“同學(xué)們，我們回憶下剛才的游戲，如果用人眼去分辨一個人，首先是不是得見過他、認(rèn)識他？然后還要記住他的模樣和特征，對著照片進(jìn)行逐一比較，最后把他找出來。那么，機(jī)器（AI）是如何實現(xiàn)這個功能的呢？”

近期，在青島市嶗山區(qū)一場人工智能公開課上，郭春蕾向?qū)W生們拋出了上述這個頗為專業(yè)的問題。

郭春蕾是青島嶗山區(qū)第二實驗小學(xué)的信息技術(shù)學(xué)科專任教師，從教已有五年，目前正在給學(xué)校四年級14個班中的3個班上人工智能啟蒙課。

人工智能公開課上郭春蕾與學(xué)生互動（受訪者供圖）

嶗山區(qū)第二實驗小學(xué)是青島大規(guī)模推廣人工智能教育的試點學(xué)校之一。2019年9月開學(xué)季，在青島教育局的統(tǒng)籌下，人工智能基礎(chǔ)課程進(jìn)入青島全市100多所中小學(xué)，上課的學(xué)生數(shù)達(dá)兩萬多。

近幾年，雖有不少地市學(xué)校開設(shè)人工智能課，但類似青島這般在全市大規(guī)模推廣，放眼全國，這樣的案例也是寥寥無幾。

青島為何如此重視人工智能教育？

“鄧小平曾說計算機(jī)要從娃娃抓起，所以后來就出現(xiàn)了馬云、馬化騰等人。但整個山東區(qū)域，包括青島，我們在那個過程中慢了?，F(xiàn)在人工智能的興起給了我們一個新的機(jī)會，這也是為什么省委、市委這么重視?！鼻鄭u市教育局副巡視員姜林在接受雷鋒網(wǎng)等采訪時說。

作為北方經(jīng)濟(jì)的標(biāo)桿，山東省GDP常年穩(wěn)居國內(nèi)第三，但近年來，山東與廣東、江蘇二強(qiáng)的差距呈擴(kuò)大之勢，而與追趕者浙江的差距卻在不斷縮小，從經(jīng)濟(jì)層面看，山東在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及科技創(chuàng)新方面存在一些差距。

去年總書記在視察山東及青島時曾指示，山東要主動融入國家開放大局，打造對外開放的新高地，要求將青島建設(shè)成國際化大都市。山東省委也表示要將青島打造成面向世界開放發(fā)展的“橋頭堡”。

在新目標(biāo)下，山東開始著力推動科技創(chuàng)新。2019年5月，山東省印發(fā)《關(guān)于大力推進(jìn)“現(xiàn)代優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)集群+人工智能”的指導(dǎo)意見》，提出要發(fā)揮人工智能的“頭雁”效應(yīng)，推動全省新舊動能轉(zhuǎn)換；而青島也希望借助人工智能，改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，培育壯大新興產(chǎn)業(yè)，搶占新一輪產(chǎn)業(yè)競爭制高點。

圖片截自：山東省人民政府官網(wǎng)

總而言之，山東乃至青島希望通過發(fā)展人工智能產(chǎn)業(yè)，推動經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級，在區(qū)域競爭中，實現(xiàn)彎道超車。

發(fā)展人工智能產(chǎn)業(yè)，沒有人才基本就是空談。而人才的培養(yǎng)需要從基礎(chǔ)教育抓起。早在2017年，國務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，提出實施全民智能教育項目，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程。

2019年1月，為了給人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供人才保障和智力支持，山東省教育廳下發(fā)通知，在全省成立人工智能教育領(lǐng)導(dǎo)小組。人工智能教育領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)全面統(tǒng)籌山東省教育系統(tǒng)的人工智能工作，加強(qiáng)對人工智能教育工作的組織領(lǐng)導(dǎo)，結(jié)合山東教育資源的特點與實際，開展人工智能基礎(chǔ)知識的普及工程。

2019年2月，山東省委常委、青島市委書記王清憲曾在會議上就人工智能教育作出指示，要求培養(yǎng)一批操作型、技能型的人工智能人才。

姜林在采訪中也強(qiáng)調(diào)，希望通過發(fā)展人工智能教育，使得青島能夠成為引領(lǐng)人工智能乃至其他新技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵性人才的高地。

從上到下，山東已經(jīng)認(rèn)識到，推廣人工智能基礎(chǔ)教育的緊迫性和重要性。而作為整個山東對外開放發(fā)展的橋頭堡，青島在全市百所學(xué)校試點推廣AI課程已然走在了全省教育改革的前沿。

上好一堂人工智能啟蒙課

在人工智能公開課上，郭春蕾給學(xué)生布置了兩個小“游戲”。

課程剛開始，她就給學(xué)生們布置了第一個小游戲：在電腦相冊中把某位同學(xué)的所有照片全部找出來。

時間到了，課堂有點安靜，似乎還沒有學(xué)生能夠完成這個任務(wù)。于是一位學(xué)生向老師提出說可以用人工智能去解決這個問題。但郭春蕾沒有急于探討如何使用人工智能，而是舉例說明照片分類的重要性

接下來，郭春蕾則正式開始了她的人工智能啟蒙第八課“人臉聚類” 。

為了讓學(xué)生們理解人眼分類的過程，郭春蕾布置了第二個小游戲“火眼金睛”。她在屏幕上放了12張學(xué)生的照片，隨機(jī)說出一個學(xué)生的名字，看誰能夠最快在12張照片中找出該學(xué)生位置。

學(xué)生們搶答完畢，她開始和學(xué)生討論人眼識別一個人的過程，于是就出現(xiàn)了開頭那一幕，郭春蕾通這個游戲，引出了機(jī)器如何實現(xiàn)人臉聚類的話題。

郭春蕾一邊講解一邊在黑板上將人工與機(jī)器實現(xiàn)“人臉聚類”的步驟分別列舉出來。

公開課上，學(xué)生正在聽老師講解“人臉聚類”（圖片來源：雷鋒網(wǎng)）

她總結(jié)道，機(jī)器要實現(xiàn)一個功能，本身就是模擬人類的過程。機(jī)器識別人，首先它要檢測到人臉，一個臉才能定位到一個人，衣服和背景不能。

“檢測到人臉后，我們要記住模樣，其實你記住的是這個人的特征，再逐一對比，最后把這個人匯總在一個文件里，我們有一個專業(yè)的術(shù)語，叫‘人臉聚類’。”

講到這里，老師想讓學(xué)生知道“特征”的重要性，就讓學(xué)生用詞語來描述她的臉部特征。

“但是單單用語言描述一個人的臉是不能確定這個人的，所以科學(xué)家們提取了人臉上的68個點，用來描述一張臉，并且通過很復(fù)雜的辦法將這些點轉(zhuǎn)化成一系列的值來精確的確認(rèn)這張臉，這個過程其實就是提取特征值。”

學(xué)生在談對人臉聚類過程的理解（圖片來源：雷鋒網(wǎng)）

提取完特征值后，需要對兩張臉進(jìn)行相似度比較，得到一個值，“相似度越高就越像，如果相似度達(dá)到一定程度，那么我們就認(rèn)為這兩個人是？”

“是同一個人！”學(xué)生們回答。

“那么我們再和相冊里所有的照片進(jìn)行對比，按照相似度從高到底進(jìn)行排序，那么相似度很高的不管他是笑還是其他表情，放在一起，是不是實現(xiàn)了照片分類？”

郭春蕾用了約半節(jié)課給學(xué)生講了機(jī)器識別人臉的基本原理，接下來，她讓學(xué)生打開電腦中商湯SenseStudy AI實驗平臺用python編程進(jìn)行實驗，進(jìn)一步體會人工智能軟件是如何實現(xiàn)人臉聚類的：

1、調(diào)試training函數(shù)，提取人臉特征；

2、調(diào)試test函數(shù)，對比所有照片；

3、運行結(jié)果，記錄實驗數(shù)據(jù)。

三組學(xué)生按照步驟完成上述實驗操作，然后小組長將各組實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)上報給老師。

學(xué)生正在使用商湯AI實驗平臺進(jìn)行實操（受訪者供圖）

實驗結(jié)束后，郭春蕾又以搜索引擎、電商平臺上的“以圖搜圖”和物流機(jī)器人為例，講述人工智能在日常生活中的應(yīng)用，讓學(xué)生感受互聯(lián)網(wǎng)、人工智能技術(shù)的發(fā)展和對生活的影響。至此，這節(jié)“人臉聚類”才算完結(jié)。

課后談及對人工智能課的感受，有的學(xué)生認(rèn)為人工智能課最有意思的是，老師在電腦上輸入指令，就能夠指揮電腦上的虛擬機(jī)器人向前走動；還有學(xué)生表示，非常喜歡機(jī)器人中的傳感器，并對它們的作用非常好奇。

在人工智能課上，學(xué)生也會用到一些編程軟件。郭春蕾認(rèn)為，算法是非常復(fù)雜的，他們的目標(biāo)是教給孩子的是一種做事情的邏輯，而不是理解理論內(nèi)部語句，如果她講具體的算法等內(nèi)容，學(xué)生就會對人工智能課失去興趣。

“我們是屏蔽底層的細(xì)節(jié)，因為編程是針對算法一步一步的，不是一下生成結(jié)果，要先摳出一張臉來再提取特征再到最后的照片檢測，它是一步一步的，對應(yīng)著孩子的操作步驟和調(diào)試過程。我們不能干講，我的程序確實是這樣按部就班做的，但我們的目標(biāo)還是通過這個編程，加深孩子對算法的理解、體會?！?/p>

郭春蕾認(rèn)為在人工智能課上，最困難的是讓孩子能夠理解大人能理解的東西，也是他們重點要解決的問題。她在接受采訪時表示，大人看似很簡單的東西，想讓孩子們理解卻不容易。每次遇到這種情況，她就結(jié)合孩子的生活實際來舉例講解。

背后的故事

給學(xué)生上好一堂人工智能課，顯然不是一件容易的事。

為了在全市推廣AI教育，青島當(dāng)初面臨的首要問題是沒有足夠的專職教師。

姜林認(rèn)為，既然沒有足夠的AI課老師，就先從學(xué)校內(nèi)部挖掘培養(yǎng)。首先是找學(xué)計算機(jī)、信息學(xué)相關(guān)的老師，有興趣的就成編制的去培訓(xùn)?！芭嘤?xùn)中也有很多故事，有的老師越學(xué)越激動，感覺似乎打開了一扇窗，也有越學(xué)越吃力的，年紀(jì)輕點的老師學(xué)有余力的多?！?/p>

“我們也會擴(kuò)大篩選范圍，有些物理以及文科老師，對這個感興趣，學(xué)校也認(rèn)可的，可進(jìn)入第二批培訓(xùn)。最終我們不完全是以學(xué)科來定，而是看老師實際的能力?！?/p>

給嶗山區(qū)第二實驗小學(xué)上啟蒙課的郭春蕾老師就是計算機(jī)專業(yè)出身。之前出于興趣，她曾自學(xué)過一些人工智能知識，所以當(dāng)初就去報名兼任AI課的老師。同時，為了給學(xué)生上好啟蒙課，她經(jīng)常會去參加市里組織的AI教育培訓(xùn)活動。

按照規(guī)劃，教育局計劃先從這100多所試點學(xué)校中培養(yǎng)出一批骨干種子教師，幫助他們成長為有理論思考、有實踐經(jīng)驗的專業(yè)AI課老師，最后通過這批種子教師繼續(xù)培訓(xùn)更多的師資。

據(jù)青島市教育裝備與信息技術(shù)中心副主任劉秀元介紹，師資培訓(xùn)是走在開課前的，青島和商湯人工智能教育研究院合作，一共培訓(xùn)了五六批，共300多名AI課老師?！岸仪鄭u的STEAM課程實行了很多年，老師們在這方面經(jīng)驗比較多，他們也接觸過一些機(jī)器人課程?！?/p>

老師們在參加商湯組織的AI教育培訓(xùn)（受訪者供圖）

雖然小初高同步開設(shè)了AI課，但老師們參加的是統(tǒng)一的培訓(xùn)內(nèi)容，暫時還未能按照學(xué)段來分層培訓(xùn)老師，所以如何把握小初高AI課的難度和教研設(shè)計，對他們而言都是一個新課題。

隨著人工智能課的開課，老師在準(zhǔn)備過程中還是會有些難處和壓力，多數(shù)是計算機(jī)、數(shù)學(xué)和物理老師兼職過來做這件事。姜林表示，雖然已有人工智能專業(yè)畢業(yè)的老師，相較需求而言，專業(yè)的老師還是相當(dāng)缺乏的。

其次，人工智能課是一門手腦結(jié)合的課程，學(xué)生學(xué)習(xí)教材上的AI知識，相應(yīng)而言，還要上機(jī)做實驗把它復(fù)現(xiàn)出來，于是就需要超算平臺支持。

“小學(xué)是啟蒙，到了初中和高中還有一個AI實驗室，有些程序編完了以后會指揮小車按照軌道跑（自動駕駛實驗），指揮機(jī)械臂去動，或者指揮機(jī)器人去完成一項任務(wù)，這都是我們?nèi)斯ぶ悄苷n程中涉及到的。這些程序都是基于超算平臺運行。”青島市嶗山區(qū)教體育局張澤治說。

但算力資源是有限的。為了避免青島2萬多學(xué)生在AI課上同時做實驗造成算力緊張，所以需要對算力進(jìn)行合理分配，因此由教育局統(tǒng)一進(jìn)行排課。

“所以每個學(xué)校的課時分配，學(xué)校自己都說了不算，可能得在區(qū)域里統(tǒng)籌分配。我們在開學(xué)初就排好了，到那個點課時已經(jīng)定好了，這個班必須去上課，不上就浪費這個算力了，其他時間想補(bǔ)這個課，就提供不了算力，因為其他班正在上課?！眲⑿阍獜?qiáng)調(diào)。

人工智能再重要，學(xué)校里還是有其他一些更重要的任務(wù)，例如升學(xué)，所以在課時協(xié)調(diào)方面也有不小難度。正是要協(xié)調(diào)算力資源，有的學(xué)校第一節(jié)可能就被安排上AI課，一般情況下這樣其實很難被接受，但還是得有人上。

據(jù)介紹，青島第一期按照“1+4”規(guī)劃超算平臺，即市教育局有一個平臺，四個區(qū)同時也布置各自的平臺。四個區(qū)負(fù)責(zé)各自學(xué)區(qū)的算力支撐，同時市教育局的平臺作為公共共享服務(wù)平臺，隨時能支援各區(qū)，這樣就形成了兩級保證，使得課時排布、教學(xué)教研都能順利開展。

最后，老師、教材有了，為了完成教學(xué)任務(wù)，還需要與AI課相匹配的輔助性內(nèi)容。由于剛開始試點，作為一門新課，基本上沒有太多教輔類資源，還需要在課程實施過程中由學(xué)校和老師自己來生成。

同時，姜林提到，以這次人工智能教育的試點為契機(jī)，青島教育主管部門想要改變以往的教輔資源采購模式。

“原來是教育主管部門和幾位專家去購買配套資源也好，是邀請別人送過來也好，這是幾個人定的。這次我們想拿人工智能教育做一個全新的模式，尊重一線教師，一線教師要什么才是我們要去采購、編寫和尋找的目錄，改變原來買回來后讓老師用、但好不好用不知道的模式。”

劉秀元表示，課程剛開始推行的幾個月，這些困難還是比較大，但作為一個新鮮事物，課程在其他方面得到了很多支持，“青島從上到下的政治大環(huán)境有了，推進(jìn)過程中還是比較順利的?！?/p>

開課后，1500名學(xué)生積極報名AI課

經(jīng)過頂層設(shè)計和統(tǒng)籌規(guī)劃，青島想以人工智能教育課程為載體，培養(yǎng)一批操作型、技能型人才。

由此，青島也提出了“1+4+100”行動方案，在全市普及的基礎(chǔ)上，確定嶗山區(qū)、城陽區(qū)、西海岸新區(qū)、膠州市四個區(qū)市作為試驗區(qū)重點推進(jìn)，重點打造100所實驗校。

嶗山區(qū)副區(qū)長張詠雁在采訪中認(rèn)為，2019年3月，商湯科技人工智能教育研究院落戶在嶗山區(qū)，這對嶗山區(qū)來說是一個非常重要的開始。

“在人工智能教育方面，區(qū)里也是加大了投入。到現(xiàn)在為止，我們一共投入了1100多萬元用于學(xué)校里人工智能教育軟硬件設(shè)施的建設(shè)?！睆堅佈阏f。

青島某學(xué)校學(xué)生們正在上AI課（受訪者供圖）

據(jù)張詠雁介紹，嶗山區(qū)當(dāng)初遴選了23所學(xué)校，作為人工智能教育第一批開始推廣的基地，其中包括5所引領(lǐng)型的實驗校，還有18所規(guī)范化的實驗校。這些學(xué)校，從2019年5月就開始慢慢開展人工智能教育課程?！?strong>像今天上的人工智能課，到現(xiàn)在為止有1500多名學(xué)生積極地報名。”

“我們的目標(biāo)是到2020年，我們希望嶗山區(qū)所有的公辦中小學(xué)都要達(dá)到青島市人工智能實驗校的標(biāo)準(zhǔn)，讓人工智能教育能夠達(dá)到常態(tài)化的水平?！?/p>

張詠雁表示，現(xiàn)在講人工智能賦能百業(yè)，嶗山區(qū)從教育方面做起，想做成比較好的示范點。在人工智能對其他行業(yè)的引領(lǐng)帶動方面，“我們下一步還要加大力度，再多做一些工作?！?/p>

同時，據(jù)張澤治介紹，嶗山區(qū)很早開始探索素質(zhì)教育工作。2009年，嶗山區(qū)就做了機(jī)器人比賽，2016年開始接入STEAM課程，“后來我們遇到了瓶頸，商湯這次一介入，我們的工作正好就順下來了?！?/p>

張澤治表示，現(xiàn)在嶗山區(qū)大部分學(xué)校對機(jī)器人、人工智能教育是非常感興趣的。他們原計劃在嶗山區(qū)第二實驗小學(xué)只收50名學(xué)生，但是學(xué)校后來報了400人，相當(dāng)踴躍。

“孩子們對科技感興趣了，反過來也會很積極地學(xué)習(xí)語數(shù)外。這種精神狀態(tài)，無論是學(xué)生還是老師，都表現(xiàn)得非常積極?！睆垵芍稳绱诵稳軦I課的效果。

人工智能也要從娃娃抓起

“站在我們的角度來講，更重視的是小學(xué)。因為小學(xué)是一個大的受眾群體，教給學(xué)生的不是具體的算法，交給學(xué)生的是打開人工智能這扇窗，讓學(xué)生有思維邏輯方法，知道人工智能是這樣的。”姜林在接受采訪時如此看待在小學(xué)開設(shè)人工智能啟蒙課的重要性。

劉秀元介紹，青島人工智能課程走的是全學(xué)段，高中、初中和小學(xué)都有開設(shè)。當(dāng)初考慮到學(xué)校的接受能力和師資準(zhǔn)備，在全市遴選了100多所學(xué)校作為試點班，后續(xù)總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)后再向全市推廣。

目前人工智能課并沒有納入國家課程體系，但國家允許地方和學(xué)校自主選擇開設(shè)部分校本必修課程。所以，這100多所試點學(xué)校的人工智能課其實走的是校本必修課程，保證每周會上一節(jié)，學(xué)生可自主選擇。

對于青島教育局來說，由于是首次在全市范圍進(jìn)行AI教育試點，所以他們首要的目標(biāo)是要保障本學(xué)期教學(xué)任務(wù)的順利完成，按照教學(xué)計劃、教學(xué)進(jìn)度有序推進(jìn)，直到這學(xué)期結(jié)束。

劉秀元提到，為了調(diào)動師生的積極性，他們還有很多教學(xué)配套工作，例如建立相應(yīng)的人工智能競賽交流體系，讓老師和學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)過程中有一個更高的訴求。

人工智能交流展示會（受訪者供圖）

隨著課程的有序開展，青島也計劃將人工智能教育總結(jié)發(fā)展成為一套經(jīng)驗?zāi)Ｊ?/strong>。

“剛才說了教學(xué)的目標(biāo)，站在我們青島教育行政主管部門的角度考慮還有一個模式的目標(biāo)。剛才也說了很多困難，但我們堅定一個想法，發(fā)展是解決問題的關(guān)鍵，只有在做的過程中才能發(fā)現(xiàn)問題，才能看怎么解決問題，這個怎么辦就是一套模式。比如師資配置的模式、老師授課的模式，后面老師教研活動的管理、應(yīng)該誰來管、管到什么程度，甚至包括獎勵措施、老師積極性調(diào)動的措施，還有以什么標(biāo)準(zhǔn)來評估小初高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果等等?！?/p>

姜林表示，這個模式需要由青島教育行政主管部門來做。他們的想法是，從9月開始，等到一個學(xué)期甚至一個學(xué)年結(jié)束后，要靜下心把青島模式穩(wěn)定下來，包括教研活動、教師培訓(xùn)、學(xué)生上課評估等等。待模式穩(wěn)定后，在這個基礎(chǔ)上再高層次地去推進(jìn)青島的AI教育。

據(jù)商湯科技教育事業(yè)部總經(jīng)理尚海龍介紹，人工智能教育研究院落地嶗山后，已經(jīng)吸引了全國大概8個省、自治區(qū)、直轄市的200多名老師前來培訓(xùn)，而且有不少地市的教育廳表示想來青島接受培訓(xùn)，并且要來青島參觀學(xué)習(xí)學(xué)校的現(xiàn)場教學(xué)?！暗鹊揭粋€學(xué)期結(jié)束、一個學(xué)年結(jié)束后，我們也會系統(tǒng)性的請內(nèi)外部專家共同交流、評比、總結(jié)，逐步形成越來越好的青島經(jīng)驗。”

2019年國家統(tǒng)計局、人社局和國家市場監(jiān)督總局發(fā)布新職業(yè)報告稱，未來5年，12個新職業(yè)人才缺口將達(dá)3000萬，而人工智能工程技術(shù)人員人才缺口將達(dá)500萬，人工機(jī)器人系統(tǒng)操作員和運維員人才缺口也有500萬。

未來，人才缺口的問題只能從基礎(chǔ)教育抓起。這樣看來，人工智能從娃娃抓起，人工智能教育實踐經(jīng)驗的總結(jié)和推廣，更顯得尤為必要了。

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