2017年12月7日 每周二、四、五出版
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2017年第110期(总第3127期) 导报三版
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“人工智能”进校园, 中小学怎么教?
■本报记者 胡敏
《教育导报》2017年第110期(总第3127期) 导报三版
今年7月,国务院发布《新一代人工智能发展规划》,提出了我国新一代人工智能“三步走”发展战略,同时,明确提出在中小学设置人工智能相关课程,逐步推广编程教育,培养复合型人才。不久前,本报曾邀请四川省教科院《信息技术》主编、四川省教科院正高级教师李维明,人工智能产业专家、布法罗机器人科技(成都)有限公司副总经理林西川博士探讨人工智能是什么,人工智能教什么。本期,记者走进中小学,探访基础教育阶段如何为“高精尖”的人工智能人才扎牢素养根基。

小学:项目制学习激发兴趣和创意

这学期,成都市草堂小学西区分校计算机老师江承勇发现,四川省教科所编制的信息技术三年级教材更新了,首次加入了编程教育、 Scratch(少儿编程工具)内容,编排上也更加接近小学生生活。

同步更新的还有七年级的信息技术教材,编程教育也被放在更加突出的位置。教材更新释放的信号很明显,编程教育已经正式进入小学计算机起始阶段的课程,并且从三年级这届学生开始,将贯穿整个中小学阶段。

记者来到四川师范大学附属圣菲小学时,计算机老师张子红正在给学生上一堂制作磁悬浮小车的课,学生设计图纸,将要用到的物理原理、编程项目标注在上面。每个学生画出来的东西都不一样,有的是矩形,有的设计成圆角,还有的是多种形状组合的复合型。这只是该项目制课程中的起始阶段,后期,学生将用实体材料制作,并加上写入编程程序的电子元件,完成个性化的磁悬浮小车作品。

“对于小学生来说,兴趣和创意最重要。”张子红认为,项目制学习方式下,每4—5节课一个主题,一个学期可以完成4个左右的项目,学生非常有成就感。在项目制学习中,学生不仅学习编程技术,还学会了用计算机思维解决问题。比如,制作一个写字机器人,在做的时候发现问题:如何处理斜线的写法等,需要在下一步组队、结构设计等地方重新修正。每一个作品都要经历“提出问题—构思方案—组队—解决问题”和“展示—改进(迭代)—展示”两个过程,学生做下来几乎可以形成一个研发报告。而过程中,学生也会用人工智能的思维去思考,比如,让小车自动避开障碍物等操作。

草堂小学西区分校在五年级开展编程专题课,邀请技术团队共同开发课程,仍然采用项目制教学,在每个项目下分设小主题,学生上课,前半部分学习原理,后半部分举一反三,做出自己的作品。比如,老师课堂上讲“撞墙猫”的原理,学生懂得了“从左到右,从右到左”的逻辑符,当堂课就做出了“汽车竞速”“恐龙追踪”“障碍躲避”等五花八门的作品。

学生陈浩然非常喜欢上编程课,他最得意的作品是一个连闯三关的小游戏。游戏吸引了很多同学来玩,但第三关他设置的条件太难,同学都通不过,他就删了一关,照顾了“用户的体验”。“这样的课上学生根本不会打瞌睡,甚至下课都不愿意走。”江承勇说,动手的机会加上能实现创意,可能是吸引学生的原因。

中学:任务驱动学习打造人才高地

中学阶段,除了用好新教材、普及编程教育外,更加重视精品社团的打造。成都市棕北中学信息中心主任张宏说,学校是两条腿走路,一方面重视编程教育的普及,让学生人人都能具备基本的信息素养,同时面向学生发掘科创苗子。棕北中学是成都市武侯区首批“创客教育实践基地学校”之一,早在2015年就建立了创客中心,依托中心设备,学校组建了创客社团、机器人社团、3D打印社团、网页制作社团等社团,面向全校吸纳人才。

“社团的教学主要是任务驱动式,通过组织展示活动以及各级各类竞赛,激发学生的创作热情。”棕北中学计算机老师钟小刚认为,中学阶段科创社团的教学中,更加注重培养学生的自主性,培养学生独立设计和操作的能力。钟小刚发现,初中阶段在社团表现优秀的学生,往往在高中乃至大学中后劲很足。学校每年有许多学生获得国家、省级等各级各类奖项,学生在科创方面的实力一直位居前列。不少学生通过信息学奥赛奖项,进入优质大学深造。

不仅学生课堂,棕北中学的教学方式也融入了人工智能元素。一支看似普通的圆珠笔,搭配上一套软件和大数据处理中心,就组成了数学研究人工智能机器人。学生使用智能笔答题,就相当于一个老师站在学生后面,看他的解题过程,并对他作出指导和建议。学校还引进了试卷、作业评测系统,老师们通过技术就能从繁杂的劳动中解放出来。在人工智能技术的帮助下,每个学生的学业数据都能得到追踪,学生的错题可以得到分析,针对缺漏的知识板块,电脑还可以给出相应的变式练习。“人工智能是技术,也是理念,学生在师生都卷入的环境中,更容易从人工智能角度去开发作品。”张宏说。

后记:向纵深发展还需突破师资瓶颈

人工智能领域技术迭代速度很快,开展人工智能教育的一大挑战是师资。老师教到什么程度,有时决定了学生学到什么程度。记者发现,编程类课程以及一些科创社团,不少中小学都需要采用购买服务的方式,邀请专业团队开发课程、提供师资。

目前,棕北中学已经在考虑引进编程等专业对口的计算机老师,也有老师积极再学习。比如开设 scratch课程,有计算机老师为此重新学习这门技术。张宏提到,成都市武侯区教育局也在积极搭建平台,请高校和专业机构为学校提供人才支撑。

在各中小学,记者都见到了新版的四川省教科院《信息技术》教材,李维明表示,新教材中加重编程教育的比例,对教师技能提升有很高要求,省教科院也在积极组织相关培训。