众所周知人工智能技术突飞猛进,各种应用不断刷新人们的想象力。从事科技教学的我们从信息科技类创新与实践的各种赛事,到以ChatGPT为代表的AI技术认知,早已洞悉人工智能已经成为“第四次工业革命”推动未来生产力发展的新工具。小学的人工智能教育通过时间的推移也将走向以深度学习技术为代表的“新时代人工智能教育”要从小抓起。 2017年发布的高中信息技术新课标在必修模块中增加了“人工智能”的内容,2022年发布的义务教育信息科技课标也将人工智能作为重要的学习内容。但是我们必须看到的现状,绝大多数的信息技术教师对人工智能的理解目前是被动接受或是还停留在大学时期所学的皮毛式的知识图谱和搜索推理阶段。怎样抓住先机迅速适应并有效开展小学期间的人工智能的启蒙教育?是我们一线教师最应积极思考的问题。教什么:小学人工智能教育的目标和内容 1.小学人工智能教育的学习目标人工智能教育至少有两个总体目标:一是培养适应人工智能时代的人才;二是培养能研发人工智能的雏形人才。因此从小熏陶做到“人机共智”,才能更好地适应未来。初始小学阶段仅仅靠说教和体验是低效的,最好的做法莫过于根据年龄、学情设置“亲历”主题式教学。即1、了解信息科技智能应用设置目标;2、抛出问题引导学生真正地模拟情境进入解决问题流程--画图构思、搭建编程、反复调试,最终不同手段解决真实情境,也就是亲历体验“从无到有”的科创全流程,才会理解探究经历的快乐。这也正是信息科技人才雏形、未来智造的目标所在。2.小学人工智能教育的学习内容小学阶段即使不了解背后的数学原理,甚至不熟悉编程,只要掌握了“善于思辨”能量,即提出问题比解决问题更重要这个法宝。后面的“亲历”的学习流程,会让每位学生都能五花八门大胆用人工智能来解决实际问题。因而,小学人工智能教育重点关注机器学习的方法和流程,具体学习内容可以分为五个方面:(1)人工智能的原理和机器学习流程;(2)训练逻辑思考、编程整理;(3)人工智能模型的训练和参数调整;(4)人工智能实际应用开发。(5)成果展示和技术迭代。事实上,深度学习相关实践活动的开展肯定离不开程序设计基本能力的掌握、对各种开源创客套装应用以及编程软件的理解。其中,人工智能模型的多模态交互则与过程控制的联系非常密切。考虑到小学已经有了信息科技课程标准,无论是数据编码、程序设计还是开源硬件和物联网,都属于课程标准中最重要的学习内容,那么小学人工智能教育的学习内容就可以聚焦在创意设想、编程整理、模型搭建、训练部署四个维度上。怎么教:小学人工智能教育的实施路径1.融入信息科技课程高中信息技术课程“人工智能初步”模块在“教学提示”中强调:充分利用丰富的开源硬件和人工智能应用框架等资源,搭建面向实际生活的应用场景,发挥学生的自主学习与探究学习能力,鼓励学生积极探究、大胆实践,激发学生的创新思维。可以看出,课标组专家已经清晰地看到人工智能的发展趋势,并在“怎么教”方面做了有效的指导,即开展实践,关注真实问题解决。接下来就该老师们内化课程传道授业了。2.结合科创活动开展教材是课标的重要载体,对于日新月异、高速发展的信息科技来说,教材的编审过程已经满足不了时代的需求,教师照本宣科显然是不负责任的。因此借助白名单赛事如:makeblak、萝卜圈,WER等。以赛促学的科创活动是小学阶段学习人工智能教育最好的出口。通过多参与比赛巩固和加强情境实操、临场应变等综合能力培养。它是跨学科学习活动最典型的代表,是当前学有余力学生的一种重要选择。人工智能教育强调的是用人工智能来解决问题,就如现在学生使用各种开源硬件、编程工具、数据处理工具来做科创活动一样。这种融合人工智能技术的科技创新活动可以分为四个方面重点培养。(1)培养学生具有科研精神。好奇心、探索欲是学生要不断储备科学知识的内核。小学阶段科学研究大都采用肉眼观察或者顿悟的方式极佳。利用科学课、社团课开展科学小实验动手动脑操作,激发学生学科学、用科学、爱科学。形成科学意识,求解欲望对后来人工智能学习解决一些重复繁琐的工作有很大的帮助。(2)培养学生具有遐想能力。天马行空的遐想是小学生释放个性不断攀高的动能。天才预想家凡尔纳、发明家达芬奇……推动历史进程的第一件事都在空想着设计草稿,描绘未来。现如今人工智能作为艺术与科技结合最典型的代表。更应该重视培养学生的遐想落于纸面,反复学生遐想能力的提升。随着AI生成图像、图片上色、声音模仿、艺术风格迁移等各种有趣的AI艺术应用不断出现,相信AI+艺术+科技也应成为小学生的最爱。(3)培养学生工程造物的可能。有了想法就要动手创造搭建是学生消化知识的终结。人工智能一直是创客们关注的技术方向。造就了如树莓派、萝卜圈、MAKEBLOCK和行空板等一系列国产智能造物厂家纷纷开发中小学人工智能教育的开发推广。学生在原有的机械搭建,逐渐增加人工智能传感器、功能板,让学生们越来越方便实现更多工程造物的可能。从而逐步养成具有科学家思维的智慧少年。(4)以赛促学激励学生蜕变成更好的自己。经过多次失败、成功的工程造物经历,除了师生互评,作品展示外。学生通过参与各种层次的竞技比赛,以赛促学激励学生蜕变的最好的出口,是最有权威的教学目标评价。3、人工智能课程案例资源的积累要实施新时代人工智能教育内容并达成目标,离不开各种教学资源的支持。除了一系列人工智能项目和课程外,还需要低门槛、可应用的人工智能学习和开源开发工具,利于学校全面开展。因此科技教师内化后的课程以及培养优秀学生的案例作品通过整理迭代,那么小学阶段的人工智能教育就更有深度。结语:让青少年在智能时代无惧前行ChatGPT爆火以来,大数据模型中的智能“涌现”现象引起了科学家们的强烈兴趣。也就是说,当数据的训练量超过某个阈值的时候,模型的精度会突然暴增。深度学习的黑匣子效应让很多人恐惧——无法解释“智能”从何而来,模型从数据中学到了什么。当人们很难预测人工智能的下一个突破点时,后续研究也面临向左走还是向右走的选择。只有越来越多的人了解人工智能,人工智能才能成为更多人的学习工作伙伴或者工具,促使技术的发展走向对群体有益的方向。人工智能在消灭一些职业的同时,一定会产生新的职业……而如何让青少年胜任这些新的职业,面对未来无惧前行,则需要小学人工智能教育的大面积普及。让我们与时俱进,更新工具,一起拥抱新时代人工智能教育,真正理解未来是“懂人工智能和不懂人工智能的人之间的竞争”的真正含义。
众所周知人工智能技术突飞猛进,各种应用不断刷新人们的想象力。从事科技教学的我们从信息科技类创新与实践的各种赛事,到以ChatGPT为代表的AI技术认知,早已洞悉人工智能已经成为“第四次工业革命”推动未来生产力发展的新工具。
小学的人工智能教育通过时间的推移也将走向以深度学习技术为代表的“新时代人工智能教育”要从小抓起。 2017年发布的高中信息技术新课标在必修模块中增加了“人工智能”的内容,2022年发布的义务教育信息科技课标也将人工智能作为重要的学习内容。但是我们必须看到的现状,绝大多数的信息技术教师对人工智能的理解目前是被动接受或是还停留在大学时期所学的皮毛式的知识图谱和搜索推理阶段。怎样抓住先机迅速适应并有效开展小学期间的人工智能的启蒙教育?是我们一线教师最应积极思考的问题。
教什么:小学人工智能教育的目标和内容
1.小学人工智能教育的学习目标
人工智能教育至少有两个总体目标:一是培养适应人工智能时代的人才;二是培养能研发人工智能的雏形人才。因此从小熏陶做到“人机共智”,才能更好地适应未来。初始小学阶段仅仅靠说教和体验是低效的,最好的做法莫过于根据年龄、学情设置“亲历”主题式教学。即1、了解信息科技智能应用设置目标;2、抛出问题引导学生真正地模拟情境进入解决问题流程--画图构思、搭建编程、反复调试,最终不同手段解决真实情境,也就是亲历体验“从无到有”的科创全流程,才会理解探究经历的快乐。这也正是信息科技人才雏形、未来智造的目标所在。
2.小学人工智能教育的学习内容
小学阶段即使不了解背后的数学原理,甚至不熟悉编程,只要掌握了“善于思辨”能量,即提出问题比解决问题更重要这个法宝。后面的“亲历”的学习流程,会让每位学生都能五花八门大胆用人工智能来解决实际问题。因而,小学人工智能教育重点关注机器学习的方法和流程,具体学习内容可以分为五个方面:(1)人工智能的原理和机器学习流程;(2)训练逻辑思考、编程整理;(3)人工智能模型的训练和参数调整;(4)人工智能实际应用开发。(5)成果展示和技术迭代。
事实上,深度学习相关实践活动的开展肯定离不开程序设计基本能力的掌握、对各种开源创客套装应用以及编程软件的理解。其中,人工智能模型的多模态交互则与过程控制的联系非常密切。考虑到小学已经有了信息科技课程标准,无论是数据编码、程序设计还是开源硬件和物联网,都属于课程标准中最重要的学习内容,那么小学人工智能教育的学习内容就可以聚焦在创意设想、编程整理、模型搭建、训练部署四个维度上。
怎么教:小学人工智能教育的实施路径
1.融入信息科技课程
高中信息技术课程“人工智能初步”模块在“教学提示”中强调:充分利用丰富的开源硬件和人工智能应用框架等资源,搭建面向实际生活的应用场景,发挥学生的自主学习与探究学习能力,鼓励学生积极探究、大胆实践,激发学生的创新思维。可以看出,课标组专家已经清晰地看到人工智能的发展趋势,并在“怎么教”方面做了有效的指导,即开展实践,关注真实问题解决。接下来就该老师们内化课程传道授业了。
2.结合科创活动开展
教材是课标的重要载体,对于日新月异、高速发展的信息科技来说,教材的编审过程已经满足不了时代的需求,教师照本宣科显然是不负责任的。因此借助白名单赛事如:makeblak、萝卜圈,WER等。以赛促学的科创活动是小学阶段学习人工智能教育最好的出口。通过多参与比赛巩固和加强情境实操、临场应变等综合能力培养。它是跨学科学习活动最典型的代表,是当前学有余力学生的一种重要选择。人工智能教育强调的是用人工智能来解决问题,就如现在学生使用各种开源硬件、编程工具、数据处理工具来做科创活动一样。这种融合人工智能技术的科技创新活动可以分为四个方面重点培养。
(1)培养学生具有科研精神。好奇心、探索欲是学生要不断储备科学知识的内核。小学阶段科学研究大都采用肉眼观察或者顿悟的方式极佳。利用科学课、社团课开展科学小实验动手动脑操作,激发学生学科学、用科学、爱科学。形成科学意识,求解欲望对后来人工智能学习解决一些重复繁琐的工作有很大的帮助。
(2)培养学生具有遐想能力。天马行空的遐想是小学生释放个性不断攀高的动能。天才预想家凡尔纳、发明家达芬奇……推动历史进程的第一件事都在空想着设计草稿,描绘未来。现如今人工智能作为艺术与科技结合最典型的代表。更应该重视培养学生的遐想落于纸面,反复学生遐想能力的提升。随着AI生成图像、图片上色、声音模仿、艺术风格迁移等各种有趣的AI艺术应用不断出现,相信AI+艺术+科技也应成为小学生的最爱。
(3)培养学生工程造物的可能。有了想法就要动手创造搭建是学生消化知识的终结。人工智能一直是创客们关注的技术方向。造就了如树莓派、萝卜圈、MAKEBLOCK和行空板等一系列国产智能造物厂家纷纷开发中小学人工智能教育的开发推广。学生在原有的机械搭建,逐渐增加人工智能传感器、功能板,让学生们越来越方便实现更多工程造物的可能。从而逐步养成具有科学家思维的智慧少年。
(4)以赛促学激励学生蜕变成更好的自己。经过多次失败、成功的工程造物经历,除了师生互评,作品展示外。学生通过参与各种层次的竞技比赛,以赛促学激励学生蜕变的最好的出口,是最有权威的教学目标评价。
3、人工智能课程案例资源的积累
要实施新时代人工智能教育内容并达成目标,离不开各种教学资源的支持。除了一系列人工智能项目和课程外,还需要低门槛、可应用的人工智能学习和开源开发工具,利于学校全面开展。因此科技教师内化后的课程以及培养优秀学生的案例作品通过整理迭代,那么小学阶段的人工智能教育就更有深度。
结语:让青少年在智能时代无惧前行
ChatGPT爆火以来,大数据模型中的智能“涌现”现象引起了科学家们的强烈兴趣。也就是说,当数据的训练量超过某个阈值的时候,模型的精度会突然暴增。深度学习的黑匣子效应让很多人恐惧——无法解释“智能”从何而来,模型从数据中学到了什么。当人们很难预测人工智能的下一个突破点时,后续研究也面临向左走还是向右走的选择。
只有越来越多的人了解人工智能,人工智能才能成为更多人的学习工作伙伴或者工具,促使技术的发展走向对群体有益的方向。人工智能在消灭一些职业的同时,一定会产生新的职业……而如何让青少年胜任这些新的职业,面对未来无惧前行,则需要小学人工智能教育的大面积普及。让我们与时俱进,更新工具,一起拥抱新时代人工智能教育,真正理解未来是“懂人工智能和不懂人工智能的人之间的竞争”的真正含义。