人工智能+创客，在高中开始培养AI人才
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摘 要：2015年，也被称为中国的“创客”元年，经过3年的发展和实践，创客教育已经进入集中爆发期。随着大数据、人工智能时代的到来，尤其是2016、2017年阿尔法狗的出现、人脸识别技术在生活中普及应用，掀起了人工智能学习的热潮。高中信息技术新课程方案中人工智能的加入，也必将促进创客教育及精神的深入发展。立足于人工智能+创客，对高中AI人才培养策略进行了重点探究，希望为高中信息技术教学贡献一份力量。
关键词：人工智能+创客;高中;AI人才
近年来，人工智能成为人们讨论的焦点，其火热程度甚至蔓延到了学生群体。智能教育项目也由此而生，人工智能相关课程纳入中小学阶段，对编程教育进行大力推广，通过人工智能竞赛、人工智能科普创作等形式实现智能教育。与此同时，国家的工信部也对智能教育项目出台了相应的三年行动计划，对各项发展目标进一步进行确认，使其成为明确的技术指标，为人工智能产业发展提供了有力依据。
一、课程标准解读
随着国家新课程标准的修订完成，在本次“新课标”改革中，还有一些新变化，将物联网、大数据、人工智能这三块跟信息技术相关的内容纳入其中。
信息技术高中“新课标”的方案中共分为三大类别，分别为必修课、选择性必修课和选修课。人工智能主要出现在信息技术课程中，课程结构如下表所示：
高中信息技术必修课程是学生必修的课程内容，也是提高其信息素养的重要基础，更是他们适应AI时代必练的“技能”，包括“数据与计算”和“信息系统与社会”两个模块。
高中信息技术选择性必修课程是基于学生个性化发展和升学的共同考量下而设计的。技术选修课程则是为了满足学生的兴趣爱好，促进他们的学业发展和职业选择而设计的。
二、人工智能+创客对高中生的重要作用
人工智能在中学阶段开设具有重要意义，不仅可以增强学生的认识和体验，还能使他们获得一种全新的思维。《人工智能基础》（高中版）中从人工智能的发展历史到人工智能在各行业的应用，以及后边章节“察异辨花”中分类器介绍和最后章节围棋高手中阿尔法狗等内容知识，使学生了解其语言特征、智能化问题解决的基本策略，这对高中生来说，都是一种全新的学习体验，这种体验激励着他们不断地发挥自己的主观能动性，利用时间和空间去学习探索。而我们创客教育中各种传感器、arduino、树莓派等硬件以及一些Scarth类开源软件，是提高学生分析问题、解决问题的重要途径，也是培养学生思维、提高其信息素养的重要方式。通过人工智能和创客教育的学习，使学生了解人工智能语言的基本特征，智能化问题解决的基本策略，这对提高学生的实践能力、扩展其知识领域、扩展他们的思维空间都具有重要的意义。
三、将高中生培养成为适应AI时代的人
高中教师想要培养学生成为人工智能时代的高素质人才，重点不在于将其培养成为开发这门技术的人才，而是适应这个时代的人才。在具体实施过程中，高中教师尤其是信息技术教师可从以下几个方面着手。
第一，转变师生观念。首先应加强学生对AI的理解。AI主要是指计算智能、感知智能、人之智能，包括的内容众多，如能存会算、能看会认、能理解等核心技术。其次，改变教师认知。教师在充分重视人工智能方面的教学之外，还应切实体会到人工智能是一门严肃的科学，不能将其上为放松学生心情的娱乐课。最后，引导学生用AI的思维去思考问题，并将其作为一种工具或方法。也就是说学生不需要了解AI背后的原理，但能够自觉地运用AI，知道通過强化训练的方式让机器做一些只有人才能做的工作。
第二，创造交互式的感知体验环境，大大改变了以往的学习环境，缩短了与学生之间的距离，可以被广大学生感知。在此基础上，对AI知识体系进行重新构架，其内容包括深度学习、语言识别、自然语言处理等。
第三，在创客大爆炸时代，做好人工智能技术储备。在具体实施过程中，教师可尝试一些基于Intel人工智能芯片的教学案例。Scarth作为普及AI教育的抓手是非常精准的，实践证明，Scarth编程教育对提升学生的思维品质具有重要的作用。研究发现，由学生自主动手开发的小游戏，往往能激发他们的参与积极性，有的学生甚至会一直跟进自己的游戏进度，甚至设计出一个虚拟对手，这样的思考过程就与人工智能有些类似。
第四，加强各学科教师之间的联系。要想教好人工智能，提高学生的信息素养，需要各学科教师的共同努力，尤其是数学、生物、物理等学科。以《人工智能基础》（高中版）中“牛刀小试：察异辨花”这章为例，在鸢尾花特征向量提取中用到数学中向量计算、函数等，介绍了分类器原理等，让学生认识到在人工智能时代，各个学科之间都要紧密联系。与此同时，以创客中最普及的智能小车为例，用到红外线、超声波、可视化编程等知识，使物理学中的知识得到了实践和运用，又增加了学生编程的热情和兴趣，锻炼了学生的逻辑思维能力，启发了他们的兴趣。
人工智能+创客走进高中课堂会很受学生欢迎，他们通过学习，掌握了基本的人工智能算法和物理学、数学、生物学等相关知识的应用，提高了学生的跨界创新能力和信息素养。
参考文献：
[1]魏广斌.中学信息技术教育现状分析与解决策略[J].信息记录材料，2018（3）.
[2]汤晓鸥、陈玉琨.人工智能基础（高中版）[M].上海：华东师范大学出版社，2018.
编辑 王 敏
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