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人工智能強勢來襲,中小學校如何開展編程教育

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課堂内外,中小學生科技活動越來越豐富:創客、STEM教育、樂高搭建等受到不少學生熱捧,人工智能教育也逐步走進中小學課堂。這些活動開展情況怎麼樣?人工智能課程能否落地課堂?最近,記者帶着這些問題走訪了多所中小學校。

人工智能强势来袭,中小学校如何开展编程教育

桐鄉某小學開設編程教育課程(李政葳 攝)

編程、創客等信息科技活動火爆

在濟南勝利大街小學教學樓的頂樓平台上,有一處500平方米的“百草園”,師生們在這裡種植了絲瓜、西紅柿、西葫蘆等瓜果蔬菜。特别的是,百草園不僅是一片“種植園”,更融合了“STEM教育”與跨學科教育理念的綜合實踐基地。

“語文老師可以讓學生通過觀察植物生長,寫出它們的成長日記;信息技術老師通過在百草園内用開源硬件平台相關輸入和輸出組件設計開發‘監測調控系統’,讓溫度、光線等實現自動化控制,便于學生們理解生活中物聯網運行理念。”勝利大街小學信息技術教師、教研組組長賈義峰說。

在濟南市曆城二中,從開展科技創新教育,到如今建成普惠創客教育體系,學校前後探索實踐了11年。“接受創客教育的學生達2萬多人,收到學生創意45萬餘份,其中4268項獲得國家專利,學生在各級創新創意大賽中獲得獎勵840多項。”曆城二中創客中心負責人高月鋒說。

如今,少兒編程、機器人課外培訓班等格外火爆。來自北京的楊女士每周末都會帶上小學二年級的孩子學習樂高EV3機器人搭建與編程,“孩子特别感興趣”。據相關預測,2018年我國少兒編程培訓行業市場規模已達40億元,用戶規模約1500萬。

人工智能課程缺乏統編教材

從編程、創客等課程進入人工智能新時代,信息技術教育也面臨新的挑戰。2018年1月,教育部公布《普通高中課程方案和語文等學科課程标準(2017年版)》,人工智能正式被納入《普通高中信息技術課程标準》新課标,其後多份文件提出要在中小學開展人工智能教育。

但目前普通高中統編版人工智能教材還在統籌編寫階段,并且,對于義務教育階段的信息素養教育、信息科學課程的标準,目前也還未明确出台。記者走訪發現,多地中小學老師在教學中多是沿用之前的信息技術教材,或者根據自主需要加入相關内容,編寫人工智能課程讀本等。

“主要以項目化形式開展文字識别、人臉識别等人工智能課程,讓學生在完成項目的同時,再了解背後的原理。這種授課方式是通過生活現象引導學生思考背後運用到的核心算法。”華東師範大學第一附屬中學信息技術老師董佳霖(化名)說。

董佳霖還提到,人工智能課程對學生來說其實有一定的難度,很多老師教授内容處于讓學生體驗的階段,并未深入解釋背後運用的算法。“由于還在等待統編教材的出台,目前隻能根據新課标内容要求初步開設一些校本課程。”

“我教授的課程内容‘體驗AI’,通過手機小程序來做一些簡單的AI體驗,讓學生對什麼是圖像識别、人機對話、智能語音有初步體驗。”上海市江灣初級中學信息技術老師楊豔豔表示,由于初中階段信息技術課程新課标還未出台,初中和高中的人工智能課程教育銜接方面就出現了明顯斷層。

“初中主要以體驗AI為主,但看了去年發布的面向中學生的人工智能讀本《人工智能基礎(高中版)》,我覺得難度比初中大了很多。因此,思考在初中階段适當添加一些高中課程。今年6月開始,我們與高校老師一起探索編寫覆蓋小、初、高中階段的人工智能課程讀本,希望能讓課程過渡地更加自然。”楊豔豔說。

師資條件、資源支撐瓶頸待突破

記者在走訪過程中發現,不少老師反映這門學科“确實很難”。“人工智能知識專業、抽象,很多大學階段才會涉及。有些老師不是信息技術專業出身,需要自己先進行消化再教學生,很多知識點甚至需要‘從零開始’。”董佳霖說。

這一點,賈義峰也深有感觸:“壓力确實存在,很多非專職的信息技術老師以前沒有接觸過這類新技術。但從另一個方面看,也有助于讓老師更專注于教學,提高自己的能力。”他告訴記者,目前,勝利大街小學也正初步探索人工智能課程,通過在原有的信息技術教材中結合加入開源硬件等内容。

董佳霖提到,人工智能是利用數據訓練機器,讓機器進行學習。而課堂上遇到的一個問題是“這些數據從哪裡來”,比如,人臉識别技術需要上萬條面部圖像數據。濟南市教體局信息技術教研員杜春曉也提到,除了教材,還存在缺乏課時量、授課程度不明晰等問題。

信息技術課程重在培養信息素養

在華東師範大學課程與教學研究所副研究員楊曉哲看來,青少年人工智能教育未來前景樂觀,“雖然現在良莠不齊,但這是發展的必經階段;同時,也需要教育者更多實踐探索,盡快讓人工智能教育走上正軌”。

“要解決信息技術課程‘為什麼教’‘教什麼’‘怎麼教’‘教到什麼程度’的問題,隻有這四個問題在邏輯、行動上一緻,才能保證信息技術課程教學活動的科學性和專業性。”北京航空航天大學教授熊璋說,學校是信息素養教育的主渠道,課程是信息素養提升的主陣地。

也有業界人士表示,一方面,學校開設相關課程也需要給予孩子們充分的課程選擇權;另一方面,由于人工智能技術本身是發展的,究竟技術中的哪些内容、多大比例進入課堂,也需要跟随技術的更新與淘汰進行不斷調整。

“青少年學習人工智能也好,學習編程也好,最終目的不是掌握代碼或編程技能本身,而是通過技術來學習、理解、改變這個世界。”楊曉哲提到,最新版本的《普通高中信息技術課程标準》已進一步明确了信息素養界定,即培養學生具備信息意識、計算思維、數字化學習等。

熊璋表示,随着人工智能對人類社會帶來的影響,以人工智能為核心的新一代信息技術聯合經濟需求,驅動社會各領域從數字化、網絡化向智能化躍升,推動公民信息素養内容和标準的升級變化。