“人工智能”進(jìn)課堂，中小學(xué)教師該如何教？

張宏 朱彩蘭

● 開展人工智能教育的背景

1.技術(shù)背景

人工智能超乎想象地在全球快速崛起，已經(jīng)走進(jìn)我們生活的方方面面，并且在多個(gè)領(lǐng)域大顯身手，如阿爾法狗（Alpha Go）和阿爾法狗元（Alpha Go Zero）以無可爭辯的能力戰(zhàn)勝了李世石、柯潔等人類圍棋高手，名噪一時(shí);多種語言的互譯超乎人的想象;生活中隨處可見機(jī)器人、人臉識別、指紋識別、聲音識別……人工智能改變我們生活的節(jié)奏會(huì)越來越快，人們真正感受到人工智能時(shí)代已經(jīng)到來。

2.政策背景

2017年7月，國務(wù)院發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，特別強(qiáng)調(diào)“加快人工智能創(chuàng)新應(yīng)用”。文件要求：“利用智能技術(shù)加快推動(dòng)人才培養(yǎng)模式、教學(xué)方法改革，構(gòu)建包含智能學(xué)習(xí)、交互式學(xué)習(xí)的新型教育體系?！薄皩?shí)施全民智能教育項(xiàng)目，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程?！边@一要求給人工智能教育提出了新的任務(wù)，也給開設(shè)人工智能教育提供了政策背景。

3.教育背景

聯(lián)合國教科文組織2019年發(fā)布了一個(gè)報(bào)告——《教育中的人工智能：可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)與機(jī)遇》，報(bào)告明確指出，各國在將21世紀(jì)的技能納入各自的教育計(jì)劃時(shí)，需要定義“人工智能能力”，而不是基本的信息和通信技術(shù)能力，從而使學(xué)習(xí)者能夠使用計(jì)算方法和技術(shù)識別來解決問題。在人工智能驅(qū)動(dòng)的未來社會(huì)，培養(yǎng)創(chuàng)造和解碼數(shù)字技術(shù)的新技能非常重要。

● 開展人工智能教育的意義

1.學(xué)生在信息社會(huì)中生存的需求

開設(shè)信息技術(shù)課程是為了培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)，幫助學(xué)生更好地在信息社會(huì)中學(xué)習(xí)、生活、工作、生存，人工智能技術(shù)屬于信息技術(shù)的一種，人工智能學(xué)習(xí)成為培養(yǎng)信息素養(yǎng)的一種不可缺少的選擇。其意義體現(xiàn)在：通過人工智能教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)人工智能時(shí)代學(xué)習(xí)和工作的素養(yǎng)或能力，促進(jìn)學(xué)生批判性地認(rèn)識人工智能，合理地應(yīng)用人工智能技術(shù)為自己的生活、工作服務(wù)。

2.信息社會(huì)健康發(fā)展的需求

具備人工智能相關(guān)素養(yǎng)的社會(huì)成員能夠辯證地認(rèn)識人工智能，合理地應(yīng)用人工智能，進(jìn)而根據(jù)需要開發(fā)人工智能，從而推動(dòng)社會(huì)健康發(fā)展，因此開展人工智能教育是信息社會(huì)健康發(fā)展的自然需求。

3.信息技術(shù)課程發(fā)展的需求

人工智能技術(shù)屬于信息技術(shù)的一種，其從精英技術(shù)走向大眾技術(shù)的過程，也是從技術(shù)領(lǐng)域走向教育領(lǐng)域的過程。伴隨人工智能技術(shù)的逐步課程化，關(guān)注人工智能教育、研究人工智能教育，成為信息技術(shù)課程發(fā)展的需要。

因此，開展人工智能教育是信息技術(shù)課程發(fā)展的需求，是信息社會(huì)健康發(fā)展的需求，也是學(xué)生在信息社會(huì)中生存的現(xiàn)實(shí)需求。

● 人工智能教育的教學(xué)實(shí)施

為了順利實(shí)施人工智能教育，中小學(xué)教師需要在以下幾個(gè)方面形成準(zhǔn)確理解。

1.理解課標(biāo)

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》對人工智能模塊有相應(yīng)的要求，例如，“學(xué)生能描述人工智能的基本特征，會(huì)利用開源人工智能應(yīng)用框架，搭建簡單智能系統(tǒng)（計(jì)算思維）。了解人工智能的新進(jìn)展、新應(yīng)用（如機(jī)器學(xué)習(xí)、自動(dòng)翻譯、人臉識別、自動(dòng)駕駛等），并能適當(dāng)運(yùn)用在學(xué)習(xí)和生活中（數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新）。了解人工智能的發(fā)展歷程，能客觀認(rèn)識智能技術(shù)對社會(huì)生活的影響（信息意識、信息社會(huì)責(zé)任）?！?/p>

根據(jù)高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，各省對人工智能模塊也有相應(yīng)的體現(xiàn)。例如，《江蘇省義務(wù)教育信息技術(shù)課程綱要（2017年修訂）》中，“人工智能初步”模塊包括人工智能基礎(chǔ)、人工智能應(yīng)用與問題解決、人工智能技術(shù)發(fā)展三部分內(nèi)容，而且江蘇省2018年版小學(xué)、初中信息技術(shù)教材中都設(shè)計(jì)了一定課時(shí)的人工智能。這意味著人工智能已經(jīng)正式進(jìn)入小學(xué)信息技術(shù)課程，其內(nèi)容將貫穿整個(gè)中小學(xué)各階段。

因此，理解課標(biāo)，一方面是要體會(huì)、理解課程標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)描述的要求或指向，另一方面需要綜合考慮各學(xué)段課程標(biāo)準(zhǔn)或課程綱要等的要求，了解學(xué)段間的銜接，了解基礎(chǔ)教育階段人工智能教育的系統(tǒng)性。例如，《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）解讀》中，在“語音識別技術(shù)在生活中應(yīng)用”案例中設(shè)計(jì)了三個(gè)活動(dòng)，其中，活動(dòng)2要求，以小組為單位，操作實(shí)現(xiàn)語音識別技術(shù)產(chǎn)品的功能，并闡述實(shí)現(xiàn)原理，活動(dòng)3則是優(yōu)化語言模型。同樣是語音識別，義務(wù)教育階段則定位于了解大致的過程，通過演示或?qū)嶋H操作，體驗(yàn)人工智能的典型應(yīng)用。

2.理解課程（模塊內(nèi)容）

理解人工智能模塊的內(nèi)容，主要是理解人工智能在信息技術(shù)發(fā)展和信息技術(shù)課程發(fā)展體系（或教材體系）中的共性和個(gè)性關(guān)系。所謂共性，是指信息技術(shù)課程及教學(xué)中始終貫穿的思想和方法，如學(xué)科核心素養(yǎng)中強(qiáng)調(diào)的計(jì)算思維，在程序設(shè)計(jì)中有體現(xiàn)，在三維建模中有體現(xiàn)，在人工智能教育模塊中也有鮮明的體現(xiàn)，這些共性既是學(xué)科中穩(wěn)定的部分，也是核心所在。因此，在理解模塊內(nèi)容時(shí)，需要尋找、關(guān)注、把握這些共性，只有這樣，才能豐富學(xué)科的內(nèi)涵，才能在教學(xué)中促進(jìn)學(xué)生類比遷移、鞏固所學(xué)。所謂個(gè)性，是指人工智能獨(dú)有的不同于其他模塊的技術(shù)和特征，如數(shù)據(jù)的重要性。把握個(gè)性，才能夠?qū)δK形成更為深入的認(rèn)識，進(jìn)而形成與模塊相應(yīng)的教學(xué)處理方式，以促進(jìn)學(xué)生對這些個(gè)性的理解。

3.理解教材

教材是根據(jù)知識體系進(jìn)行編寫的，只有理解掌握后才可能轉(zhuǎn)換為教學(xué)思路。理解教材，需要透過表面的呈現(xiàn)理解編寫者的意圖，根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，對教材中的內(nèi)容及編排形成合理的解讀，為“用教材教”奠定認(rèn)識基礎(chǔ)。教材是以概念、原理及其相互關(guān)系的闡述為主要內(nèi)容的，如人工智能原理的介紹，這些被稱為“間接知識”。但如果在教學(xué)過程中能讓學(xué)生了解這些概念、原理及其相互關(guān)系是如何被發(fā)現(xiàn)的，它們在現(xiàn)實(shí)世界中有哪些作用，不僅會(huì)讓教材變得更加生動(dòng)，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣更加高漲，還會(huì)讓學(xué)生的思維與創(chuàng)造能力得到有效提升，“間接知識”也就轉(zhuǎn)變、發(fā)展為“直接知識”。

4.理解教法