中小學(xué)實(shí)施人工智能教學(xué)的現(xiàn)狀與策略

田俊 李貌

摘 ?要：人工智能正在迅速地改變?nèi)藗兊纳罘绞?，對社會帶來深遠(yuǎn)的影響。文章從人工智能的政策背景出發(fā)，分析廣東省深圳市人工智能實(shí)施現(xiàn)狀，在中小學(xué)開展人工智能教學(xué)需要從實(shí)驗室建設(shè)、課程安排、師資培訓(xùn)、教學(xué)評價等多個方面加以考慮，同時也提出了針對性的意見和建議，以期解決目前在中小學(xué)開展人工智能教學(xué)的相關(guān)問題。

關(guān)鍵詞：中小學(xué);人工智能;實(shí)施策略

人工智能是以機(jī)器為載體實(shí)現(xiàn)的人類智能或生物智能。在各行各業(yè)，人工智能都在悄無聲息地產(chǎn)生影響。例如，購買商品可以通過掃碼支付，這就是圖像識別功能;學(xué)生佩戴智能?；?，體溫計和人臉采集攝像機(jī)可以無感采集學(xué)生的體溫、運(yùn)動量和行進(jìn)軌跡等;利用大數(shù)據(jù)閱卷平臺，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)數(shù)據(jù)的采集、整理和協(xié)同分析，可以精準(zhǔn)的對教師專業(yè)成長、學(xué)生個性化學(xué)習(xí)提供智能服務(wù)等。

一、人工智能教學(xué)政策背景

《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知》明確提出，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育，鼓勵社會力量參與寓教于樂的編程教學(xué)軟件、游戲的開發(fā)和推廣。

國家層面上已經(jīng)提倡發(fā)展人工智能技術(shù)，而且也明確提出了在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程。中小學(xué)作為人才培養(yǎng)的前沿陣地，開展人工智能教學(xué)正是恰逢其時。青少年是社會發(fā)展的后備力量，如何在世界觀、人生觀和價值觀形成的關(guān)鍵時期培養(yǎng)學(xué)生在人工智能方面的興趣，并加深他們對人工智能所蘊(yùn)含的技術(shù)思想和技術(shù)原理的理解，使之成為特長，并為后續(xù)大學(xué)培養(yǎng)社會所需人才打下堅實(shí)基礎(chǔ)，是現(xiàn)階段中小學(xué)順應(yīng)國家改革發(fā)展和時代需求需要思考的一個重要課題。

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》）在“高中信息技術(shù)課程結(jié)構(gòu)”中，不僅在必修模塊1“數(shù)據(jù)與計算”中加入了人工智能的要求，還獨(dú)立設(shè)置了一個名為“人工智能初步”的選擇性必修模塊。但是，由于當(dāng)時硬件環(huán)境和師資力量達(dá)不到要求，中小學(xué)教師和學(xué)生家長在思想上也沒能認(rèn)識到人工智能的重要性，所以選修模塊的開展情況并不理想。以深圳市正在使用的粵教版信息技術(shù)教材為例，在中小學(xué)加入了圖形化編程、機(jī)器人傳感器模塊等相關(guān)內(nèi)容。人工智能作為中小學(xué)信息技術(shù)課程的組成部分，已經(jīng)在深圳市通行多年。2018年9月18日，由深圳市教育局牽頭，在全市范圍內(nèi)遴選了100所學(xué)校參與“中小學(xué)人工智能教育項目”實(shí)驗，目前已研制出適合中小學(xué)階段的各種人工智能裝備、完善的《中小學(xué)人工智能教育裝備配備方案》《中小學(xué)人工智能課程指南》，以及即將投入使用的人工智能教材。可以說，深圳市有較好的開展人工智能的外部環(huán)境?，F(xiàn)在我們研究如何開展人工智能相關(guān)課程教學(xué)，必然要重新思考其與現(xiàn)行信息技術(shù)課程之間的聯(lián)系，或者加大其在信息課程中的比重，或者單列出來作為一門課程，又或者純粹地作為社團(tuán)校本課程加以實(shí)行，均需要根據(jù)不同情況加以討論。

二、人工智能教學(xué)實(shí)施現(xiàn)狀與策略

如何在中小學(xué)開展人工智能教學(xué)？筆者結(jié)合深圳市中小學(xué)現(xiàn)狀，提出以下相關(guān)策略。

1. 實(shí)驗室建設(shè)

開展人工智能教學(xué)的學(xué)?？梢愿鶕?jù)已有實(shí)踐室的建設(shè)情況，結(jié)合日常教學(xué)的需求，合理補(bǔ)充課程所需的硬件設(shè)備。學(xué)校可以通過升級或改造原有信息技術(shù)教室、創(chuàng)客實(shí)踐室或者未來教室的方式建設(shè)“人工智能教育實(shí)驗室”;建議教育主管部門牽頭，與相關(guān)高校、企業(yè)等聯(lián)合制定建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，并下?lián)軐ｍ椊ㄔO(shè)經(jīng)費(fèi)，同時出臺經(jīng)費(fèi)的使用指導(dǎo)意見，定期檢查實(shí)驗室建設(shè)情況，確保經(jīng)費(fèi)能落到實(shí)處，以保障人工智能實(shí)驗室順利建設(shè)。

2. 課程安排

人工智能技術(shù)中的許多代表性內(nèi)容，如圖像（人臉、數(shù)字等）識別、搜索、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，算法較難。在基礎(chǔ)教育階段，如何將類似的人工智能技術(shù)的工作過程讓中小學(xué)生能夠形象的學(xué)習(xí)和了解，并加以復(fù)現(xiàn)，是當(dāng)前開展人工智能教學(xué)需要思考的問題。立足當(dāng)前課堂教學(xué)現(xiàn)狀，教師只能關(guān)注應(yīng)用和體驗，以及相關(guān)程序模塊的應(yīng)用和硬件實(shí)現(xiàn)。也就是說，教師在課堂上可以輔導(dǎo)學(xué)生按照教程編程和搭建做出一個作品，實(shí)現(xiàn)人臉識別等功能，而對人工智能技術(shù)的基本原理、思想和方法，目前只能淺層涉及，讓學(xué)生有初步的機(jī)器學(xué)習(xí)的概念，無需深入學(xué)習(xí)。

從學(xué)生的長遠(yuǎn)發(fā)展考慮，建議教育主管部門組織專家制定小學(xué)和初中課程標(biāo)準(zhǔn)，重新審視《標(biāo)準(zhǔn)》中人工智能的相關(guān)內(nèi)容，制作專業(yè)的學(xué)習(xí)教程，立足于中小學(xué)生的知識水平和認(rèn)知特點(diǎn)，幫助學(xué)生循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)和掌握人工智能的相關(guān)原理和方法，讓學(xué)生除了會用、會做，還要懂，做到舉一反三。

3. 師資培訓(xùn)

現(xiàn)階段教育管理者和教師對人工智能的了解還不具體，缺少必要的推進(jìn)動力。因此，筆者提出以下建議。第一，對教育管理者進(jìn)行培訓(xùn)，使之對此有初步的了解，拓寬眼界，形成宏觀上的認(rèn)識;第二，對信息教師進(jìn)行業(yè)務(wù)指導(dǎo)，使之具有必要的知識儲備;第三，建議高校開設(shè)相關(guān)的專業(yè)，以滿足人才培養(yǎng)需求，亦可鼓勵高校、科研機(jī)構(gòu)或企業(yè)相關(guān)專業(yè)人員擔(dān)任中小學(xué)的兼職教師，以購買服務(wù)的方式開展人工智能教學(xué)。

4. 建立、健全教學(xué)評價體系

目前各級科學(xué)技術(shù)協(xié)會、教育技術(shù)中心、計算機(jī)學(xué)會等機(jī)構(gòu)都有籌辦機(jī)器人競賽、科技競賽或編程競賽等，各學(xué)校也有以社團(tuán)的形式開展教學(xué)活動，如機(jī)器人社團(tuán)、創(chuàng)客社團(tuán)等，這些都會涉及人工智能相關(guān)編程知識。社團(tuán)活動往往都是在課余時間，而課堂教學(xué)中對課堂的評價和考核基本上還沒有形成統(tǒng)一的可執(zhí)行的方案。因此，建議教育主管部門在教學(xué)評價方面出臺指導(dǎo)意見，指導(dǎo)學(xué)?？茖W(xué)開展教學(xué)評價。

三、結(jié)束語

人工智能教育是大勢所趨。在基礎(chǔ)教育中開展人工智能教學(xué)也是社會的剛性需求。建議教育主管部門組織專家組，進(jìn)一步審視人工智能教學(xué)中存在的各種問題，在高校設(shè)立更多的人工智能相關(guān)專業(yè)，增加師范院校中人工智能相關(guān)學(xué)科方向的本科生、研究生招生名額，著力培養(yǎng)中小學(xué)所需的專業(yè)人才。而適用于中小學(xué)的人工智能課程的開發(fā)、應(yīng)用與普及等工作也需要做好頂層設(shè)計。相信在不遠(yuǎn)的將來，無論是人才培養(yǎng)模式，還是教學(xué)方法改革都將有不同的面貌。人工智能教育中的諸多問題經(jīng)過學(xué)校、教師、家長和社會長期不懈地研究、探索和實(shí)踐，一定會得到解決。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬璐，張潔. 國內(nèi)外人工智能在基礎(chǔ)教育中應(yīng)用的研究綜述[J]. 現(xiàn)代教育技術(shù)，2019（2）.