人工智能在中小學教育的現(xiàn)狀和改進策略

摘 要：文章分析了人工智能在中小學教育中的現(xiàn)狀和存在的不足，不足方面包括沒有制定完善的課程體系、師資力量不足和缺乏良好的外部環(huán)境，然后針對這些不足提出了制定完善的課程體系、壯大師資力量、營造良好的外部環(huán)境等改進的策略。

關鍵詞：人工智能;人工智能課程;中小學教育;基礎教育

中圖分類號：G633.67 ??文章編號：2095-624X（2019）17-0119-02

人工智能這一術語首先在1956年由美國的學者約翰·麥卡錫提出，但由于當時的計算機運算能力的限制，使其只局限于實驗室研究，未能廣泛應用。隨著信息技術的飛速發(fā)展，尤其是2016年由谷歌公司研發(fā)的人工智能機器人阿爾法狗擊敗圍棋世界冠軍李世石，人工智能再次成為全球關注的焦點，并且已經快速地融入社會生活的各個領域，對教育行業(yè)也帶來了極大的沖擊。為此，筆者調查和分析了目前中小學人工智能教育開展的情況，并對存在的問題進行探討。

一、中小學人工智能教育的現(xiàn)狀

人工智能已經成為衡量一個國家科技水平的重要指標，世界各國高度重視人工智能的發(fā)展。美國在2016年連續(xù)發(fā)布了《國家人工智能研究與發(fā)展策略規(guī)劃》和《為人工智能的未來做好準備》兩份政府工作報告[1]，是第一個將人工智能發(fā)展上升到國家層面的國家。另外，歐盟和日本也發(fā)布了人工智能的相關戰(zhàn)略和計劃[2]。我國也緊跟發(fā)達國家的步伐，2017年，國務院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中明確指出：“要把人工智能發(fā)展放在國家戰(zhàn)略層面系統(tǒng)布局、主動謀劃，牢牢把握人工智能發(fā)展新階段國際競爭的戰(zhàn)略主動，打造競爭新優(yōu)勢，開拓發(fā)展新空間，有效保障國家安全。”而科技創(chuàng)新，必須教育先行，2018年4月教育部印發(fā)了《教育信息化2.0行動計劃》，明確要求要完善人工智能教育的課程方案和課程標準，以適應信息時代、智能時代發(fā)展的需要。

2003年我國中小學開始正式啟動人工智能教育，經過十幾年的發(fā)展，當前的人工智能教育的形式主要是在信息技術、STEAM和創(chuàng)客等課程中加入人工智能的相關內容：在2017年版的《普通高中信息技術課程標準》中，將“人工智能初步”作為選修模塊，其包括人工智能基礎、簡單智能系統(tǒng)開發(fā)、人工智能技術的發(fā)展與應用三部分[3];有些學校和教師將人工智能課程和STEAM課程相結合，從感知、認知和創(chuàng)新三個層次構建“STEAM+人工智能教育”校本課程體系;也有學校將人工智能和大數(shù)據(jù)處理等技術融合在“智能家居應用設計”模塊和“機器人設計與制作”模塊中，以增強學生對人機關系的認識。

二、目前我國中小學人工智能教育的不足

1.缺乏完善的課程體系

目前我國中小學人工智能教育尚處在起步階段，尚未形成一套完善的課程體系。而課程體系是中小學系統(tǒng)實施人工智能課程的首要條件。雖然在普通高中教育階段有《人工智能初步》這一課程體系，但在初中和小學階段尚未有類似的標準，能否套用高中的課程標準，有待進一步的研究和討論，因為不同年齡段學生的理解和接受能力不同，決定了中小學人工智能課程要有階段性。另外，由于我國區(qū)域經濟發(fā)展不平衡，沿海經濟發(fā)達地區(qū)和內陸經濟欠發(fā)達地區(qū)的教育投入的差別，決定了不同地區(qū)的課程標準也要有所不同。因此，當前最緊迫的任務是組織研究和制定全國性和地方性的中小學人工智能課程體系，明確中小學各個階段的教學目標、教學任務和教學要求。

2.師資力量不足

人工智能是近年來才發(fā)展起來的新學科，技術特性強，目前國內師范院校也是近幾年才陸續(xù)開設人工智能師范類專業(yè)，而且這些院校也集中在北京、上海、廣州、天津、杭州、南京等發(fā)達城市，尚未全國范圍內廣泛開展，所以目前人工智能專業(yè)教師的數(shù)量少之又少，教學經驗缺乏。再加上中小學教師的工資待遇仍處于相對比較低的水平，遠比其他行業(yè)的人工智能領域的從業(yè)者工資水平低，部分人工智能專業(yè)的師范生畢業(yè)后選擇從事其他行業(yè)，導致中小學校很難招到理想的人工智能專業(yè)的教師。另外，很多中小學的人工智能課程都是臨時由計算機專業(yè)、科學專業(yè)的教師來任課，不能保證人工智能課程的教學質量。教師的缺乏，是目前中小學能否全面開展人工智能課程遇到的最大障礙。

3.缺乏良好的外部環(huán)境

人工智能教育是信息技術高精尖的產物，技術含量高，理論復雜，學習難度大、周期長，在中小學開展人工智能課程必將是長期的過程。人工智能教育要想開展得好，必將壓縮學生學習語數(shù)英等課程的時間，產生一定的沖突。而目前我國中小學的應試教育依然是重中之重，與升學考試無關的課程容易受到教育部門和家長的冷落，人工智能課程的開展困難重重。

三、改進策略

1.制定中小學各階段的人工智能課程體系

筆者認為，人工智能的課程目標應包括：①掌握人工智能的基本概念，從而為進一步學好該課程奠定堅實的基礎;②了解和掌握智能機器人的傳感器和驅動裝置等內部裝置的作用和運行過程;③學會編程，從而提高學生的邏輯思維能力和解決問題的能力;④了解組裝機器人的過程，從而提高學生的團隊合作能力和實踐操作能力。不同年齡段學生的認知能力和接受能力不同，決定了中小學人工智能課程要各有側重點。小學階段應著重在感受人工智能，可以通過一些小故事，讓小學生初步認識到什么是人工智能，然后通過使用各種人工智能產品，讓學生感受到人工智能可讓機器像人一樣看、聽、說、想、動，初步體驗人工智能的用途，還可以應用Scratch等圖形化編程工具，讓學生初步了解簡單的編程和算法。初中階段應著重在于體驗人工智能，了解人工智能的基本原理，可以設置體驗類和簡單創(chuàng)作類的活動，讓學生感受到人工智能的趣味性，以及應用圖形化編程語言，設計出稍微復雜一些的人工智能產品[4]。高中階段的人工智能課程應側重于創(chuàng)造創(chuàng)新，注重提高學生的創(chuàng)造力、想象力、整體思考能力和動手能力，可通過Python編程、機器人、數(shù)據(jù)分析的方式，創(chuàng)造出復雜的人工智能產品，在此過程中培養(yǎng)學生的思維能力、實踐能力和創(chuàng)新能力。

2.壯大師資隊伍、提高師資水平

首先，全國各地的高等師范院校應緊跟時代的步伐，結合社會經濟和科技發(fā)展的需要，響應國家大力發(fā)展人工智能教育的號召，加緊開設人工智能師范類專業(yè)，已經開設此類專業(yè)的院校可擴大招生規(guī)模，只有這樣才能從源頭上解決人工智能專業(yè)師資力量不足的問題。其次，教育部門和財政部門也要提高中小學教師的工資待遇，吸引更多高層次的人工智能專業(yè)的教師扎根中小學課堂，壯大師資隊伍。最后，由于人工智能技術的發(fā)展日新月異，教師只有不斷學習最新的研究成果，才能跟上時代的步伐，才能使學生學到最新的、最前沿的科技，因此，教師還要參加學習班、培訓班等繼續(xù)教育項目，以不斷增長自己的知識，教育部門也要多組織教師進行經驗交流、授課比賽等活動，來提高人工智能類課程師資隊伍的教學水平，提高教學質量。

3.營造良好的外部環(huán)境

在國家層面，應出臺相關的法律法規(guī)，將人工智能課程列為正規(guī)的課程寫入中小學日常課程，建立和健全人工智能課程教育教學和考核的管理制度，確保人工智能課程能得到順利和有效的實施，并在輿論上加強宣傳，讓普羅大眾意識到在中小學開展人工智能課程對于國家長遠發(fā)展和學生個人素質提高的重要性，在民眾中形成學科學、愛科學的良好氛圍。在學校層面，可開設家長課堂，讓家長進一步了解人工智能課程的重要性，爭取家長的配合。另外，也要鼓勵和支持第三方機構開辦人工智能培訓班，讓學生充分利用課外的時間不斷增長知識，與學校人工智能課程形成優(yōu)勢互補，進一步激發(fā)學生的潛能。

四、結語

人工智能是近年來熱門的話題，即將成為改變生活方式和提高生產效率的革命性技術[5]。隨著計算機運算能力、傳感器識別能力、存儲器存儲能力等硬件水平的提升和算法的不斷改進，人工智能的發(fā)展日新月異，是衡量一個國家的科技創(chuàng)新能力的重要指標，要想讓我國的科技創(chuàng)新能力在未來的國際環(huán)境中占領制高點，就必須在中小學階段大力發(fā)展人工智能教育。但無論是從國家層面，體制層面，還是教師層面，我們都還處于比較初級的階段，尚有很長的路要走。因此，從中央到地方，從政府到學校等各級各部門都應高度重視人工智能教育在中小學的開展，應統(tǒng)籌規(guī)劃人工智能教育課程，壯大師資隊伍，提高師資水平，為人工智能教育的順利開展營造良好的外部環(huán)境，為中國人工智能 2030 目標的實現(xiàn)做出新的貢獻。

參考文獻：

[1]吳傳剛.人工智能時代的教育轉向及發(fā)展理念[J].未來與發(fā)展，2018（11）.

[2]呂紅軍，荊倩倩.中小學開展人工智能教育的現(xiàn)狀及改進建議[J].現(xiàn)代教育， 2019（1）.

[3]中華人民共和國教育部.普通高中技術課程標準（實驗）[M].北京：人民教育出版社，2003.

[4]費海明.人工智能啟蒙教育讓人“怦然心動”[J].中國信息技術教育，2017（22）.

[5]魏伊非.人工智能在教育領域的應用[J].集成電路應用，2019（2）.

作者簡介：朱杏燕，碩士在讀，研究方向：人工智能教育、信息技術教育、創(chuàng)客教育、STEM教育、智慧教育。