未來已來
——關(guān)于人工智能教育的幾點看法

巫雪琴

正如胡曉軍老師在前文所說“STEM 教育、創(chuàng)客教育、編程教育、機器人教育已經(jīng)讓很多人搞不清楚如何區(qū)分了，而人工智能教育又迅速地進入我們的課程”，這也正是當前大部分一線教師對于人工智能教育的迷惑與惶恐。迷惑什么？人工智能是社會新熱點，我們的教學(xué)是否需要跟風(fēng)？惶恐什么？在目前相關(guān)的教學(xué)支撐體系缺乏，而我們自己相關(guān)的知識與技能也缺乏的情況下，我們該如何應(yīng)對？下面就大家關(guān)心的問題結(jié)合文獻資料與一線實際來談?wù)勎业南敕ㄅc幾點建議，供大家批評指正。

首先，談?wù)劵A(chǔ)教育階段為什么需要開展人工智能教育的問題。

一是國家戰(zhàn)略需要。近年來，人工智能悄然滲透到社會各領(lǐng)域，引發(fā)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、社會生活、教育生態(tài)深度變革，受到了全世界的普遍關(guān)注，被世界各國提升到國家戰(zhàn)略高度。美國先后頒布了《為人工智能的未來做好準備》和《國家人工智能研發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃》，日本設(shè)計人工智能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展路線，以建立全方位超智能社會。在我國，2017 年國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》明確指出人工智能已成為國際競爭的新焦點，我國應(yīng)逐步開展全民智能教育項目，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、建設(shè)人工智能學(xué)科。

二是社會發(fā)展需要。人工智能經(jīng)過60 多年的發(fā)展，目前正引發(fā)可產(chǎn)生鏈式反應(yīng)的科學(xué)突破、催生一批顛覆性技術(shù)。技術(shù)革新將推動原有產(chǎn)業(yè)顛覆、新的業(yè)態(tài)產(chǎn)生、新的工作崗位涌現(xiàn)，導(dǎo)致人才需求類型、人才需求數(shù)量急劇變化。就業(yè)市場倒逼人工智能與教育融合。因此，普及人工智能教育成為我國邁向人工智能時代的戰(zhàn)略性選擇。

三是教育自身變革需要。新課標提出通過學(xué)科學(xué)習(xí)讓學(xué)生逐步形成正確價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。應(yīng)對未來社會發(fā)展的品質(zhì)與能力必定是學(xué)生最需要具備的品質(zhì)與關(guān)鍵能力之一，為此人工智能教育納入課程體系中也是教育自身變革的需要。

四是教師知識與能力結(jié)構(gòu)調(diào)整的需要。時代變化日新月異，技術(shù)革新瞬息萬變，作為教師特別是信息技術(shù)教師，我們無法“閉門造車”更不能“故步自封”，必須要不斷提升信息意識，跟上時代步伐，改善自己的知識與能力結(jié)構(gòu)，才能培養(yǎng)出符合時代要求的學(xué)生。

五是學(xué)生應(yīng)對未來的需要。今天的中小學(xué)生，將是人工智能時代的中流砥柱，只有從現(xiàn)在開始接觸、了解、體驗和深度學(xué)習(xí)人工智能，才能在未來人與人、人與機器、人與世界的共處中實現(xiàn)自己獨特的價值。

接著，我們需要梳理一下目前基礎(chǔ)教育階段的人工智能教育的開展情況。

關(guān)于目前基礎(chǔ)教育階段人工智能開展情況，我們來看一個數(shù)據(jù)。據(jù)《2017 年中國互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)白皮書之中國人工智能教育發(fā)展報告（基礎(chǔ)教育）》對全國中小學(xué)進行問卷抽樣調(diào)查，統(tǒng)計后發(fā)現(xiàn)，全國初中學(xué)段開設(shè)與人工智能直接相關(guān)課程的學(xué)校占比達到了93.49%，但其中包含了編程課程、機器人課程、3D 打印課程、創(chuàng)客課程、STEM 課程、AI 講座等內(nèi)容?！度斯ぶ悄軜藴驶灼?018 版）》中提到人工智能的關(guān)鍵技術(shù)有：機器學(xué)習(xí)、知識圖譜、自然語言處理、人機交互、計算機視覺、生物特征識別、虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實。因此，我們不能把人工智能教育窄化為編程課程或者機器人課程等，而創(chuàng)客課程、STEM 課程內(nèi)容與人工智能教育內(nèi)容會有部分交集，但是相互之間無法涵蓋。高中階段，2003年頒布的《普通高中技術(shù)課程標準（實驗）》將“人工智能初步”選修模塊納入高中信息技術(shù)科目，這也是人工智能課程在中學(xué)正式起步的標志。

基礎(chǔ)教育階段的人工智能課程內(nèi)容是什么呢？下面以江蘇地區(qū)目前使用的教材為例進行梳理。（見表1）其中小學(xué)與初中階段選擇的是江蘇省鳳凰科學(xué)技術(shù)出版社2015 年版的教材，高中階段必修部分選擇的是教育科學(xué)出版社2019 年版的新教材內(nèi)容，《人工智能初步》選擇的是2004 年版的教材內(nèi)容，專題性內(nèi)容如編程語言、機器人沒有列入表中。

學(xué)段關(guān)鍵技術(shù)教學(xué)環(huán)境能力階段小學(xué)知識圖譜計算機視覺xDing軟件環(huán)境普及階段感悟初中知識圖譜計算機視覺xDing軟件環(huán)境章節(jié)目錄6年級教材第23課 初識人工智能第24課 人工智能的應(yīng)用第25課 表情識別第26課 語音識別9年級教材第8章 走進人工智能第一節(jié) 認識人工智能第二節(jié) 人工智能應(yīng)用第三節(jié) 展望人工智能教科版必修1（2019）數(shù)據(jù)與計算第五單元 數(shù)據(jù)分析與人工智能5.2 探秘人工智能教科版選修（2004）人工智能初步第一章 初識人工智能第二章 了解人工智能語言第三章 用計算機表示知識第四章 用計算機推理第五章 用智能搜索解決問題第六章 人工智能的發(fā)展與未來應(yīng)用階段體驗知識圖譜機器學(xué)習(xí)Python語言環(huán)境應(yīng)用階段算法階段體驗高中知識圖譜自然語言處理機器學(xué)習(xí)Prolog語言環(huán)境應(yīng)用階段算法階段創(chuàng)新

以上是教材編寫內(nèi)容的梳理情況。那么，從人工智能教育起步到現(xiàn)在的十幾年間，去除專題性的（如編程、機器人）、融合性的（創(chuàng)客教育、STEM 教育）相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)外，成體系的人工智能教學(xué)實際情況到底是怎樣的呢？從表1 中可以看到，在小學(xué)與初中階段，人工智能教學(xué)分別被安排在6年級與9年級，而對于小學(xué)與初中，這兩個年級是本學(xué)段的畢業(yè)班，在當前應(yīng)試教育的大環(huán)境下，大部分地區(qū)學(xué)時甚至課程的開設(shè)都很難保證。而高中階段，人工智能教育主要內(nèi)容安排在選修（依據(jù)2003 年版課標），全省大部分學(xué)校為了應(yīng)對學(xué)業(yè)考試能確保必修與一門選修的開設(shè)，并且選修絕大部分學(xué)校選擇了《網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用》，所以人工智能教學(xué)也沒有能真正系統(tǒng)開展?！镀胀ǜ咧行畔⒓夹g(shù)課程標準（2017 年版）》除了設(shè)置了《人工智能初步》選擇性必修外，在信息技術(shù)必修1 中相比2003 年版安排了更多人工智能相關(guān)內(nèi)容，這也是一個風(fēng)向標，人工智能教育正不斷從設(shè)計與實施的邊緣走向中心。

最后，談?wù)勎覀円痪€教師應(yīng)該如何應(yīng)對“人工智能時代”的到來。

首先要做的就是“惡補”，先從教材入手，通過自主學(xué)習(xí)，自己先建構(gòu)起關(guān)于人工智能的比較清晰的“框架”，再通過關(guān)注生活中的人工智能相關(guān)應(yīng)用，比如當前疫情中人工智能的各種應(yīng)用（無人機巡檢、無人車送貨、流動人口人臉識別管控、“影像人工智能肺炎輔診系統(tǒng)”、“AI心理”平臺等），多渠道分析機理，梳理總結(jié)后為“框架”增添內(nèi)容，讓自己迅速“豐滿”起來。

當“學(xué)”的問題有了眉目后，就要開始研究“教”。人工智能教學(xué)有其獨特性，為此我們可以再回過頭來研讀一下新課標中關(guān)于人工智能教學(xué)的指導(dǎo)，比如2017 年版課標建議對于人工智能基礎(chǔ)知識方面的內(nèi)容時，可多采用案例剖析法，讓學(xué)生在模仿中習(xí)得，在創(chuàng)造中推新。在學(xué)習(xí)簡單智能系統(tǒng)開發(fā)內(nèi)容時，可以采用小組合作、項目學(xué)習(xí)等方式組織教學(xué)，充分利用豐富的開源硬件和人工智能應(yīng)用框架等資源，搭建面向?qū)嶋H生活的應(yīng)用場景，發(fā)揮學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與探究學(xué)習(xí)能力，鼓勵學(xué)生積極探究、大膽實踐，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

具體實施的時候，我們還是會遇到很多困難。例如，針對后期課時無法保證的情況，可以融合到前期的教學(xué)過程中，還可以通過校本等形式來實施，相信“新”與“熱”會為教學(xué)錦上添花；針對可能會面臨所需的設(shè)備缺乏的問題，可以通過與學(xué)校積極溝通以及采用“動手DIY”等方法來解決；等等?？傊?，相信辦法總比問題多。