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人工智能課，教學的內(nèi)容與方法豐富多元。孩子們學設計程序，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。”

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)機器人相關課程。經(jīng)過不斷探索，學校已構建起由基礎類課程、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教育階段首個人工智能實驗班。北大附中開設的人工智能課程，則涉及科學、工程、藝術、數(shù)學等多個領域，比如開源硬件基礎、python程序設計、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。“我們的課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計能力，能夠根據(jù)學生的需求設計合理的硬件平臺，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中心主任毛華均說。

北京一些小學也在嘗試開設人工智能課。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所實驗校開設人工智能課，各校安排相關人員組成實驗小組，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。“目前，學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課程內(nèi)容如何構建、與已有的信息技術課程如何銜接，仍然是一個亟待解決的問題。”北京教育科學研究院教研員王振強說：“目前學校使用的大多是校本教材。”

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置了更多動手實踐環(huán)節(jié)。在北大附中的開源硬件基礎課上，陳清偉老師引導學生通過觀察、思考、設計、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換手表……

除了講授前沿知識、培養(yǎng)學生的人工智能思維，關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“人工智能應用規(guī)則與倫理”課上，接連向學生發(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、人工智能在新聞領域的應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。”

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，梁霄不敢懈怠：“我們的知識儲備要不斷刷新。”對于新的課程，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，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域做出貢獻。”