华东师范大学陈育坤教授。个人资料图片
近年来，人工智能的发展持续升温，人才短缺的现状备受关注。2017年7月国务院发布的《新一代人工智能发展规划》提出“实施国家智能教育工程，在中小学开设人工智能相关课程”，给人工智能教育赋予了新的任务。
近日，我国首部面向中学生的人工智能教材——《人工智能基础（高中版）》正式发布。人工智能课程已经进入高中课堂。这本教材有什么特点？中小学师生应该为人工智能教育进课堂做哪些准备？中等人工智能教育与大学有什么区别，发展的必要性是什么？带着疑问，记者采访了教材主编之一、华东师范大学终身教授、海量开放在线课程中心主任陈育坤。
人工智能教材走进中学课堂
记者：您和唐晓鸥教授共同编辑出版了我国第一本中学人工智能教材。出版这本教材的背景是什么？
陈育坤：人工智能正在全球迅速崛起，它已经影响到我们生活的方方面面。前不久，AlphaGo和AlphaGo Zero以无可争议的能力击败了李世石、柯洁等人类围棋高手，一时成名。30多种语言的翻译超出了人们的想象；在攻克癌症领域，人工智能也展现了它的天赋.人们真的觉得人工智能时代已经到来，它会越来越快地改变我们的生活节奏。
2017年7月，国务院发布《新一代人工智能发展规划》，特别强调“加快人工智能创新应用”。文件要求：“运用智能技术加快人才培养模式和教学方法改革，构建包括智能学习和互动学习在内的新型教育体系”“实施国家智能教育工程，在中小学开设人工智能相关课程”，这对人工智能教育提出了新的任务。
同年，商汤智能科技与上海市政府签署战略合作协议，目标是将上海打造成全球人工智能发展的战略高地。为此，商汤智能科技与华东师范大学海量开放在线课程中心合作，邀请华东师范大学第二附属中学、上海交通大学附属中学、上海市七宝中学、上海市格致中学、上海市西中学、上海市金源中学的老师共同编写高中版人工智能教材。在这个过程中，香港中文大学的华教授团队也发挥了重要作用。
记者：这套教材目前的使用情况和使用计划是怎样的？
陈育坤：在编写《人工智能基础（高中版）》的过程中，上海西中学以选修课的形式开设了相关课程，深受学生欢迎。截至教材出版，已有40多所国内知名高中加入华东师范大学海量开放在线课程中心“人工智能教育实验基地学校”。目前有更多的高中期待加入，他们对开设人工智能课程有着极大的热情。我们希望将这套教材点对点推广，辐射全国，以40所人工智能实验基地学校领跑全国高中，推动我国高中教育信息化、智能化发展；同时开发了在线版《人工智能基础（高中版）》，实现了线上线下相结合、手脑并重、间接知识获取与直接知识获取相结合的高中教育新体验。
记者：从中等教育的角度来看，这本教材的出版对人工智能的建设和发展会起到什么作用？
陈育坤：这套教材以“手脑结合”为主要学习方法，注重间接知识和直接知识的融合。在为学生提供必要的基础知识后，专门设计了22个实验，需要学生手工完成。作为教材的编辑，我们特别希望学生能在学习过程中发挥自己独特的想象力，设计出在高中有限时间内就能完成的项目，并将其转化为独特的作品，在这个过程中享受创作的无穷乐趣。
教科书，尤其是中学和大学的科学教科书，主要侧重于解释概念、原则及其相互关系。它掩盖了这些概念和原理是如何被科学家发现的，它们在现实生活中有什么用途等等。这些概念和原则及其相互关系的阐述被称为“间接知识”。学习者不可能重复科学家的所有发现过程，因此“间接知识”的教学具有重要价值。但是，如果能让学生知道这些概念、原理及其相互关系是如何被发现的，在现实世界中又扮演着怎样的角色，不仅能使教材更加生动，激发学生的学习兴趣，还能有效地提高学生的思维和创造力。
这本教材不仅注重人工智能原理的介绍，还注重这些原理在生活中的应用。从这个角度来看，这本教材的出版对其他学科的建设具有示范和启示意义。
人工智能课程对教育提出了新的挑战。
记者：您认为中学人工智能的教学目标应该如何定位？教师应该如何进行具体的教学？
陈育坤：这本教材重点是普及人工智能的原理和技术，希望能引起学生学习人工智能的兴趣。当然，我们也希望为高校培养一批人工智能领域的拔尖人才打下基础。
如前所述，我们希望通过这本教材的教学，能够创造出“间接知识”与“直接知识”相结合的教学体验，推动我国的课程与教学改革。这是我们希望老师在教学过程中特别注意的。这种体验的创造需要一线教师的辛勤付出。
记者：开设人工智能课程是否会对教师的教学水平和知识结构提出新的挑战？中学教师应该如何应对？陈育坤：人工智能是近年来刚刚引起极大关注的一个领域。客观来说，中学教师在这方面的知识储备是不足的。但是，在学习型社会中，知识储备不足并不是最重要的问题，只要教师有深造的欲望和能力。
为帮助教师克服知识储备不足的问题，华东师范大学海量开放在线课程中心将于近期举办“人工智能教师研讨会”。一是将培养一批人工智能种子教师，希望在他们的指导下逐步提高语文教师的整体人工智能素养。
记者：与物理、化学、计算机等学科相比，人工智能课程是否对学生现有的知识储备提出了新的要求？学生如何学好这门课？
陈育坤：在中国的中学，物理、化学、计算机等学科的教学都遵循“循序渐进”的原则，这已经成为学校教育的常态。但是人工智能领域的学术和技术含量极高，尤其是一些算法需要用到高等数学的知识，超出了高中生掌握的数学知识范围，有的甚至超出了本科学历范围。为了帮助学生深入理解和掌握人工智能原理，本教材只定性介绍了算法的这一部分，定量部分留作学生以后学习。这些算法已经在相关的教学实验平台上开放，学生做的时候可以调用。
教材的设计充分考虑了“循序渐进”和“留有余地”之间的平衡。所谓“留有余地”，就是给一些对人工智能特别感兴趣的学生留有拓展学习的空间，给一些异想天开的学生留有余地，给不同的学生留有不同的发展空间。
我们认为兴趣是最好的老师，奇思妙想是创作的真正开始，学同样的课本是没有必要的，也不可能得到同样的结果。因此，编者特别鼓励学生在师生之间、生生之间进行互动，互相质疑和挑战。教学的成功在于教师能够引导学生提出具有挑战性的问题，学习的真正开始在于学生能够挑战教师。
记者：大约15年前，计算机基础作为选修课进入了中学课堂，而今天，人工智能也来到了中学课堂。如何看待“在中学教育中开发新兴技术课程”的现象？
陈育坤：信息技术在提高学生信息素养方面发挥了重要作用，为今天的人工智能课程进入中小学奠定了基础，因为人工智能是基于互联网、大数据和云计算的。国务院《新一代人工智能发展规划》在谈到人工智能教育时，也特别强调“在中小学设置人工智能相关课程，逐步推进编程教育，鼓励社会力量参与开发和推广具有娱乐性的编程教学软件和游戏”。人工智能教材要适合学生的年龄特点。
记者：高等教育中人工智能的教学应该如何进行，与中学的这门课程的教学有何异同？
陈育坤：在教材编写过程中，编写团队除了注重教材的原创性和科学性外，还特别注重教材的可学性。对于教材来说，可学习性是编写成功的重要指标。
在学习理论的意义上，可学习性包括三层含义：第一，基于特定年龄和知识的可学习性。也是《人工智能基础》，高中版和初中版差别很大，因为学生的知识储备不同，理解能力也不同。第二，可以在规定的时间内学会。学生的课时总是在特定的时期受到限制。在学习人工智能课程的同时，还有很多其他课程在等着他们。他们需要在学习人工智能和其他课程之间找到正确的平衡。如果他们有更多的时间，他们当然可以学得更多更好。第三，大部分学生都能学，不仅仅是2%到3%的“精英”或者这个领域有天赋的学生。
本教材在充分考虑实际情况的基础上，力求适合学生的年龄特点，通俗易懂，图文并茂，生动活泼。一般来说，中小学人工智能课程的学习会有更多的情感成分，而在高校，尤其是高校的人工智能专业，学习需要更深、更抽象，也因此更理性。中小学生在学习人工智能时注重“两手都要硬”，而大学生必须把学习和研究结合起来。
《中国教育报》2018年6月16日第4版：新闻深度
