中小学人工智能课程内容设计探究

张艳玲

摘要：人工智能的发展和应用不仅为国民经济增长提供了强大的动力，同时也对人才培养提出了更高的要求。人工智能知识的普及，可以使更多的年轻人对这一领域的学习和探索产生兴趣。因此，本文从人工智能教育的发展历程出发，分析了我国人工智能的现状，最后从研究的各个阶段对人工智能课程的教学目标和内容设计提出了一些建议。

关键词：人工智能教育;中小学;课程;内容设计

1人工智能教育的发展历程

1950年科學家麦卡锡提出了第一个概念。从1956到1970年，人工智能迅速发展。但70年代后，由于美国冷战的影响，人工智能的发展导致了所谓的"寒冬"，直到90年代中期。随着互联网的到来，人工智能逐渐迎来了"春天"，并成为社会关注的焦点。

Piper在20世纪50年代发现，所有年龄的学生都能理解过去只有学生和程序员才能掌握的计算机和数学概念。随着程序教学和 Scratch语言的出现，早期人工智能培训开始兴起。自2000年以来，人工智能在世界范围内蓬勃发展，大多数国家以选修课的形式进入课堂，尤其《2025计划》表明，中国将成为制造业大国，对高端人工智能人才有着巨大的需求。

2对中小学人工智能课程现状的认识

人工智能作为必修课程，分为人工智能基础、简单智能系统、人工智能技术开发与应用三个部分。人工智能是一个涉及许多领域的课题。当前，尽管在国家政策的支持和大力推动下，但是人工智能课程的发展还存在着许多不足，主要表现在以下几个方面。

2.1人工智能课程欠缺体系完整的实施方案

当前，人工智能在我国的发展还处于初级阶段，专业教师和课程设置不完善。我们的教育政策建议逐步推行中小学人工智能课程，逐步推广计划教育。但由于缺乏具体的规划，在实施人工智能课程和培养专业教师方面，在一定程度上推迟了中小学人工智能课程的开设。

2.2人工智能课程缺少完整的课程内容体系

中小学生正处于义务教育阶段，其主要目的是掌握科学和文化知识。但是，国家人工智能项目却没有与其他学科联系，以建立统一的知识结构。当前，我国中小学人工智能课程虽然已经存在，但是还不完善，但是比较分散，主要体现在信息技术、机器人训练、干细胞课程等方面。这类课程中，人工智能训练只占一小部分，而中小学则没有全面的人工智能课程。

3中小学人工智能课程内容设计

中小学开设人工智能课程，不仅可以提高学生的独立思维和创新意识，而且可以在数学逻辑、解决问题、解决问题等方面发挥重要作用;当前的问题是如何科学、系统地开展人工智能培训，在教学中引入真正意义上的人工智能培训，这是一个基于教学目标和课程内容的问题，下面讨论如何在中小学建立完整的人工智能课程。

3.1中小学人工智能课程的教学目标设计

皮亚杰的认知发展理论指出，小学生能够内化感知指标，并运用具体内容进行简单、抽象的逻辑思维;从初中开始，学生就可以脱离某些内容，执行抽象逻辑，执行演绎思维假设。

3.2中小学人工智能课程内容设计

随着年龄的增长，学生的认知水平逐渐提高，对知识的掌握也不同。一到三年级，四至六年级，初中一至三年级三个学段，人工智能课程的内容和侧重点各有不同。

3.2.1小学1～3年级人工智能课程旨在了解和认识

在开始学习人工智能课程的时候，学生应该着重于理解和理解。孩子们的大脑非常兴奋，但他们无法集中注意力，只能思考20～30分钟。形象思维非常发达，抽象思维几乎为零，在这种情况下，应通过合作探究的方式，让学生在游戏中学习，在游戏中学习新知识。

（1）了解人工智能。《深蓝》游戏是1997年在图灵的原始理论基础上研发出来的，让学生暂时了解人工智能的基本重要性，可以说其发展过程。

（2）认识人工智能。借助 Logo语言，学生们可以利用"海龟"操纵真正看得见的"海龟"，并迅速查看它们的行为结果，从而提高他们对人工智能的理解。因此，启发和指导学生，例如，为什么海龟设定好了步调和方向，是否有人将海龟向后推，这些问题的目的是帮助学生了解人工智能，增加他们对人工智能的兴趣。

3.2.2小学4～6年级人工智能课程重在体验

经过最后阶段的学习，学生们对人工智能有了新的理解和看法。随着年龄的增长，在4-6年级学习时，他们的注意力、记忆力和储存在大脑中的信息都有提高。其分为体验和感悟两个阶段。

（1）体验人工智能。通过 Scratch，学生只需提取必要的功能模块，然后像积木一样把它组装起来，从而降低了编程的门槛。通过涂鸦， Scratch将复杂的程序变成简单的积木，学生无需再复杂的代码或背诵编程命令。学生可以尝试设计自己的动画、游戏或作品，并在编程前获得学习和创作的乐趣。

（2）感悟人工智能。运用 logo和 scratch语言学习，提高学生的动手能力。在感知阶段，学生可以体验和接触人工智能产品，如：婴儿人工智能哭闹、对婴儿哭闹、判断婴儿是否要表达意思;在拍摄时用人工智能美颜相机来装饰面部;智能语言助理，如 Siri、 Alexa、 Cortana和谷歌智能助手接触到学生的听觉、视觉和触觉，从而发现人工智能在人类生活和学习中的重要作用，并形成学习人工智能的基础。

结 语

综上所述，目前，中国的人工智能还处于初级阶段。如何教、谁教、怎么学、怎样评价四大难题是人工智能课程设置的关键。在"人工智能+教育"的背景下，基础教育应该为2025年的中国工业建设和制造业现代化培养高素质人工智能人才。在我国中小学开设人工智能课程时，要对每个班、每个阶段的学生的学习水平和认知能力进行全面评估，逐步深化学生的理解、理解、体验、感知和学习研究，为未来人工智能的良好学习打下坚实的基础。

参考文献：

[1] 谢忠新，曹杨璐，李盈. 中小学人工智能课程内容设计探究[J]. 中国电化教育，2019（4）：17-22.

[2] 卢宇，汤筱玙，宋佳宸，等. 智能时代的中小学人工智能教育：总体定位与核心内容领域[J]. 中国远程教育（综合版），2021（5）：22-31.