青少年人工智能素質(zhì)教育課程體系研究及實(shí)踐

陳社育　張春蘭　朱寅非

摘要：人工智能當(dāng)前比較熱門(mén)，文章以青少年人工智能素質(zhì)教育課程體系為研究視角，在闡述青少年人工智能素質(zhì)教育課程教學(xué)現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，探索分析確立青少年人工智能素質(zhì)教育課程體系的依據(jù)、構(gòu)建青少年人工智能素質(zhì)教育課程體系的基本原則，在實(shí)踐研究過(guò)程中對(duì)青少年人工智能素質(zhì)教育課程體系建設(shè)提出科學(xué)合理化建議。

關(guān)鍵詞：人工智能;素質(zhì)教育;青少年;課程體系

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2020）16-0240-02

一、人工智能概述

人工智能，指能夠模擬人類(lèi)智能活動(dòng)的智能機(jī)器或智能系統(tǒng)。如今，伴隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等信息技術(shù)的發(fā)展，人工智能迅速滲透到社會(huì)的各個(gè)方面。2017年11月16日，美國(guó)波士頓動(dòng)力公司發(fā)布了其開(kāi)發(fā)的類(lèi)人機(jī)器人Atlas，該機(jī)器人能夠完成跳躍、旋轉(zhuǎn)以及后空翻等一連串高難度動(dòng)作，宛如體操運(yùn)動(dòng)員。同年的10月19日，《自然》雜志刊文，報(bào)告了谷歌下屬DeepMind公司的終版圍棋程序AlphaGo Zero，這個(gè)程序從空白狀態(tài)學(xué)起，迅速自學(xué)圍棋，已經(jīng)以100∶0的戰(zhàn)績(jī)擊敗老版AlphaGo。此前，老版AlphaGo人工智能機(jī)器人通過(guò)輸入人類(lèi)棋譜進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練，以5∶0完勝歐洲圍棋冠軍。而在之前的8月8日晚，我國(guó)四川阿壩藏族羌族自治州九寨溝縣發(fā)生7.0級(jí)地震，“中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)”公眾號(hào)隨即發(fā)布了一則由寫(xiě)稿機(jī)器人編寫(xiě)的詳細(xì)報(bào)道，而完成這篇報(bào)道的時(shí)間僅為25秒。由此帶來(lái)的人工智能時(shí)代教育的理念及知識(shí)的認(rèn)知、結(jié)構(gòu)、獲取都必須面臨某種意義上的轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變勢(shì)必對(duì)傳統(tǒng)的知識(shí)教育和素質(zhì)教育產(chǎn)生沖擊。

二、青少年人工智能素質(zhì)教育課程教學(xué)現(xiàn)狀

人工智能作為新興的信息科技，具有廣闊的前景，開(kāi)設(shè)青少年人工智能素質(zhì)教育課程，既可以豐富學(xué)生的知識(shí)，又可以培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維及分散思維能力，更好地引導(dǎo)學(xué)生通向應(yīng)用領(lǐng)域、緊跟科學(xué)發(fā)展前沿。這對(duì)于青少年的素質(zhì)教育課程提出了新的要求。

當(dāng)前，江蘇地區(qū)青少年人工智能的素質(zhì)教育課程還有很多待完善的地方，缺乏系統(tǒng)性的教學(xué)體系。在例如蘇北農(nóng)村及鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)的中小學(xué)校園內(nèi)涉及人工智能素質(zhì)教育課程內(nèi)容知識(shí)的偏少;在蘇北縣級(jí)以上中小學(xué)校園內(nèi)，僅有相關(guān)教育主管部門(mén)下達(dá)文件要求，象征性地開(kāi)設(shè)一兩次人工智能素質(zhì)教育科學(xué)課程等。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的蘇南地區(qū)，人工智能素質(zhì)教育課程內(nèi)容知識(shí)在中小學(xué)科學(xué)課、實(shí)踐課中已有體現(xiàn)，但在課程教材、課程體系等方面缺乏體系。

三、確立青少年人工智能素質(zhì)教育課程體系的依據(jù)

（一）素質(zhì)教育目標(biāo)要求

教育要為社會(huì)發(fā)展服務(wù)，就必須面向世界，著眼于人類(lèi)社會(huì)發(fā)展對(duì)人的素質(zhì)的要求;目標(biāo)體系應(yīng)具有時(shí)代性，就必須面向未來(lái)，預(yù)見(jiàn)整個(gè)世界的前景及整個(gè)人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)，要使學(xué)生的素質(zhì)適應(yīng)未來(lái)人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的要求;目標(biāo)體系要具有超前性，就必須面向改革開(kāi)放、加速四化建設(shè)的需要，使素質(zhì)發(fā)展目標(biāo)體系符合國(guó)情和省情，具有現(xiàn)實(shí)性、可行性。

（二）青少年身心發(fā)展水平

個(gè)體身心的發(fā)展在整體上具有一定的順序，身心發(fā)展的個(gè)別過(guò)程和特點(diǎn)的出現(xiàn)也具有一定的順序。美國(guó)心理學(xué)家柯?tīng)柌褡C明，皮亞杰的發(fā)生認(rèn)識(shí)論在個(gè)體的道德認(rèn)知過(guò)程中，也具有普遍的推廣意義，人的道德認(rèn)知遵循著從前世俗水平到世俗水平，再到后世俗水平的發(fā)展過(guò)程。個(gè)體在不同年齡階段表現(xiàn)的身心發(fā)展不同的總體特征及主要矛盾，面臨著不同的發(fā)展任務(wù)，這就是身心發(fā)展的階段性。

（三）青少年智力發(fā)展水平

智力是指人認(rèn)識(shí)、理解客觀事物并運(yùn)用知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)等解決問(wèn)題的能力，包括記憶、觀察、想象、思考、判斷等。分析性智力、創(chuàng)造性智力、實(shí)踐性智力提高，青少年期的思維發(fā)展水平屬于形式運(yùn)算水平，其主要特點(diǎn)是思維活動(dòng)不再受思維內(nèi)容的局限，可以依據(jù)假設(shè)進(jìn)行邏輯推理，能運(yùn)用形式運(yùn)算解決諸如組合、包含、比例、排除、概率及因素分析等邏輯課題。這就是說(shuō)，青少年期學(xué)生的思維具有抽象邏輯性。

四、構(gòu)建青少年人工智能素質(zhì)教育課程體系的基本原則

（一）系統(tǒng)化與靈活性相結(jié)合的原則

在課程構(gòu)建過(guò)程中，我們應(yīng)該結(jié)合青少年的教育特點(diǎn)，注重統(tǒng)一性原則，進(jìn)行系統(tǒng)化教學(xué)，讓青少年能夠把握課程重點(diǎn)，通過(guò)多樣性原則、靈活化教學(xué)，讓青少年能夠體會(huì)到課程樂(lè)趣。設(shè)置青少年人工智能素質(zhì)教育課程應(yīng)遵循的原則為：①設(shè)置的青少年人工智能素質(zhì)教育課程必須適應(yīng)對(duì)象的特點(diǎn)。②設(shè)置的青少年人工智能素質(zhì)教育課程必須符合校園管理與校園資源的特點(diǎn)。③設(shè)置的青少年人工智能素質(zhì)教育課程必須統(tǒng)一性與靈活性相結(jié)合。④設(shè)置的青少年人工智能素質(zhì)教育課程要中心明確、主旨相符、通俗易懂、寓教于樂(lè)。

（二）突出基礎(chǔ)與反映時(shí)代特征相結(jié)合的原則

對(duì)于人工智能，我們的教育體系還缺乏系統(tǒng)化的構(gòu)架，即便是老師對(duì)于這一概念也缺乏足夠的了解，這就要求我們?cè)跇?gòu)建課程時(shí)要突出基礎(chǔ)，進(jìn)行基礎(chǔ)化教學(xué)。同時(shí)我們處在一個(gè)日新月異的時(shí)代，必須將教育與時(shí)代特征相結(jié)合，才能讓學(xué)生把握科技前沿。突出基礎(chǔ)與反映時(shí)代特征相結(jié)合的原則，是指教學(xué)的內(nèi)容、方法和進(jìn)度要適合學(xué)生的發(fā)展水平，但又有一定的難度，需要他們經(jīng)過(guò)努力才能掌握，以便有效地促進(jìn)學(xué)生的身心發(fā)展。

（三）理論性與實(shí)踐性相結(jié)合的原則

課程教育首先注重于對(duì)理論概念的教授，同時(shí)結(jié)合人工智能教育的特點(diǎn)，傳統(tǒng)單一的理論性教學(xué)是不足以滿(mǎn)足要求的，這就需要教師們注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，同時(shí)通過(guò)實(shí)踐性教學(xué)幫助學(xué)生學(xué)習(xí)。理論性與實(shí)踐性相結(jié)合的原則，是指教學(xué)要按照學(xué)科的邏輯系統(tǒng)和學(xué)生認(rèn)識(shí)發(fā)展的順序進(jìn)行，使學(xué)生系統(tǒng)地掌握基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能，形成嚴(yán)密的邏輯思維能力。

五、青少年人工智能素質(zhì)教育課程體系建設(shè)的對(duì)策

（一）課程目標(biāo)結(jié)構(gòu)化以適應(yīng)素質(zhì)教育發(fā)展需求

通過(guò)將課程目標(biāo)結(jié)構(gòu)化，青少年才能一步步學(xué)習(xí)理解，通過(guò)基礎(chǔ)素質(zhì)教育讓他們?cè)谖磥?lái)有一個(gè)好的人工智能專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)。然而目前中小學(xué)實(shí)施還處于起步階段，師資配備和相關(guān)教學(xué)活動(dòng)還不夠完善。因此，第一步通過(guò)人工智能的展示活動(dòng)，讓青少年知道人工智能可以做什么，讓他們結(jié)合自己的生活和學(xué)習(xí)，說(shuō)一說(shuō)看到過(guò)什么、知道什么。第二步讓學(xué)生體驗(yàn)人工智能的神奇效果。如自動(dòng)作文打分、自適應(yīng)學(xué)習(xí)和智能輔導(dǎo)方面，可以啟發(fā)他們說(shuō)出體驗(yàn)結(jié)果。第三步是學(xué)校教師可以定期組織學(xué)生到一些教育實(shí)踐基地或人工智能實(shí)驗(yàn)室預(yù)約參觀和體驗(yàn)。

（二）課程內(nèi)容科學(xué)化以重視學(xué)生內(nèi)驅(qū)力發(fā)展

在基礎(chǔ)學(xué)科廣泛開(kāi)展，將人工智能的通識(shí)性知識(shí)有效地與數(shù)學(xué)、科學(xué)、英語(yǔ)等課程結(jié)合起來(lái)教授;在信息技術(shù)課堂，開(kāi)展基礎(chǔ)性人工智能專(zhuān)題學(xué)習(xí)，通過(guò)體驗(yàn)人工智能產(chǎn)品增加學(xué)生對(duì)人工智能學(xué)習(xí)的興趣，并學(xué)習(xí)基于可視化的簡(jiǎn)單編程內(nèi)容;以社團(tuán)的形式，組織那些對(duì)人工智能有極大興趣的學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，開(kāi)展基于簡(jiǎn)單算法和動(dòng)手實(shí)踐的編程機(jī)器人學(xué)習(xí)，使學(xué)生的創(chuàng)新思維、組織溝通能力、動(dòng)手操作能力、自我認(rèn)知能力等在團(tuán)隊(duì)協(xié)作活動(dòng)中得到鍛煉和提升。

（三）課程結(jié)構(gòu)系列化以貫徹協(xié)同育人的原則

由于學(xué)生的基數(shù)龐大，每個(gè)學(xué)生有自己的特長(zhǎng)與不足，所以課程結(jié)構(gòu)系列化顯得尤為重要，因?yàn)槲ㄓ腥绱瞬拍軌蜇瀼貐f(xié)同育人的原則。教師要幫助學(xué)生建立對(duì)于人工智能技術(shù)的多樣性理解，要根據(jù)具體情況靈活運(yùn)用。

（四）課程教學(xué)資源體系化以保障可持續(xù)發(fā)展

設(shè)置課程時(shí)，確保教學(xué)資源體系化，可以保障學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識(shí)可持續(xù)發(fā)展。例如優(yōu)質(zhì)的教育資源、優(yōu)秀的教師隊(duì)伍、專(zhuān)業(yè)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)能夠幫助學(xué)生自主學(xué)習(xí);實(shí)施個(gè)性化教育，讓因材施教真正實(shí)現(xiàn);教師分析學(xué)生學(xué)習(xí)情況，有效提高教學(xué)效率，讓教學(xué)的改進(jìn)有的放矢;幫助學(xué)生能夠課下高效預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，調(diào)整教學(xué)策略。技術(shù)的發(fā)展證明，學(xué)校和教師的不可替代性，師生之間面對(duì)面互動(dòng)交流不可代替，優(yōu)秀的教師隊(duì)伍讓基礎(chǔ)教學(xué)錦上添花，如虎添翼。

參考文獻(xiàn)：

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Research and Practice of the Curriculum System of Artificial Intelligence Quality Education for Teenagers

CHEN She-yu，ZHANG Chun-lan，ZHU Yin-fei

（Nanjing City Vocational College，Nanjing，Jiangsu 210002，China）

Abstract：The current popular artificial intelligence，artificial intelligence based on teenagers quality education curriculum system as the research Angle of view，in this paper based on artificial intelligence quality education courses teaching，explore the analysis to establish the quality education curriculum system based on artificial intelligence youth，build the basic principles of youth quality education curriculum system of artificial intelligence，in the process of practice research on youth quality education curriculum system construction of artificial intelligence science and rationalization proposal is put forward.

Key words：rtificial intelligence;quality education;teenagers;curriculum system

收稿日期：2019-05-28

基金項(xiàng)目：江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃重點(diǎn)自籌課題“江蘇地區(qū)青少年人工智能教育課題體系構(gòu)建”階段性成果，課題批準(zhǔn)文號(hào)：B-b/2018/03/28

作者簡(jiǎn)介：陳社育（1963-），男，江蘇省蘇北發(fā)展專(zhuān)家，研究員，碩導(dǎo)，研究方向：教育學(xué);張春蘭（1984-），女，講師，本科，研究方向：思政教育、教育管理;朱寅非（1974-），女，副教授，本科，研究方向：軟件工程、人工智能。