臺北市國中小學人工智慧(AI)教育的推動

資料來源
60-06
文/曾振富

 前言


人工智慧源自於英國「人工智慧之父」的艾倫‧圖靈(Alan Turing,1912-1954),並於1956年美國達特茅斯會議中將會思考的電腦稱做「人工智慧(AI,Artifical Intelligence)」(三津村直貴,2018;坂本真樹,2018),人工智慧的發展開始對人類生活產生許多重要的影響。無論是日常生活的用品(如冷氣、冰箱、洗衣機、掃地機等),或是醫療、商業、駕駛等環境,幾乎到處都可以看見人工智慧所帶來的方便與效益。面對人工智慧革命性的發展,世界各國莫不透過教育的策略來回應這個時代的大轉變。筆者認為這樣的教育回應也反應在兩個層面上,也就是開始關注教育孩子人工智慧的相關知識,以及如何應用AI環境來輔助學習。從市面上五花八門的人工智慧書籍,可以發現相關知識與資源的普及;另外在市場上玲瑯滿目的學習機器人、教育部因材網適性學習平臺等個別化與適性化的學習陸續出現,也意識到學校教育正面臨智慧化的轉型。檢視目前國中小學習階段的內涵,教育孩子人工智慧相關知能部分仍相對貧乏。因此,推動臺北市國中小學人工智慧(AI)教育,需要從課程教材研發、創意教學設計等教育作為,提供學童體驗、了解人工智慧的經驗。進而能面對與應用,達到培養人工智慧素養,適應未來人工智慧生活的目的。

 壹、人工智慧課程教材研發


縱使大專院校不乏多樣的人工智慧相關課程教材,但是大部分都是為大專生或是專業學習人工智慧的學生而設計。專門為國中小學教育而開發的科普級課程教材幾乎闕如。雖然在發展臺北市國中小學人工智慧教材前,國內已經有企業首先出版相關教材,如王建堯等(2019)的《人工智慧導論》,然而內容比較接近專業人工智慧內涵,不適用於國中小學的學童。因此,臺北市依照108新課綱的議題融入精神,研發一套屬於臺北市國中小學的人工智慧教育教材。這也是國內繼教育部出版的第一套教材後,所出現的首份適合臺北市國中小學的人工智慧教育書籍。這份教材的目的不是要培養人工智慧的技術人才,而是希望透過概念式的引導與體驗,讓孩子從接觸、認識、到瞭解人工智慧,奠基終身學習應用人工智慧的素養。教材內容以每個單元主題一至二節課為度,不以技術本位來編寫,而是安排在體驗活動中認識人工智慧的基本概念與應用為主要內容。同時採用螺旋性課程與議題融入的思維來編輯,讓每個單元活動都可以單獨抽出來上課,也可以合併數個活動來進行。我們根據不同的學習階段,編輯了國中及國小的教材。適合國中學習階段的《揭開人工智慧的面紗》共有十篇,以培養學生瞭解人工智慧「知道AI運行的理路」為主軸,透過閱讀、遊戲與模擬實作等方式,讓學生從中體會與瞭解人工智慧的運作概念,希望學生可以達到「共譜AI生活的戀曲」的人工智慧素養。適合國小學習階段的《生活中的人工智慧》共分為低年級四篇,以接觸人工智慧為主軸,讓小小朋友親自看見、聽見及溝通等方式實際體驗人工智慧;中年級共有六篇,以生活中的人工智慧為主軸,從食、衣、住等三個層面讓兒童從生活中體驗人工智慧;高年級的八篇則從行、育、樂,以及如何面對未來人工智慧生活為主要內容。

教材封面如圖1,整個規劃編輯的架構如表1及表2:


圖1. 臺北市國中小學人工智慧教材
(資料來源:臺北酷課雲 https://sites.google.com/csjh.tp.edu.tw/taipei-ai?school_type=%E5%9C%8B%E4%B8%AD&school_code=313302&role_type=teacher&uuid=)


表1.《生活中的人工智慧》教材架構


表2.《揭開人工智慧的面紗》教材架構


每個單元教材採用體驗與探究的精神編寫,內容符合各學習階段學生能力為考量。單元內容首先會以漫畫形式引起學生的學習動機,並提示單元探究的方向;接著是單元名稱及重點,點播出單元主題的內容;再來是教材的內容,提供學生體驗與探究的學習內容;後面還提供教學活動設計的示例,提供教師進行教學的參考。這套教材從架構規劃到付梓出版歷經一年多的時間,由臺北市國中小現職資訊領域及非資訊領域教師共同編輯,這樣比較能兼顧學生的資訊素養程度及一般科普學習的精神。筆者除擔任主編,負責整體架構的規劃與綜理相關的行政程序與出版事宜外,也主筆國中跟國小各一個單元的撰寫。整份教材在編寫階段,同時邀請周建興、張玉山、顏榮泉、蘇豐順等教授群撥冗審查與協助,讓教材保有一定程度的品質。最後教材也在教育部資科司司長、臺北市教育局局長,以及主編的序等眾人肯定與支持下出版。教材放置於臺北市酷課雲網站(https://cooc.tp.edu.tw/)提供所有教師及學生閱覽及應用。

 貳、人工智慧創意教學設計


課程教材出版後陸續獲得許多教師與教授,以及他縣市的重視與鼓勵。在臺北市我們也持續辦理「探索生活智能AI教學工作坊」,其中一般類分為國中一梯次、國小二梯次,各兩場的增能研習,將這套人工智慧教材介紹給國中小學教師,鼓勵應用於自己的領域教學。同時也進行「探索生活智能AI教學甄件」活動,刺激教師對這套教材的使用動機。今年更積極進行教材出版後的推廣工作,請各位作者撰寫人工智慧創意教學設計「課程包」,提供單元教學示例給教師及學生進行人工智慧教學活動使用。

課程包的設計內容會以已經出版的第一套教材為核心,選取部分內容進行教學設計,未被選取部分則是未來繼續發展的素材。整個課程包的內容包含教學投影片及教學設計兩部分,教學投影影片依照教學進程而設計;教學設計則包含教學規劃、模組教學建議、教學活動設計、參考資料、閱讀資料、活動單、及素養評量等。以下將以筆者撰寫的《未來AI生活大預測》為例說明。


圖2. 教學投影片

一、教學理念與目標
首先,在教學規劃中提供教學設計的理念與目標如下:
面對人工智慧(AI)社會的發展,培養終身學習素養的未來公民,成為當今科技社會重要的目標。透過學生探索人工智慧的這項素養,才能在多元多變的環境中適應社會生活。本學習設計秉持探究學習與模組化課程規劃的策略與精神,設計孩子探索「未來AI生活大預測」活動,培育面對未來AI社會的生活素養。本活動屬於國小第四學習階段,具體的學習目標在於「能探索與準備未來人工智慧(AI) 的生活」,轉化成的五個子目標:(1) 能知道目前生活中的人工智慧(知識),(2) 能了解人工智慧發展的等級(知識),(3) 能預測未來人工智慧的生活(技能),(4) 能準備並適應未來人工智慧的生活(情意)。教學設計的4個小段可以有不同的組合,端賴教學時間與內容考量的分配。透過不同活動與任務安排,讓孩子在探究的學習策略中,體現對「未來AI生活大預測」之學習成效。

二、教學模組
其次針對模組教學提供建議,讓教學設計可以拆解成不同的教學需求段落,教師可以隨意選擇跟組合到自己的教學之中。例如:



三、教學設計與評量
教學活動設計部份則以單元教學目標為指引,規劃模組化的學習經驗作為教學的內容,並採用符合新課綱的素養教學、各種探究教學,或自主學習等策略進行設計,同時列出相關的參考資源。其他的閱讀資料與活動單則是搭配教學目標與設計而發展。最後提供素養評量的建議,作為教學活動後的評量參考。例如:





 結語


誠如教育部郭伯臣司長在臺北市第一套人工智慧教材序中所說,臺北市非常重視人工智慧教育,也出版適合國中小學生的人工智慧教材。教材內容著重人工智慧在生活上的實際應用,用淺顯易懂的方式對人工智慧的原理進行闡述。同時依照國中小有不同難度與實例的安排,可以滿足不同程度學生的學習需求,與教育部出版的《和AI做朋友》(石昭玲等,2019)有相輔相成的效果。除了教材的完成外,相關的教師增能與徵件活動,和後續創意教學課程包的設計,都將持續作為臺北市國中小學人工智慧(AI)教育推動的軌跡,讓人工智慧教育可以在國中小學扎根,達到培育學童的人工智慧素養,適應未來的人工智慧生活。
 

 參考文獻
三津村直貴 (陳子安譯)(2018)。圖解AI人工智慧大未來:關於人工智慧一定要懂得96件事。臺北市:旗標。
王建堯、王家慶、吳信輝、李宏毅、高虹安、張智星、…蘇上育(2019)。人工智慧導論。新北市:全華圖書。
石昭玲、陳建宏、林俐儀、彭美玉(2019)。和AI做朋友-相逢篇:人工智慧有意思。臺北市:教育部。
坂本真樹 (陳朕疆譯)(2018)。AI必修課:日本情感研究權威的人工智慧秒懂攻略。新北市:世茂。




曾振富
臺北市大安區金華國民小學校長