人工智能教育，正逐漸前移到更早期的學習階段。北京許多中小學嘗試開設(shè)人工智能課，教學的內(nèi)容與方法豐富多元。孩子們學設(shè)計程序，也學制作機器人；課堂上既做游戲，也少不了做實驗；老師不僅幫助孩子們培養(yǎng)人工智能思維，更引導他們思考倫理和社會問題。在探索中更新，中小學人工智能課程得到了優(yōu)化，老師與學生也一同成長。

“概率學習能否對現(xiàn)有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)框架不能很好解決的、含有隱含狀態(tài)的問題進行一個好的補充？”在清華大學舉行的計算機視覺與深度學習講座中，人大附中一名高中生舉手提問。這讓香港中文大學—商湯科技聯(lián)合實驗室的林達華教授驚嘆：“這是我讀研究生時才思考的問題?！?/p>

課程豐富，滿足學生多種需求

人工智能課，在中學里教些什么？

早在2003年，人大附中就開始開發(fā)機器人相關(guān)課程。經(jīng)過不斷探索，學校已構(gòu)建起由基礎(chǔ)類課程、發(fā)展類課程和高端類課程組成的“人工智能+X”課程體系，包括機器人、數(shù)據(jù)挖掘、計算機視覺、無人駕駛等20多門課，讓學生實現(xiàn)從感知到認知、再到創(chuàng)新的提升，全面增強學生的素養(yǎng)。2018年，人大附中成立了全國基礎(chǔ)教育階段首個人工智能實驗班。北大附中開設(shè)的人工智能課程，則涉及科學、工程、藝術(shù)、數(shù)學等多個領(lǐng)域，比如開源硬件基礎(chǔ)、python程序設(shè)計、簡易機器人制作以及智能小車挑戰(zhàn)賽等，滿足學生的多種需求，挖掘他們的興趣和潛力。

豐富的課程和領(lǐng)域離不開師資力量的支撐。13位專職教師，其中7位是博士，多數(shù)畢業(yè)于計算機、自動控制、機器人等專業(yè)。這支實力雄厚的團隊，挑起了人大附中人工智能教學的大梁。但授課教師遠不止這些，數(shù)學、語文、生物、化學等多個學科的教師都參與課程的開發(fā)和實踐。一些學有所長的學生也走上講臺，擔當課程助教。學長學姐們手把手地指導學弟學妹們實踐，帶領(lǐng)他們感受人工智能之美。

北大附中則請來許多高校教師做“外援”。這個學期，北京大學地球與空間科學學院副教授陳斌給北大附中的學生們開設(shè)了“人工智能高級俱樂部”課程。自2017年以來，北大附中還與北京大學聯(lián)合創(chuàng)建了信息創(chuàng)新實驗室，與北京理工大學合作開設(shè)了“水下機器人”課程。通過專項計劃，一些學生得以走進高校實驗室，了解甚至參與更前沿的人工智能課題?！拔覀兊恼n程需要教師具有工科背景，能熟練掌握編程語言。如果他們還具備硬件設(shè)計能力，能夠根據(jù)學生的需求設(shè)計合理的硬件平臺，引導學生思考問題，幫助學生解決問題，會對學習更有幫助。”北大附中信息與通用技術(shù)中心主任毛華均說。

北京一些小學也在嘗試開設(shè)人工智能課。從2019年春季學期開始，北京市東城區(qū)確定在一師附小、府學胡同小學、青年湖小學、黑芝麻胡同小學、前門小學和培新小學6所實驗校開設(shè)人工智能課，各校安排相關(guān)人員組成實驗小組，在整體課程體系中安排人工智能教學時間，并基于各校情況研究和實施。在此基礎(chǔ)上，東城區(qū)逐步擴大人工智能課程對小學的覆蓋面。

參與的學校越來越多，開設(shè)的人工智能課越來越豐富，但各個學校在課程內(nèi)容上尚未形成一致的思路?！澳壳埃瑢W界對人工智能的概念還沒有清晰準確的定義，中小學人工智能相關(guān)課程內(nèi)容如何構(gòu)建、與已有的信息技術(shù)課程如何銜接，仍然是一個亟待解決的問題?！北本┙逃茖W研究院教研員王振強說：“目前學校使用的大多是校本教材?！?/p>

激發(fā)興趣，循序漸進開展教學

北京黑芝麻胡同小學、府學胡同小學在二年級嘗試開設(shè)人工智能課。面對這群小小年紀的學習者，老師格外注重“互動式”“游戲式”教學設(shè)計。在“機智如我”這門課中，老師通過播放螞蟻佐羅識別同卵四胞胎的視頻，讓孩子們對人臉識別有了直觀了解，讓這些小粉絲迷上人工智能。黑芝麻胡同小學教師劉曉燁說：“學生興趣濃厚，也能促使老師不斷學習。講授一門課，其實是我們和學生共同學習進步。入門后，有些學生甚至會在某些問題上成為我們的老師。”

針對中學生探究心理強的特點，中學的人工智能課堂設(shè)置了更多動手實踐環(huán)節(jié)。在北大附中的開源硬件基礎(chǔ)課上，陳清偉老師引導學生通過觀察、思考、設(shè)計、制作等活動獲得豐富的學習體驗。學生們?nèi)〉昧艘慌钊梭@喜的人工智能項目成果：以智能攝像頭為主要模塊設(shè)計的號販子預警器，利用顏色識別模塊和MP3播放模塊，為全色盲患者制作的色彩音樂轉(zhuǎn)換手表……

除了講授前沿知識、培養(yǎng)學生的人工智能思維，關(guān)注人工智能時代的倫理問題也是教學的重要內(nèi)容。人大附中教師袁中果在“人工智能應(yīng)用規(guī)則與倫理”課上，接連向?qū)W生發(fā)問：機器人公民涉及哪些倫理問題、無人駕駛汽車上路會帶來哪些法律問題、人工智能在新聞領(lǐng)域的應(yīng)用可能帶來哪些社會問題……引發(fā)學生熱烈討論和深入思考。

教學相長，課程不斷迭代更新

從事信息技術(shù)教育十幾年的王振強坦言：“中小學普及人工智能課程，對師資挑戰(zhàn)很大。缺少能勝任相關(guān)課程的教師，導致一些中小學的人工智能課程還處在起步階段?！?/p>

即使是科班出身的教師，面對人工智能的不斷迭代更新，也感到了很大的挑戰(zhàn)。作為清華大學計算機專業(yè)的博士，梁霄不敢懈?。骸拔覀兊闹R儲備要不斷刷新?！睂τ谛碌恼n程，她總是先把原理吃透嚼爛，然后再找精彩的案例，深入淺出給學生們講解。用她的話說，“有時候要打磨好一門課，比寫博士論文還累。”人類首次拍攝的黑洞照片發(fā)布8天后，她和同事武迪通過研究海量資料，迅速推出了一節(jié)黑洞成像專題課。

學生們也在不斷成長。2017年，在準備“登峰杯”數(shù)據(jù)挖掘競賽期間，人大附中學生朱星宇和隊友使用深度學習算法，得到了一種預測奧運會獎牌榜的算法，準確率甚至超過了以使用傳統(tǒng)方法進行分析預測見長的高盛集團，順利進入了總決賽。隨后，他們依然使用深度學習算法，對電視劇在線播放與電視端收視率進行預測，獲得了總決賽一等獎。

北大附中自開設(shè)開源硬件課程以來，學生已在科技期刊《無線電》發(fā)表論文20余篇，“一種智能家居環(huán)境控制系統(tǒng)”等7項發(fā)明獲得專利授權(quán)，在全國青少年科技創(chuàng)新大賽和全國中小學電腦制作活動中獲得多個獎項。許多學生表示了將來從事人工智能研究的意愿。人大附中學生王岳卿和同學們?nèi)デ迦A自動化系實驗室體驗學習時，看到了儀器展示觀測到的小鼠腦神經(jīng)活動，非常震撼：“我們看到了人工智能未來發(fā)展的一個方向，希望將來我也能在這一領(lǐng)域做出貢獻?！?/p>