北京師大附中人工智能課程建設(shè)與實(shí)踐

1、人工智能課程建設(shè)與實(shí)踐北京師大附中1開課背景23CONTENTS課程建設(shè)教學(xué)實(shí)踐4后續(xù)規(guī)劃開 課 背 景人工智能技術(shù)融入日常生活2017年7月開 課 背 景全國各地中、小學(xué)紛紛開設(shè)人工智能課程青島天津北京廣州深圳重慶課 程 建 設(shè)2018年12月，決定在初中階段開設(shè)人工智能課程面向全體學(xué)生AI基礎(chǔ)知識(shí)全面普及學(xué)習(xí)培養(yǎng)高階思維當(dāng)時(shí)課程開展情況當(dāng)時(shí)可供參考的內(nèi)容當(dāng)時(shí)可供使用的資源做校本化課程基于學(xué)生的興趣愛好、知識(shí)儲(chǔ)備、認(rèn)知特點(diǎn)和思維水 平等學(xué)情，我們認(rèn)為中學(xué)階段應(yīng)以認(rèn)識(shí)身邊的人工智能 技術(shù)應(yīng)用為起點(diǎn)，整合適配中學(xué)生的人工智能知識(shí)體系， 在有限的課時(shí)內(nèi)，盡可能涵蓋生活中常見的人工智能應(yīng) 用場(chǎng)景。參

2、考課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容要求描述人工智能的概念與基本 特征；知道人工智能的發(fā)展歷程、 典型應(yīng)用與趨勢(shì)。熟悉智能技術(shù)應(yīng)用的基本過 程和實(shí)現(xiàn)原理。利用開源人工智能的應(yīng)用框 架，搭建簡單人工智能應(yīng)用模塊；增強(qiáng)安全防護(hù)意識(shí)和責(zé)任感。學(xué)業(yè)要求能夠描述人工智能的基本特 征，利用人工智能應(yīng)用框架，搭建 簡單智能系統(tǒng)。了解人工智能的新進(jìn)展、新 應(yīng)用，并能適當(dāng)運(yùn)用在學(xué)習(xí)和生活 中。了解人工智能的發(fā)展歷程， 能客觀認(rèn)識(shí)智能技術(shù)對(duì)社會(huì)的影響。開始思考資源環(huán)節(jié)目標(biāo)課時(shí)內(nèi)容體驗(yàn)簡單過程與原理小學(xué)初中高中簡單算法了解人工智能基礎(chǔ)知識(shí)，激發(fā)興趣 使用人工智能思想和技術(shù)解決問題教學(xué)目標(biāo)各學(xué)段的側(cè)重點(diǎn)使 用思 維創(chuàng) 意能夠使用現(xiàn)有AI

3、產(chǎn)品解決問題運(yùn)用AI原理 思考問題設(shè)計(jì)AI產(chǎn)品 解決問題教學(xué)目標(biāo) 學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能的目的教學(xué)內(nèi)容人工智能基礎(chǔ)知識(shí)人工智能應(yīng)用 人工智能的概念 人工智能的發(fā)展 圖像識(shí)別語音技術(shù)自然語言處理 機(jī)器學(xué)習(xí)人工智能倫理初步列出了課程內(nèi)容框架圖像技術(shù)語音技術(shù)自然語言處理機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用體驗(yàn)原理學(xué)習(xí)編程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié) 初步確定教學(xué)環(huán)節(jié)使用思維創(chuàng)意體驗(yàn)環(huán)節(jié)：以情境式教學(xué)感知人工智能百度智能音箱智能門鈴翻譯器智能家居體驗(yàn)環(huán)節(jié)：使用相關(guān)軟件平臺(tái)百度百 度騰 訊曠 視科大訊飛搜 狗體驗(yàn)環(huán)節(jié)：使用相關(guān)軟件平臺(tái)百度騰訊網(wǎng)易曠視體驗(yàn)環(huán)節(jié)：使用相關(guān)軟件平臺(tái)曠視體驗(yàn)用于解決激發(fā)興趣和應(yīng)用問題背后的過程和原理？計(jì)算機(jī)是如何對(duì)比出兩張

4、人臉的相似度的？曠視體驗(yàn)用于解決激發(fā)興趣和應(yīng)用問題背后的過程和原理？思考：訓(xùn)練集數(shù)據(jù)是否越多越好？神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)層數(shù)是否越多越好？準(zhǔn)備數(shù)據(jù)訓(xùn)練測(cè)試原理學(xué)習(xí)以教師講解、觀看微課為主教師講解觀看視頻以探究式教學(xué)理解人工智能人臉采集人臉檢測(cè)特征提取人臉識(shí)別以探究式教學(xué)理解人工智能設(shè)計(jì)、研發(fā)原理可視化平臺(tái)實(shí)踐主要聚焦編程環(huán)節(jié)實(shí)踐主要聚焦編程環(huán)節(jié)為了解決人們出國旅游時(shí)遇到的語 言障礙，很多公司推出了語音翻譯器。 它能夠以語音的形式實(shí)現(xiàn)多國語言之間 的翻譯。它使用了哪些人工智能技術(shù)呢？你 能設(shè)計(jì)并編寫一個(gè)語音翻譯器的程序嗎？案例1：案例2：編寫程序?qū)崿F(xiàn)以下功能：基礎(chǔ)任務(wù)：讓計(jì)算機(jī)識(shí)別出你的年齡。擴(kuò)展任務(wù)：如果年

5、齡小于15歲，則提示“歡迎 進(jìn)入兒童模式。某公園門票定價(jià)為成人30元/張，兒童（14歲及以下）及老人（60歲及以上）可以 購買半價(jià)票。游客經(jīng)常忘記攜帶身份證，無 法確定年齡。于是公園決定采用人臉識(shí)別的 方式來判斷游客的年齡。請(qǐng)幫助公園設(shè)計(jì)一 個(gè)人臉識(shí)別檢測(cè)年齡的程序。案例2：某公園門票定價(jià)為成人30元/張，兒 童（14歲及以下）及老人（60歲及以上） 可以購買半價(jià)票。游客經(jīng)常忘記攜帶身份 證，無法確定年齡。于是公園決定采用人 臉識(shí)別的方式來判斷游客的年齡。請(qǐng)幫助 公園設(shè)計(jì)一個(gè)人臉識(shí)別檢測(cè)年齡的程序。案例2：思考：此方案能否直接 應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)中？智能語音已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于 智能家居場(chǎng)景中。通過語音控

6、制 開、關(guān)燈是最常見的一項(xiàng)應(yīng)用。 你能編寫一個(gè)類似的程序，通過 語音來控制開燈與關(guān)燈嗎？案例3：編寫程序，模擬手機(jī)進(jìn)行人臉解鎖的過 程。如果人臉解鎖成功，則顯示解鎖畫面， 如果識(shí)別不成功，則提示“人臉解鎖失敗”。人臉錄入人臉檢測(cè)人臉?biāo)阉靼咐?：設(shè)計(jì)一個(gè)給自己的五官帶上響應(yīng)掛飾的小 程序。點(diǎn)擊相應(yīng)的飾品后該飾品顯示在屏幕上， 并搭配在自己臉部的合適位置。案例4：根據(jù)身高、體 重計(jì)算BMI，再判斷 身體肥胖等級(jí)需要知道BMI計(jì)算公 式及各等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)案例6：小明希望檢測(cè)自己是否健康，但他不知道BMI的計(jì)算公式。他 請(qǐng)教了同學(xué)們，但大家也只知道自己的結(jié)果，并不知道計(jì)算公式。小明將同學(xué)們的身高、體重、肥

7、胖程度的數(shù)據(jù)進(jìn)行了匯總，希 望能夠從中找到規(guī)律，但這太難了。他知道你學(xué)習(xí)過人工智能，希 望你能夠幫助他解決這個(gè)問題。你該怎么做呢？案例6：同學(xué)們的相關(guān)數(shù)據(jù)讓我想想 怎樣解決？案例6：案例6：不需要知道計(jì) 算公式及各等級(jí)標(biāo) 準(zhǔn)，通過數(shù)據(jù)進(jìn)行 學(xué)習(xí)得到模型案例6：GameAi監(jiān)督學(xué)習(xí)無監(jiān)督學(xué)習(xí)名師出高徒自學(xué)成才遺傳算法反向傳播算法案例7：案例7：實(shí)踐主要聚焦編程環(huán)節(jié)課間編寫人臉識(shí)別程序測(cè)試文字識(shí)別程序日常課堂硬件的嘗試教學(xué)實(shí)踐請(qǐng)進(jìn)來：感受不同身份的教師授課北京市信息技術(shù)教研員卡內(nèi)基梅隆大學(xué)人工智能領(lǐng)域博士請(qǐng)進(jìn)來：感受不同身份的教師授課北京師范大學(xué)碩士北京大學(xué)博士請(qǐng)進(jìn)來：專家指導(dǎo)北京市研究課請(qǐng)進(jìn)來：

8、專家指導(dǎo)編寫教學(xué)用書第 1 單元 認(rèn)識(shí)人工智能 第 2 單元 人臉識(shí)別第 3 單元 文字識(shí)別 第 4 單元 圖像識(shí)別 第 5 單元 語音識(shí)別第 6 單元 自然語言處理 第 7 單元 專家系統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)案例集22篇教學(xué)設(shè)計(jì)5篇教學(xué)設(shè)計(jì) 專家點(diǎn)評(píng)163頁教學(xué)設(shè)計(jì)案例集專家點(diǎn)評(píng)課堂教學(xué)實(shí)錄說課交流空中課堂日常教學(xué)嘗試與人工智能教學(xué)相關(guān)的多種可能性人工智能相關(guān)課程人工智能與其他學(xué)科融合倫理學(xué)課程美術(shù)學(xué)科利用各種機(jī)會(huì)接收反饋和建議利用各種機(jī)會(huì)接收反饋和建議利用各種機(jī)會(huì)接收反饋和建議2019-2021年，主持或參與教育部、北京市、西城 區(qū)各等級(jí)課題9項(xiàng)（已結(jié)題或正在進(jìn)行）。正在申請(qǐng)國家或市級(jí)課題4項(xiàng)。效果與

9、收獲效果與收獲中小學(xué)人工智能教學(xué)相關(guān)成果研究課 10節(jié)編寫教材 12冊(cè)課程資源 30節(jié)發(fā)表文章 11篇課題研究 9項(xiàng)師生獲獎(jiǎng) 35項(xiàng)交流講座 18場(chǎng)Ver1.0 2019.3-2022.6資源越來越多，越來越好中小學(xué)人工智能課程開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)中小學(xué)人工智能技術(shù)與工程素養(yǎng)框架2022人工智能教育藍(lán)皮書中小學(xué)人工智能教師能力標(biāo)準(zhǔn)義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)2 0 2 1 . 1 02 0 2 1 . 1 12 0 2 2 . 42 0 2 2 . 32 0 2 2 . 3資源越來越多，越來越好資源越來越多，越來越好元卓計(jì)劃資源平臺(tái)資源越來越多，越來越好騰訊智啟教學(xué)平臺(tái)資源越來越多，越來越好OpenGVLab開源平臺(tái)（上海人工智能實(shí)驗(yàn)室&商湯科技）接 下 來 .高中階段：規(guī)劃人工智能實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃課程內(nèi)容（通識(shí)課程、專業(yè)課程）初中階段：調(diào)整、完善日常教學(xué)內(nèi)容利用課后服務(wù)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)與實(shí)施結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步梳理內(nèi)容結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步梳理內(nèi)容結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步梳理內(nèi)容