AI在变形工坊

序
21世纪已经进入了第二个十年的尾声，人工智能在经历了一段时间的沉寂后再次掀起了席卷全球的风潮，正在成为经济社会发展的下一个引擎，人工智能技术的发展水平也成为衡量一国科技综合实力的重要指标。一时间世界各国均高度重视推进人工智能的研发和教育：2015年以来，美国已发布《国家人工智能发展与研究战略计划》、《为人工智能的未来做好准备》和《人工智能、自动化和经济报告》等三份重量级报告；2017年，日本制定了《人工智能的研究开发目标和产业化路线图》；2018年，欧盟委员会向欧洲议会、欧盟理事会、欧洲理事会、欧洲经济与社会委员会及地区委员会提交了题为《欧盟人工智能》报告，描述了欧盟在国际人工智能竞争中的地位，并制定了欧盟人工智能行动计划。我国也高度重视发展人工智能，2016年G20工商峰会上，习近平主席就曾指出“人工智能，将给人们的生产方式和生活方式带来革命性变化”；2017年国务院出台了《新一代人工智能发展规划》，擘画了下一阶段我国人工智能技术和产业的发展路线图，发展人工智能已成为新时代中国的重要战略。
发展人工智能需要人才，培养人工智能领域的人才需要从娃娃抓起、从中小学生抓起、从教育抓起。具体可以从四方面来看：第一，人工智能的创新发展，需要教育系统不断输送不同学科背景的研发人才和技术人才，涉及人工智能一级学科以及数理统计、脑与认知等相关学科。第二，高等院校和科研院所是全社会开展科技研发和创新的主要引擎，可以为人工智能学科的创新发展提供新理念、新理论、新技术和新模式。第三，人工智能对教育发展有强大的推动力量，为“教与学”和教育管理提供智能化、适应性和个性化的资源、工具与技术，推动智能信息技术与教育的创新融合，构建面向智能化时代发展的教育新生态。第四，随着人工智能开始在各个领域的应用，实际上也对人的自身发展产生了深刻影响，进而对教育供给提出了新要求，为教育的改革和发展提供了新方向和新路径。
正如人工智能是复杂的，人工智能领域的人才培养也是千头万绪：“人工智能”既是“领域”，又是“目标”，实现这一目标，可以有多种途径；而在这个领域，神经科学、认知科学、信息科学、语言学、工程技术乃至哲学、文学、艺术等均有其一席之地，“人工智能”实实在在是个“交叉学科”。但从发展现状来看，信息科学在今天人工智能的发展和应用中起着“基石”的作用，因此从信息技术学科切入中小学生人工智能领域的学习，从而进入其他枝蔓，无疑是一条可行之路。
实际上，早在2003年，“人工智能初步”就已作为选修课被列入我国《普通高中信息技术课程标准（实验稿）》，当时教育部审核通过的五套高中信息技术教材都包含了《人工智能初步》选修分册；但由于当时人工智能尚未大行其道，加之课程定位与知识内容上的问题，该课的开课率一直不高。时过境迁，近年来，人工智能早已成为一个绕不开的话题，因此在2018年下发的《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》大幅修订了人工智能部分的教学内容，并将该部分列入了“新课标”的选择性必修模块。同时，社会各界也开始热烈探讨在义务教育阶段和高等教育阶段开设人工智能课程的方法和途径。而各省教育管理部门也在对“新课标”的内容进行研究，以期逐步建立与之相适应的课程教材教学评价体系、师资培养培训体系和人工智能创新实验室等建设方案，保障人工智能教育的顺利开展和科学发展。
我想，不论在哪个学段开设人工智能课程，我们都应该以立德树人为目标，以核心素养培养为前提，以算法与编程实践为抓手，建立起科学、系统的课程体系。我们应该根据不同学段学生的特点去关注以下几点：一是要从人工智能基础知识的教学入手，了解前沿领域发展情况，进行人工智能启蒙教育；二是要让每个学生学会与智能工具打交道，体验日常生活中的人工智能产品；三是要分学段实施不同层次的编程教学，学习用编程解决实际问题，培养学生的计算思维、创新思维等信息时代的基本素养；四是课程要结合最新的科技发展成果，充分利用现有的大数据、云计算、机器人等资源，打造符合学生特点的课程体系，满足多元化教学需求。
需要指出的是，在目前中小学的整体课程格局中，信息技术课程所占份额毕竟有限，落实到人工智能部分，课时更是捉襟见肘；单纯依靠课标中的内容显然无法使对人工智能有兴趣的学生“吃饱、吃好”。可喜的是，众多社会力量加入到了“添砖加瓦”和“拾遗补缺”的行列中来。教育界要充分认识到人工智能作为教育改革的创新工具和教育教学的知识内容的双重属性，拓宽思路，大胆革新，整合政府、学校、家庭、企业、民间机构等多方参与、广泛协同，构建新时代的人工智能教育。
新一轮的人工智能教育在我国才刚刚起步，需要发挥各方面力量来共同推进，应该通过政、校、企的合作，整合优质资源，将国家对于人工智能教育发展的目标落到实处。“众人拾柴火焰高”，相信在全社会的共同努力下，人工智能教育的“种子”将在中国大地发芽壮大。

任友群
2018年8月于丽娃河畔

（作者为华东师范大学教授，教育部人工智能科技创新专家组咨询专家）

后记
在人工智能时代，开展全面的智能教育势在必行，《新一代人工智能发展规划》作为新引擎，给教育带来了机遇和挑战。优必选主动求变应变，将人工智能的新思维、新技术、新方法与教育进行融合，以直面解决现实问题、培养适应AI时代的“智造者”作为人工智能教育的起点，以“AI赋能教育，圆中国智造梦”为理念，兼顾教师、学生、教学管理者等不同群体的需求，构建从小学到初中到高中的贯通式的课程体系，引导学生对人工智能的内涵和外延从具体感知、认知到应用，让学生能够对“人工智能”形成系统知识框架，播下“人工智能的知识”、“技术应用的能力”、“终身学习的素养”的种子，让学生能形成发现问题、探究问题、解决问题的创新思维，进而对科技创新本身产生喜爱之心。
2018年3月始，优必选和华东师范大学、国内优质的教育行业伙伴深入合作，在一线教师、人工智能行业技术专家、教育技术专家等多方助力之下，与课程编写团队共同编写人工智能精品课程系列丛书，共计10册。
在专家团队的指导下，优必选的课程编写团队与上海市重点中小学的多位教师紧密交流，多次开展研讨、评审、培训活动，一同讨论、研讨、推敲课程大纲、知识图谱、图书体例等多个细节，最终，在所有人的共同努力下，书稿终于付梓。
在此，特向以下为丛书的编写工作提供宝贵意见、建议的工作组成员及评审专家表示最诚挚的敬意：
上海市嘉定青少年科创集散地课程管理团队：朱芳、路光远、罗松、高校亚、王冰清、樊钊、陈卫伟、赵卫忠。
评审专家：朱林辉、徐黎阳、蔡杰、冯彦颖、黄嘉伟、朱晨旭。
向参与课程编写的工作人员，表示感谢：王爽、崔宁、王轶丹、程修高、周琳菊、李剑、周佳、贺光宇、温俊硕、胡作、朱茜茜、毛郅峰、刘春丽、张震、董晨、宋斌、徐雨婷、吕长英、何英德、王俊、朱馨香、刘智勇、薛维、张浩、代嘉音、徐韵达、柏玲霞、陈丽豪。
路漫漫其修远兮，在推动人工智能教育普及的道路上，得到这么多同路人的帮助与支持，倍感温暖和激励，让我们再接再厉，用自己能及的所有为中国的教育事业贡献应有之力。

《AI超级工程师》由熊友军、王吉庆、黄劲松主编。
熊友军：深圳市优必选科技有限公司首席技术官（CTO），2005年华中科技大学机械学院博士毕业，研究方向为机器人遥操作技术及控制。
王吉庆：上海华东师范大学课程教学研究所课程与教学论（计算机教育）教授，目前主要研究方向是中小学信息技术教育、计算机应用等。
黄劲松：东华大学研究生，ICT行业二十年行业经验，对于宽带、无线、软件工程、互联网、AI行业客户需求有深刻理解；教育信息化领域6年行业经验。

序 

主题一 “变形工坊”初体验 

主题二 宣传栏大变身 

主题三 噪声污染检测器 

主题四 火眼金睛 

主题五 争分夺秒 

主题六 手势互动 

主题七 进击的机器人 

主题八 机器人，冲冲冲 

主题九 活动课——创造之手 

主题十 警戒线 

主题十一 变形挑战 

主题十二 活动课——小小调研家 

主题十三 危险的“地雷” 

主题十四 地雷爆破 

主题十五 钢铁堡垒 

主题十六 攻克堡垒 

主题十七 活动课——军事演习 

后 记 

《AI在变形工坊》面向小学高段学生，通过学习，学生掌握常用编程逻辑方面的知识；掌握声音传感器、红外测距传感器、亮度传感器、按压传感器、蓝牙音箱的使用。保护学生的好奇心，激发学生对现象和事件发生的条件、过程、原因等方面的探究兴趣，鼓励他们将自己的创意转化为模型或实物，根据现实的需要设计简单器具、搭建物品或完成任务。在学习的过程中，能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，培养创新精神和批判性思维。

图书配套教具需要单独购买

助力人工智能教育，培养未来智造者。

《AI上未来智造者：中小学人工智能精品课程系列丛书》是由优必选科技公司与华东师范大学出版社共同推出，这套丛书让学生对人工智能的内涵和外延形成感知、认知和应用，从而对科技创新本身产生喜爱之心。这套丛书共包含十册，每册书以一个专题展开，每个专题包含十六个或十八个主题课程内容和二个或四个活动课程内容，主题课程围绕人工智能知识层层递进，活动课程是对主题课程内容的拓展与延伸。通过丛书的系统学习，学生能够对人工智能形成系统知识框架，播下“人工智能的知识”、“技术应用的能力”、“终身学习的素养”的种子，让学生能形成发现问题、探究问题、解决问题的创新思维。