基础教育中人工智能教学问题初探

当今社会，人工智能、大数据等新技术的应用场景越来越多，这些新技术在社会、政治、经济、文化等各个领域的影响会越来越深远。世界各国都在争分夺秒地抢夺这些技术的制高点，以便在未来的国际竞争中掌握话语权。所以，我国在近些年不断出台了一系列相关政策及法律法规，以大力推动人工智能技术在国内的设计、研发及应用，同时也加速了人工智能人才的储备。

基础教育中人工智能课程就是培养相关人才的启蒙教育课程。虽然我国的人工智能在技术层面上取得了非常喜人的成绩，但和国际上人工智能技术领先的国家相比，各个方面还是有一定的差距。要赶超世界强国在人工智能领域的技术，相关人才的培养和储备则显得尤为重要。

一、问题

基础教育有义务和责任做好人工智能素养的初级普及和提升。在我国的基础教育中，人工智能人才的启蒙培养目前还存在很多问题。笔者认为，目前我国基础教育中的人工智能现状还不能适应社会的高速发展和科技日新月异的变革，具体如下。

第一，中小学人工智能教学专职师资力量的严重匮乏是造成基础教育人工智能课程无法有效开展的一个主要原因。目前的中小学人工智能教师，大多是由原来的信息技术课或科技辅导类教师担任。这些教师一般都是信息技术相关专业毕业的，他们在人工智能方面的相关知识本身比较欠缺。其他专业的教师，大都从事着本专业或相近专业的教育教学工作，其本身所学知识不足以成为担任人工智能课程教学的合格教师。师资专业的单一性使人工智能教学无法有效开展，再加上知识结构的老化与人工智能教学所需的先进知识相距甚远。所以，基础教育急需一批具有多学科知识的复合型人工智能专职教师，他们不仅要有专业的信息技术知识素养，还需具备数学、物理、化学、英语等专业相关的基础知识储备，更重要的是还要具有机械、电学等工科类的专业知识。只有这些具有复合型知识结构的师资队伍，才能应对未来教育给基础教育提出的挑战。另外，人工智能技术对知识的更新速度要求比其他学科更高，所以，这些教师还要具备学习新知识、新技术的能力。未来的人工智能教师，只有不断学习更新自身的知识储备，才能不断满足基础教育对他们的要求。

第二，基础教育中与人工智能相关的硬件及实践基地匮乏，也是制约中小学有效开展人工智能教育教学的重要因素。一本教材、一个教师，是不足以解决基础教育中人工智能教学的所有问题的。目前，基础教育中的人工智能实践设备，大多是各学校原有的科技活动所用的设备，这些设备陈旧老化，根本不能满足新时代对人工智能教育发展的要求。如学生用于实验的机器人，大多是多年前的充电舞蹈机器人，其功能简单，也无编程创意的加持。此类机器人与目前人工智能要求的机器人相差甚远。另外，像语音识别技术、视频识别技术等所需的教学设施更是寥寥无几。巧妇难为无米之炊就是目前中小学人工智能教育相关硬件及设施的现状。所以，硬件设施的大力投入及实践基地的建立和更新是当务之急。

第三，各地政府及教育负责机构，对人工智能教学在基础教育阶段开展和普及的重要性没有引起足够的重视。这也是导致基础教育阶段人工智能课程无法有效开展的一个重要因素。当前我国政治、经济、文化、军事等领域都面临众多问题，这些问题的解决急需政府投入大量时间、精力及财力。相对地，他们对基础教育中人工智能教育的关注度、重视度就会减弱，导致中小学人工智能课程方面的人、财、物的投入不足。然而，人工智能基础教育的滞后，将直接影响我国未来人工智能技术相关人才数量和质量的储备，而且，这种影响会直接对未来科技强国战略产生很大的负面影响。所以，大力推进基础教育中的人工智能教育的投入是当务之急。

为了解决这一问题，首先，政府层面要对基础教育人工智能人才的培养有一个高度的认知；同时，有计划地加大财政对基础教育中人工智能所需要的软硬件投入。制订未来五到十年的资金投入计划，并按时足额予以拨付；严格规划经费的使用范围，确保每一分钱都能用在刀刃上；促使基础教育阶段人工智能教学相关的实践设备和场地都能不断更新，确保数量、质量和技术上都不落后。

各地教育行政主管单位，要出台相关政策，使人工智能技术专职教师在职称晋升等方面拥有一个良好的环境，鼓励这些教师安于本职工作，不断学习新知识、新技术，满足当前人工智能的发展需求。

人是生产力中最活跃的因素，只有充分发挥一线人工智能教师的主观能动性，使其想干事、能干事、想教学，才能教好学。只有保证我国基础教育中人工智能人才的启蒙教育不落后、不掉队，才能在未来的国际人工智能技术竞争中占据有利地位。

第四，我国基础教育中现有的人工智能教材方面的问题，这些问题也是制约人工智能教育有效在中小学开展的因素之一。全国各地的中小学有极少数自行开发的校本课程，其内容相对简单，不成系统。各省市教育机构也有自行组织人员开发的课程，但因开发人员水平有限，都或多或少存在着一些问题。

目前，我国基础教育阶段的人工智能教材主要有两种版本：一种是教育部教育技术与资源发展中心（中央电化教育馆）编写的人工智能教育系列用书，一种是中央电化教育馆编写的中小学人工智能教育系列用书。这两个版本目前存在的主要问题是：教材更新速度缓慢，教材的编著时间周期长，印量大，导致教材中部分内容缺乏时效性。人工智能教材有其自身的特殊性，内容的及时有效是其特点之一。而目前教材内容的更新缓慢与日新月异发展的人工智能技术相矛盾。

如中央电化教育馆编著的教材中，涉及人工智能产品设计与开发，其中关于我国“嫦娥工程”的内容，只介绍到“嫦娥二号”的基本情况。从这个方面我们可以看出来，这个版本的教材应该是多年前编著而成的，显然教材这部分的描述已比较滞后。而人工智能课程的特点应具有先进性和时效性。当学生在学习本节内容并发现课本上的这段内容后，会形成一种这本教材已过时的印象，这会对学生进一步探究本门课程的积极性和主动性造成影响。

教材是学校教育教学的基本依据，它对教学效果的影响是显而易见的。而一个成熟的教材，需要通过长期的实践，在不断循环的反馈更新中才能打造出来。我国人工智能教材出版时间短，但这并不能成为人工智能教材不能及时更新的理由。从这个意义上来说，人工智能教材不仅要有系统性和科学性，还应该具有时代性和时效性。这需要我国相关部门高度重视，专门组织大批优秀的教材编著人员，不断地发现问题、解决问题，及时更新，为基础教育的广大师生提供一本优质的人工智能教材，只有这样，才能保证基础教育中人工智能技术课程的教育教学效果。

第五，基础教育中人工智能教学效果评价机制不健全，导致人工智能课中、课后无法开展有效的评价。作为一门课程，人工智能的教育教学效果必须有一套完备的评价标准，只有这样，才能对师生的教学活动给出一个科学的教学评价。目前，我国中小学教育中的人工智能课程还没有一个完善的教育教学评价标准，这导致人工智能课程成了一门无法科学进行教学效果评价的课程。显然，这与目前我国对人工智能人才培养的目标是不一致的。造成这种现象的主要原因是多方面的。首先是基础教育中人工智能教学开展时间较短。人工智能课程在中小学的开展是近几年才有的事情，教材、教师、教学模式等都是仓促上阵，致使各种问题都涌现了出来。比如，教材内容与现实发展相比相对滞后的问题，教师人工智能知识储备的问题，教学模式单一的问题。在这种状况下，人工智能教学没有一套完备的评价标准，一切都是在实践中不断地总结经验，再不断地进行完善。评价标准也是在不断地更新和探索中。然而，时不我待，全球人工智能技术的发展日新月异，为此，我们有必要抓紧时间召集一批专家学者，为我国基础教育人工智能教学制订一个切实可行的评价标准。只有这样，教师在教学过程中才有尺度可量，使教学不再是漫无目的，学生的学习也就有了依据。只有这样，才能促进我国基础教育中人工智能教学的发展，才能为我国中小学人工智能人才的培养提供帮助。

第六，我国中小学开设人工智能课程的进度缓慢，大部分中小学还没有开展，整体形势有待改善。基础教育人工智能课程在全国开展的现状，难免会影响到我国未来人才的储备。

我国地域广阔，各地发展不均衡，南部地区经济发达，教育教学上的投入大，教育的理念及软硬件都比较先进，这是一个不争的事实。以笔者所处的北方省份甘肃为例，与南方各省市相比，经济欠发达，教育理念滞后，教育教学的软硬件投入明显不足，即使是省内各地市的差异也是非常大，这就造成人工智能教学无法在省内各中小学同步开展。作为省会城市的兰州，全市仅有为数不多的几所中小学开设了人工智能教学试点，甘肃的其他市县开展此类教学的情况较少。加之开展人工智能教学的学校，因为课时有限，也无法有效地在有限的时间段内完成整个教材的教学过程，最终只能以蜻蜓点水式的教学方式完成整个教材的教学内容。

窥一斑而知全豹，由此可见，全国基础教育中人工智能教育的现状是不容乐观的。这种局面与我们发展科技强国的要求形成了强烈的反差。我们必须及时有效地改变这种现状，才能保证通过我国的基础教育为储备未来的人工智能人才提供坚实的保障。

二、建设及思考

以上问题不是哪一个部门哪一个单位能解决的，这是一个系统工程，需要全社会参与，全民参与，才能有效解决。时间的紧迫性不容置疑，这里仅提供一点本人不成熟的建议和思考。

（一）全社会要形成一种共识

人工智能教育的启蒙教育事关国家发展，必须高度重视。人工智能在未来几十年的发展是决定大国竞争的关键，不亚于历次的技术革命。技术革命事关国家命运，影响的是国家前途。为此我们必须形成一种共识：人工智能人才的培养是决定未来国家之间竞争成败的关键因素之一，只有我们自上而下的重视，才有可能在未来人才的培养中不缺课、不落后，才能给我国未来的科技进步打下坚实的人才基础。

如何让全社会高度重视人工智能教育是一个大的系统工程。国家层面要出台相关的政策法规，将人工智能教育提到一个高度。这些政策法规将引导全社会的人财物向人工智能教育领域投入，同时会增强人们对人工智能重要性的认知。另外，媒体方面要大力宣传学习人工智能相关知识的方法及手段，让民众认识到人工智能对我们的影响，深刻认识到人工智能不仅会影响我们的日常生活，还会对政治、军事、经济等领域产生重大而深刻的影响。事关国家发展，每个人都有责任和义务高度重视，只有这样，才能在全社会形成高度统一的认知。

（二）制订系统的人工智能人才培养计划

各省市县依据国家计划，制订出本地区的详细计划。这些计划包括但不限于人财物的投入、政策的鼓励支持，还包括最大限度地提升全社会的人工智能素养，并按计划分阶段分步骤实施。只有在合理科学的计划下，不折不扣地予以实施，我们才有可能在未来的竞争中取得胜利。

基础教育人工智能师资队伍的培训要注意以下几个问题：

1.现有的人工智能教师均有一定的计算机网络相关的基础知识，但其系统的人工智能知识匮乏，所以培训的首要内容应该是建立系统的人工智能基础知识。只有具备扎实的人工智能基础知识的教师才能适应现阶段我国人工智能的发展。

2.培训现有教师使其具有多学科整合的能力。人工智能本身是一个多学科整合的产物，所以我们的教师要具备将科学、美术、数学、语文等多学科整合的能力。为此，我们在培训教师的过程中应该有计划、有步骤地进行，将以上多学科的内容逐一、分阶段给教师进行培训。只有这些掌握多学科知识的教师，才有可能在未来的教学中完成跨学科的整合，才能适应现阶段基础教育对人工智能教师的需求。

3.培训教师使其具备理论和实践相结合的能力。纸上谈兵的教师是无法教出一个具有实战能力的学生的，所以我们的教师一定要在具备多学科知识的基础之上，理论和实践相结合，结合经典人工智能场景，应用人工智能技术分析问题和解决问题，将人工智能技术融入日常教学，用通俗易懂的讲解使学生深入理解人工智能基础知识和典型应用场景。

4.创新意识的培养。人工智能本身就是一个创新产物，所以创新意识的培养不仅对学生重要，对教师依然重要。为此，我们培训教师的过程中要重点强调创新意识的重要性，教师创新意识的培养包括创新性教学活动设计能力和管理评价能力。

（三）加强监管

教育主管部门要加强基础教育中人工智能课程的监管，为中小学教育提供充分的人财物保障。比如，中小学人工智能教材的编写是一个大的系统工程，我们要汇集全国各地人工智能方面的专家、学者组成科研团队，对课程的内容结构及其他进行有效深入的分析，通过不断论证测试，开发出一系列符合学生认知特点和社会发展需要的人工智能教材。而且此教材要及时更新，保证在未来的教育、教学中与时俱进。

另外，人工智能实验室的计划实施必须实实在在地在各中小学落地，所谓“工欲善其事，必先利其器”就是这个道理。人工智能实验室是学生近距离接触和实践相关内容的课堂，这个课堂应是设备先进，能及时更新实验器材，这样学生学习的内容才能与市场及人工智能技术要求相一致。

同时，加大人工智能教师的培训，让从事基础教育人工智能课程教育的教师，无论从知识结构还是内容更新上都能满足我国对人工智能战略发展的需要。对这些教师的职称评定制订良好的政策，以激励广大一线人工智能教师的干劲，充分调动他们的积极性和主动性，让他们把人工智能课程教育教学落到实处。

各中小学主要负责人要切实重视人工智能课程的开展，充分保障人工智能课程课时量不被挤压，使人工智能课程充分、有效地开展。

（四）更新知识架构

基础教育的人工智能教师必须不断更新自己的知识架构，不断学习新知识新技术，及时有效地掌握最新人工智能发展的前沿信息，在课程教学中采用各种方法，及时将最新的知识和技术传授给学生。如通过不同级别的竞赛，为不同年龄段的学生设置不同难度的内容，有效地将具有人工智能天赋的孩子选拔出来，我们可以进行重点培养，进一步开发他们在人工智能方面的天赋，通过专业的讲授、引导，使其进入我国人工智能人才早期优先培养的通道，让他们在未来我国人工智能与其他国家的竞争中贡献自己的力量。

如果社会各界都能认识到人工智能在教育中的重要性，并能及时发现问题，用行之有效的方法解决它，我们相信，未来我国人工智能基础教育的状况会发生巨大变化。这样，基础教育也定能为我国人工智能技术在世界上抢占制高点作出其应有的贡献。

（作者单位：兰州市第四十八中学）

编辑：蔚慧敏