小学课堂实施人工智能教育的探究

摘要：人工智能作为新时代的新兴技术，正在对社会有着深刻的影响，也将会深刻的改变我们的生活方式。在中小学开设人工智能的课程，从小学、初中到高中三个方面分段，进行人工智能教育课程，是具有前瞻性的伟大举措。本文会在中小学人工智能课程的基础上分析，从学生认知的角度提出对中小学人工智能课程的想法，为中小学人工智能课程建设提供参考。

关键词：小学;人工智能;教育课程

一、人工智能的定义

众所周知，人工智能是一项多领域的学科，涉及了多种学科，主要有哲学、认知科学、数学、神经生理学、心理学、计算机科学、信息论、控制论、不定性论等等。正源自于丰富的学科基础，其中关键技术主要包括知识图谱、计算机视觉、人机交互、生物特征识别、机器学习、自然语言处理和VR/AR等。其中，人工智能的核心是机器学习，是计算机具有智能的最根本的途径。随着随着机械学习的逐步深入发展，延伸出深度学习这一领域。深度学习的核心理念就是通过增加神经网络的层数来提高效率，将复杂数据逐层抽象简化，判定的层数越多，识别的就越准确。

大数据和深度学习是人工智能的两个根本标志，数据越大，在深度学习算法的计算下，效果就越来越好，为此我们可以从机器学习、训练、深度学习的思维方式去理解人工智能。

二、中小学人工智能课程现状

现阶段，中小学的人工智能教育课程更多是在计算机科学教育及计算机课程、信息技术课程、科学课程、STEM课程、创客课程中引入人工智能相关的教学内容。可以说，当前国内外中小学人工智能教育课程是以人工智能教育为主题的泛在课程系列。20世纪80年代，人工智能课程以选修课的形式出现在英国的ICT课程中，主要讲解人工智能的基础知识、人工智能的应用知识。美国，人工智能课程是计算机科学课程的一部分，且多以选修课的形式开设。

我国在2003年正式启动中小学人工智能教育，经过十几年的教育实践，当前的人工智能教育主要在信息技术课程、STEM课程、创客课程中开展。《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》将“人工智能初步”列为选择性必修模块，分为人工智能基础、简单智能系统开发、人工智能技术的发展与应用三部分内容。随着STEM课程和创客课程的广泛开展，部分学校和一线教师尝试在STEM和创客等跨学科课程中探索人工智能教育。

三、国内中小学人工智能课程现状的反思

尽管当前人工智能教育被给予足够的重视，但纵观国内中小学人工智能课程现状，当前的课程尚存在不足。如何让人工智能在小学信息技术课堂中普及其实人工智能涵盖的概念、理论高深、抽象，显然超出了小学生的接受能力，如何让人工智能教育和学习变得直观易懂呢？人工智能在小学信息技术课堂中真正落实，可从以下四个方面入手。

1.了解人工智能应用场景，增强学生学习兴趣

人工智能看着高大上，但实际上离我们的生活并不是那么遥远。在课程实施时，可带着学生用生活中最为常见的人工智能应用案例，挖掘学生在生活中不经意间就享受到人工智能的便捷，以而来了解人工智能中的图像识别、语言识别的应用场景，从而激发学生对人工智能的兴趣和求知欲。例如，飞速而起的智能手机，从原来的按键到如今的智能手机，从原来的密码解锁到现在的指纹解锁、刷脸解锁，从原来的货币购买方式到现在的连街边的小摊贩都支持的二维码付款，在实际应用场景中让学生感知人工智能图像识别的原理和快捷。总之，通过身边人工智能应用实例让学生了解人工智能基本原理，从中感知机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等人工智能的基本概念，对人工智能有个粗浅认知与理解。

2.注重创客教育实施，作为人工智能启蒙教育

创客教育是创客文化与教育的结合，是基于学生兴趣，以项目学习的方式，使用数字化工具，倡导造物，鼓励分享，培养跨学科解决问题能力、团队协作能力和创新能力的一种素质教育。人工智能和创客教育最大的特征是“创新”，从教育本身来讲，创客与人工智能教育都是多学科融合的领域，由于综合了数学、物理、机械原理、电子传感器、计算机软硬件及人工智能等众多前沿技术，通过这方面的学习有助于培养学生的综合素质。另外，分析能力、创造能力、实践能力这三力的均衡发展对学生的发展起着重要的作用，而创客与人工智能教育的学习恰好是培养这三力的理想平台。而处在小学阶段的学生，由于其知识储备与认知能力不足，对人工智能深奥的算法、抽象的建模还不能理解，可将创客教育作为人工智能的启蒙教育，通过创客教育让学生创造出弱人工智能项目，从中培养学生的创新思维与批判性思维，提升学生分析问题和解决问题能力。

3.构建小学生编程教育体系，注重学生编程思维培养

芬兰教育部长说过：“在未来，如果你的孩子懂编程，他就是未来世界的创造者;如果他不懂，他只是使用者。”随着人工智能发展越来越深入，AI将与我们日常生活的所有方面都交织在一起，编程将成为人类与计算机沟通的工具，也将变得越来越重要。在可见的未来，“编程”将如今天的数学、英语一样，成为每个受过教育的人都必须具备的基本素质，它是未来人工智能时代的基础。就人工智能目前应用领域来说，神经网络算法和机器学习算法占据了主流地位，正是因为这些算法，人工智能才能变得如此“聪明”，所以算法对于人工智能的发展至关重要，而算法是编程学习的重要内容。

4.寻找适合的学习载体，让创编人工智能实例成为可能

很多创客器材厂商对现有产品进行了升级改造，将人工智能元素融入到产品中，为此，我们必须构建深入浅出的知识体系，其特点是融科学性、先进性及趣味性于一体，让学生在快乐、充满好奇的环境中学习人工智能的基本知识与概念，通过解决实际问题的过程学习编程，学会算法，在造智项目中培养他们的创新思维与动手实践能力，为学生了解掌握国际最前沿人工智能科技打下坚实基础。

四、如何解决人工智能教师资格问题

让人工智能融入中小学课堂，帮助国民科学创新素质，为国家的人工智能发展培育种子力量，是我们每一位教育工作者应担起的社会责任。作为创新人才培养质量的保障，人工智能师资培养是关键。但现实情况是，中小学校的人工智能专业教师紧缺。为此，加强AI师资培育，致力于打造体系化的人工智能教师培训课程，构建覆盖全面的人工智能教师队伍，引领人工智能课程教学模式革新，实施从基础教育开始的未来AI人才培养计划，培养多维度、多梯次的人工智能复合型人才是教育行政部门着力推进的工作。

总而言之，人工智能成为全球关注的焦点，同时它也成为改变人类未来生活的重要方式，人工智能在未来的竞争将集中体现在人才竞争上。要在人工智能大时代中占有一席之地，必须要培养人工智能高新人才。学在少年，赢在未来，人工智能教育工作任重而道遠。

参考文献

[1]王克胜， 束永存. 在中小学阶段开设人工智能课程的思考及建议[J]. 中国现代教育装备， 2018， No.288（8）：60-61+65.

[2]梁迎丽，刘陈.人工智能教育应用的现状分析、典型特征与发展趋势[J].中国电化教育，2018，（3）：24-30.

作者简介：王猛，男，1982-12，山东济宁，任城区喻屯第二中心小学，一级教师，研究方向：信息技术教学。