高中信息技术中的人工智能教育

冷思考
• 十五年前，因为师资缺乏，人工智能模 块的教学形同虚设。现在，师资准备好 了吗？
• • • • • Scratch：儿童编程 Ardunio：单片机 乐高：机器人培训 树莓派、micro:bit：Python ……
Leabharlann Baidu
毕滢：“伪”少儿人工智能教育
• 现在国家刚刚发布《新一代人工智能发 展规划》，我们已经看到一些教育培训 从业者开始介绍自己是做人工智能教育 的了，有趣的是有的人一两年前还介绍 自己是创客教育老师，摇身一变就成了 多年经验的中小学人工智能教育专家了。 • 毕滢语录：不需要技术，您用爱来训练 人工智能系统吗？
深入
• 研究项目：语言控制机器人
• 采用非特定人语音识别模块（ASR-M08），能 识别十多条语言指令，包括部分温州话和英语 单词，能够根据指令执行相应的动作，或者回 答问题。
发展
• 手势识别 • 表情识别 • 音乐节奏识别 • 机器学习（深度学习） • ……
思考之一
• 人工智能来了，信息技术教育是否在“蹭 热点”？
课标中的例子
• 例1 符号运算： 通过网站http://www.wolfram.com/ 在线执行符号运算软 件Mathematica，进行多项式乘、除以及因式分解等代数运算。 • 例2 模式识别：声音识别、指纹识别、签名识别等。 • 例3 机器证明：这是我国科学家做出过重要贡献的人工智能应用领域之一。 • 例4 智能代理：该技术在网上信息检索、个性化服务等方面有着广泛的用途。 • 例5 用产生式规则表达简单的“动物识别”知识。 • 例6 将上述“动物识别”的产生式规则用“与/或图”来表达。 • 例7 采用框架表达“天气预报”知识。 • 例8 使用一个简易的专家系统外壳，并能用它开发简单的专家系统。 • 例9 用递归方法求解汉诺塔（Hanoi）问题。
讨论：计算机科学的学习路径
• 和李大维的讨论：
• 能否先学习计算机视觉、机器学 习，再到数字电路、模拟电路？
Python和人工智能
• Facebook开源了PyTorch之后，Python 作为AI时代头牌语言的位置基本确立。 • 当AI的门槛不断降低：
• AI科学家仅仅是顶端的那么一点点，95%甚 至更多的AI技术人员，都将是AI工程师、应 用工程师和AI工具用户。
初识
• 2006年，浙江省高中开始进入新课程实 验。 • 《人工智能初步》模块怎么上？
• 专家系统 • 机器人 • ……
• 师资怎么解决？
• ……
了解
• 《人工智能初步》模块的课标描述
• 学生能描述人工智能的基本概念，会使用 一种人工智能语言解决简单问题，把握其 基本特点；能利用简易的专家系统外壳开 发简单的专家系统；知道人工智能对人类 学习、生活的影响；通过感受人工智能技 术的丰富魅力，增强对信息技术发展前景 的向往和对未来生活的追求。 • 让学生体验若干典型人工智能技术的应用； 对采用的人工智能语言与专家系统工具不 作具体要求，可以根据实际情况自主选择。
参考：用计算机教孩子真正的数学
• 康拉德·沃尔夫拉姆的观点
• 一方面我们逐渐丧失对数学教学的兴趣， 另一方面，我们的世界却比以前更加趋向 于数学化、数量化的数形世界。 • 以前是按照计算的难度编排数学课程教学 的，但现在我们可以重新排序，按照概念 的难度，而不管计算的难度。如微积分中 的许多概念是可以向更低年级的学生传授 的。
理想
• 我们追求怎样的创客教育？
• 数字工具、跨学科学习 • 连接真实世界的学习
• 我们追求怎样的计算思维？
• 抽象、自动化 • 人工社会、复杂系统模拟
• 我们追求怎样的AI教育？
• 掌控AI，而不是仅仅体验AI游戏。 • 弱AI的实现，如手势识别、声音识别、自动执行、API调用等。 • 积累学科知识，真正理解AI（微积分、傅立叶变换、线性代数等）。
• 抽象、模拟
吴俊杰：人工智能其实是机器“蓄奴”
• 如果我们将机器也折算成人数来看的话， 在工业革命期间出现了很多“机器奴隶”， 就像古希腊文明是建立在奴隶制的基础上 一样，总有一些特别闲的人能够发展出一 些更加专门的人类知识，而“蓄奴”的潜 在欲望，让我们发明了内燃机、电动机甚 至原子弹 • 倡议：让人感受智能和机械世界的奇妙， 驾驭技术的同时敬畏技术，尊重技术。
一个关于90秒的程序员传说
• 某程序员给任何超过90秒的工作，都写了脚本。
• 他将自动化渗透到了他生活的方方面面，工作，家庭，甚 至是煮咖啡！ • https://github.com/NARKOZ/hacker-scripts
人工智能涉及的学科
• 心理学 • 神经科学 • 数学 • 逻辑学 • 计算机科学 • ……
高中信息技术中的
人工智能教育
温州中学 谢作如
故事
• 白璧在下面的对话框里飞快地打出：江河，告诉 我，…… • 屏幕上很快就反应出了江河的回答：白璧，你终于 来问这一句话了，你迟早会知道这个秘密的。现在 说什么都已没有用了，我只能对你说——对不起。 • 江河，你究竟在哪里？白璧用力地敲打着键盘。 • 我已经死了，不在这个世界上。白璧，走吧，走吧， 我们永远都不要再见了。 • 电脑突然地自动关机了，屏幕上一片黑暗，房间里 静得让人恐惧。 • ……
案例
• 如何用Scratch编程识别声音？（李泽）
结论
• 人工智能教育，不能仅仅是编程，但不 能没有编程。 • 高中信息技术教育中的“人工智能初 步”，是一个重要的阵地。
• 技术门槛要降低。 • 教师培训要跟上。 • 期待更好的产品。
THANK YOU
• 2004：人工智能初步 • 2017：智能系统初步
• 人工智能一直是信息技术教育中的一个重要模 块，也是前沿领域。 • 高中人工智能的教学没有普及，是受制于师资。
新修订课标的“智能系统初步”模块
• 智能系统是能模拟人类智能行为的系统，主要涉 及人工智能基础、智能控制与智能管理等领域。
• 剖析生活中常见的智能控制系统，了解典型智能系统的 控制结构与基本实现原理。 • 通过简单智能控制系统的设计与实现，认识常用控制器 件的特点，能根据应用需要选取合适的传感器、输入输 出设备、网络连接方式等。 • 通过安全防护智能系统的应用体验，了解实现智能系统 安全的基本方法和措施，提高智能系统安全防护意识。 • 体验人工神经网络、机器学习等技术在生活中的应用， 辨证看待人工智能技术对社会发展的影响。
思考之二
• 人工智能的学习离不开编程教育，但是和 传统的编程教育区别在哪里？
• 王者荣耀 VS App inventor • 用训练代替编程（李洪刚）?
• 参考：
• 关于计算思维（Computational Thinking） （提高效率）
• 关于跨学科学习。
• 不仅仅是编程，理解和学习人工智能需要多个学 科的知识。