乡村小学人工智能教育的困境与突破

摘 要 发展中小学人工智能教育是智能时代的应然要求，在乡村小学开展人工智能教育有利于实现教育公平、消弭数字鸿沟、提升全民智能素养。一直以来，课程定位模糊导致乡村小学人工智能教育存于“惑”，专业师资匮乏致使乡村小学人工智能教育囿于“局”，数字化资源稀缺导致乡村小学人工智能教育止于“行”，教学方式失衡导致乡村小学人工智能教育陷于“偏”，评价方式单一导致乡村小学人工智能教育流于“形”。立足乡村实际，为充分体现人工智能教育在乡村小学的育人价值，突破乡村小学人工智能教育的困境，需要精准定位乡村小学人工智能课程理念、目标和内容，双轮驱动人工智能教育教师专业发展，拓展延伸乡村小学人工智能教育的时空场域，设计面向人工智能思维发展的教学模式，探索多元乡村人工智能教育评价体系。

关 键 词 乡村小学；人工智能；人工智能教育；人工智能课程

引用格式 张正富.乡村小学人工智能教育的困境与突破[J].教学与管理，2024（32）：14-18.

人工智能作为第四次工业革命的前瞻性技术，是推动世界各国综合实力提升的核心驱动力，推行中小学人工智能教育事关民族和社会的未来。2017年7月，国务院印发的《新一代人工智能发展规划》提出“在中小学开设人工智能相关课程”，自此吹响了我国中小学人工智能教育快速发展的号角。2024年3月教育部启动人工智能赋能教育行动，同时推出4项具体行动。联合国教科文组织指出，人工智能教育的发展存在“加剧数字鸿沟和学习不平等，将边缘化和弱势群体排除在人工智能教育之外”[1]的风险，2024年2月，教育部公示的184个“中小学人工智能教育基地”中也鲜有乡村小学。对此，应当正视乡村小学人工智能教育的价值意蕴，分析乡村小学当前存在的现实困境，突破乡村小学弱势群体接受优质人工智能教育的障碍，打破智能时代人工智能教育的“不平等”，打造公平、包容的人工智能教育生态。

一、乡村小学开展人工智能教育的价值意蕴

在分配正义的逻辑下，在乡村小学大力发展人工智能教育，有利于实现教育公平、消弭数字鸿沟、夯实全民智能素养，体现人工智能教育无歧视原则的价值意蕴。

1.发展乡村小学人工智能教育有利于实现教育公平

教育公平是社会公平体系的基石，是我国教育事业发展的核心原则与价值导向。乡村小学作为乡村教育高质量发展的微观组织载体，大力发展人工智能教育既是衡量教育公平的指标，亦是推动教育公平的抓手。在智能时代，人工智能技术与信息技术逐步趋于融合，人工智能教育赋予了信息素养新的内涵，通过建设乡村小学人工智能教育，可以有效缩小城乡教育的差距，促进教育资源的公平分配。乡村小学的人工智能教育也是追求教育公平的重要表征，可以让更多的乡村小学生享受到优质的教育资源。

2.发展乡村小学人工智能教育利于消弭数字鸿沟

人工智能技术在社会、经济和教育的发展中发挥着重要的引领性作用，然而人工智能教育的不公平会进一步加剧社会的不公平，形成数字鸿沟，带来智能社会新的道德困境。学校人工智能教育中的数字鸿沟主要体现在两个方面：一方面是不同群体学生接受人工智能教育的差异水平；另一方面是不同群体学生运用人工智能技术能力的差异水平。虽然数字鸿沟的产生由拥有数字设备的数量和使用人工智6ilOeycTINmR04DQZn+F2A==能技术的能力所决定，但是学校教育可以在数字鸿沟扩大的过程中起到均衡补偿的作用。因此，乡村小学在缩小和弥合数字鸿沟的过程中起到了基础的均衡作用，能确保所有学生都获得学习、体验和尝试人工智能教育的机会。创造性的活动能使乡村小学生在身体、社会和认知等层面全身心参与，减少他们与人工智能技术的双重排斥。

3.发展乡村小学人工智能教育有利于提升全民智能素养

目前人工智能正深刻地改变着人类的思维方式、社会行为，人类必须以充分的准备迎接智能时代的到来。在此时代情境下，唯有全面提升全民智能素养以适应人工智能时代的新发展，应对人工智能时代的新挑战，适应未来社会的新样态。在智能时代，中小学生的智能素养不仅深化了学生信息素养的内涵，显著拓展了其外延，更成为中小学生适应智能时代发展需具备的核心素养。乡村小学生的智能素养要基于中国学生核心素养发展的视角，从人工智能意识、人工智能知识、人工智能能力、人工智能思维和人工智能态度与伦理等方面进行培育，与城市地区小学生同步发展智能素养。进言之，发展与培育乡村小学生人工智能素养，对于振兴乡村教育、振兴乡村发展都具有极强的战略性意义，对于未来人工智能技术人才储备具有重要的保障作用。

二、乡村小学人工智能教育面临的现实困境

目前，我国面向小学学段人工智能教育的发展，尤其是乡村小学人工智能教育发展的研究相对欠缺。乡村小学人工智能教育在发展过程中面临课程定位、专业师资、数字资源、教学方式、教育评价等方面的困境，限制了乡村小学人工智能教育的高质量发展。

1.课程定位模糊导致乡村小学人工智能教育存于“惑”

2003年颁布的《普通高中信息技术课程标准（实验）》首次将“人工智能初步”纳入信息技术课程中，2022年颁布的《义务教育信息科技课程标准》中再次将人工智能列入信息科技课程六条逻辑主线中，上述课程标准中的“人工智能”内容模块均分布在中学学段。中小学生学段与年龄的差异化和人工智能课程内容的梯度化，要求根据小学学段具体的情况研制统一的国家课程标准，或总结梳理区域性小学人工智能教育的能力目标、内容框架设计。虽然有些发达地区开设了人工智能教育的相关课程，但大多数依托STEM课程、创客课程、机器人课程开展，这些泛在课程涉及的人工智能课时安排零散、相关内容碎片化，缺乏系统的人工智能知识与技能的学习以及智能思维的科学化培养。也有部分乡村小学开设了人工智能教育社团，这些社团仅仅停留在竞赛和活动层面，这类活动只面向少部分学生，未体现出人工智能教育的育人价值。综上，当前乡村小学缺少人工智能教育的国家统一课程标准、缺乏与之对应的人工智能课程体系，导致乡村小学人工智能教育在实施之前就存在诸多“迷”与“惑”。

2.专业师资匮乏致使乡村小学人工智能教育囿于“局”

乡村小学人工智能教育的推进中，专业师资匮乏是最大的痛点，主要体现在两个方面。一方面，人工智能专业人才很难进入乡村小学。截至2023年底，全国约有500所大学开设了人工智能专业，但人工智能师范专业屈指可数。每年输出的人工智能学科人才大多集中在发达城市，乡村小学很难招到相关专业的课程教师，束缚了人工智能课程的开设和实施。另一方面，人工智能作为交叉学科，涵盖了计算机科学、数学、神经科学、哲学等多个学科的理论、方法和技术。从研究和应用领域分析，人工智能主要集中在语音识别、图像模式识别、专家系统、机器学习、人工神经网络系统等领域，承担乡村小学人工智能课程教学的教师大多没有经过系统的人工智能课程学习，专业知识薄弱且缺乏将人工智能复杂的理论形象化融入小学教学的模式。

3.数字化资源稀缺导致乡村小学人工智能教育止于“行”

小学学段的人工智能教育应从感知、体验、分辨人工智能，逐步转向发展小学生的人工智能思维。人工智能思维培养需通过人工智能教育实践活动来实现，因此，小学学段的人工智能教育是动手和动脑相结合的一项教育活动。然而，由于地区发展的不平衡，中小学人工智能教育的投入也呈现出明显的差异，除部分发达地区之外，多数地区还没有与教学相适配的实验室[2]。有些乡村学校缺失最基本的智慧教学平台，如交互式智能白板、云桌面、人工智能教育套件箱，人工智能教育呈“离于域止于行”的状态。惠及乡村小学的个性化软硬件数字化环境的建设更是面临着艰巨的挑战，政府、社会、学校、家庭各方需要持续地努力和创新，以确保乡村学生也能享受到高质量的人工智能教育的数字化资源。

4.教学方式失衡导致乡村小学人工智能教育陷于“偏”

当前的乡村小学人工智能课程教学存在着两个“派别”[3]：一种是“唯理派”，他们将大学的教学方式照搬至中小学，讲授以“大数据+深度学习”为标识的人工智能算法，课堂中尽是复杂的公式和生涩的概念，完全没有将中小学生的年龄特点与学习风格考量在内，过高的知识门槛使得课堂教学毫无趣味可言，学生完全陷入“唯技术”的藩篱；另一种是“唯实派”，他们只注重人工智能的感知和体验，对人工智能的原理只字不提、对人工智能思维浅尝辄止、对智能素养的培养浮光掠影，课堂虽然活跃，实则拒学生于人工智能教育的门外。乡村小学的人工智能教育教学一直在“唯理”和“唯实”两极间摇摆，失衡的教学方式导致这种教育深陷偏颇化的窘境。

5.评价方式单一导致乡村小学人工智能教育流于“形”

评价是提升乡村小学人工智能教育质量的关键环节，也是乡村小学人工智能教育的难点。通过评价诊断、支持和鼓励乡村小学生积极参与人工智能课程的学习，发挥评价对学生智能素养发展的引导和促进作用[4]。当前，乡村小学人工智能教育评价往往流于形式，具体表现在三个方面。其一为评价内容贫乏，只注重对学生认知结果的评价，忽视对学生关键能力、必备品格的培养，完全漠视学生智能素养及高阶能力发展水平的测评。其二为评价方式单一，注重终结性评价而忽视过程性评价，注重纸笔测试而忽略评价量规等先进评价工具的使用，注重理论知识学习的评价而忽略实践性能力的评价。其三为乡村小学人工智能教育评价主体的单极化，在评价中只见教师评价，未见学生的自评和互评，也未见第三方专业人士的参与，评价的专业性不强。

三、乡村小学人工智能教育困境破解对策

针对乡村小学人工智能教育所面临的诸多挑战与困境，亟需从以下几个方面研究对策。

1.精准定位乡村人工智能课程开发

由于人工智能技术具有高度复杂性和综合性的特征，小学生在理解其内部的高深算法和原理时需要立足乡村经济落后、人工智能教育数字资源短缺的现实。在课程理念上，应该把握人工智能时代正确的育人理念，以发展乡村小学生智能素养为其方向，构建逻辑关联的人工智能课程结构，遴选“唯理”和“唯实”结合的乡村小学人工智能课程内容。因此，乡村小学学段的人工智能教育目标应当培养小学生对人工智能的兴趣，形成人工智能意识，通过亲身体验和形象化的语言了解算法原理，帮助乡村小学生领会人工智能解决问题的基本思路，启发人工智能思维，同时辩证地审视人工智能技术，践行智能社会责任。

依据以上小学人工智能教育的课程目标，按照乡村小学生的认知特征和人工智能课程的知识体系开发乡村小学学段的内容模块，组织课程内容，体现人工智能教育的循序渐进和螺旋式发展，乡村小学的人工智能教育内容需逐步践行、渗透和开展，低、中、高学段有一定的层次和针对性[5]。乡村小学人工智能课程内容可以围绕三个主要模块进行设计开发。低年级段感知人工智能。本模块通过引人入胜的人工智能小故事，让小学生们直观生动地理解什么是人工智能。例如，通过讲解“国际象棋人机大战”“围棋人机大战”的故事，让小学生感受人工智能从计算智能到感知智能的变化，了解人工智能发展历史。还可以结合影像资料、身边实例让学生感受人工智能给人们生活带来的便利。中年级段体验人工智能。本模块通过一系列的互动体验，深入了解人工智能的基础和综合应用。例如，通过手机中的语音助手体验语音识别技术，利用“文心一言”体验大语言模型的自然语言处理能力，借助百度拍照体验图像识别，还可以结合具体的应用场景体验智能家居、智慧农业、智慧交通。高年级段尝试人工智能。本模块在感知和体验人工智能的基础上，培养乡村小学生的人工智能思维，它是每一位公民都应具备的、适应未来智能生活和学习的高阶思维[6]。通过图像化编程、虚拟机器人等软件平台中的简化人工智能模型完成简单作品，在这个过程中让乡村小学生思考如何用人工智能思维来解决问题。如，调用百度人脸识别的API接口积木完成开关门的动画作品，利用语音识别模块完成开关灯的交互动画作品。

2.双轮驱动人工智能教育教师发展

“强乡村小学人工智能教育”必先“强乡村小学人工智能教师”。要想破解乡村人工智能专业师资匮乏的困局，只有采取“固本提质”与“开新增量”双轮驱动来推动乡村小学人工智能教师的专业发展。“固本”和“开新”都是对乡村小学教师赋权增能的过程，也是教师自我更新的过程。乡村小学既要赋予所有教师学习人工智能的权利，又要相信乡村小学教师自我专业发展的能力，以此弥补人工智能教育中教师主体地位和其应然定位之间的落差，使乡村小学教师在人工智能教育中拥有更多的自主性和灵活性。

“固本提质”这一策略面对的是乡村小学的信息科技教师群体。针对这些教师开展高水平的人工智能教研活动，以校本教研带动专业素质的提升，培养出乡村小学人工智能课程实施的“先锋队”；另外，以区域信息科技教师为主体，联合师范院校、科研机构和人工智能企业的智能人才，组建城乡人工智能教育学习共同体，建设乡村小学人工智能教育教学资源和学习资源。将研修过程中的问题设为研修主题，动态调整，不断迭代，形成集群化优势。同步搭建乡村小学教师展示业务水平的舞台，通过人工智能教育优质课、公开课、典型发言和学术沙龙等活动持续提升他们专业发展的质量。

“开新增量”策略在增强乡村小学人工智能教育师资方面采取了双向并进的方法。一方面，在乡村小学教师的职前培训和教育进修培训中增加人工智能的相关内容，确保他们能在原有学科的基础上融入人工智能的元素，将这些教师作为人工智能教师的潜在力量进行培养。另一方面，鼓励乡村小学信息科技教师与科学、劳动、艺术等学科教师共同建设人工智能相关的项目化课程，学科教师在项目指导中跨越传统的学科界限，深化对人工智能教育的理解，从而转型为具备跨学科视野的乡村小学人工智能教育教师。可以采用“1+1”人工智能教师发展模式，即每个学科组都与一个特定的人工智能项目组相结合。在这种融合式教师专业发展模式下，每位乡村小学教师既是学科老师，也是人工智能老师。

3.拓展延伸乡村人工智能教育时空场域

在人工智能时代，对教育空间的认识应该由封闭走向开放，由静态转向动态，由实体迈向虚体。因此，一方面，在人工智能时代重组乡村小学原有的以计算机教室为主体的物理空间，从封闭的物理空间走向深度融合开放的虚拟网络空间。在虚实交融的人工智能教育空间中，乡村小学可以利用互联网的免费人工智能教育资源，将全球优质的人工智能教育学习资源引入到计算机教室中，使乡村小学教师和学生根据自身的学习需求选取相应的人工智能教育数字化资源，进而满足自身人工智能认知的多样化发展需求，由此打破时空壁垒，促进乡村小学生学习方式的深度变革，拓展乡村小学生未来学习的空间。另一方面，人工智能教育的实践性需要相应的教学设备，为了降低乡村小学人工智能教育软件平台的门槛，选择开源、免费的人工智能教育教学设备显得尤为重要。这里包含开源的人工智能应用软件、免费的智能编程平台和虚拟仿真的智能机器人[7]。智能编程平台应充分体现“智能”，乡村小学应结合开放平台的人工智能工具包、软件的应用，引导乡村小学生使用图像化编程中的智能功能模块积木，实现程序复杂度不高的智能化编程。

4.设计面向人工智能思维的教学模式

以人工智能所塑造的终极样态为参照，逆向审视人类系统的演进历程，是一个从传统要素系统、智能系统到智慧系统的一个连续系统。传统的要素系统对应着“制造”（工程思维）、智能系统对应着“智造”（计算思维）、智慧系统对应着“慧造”（设计思维），以及贯穿各种行为的系统思维[8]。乡村小学的人工智能教育的目标、内容和评价要素都指向小学生人工智能思维的发展。工程思维是一种构建新的存在物的实践思维，以造物为本质特征；设计思维是在技术工具理性的基础上，将技术价值理性成功传递给使用者，二者通过工程思维有机结合。例如，面向工程设计思维能力发展的整合式教学模式融合了问题分析、调查探索、设计实施、分享交流和拓展应用五个关键环节。设计灭火机器人，要聚焦灭火问题，通过多方调查，使用基于云端的虚拟机器人编程工具，让学生在电脑上选取零件、组装和控制自己的机器人，在计算机上制造出一种虚拟灭火机器人。结合人工智能教育中计算思维能力发展要素与项目式教学要素的映射关系，面向计算思维能力发展的项目式教学模式，融合了情境分析、原理探索、验证实验和迁移拓展四个关键环节，通过生活情境让乡村小学高年级学生采用图像化编程工具，通过简化的模型训练或借用成熟的模型训练结果来完成创意作品，像计算机科学家一样去理解现实问题及解决问题，引导乡村小学生从操作层面了解最短路径、专家系统、模式识别等算法模型中所蕴含的科学与数学思想。乡村小学中、低年级学生可以利用不插电编程的方式来学习编程，启蒙计算思维。面向中、低年级小学生计算思维发展的游戏化教学模式融合故事情境、算法探究、优化调试、拓展延伸四个环节，通过有趣的故事导入，在玻璃、塑料板等废旧材料上按照网格的形式贴上美纹胶带制作成“编程板”来模仿电脑的硬件，将玩具汽车、动物的微缩模型、布娃娃粘贴在积木上作为编程角色，在编程板上操作编程角色，使用代表特定类型动作的符号（比如箭头）表征自己的想法[9]，在解决问题的同时也产生待探索问题，并进一步解决延伸问题。

5.探索多元乡村人工智能教育评价体系

在乡村小学人工智能教育评价中强化智能素养导向的多元性评价，体现评价内容的丰富性、评价形式的多样化及评价主体的多元化。首先，依据乡村小学人工智能教育“感知—体验—尝试”的进阶内容，研制对应的智能素养水平等级，除了考查乡村小学生人工智能知识技能掌握度，还需重点考察关键的人工智能思维能力及智能社会的价值取向，体现高阶能力发展水平。其次，采取基于证据的理论考察和作品实践相结合的方式。证据是乡村小学生智能素养表现的结果，通过题目作答、编程任务完成、课程问答、作品设计等学习互动得以表征，简单的人工智能学习互动表现能表征人工智能素养的一个或多个维度，综合的人工智能学习互动则可以全面表征人工智能素养的全部维度[10]。例如，在低年级感知人工智能内容模块的教学中，通过乡村小学生的叙述性或反思性表述，将其作为人工智能意识、人工智能态度与伦理的评价证据，采取设计课堂观察量表的形式，对小学生的叙述性故事表达、课堂问答表现出的智能素养进行评价；在中年级体验人工智能内容模块教学中，通过分析人工智能产品，将其作为人工智能知识、人工智能思维、人工智能态度与伦理的评价证据，设计真实问题情境，采取纸笔测试的形式实现对学生智能素养的评价；在高年级尝试人工智能内容模块教学中，将乡村小学生人工智能创意作品的制作过程和结果，作为小学生人工智能知识、人工智能能力、人工智能思维、人工智能态度与伦理的评价证据，采取基于作品的过程性和终结性相结合的评价。最后，乡村小学人工智能课程评价需要扩大评价主体的范围，教师、学生、专家学者、教育行政部门以及科技企业等力量都应包含在内，从而确保教育评价更具包容性、客观性和前瞻性，以保障评价的质量。例如，在课程设计阶段，可以邀请人工智能课程领域和教学领域的专家对课程的设计进行系统的评价，根据评价结果进行调整优化，形成科学的人工智能教育课程设计体系。乡村小学人工智能教育还要注重增值性评价，确立人工智能在教育中的角色定位，实现工具理性和价值理性的统一，充分保证乡村小学人工智能教育育人功能的完整。

参考文献

[1] 王建梁.全球中小学人工智能教育：发展现状与未来趋势[J].上海教育，2023（06）：22-26.

[2] 陈凯泉，何瑶，仲国强.人工智能视域下的信息素养内涵转型及AI教育目标定位——兼论基础教育阶段AI课程与教学实施路径[J].远程教育杂志，2018，36（01）：61-71.

[3] 王元臣，刘亚欣，李志河.中小学人工智能教育的困境及对策研究[J].教学与管理，2022（09）：63-67.

[4] 中小学人工智能课程指南课题组，江波，戴娟，等.中小学人工智能课程指南[J].华东师范大学学报：教育科学版，2023，41（03）：121-134.

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[6] 钟柏昌，刘晓凡.人工智能思维：框架与解读[J].课程·教材·教法，2024，44（01）：149-155.

[7] 李洪修，刘梦臻.人工智能时代劳动教育空间的价值意蕴与实践超越[J].教育理论与实践，2023，43（25）：3-8.

[8] 乐进军.中小学人工智能教育的现实矛盾研究[J].教学与管理，2020（34）：1-3.

[9] 麦克伦南.不插电编程：儿童计算思维启蒙[M].北京：教育科学出版社，2023：5.

[10] 李盈，谢忠新.基于证据的中小学生人工智能素养评价设计[J].浦东教育，2024（02）：20-24.

[责任编辑：白文军]