何識别?

模塊五、什麼是人工神經網絡?

模塊六、機器如何處理知識(推理、決策、知識圖譜等)

模塊七、了解機器學習的基本概念

模塊八、見識機器學習的常用算法

模塊九、好玩的群體智能(結合生物課中學的知識了解蜂群算法、蟻群算法、魚群算法等優化算法)

模塊十、了解和體驗遺傳算法

還可以增加一些選修模塊,如人工智能的主要技術流派:基于功能模拟(知識工程、專家系統)的符号主義流派、基于結構模拟(人工神經網絡、深度學習)的連接主要流派、基于行為模拟的感知-行動系統。


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