中小学人工智能教育的对策

江苏省常熟市教育装备技术中心 严喜春

人工智能是一门多学科交叉的前沿学科，是指人工智能多层次教育体系的全民智能教育，主要探究如何应用计算机模拟、仿真和延伸人脑智能（张剑平，2003）。1956 年首次在达特茅斯会议上提出“人工智能”的概念。目前，人工智能呈高速增长的态势，全球智能化角逐日趋白热化，我国政府紧跟时代发展的步伐，2017 年颁布了《新一代人工智能发展规划》，提出“实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育”。2018 年，教育部进一步明确，要“构建人工智能多层次教育体系，在中小学阶段引入人工智能普及教育”。各地方教育行政部门、教育教研等部门探索在义务教育阶段开展人工智能教育，但各地基础和条件各不相同，也面临缺少智能装备支撑、缺少共同参与的顶层设计等难点和问题。但是，人工智能的不断发展对提升学生智能素养、普及全民智能教育、培养国家智能人才等方面影响深远。

针对中小学人工智能教育所面临的诸多挑战，亟需从完善课程标准、加强教材建设、依托多元途径、推动教学变革、凝聚培养合力五个方面发力。

一、完善课程标准，确保人工智能教育实施的科学性

现有的信息技术课程标准应从四个方面进行补充与完善，具体包括：第一，突出课程育人的导向性。面对智能时代，中小学信息技术课程的落脚点不单是“信息扫盲”，其课程目标应由培养“数字土著”转向培养“AI公民”，以培养学生的信息素养（文化素养、信息意识、信息技能）为主，同时应兼顾学生智能素养（智能知识、智能能力、智能态度、智能伦理）与思维素养（计算思维、数据思维、创新思维、跨学科思维等）的培养，充分释放信息技术课程育人的活力与潜力。第二，发挥学科大概念的统摄性。美国的K-12 人工智能教育导则给出“感知、表示、推理、学习、自然交互、社会影响”五大概念，每个大概念分别包括基本解释、关键词、分标题、示例、资源、资源期望清单以及学生应该了解什么和能够做什么等内容。我国的课程标准虽然提及“数据、算法、信息系统、社会信息”等学科大概念，但操作性不强。应当构建和完善人工智能课程大概念及其概念体系。这样对学生的知识学习、教师的教学设计、教材的内容编排都有积极的指导意义。第三，突出课程目标的时代性。教育需要面向未来，学校应当培养面向智能时代的专业人才，人工智能课程目标就需要进一步完善，将“智能素养”融入到学科核心素养中，以体现课程目标的时代特性。第四，体现课程的跨学科融合性。人工智能与信息技术课程的整合，两者不是机械的“嫁接”，而是人工智能教育与基础教育课程体系的全方位的融合。人工智能教育倡导跨学科学习，需加强人工智能教学内容与数学、物理等学科知识的“渗透”，不应将人工智能教学放在“信息技术”的“篮子”里。

二、加强教材建设，打造体系化的人工智能教育系列教材

针对人工智能教材建设过程中存在的问题，需从三个方面进行完善：第一，做好各学段螺旋式的知识衔接。人工智能知识内容庞杂艰深，教材内容设计应当以人工智能大概念为统摄，精准构建教材的知识体系，科学把控学科知识的难易程度，以科学性、系统性、实用性和趣味性作为教学内容设计的基本原则，按照“感知、理解、应用、创造”的螺旋式上升路径，突破学段衔接壁垒，构建贯通基础教育阶段的一体化的教材体系。第二，兼顾教材知识的深度和广度。人工智能的知识复杂性决定了教材内容编写的取与舍，根据学段特点规划教学内容，巧设逻辑主线，深挖学科知识。同时，人工智能的学科交叉性决定了教材知识内容的跨学科性，相关学科知识之间发生有机联系，为学生拓展更广阔的视野。第三，彰显教材育人本质与人文精神。教材编写可选取人工智能应用安全与道德的内容，贴近学生的生活世界与精神世界，激发学生更浓厚的兴趣，为迎接人机协同共生的新未来做好准备；引导学生厚植文化底蕴和学生对技术理性与人本价值的双重思考，充分发挥教材的育人功能，构建带有新时代中国特色的人工智能教材体系。

三、依托多元途径，确保师资在数量和质量上双补位

当前，解决中小学人工智能师资队伍短缺问题和提升在职教师自身专业素质水平的主要途径有：一是广纳人才，适时补充师资力量。中小学校与师范院校、科研机构和人工智能企业对接，实施引“智”计划，建立智能人才引进机制，例如，学校可作为人工智能专业学生的实训与就业基地，与师范院校联合培养人工智能人才；学校可邀请从科研一线退出的科研人员参与人工智能课程的教学。二是赋权增能，是教师自我更新的过程。教师的赋权增能，要求学校既能“赋予教师相应的权利”，又能“相信教师有专业能力”，弥补教师的主体地位和应然定位之间的落差，使教师在教学与管理中拥有较多的自主性和灵活性，为教师专业化发展扫清障碍。三是校本研修，是拓展教师专业发展的新途径。学校依托自身的优势，以信息技术教师、STEAM 教师、创客教师等教师为主体，组建“学习共同体”，建设校本人工智能教学资源和学习资源，如开发人工智能课程体系、构建教学系统平台、实施在线课程等。四是同侪互助，是教师培训的有效策略。构建“同侪互助共同体”，挑选人工智能教学专家型教师，定期举办人工智能教育的专题讲座、教研活动等，促进教师共同成长，最终形成集群化优势。五是课堂观察，是新手教师自我培训的有效手段。新手教师可采用主题性观察和跟踪式观察结合的策略，强化教师的教学实践反思和角色认同意识，提升自身的专业发展能力。六是主题式培训，是提升教师专业素养的有效路径。

四、推动教学变革，探索人工智能课程教学的新途径

大概念（BigConcepts）是学科领域中最核心和最具价值的内容，是学科知识网络的“锚点”，使知识组块之间产生有机联系。2018 年1 月，人民教育出版社出版的《普通高中课程方案（2017 年版）》，提出各学科课程标准都要“精选学科内容，以学科大概念为核心，使课程内容结构化”。可见，学科大概念教学已成为教学改革与课程创新的着力点。“大概念”引领下的整合性教学、单元教学、项目式教学等教学模式，亦可为人工智能教学的有效开展和学科核心素养的落地，提供有力抓手。

五、凝聚培养合力，构建多方协同的教育治理新格局

政府要做好制度的顶层设计，出台系列人工智能教育政策“组合拳”，形成政策合力，以制度为引领、舆论调适和教育调适三种路径，确保“学校场域”作为人工智能人才培养的主体地位，以政策精准赋能来保障人工智能教育事业稳健发展。第二，中小学校应邀请科研院所、科技公司和高等院校等，共同参与人工智能教育课程体系的“顶层设计”，携手推动课程标准、教学方案、管理模式的创新，以方针政策及产业实际为依据，实现人工智能教育的因时而动，因势而新。第三，以政府的精准政策加持，推动校企之间可持续的人工智能教育科研事业合作，推进全国中小学校数据安全防控和隐患治理的双重预防机制，构筑校园数据安全的根基，深化校企合作实现产学双赢。第四，在“学校场域”中，以智能技术等为代表的“技术资本”，赋能治理场域，增能“教学场域”和“学习场域”，重塑场域内的师生、生生及其与环境的关系。技术资本加速融入教学与学习过程，颠覆教学应用场景和重构教学模式。第五，建立统筹机制，促进“官产学研”合作。整合各场域的优势资源，打通数据壁垒连接数据孤岛，凝聚教育共识，形成培养合力。

人工智能对中小学生的教育价值是不言而喻的，成功的人工智能教育不仅能够满足学生发展的需要，对于学生思维水平、核心素养和综合能力的培育也大有裨益。但目前来看，我国中小学人工智能教育在课程设置、教学模式以及基础设施等方面与国外相比还有较大的差距，因此，这仍需要国家、学校和社会各界力量进行长期不懈地探索、研究和实践，充分挖掘知识与人才资源，建立多方协同、统筹兼顾的新机制，才能为我国人工智能重大战略的落地实施提供强有力的支撑。