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AIEDU 2019 演讲实录丨杨连明:AI+STEAM教育,促进师生共同发展(图1)
10月27日,由中国人工智能学会(CAAI)主办,中国人工智能学会中小学工作委员会(CAAI中小学工委会)、北京童程童美科技有限公司、深圳点猫科技有限公司联合承办,北京未来基因教育科技有限公司协办的2019全国中小学人工智能教育大会在古都西安举办。中国人民大学附属中学联合学校中学常务副校长兼党委副书记杨连明为我们带来了题为“AI+STEAM教育,促进师生共同发展” 的精彩演讲。
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杨连明

中国人民大学附属中学联合学校中学常务副校长兼党委副书记


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中国人民大学附属中学联合学校中学常务副校长兼党委副书记,特级校长,正高级教师,创新教育研究会副会长,中国人民大学基础教育发展研究院副院长,中国科学院大学基础教育研究院副院长,教育部教师国培项目专家库成员,教育部名校长领航班工程人大附中联合总校基地实践导师。

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以下是杨连明副校长的演讲实录:

各位领导,各位专家,各位来宾,各位校长,各位老师们,大家上午好。非常高兴,再一次受我们中国人民大学附属中学联合学校总校党委书记、人大附中的校长刘小惠的委托参加今天的活动,我感到很高兴也很荣幸。

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记得今年上半年,在南京有一个中国人工智能学会中小学工作委员会的成立仪式,我也参加了活动,并且主持有关的环节。我认为中国人工智能学会及中国人工智能学会中小学工作委员会对中小学在这个领域中的发展起到非常大的作用,我感到这个会很有必要。
人大附中包括我们联合总校的班子成员,几乎没有双休日。联合总校开设的学校特别多,每年有新的学校开学,我们认为,人大附中是我们现代学校和追求生态绿色学校的一个典型,学校的校舍、设施设备,各种环境的布置,包括各种课程和活动的开设,一切都是以学生为本。因此,每一个新学校要开设,我们的学校、校长都要事先介入,而且每一个双休日或其他休息时间,讨论的都是一些成员校,从它的建设开始,我们就要介入。其中有一些是老的学校,因为我们承接了许多办学相对比较薄弱或者当地最薄弱的学校,我们要研究这些学校如何改造,如何改变教师教学行为等等。
因此,我今天着重跟大家汇报的是最后一个环节,即就我们学校的课程和活动设计是如何围绕现在人工智能和STEAM教育展开的。

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内容主要分为三个方面

学校的办学理念与整体课程设计

我记得上一次也跟大家汇报过,交流过。我们的刘彭芝校长,著名的教育家,经过几十年的思考和提炼,在上世纪末提出了爱与尊重的教育理念和人大附中的办学目标,深刻阐述她对教育的理解的同时也让人们感受到了她对教育深厚的感情。学校包括课程在内的一切,贯穿了我们的育人目标。根据国家的要求,我们从面向全体、群体、个体,按照新的课程标准,设置了学校的课程体系。
我们学校有丰富多样的课程资源,在原有课程的基础上,无论是数量,还是质量,都有了较大幅度提升。以人工智能和STEAM课程这个为例,在学校里已经建立了人工智能和STEAM的课程体系。人工智能和STEAM课程体系的教育主要目标是培养学生这几个方面的能力:自主学习的能力,沟通、展示、分享的能力,跨学科实践能力,创新的意识和能力、关注与追踪前沿的能力和反思与批判能力。另外我们认为,对人工智能和STEAM教育的主要途径,可以通过各种课程进行展开,包括:必修课、选修课、研修课、研究性学习课、大学先修课和高校联合培养项目课程,已经取得很好的实施效果。


AI+STEAM教育实践

人大附中的信息技术教研组一共有13位老师,有7名是博士,大多是来自于北大、清华和国科大的一些博士。大家不要看这个学科是信息技术学科,其实我们设计了非常多的课程,供我们老师,特别供学生选用。这是信息技术教研组开设的课程,一个学科就为学生设置了几十门课程,包括:国家必修课、国家选择性必修课、国家选修课、校本选修课、校本研修课、大学先选修课、研究性学习课和信息学竞赛课程,这些都是我们开设过的课程。

这是2018-19学年人工智能开课情况表。老师们根据学生的学习情况和科技发展情况每学期更新教学内容,课程题目也会有微调。

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在2017年的暑假,学校召集了60多位老师,和约翰·霍普金斯大学一起研究人工智能+STEAM课程。既然人工智能已经扑面而来,而学校教育应该要适度超前,那么人大附中又怎么才能把人工智能尽早、尽好的展现给我们学生呢?人大附中已经考虑到了这些问题,在2017年,学校就设置了12个人工智能+STEAM的课程,主要请信息技术教研组还有其它各个学科教研组,大家合力解决。除了人大附中的实验室供大家使用之外,这些博士生老师所在的清华、北大包括中科院的许多高端实验室,都成为人大附中学生可以经常去进行研究,进行学习的地方。

生物课跨学科实践是生物与工程以及计算机的综合,经常开展一些学生研究活动。包括会研究一些生活中大家感兴趣的问题。因为STEAM教学里面含有艺术学科,所以我们开了“生物+艺术”这样的食虫植物研究课程,把生物课程和艺术课程融合。课程开设之后,反响很大,许多媒体做了专门的交流和宣传,我们在许多场合下也跟大家做了介绍,应该说取得了非常大的成功。从STEM到STEAM,怎么更好的融合,不仅是学科整合上面,而更多的要在学生和教师能力培养、情感培养要有综合的推进。

许多学校有文科实验班、理科实验班。2018年,人大附中开设了一个人工智能实验班。在人工智能实验班里面,人工智能课每周要上三节,课时量比较多。但是大家都感觉到,通过实验班的开设,对我们学生在综合能力的提升方面,发挥了非常大的作用,体现出很好的潜力。

语文学科怎么跟人工智能结合起来,我们也做了许多探索。我们请了语文组的老师和信息组的老师一起合作。举个简单的例子,“北京大学生前来应聘”这句话,计算机分词会有很多的划分方式,有些可能还会产生一些笑话。因此,我们感觉到人工智能跟有些学科在融合的时候,需要考虑的事情更多。

另外,就是人工智能与化学。这两个学科合在一起,也可以派生出许多的有待进一步深入研究的内容。人工智能与艺术整合过程中,同学们的参与,老师们的创造,同学们的创新,给这个学科带来了更多的活力。

人工智能与数学方面,从2010年开始,人大附中已经跟美国的一些大学、中学进行研究,做了与美国的一些大学中学的合作,主要是研究一些脑功能的核磁共振成像,和脑区域功能的研究。人大附中的学生与中外名牌大学一些专业的师生在研究中发现,这些活动对我们学生发展很有用。

我们已经采用了各种课程,有不同课程的老师一起来参与指导,一起来合作研究,有中学老师,也有大学老师,各个学科的都有。这给我们老师,特别给我们同学的发展、研究,起到了很大的帮助。

在2000年,人大附中和华大基因合作,到现在19年了。刘彭芝校长特别重视这项工作,当时就对这项工作给予高度的重视,多次亲临深圳和研究院的领导专家研讨,怎么样让学生参与到基因组研究,取得了很好的效果。

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AI+STEAM教育促进师生共同发展

我们学校的老师得到了各个方面的发展。这里介绍下武迪老师,她从2013年入职,在国际顶级的学术刊物上发表了许多文章,以及国家发明专利等,并在其它领域里也发表了许多文章。我们的老师起点都很高,他们是北大清华的博士,有的是博士后,来到人大附中后,研究均没有放弃,教学进一步深入,带领我们的学生一起研究,他们也在许多领域有了飞速的发展。生物和艺术的老师们一起研究,在国际植物学刊的刊物上发表了相关的学术论文。学校每年一定的时间、一定的阶段之后,把老师和学生的一些研究的成果在校内展开,一方面是宣传,另外一个方面是让我们更多的同学都参与到这些研究当中来。

我们介绍一些学生的近期的获奖情况:我们在2017年国际青少年科学奥林匹克中的获奖一金一银,2017年第22届国际天文奥林匹克竞赛中获得金牌,并且是少年组的第一名。2017年丘成桐科学奖数学、物理、化学、生物、计算机五大学科,共计17人次进入全球前十。我们两位同学获得了第30届国际青年物理学家竞赛的金牌。一位同学在2018年因特尔国际科学与工程大赛上获得一等奖第一名。第16届北京青少年科技创新市长奖,我们学校有两位同学获得。另外在38届北京市青少年科技创新大奖赛当中,有12名同学获得了一等奖。在17届“明天小小科学家”奖励活动中,同学们也分别获得了一、二、三等奖。我们参加北京市FLL比赛,获得了一等奖第一名。另外在全球FRC区域总决赛获得亚军、控制创新奖。还有同学在第46届日内瓦国际发明博览会上取得优异成绩,4人次获得金奖。这些成绩的取得,为我们国家争夺了很多荣誉。我们同学在全国大学生数学建模竞赛中获得一等奖。2018年FIRST机器人大奖赛中,获得特等奖。2018年国际数学建模挑战赛中,我们同学获得了中华赛区的特等奖。我们在国际基因工程大赛中获得全球第三名,在中美创客大赛中获得一等奖。

获得这么多的奖项,从一个侧面说明人大附中由于开设了人工智能+STEAM的课程的实际效果,使得在各个领域,只要人大附中的同学去参加,总是能在这个领域里面成为佼佼者,对同学们终生的发展,奠定了非常重要的基础。

前面我把许多获奖的同学的名字,获奖的情况给大家列出来,大家肯定感觉到人大附中在科学这个领域获奖很多,可这只是其中的一部分,如果把同学们在其它领域的获奖都列出来,大家会感觉更多。今年开学仪式播音员宣布2017-18学年获奖数量的时候,足足用了近一个小时,同学们站在那里都感觉很累,但是他宣读都是北京市级以上、国家级、世界大赛的获奖。

跟踪我们学生的发展情况,会找到许多我们可以进一步研究的地方。比如,范浩强同学,现在是旷视科技计算视觉组的核心研发人员,是我校2013年的毕业生,曾是信息学奥赛的金牌,这个学生在学校里,一直是该领域的活跃分子。早在中学阶段,他就希望长大以后要从事这个领域。他到清华上学之后,认为必须把兴趣转化为事业。毕业之后,参与了他们姚班的同学组建的一个公司旷视科技,在这个领域做成了世界领先的项目。该公司2019年5月份完成D轮融资,估值超过40亿美元。现在,我们许多领域都在用他开发的系统和提供的服务。

另外还要介绍一个图森集团,它是无人驾驶初创公司,现在已经完成9500万美元的D轮融资,公司估值将超过10亿美元。两位创始人都是人大附中的学生。这位侯晓迪是2003届的,在读高中的时候,学校校园网刚刚建立,这两位同学用了几天的时间就攻克了校园网,导致校园网瘫痪。经过调查发现,是这两位同学从中捣鬼。刘彭芝校长没有批评他们,告诉他们你们有多大的本事,学校给你们设计多大的平台,你们将来要为学校为国家发挥作用。所以,我们2002年的时候开设了一个学生网络实验室,把当时最好的器材买回来,请了北大、清华、中科院的有关导师进行辅导。当时校园网刚刚在全国推开,同学们就做了各个方面的学习和研究。这两位学生在毕业之后,继续在这些方面做了进一步的研究。他们两个在无人驾驶领域有许多重要的建树,有些被其它一些国外的国内的一些同行借用。

最后我想用刘彭芝校长的爱与尊重的教育理念,作为今天的结束语:

爱是教育的最高境界

爱是自然流溢的奉献

尊重是教育的真谛

尊重是创造的源泉

今天的发言就到这里,谢谢各位!



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