7月15日，2018年人工智能基础教育论坛暨人工智能教育项目展演活动在北京召开，本次论坛及展演活动由中国教育装备行业协会创造教育分会、联合国教科文组织产学合作教席联合主办，北京交通大学(分数线,专业设置)机器人研究中心、北京交通大学人工智能研究院共同承办；由北京智教未来科技有限公司协办。参加会议的有来自京津冀等地的教育主管部门负责人，高校及科研院所研究人员，相关协会、学会负责人，青少年科技活动主管部门负责人，中小学、科技馆、少年宫、科普基地等机构领导和老师，关注人工智能发展和教育的媒体记者、企业人员等，约200人。
本次论坛举办的目的是全面提高全社会特别是基础教育工作者对人工智能的整体认知和应用水平，更好地对中小学人工智能教育中所涉及的知识科普、课程设置、教材编制、实验室建设、科技活动开展等进行具体指导，发挥北京对全国人工智能基础教育与科普的示范引领作用。论坛邀请到了中科院自动化所副所长刘成林研究员等十多位人工智能代表领域专家、教育专家和人工智能一线教育教学工作者做大会报告，并且通过论坛对话与老师们展开了互动交流。与会老师普遍反映一天的安排务实高效，设计科学、直面人工智能基础教育中的热点和难点问题。
论坛初步回答了人工智能对教育的影响、人工智能是什么、人工智能研究什么、人工智能如何教、人工智能科技活动如何开展等问题。论坛同期还举办了人工智能基础教育相关的课程、实验器材和实验室方案等，吸引了与会老师浓厚兴趣。
人工智能时代的教育
联合国教科文组织产学合作教席主持人、北京交通大学查建中教授（查教授在上世纪八十年代在美国读博士期间就开始研究人工智能，并提出“智能工程”的概念）：未来的职场中的每个人都可能和智能机器打交道，如果不能和这些智能他们协作、合作工作，那么在职场中是没有你的位置的，人工智能基本知识的了解应该从中学甚至小学阶段开始。查教授还特别提到，中小学阶段还应培养人工智能方面的职业道德，人工智能和每个人的生活密切相关，如果处理的好会帮助人类，但如果被不法分子利用则可能会给人类带来灾难，应引导孩子从小讲职业道德、讲仁和义、讲利他，从这一点上看AI基础也是非常有必要的。
著名教育技术学专家、徐州师范大学陈琳教授认为：人工智能将对教育过程的多个环节产生深远影响，特别是带来了教育信息化2.0（智慧教育）。智慧教育应遵循“知行创”合一的基本理念，充分吸收脑科学、神经科学、学习科学、人工智能等研究成果，实现教育思想、理念和技术方法的变革与创新。
智慧教育以学校形态的系统变革为支撑，以课程、教与学、管理、评价等主流教育活动的全新设计为基础。每个教师要由包揽一切的杂家转成为术有专攻的引领型、创新型、融通型、专家型教师。
智慧教育的核心是实施以发展学习者的学习智慧，以培养智慧性的人才为目标，创新性、个性化、自主性、高效性、融通性以及持续性等是智慧学习的六大核心特征。智慧教育的教育管理从传统“延迟响应”的人治模式走向“即时响应”的智治模式。
权威解读人工智能基本概念和学术前沿知识科普
刘成林 研究员（中科院自动化所副所长、中国人工智能学会模式识别专委会主任）
刘成林研究员谈到，模式识别能力普遍存在于人和动物的认知系统，是人和动物获取外部环境知识并与环境交互的重要基础，大家熟知的图像处理、语音处理、深度学习等都是以模式识别为基础，因此模式识别是AI的重要基础分支之一。
刘成林研究员用通俗的语言以及手写字识别、字符串识别、物体分拣、智能安防等生活实例向与会的代表介绍了模式识别和机器学习的基本概念以及主要研究方法，模式识别的主要方法有模板匹配、特征匹配、统计方法和人工神经网络方法等。AlphaGo主要采用的方法是深度学习，所采用卷积神经网络的概念在上世纪八十年就被提出来，之所以近年来取得突出进展的主要原因还是计算机的运算能力以及大数据样本训练基础。
于剑教授（北京交通大学机器人研究院常务副院长、中国计算机学会会士及理事、中国人工智能学会理事）
人工智能的定义多达十几个，严格来说目前还没有统一定义，常见的定义通常有两个，第一个是马文。明斯基提出的，“人工智能是一门科学，是使机器做那些人需要通过智能来做的事情”。第二个更专业一些的定义是尼尔斯。尼尔森给出的 “人工智能是关于知识的科学”。在人、智能、知识这三个概念当中，知识被研究的应该是比较彻底的，而且也是智能的基础，所以专业人士更偏向于第二个定义。
人工智能作为一个概念应该具有指物功能、指名功能和指心功能，在现实生活当中，如果你了解一个概念的话，这三个功能是要都对才行。AI的指名功能对应的是符号主义，AI的指心功能对应连接主义，AI的指物功能对应行为主义。目前的人工智能还是有很大的缺陷，因为其使用的基本还是经典概念。 而经典概念的基本假设还是指心、指名与指物等价，这与人类的生活常识严重不符。我们现实生活当中概念的指名指物指心是不等价的，如何突破上述框架还是一个非常大的问题。在上述框架下机器有时显得极其荒诞，缺乏常识、缺乏理解能力，有时严重缺乏理解能力，这点特别体现在人机对话系统上，表现为其对话黏度需要提升。
王党校教授（北京航空航天大学(分数线,专业设置)虚拟现实技术与系统国家重点实验室副主任、IEEE触觉技术委员会执行委员会主席）
假设要求你逐个放弃听觉、视觉、嗅觉、味觉和触觉，哪个你最后放弃？图像识别和语音处理等让大家人工智能的研究更多地聚焦于视听觉领域，似乎让大家想不起来的触觉的存在。触觉被称为“感觉之母”，但在人与计算机的交互中，人的触觉感知能力基本被闲置。王党校教授以触觉反馈方式的演化为主线，以他课题组的研究工作为例清晰生动地讲解了机器触觉主要领域的研究进展，提出触觉将为未来的人机合作打开更多的交互通道，使得在触觉上体验触摸虚拟世界的成为可能。
王教授通过视、听、触反馈口腔手术模拟器为例，生动地讲解演示了触觉人机交互对医学教育的重要意义，让同学们对触觉人机交互的应用有了直观的认识。介绍了触觉人机交互在动作技能学习方面的应用和关键技术，包括力触觉反馈装置、力触觉合成方法、力触觉测量感知等关键技术。他的团队所研制的牙周操作实验教学虚拟仿真设备（iDental）已经在临床口腔医师培训中广泛应用。
姚燕安教授（北京交通大学机器人研究中心副主任、军口杰青获得者）
动植物感知世界带来了物种的进化，但一般的机器人则由人所设计且不具备进化功能，姚燕安教授所带领的几何机器人团队尝试探索机器智能计划的路线，受多边形、雪花等各种几何，他们研制出了数百款能够生成各种运动的几何机器人，尤其是多足闭链腿式运载机器人，已经在山地救援和物资运载等领域初显锋芒。
给听众印象最深刻的是一组四边形移动机器人，可以具有滚动、步行、蠕动等多种运动形式，结构看起来简单且只有一个电机，但背后的运动理论并不简单，其中有一个蠕动模型他和带领的博士生花了近十年时间才得以解决。驱动少和能耗低是这类机器人的突出特点，像ASIMO、Bigdog等著名机器人都因为关节驱动多负载大、能耗高等突出问题导致成本过高或者研究停滞，姚教授指出，几何机器人本身就是遵循几何图形演化的自然途径，给机器人提供了自演化能力和结构进化的空间。
精准对接人工智能基础教育教学
袁中果（人大附中信息技术教研组组长）
“人大附中人工智能课程设置与实践”主题报告系统地介绍了人工智能课程在人大附中的开设情况，分享了在中小学设立人工智能课程的经验。
我们现在培养学生要适应未来的发展，为了适应不同的学生能力发展需要，我们课程设置上有统一规划，分为基础类课程、发展类课程和高端类课程。原有的课程标准是根据教育部2003年的标准制定的，现在我们按照教育部的新课标做了重新制定，包括必修课、校本选修课、研究性学习课程、研究课、大学先修课和信息奥赛课程等，如果学生还有需要还会邀请大学教授参与指导。近年来，人工智能成为一个新的热点，我们开展若干新的探索，比如增加深度学习、无人驾驶等内容，但是这些内容都是结合具体的案例或者项目来开展。探索跨学科合作，比如信息技术组武迪和语文老师合作开设了自然语言处理课程，和数学老师合作开设数学建模课程等，还有AI STEM融合的课程，像智能水生态系统设计有物理、化学、生物等多个学科的老师参与一起设计，4-5个老师参与一起开课。课程实施方面一些经验可以供其他学校参考，1。体现以学生为中心，采用课程分享会的形式让学生介绍科技前沿问题；2。基于项目的学习，比如人机交互；3。由浅入深，从概念原理了解到技术实践再到实践，一般的学生可以给一些模板，水平高的学生可以编写一段网络爬虫等。
刘峡壁（北京理工大学(分数线,专业设置)计算机学院副教授、博士生导师）
刘教授从程序、算法、实践三个方面介绍了中小学人工智能教学内容及建议。他认为编程教育是人工智能教育的基础，但是又不能让孩子感觉到太难，可以从可视化编程起步，在小学高年级阶段和中学阶段引入python（一种流行的编程语言）等程序语言，另外，重点不是学习工具，而是计算思维能力，工具本身也要根据孩子的情况灵活选用。算法是人工智能的精髓，也是培养孩子解决问题的重点，当然基础教育阶段不是让孩子们去掌握这些算法，有些算法本身就是一门课，在中小学阶段必要性不大，但是应该让孩子了解一些算法的基本原理以及可以解决那些问题，实际使用的时候用集成工具就行。实践则是培养中小学人工智能能力的主要手段，人工智能的很多概念很抽象，即使大学生研究生也未必能搞明白，应让学生多动手多实践，理解概念的本身就不重要了，还有一点就是再简单的原理和算法也要尽量通过可以体验的东西呈现，这更加符合基础教育的特点。
李兴森（中国人工智能学会理事、广东工业大学可拓学与创新方法研究所副所长）
李兴森教授介绍了一种新型教育模式——以学生为中心的可拓智能创新教育模式，利用人工智能技术，基于可拓学理论开发新课程，引导学生合理利用网络式创新思维，实现从掌握知识到运用知识创新性解决实际问题的根本转变，以科学的创新思维训练方法提升学生的信息收集与知识创新运用能力，为中小学生创新能力培养提供了新的方法。
张军国（北京林业大学(分数线,专业设置)工学院教授）
张教授做了“人工智能在林业生态环境监测领域的研究与应用”主题报告，主要介绍了人工智能技术在林区生态监测中的应用，以及基于人工智能的现代监测技术与传统检测技术的区别与优势。他以林业生态长势识别和野生动物保护识别为例介绍了人工智能在美丽中国建设中所发挥的作用。在林业生态长势识别项目中，他们课题组采用深度学习分隔方法明显提高了林业病虫害的识别准确度。在野生动物识别保护项目中他提到了野生动物保护中存在着采集数据量大、高质量数据不高等问题，采用自动识别算法手段可以大幅度减少人工投入。
AI基础教育论坛对话直面基础教育热点话题
（1）人大附中的人工智能课程设置经验哪些可适用于其他学校？
袁中果：这些课程也不是适合所有的学生，我们在授课过程中一些学生也反映有难度，多数课程也是通过选修课供不同兴趣的学生选，实际上如果给孩子提供的选择性越大就越有可能照顾到多数的学生，这种规律也适用于其他学校。我建议一些基本科普性的介绍可以做统一讲解，多给真正有兴趣的学生选择的余地。另外，人大附中每周会有几个下午给提供给学生自主探索，其他学校在有条件的情况下也可以引导孩子在兴趣方向上多花功夫。
（2）人工智能基础教育的教材是否应该统一或者制定相应的标准？
刘峡壁：人工智能所涉及的内容非常多，如果从知识讲授层面目前对多数的学校还是有困难，各个学校在开设人工智能课程中也会结合自身实际逐步增加内容或者深度，所以很难统一。但是教育很重要的目的是打基础，或者是他们将来会从事相关的工作，因此从这个角度讲建议还是应该统一一些基本的标准和知识，至少一些常识性的知识不能有错误，因此我建议还是应该有一些统一的教材。
（3）人工智能时代培养创新思维能力培养的意义？
李兴森：我认为重要性会越来越突出。大家谈到了人工智能的很多方式需要孩子具有计算思维，但是涉及到人和智能机器的协作大家忽略到人才的创造力或者是创新思维能力。智能手机人机交互的效率还主要体现在动作和视觉等层面，人工智能时代的人机交互则转向思维层次的交互。刚才通过可拓创新思维的例子证明了可以通过创新方法的学习能够很快想到更多的可能性，这些想法都可以启发计算机去找到更全面的结果。
（4）人工智能教育与机器人、创客、STEM（即科学、技术、工程和数学英文的简称）教育之间的关系？
秦建军（北京建筑大学机电学院副教授）：STEM教育是当下基础教育界比较流行的一个话题，当然前几年是创客和机器人，我看到教育工作内部还有些争议，但是他们之间并不矛盾。机器人教育和人工智能教育一样有明确的内涵和学科知识体系，当然他们之间有很多交叉。创客教育本身是做中学的一种方式，更加强调开放共享和动手能力培养，因此，这些特质也是人工智能教育所需要的。STEM教育是跨学科教育特别是技术和工程教育的范式之一，通过不同学科之间的交叉去培养孩子的综合素质，我在美国看到学前教育也在开始做这方面的工作。AI无论是作为技术还是工程时间都需要这样的综合视角，刚才人大附中袁老师也提到AI STEM的课程设计思路，这个定位比较准确。当然，我建议教育工作者应该将重点放在内涵建设上，不提倡字面上的文字游戏争议。
（4）您所指导的研究生有多少本科是计算机专业？这方面对从事人工智能研究有哪些影响？
张军国：因为我们的项目中主要是用到了人工智能技术或者知识，读我研究生的学生更多的是自动化或者机械电子专业的学生，读计算机专业的学生研究生一般还会选择计算机或者软件方向，当然明年我们也在论证开设人工智能方向本科专业。人工智能本身发展的趋势也是成为更为基础或者通用技术能力，解决其他学科的问题，从我们的研究来看，它的一些方法手段确实比现在的方法更加有效，所以并不能说他们即使本科是非计算机专业或者是未来的人工智能专业就不能从事人工智能研究。
（6）人工智能类的竞赛应该如何开展或者建议方法？
高凯（北京市第二中学科技老师）：我们在一线指导学生科技活动的时候总是面临着两个困惑。一个是在某方面有科技特长的孩子将来读了非技术类的专业，另一个是学生更关心竞赛的举办机构而不是内容。当然目前各种科技竞赛很多，学生的选择面很宽，人工智能类的竞赛以后也会越来越多，我觉得需要转变的是学校和老师，竞赛应该引导孩子们培养兴趣而不是把重点放在名次上，当然这方面需要教育管理者能够转变观念，另外一线老师应多组织学生加务实、锻炼能力的竞赛。
人工智能教育项目展演提供立体化的基础教育方案
论坛同步展示了北京智教未来科技有限公司的部分人工智能课程、器材和实验室方案。同时，北京市西城区青少年科技馆、北京二中等机构选送了中学生人工智能项目参与展览。记者采访中也发现多数参会老师希望能够尽快开设人工智能相关的基础课程。
“我们课程除体现在知识性方面体现人工智能还特别注重了分类指导”，公司课程研发负责人刘先生说，“相关文件提到人工智能是一项全民普及计划，因此我们的课程总体分为两个层次和五种类别，可以通过开放、灵活的组合方式供不同层次的学校选用。”智教未来课程体系分为：基于知识的理论类课程、基于创新的设计类课程、基于应用的拓展类课程、基于逻辑的编程类课程和基于问题的实践类课程。“语音交互”样课是基于应用的学习课程，学生通过语音互动理解并应用简单的语音识别。设计了芝麻与开门对应口令与动作，使用语音识别开发板，制作“芝麻开门”、“芝麻开灯”。拓展应用如何通过语音控制机器人的运动，使用更多的指令“前进”、“向前走”、“齐步走”等指令控制机器人前进。
小学生特别是低年级学生如何学习人工智能？小学课程研发工程师马工：我们与人工智能专家、基础教育专家合作做了专门设计，以基础一二年级孩子为例，他们还不会操作电脑，也不适合长时间接触电子屏幕，我们通过模拟编程来启发孩子们的计算思维，小动物、经典绘本、童话故事等情景都是孩子们非常喜欢的，这种AI概念的导入方式比较适合他们的实际。
智能交通实验平台负责人李女士：融入生活、聚焦热点是我们器材开发和实验室设计的一个重要考虑。人工智能实验室重点承接对意向从事AI科技活动的学生，像无人驾驶比较火我们就搭建了这样一个平台来激发学生的兴趣，基础平台具备路径规划和导航的能力，这也是无人驾驶的基本概念，多数学生都可以学习。这款平台上学生还可以探索很多其他功能，如简单的场景识别、避障算法、路径规划策略等，科技特长的学生就可以做一些这样的开发工作。
智能仿生飞行平台负责人赵先生：虽然我们的无人机已经在职业院校的技能大赛中应用，但是主要侧重于功能学习和技能训练，人工智能教育实际是将智能化应用推到了一个新的高度，因此我们的智能仿生飞行类器材做了很多实用功能的扩展，比如这款小型无人机具有目标跟踪功能，可以在野外对某些重点野生动物进行跟随监测、还可以和地面的车辆一起做联合导航。当然这些基本功能我们都是预先设定的，给学生可以先示范性教学，然后在此基础上再扩展实际应用。
目前很多学校都已经有3D打印或者创客实验室，关于如何和现有实验室的统筹综合考虑问题该公司也有周全的考虑。项目负责人王工：智进化实验平台展示的是如何将3D打印和智能进化结合起来，将机器进化、人机交互、机器感知、机器学习和编程思维等人工智能基本兴趣和动物行为进化相融合，并且学生可以对结构进行改进和控制再编程开发，实现爬行、蠕动、滚动、游动等丰富的运动形式，这些机器人的主要结构都是通过3D打印的方式做出来的。像这款看起来每个腿只有关节的机器人，结构形状只要少许变化，在地形和越障方面的表现就会差别很大，学生们可以自己尝试设计不同的结构。
如西城科技馆的初一学生王戬设计了一款智能感知避障拐杖，该项目为一种辅助盲人出行的智能拐杖，通过超声波判断前方是否有障碍物，使用振动马达作为执行器使盲人可更加方便快捷的得到前方的信息，从而实现避障效果。通过GPS和北斗双模实现准确定位，通讯模块实现紧急联系，从而实现紧急情况报警功能。
