鹅厂用游戏教海淀学生机器学习？北师大评测：计算思维提升超80%

衡宇 明敏 发自 凹非寺

量子位 | 公众号 QbitAI

北京市中关村第三小学，这所海淀知名小学，搞AI启蒙的画风是这样的：

【资料图】

学生跟随动画故事到达未来世界月面都市，帮助喜羊羊、企鹅小Q等主角解决城市危机。

全程不需要上机操作，在老师引导下，通过角色扮演、小组互助解决剧情中隐藏的一个又一个趣味任务，潜移默化理解机器学习原理——怎么给AI数据打标签，AI如何分类、识别数据。

可能有人要问，这种方式能有效吗？

课程研发阶段，北京师范大学曾用小规模教育实验方式测试效果，最后评估得出：

体验过后，学生计算思维整体均值提升83.9%，并对编程和AI产生了较高兴趣。

近日，中国人工智能学会发布的《中国青少年人工智能与编程启蒙现状调查报告》指出，接触过人工智能和编程的孩子，在创造力、计算思维等能力方面表现更好。

果然还是得看顶尖小学啊！

其实，中关村三小这堂创新课是基于一个公益小程序的延展变形：腾讯“AI编程第一课”。

这个小程序能否帮更多城市甚至乡村的孩子，启蒙AI和编程？

量子位进行了上手实测。

“AI编程第一课”小程序，构建了一个动画世界。

在主人公企鹅小Q前往“梦想城”追梦、飞向“月球都市”解决城市危机的两个故事中，引导小朋友一步步帮小Q解决遇到的实际问题，在其中初步理解编程和AI知识。

小程序主要涉及“编程启蒙”和“AI启蒙”两个版块：

“编程启蒙”侧重培养计算思维和人机互助意识。

编程基础结构等知识概念被隐藏在故事情节中。比如，如何帮小Q和它的机器人朋友小9设计路线图，在复杂城市地图中找到清洁能源，顺利运行汽车？

青少年手动拖动“前进一步”、“向左转”、“向右转”几个积木块，就能设计行驶路线。

小程序会直接根据小朋友设计的路线启动运行，即使路线设计错误。这样能让青少年更直观地判断分析问题，做出相应调整。

循环结构的编程知识同样被隐藏在游戏互动中，让青少年了解如何能提升效率。

当下，GitHub Copilot等AI编程工具辅助人类写代码，已成为最新兴的一类人机协作。

“AI编程第一课”也设置了虚拟人机对话环境，让孩子更好地理解，人类可以借助AI解决问题。比如，人类只用准确描述需求，就可以让AI助手来编写程序。

进而利用“为小汽车编写自动避障算法”的剧情任务，引导青少年向AI描述目标和需求。

在“编程启蒙”章节的最后，青少年还能创作自己的编程小作品，让机器人小9跳舞。

这属实是另一种画风的巩固知识了。

“AI启蒙”版块，则设置了月球探险的故事，核心是引导青少年训练AI，从而理解机器学习原理。

AI特征学习、AI输入-计算-输出等知识，都能在其中找到影子。

比如，AI特征学习“打标签”这一技术过程，被设置成让青少年教机器人学会识别目标物体来理解。

模型的输入、计算、输出三步原理，则被隐藏在种菜解决粮食危机的故事情节中。

孩子们需要选择出合适的条件，让计算结果达到标准，才能输出模型。这让孩子们对“构建AI模型”有了初步认识。

做任务初步了解人工智能原理和应用后，孩子们还能尝鲜时下流行的AI作画和AI作曲。

选择对应风格，即可“以图识图”得到一张画作。

或者是画一条曲线，让AI识别线稿后，生成音乐。

利用腾讯天琴实验室的“琴乐”一站式音乐制作、“MUSEAI作画”视觉生成等技术，实现的AI作画作曲，能结合大多孩子们对音乐画画的天然爱好，激发他们体验、探索AI的兴趣。

这个小程序甚至细节到，它的主题曲都是完全由AI创作的！

包括谱曲、编曲、混音，甚至演唱者也是虚拟人。这应该是国内首支AI原创的歌曲，也是利用QQ音乐AI技术实现。

另外，依托自研的虚拟仿真实验室，腾讯扣叮为“AI编程第一课”打造高拟真学习场景与丰富的交互学习功能。在“纯境”“梦想城”等章节中，课程结合动态场景渲染等游戏技术，让孩子们在更拟真的环境中，运用AI与编程解决实际问题；在高精度实时渲染、高仿真物理规律模拟等游戏技术支持下，孩子们可体验高仿真模拟机器人编程、搭建与运行过程。

小程序全部体验完需要1小时左右，每个章节大约20分钟，结束后系统会提醒孩子们，该休息眼睛了。

这种“玩中学”的启蒙形式，已经被教育部校外教育培训监管司等四部门联合推荐，甚至走进小学课堂。

我们找到腾讯幕后团队，了解了他们的一些思考和行动。

“AI编程第一课”与非营利组织code.org发起的项目Hour of Code有异曲同工之妙，都是让学生在1小时“玩中学”的过程完成与编程的第一次亲密接触，而非提升少儿具体的编程技能。

腾讯邀请北京师范大学做学术指导单位，组团全球多所顶尖高校的专家一同参研，拍板定下通过“玩中学”，为零基础青少年启蒙AI编程。

用香港大学教授王敏红的话来说，“玩”是一种可感知、可触摸的方式，能够培养学生的计算思维能力，同时引导学生与人工智能协作解决问题，“值得推广”。

在“玩中学”理念下，参研专家团队为“AI编程第一课”提供了清晰的底层逻辑。

先说内容设计的科学性。

尽早接触AI和编程，在国内外都是大势所趋。但要想达到更好效果，应该优先考虑孩子的兴趣所在和接受能力。

“AI编程第一课”，就是通过给定趣味情景思考任务，先“玩”，循序渐进让孩子学会拆解并解决问题，将“学”的结果置于其中，达到启蒙目的。

参研专家团队层层把关，让其中每一个互动体验、每一个词汇概念在学术层面都立得稳，同时兼顾平衡了孩子的兴趣点。

一个简单例子，项目负责人凌琪斌提到，机器人小9这一角色，是根据专家建议特意增设的。

小Q和机器人小9在探险过程中互相学习和帮助，强化这样一个角色，能帮助孩子们更好理解“人机协同”的概念。

其次，就是让人大附中信息技术教研组组长袁中果点赞的特色和优势：沉浸式、游戏化、大IP带入。

“沉浸式”和“游戏化”带来的是趣味情景化的主动性学习，“大IP带入”则指向喜羊羊、灰太狼等经典角色的吸引力和陪伴。

“AI编程第一课”全程以生动形象的方式呈现抽象的概念，让孩子更易理解和接受，并始终积极参与其中。

最后，一个值得关注的问题，如何判断孩子通过1小时体验，有没有被启蒙？

北师大根据计算机教学学术理念，设计了让效果可评估、可量化的标准，供老师和家长参考。评估标准涉及4个维度：计算思维的基本能力、问题的基本解决能力、编程与数字基本素养、人工智能基本素养。

至于为什么要助推AI编程启蒙，项目组给出了自己的考量。

ChatGPT爆火后，家长对AI和编程教育有了更高关注度。

凌琪斌介绍，腾讯一直在关注青少年编程公益教育。在新时代背景下，我们希望可以联合专业、顶尖学术机构，让家长能拥有一个可信赖的家庭启蒙助手，帮助孩子初步认识AI和编程，激发主动探索的兴趣。

今年，ChatGPT高潮让世界相信，下一个时代属于AI。

在这样的时代背景下，了解、掌握AI，就成为全社会的新命题。

但是结合现状看，我国青少年编程和AI启蒙还停留在很早期的阶段。还有以下几点不足：

《中国青少年人工智能与编程启蒙现状调查报告》显示，学校信息科技老师和家长，普遍认同“未来掌握编程和人工智能的相关知识极为重要”，但超半数青少年尚未接触过相关知识。

学习过编程课的，大部分首次接触编程都是通过校外培训机构。其中一二线城市家庭中子女接受过编程教育的比例，明显高于其他地区。

“AI编程第一课”是腾讯解答时代命题的一次尝试。

从自身定位出发，腾讯用技术打造了小程序这种人人可体验的平台，让AI编程启蒙更快速、便捷走向全国青少年。

学校教育当然要发挥主导作用。当下，相关政策不断在推动校内外资源充分整合，鼓励社会力量为青少年提供更优质的科学教育。

在教育部校外教育培训监管司指导下，腾讯定制了“AI编程第一课”校园版，将走进全国各地小学，成为大多数青少年AI编程第一堂课。

昨天中关村三小的创意课堂，是进校第一站。9月内，还将在北上广深、南京、成都等一二线城市中20多所学校落地试点。

“从10月起，‘AI编程第一课’就会陆续走进陕西、湖北、江西、重庆等省市地区乡村中小学，帮助教育资源相对欠缺地区的青少年接触AI编程。”凌淇斌介绍项目计划时难掩兴奋。

考虑到部分地区硬件设备有限，鹅厂特意设计了“无屏教学”模式的AI启蒙课，也就是开篇中关村三小师生体验的互动课堂。

中关村三小课程部副主任郝石佩在课后反馈，不插电的互动课程，是新课标的重要方向，也完全调动起了学生的主观能动性。

腾讯也会为各省市地区小学教师开展线上培训活动，帮助他们更好地教学。

“AI编程第一课”正式发布前，腾讯曾定向邀请一些乡村的小朋友进行体验。

一位一年级同学写下了自己的课后感受：

我还不太会操作电脑，但是觉得动画片很有意思。

正是这种“有意思”，让电脑操作尚不熟练的孩子，越过壁垒，和AI、编程有了直接触碰。

老话“学计算机要从娃娃抓起”，在当下新时代语境中，就应该是“学AI、编程要从娃娃抓起”。

怎么抓起？

让每一个孩子，都有机会参与其中。

就像凌琪斌期待的，为全国各个地区的更多孩子种下AI和编程的兴趣种子，生根发芽，与AI时代快乐共处。

— 完 —

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