吉林省實驗中學開設專業(yè)社團、加強“課程組合”、激活社會資源——讓人工智能在學校生根發(fā)芽

　　“我提高了馬達速度，這次完成任務提高了2秒。”中午，在吉林省實驗中學行知四樓機器人競技室里，幾名學生和指導教師劉明浩正在不斷調試設備、探討方案……利用午休時間在科技教室交流AI自研項目，已成為該校社團成員們自主學習的常態(tài)。

　　“學校要成為學生擁抱人工智能的重要場域。”在吉林省實驗中學黨委書記、校長辛萬香看來，學校推進人工智能教育主要有兩個目標，一是培養(yǎng)適應人工智能時代的人才，二是培養(yǎng)能研發(fā)人工智能的人才。多年來，吉林省實驗中學通過開設專業(yè)社團、加強“課程組合”、激活社會資源等多維度持續(xù)深耕人工智能教育。

　　開設專業(yè)社團在探索中拓展學習領域

　　“這個小車轉彎時還是不夠靈活，再想想如何改善？”吉林省實驗中學人工智能與機器人編程教師劉明浩的雙臂在胸前平行舉起，邊模擬小車轉彎邊進行講解。已經(jīng)連續(xù)幾周，他每天中午為即將代表學校參加全國智能無人車大賽的學生進行輔導。

　　“這次參加國家比賽還是有點兒緊張。”在剛剛結束的2024吉林省中小學人工智能綜合實踐活動中拿了“智駕競速——無人車挑戰(zhàn)賽”項目三等獎的初二年級學生張懿軒，將代表學校參加國賽。他告訴記者，入學前自己沒接觸過人工智能，但看到學校社團招新，他毫不猶豫地報名了。經(jīng)過初步學習后，張懿軒特別喜歡編程和無人車，每天都會積極參加中午的社團活動。

　　劉明浩介紹，在吉林省實驗中學，社團活動對于學生的基礎沒有要求，只要感興趣就可以參加。零門檻加上專業(yè)的指導，學校人工智能社團每學期都是“熱門爆款”社團。在他看來，社團不僅會激發(fā)學生的探索興趣，更是為學生進一步學習提供平臺。

　　“人工智能社團、機器人編程、開源硬件這些社團，學生很喜歡。”吉林省實驗中學校長助理、教務處主任劉宗海介紹，目前學校共開設開源硬件社團、航模社團、機器人社團等科技類社團10余個，涉及人工智能多方面內容。根據(jù)社團類型、活動特點和選課學生的年級，每周開設1—4節(jié)課，學生利用午休和自習課時間參加活動。

　　此外，為了更好地開設社團活動，吉林省實驗中學還配備了人工智能實驗室、機器人競技實驗室、3D打印創(chuàng)客教室等智能化學習環(huán)境；社團開展教學中，教師多采用啟發(fā)式教學培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，也鼓勵學生參加機器人、創(chuàng)意編程、數(shù)學建模等各類科技創(chuàng)新比賽。

　　“學校每年有計劃地選送教師參加省市及全國科技指導教師培訓，參訓教師先后取得了青少年人工智能輔導師、青少年軟件編程指導教師、吉林省人工智能骨干教師等資質。”劉宗海說。

　　加強“課程組合”，在親歷中感受人工智能

　　“生成對抗網(wǎng)絡是一種深度學習模型。在模型訓練過程中，我們可以對模型的超參數(shù)進行調優(yōu)，如學習率、批大小等，來提高訓練效果和生成圖像的質量。”在吉林省實驗中學高一（11）班“AI藝術生成”課堂上，信息科技教師曲維燕正在指導學生利用人工智能技術實現(xiàn)文生圖的作品創(chuàng)作。

　　同曲維燕一樣，多位教師講授的專業(yè)的人工智能課程，已經(jīng)在吉林省實驗中學高中部全面普及。其實，早在2010年，吉林省實驗中學就開始積極布局人工智能與學校學科教學的融合。

　　“我們一邊實施課改，一邊把原來的科技創(chuàng)新活動升級打造成一個體系完整的校本課程，也就是創(chuàng)新課程。”吉林省實驗中學教務處副主任李星婷介紹，學校為了將人工智能教育融入日常課程體系中，在“課程組合”上下起了功夫，以實現(xiàn)人工智能教育在每一名學生的身上真實發(fā)生。

　　“人的智能行為是通過大腦的不斷學習形成的，所以發(fā)展人工智能的重要一步就是讓機器模擬人腦的思維過程。那么，如何來讓機器學習呢？”在數(shù)學學科活動課上，教師關惠玲拋出問題后，借用醫(yī)療機器人和汽車自動駕駛的例子，并通過數(shù)學建模案例，讓學生體會如何提出問題、如何獲得數(shù)據(jù)、如何應用算法，從而思考數(shù)學與人工智能的關系。

　　目前，吉林省實驗中學的“課程組合”重點凸顯數(shù)學、信息技術、科學這3門學科在AI教育中的基礎地位，以培養(yǎng)學生的計算思維、數(shù)學建模以及深度學習的能力為核心目標。

　　在“課程組合”的具體落實中，學校教師通過真實案例讓學生直觀理解AI應用，引導學生從這些典型場景中抽離出來，深入探討計算機視覺、自然語言處理等領域，通過互動操作和案例分析來學習核心算法。在這一過程中，學校特別重視培養(yǎng)學生計算思維、創(chuàng)新能力等，特別是在涉及信息科技相關課程的實踐環(huán)節(jié)中，教師會引導學生使用圖形化編程、Python（編程軟件）和開源硬件等，親自實踐AI算法，讓學生發(fā)揮自己的聰明才干解決問題，從而切身體驗到人工智能的樂趣，增強學生通過“人機協(xié)同”解決問題的能力與信心。

　　“學校開展人工智能教育不能只圍繞著人工智能的三大支柱——大數(shù)據(jù)、算法、算力展開，更要深刻把握住人工智能教育的本質，就是要利用機器智能助推人類智能的發(fā)展，培養(yǎng)學生在真實世界解決問題的高階思維能力！”劉宗海表示，隨著技術進步產(chǎn)業(yè)變革，很多職業(yè)可能現(xiàn)在還沒有，未來有很多不確定性。“學校開展‘課程組合’，開設人工智能與學科教學融合的各種綜合實踐課程，歸根結底就是為了提升學生未來在真實世界應對不確定性的能力。”

　　激活社會資源，在匯聚中培養(yǎng)科研精神

　　“目前，人工智能有5個主要研究方向，分別是機器學習、知識工程、自然語言處理、計算機視覺、機器人……”在吉林大學人工智能學院副教授、博士生導師宮洵《“新”人工智能：引領國際前沿》的講座上，學生們認真聽著人工智能的變革歷程、當今前沿和未來趨勢、廣泛的就業(yè)方向。

　　作為吉林省實驗中學的杰出校友，宮洵每學期都會到母校舉辦人工智能前沿講座，而這正是吉林省實驗中學依托社會資源，打破學校人工智能教育的壁壘，不斷擴大“朋友圈”的舉措之一。

　　吉林省實驗中學采取了一系列具體做法打通人才培養(yǎng)的路徑。“除了開發(fā)課程、開展主題實踐活動外，我們還與吉林大學、省科技館、中國科學院等科研機構進行多角度合作，發(fā)揮高校、科研機構在創(chuàng)新人才早期培育與識別、指導學生科學探究等方面的助推力。”吉林省實驗中學副校長紀少昆告訴記者。

　　2023年，學校高二年級學生宋帛翰成為中國科學技術協(xié)會和教育部共同組織實施的人才培養(yǎng)計劃——英才計劃的成員。當年寒假期間，在“混合現(xiàn)實之眼”項目中，宋帛翰在曾任吉林大學計算機科學與技術學院和軟件學院院長胡亮教授的指導下，就眼動追蹤、計算機視覺、自然語言處理、數(shù)據(jù)流毫秒級傳輸?shù)纫幌盗惺澜缱钋把丶夹g展開了大量學習。

　　“學習中，我學會了如何對未知領域開展學習，更學會了堅持，體會到了科技人為祖國科創(chuàng)事業(yè)永不言敗的精神，我也會在科技創(chuàng)新的學習路上不斷努力。”宋帛翰說。

　　“人工智能是兼具科學、技術、工程與方法的龐大學科。為了更好地夯實學生的學科基礎，學校從2021年開始，開設了大學物理、大學化學、人工智能等大學先修課。學校初高中學生都可以來聽，完全開放式教學。”吉林省實驗中學科技創(chuàng)新中心負責人李明明告訴記者，在大學先修課中，授課教師將大學知識從中學的角度融合進教程中，既開拓了學生的視野，也使他們的知識能力水平達到了一個新的高度，努力為進一步的學科融合打下堅實的基礎。

　　開放，融通，資源匯集。吉林省實驗中學創(chuàng)新教育培養(yǎng)模式培育了一批“小小科學家”。截至2023年，學生參與科技創(chuàng)新競賽，累計獲得省級以上獎牌312塊，獲得省級以上獎勵項目210項，國際獎牌15塊，共有30余人被保送至北京大學、清華大學等國內外知名大學。

　　“我們深知，人工智能教育不應僅限于課堂理論，而是要實現(xiàn)理論與實踐的深度融合。通過不斷探索和努力，助力學生站在人工智能前沿，把握時代脈搏，成為具有國際視野和競爭力的新時代人才。吉林省實驗中學將不斷完善人工智能教育，在新時代提交一份滿意的教育答卷。”辛萬香對未來充滿信心。