谢凯年博士:“AI+创客”必将成为中国新一代创新教育的爆发点!

时间:2022-1-03  来源:BataGo倍塔狗  访问数:262次

随着以机器学习、深度学习和大数据为代表的人工智能技术不断发展,新一轮的产业革命正在到来,社会的经济和产业结构、国际竞争格局,以及对新时代人才的要求都发生了很大的变化。

 

尤其对于新一代青少年来说,无论未来身处哪一种行业,人工智能都将成为他们工作和生活中不可或缺的工具。人工智能也将成为他们走向未来的必修课。

 

与此同时,人工智能在传统的中小学教育领域如何有效的开展进行便成了亟待解决的新课题。

 

近日,我们就这个话题采访了《人工智能与创客》的作者谢凯年博士。

 

 

● 小倍:谢博士,您认为如何衡量一本教材的好与不好呢?

 

◎ 谢博士:简单来讲,两个标准。一是,学生喜不喜欢?第二,其中的内容是不是代表了未来的发展方向?

 

就连我们语文、数学这样的教科书也会经常修改内容的。人工智能,作为一门新学科,一门发展快速的学科分支,它必须要能够代表未来的发展方向。

 

关于未来发展方向,我们不但要从技术角度考虑,还要从教育本身的发展方向来考虑。

 

从教育方向和技术方向这两大方向的未来发展趋势我们推导出来现在需要做什么,这是我编写这本书的出发点,也是落脚点。它必须是符合这两大方向的一个解决方案。

 

这个解决方案,不能是我自己拍脑袋想出来,而是从未来趋势倒推推演推出来的,不但如此,内容还是要经过实践验证过。因为加上了验证时间,所以它历时了三年才正式出版。

 

● 小倍:您提到“验证”,怎样算验证呢?

 

◎ 谢博士:这个验证的过程确实蛮有挑战的。技术和教育的结合是非常困难的,因为一个好的技术,不一定有老师能够让学生学会,就算有老师教给学生,学生也不一定喜欢;就算学生喜欢了,他也不一定能掌握,等等。所以这都是挑战,这些挑战没有标准答案。

 

解决这些问题需要不但会人工智能,还要懂教育的人,这样的人太少了,所以也没有什么可以借鉴的东西。我们只好摸索,摸着石头过河。

 

什么东西小孩子喜欢?什么东西小孩子听得懂?同样的东西,要用各种方法去测试,让学生听得懂且喜欢。

 

这两本书其实就是一种探索,并且我们也得到了一些经验反馈。目前看来,这些经验反馈大多数是正面的,当然也有些经验教训,我们也做了几稿的调整。

 

到现在为止,不敢说我解决了这些问题,但是我可以特别自豪地说,这是一个非常有益的探索,并且它开始了。相信未来还会继续有类似的优化调整。

 

 

● 小倍:据我了解市面上也有类似的教材,比如商汤公司出的。与这些相比,这本书的不同在哪里?

 

◎ 谢博士:市面上确实有些这方面的书籍。商汤公司出的书更偏重原理介绍,读者群体适合高中生以上的读者。

 

这本《人工智能与创客》里面动手实践的内容更多,这对中小学生来说非常有吸引力。

 

当然市面上还有些所谓的人工智能教材,名字叫人工智能,其实就是机器人编程教材,并非是人工智能。

 

● 小倍:那怎么区分人工智能和机器人编程呢?

 

◎ 谢博士:人工智能的概念有广义和狭义之分。并且不同时期的理解也有差异,比如我以前读书时,大众对人工智能的理解和现在的理解也是不一样。

 

所以说,在现在这个历史时期要出一本人工智能教材,当然一定是要能反映现在这5~10年的最新的一些成果。

 

那最近几年的人工智能跟10年前、20年前的有什么不一样?其实就是有了深度学习。最近的人工智能它的特点就是有深度学习。

 

所以一本人工智能教材不讲深度学习是不行的,如果只讲深度学习,它又是一个很艰深的数学概念。

 

所以对于中小学生来讲,不能把概念变成选择题和名词解释。而是通过小学生他能够自己做出作品,且这些作品能够应用到人工智能以及深度学习最新成果,完成他们以前做不到的功能。

 

如果能做到这一点,我认为一本面向于中小学生的教材就成功了。

 

首先学生能够动手做出作品来,同时他能运用到深度学习的成果,而不是说直接去会设计一个深度学习的东西,能够应用到成果就可以了。

 

而这个作品一定是孩子们以前想象不到的,做不出来的东西。

 

 

● 小倍:您认为如何检验孩子的学习成果呢?

 

◎ 谢博士:一个知识怎么算学懂了呢?一定是他会用了,能够运用知识解决问题,创造出具体产品来,就算学懂了。这也符合小孩子的学习特点。所以一定有动手做。这样就达到了看得见、摸得着、做得出的目标。

 

创新的东西,你能够亲手把它做出来,你就是创新之人。如果你创造出一个新东西,不是诗歌,不是音乐,而是一个具体的东西,那么你就是创客。

 

更准确的创客的定义是,根据自己的兴趣爱好,结合最新的人工智能知识,把梦想变成现实的人。培养创客也就是我们的教学目标。

 

根据这个目标,这个课程体系分成了两大部分,一部分是讲人工智能如何使用,另外一部分就是讲如何做出创新的东西来。且这个东西是看得见、摸得着、可以动、有智能的。

 

 

● 小倍:这么说,我就理解为什么书名叫《人工智能与创客》了。刚才您强调一定是看得见、摸得着、有智能的创新的东西,那么编程或者游戏、网站这类的创新算不算呢?

 

◎ 谢博士:不算。因为我们叫《人工智能与创客》,而不叫人工智能编程,为什么?很简单,中国是一个制造业大国,中国能够卖到国外的东西基本都是看得见、摸得着的东西,中国能够挣全世界钱的东西,通通都是看得见、摸得着的东西。

 

软件和网站,现在大部分都是美国在卖。目前你能数出来的都是看得见的,除了抖音这款中国软件现在美国人在用以外,其它大多数外国人使用的都是中国制造的硬件设备这些看得见、摸得着的产品。

 

我们国家要变成智能设备的制造业大国,那么我们需要培养大量的熟悉人工智能技术,做出创新的东西来的人才,然后把这些东西卖到全世界。

 

你看,华为卖到全世界的也是看的见、摸得着的东西。

 

人工智能和中国制造相结合,就是我们国家未来几十年的发展方向。

 

所以这个方向映射到中小学的教育中,就是人工智能和创客的结合。未来要发生什么,我们就要培养什么人才。

 

 

● 小倍:既然中国是个制造业大国,那为什么不叫人工智能与制造呢?

 

◎ 谢博士:我说的是“中国智造”,是智慧的“智”,因为有人工智能。当然只有中国创造才有可能赚到钱,所以说人工智能要和中国创造相结合。这样的人才才是懂人工智能的创客。

 

今后十几年里中国需要大批大批这样又懂创新,又懂人工智能的人才。这样中国才会在竞争中持续保持领先。

 

 

● 小倍:人工智能里面应该也有编程吧?

 

◎ 谢博士:当然。《人工智能与创客》首先就有教怎么编程序。编程序有好多种方法,比如图形化简单的,也有很艰深的英文代码的,书中上下两册都有涉及。

 

除此之外还有最新的深度学习的人工智能的成果,这个深度学习其实一点也不复杂,就是图像处理与语音处理。这两个是目前最成熟的,也是应用最广泛的深度学习技术。

 

所以我们的小创客做出来的东西,一定是看得见、摸得着、能听懂、还能动的作品。

 

概括一下书的结构:

 

一部分是人工智能。

包括:编程(图形化编程和代码编程)、深度学习(图像识别和语音识别);

 

另一部分是如何创造东西。

创造某个东西,可以拿木头、纸、橡皮泥…..都可以。但在数字化时代,这些孩子们最熟悉的是用电脑做的东西,比如说用3D打印机输出出来的。因此创客创造部分还包含了网上设计、3D打印、激光切割等数字化设备的应用,这样可以把他电脑中的创意变成现实的作品。

 

因此,人工智能加创作,还有一些基础知识,就构成了未来人才需要培养的基础技能。这也是我们的教学目标

● 小倍:在编写这本书中,对您来说,最大的挑战是什么?

 

◎ 谢博士:首先,如何让更多的孩子去理解人工智能和感兴趣是一个挑战。

 

一个学校机房一般就是20~40台电脑,能够提供动手进行人工智能编程和制作的条件十分有限,无法满足每个学生都动手的要求,但又需要顾及到对每个学生普及相关的知识。

 

因为实验条件有限,所以学校里面不可能人人都学人工智能。当然对人工智能学习的重要性有足够理解的人也是有限的。

 

教材考虑到这种情况,不仅需要准备一些大规模的理论知识供大多数人课堂学习,还需要准备一些感兴趣的学生在家可以利用电脑自学的扩展内容。

 

最后,在学校机房和实验条件允许的情况下,还需要为组织高水平的多人整合创新项目提供教学资源。

 

第二个挑战是,学习的孩子们的年龄段,这也是个巨大的挑战。

 

在学校里,我们的班级基本都是按年龄分的,三年级一个班,四年级一个班,五年级一个班。但创客开一个班的话,大家都是零基础,各个年级的都有。

 

可是五年级学生的水平可不一定比三年级的高,因为有的孩子三年级就可能已经学过乐高了,还学过编程了,有的还学过C语言了,而五年级的孩子可能没有接触过这些。

 

所以每个人入门的基础是参差不齐的,这就对我们设计这个课程形成一个巨大的挑战。

 

 

所以为了应对这个挑战,每一个知识点我们都会设计三块,第一个是基础的,第二个是进阶的,第三个是挑战的。

 

基础的内容,就是保证每个不同年级不同水平的孩子在基础这块都能够了解。

 

进阶部分就稍微有些难度了,大概有一半的学生能做到。

 

挑战部分,是给一些特别厉害的、学有余力的孩子去设计的。因为我在教学过程中发现,有的学生上课完了还意犹未尽,还把东西带回去,晚上一直做到十点、十一点,这样特别感兴趣、痴迷的学生,也得让他“吃饱”。

 

第三个挑战是,学习的过程中不断新加入的学生如何让他们融入教学中。

 

还有已经开始学习了,后面又有人新人加入这个班,怎么样把他们组织到一起?

 

听起来这个教学挑战也很大,但是把思路稍微开阔一点,你会发现,在社会中也一样,一个公司永远有老员工,新员工,永远有刚毕业的,啥也不懂的,还有很熟练的,这是个常态。所以尽早让孩子在这种常态中磨练也很不错。

 

 

所以改变思路之后,我发现这个课程的组织和教学应该是项目制的。也就是说,不要假设让大家都学同样的东西,而是大家一起来做项目,在项目中贡献自己最强的那一方面力量,同时也从伙伴那里学到很多。

 

这个概念其实就是著名的PBL(project based learning),也叫基于项目的学习。提出问题,设定目标,然后自主学习。

 

所以整个教材编写的过程和教学组织的过程中,我们还贯彻了PBL理念。但不能全部都是PBL形式,因为还有一些共性的知识需要大家先一起学习,等达到某个水平之后,效率就会比较高。

 

所以说我们这个教材和组织呢,就变成了一个共同学习和PBL相结合的模式。就是说,每学完一些基础知识都会有一些项目供大家一起参与。

 

以上我说的这些挑战,实际上在我刚开始接手编写这本书的时候是没有预料到的。随着挑战的一一解决,我们在教学过程中,实践下来最后效果非常好。

 

我们收到了很多家长的反馈和感谢图片,因为家长们很意外,没想到学个人工智能,孩子的综合能力成长的也非常快。

 

查看家长的反馈和感谢

 

为什么效果这么好?因为我们教的不止是一个技术,更是一种学习方式和思维方法。

 

这和通常学科学习不一样,学科学习要求你必须学会,学不会就给你个低分。

 

在我们这个PBL里面,你学不会是可以的,因为后面你还会遇到,那么第2次你就会了,第3次你还是会涉及到。所以不怕你学不会呀。并且同学之间也能相互激励相互学习。

 

所以这也是一种自主学习方式,它会让孩子们么形成一个终身学习的习惯。现在看来,这种终身学习的习惯,终身创新的意识和能力,是完全可以通过实践培养出来的。这才是我们教育的根本意义所在。

 

每一次科技变革的背后都是国力的角逐,更是人才的竞争。在中国,青少年的“AI教育+创客培养”不仅是一股教育潮流,更托起了中国智造再次崛起的重任。而这一切的背后则是一位位像谢凯年博士这样的科研加教育工作者的智慧努力和辛勤付出。

 

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