1. 方案背景

1.1人工智能創(chuàng)新教育解決方案背景

人工智能已成為引領未來的新興技術，中國將人工智能列為國家重點發(fā)展戰(zhàn)略，對人工智能的發(fā)展做出了總體部署，全面加速人工智能在研發(fā)應用和人才培養(yǎng)的步伐。2017年國務院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，文件指出要緊抓人工智能發(fā)展的重大戰(zhàn)略機遇，積極參與構建各級人工智能科技創(chuàng)新體系，在中小學階段設置人工智能相關課程，建設和完善人工智能科普基礎設施，并開展形式多樣的人工智能科普活動。2019年，中共中央、國務院印發(fā)的《中國教育現(xiàn)代化2035》為新時代開啟教育現(xiàn)代化建設新征程指明方向，系統(tǒng)提出了八大基本理念，即更加注重以德為先，更加注重全面發(fā)展，更加注重面向人人，更加注重終身學習，更加注重因材施教，更加注重知行合一，更加注重融合發(fā)展，更加注重共建共享。這些理念更加偏向人才的全面培訓和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為新時代教育提供了根本遵循，也順應了國際教育發(fā)展趨勢。

1.2人工智能創(chuàng)新教育解決方案需求

傳統(tǒng)Steam編程教育，已經不再適用于人工智能的教學，人工智能教育的理論與實踐應該結合更緊密，目光應該從傳統(tǒng)的編程教育轉向：算力、算法、數(shù)據(jù)、場景的構建，學生通過人工智能原理、場景學習可以理解、掌握AI實現(xiàn)的方法和過程。理解人工智能核心知識點：機器學習、深度學習、計算機視覺、語音識別，文字識別。挖掘數(shù)據(jù)價值：感知、推理、行動和調整的實現(xiàn)全過程。

目前人工智能教育市場面臨的問題：

• 教什么：缺乏有針對性和實用性的課程 ；

• 誰來教：信息素養(yǎng)教育的師資力量有待提升;

• 學什么：可以實際操作的教輔不多，且以傳統(tǒng)創(chuàng)客教育+編程為主；

• 配套環(huán)境：缺乏動手的普適性實驗室。

人工智能教育的實驗，應當是原理的剖析，重點是在實驗場景的創(chuàng)建，實驗應該是人工智能在生活中的應用場景在實驗室的微縮實現(xiàn)。在實現(xiàn)原理、實驗過程要跟生活場景相對應。通過實景的教學實驗能全面提升學生的邏輯能力、數(shù)學能力以及學習能力，合理教學對學生成績也有積極作用，人工智能教育中實驗場景的缺失，會造成學生對理論的理解難度增加。學生實驗的結果成功或者失敗，是實踐過程的一個綜合體現(xiàn)，結果需要緊密結合過程，過程的操作好壞，直接會影響到結果。在人工智能教育中，實驗結果的目的是在過程中提升，學會分析思考，并且開創(chuàng)性改良。

根據(jù)行業(yè)反饋，目前人工智能教育市場，需求的是人工智能的教學系統(tǒng)、實驗平臺，以及合適的教學用具，人工智能過程學習的實現(xiàn)本地化實現(xiàn)，可以配合教材用于step by step 教學使用，是現(xiàn)階段人工智能實驗室構建的基礎。

1.3人工智能創(chuàng)新教育解決方案設計思路

在智能+時代，學生學習不僅僅是學習掌握的知識，更應該培養(yǎng)學生的創(chuàng)造力和智能思維。隨著人工智能的迅速發(fā)展，以信息化、人工智能、區(qū)塊鏈為基礎的新行業(yè)將會興起，掌握更多的信息技術知識或將成為孩子們將來的立生之本。作為科技企業(yè)，拓展創(chuàng)新，不斷將科技前沿知識和最新技術成果融入實驗教學，豐富內容，改進方式；注重實效，強化學生實踐操作、情境體驗、探索求知、親身感悟和創(chuàng)新創(chuàng)造，著力提升學生的觀察能力、動手實踐能力、創(chuàng)造性思維能力和團隊合作能力，培育學生的興趣愛好、創(chuàng)新精神、科學素養(yǎng)和意志品質。

基于此，唯眾出的K12人工智能創(chuàng)新教育解決方案將AI與學科教學、師資建設、學生發(fā)展結合起來，支持教師智能教育素養(yǎng)培訓，培養(yǎng)有能力與世界建立廣泛聯(lián)系、走入社會后才能承擔起社會責任、應用人工智能去造福社會的學生。

1.4 提升學生科技素養(yǎng)的機遇與問題

1.4.1 創(chuàng)客教育 VS 人工智能教育

創(chuàng)客教育：以項目式學習為教學方法，課程注重成果輸出，強調“學中做，做中學”、動手制作與團隊合作，培養(yǎng)學生工程思維、創(chuàng)新創(chuàng)造能力。

人工智能教育：學生需要了解人工智能的基本概念，比如“學習”和“解決問題”的“認知”功能；需要在認知的基礎上一定程度理解人工智能核心要素和知識點，比如深度學習、機器學習、計算機視覺、文本識別和語音識別等，能夠正確理解人工智能的方法和過程，發(fā)揮自身的想象和創(chuàng)造力，并通過合適的教具載體和軟件來幫助學生來進行實踐驗證和體驗，要知其然更要知其所以然。

1.4.2 知其然 VS 知其所以然

知其然 ：大部分學校對于人工智能教育停留在“知其然”，僅僅了解人工智能的應用層面，卻不了解其本質，不能很好地理解人工智能的技術高度和對社會的推動意義。

知其所以然：結合我方的原理平臺、編程平臺、AI 系列產品，能夠讓學生不僅理解人工智能應用層面，還可以理解其實現(xiàn)原理，以及讓學生進行人工智能創(chuàng)新創(chuàng)造項目設計創(chuàng)新。

1.4.3 從“魚”到“漁”，知識 VS 能力；

魚?：大部分學校對于學生的培養(yǎng)停留在知識層面，讓學生接受相應的人工智能知識，但卻沒有讓學生學習人工智能時代應該具備的能力，例如：工程思維能力、解決問題能力等。

漁?：在人工智能、終身學習時代，學生學習人工智能知識，不應該只停留在人工智能理論的了解，而應該通過人工智能課程學習，同時掌握人工智能時代應該具備的能力，學習老師可以通過課程設計，以任務驅動等方式，讓學生學習知識，同時掌握能力。

1.4.4 師資不足，需要師資培訓

信息技術科目，會隨著時代技術發(fā)展，對于教師的素質要求也在發(fā)生變化。在人工智能時代下，對信息技術教師的要求已經從傳統(tǒng)的教授學生打字、使用 office，到現(xiàn)在學生需要掌握三維建模能力、編程能力、工程能力。

為此，我司建設人工智能教育教研·師資培訓基地，旨在為學校教師進行人工智能教育培訓，幫助學校教師適應人工智能時代信息技術科目的發(fā)展。

2. AI人工智能教學解決方案

2.1 人工智能教育助力人才培養(yǎng)

2.2 AI 人工智能全棧解決方案

提供人工智能端到端全棧解決方案。

（1）?云端：

能夠處理最廣泛的 AI 工作負載的可擴展處理器；用于深度學習推理工作負載的實時可編程GPU；邊緣計算端：基于 X86 架構易于開發(fā)部署人工智能實驗環(huán)境。

（2）?智能終端：

用于神經網(wǎng)絡和計算機視覺應用的 VPU；以及支持快速開發(fā)可模擬人類視覺的多平臺應用和解決方案計算機視覺技術，豐富場景化實驗。未來即將面世的專為最密集的深度學習訓練和推理而設計的神經網(wǎng)絡處理器。適用的人工智能教育教學實驗，用新的智能技術教育現(xiàn)在的學生面對未來的能力。

• 根據(jù)學生認知水平，應用 AI 實現(xiàn)四要素包括算力、算法、數(shù)據(jù)、場景，通過人工智能實驗室軟硬件方案，學生可以理解、掌握 AI 實現(xiàn)的方法和全過程，發(fā)揮自身的想象、創(chuàng)造力。

• 方案組成包括人人動手實踐的普適性可視化實驗課程，有趣的自動駕駛、服務機器人等場景實驗，用于存儲及管理實驗數(shù)據(jù)的本地算力中心?？烧{用公有云算法模型。分層部署，靈活可擴展。

（3 ）特色：

情境體驗

將復雜的算法、理論知識，通過具象、貼近生活的場景實驗表現(xiàn)出來，可以極大的增加學生對知識的理解。方案有目的地引入或創(chuàng)設具有真實場景重現(xiàn)、參與感極強的生動具體的場景，讓學生有良好的學習體驗，從而幫助學生理解教材，理解大量運算、理論結合后的成果在現(xiàn)實生活中的應用，幫助學生完成從感性到理性的人工智能認知。

動手實踐

通過動手實踐，訓練學生開拓性創(chuàng)新思維。方案中的每個理論知識點，均有可對應的操作實驗，例如智能語音、機器視覺、文字識別、自動駕駛等。配合人工智能教學，學生可以深度參與到人工智能理論與實踐的每一個環(huán)節(jié)。

教學可視化

課程方面：方案面向中小學 K12 人工智能創(chuàng)新教育，提供可視化的教學場景，讓學生可以在短時間內，理解人工智能實現(xiàn)原理及過程。設置有針對性、實用性的課程，符合 K12人工智能創(chuàng)新教育的實際情況，依靠全程可視化的教學，學生可以更快的進入學習狀態(tài)。

底層架構設計：方案采用業(yè)內先進架構，每一層進行了可視化呈現(xiàn)，系統(tǒng)性能、網(wǎng)絡性能、存儲性能均能以動態(tài)畫面的方式，供管理員查看，極大的簡化了管理難度，發(fā)現(xiàn)故障可以立即處理，不影響正常教學使用。

模塊化、靈活擴展

課程方面：將教學、實驗步驟進行合理的拆分，包裝。對應知識點分模塊、分步驟教學、實踐，條理清楚，邏輯順達。進行合理的課程與實驗安排，方案設計的課程、教案可供教師靈活調整。

底層架構設計：方案采用業(yè)內先進的云技術，對算力中心進行資源池化，可實現(xiàn)資源的靈活擴展，像搭積木一樣進行算力中心的搭建，根據(jù)需求，可靈活調整部署規(guī)模，做到即插即用，即擴即用。

分層部署

底層架構設計：方案采用分層架構，實現(xiàn) IaaS、PaaS、SaaS 多層架構，同時在底層實現(xiàn)基于分布式存儲的靈活擴展功能。采用云架構等一系列的數(shù)據(jù)中心級解決方案，為人工智能實驗室的建設提供強有力的底層算力支持。

（4 ）AI 產品體系

2.2.1 人工智能基礎實驗室（小學 4-5 年級）

簡介：人工智能基礎實驗室以科普、體驗人工智能為目的，通過 AI人工智能基礎學習套件、人工智能編程平臺和 AI人工智能實驗平臺，配套中小學人工智能課程，為中小學學生進行人工智能教育學習科普。

該實驗室的配套建設可以讓學生初步了解以及學習圖像化編程的邏輯、程序設計的方法以及相關的人工智能模塊，能夠實現(xiàn)簡單 AI 程序如文本識別、智能語音等，了解 AI 基本概念與主要研究領域，思考人工智能技術的優(yōu)點和不足，以及對人們的生活帶來的影響，讓學生對人工智能產生濃厚的興趣。

2.2.2 人工智能進階實驗室（初中 1—2 年級）

簡介：人工智能進階實驗室以人工智能進階學習、升級學習為目的，通過 AI人工智能實驗套件、AI人工智能實驗箱，結合華為深度學習人工智能開發(fā)框架，采用圖像化編程、Python 語言，配套人工智能中級課程，為原先有一定編程、人工智能基礎的學生進行人工智能升級學習。同時，有創(chuàng)新基礎和熱情的同學，可進行人工智能創(chuàng)新項目開發(fā)、專利輸出。

該實驗室的建設主要強調軟硬結合，在學習理論知識的同時也要掌握人工智能硬件的控制方法以及傳感器的使用，并完成相應的智能創(chuàng)意作品，讓學生能夠實現(xiàn)圖像識別、計算機視覺、聲紋識別、自然語言處理等技術的應用以及探究其實現(xiàn)過程和原理，體驗 AI 背后的計算思維，拓展學生視野。

2.2.3 人工智能高級實驗室（高中 1—2 年級）

簡介：人工智能高級實驗室以無人駕駛小車為人工智能教學實踐載體，配套人工智能云環(huán)境部署，提供相應的 AI 資源以及人工智能認證體系和競賽體系，其課程內容對應工信部《青少年人工智能技術水平測試》，可與學校共建“人工智能示范基地”，為原先有一定編程、人工智能基礎的學生進行人工智能升級學習，參與人工智能大賽。

該實驗室的建設主要引入企業(yè)在各行各業(yè)貼近生活的應用案例，讓學生從實際案例出發(fā)，培養(yǎng)其運用人工智能技術解決生活問題的能力，提升學生的信息素養(yǎng)，為學生全面發(fā)展賦能，使其能夠適應未來人工智能社會的發(fā)展。

3. 案例及服務能力展示

武漢唯眾智創(chuàng)科技有限公司作為有豐富教育服務經驗的創(chuàng)新性智能科技公司，依托華為等全球知名 AI 企業(yè)生態(tài)體系，結合業(yè)界較為全面的硬件、軟件技術，將虛擬現(xiàn)實和人工智能等前沿科技的創(chuàng)新發(fā)展、具體產業(yè)應用場景與教育場景緊密結合，整合了人工智能可視化編程平臺、AI 原理平臺、人工智能交互套件、無人駕駛和智能機器人等實踐教具、邊緣計算單元和本地算力中心等 AI 算力支持系統(tǒng)，為中小學提供從基礎教學到綜合實踐的完整解決方案；同時自主研發(fā)了人工智能職業(yè)教育項目化課程體系、在線學習平臺及在線課程、算法校驗系統(tǒng)、實驗實訓鏡像庫、深度學習平臺、線下實驗設備、師資培訓包等豐富完整的專業(yè)建設方案。

3.1 服務案例

本方案人工智能教學項目已應用于多所名校。

項目打造了一系列基于 AI 技術的人工智能實驗室課程資源和實施方案，其中包括無人駕駛，機器人等。實驗室對幫助中小學及教育相關部門在建設高中階段信息技術學科實驗室時，如何確保相關學科實驗的開展，創(chuàng)設良好的課程實施環(huán)境，以及提供足夠的圖書資料、測試儀器、設施設備及相關耗材，提供了權威的參考。