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K-12 人工智能教學(xué)難？這些簡單有趣的學(xué)習(xí)資源，老師可以收藏
發(fā)布者：cj_sfy 發(fā)布時間：2019-05-23 09:20:15 點(diǎn)擊數(shù):
我們活在一個被人工智能包圍的世界，但很多人并沒有察覺。
人工智能的一些常見用途，可能大家每天都在使用：
智能手機(jī)：當(dāng)你打開美顏相機(jī)，一鍵清除雜亂的背景，換成夏威夷的海邊，或者埃菲爾鐵塔的腳下，這些活兒都是人工智能在后臺干的。它幫你選擇合適的設(shè)置，建議你使用不同的模式。但是它是怎么實(shí)現(xiàn)的，你知道嗎，好奇嗎？
音樂和視頻：網(wǎng)易云音樂是國內(nèi)較早使用AI推薦的音樂應(yīng)用。它的“每日推薦”功能廣受好評，很多用戶曾表示，它比男/女朋友還懂自己。國外比較知名的使用AI推薦的視頻應(yīng)用當(dāng)屬Netflix，它在了解用戶喜好方面投入巨大，使用了多種推薦算法，力求精準(zhǔn)地成為用戶肚子里的“蛔蟲”。 智能家居設(shè)備：許多家庭都開始嘗試安裝智能家居設(shè)備，這是最容易讓人們想到人工智能的應(yīng)用場景，AI幫你開關(guān)窗簾，AI幫你調(diào)節(jié)室溫……但是此AI還是上述兩種AI嗎？你在享用服務(wù)的時候，有好奇它是怎么做到的嗎？ 在線服務(wù)：從旅游到投資理財(cái)，從淘寶購物到在線娛樂……這些行業(yè)嚴(yán)重依賴人工智能，或使用聊天機(jī)器人，或通過算法，它跟蹤你的支出，提供購買建議，防止欺詐，或者“引誘”你更快地完成交易。 人工智能快要像空氣一樣充斥我們的生活了，意志不堅(jiān)定者，很容易被它牽著鼻子走�，F(xiàn)在，越來越多的“覺醒者”，開始討厭被AI安排得明明白白。他們一方面培養(yǎng)自我管理能力，爭取更多選擇權(quán)；另一方面開始大量了解人工智能的專業(yè)知識，以防未來被帶有偏見的AI“蠱惑”。 作為老師，我們也有責(zé)任讓學(xué)生盡可能多地接觸AI知識，了解其對未來工作和學(xué)習(xí)的影響，以及又能發(fā)揮怎樣的正能量。 二 然而，我們?nèi)绾谓虒W(xué)生人工智能？ 2018年4月，人工智能公司商湯聯(lián)合華東師范大學(xué)等機(jī)構(gòu)發(fā)布《人工智能基礎(chǔ)（高中版）》教材。它號稱全球首本面向中學(xué)生的人工智能教材。 6月，蘇州大學(xué)出版社又出版了“中小學(xué)人工智能系列叢書”，將AI受眾面拓展到小學(xué)領(lǐng)域。 11月，網(wǎng)上一組《人工智能實(shí)驗(yàn)教材》的圖片走紅，這套教材由河南人民出版社出版，7月中旬首發(fā)，號稱是“首套K12全學(xué)段全系列”教材，再次將AI受眾面拓展到幼兒園層面。 與此同時，華東師范大學(xué)出版社也出版了一套K-12領(lǐng)域AI類叢書，其中《AI的幕后英雄——Python》的相關(guān)課程已經(jīng)進(jìn)入上海嘉定一中、交大附中嘉定分校試點(diǎn)。 至此，K-12領(lǐng)域AI教材已布局完成。 但是，教材在手，老師教得怎么樣，學(xué)生學(xué)得怎么樣呢？ 前些日子，中國青少年科技輔導(dǎo)員協(xié)會人工智能普及教育專業(yè)委員會發(fā)布了一份《中小學(xué)階段人工智能普及教育現(xiàn)狀調(diào)研報告》（以下簡稱《報告》）�！秷蟾妗氛J(rèn)為，學(xué)生對人工智能的理解程度還比較淺，師資不足正成為最大痛點(diǎn)。 45.4%的學(xué)生非常想學(xué)人工智能課程，但他們對人工智能的認(rèn)識，還停留在比較流行的AI產(chǎn)品上，對背后的技術(shù)和相關(guān)算法了解不深。而63.6%認(rèn)為自己無法勝任的老師，覺得自己人工智能實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不夠豐富。即使能夠勝任的近半數(shù)老師，也選擇了“有過計(jì)算機(jī)專業(yè)背景”。 大家都知道，教AI普及課程，僅僅有計(jì)算機(jī)專業(yè)背景貌似是不夠的。 有記者曾就《人工智能基礎(chǔ)（高中版）》一書采訪過部分高中生。其中，北京一七一中學(xué)一名學(xué)生表示，教材看著不太難，想學(xué)好卻不容易，里面涉及了一些大學(xué)才學(xué)的知識。而一名清華附中的學(xué)生認(rèn)為，自學(xué)的話額外成本會比較高，需要老師的輔導(dǎo)。 由于AI是一門全新的課程，受訪學(xué)生均表示老師首先要接受一定的培訓(xùn)，然后再帶學(xué)生一起學(xué)。 但是正如上述報告所提出的，許多老師認(rèn)為自己無法勝任，亟需教師專業(yè)培訓(xùn)方面的資源。目前我們國內(nèi)培訓(xùn)課程更多注重培養(yǎng)AI領(lǐng)域技術(shù)人才，而忽視了廣大K-12領(lǐng)域計(jì)算機(jī)老師的焦慮與呼聲。 在大洋彼岸的美國，他們在K-12教師AI專業(yè)培訓(xùn)方面，可能又稍微快了我們一步。 AI教師的專業(yè)培訓(xùn)資源 Rachelle是美國賓州Riverview Junior / Senior High中學(xué)的外語和STEAM教師。她未來一年的職業(yè)目標(biāo)就是更多地了解人工智能。她最近參加了ISTE U提供的一門專業(yè)培訓(xùn)課程——人工智能探索及其在學(xué)校環(huán)境中的實(shí)際應(yīng)用（Artificial Intelligence Explorations and Their Practical Use in the School Environment）。該課程由美國國際教育技術(shù)協(xié)會（ISTE）和通用汽車企業(yè)合作提供，并專注于K-12 STEM教育。 課程包括10個模塊，重點(diǎn)關(guān)注人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)主題。在每個模塊中，老師可以與不同形式的人工智能進(jìn)行互動，相互討論，查看視頻，甚至創(chuàng)建聊天機(jī)器人和虛擬輔導(dǎo)員。課程還包括一個名為“Chatbots for Good”的IBM開發(fā)人員課程。最有意思的是，課程最終讓老師來設(shè)計(jì)一個Capstone項(xiàng)目，作為PBL讓學(xué)生使用，或指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行AI探索。 這是提供給老師的學(xué)習(xí)資源，在提供給學(xué)生的學(xué)習(xí)資源方面，他們也有一些有趣的舉措。 學(xué)生學(xué)習(xí)資源 智能觀曾在《美國公立學(xué)校引入首個人工智能教育項(xiàng)目》一文中提到，美國匹茲堡的蒙托學(xué)區(qū)去年秋天推出了一個新的人工智能項(xiàng)目，為學(xué)生提供大量探索和體驗(yàn)人工智能的機(jī)會。該學(xué)區(qū)的學(xué)生可以獲得當(dāng)?shù)刂髮W(xué)卡內(nèi)基梅�。–MU）的資源，探索虛擬助手的使用，參與探究式學(xué)習(xí)，培養(yǎng)STEM相關(guān)領(lǐng)域中的技能，從而了解AI。 卡內(nèi)基梅隆是美國第一所提供人工智能本科學(xué)位的大學(xué)，該校AI相關(guān)專業(yè)位居世界前列，科技圈大佬李開復(fù)、張亞勤、沈向洋、陸奇、洪小文等都出身于此。 雖然國內(nèi)AI本科專業(yè)、人工智能學(xué)院搞得如火如荼，但是海外反而比較低調(diào)，國外大學(xué)開辦新的本科專業(yè)非常謹(jǐn)慎，目前美國只有卡耐基梅隆大學(xué)設(shè)有人工智能本科。 在四年的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生要學(xué)習(xí)包括數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)核心課程、計(jì)算機(jī)科學(xué)核心課程、人工智能核心課程、道德、AI細(xì)分方向、人文藝術(shù)、一般科學(xué)和工程學(xué)等大類的至少30門課程，分為以下七大版塊： 而如此謹(jǐn)慎又多元的AI知識，他們的K-12學(xué)生也能早早接觸到。我們曾在《為什么該讓中學(xué)成為AI倫理討論的中心？》一文中提到，每個中學(xué)生都應(yīng)該研究人工智能的真正“含義”。這含義不該只是K-12AI 教材上的監(jiān)督學(xué)習(xí)、無監(jiān)督學(xué)習(xí)、圖像識別、生成對抗網(wǎng)絡(luò)、反向傳播算法……它還包括倫理道德、人文藝術(shù)、認(rèn)知科學(xué)，等等，正如我們曾撰文提過的，人工智能不是技術(shù)問題，而是社會研究問題。 中學(xué)生課業(yè)緊，AI教材更注重專業(yè)知識的傳播無可厚非，但如果配套學(xué)習(xí)資源可以提供優(yōu)質(zhì)的大學(xué)AI本科教學(xué)資源，如清華、北大、南大的資源，輔助學(xué)生培養(yǎng)健全的“智能觀”，那該有多好呀。 三 除了剛剛出版的那些教材，老師怎么才能讓好奇的中學(xué)生，有更多機(jī)會了解AI？ AI這門學(xué)科應(yīng)用性非常強(qiáng)，注定與其他傳統(tǒng)學(xué)科的教學(xué)方法不同。Rachelle作為一線教師，也意識到這個問題。她認(rèn)為，使用直接教學(xué)法簡單地解釋人工智能的概念，介紹相關(guān)例子，并不能讓學(xué)生從更深層次上理解它。 她發(fā)現(xiàn)，更好地理解AI的方法是： 第一步，嘗試與一些AI工具互動，了解它的功能，分析其背后的算法與技術(shù)。 第二步，參與AI實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)建聊天機(jī)器人。 第三步，通過PBL，和學(xué)生一起思考如何完成任務(wù)，從而更好地理解人工智能。 上海交大附中彭禹老師（也是高中版人工智能教材的編者）也有類似的想法，他認(rèn)為在教學(xué)形式上，AI的課堂主要還是以PBL為主，學(xué)生AI項(xiàng)目的設(shè)計(jì)邏輯、完成度都可以作為評價標(biāo)準(zhǔn)。 不過學(xué)校可能無法向?qū)W生提供如此完整的課程，但是現(xiàn)在有足夠的在線資源可供教師在課堂上實(shí)施。 商湯AI實(shí)驗(yàn)平臺 該平臺用于《人工智能基礎(chǔ)（高中版）》教材中的22套實(shí)驗(yàn)，還支持深度學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練和算法的定制擴(kuò)展。學(xué)生可以利用該平臺完成各種課堂實(shí)驗(yàn)、作業(yè)、競賽及自主創(chuàng)新項(xiàng)目。 彭禹老師表示，實(shí)驗(yàn)平臺不是單純做實(shí)驗(yàn)，也不是培養(yǎng)搭積木般的動手能力，而是讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)了解AI背后一套復(fù)雜的原理機(jī)制。 “趣AI”人工智能云平臺 這是《人工智能實(shí)驗(yàn)教材》配套的實(shí)驗(yàn)平臺，對電子版教材每半年實(shí)時更新一次。它提供人工智能實(shí)例體驗(yàn)，還支持TensorFlow，Caffe，CNTK等主流人工智能框架的學(xué)習(xí)，支持Scratch和Python從入門到進(jìn)階的語言學(xué)習(xí)。 其中Python的編程學(xué)習(xí)環(huán)境主要用于進(jìn)階的人工智能編程學(xué)習(xí)，集成了多個人工智能開發(fā)工具包，與專業(yè)軟件開發(fā)工程師所用工具類似。 谷歌AI實(shí)驗(yàn)平臺 谷歌AI實(shí)驗(yàn)平臺提供數(shù)百種不同的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生探索人工智能、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)。其中一款快速畫圖小程序游戲“猜畫小歌”曾在國內(nèi)一夜刷屏，學(xué)生可以選擇這些AI游戲來了解它們背后的技術(shù)。此外，語義聯(lián)想游戲Semantris也值得一探。 AI桌游CoderMindz 硅谷初創(chuàng)公司CoderBunnyz在2018年下半年推出史上第一款A(yù)I桌游，能夠幫助任何年齡段的人學(xué)習(xí)基本的AI概念，包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，模型訓(xùn)練，推理，反向傳播，自適應(yīng)學(xué)習(xí)等。 根據(jù)官網(wǎng)介紹，學(xué)校也可以用CoderMindz來輔助教學(xué)，游戲結(jié)束后就可以教學(xué)生編寫真正的算法。而且，家庭、學(xué)校、蒙特梭利幼兒園、STEM俱樂部、黑客馬拉松等地方，都可以用。 值得注意的是，公司CEO名叫薩美拉（Samaira Mehta），是一個10歲的小女孩。她在6歲弟弟的幫助下，完成了這款游戲的開發(fā)。 Botsify Botsify是一個受歡迎的FacebookMessenger聊天平臺。它使用拖放模版創(chuàng)建機(jī)器人，老師可以用其在線教學(xué)生人工智能。通過創(chuàng)建聊天機(jī)器人，老師為學(xué)生提供了創(chuàng)新的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，他們可以與聊天機(jī)器人互動，提問和回答問題，甚至通過聊天機(jī)器人提交測驗(yàn)。 一些AI學(xué)習(xí)工具 一些內(nèi)嵌了人工智能技術(shù)的應(yīng)用程序，可以擴(kuò)大學(xué)生學(xué)習(xí)的機(jī)會。學(xué)生可以使用多鄰國、有道云翻譯等學(xué)習(xí)語言，并了解語音翻譯、語義理解等技術(shù)；通過Skype為課堂提供的虛擬實(shí)地考察項(xiàng)目和谷歌實(shí)境教學(xué)Expeditions應(yīng)用，上地理課和歷史課，同時了解虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)。 網(wǎng)上還有一些自適應(yīng)學(xué)習(xí)軟件、個性化學(xué)習(xí)軟件，如果在接觸這些軟件的同時了解其背后的運(yùn)作機(jī)制，也能更好地辨別哪些軟件更有利于學(xué)習(xí)。說不定哪天，一名中學(xué)生也能為教學(xué)軟件構(gòu)思出更好的AI解決方案呢！ 四 在谷歌瀏覽器搜索“人工智能”一詞，0.17秒內(nèi)可以獲得5.18億的結(jié)果。 在百度瀏覽器搜索“人工智能”一詞，2秒內(nèi)呈現(xiàn)76頁內(nèi)容。 技術(shù)的發(fā)展，帶來了知識的爆炸。 如果我們的學(xué)生能通過人工智能的學(xué)習(xí)，訪問到高質(zhì)量的虛擬輔導(dǎo)員，參加由優(yōu)質(zhì)的推薦算法推薦的在線課程，并且借助AI，有選擇性的、在需要的時刻訪問需要的資源，才是真正節(jié)省了時間，又不被別有用心的AI誤導(dǎo)。 —完—
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