AI迅猛发展的时代,究竟会带给教育怎样的冲击?
文丨庄晓 编丨Lulu
想象一下,如果要从无到有,设计一个可以发射的简易火箭,需要多长时间?
“不超过8个小时!”澳门培正中学的李振邦老师,告诉外滩君。
去年12月,他们曾做了类似的教学实践。早上科技课上,老师刚刚发布制作简易火箭的任务,到了下午四点前,孩子们都顺利完成了这个挑战。
不仅火箭制作有模有样,学生们还配备了一份“火箭使用说明书”,详细记录了孩子们的总结和观察。
培正中学学生制作火箭模型中
能如此“挑战不可能”,正是因为AI技术的加持。
学生们有的运用AI工具,深入探究理论知识;有通过AI软件进行3D建模,制作匹配的零部件;还有同学负责用AI生成“说明书”,从原理到设计构图,一一详细罗列其中。
这群没有学过相应的物理知识的初中生们,在老师指导下,依靠AI技术和自己动手琢磨,就成功完成了一次“自我超越”。
培正中学学生制作火箭模型中
这正是AI对课堂的一次小小冲击。 没有人质疑,这是一个充满变数的时代。就像也没有人异议,教育改革正迫在眉睫。
但人工智能到底学些什么,AI又能如何融入教育?
当大多数讨论还停留在口头时,荣获全国十佳科技教育创新学校的澳门培正中学早已跑在了前列。
早在09年起,澳门培正中学就意识到大数据对教育的价值,全校推行电子学习。
2012年起,布局AI教育,将编程引入校本课程;2019年自主研发“AI数学”课程;开始AI+跨学科探索。
目前,学校涉及AI及编程类课程已有30余项,参与专业前沿课题的实践和研究,荣获多项荣誉称号。
2019年,《新时代下万众创新理念落户基础教育——澳门培正中学STEM融入正规课程之实践与推广》荣获 国家级教学成果一等奖。2022年再获 成果二等奖。图为澳门培正中学高士德校部校区。
为此,我们也联系上了澳门培正中学,希望能 从这个教育改革的窗口,看一看面向未来的课堂,究竟在教些什么,学生们又在学些什么?
尤其是融合人工智能后,新时代的教育还会涌现哪些新的可能? 在这条全新的教育路径上,孩子们真能叩开未来之门吗?
AI技术不断更迭,
人人都能成为学习高手
三年前,培正中学路环校部教务及课程发展处副主任李振邦曾带着孩子们,着手研发澳门法律AI的咨询系统。那时,他们要先搜集全部相关的法律条文,再筛选和优化信息。
而ChatGPT等大语言模型出现,极大简化和提速了数据处理。只需要微调,就能得到想要的结果。
甚至 “对编程不太感兴趣的文科生,也能有机会参与到法律调研的实践中来,通过AI技术,实现自己的想法。”
可以说,技术的迭代,正在一步步缩小知识的壁垒、学习的鸿沟。那些做不到的事,正在变成可能。
作为一所有着百年历史的名校,澳门培正中学,提供从幼儿园、小学,初中到高中一体化的教学。每年,有接近20%的毕业生,可以考进世界排名前100的大学,其中不乏常青藤和北大、清华。图为澳门培正中学路环校部
作为国内最早一批尝试AI教学的澳门培正中学,真切感受到了AI所带来的教育势能。
但很少有人知道,16年前,当学校从摒弃传统教学, 全力推行校园电子化学习、开展教学改革时,质疑声也不断传来。
有家长担心,改革后作业明显减少, 像初中数学甚至不留回家作业,会不会影响孩子的学习成绩?
孩子上课都带iPad,会不会容易沉迷网络,耽误学习?
面对校园内外的担心,校长高锦辉却坚持“ 不能用旧知识来培养现在的学生,去应对将来的生活。”
虽然没有现成可供参考的例子,但学校当年的教改并不是盲目地“摸着石头过河”。
底气则来自一场校内小范围的教学实验。
李振邦老师告诉外滩君,2012年的时候,学校曾挑选了一批各方面表现较为一般的孩子参与教学实验。
实验中孩子们抛弃了传统讲解-刷题的模式,开启了 大数据融合Steam的教学方式,进行理论、实践、创新及逻辑思维的训练。
慢慢地,这些在传统测评中可能连50分、60分都没有的学生,激发了极大的学习热情,分数也有了明显的提升。
另外,学校还有意识地收集 学生在学习全过程中的大量数据。
数据支持下,学校甚至可以根据孩子小学三四年级的英语成绩,预估出他们高中大致的英语成绩,而老师们则可以随时根据孩子学习掌握的情况,调整相应的教学方案。
融入AI教学后,这场高度重视教学质量的改革又发生了巨大的变化。
李振邦老师随手拍了张玩偶摆件的照片,是初一的孩子们制作的机器人3D打印模型。
恰逢春节,玩偶一手拿着红包,一手还拿着代表科技的扳手。
让人叹服的是,不少孩子都是刚刚转学而来,有些人甚至都没有任何编程基础。但不到半年,他们就能在老师的指导下,利用AI制图软件,生成3D打印模型。
随着课程体系的不断完善,原本在高年级才挑战的人工智能项目,也慢慢“下放”到了低年级孩子的手中。现在,培正中学低年级的孩子,也会配备适合孩子手掌大小的平板电脑。
最近,在大预言模型的帮助下,学校小学部的孩子们就成功在设计与科学课上,制作出有关澳门旅游的小程序,帮助游人规划公交线路。
可以说,人工智能的新时代巨浪,让所有人站在了同一起点上,每个人都有机会成为学习高手。
“玩中学”的AI课
在有限课堂里无限成长
当教育从“塑形”转向“赋能”,挑战也自然接踵而来。
在万物皆可AI的时候,孩子如何变得更有创造力?剥离技术细节后,让他们可以胜任未来的核心素养,又能如何培养呢?
在李振邦老师看来,最根本的目的,还是要 让学习发生在问题的解决之中。
澳门中学学生航空基础课程
李振邦老师也曾是培正中学的优秀毕业生。在加州大学柏克莱分校学习数学统计专业后,他又回到了母校,开始探索AI数学的教学。
为了让孩子们学习更为高效,他和同事们总是想办法 在有限的教学时间内,让学生尝试更多的探索。
比如这堂生动有趣的小学数学课。为了帮助小朋友们理解概率这个抽象问题,他们要先在IPAD上的LEGO – Spike图形化编程平台,动手搭建一个Steam模型。
一边探索有关概率的初步概念,还要结合编程完成自动化数据统计的任务,一边来验证自己预测的结果是否准确。
“进入高中后,我们会向数学和计算机能力都出色的孩子,开设高中数学AI课,继续学习机器学习所需要的数学知识。”
这些深入挑战机器学习领域的高中生们, 不仅从高一起,就要学习有关微积分、线性代数、统计等大学才要求掌握的高等数学知识,还要系统学习学术论文的写作与研究方法。
李振邦老师觉得, AI只是改变了知识获得的途径,但学习的本质,并没有改变。
当学科与学科之间的壁垒,在无形之中被打开,这反而对 学生自主学习能力、总结分析能力、整合资源能力等提出了更高的要求。
为此,培正中学慢慢形成了“ 公共课-专业基础课-专业前沿课题”的课程布局。学生们可以先学习基础编程、硬件设计和智能控制等基础课程,然后根据兴趣进入不同的跨学科项目小组。
像曾给李振邦老师留下深刻的印象垃圾分类项目。
学生要结合生物环保的相关知识,探索不同垃圾给环境带来的影响、了解不同垃圾最终的去向,只是基础内容。
接着还要应用AI解决一些问题,比如做出一个视觉模型,让垃圾可以自动分类,方便市民的使用。
当时,甚至还没有大语言模型,孩子们需要在4-5万个有关垃圾的图片数据中,来制作垃圾门类的数据模型。
“难度还是相当大的,此外他们还要去思考,我们这个系统的开发,对社会来说到底有没有积极的意义,还会产生哪些影响?”
这样的小组实践虽然理论轻量,但实际操作丰富,孩子们在学以致用中,真正来培养自己的创新能力、发现并解决问题的能力。
让每个学生都有成功的经验
用热爱点燃“AI胜任力”
人工智能时代,技术赋能于人,而非取代于人。但问题是, 怎么才能不被取代?怎么找到自己的价值?
像上文提及的3D打印,做出玩偶并不是结束。后续,设计组别的同学还会接力来设计玩偶不同的包装。学生们还要进一步分析市场上的销售数据,学着如何定价、如何从中获得收益。“3D打印”这个学习内容,被拓展到了一个产品线。
老师们会要求学生们准备工程笔记本,实施跟进孩子们的创作。“我们会不断追问学生,是怎么得出这样的设计?今天做了什么、明天又打算做什么?我们还能如何调整,得到不同的结果?”
最终 孩子们创造性的结果,也成了他们学业评价中的关键一环。
“即便他们在学习中会用生成式AI一些答案,但只要拥有自己的批判性思维也可以,我们更支持学生在这个过程中,学会如何思考。”
用“创造”代替“考试”,正是培正中学的“新评价”。同时,学校还积极“以赛代练”,鼓励学生们参加大大小小的赛事活动。
培正中学有一支组建多年的水下机器人项目小组,每年七月都会参加RoboCup@HomeEducation这项规模最大的国际自主服务机器人比赛。
学生们需要在规定的时间内,让机器人完成相应的动作。每一年,培正中学的学生们,都能杀出重围,拿到去美国参赛的机会。
李振邦老师还会更进一步,通过制作水下机器人,让学生实地参与真实发生的项目。
“我们会定点收集湖水样品,再用AI来分析湖水存在的藻类成分。如果某种藻类指标过高的话,就意味着水质开始变坏,来进行一个实时的监测。”
打开培正中学的页面,几乎全是学生获奖的信息。在一年上千项获奖信息里,学生们哪怕没有机会拿到班上第一名,却能在各种比赛中拿到澳门第一名、全国第一名、甚至是全世界的第一名。
更重要的是, 通过这些学以致用的课程和大大小小的比赛,燃起孩子们对于学习的热爱。
虽然学校四点半准时放学,在学校的教学楼和实验室,晚上八点、九点都能看到学生和老师的身影,甚至有时他们还会留到深夜11点、12点。
参加2024/2025乐高联赛(FLL)澳门总决赛
除了日常课上个别化学习外,想要专项化学习或者比赛中更进一步的孩子们,还可以课后一直留在学校开放的教室和实验室里,在老师的指导下继续做项目,不断钻研所需的知识。
“以往个性化教学和学习,最多只能做到分层教学。但AI技术融入原本电子学习的模式后,整个学习变得更加有趣和轻松。”
高锦辉校长介绍, 自这些趣味化的学习开始后,澳门培正中学的孩子们,学习成绩和效率也得到了明显的提升。
“以前培正中学留级的人数会比较多,但现在整个小学部一千多人,只有两三位同学留级;整个中学部留级的同学,只有1%—2%。”
采访后记
来势汹汹的人工智能时代,如摧枯拉朽般瞬间打破了教育的闭环。
以往人们常说,十年树木百年树人、要想得到收获,必然需要先埋下一颗种子,静静等待时间的酝酿。而现在,AI工具的运用也让时间沟壑被迅速填平,教学的方法、学习的内容,都被彻底颠覆。
与此同时,在人人都是智能体、人人都站在同一个起跑线的新时代下,有关教育的想象力,却被极大释放。
在澳门培正中学,我们看到的是师生们对新型教育态势的不断思考、不断实践,以更加开放包容的心态拥抱这场教育革命。而这,考验的不仅是教育者变革的决心、和与时俱进的智慧。
在我们发稿之时,关于人工智能教育的政策文件接连出台。
在这场科技革新的浪潮中,我们也希望期看到更多有关教学改革的鲜活案例,听到更过有关成长的故事,帮助我们的孩子,能在未来无畏挑战、行稳致远。
参考文献:
1.《澳门培正中学校长:习主席说,澳门的教育办得不错》人民网
2.《結合互聯網科技,促進師生的教與學效能──專訪培正中學推動電子教學的經驗分享》黃俊鴻
3.澳广视《澳门早晨-开卷有益栏目》
4.《澳门培正中学:12年AI教育的关键布局和核心经验》