搭配新課綱 全台第一份人工智慧AI教材今年上路

去年暑假先由成大電機系教授幫台南二中的資訊科和數學科老師上課增能,「上的是大學的AI課」,再由高中老師開發出一套對高中生的課程。圖/涂益郎提供
去年暑假先由成大電機系教授幫台南二中的資訊科和數學科老師上課增能,「上的是大學的AI課」,再由高中老師開發出一套對高中生的課程。圖/涂益郎提供

教育部從小學到高中都有計畫引入AI教育。」12年國教新課綱將於今年8月上路,教育部正著手準備給台灣學生閱讀的人工智慧(AI)教材,預計今年教材就會正式出版,這也是台灣第一套由老師自己設計的AI教材。

教育部資訊及科技教育司副司長劉文惠指出,教育部正在發展中小學的AI補充教材,預計今年6月前會正式完成,數位教材和相關資源會放在網路上,讓老師下載,也有可能發行成書或手冊,讓想要把AI融入課程的學校、老師,在108學年的新學期就有準備好的課程模組可以運用,「而不是從無到有摸索。」

教育部計畫推動從國小、國中到高中的AI教育。師資與教學的時間則可以利用12年國教新課綱中「資訊科技」(國高中必修科目)其中的彈性時數。

劉文惠指出,教育部正在結合大學團隊和中小學老師,共同合作發展從小學到高中的AI教材,適用對象包括老師和學生,包括培訓老師的教材,以及提供學生的教材。

劉文惠表示,因為AI是融入資訊科技等課程,因此採取的是課程模組,讓現場老師在新課綱上路後,可以馬上有現成的課程使用。

劉文惠說,這套AI課程包括簡介、背景知識、基礎概念等等「AI科普」,包含四項原則,首先是以深入淺出的方式,引發學生的自我學習興趣;第二是解釋原理,讓學生瞭解操作機器人背後的原理;第三是提供淺顯易懂的範例;第四是動手操作,「有基礎的學生上了高中之後,也可以在探究實作課程中練習題目。」

●高中師「補修」大學AI課 辨識狗貓的特徵值 了解AI「監督式學習」

台南二中跟成大電機系合作,開發出一套給高中生的AI教材,高中老師要先「補修」大學的AI課,再設計出適合高中生的課程。課程中,讓學生從看圖片練習分類、辨識「貓」、「狗」,從拆解鬍鬚、耳朵等等特徵值,引領學生認識「分類器」等基本觀念,進而了解人工智慧的「監督式學習」。

教材負責人、台南二中資訊組長涂益郎說,下學期他在自己開設的多元選修課程「從零開始學AI」會先試行這一整套課程,把設計的教案、教材「跑」一次,把所有困難盡量排解掉,再滾動調整,之後就會公布給全國老師使用。

「大陸之前有出一本高中生使用的AI教材,對於台灣的教育界衝擊很大」,涂益郎表示,整個台灣都在瘋那本書,也希望可以針對台灣學生做一套適合台灣學生的AI課程。

涂益郎說,去年5月開始籌備這項計畫,去年暑假先由成大電機系教授幫南二中的資訊科和數學科老師上課增能,「上的是大學的AI課」,再由高中老師開發出一套對高中生的課程。「老師先學過了,再轉化成適合教給高中生的」。

「有些內容真的太難,連數學老師都投降!」涂益郎說,有些AI內容對於高中數學老師來講實在太難,因此之後又引入台南一中、聖功女中等外校的資訊科教師,總共12位教師一起研發教材。

涂益郎說,「監督式學習」的概念是「有標準答案」的學習,就好像我們知道如何要訓練電腦能夠分辨蘋果跟梨子,因此在訓練過程中,給予大量蘋果和梨子的圖片,而且清楚的告訴電腦每一張圖片所屬的水果種類是什麼,經過這樣的訓練後,當我們再給予一張新圖片時,電腦就能夠透過先前的訓練做出判別。

相同的範例,「非監督式學習」則是給予電腦大量的圖片時,並沒有給定每一張圖片所屬的類別,反而是希望電腦能夠在大量的圖片中,自動去解析並且歸納出規則,接著自動分辨每張圖片的類別。

涂益郎說,要訓練電腦做到人工智慧,非監督式學習才是很重要的項目。例如,AlphaGo早期用監督式學習,早期是「餵」很多棋盤的盤面給它,但它最後可以衍伸成自己可以學習。

此外,涂益郎在課程中也會帶活動,請學生一人帶一樣水果到課程上,讓學生先分類,例如形狀、顏色、有籽無籽,並且建構出一些模組。之後,老師再拿出自已帶來的水果,請學生套用在決策的模型並分類,涂益郎說,這個叫做「決策樹」,是一種演算的方式。

去年暑假先由成大電機系教授幫台南二中的資訊科和數學科老師上課增能,「上的是大學的AI課」,再由高中老師開發出一套對高中生的課程。圖/涂益郎提供
去年暑假先由成大電機系教授幫台南二中的資訊科和數學科老師上課增能,「上的是大學的AI課」,再由高中老師開發出一套對高中生的課程。圖/涂益郎提供

AI 教育部 課綱

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