未来已来——关于人工智能教育的几点看法

巫雪琴

正如胡晓军老师在前文所说“STEM 教育、创客教育、编程教育、机器人教育已经让很多人搞不清楚如何区分了，而人工智能教育又迅速地进入我们的课程”，这也正是当前大部分一线教师对于人工智能教育的迷惑与惶恐。迷惑什么？人工智能是社会新热点，我们的教学是否需要跟风？惶恐什么？在目前相关的教学支撑体系缺乏，而我们自己相关的知识与技能也缺乏的情况下，我们该如何应对？下面就大家关心的问题结合文献资料与一线实际来谈谈我的想法与几点建议，供大家批评指正。

首先，谈谈基础教育阶段为什么需要开展人工智能教育的问题。

一是国家战略需要。近年来，人工智能悄然渗透到社会各领域，引发经济结构、社会生活、教育生态深度变革，受到了全世界的普遍关注，被世界各国提升到国家战略高度。美国先后颁布了《为人工智能的未来做好准备》和《国家人工智能研发战略规划》，日本设计人工智能产业化发展路线，以建立全方位超智能社会。在我国，2017 年国务院印发的《新一代人工智能发展规划》明确指出人工智能已成为国际竞争的新焦点，我国应逐步开展全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程、逐步推广编程教育、建设人工智能学科。

二是社会发展需要。人工智能经过60 多年的发展，目前正引发可产生链式反应的科学突破、催生一批颠覆性技术。技术革新将推动原有产业颠覆、新的业态产生、新的工作岗位涌现，导致人才需求类型、人才需求数量急剧变化。就业市场倒逼人工智能与教育融合。因此，普及人工智能教育成为我国迈向人工智能时代的战略性选择。

三是教育自身变革需要。新课标提出通过学科学习让学生逐步形成正确价值观念、必备品格和关键能力。应对未来社会发展的品质与能力必定是学生最需要具备的品质与关键能力之一，为此人工智能教育纳入课程体系中也是教育自身变革的需要。

四是教师知识与能力结构调整的需要。时代变化日新月异，技术革新瞬息万变，作为教师特别是信息技术教师，我们无法“闭门造车”更不能“故步自封”，必须要不断提升信息意识，跟上时代步伐，改善自己的知识与能力结构，才能培养出符合时代要求的学生。

五是学生应对未来的需要。今天的中小学生，将是人工智能时代的中流砥柱，只有从现在开始接触、了解、体验和深度学习人工智能，才能在未来人与人、人与机器、人与世界的共处中实现自己独特的价值。

接着，我们需要梳理一下目前基础教育阶段的人工智能教育的开展情况。

关于目前基础教育阶段人工智能开展情况，我们来看一个数据。据《2017 年中国互联网学习白皮书之中国人工智能教育发展报告（基础教育）》对全国中小学进行问卷抽样调查，统计后发现，全国初中学段开设与人工智能直接相关课程的学校占比达到了93.49%，但其中包含了编程课程、机器人课程、3D 打印课程、创客课程、STEM 课程、AI 讲座等内容。《人工智能标准化白皮书（2018 版）》中提到人工智能的关键技术有：机器学习、知识图谱、自然语言处理、人机交互、计算机视觉、生物特征识别、虚拟现实和增强现实。因此，我们不能把人工智能教育窄化为编程课程或者机器人课程等，而创客课程、STEM 课程内容与人工智能教育内容会有部分交集，但是相互之间无法涵盖。高中阶段，2003年颁布的《普通高中技术课程标准（实验）》将“人工智能初步”选修模块纳入高中信息技术科目，这也是人工智能课程在中学正式起步的标志。

基础教育阶段的人工智能课程内容是什么呢？下面以江苏地区目前使用的教材为例进行梳理。（见表1）其中小学与初中阶段选择的是江苏省凤凰科学技术出版社2015 年版的教材，高中阶段必修部分选择的是教育科学出版社2019 年版的新教材内容，《人工智能初步》选择的是2004 年版的教材内容，专题性内容如编程语言、机器人没有列入表中。

学段关键技术教学环境能力阶段小学知识图谱计算机视觉xDing软件环境普及阶段感悟初中知识图谱计算机视觉xDing软件环境章节目录6年级教材第23课 初识人工智能第24课 人工智能的应用第25课 表情识别第26课 语音识别9年级教材第8章 走进人工智能第一节 认识人工智能第二节 人工智能应用第三节 展望人工智能教科版必修1（2019）数据与计算第五单元 数据分析与人工智能5.2 探秘人工智能教科版选修（2004）人工智能初步第一章 初识人工智能第二章 了解人工智能语言第三章 用计算机表示知识第四章 用计算机推理第五章 用智能搜索解决问题第六章 人工智能的发展与未来应用阶段体验知识图谱机器学习Python语言环境应用阶段算法阶段体验高中知识图谱自然语言处理机器学习Prolog语言环境应用阶段算法阶段创新

以上是教材编写内容的梳理情况。那么，从人工智能教育起步到现在的十几年间，去除专题性的（如编程、机器人）、融合性的（创客教育、STEM 教育）相关内容的教学外，成体系的人工智能教学实际情况到底是怎样的呢？从表1 中可以看到，在小学与初中阶段，人工智能教学分别被安排在6年级与9年级，而对于小学与初中，这两个年级是本学段的毕业班，在当前应试教育的大环境下，大部分地区学时甚至课程的开设都很难保证。而高中阶段，人工智能教育主要内容安排在选修（依据2003 年版课标），全省大部分学校为了应对学业考试能确保必修与一门选修的开设，并且选修绝大部分学校选择了《网络技术应用》，所以人工智能教学也没有能真正系统开展。《普通高中信息技术课程标准（2017 年版）》除了设置了《人工智能初步》选择性必修外，在信息技术必修1 中相比2003 年版安排了更多人工智能相关内容，这也是一个风向标，人工智能教育正不断从设计与实施的边缘走向中心。

最后，谈谈我们一线教师应该如何应对“人工智能时代”的到来。

首先要做的就是“恶补”，先从教材入手，通过自主学习，自己先建构起关于人工智能的比较清晰的“框架”，再通过关注生活中的人工智能相关应用，比如当前疫情中人工智能的各种应用（无人机巡检、无人车送货、流动人口人脸识别管控、“影像人工智能肺炎辅诊系统”、“AI心理”平台等），多渠道分析机理，梳理总结后为“框架”增添内容，让自己迅速“丰满”起来。

当“学”的问题有了眉目后，就要开始研究“教”。人工智能教学有其独特性，为此我们可以再回过头来研读一下新课标中关于人工智能教学的指导，比如2017 年版课标建议对于人工智能基础知识方面的内容时，可多采用案例剖析法，让学生在模仿中习得，在创造中推新。在学习简单智能系统开发内容时，可以采用小组合作、项目学习等方式组织教学，充分利用丰富的开源硬件和人工智能应用框架等资源，搭建面向实际生活的应用场景，发挥学生的自主学习与探究学习能力，鼓励学生积极探究、大胆实践，激发学生的创新思维。

具体实施的时候，我们还是会遇到很多困难。例如，针对后期课时无法保证的情况，可以融合到前期的教学过程中，还可以通过校本等形式来实施，相信“新”与“热”会为教学锦上添花；针对可能会面临所需的设备缺乏的问题，可以通过与学校积极沟通以及采用“动手DIY”等方法来解决；等等。总之，相信办法总比问题多。