新技术下中小学人工智能教育的现状、挑战和机遇

袁中果

2017 年，国务院印发《新一代人工智能发展规划》，百度无人驾驶汽车驶上北京五环路，人工智能围棋系统AlphaGo Master 战胜人类世界实时排名第一的棋手柯洁，这一系列事件，引发全社会对人工智能的高度关注，同时也引发了中小学人工智能教育热潮，多个省市陆续出台了中小学人工智能教育相关文件。6 年时间过去了，中小学人工智能教育落实得如何，有哪些问题需要我们关注与反思，有哪些发展机遇能为中小学人工智能教育注入新的动力，希望通过本文与各位教育同仁分享与讨论。

中小学人工智能教育的现状

人工智能发展高潮的到来，引发了中小学人工智能教育热，市面上陆续涌现出一大批中小学人工智能教学用书，很多还号称是“全国首套”。校外培训机构也纷纷推出人工智能培训课程，不管内容是否真的属于人工智能，都先挂上了人工智能的名称。国内很多教育专家、教育主管部门领导和学校校长也开始关注人工智能教育，多地出台了中小学人工智能教育相关政策。

2019 年3 月，山东省教育厅首批确认了人工智能教育试点学校721 所。

2019 年5 月，郑州航空港经济综合实验區文教卫体局选取了6 所学校开展人工智能教育试点，在中小学阶段设置人工智能教育相关课程。

2019 年9 月，广州市确定荔湾区、天河区、黄埔区3 个区为人工智能课程改革实验区，全市147 所学校为人工智能课程改革实验校。

2019 年9 月，深圳市教育局遴选了62 所中小学作为首批中小学人工智能教育项目实验校。

江西、新疆、重庆等地教育主管部门也陆续启动了中小学人工智能教育项目……

2019 年5 月，国际人工智能与教育大会在北京召开，时任教育部长陈宝生提出：“中国尝试在大中小学各学段，普通教育、职业教育、终身教育各类型融入智能教育的理念、知识和方法。在中小学，设置人工智能相关课程，推进普及教育。”要根据大中小学生的不同认知特点，让人工智能新技术、新知识进学科、进专业、进课程、进教材、进课堂、进教案、进学生头脑，让学生对人工智能有基本的意识、基本的概念、基本的素养和基本的兴趣。

6 年来，中小学人工智能教育从表面看开展得如火如荼，在很多地方的中小学课堂实现了从无到有的突破，总体课程质量与师资水平也都有了很大的提升。科技教育机构提供的培训课程也在逐步改善，受“双减”政策影响，很多学科教育类培训机构纷纷成立素质教育研发部门，参与中小学人工智能课程研发与实施，一批名校计算机相关专业毕业生参与到课程研发中来，为机构研发课程的科学性提供了很大的保障。一些新兴的科技教育机构在编程教育与中小学人工智能教育方面正逐渐走上理性发展之路。从政策出台到达成实效需要过程，中小学人工智能教育涉及政策、经费、师资、课时等诸多因素，各地实际落地情况参差不齐，还有很大的改进空间。

中小学人工智能教育面临的挑战

人工智能作为课程模块，已经纳入高中信息技术与义务教育信息科技课程之中，但校内开课情况并不理想，中小学人工智能教育还面临一些挑战。

首先，中小学人工智能课时不足。高中信息技术必修课程的学分为3 学分，每学分18 课时，共54 课时。但2 个必修模块“数据与计算”和“信息系统与社会”课时与内容如何分配，在课程标准中并没有给出明确的规定。教育部审定的几套必修教材在内容组织方面，每个模块都是按36 课时内容设置的（共计72 课时，其中还包含了1 章人工智能相关内容）。全部完成必修课程的全部内容尚且不够，何谈选择性必修课程中的“人工智能初步”模块？义务教育阶段信息科技课程标准中虽然设置了“人工智能与智慧社会”这一模块，但放在了9 年级，多数省份9 年级为初中毕业年级，很难有课时分配给这一非中考科目。一些教育理念较为领先的学校，允许教师利用必修课时之外的时间开设选修课，如有的学校配合“双减”提质，在义务教育学段下午3 点半之后为学生开设人工智能等科技类课程，在一定程度上解决了课时问题。

其次，中小学人工智能课程师资总体水平较弱。中国人工智能学会中小学工作委员会举办过一系列中小学师资培训与教学案例分享活动，在实施过程中很多高中信息技术教师反应开好信息技术必修课尚存在困难，没有能力开设选修模块，也有很多初中信息科技教师反馈落实义务教育阶段信息科技课程标准存在困难。通过调查发现，有超过70% 的自认为开设过人工智能课程的教师，其授课内容是有关程序设计、机器人与创客类内容的，与人工智能的相关性很弱。令人欣慰的是接受调查的教师中对学习人工智能相关知识与技能的意愿程度，71.3% 选择了“非常愿意”，27.9% 选择了“愿意”。一些地方教委允许校外兼职人员入校开设人工智能选修课，但按照课标规定的课时，也很难吸引到优秀的师资入校开课。

最后，中小学人工智能教育优质电子教材匮乏。虽然市面上中小学人工智能教学参考书很多，但是从教学参考书到课程落地实施对很多教师依然是一种挑战。这里说的电子教材，不是简单的纸质教材的数字化，而是指中小学人工智能教学资源平台。平台要有丰富的学习内容，内容及案例要提供选择性，便于教师根据学生基础选择。平台要提供教学实施步骤与教学微视频，普通教师经过简单培训就能开课，甚至可以支持学生完成自学与自评。平台要能记录学生学习过程，基于大数据完成学生的素养测评和数字画像，根据素养测评自动生成个性化学习方案和学习资源。这种数字教材也是目前教育部教材局倡导和准备推广的信息科技数字教材模式，但从目前市面上的教学资源供给情况看，还没有十分契合需求的教学平台和资源可供选择。

中小学人工智能教育的机遇

2021 年10 月，中共中央网络安全和信息化委员会印发《提升全民数字素养与技能行动纲要》，强调“立足新时代世情国情民情……构建知识更新、创新驱动的数字素养与技能培育体系”。中共中央政治局2023 年2 月21 日下午就加强基础研究进行第三次集体学习，中共中央总书记习近平在主持学习时强调，“要在教育‘双减中做好科学教育加法，激发青少年好奇心、想象力、探求欲，培育具备科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体。”这些都彰显我国对国民数字素养提升和青少年科技后备人才培养的重视，从时代大环境看，这是科技教育与中小学人工智能教育的机遇。

近来，ChatGPT 与GPT4 相继推出， 在人工智能研究领域引发高度关注。而与美国的贸易摩擦对我国的发展带来很多不确定性，迫使我国开始高度重视科技的自主可控，提升科技自立自强能力，解决关键核心技术“卡脖子”问题，这是挑战，也是机遇。中小学人工智能教育也要顺势而为，除了做好对广大中小学生的科普工作，在中小学人工智能后备人才早期发现和培养方面也应该积极开展实践。

为了让更多的孩子，特别是大城市之外的孩子有机会学习人工智能课程，中国人工智能学会中小学工作委员会发起了“全国中小学科技少年AI 领航计划”，以深入推进中小学人工智能教育、培育和挖掘未来数据科学人才为宗旨，邀请全国富有好奇心、创造力和探索精神的中小学生“共上一堂课，同听一讲座”，辅以趣味闯关活动，丰富学生在人工智能领域的认知，加深学生对人工智能的理解与掌握，进而遴选对人工智能有天赋、有热情的孩子进行深入培养，以点带面推动全国中小学人工智能基础教育。

结束语

中小学人工智能教育需要构建良好的生态。在课程内容建设方面，既要鼓励中小学教师自主研发课程，也要允许学校购买和引进优质教育资源。我们需要高校与科研院所专家参与中小学人工智能课程开发，保证内容的科学性和严谨性；也需要中学教师参与，保证内容能在中小学课堂落地实施；同时欢迎校外机构教师参与，让课程内容满足学生与家长的多元学习需求。我们需要构建集智能化平台、碎片化知识内容、教学微视频、教学课件、自动在线评测和在线师资于一体的智能化教学生态，对于参加学习的学生，提供数字素养与技能测评，学习课程前根据学生基础与兴趣推荐提供合适的内容；学习课程后，根据学生素养与技能提升情况，优化迭代教学内容和教学方法。我们还需要从社会层面烘托科技教育氛围，为孩子交流展示搭建平台，如举办青少年人工智能嘉年华等活动，让农村的孩子有机会与大城市的孩子一起学习人工智能，助力乡村科技教育发展，促进教育优质均衡发展。