北京市润丰学校召开第二届科研年会AI教育专场讲座

为贯彻落实国家对人工智能教育的政策导向，进一步加强教师对人工智能理念的认识，完善学校人工智能课程体系，加强课程开设的科学性与前瞻性，2022年1月19日，北京市润丰学校特邀韩力群教授在“基于双减：质量强校与教师专业发展”第二届润丰科研年会上进行AI教育专场讲座。

AI赋能未来 创新引领奔跑

韩力群教授进行了题为《智能化时代的AI教育与科技素养》的讲座。

韩力群

北京工商大学教授、博导，原信息工程学院院长，北京科技大学、北京邮电大学、陆军装甲兵学院客座教授，教育部自动化专业教学指导委员会第一届/二届委员，中国人工智能学会第五届/六届理事会副理事长。现任发展中世界工程技术科学院院士，联合国教科文组织宽带委员会委员，中国人工智能学会首批会士，全国学校体育(机器人)联盟常务副主席，中国教育发展战略学会常务理事及人工智能与机器人教育专业委员会常务副理事长兼秘书长，中国人工智能学会智能产品与产业工作委员会名誉主任，中文核心期刊《计算机仿真》编委会副主任。

韩教授首先讲到了人工智能的起源问题。她说，很高兴今天与大家分享关于智能化时代，关于人工智能的教育和生产这方面的话题，人工智能这个词语起源于66年前，当时一群年轻的科学家聚集在一个叫达特茅斯的小镇上，进行历时二十多天的一个马拉松式的研讨会，这些年轻人在争论对当时的人来说完全陌生的一个话题：机器是否可以有智能，在那次研讨会上诞生了一个新的学科叫人工智能。六十余载沧桑砥砺，一甲子春华秋实。如今，人工智能学科已经长成一棵枝繁叶茂的参天大树，人工智能技术不断取得令人叹为观止的进步，正在对世界经济、人类生活和社会进步产生极其深刻的影响，但是在这六十年当中，人工智能的发展确是在不断地高低起伏中行进的曲折道路。2016年的春天人工智能与围棋高手的一场人机对决比赛将人工智能再次推到了世界舞台的聚光灯下，这是六十年来人工智能的第三次高潮，一直持续到现在。

一、智能化时代已经到来

近年来，人工智能赋能千行百业，都取得了很好的成功。如在德国工业4.0、中国智能制造2025等发展战略的推动下，智能制造产业发展迅速。人工智能赋能机器人，赋能汽车，所以我们可以看到诸如智能家用机器人、无人驾驶汽车等等词语频繁出现，吸引大众眼球，我们的交通生态也因此而在逐渐发生改变。除此之外，和人工智能相关的大数据、云计算、物联网等等也在加速渗透到国民经济的各个角落。还有虚拟现实技术，增强现实技术、元宇宙等等，这些人工智能催生出来新兴技术，不断涌现。现在人工智能赋能医疗，形成智慧医疗系统；赋能农业，加快农业现代化发展，智慧农业逐渐生成，由此来看，目前人工智能学科正在历史性地进入方法论的转变期、理论创新的高潮期和大规模应用的开创期，人类已经进入智能化时代。

人工智能的基本概念。要了解人工智能，首先要知道人工智能的原型，也就是它所模拟对象是自然智能。所谓自然智能，就是自然进化所造就的各种生物的智能，又称生物智能。其中，人类智能是地球这个星球上最高级、最发达、因而最具有代表性的自然智能，人类智能表现为人类在认识和改造客观世界的过程当中，由思维活动和脑力活动共同表现出的一种综合能力。人工智能是用人工的方法在机器上实现的智能，所以有人又把它叫做机器智能，当然这个机器往往指的是计算机或者嵌入到各种机器、各种工具当中的计算机，这样的机器我们把它称为智能机器，它的特点就是在完成任务的时候，在帮人类做事的时候，能够呈现出一定的类人表现，所以我们就把研究如何用人工的方法在机器上实现智能，这一类的技术都称为人工智能技。

二、智能化是科技与生产力发展的必然趋势

进入工业社会以来，我们的科技和生产发展已经经历了四个阶段，机械化、电气化、自动化、信息化，目前我们正在进入第五个阶段——智能化。前两个阶段我们利用蒸汽机、电动机等等驱动机机械来替代人进行劳作，这两个阶段生产力的发展主要是省力。接下来的两个阶段，因为有了计算机，有了互联网，机械可以开始依托于程序而工作，这时候的生产力发展不仅省力还省心。现在，我们要迈向第五阶段智能化，在这个阶段我们所使用的工具应该是能够按照给定的知识和规则自主作出决策，并且自动执行决策的。智能化和信息化是一脉相承的，它是信息化发展的高级阶段，智能化所创造的智能工具，会有类人的特点，比如说会学习、会思考，会灵活处理信息、会自主正确决策等等。于是在这个阶段我们在省力省心的基础上又加了一条叫省脑，这就是科技发展的规律。

信息化时代，强大的现代信息化工具极大的拓展了人类信息收发的能力，我们可以轻而易举的获得海量的数据，但是这么多的数据，需要处理，需要处理之后进行利用，这就是信息化工具无法做到的了，唯有靠人脑处理。再看计算机，它的计算能力超强，能够高速处理大量数据，但是它并没有对处理结果进行举一反三、融会贯通的综合利用能力，显然这种能力也是人脑的特点，这些都是信息化时代机器的局限性，而智能化的机器的特点就是可以像人类一样灵活处理信息或数据，显然更加有用，也更加符合新时代的需要。所以说研究和开发具有人类智能特点的智能机器，让他能够像人一样处理信息、提炼规律、调度知识，这是科技发展规律的必然，智能化是不可阻挡的，智能时代是必然要进入的。

三、AI的国际竞争与我们AI发展形势

这几年人工智能对科技对产业对社会变革的巨大潜力，得到全球越来越广泛的认可，世界各国的人工智能战略布局都在进一步提升，形成了一个全球的竞争格局。中国在2017年7月发布了国家级的新一代人工智能发展战略规划，这个规划一直规划到2030，其中做出了一个著名的三步走战略目标。

第一步从2017年7月份发布规划到2020年，中国的目标是人工智能总体技术和应用同步世界先进水平。

第二步到2025年，中国人工智能基础理论实现重大突破，同时部分技术和应用达到世界领先水平。

第三步到2030年，在人工智能发展的三个维度全面达到世界领先水平，成为世界主要人工智能创新中心。

领先就意味着我们要领跑，想要实现这样的雄心需要人才、源于人才，需要我们这些基础教育阶段的教师为未来的人工智能人才洒下种子。

目前美国在人工智能方面稍微领先于我们，更视我们为唯一的竞争对手，为什么他们这么警惕？来看一下我国《新一代的人工智能发展规划》颁布以来发生的变化：

1、人工智能创新能力。衡量技术创新能力一般是指在人工智能领域的论文发文量，论文影响力，人工智能领域的专利申请量等等，目前我国的发文量全球第一，论文影响力和专利申请量也在不断提升，能力显著。

2、人工智能产业结构。这几年我国的人工产业结构在逐渐完善，像智能视觉、智能交通这些领域大额融资非常突出，还有智能教育、智慧医疗、智能机器人等等领域也都在密集地布局。

3、人工智能企业创新。目前我国学术界和产业界共同驱动人工智能创新发展，共同协作进行人工智能人才的培养，双驱动创新发展模式初具形态。

4、人工智能基础技术。中国基础层系统包括各种智能芯片，到2020年已经陆续发布了十几款，而且都已经投入了商业化应用，除了芯片，开源深度学习框架、开源工具、开源应用软件、开源社区等等，这些开源的资源也在快速发展，对大中小企业的人工智能转系是非常有用的，它会降低人工智能的门槛。目前在开源资源的贡献方面，我国是仅次于美国的第二大贡献国。

5、人工智能产业集聚区域活力。这几年国内有三大区域性人工智能引擎，就是京津冀、长三角和粤港澳大湾区，这三个区域的人工智能企业总数占到全国83%，同时同于地区的城市群也展现出了极大人工智能发展的区域活力。

由此五点，我们可以得出一个认识，目前我国的人工智能已经进入技术创新和大规模应用的高潮期，智能企业的开放期和智能产业的形成期。换句话说，中国的人工智能总体技术和应用已经达到了世界先进水平，我们的第一步战略目标已经圆满实现了，接下来要实现第二步战略目标，第三步战略目标，想要完成他们依旧还是艰巨的，还需要我们在人才储备上做更多更足的功课。为了社会更好地转型，我们在人工智能的教育和人才培养方面，一定要拿出战略层的应对办法。

四、我国关于人工智能科技教育的战略布局

在《新一代人工智能发展规划》里面关于人才培养有四句话：

第一句话说要逐步开展全民智能教育项目，即全民科普。

第二句话说要在中小学阶段设置人工智能相关课程，我们将其定位为人工智能的科技素质教育，这个和我们在座的老师们密切相关。

第三句话说要建设人工智能学科，培养复合型人。这句话指的是大学及以上教育，它是要进行人工智能的专业人员培养，这些人才要在人工智能的各行各业就业，承担 AI赋能千行百业的具体任务。

第四句话说要形成我国人工智能人才高地。这个人才高地是指我国人工智能理论创新、技术创新的任务担当的顶尖级人才。所谓人工智能人才高地的顶尖级人才，要在科研当中摸爬滚打很多年后，有非常强的创新能力的人才。

四句话，前两句面向社会大众，提升全民AI素养；后两句面向专业层面，即培养AI专业人才。四句话构成国家的对人工智能科技教育的整体战略布局。

2001年，参加当时的一场中国人工智能学会年会时，我提出了一个倡议——应该在中国的高校设置人工智能类的本科专业，这个倡议在当时引起了很大的争议。2003年，北大第一家在教育部备案了智能科学与技术专业， 2004年开始招生，这标志着我国人工智能本科教育的开端。随后，南开大学、北京邮电大学、西安电子科技大学，也设置了这样的专业。虽然我们过去一直在非常努力地推动这个专业的发展，但是进展非常缓慢。一直到2016年那场举世瞩目的阿尔法狗围棋人机大赛，让大家突然惊觉：原来人工智能的能力已经达到了这种程度，随后开始意识到人才培养这个问题了。我们用十五年的时间去推动专业设置的事情，仅仅达成了五十五所高校，但是16年之后到现在，全国至少已经有345所学校申报了人工智能专业。当前随着人工智能化的发展，对于人工智能专业人才的需求越来越多，这也要求AI人才培养的规模和质量不断提升，才能补齐所需的人才缺口。同时我国人工智能的创新发展对于顶尖级人才的需求也越来越大。对顶尖级人才的需求可以分成三种类型，第一种是针对卡脖子问题的攻关型人才，第二种是针对学术前沿的赛道型人才，第三种是敢闯无人区的引领型人才。前两种人才能够让我们在外国人开辟的国际赛道上跑得更快，更靠前，后者则是直接由我们开辟出新赛道。

除了对尖端人才的需求之外，面向大众的科普教育更加不可或缺。我认为还有三类人是特别需要科普的，第一就是大中小学的教师，特别是非人工智能专业的教师，都需要有较高的人工智能科技素养；第二就是各级党政干部和企业家群体，毕竟为了适应未来的发展，所有的企业或早或晚都是要进行智能化转型的，所以企业的决策者需要有较高的AI科技素养；第三个就是青少年群体，孩子们是人工智能发展的未来顶梁柱，较高的科技素养是他们必须要拥有的未来素养之一，更是他们面对未来竞争的根基。

顶级人才的引育方面，我国正在积极吸纳归国顶级人才，我国已经出现了多主体参与、多层次交叉、多模式并行的产学研人才协同培养模式，形成了专业学科建设和协同培养互为补充的人工智能人才培养生态。

五、我们对中小学人工智能教育的看法

中小学人工智能方面的教育教学还有很大的发展空间，下面和大家分享一下我们对中小学AI教育的看法。首先就是中小学的AI课程应该如何定位？我认为智能化时代需要从小培养学生对人工智能的正确认知，帮助他们了解人工智能技术的应用场景，体验人工智能技术带来的获得感，消除陌生感和畏惧感，现在的孩子，即便他未来不是人工智能专业的学生，他也必须要学会拥抱人工智能技术，要学会如何进行交互人机融合，如何使用各种人工智能，提前为未来的生活、工作、学习做好准备。所以我认为中小学人工智能课程定位应该是一门既能培养AI时代学生的创新意识、综合能力又能培养学生的AI科技素养的素质教育课程。

近年来，很多人把创客、编程等等与人工智能混为一谈，他们是有联系的，但是更有区别。创客、编程、机器人、STEM等等是我们学习的外来教育模式，而中小学人工智能教育的提法则源自中国2017年颁布的《新一代人工智能发展规划》，是我国提出的旨在“从娃娃抓起”的教育举措。中小学AI教育能够使中小学生了解人工智能的基本概念，体验人工智能的技术，熟悉人工智能的应用场景，提升学生的人工智能科技素养，让他们长大成人以后能够更好地适应智能化时代的学习、工作和生活。

六、我们关于中小学人工智能教育的研究成果

关于中小学AI教育，我们人工智能与机器人教育专业委员会作为一个学术社团，应当承担起自己的社会责任。近两年，我们组织编写了《中小学人工智能课程教学指南》，指南梳理了人工智能学科领域的知识体系及其相互联系，总结了人工智能技术在各行各业的应用场景，关注了智能产品给人类的工作和生活带来的便利，目的是指导和帮助中小学校顺利开展人工智能课程的教学活动，帮助学生从整体上了解人工智能的基本知识，体验人工智能技术带来的获得感、熟悉人工智能技术的应用场景，从而促使学生创新意识、综合能力和科技人文综合素质的发展，成为具有较高人工智能科技素养、能适应未来智能化时代发展的建设者。

通过指南，我们可以使广大中小学校在人工智能课程教学工作中有章可循，得到及时有效的帮助和专业指导；使学生在人工智能课程学习当中能够系统科学的提高关于人工智能基本概念、关键技术和主要应用的知识水平素养；推动我国中小学生智能教学工作的科学化、规范化、专业化、系统化；促进中小学人工智能课程整体教学质量的提高，真正落实国务院《新一代人工智能发展规划》提出的“逐步开展全民智能教育项目，在中小学阶段设计设置人工智能相关课程”的要求；为社会上的人工智能教育机构、人工智能教材编写团队、人工智能教学设备研发企业等人工智能教育教学垂直领域的相关从业人员提供指导或参考。

指南的设计思路根据青少年发展的生理和心理特点，把十二年的学习时间划为四个阶段，内容由浅入深，循序渐进，统筹规划十二年的课程。每一个学段的教学内容都可以从“人工智能概述、智能工具与社会伦理、机器感知、机器认知、机器学习、人工神经网络、知识表示与机器推理、群体智能与进化智能、人机交互”这九个知识模块当中选取合适的部分进行整合安排。

2018年下半年美国人工智能协会和美国计算机科学教师协会共同宣布要开展面向 K12的人工智能教育，并梳理了五个AI知识模块的。与我们的九个模AI知识模块块相比，缺少了人工神经网络以及群体智能与进化这两个模块。他们缺少的，恰恰是我们具有本国特色的教学内容。我国初高中《生物学》教材中已经涉及了这两个模块的生物学基础，只要进行一些数学思维的抽象与提升，人工神经网络模块和群体智能与进化模块的教学内容能够与初高中《生物学》的内容自然衔接。由此来看，我们的九个模块不仅系统更完整，而且具有我国自己的特色。

指南具有四个显著特点：一是系统性强，注重学段内容衔接结构和递进关系，注重模块间的内在联系；二是综合性人文性强，注重多学科融合，科学与人文融合；三是体验性实践性强，注重与生活结合；启发性强：四是注重技术应用背后的道理。

七、人工智能如何赋能教育

智能教育的内涵有两个维度：一是指如何学习人工智能，二是人工智能赋能教育。在《新一代人工智能发展规划》里面有一段关于“智能教育”的阐述：“利用智能技术加快推进人才培养模式、教学方法改革，构建包含智能学习、交互式学习的新型教育，开展智能校园建设，推进人工智能在教学、管理、资源线建设等全流程应用。”

人工技术会引发教育模式、教学方式、教学内容、评价方式、教育治理、教师队伍等等一系列的变革创新，与我们每一位老师都相关，所以为了适应未来的智能教育，所有的老师都需要具备较高的人工智能科技素养，才能胜任智能化时代的教育工作。

这几年来看，人工智能在教育应用中已经渗透到了很多领域，至少能够带来四个方面的改变。

改变一：教学精准化 现有的人工智能技术，已经做到对知识点的纳米级拆分，比如，通过人工智能算法，一元二次方程可以被拆解成107个知识点，初中英语听力的知识点更是被拆分为8000多个。由此勾勒出的知识图谱，能够根据学生留下的蛛丝马迹，精准地透视到每一处知识漏洞。

改变二：因材施教规模化 未来A I技术将与心理测量学、教育学、心理学和脑科学等学科深度融合，分析不同学习者的学习能力、学习特点和知识点盲区，从而精准地刻画出千人千面的学习者画像。例如，人工智能已经可以把‘情商’拆解为30多种能力，包括观察能力、语言表达能力、寻找对方感兴趣的话题的能力、对别人的心态判断的能力，甚至是遭受不公平待遇之后的自我化解能力，等等。在未来典型的教育场景中，很可能是老师加几十个AI助教共同执教，每个AI助教负责一个孩子，协助老师追踪每个学生的学习进程，进而为不同学生的思维模式、学习能力和学习方法诊脉开方。

改变三：优质教师普及化 优质教师在全世界任何国家都是稀缺资源。一个优秀的教师，哪怕教一百年时间，能够教多少学生？积累多少数据？但是人工智能系统能够对所有教过的学生都‘念念不忘’， 大数据处理能力能够把全国各地优质教师教千百万个学生的历史经验结合在一起。利用人工智能系统模拟优质教师，可以为每个学生量身定做教育方案，一对一地实施教育过程，从而使得每一个学生都能够享受最好的教育。

改变四：教与学的关系 传统的教学模式始终都跳不出以教师为中心的模式。实际上通过课堂内老师的教授而学习到的，只是知识的一小部分，人生中更多的知识是来自于课堂外的经验、实践、成功和失败的正反教训等，而这正是人工智能的用武之地。基于AI的自适应学习系统，使得学生第一次成为学习中真正的主角。

综上所述，在未来的现代化教育中，人工智能未来会在教学中扮演更多的角色，例如，AI管理者、AI教具、AI学伴、AI助教、AI教师等等。

去年我到润丰来的时候看到学校从小学到初中都在开展人工智能的教育，这让我觉得非常欣慰，我觉得润丰在这方面是有眼光、有情怀、有胆识、有创新的，是中小学人工智能科技教育的先行者。我希望有更多不同学科的老师都参加到人工智能课程的教学活动当中。

校长小结：

全景化与专业化共融

操作化与幸福化同体

听完韩教授深入浅出、干货满满的讲座，张校长在深切表示感谢的同时，以“全景化与专业化共融，操作化与幸福化同体”为题，从“四化”视角分享了自己对韩教授专题讲座的学习体会：

第一个就是全景化。

人工智能之于今天的我们，新十年的润丰学校，已经迅猛而来，真是八面来风、耳熟能详，我们从一年前的感觉陌生，到一年来的学习探索的课程建构、课堂教学，已成为润丰新十年的战略项目。但是，今天韩教授的专家报告，真正成了一个全景式的精彩演绎展示，让我们全校教师第一次从人工智能的发展历史的宏观视域、人工智能教育的时代创新的中观热点，到中小学人工教育课程指南的微观研制，真是一道满汉全席的饕餮盛宴。

第二个就是专业化。

大家一直在说人工智能，可是其实对人工智能并不太了解，韩教授今天的讲座，从起源开始，为我们细细梳理了人工智能方方面面的概念，在极具专业力的同时又深入浅出，通俗易通，让我们每一个人都第一次能够这样清清楚楚的了解人工智能为何物。

第三个就是操作化。

韩教授带领她的团队研发了一个重要的中小学人工智能的课程指南，目前在我们国内是最新的，也是最成体系的。韩教授强调人工智能不仅仅是一门技术课程，更应该是一种素养，是成为我们未来为国育才的“才”的一个重要特征。未来我们教育发展目标是要培养拔尖创新型的人才，这样的人才一定是跨学科融通的，是具有未来竞争力的，在这样的时刻，适合中小学AI教育课程指南的出现，将对学校下一步推进人工智能教育课程具有重要的操作性和指导意义。

第四个就是幸福化。

韩老师一路不断地在对我们润丰进行指导，厚爱有加。学校成为全国人工智能的战略学会的组织单位，是目前唯一的，也是第一个中小学的代表，这让我们更有一种责任感，特别感谢韩教授以及他的团队对学校的支持，这让我们感到特别幸运又幸福。

我们也期待韩教授在以后的日子里多来润丰指导，将润丰当做一个AI教育教学实验基地，同时也为润丰更多老师的专业成长，特别是人工智能校本化的物化成果体现，再给我们更多的机会和平台。

为未知而教，为未来而学，人工智能正不断地冲击着我们的生产、生活、学习等各个领域，这使得学生对于新技术的学习成为必然，润丰学校将在实践中不断探索和总结，持续性深入进行人工智能方向的研究，引导更多的学生能够在玩中学、在学中玩，让科学的种子在学生心中生根发芽，结出更加鲜美的智慧硕果