中小學(xué)人工智能教育存在的問(wèn)題與對(duì)策

王長(zhǎng)華

人工智能教育在中小學(xué)普遍開(kāi)展是必然選擇，但如何讓人工智能教育真實(shí)有效落地，目前還存在諸多問(wèn)題需要探索和研究。本文將對(duì)中小學(xué)人工智能教育存在的主要問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的對(duì)策。

人工智能與人工智能教育

人工智能是什么？在長(zhǎng)達(dá)半個(gè)世紀(jì)的人工智能研究歷程中，大量學(xué)者對(duì)其概念進(jìn)行了不同維度的界定。綜合梳理，主要可分為兩類：一是從行為和功能的角度出發(fā)，定義人工智能機(jī)器的外在行為和能夠?qū)崿F(xiàn)的功能，即人工智能是通過(guò)機(jī)器來(lái)模擬人類認(rèn)知能力的技術(shù)。二是將人工智能定義為一門學(xué)科或新科學(xué)，即“人工智能是研究、開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人類智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)?！盵1]上述兩類定義集中反映人工智能的本質(zhì)是人類賦予機(jī)器的未來(lái)形態(tài)，即機(jī)器具有人類智能。

人工智能教育是學(xué)校以人工智能為教育資源、內(nèi)容或課程，以提升學(xué)生的人工智能素養(yǎng)為目標(biāo)對(duì)學(xué)生開(kāi)展的教育。中小學(xué)人工智能教育的開(kāi)展需具備五個(gè)基本條件：教師、課程、設(shè)備、時(shí)間和環(huán)境。所以，要提高人工智能教育的質(zhì)量，就必須不斷完善這五個(gè)基本條件，并做到協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)，才能促進(jìn)中小學(xué)人工智能教育的開(kāi)展。

中小學(xué)人工智能教育存在的主要問(wèn)題

專業(yè)教師匱乏。目前，絕大部分中小學(xué)校的人工智能教學(xué)由信息技術(shù)教師或科學(xué)教師擔(dān)任，短時(shí)間內(nèi)專業(yè)教師不可能得到及時(shí)有效的補(bǔ)充。這說(shuō)明中小學(xué)人工智能教育專業(yè)教師嚴(yán)重匱乏，農(nóng)村和邊遠(yuǎn)地區(qū)尤為突出，這已成為中小學(xué)開(kāi)展人工智能教育面臨的最大挑戰(zhàn)。

課程資源短缺。中小學(xué)人工智能教育，應(yīng)有統(tǒng)一的課程標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)闆](méi)有統(tǒng)一的課程標(biāo)準(zhǔn)，課程在構(gòu)建過(guò)程中，教學(xué)目標(biāo)的確定、教學(xué)內(nèi)容的選擇、教學(xué)課時(shí)的安排和調(diào)整、教學(xué)模式和教學(xué)策略的遴選、課程評(píng)價(jià)和綜合教學(xué)場(chǎng)建設(shè)等方面，都存在著或大或小的分歧。如有的學(xué)校將大學(xué)的人工智能課程稍加梳理就搬到了中小學(xué)，各種復(fù)雜的算法和公式、生僻的概念充斥著課堂;有的學(xué)校則只關(guān)注應(yīng)用、體驗(yàn)，很少涉及人工智能理論知識(shí);有的學(xué)校甚至把人工智能教育窄化為編程教育、創(chuàng)客教育、STEM教育、機(jī)器人教育和無(wú)人機(jī)教育。上述諸多現(xiàn)象，突出暴露了適合中小學(xué)人工智能教育的課程資源短缺，尤其是既能滿足社會(huì)現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)需求又能促進(jìn)學(xué)生個(gè)性充分發(fā)展的課程資源。

課時(shí)難以保障?！读x務(wù)教育課程設(shè)置實(shí)驗(yàn)方案》規(guī)定，九年義務(wù)教育中學(xué)?？傉n時(shí)數(shù)是9522節(jié)，小學(xué)一、二年級(jí)每周26節(jié)，三至六年級(jí)每周30節(jié)，初中階段的課時(shí)總數(shù)應(yīng)為3502節(jié)，即每周安排34節(jié)左右。高中階段每周的課時(shí)約為30節(jié)。從表面上看課時(shí)是充裕的，實(shí)際實(shí)施中會(huì)發(fā)現(xiàn)課時(shí)是嚴(yán)重緊缺的：一是科學(xué)技術(shù)類課程在學(xué)校課程體系中始終沒(méi)有得到充分重視，課時(shí)少且得不到保證。二是學(xué)校對(duì)國(guó)家課程、地方課程和校本課程的課時(shí)安排缺少頂層設(shè)計(jì)，有機(jī)融合不夠，同時(shí)又受到學(xué)校特色發(fā)展思路的制約，想從傳統(tǒng)的考試科目中爭(zhēng)取到課時(shí)基本是不可能。這就造成在中小學(xué)開(kāi)展人工智能教育，在時(shí)間上很難得到保障。

設(shè)備缺少集成。人工智能教育具有很強(qiáng)的實(shí)踐體驗(yàn)性，離不開(kāi)教學(xué)設(shè)備的支持。人工智能設(shè)備大體上可分為三類：一是基礎(chǔ)性設(shè)備，如計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、大屏幕、云桌面及相關(guān)的軟件系統(tǒng);二是緊貼AI課程需求的教學(xué)體驗(yàn)設(shè)備，如智能開(kāi)源拼插硬件、無(wú)人駕駛小車、智能編程機(jī)器人、編程無(wú)人機(jī)、智能音箱等;三是有利于項(xiàng)目學(xué)習(xí)的課桌椅，異形展示柜、套件箱、大型操作展示平臺(tái)等。目前，有條件的地區(qū)，中小學(xué)開(kāi)展人工智能教育所需的基礎(chǔ)設(shè)備、教學(xué)體驗(yàn)設(shè)備基本具備，但大多數(shù)在散點(diǎn)使用，缺乏有機(jī)整合，更談不上系統(tǒng)的集成，設(shè)備的功能沒(méi)有得到有效的發(fā)揮，制約了人工智能教育質(zhì)量的提升。

中小學(xué)人工智能教育存在問(wèn)題的解決策略

1.高位統(tǒng)籌資源，構(gòu)建專兼職教師隊(duì)伍

教育行政部門制定相應(yīng)政策，積極鼓勵(lì)高等學(xué)校、科研院所、人工智能產(chǎn)業(yè)相關(guān)人員和人工智能專業(yè)的畢業(yè)生到中小學(xué)擔(dān)任兼職教師[2]。從中小學(xué)遴選部分信息技術(shù)和科學(xué)教師參加人工智能理論和實(shí)踐的培訓(xùn)，考核后擔(dān)任人工智能教師。教育行政部門加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，漸進(jìn)實(shí)施，要求并鼓勵(lì)有條件的綜合性大學(xué)，特別是各省市的高等師范院校調(diào)整專業(yè)結(jié)構(gòu)，盡快開(kāi)設(shè)人工智能教育專業(yè)，培養(yǎng)面向中小學(xué)的專業(yè)師資，確保我國(guó)中小學(xué)人工智能教育的健康開(kāi)展，滿足國(guó)家未來(lái)人才發(fā)展的需要。

2.求取課程價(jià)值，開(kāi)發(fā)人工智能校本課程

當(dāng)下中小學(xué)人工智能教育還沒(méi)有全國(guó)統(tǒng)一的課程標(biāo)準(zhǔn)，這就需要學(xué)校在深入理解人工智能思想、算法及其發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，基于基礎(chǔ)教育的規(guī)律和學(xué)生的發(fā)展需要，以培養(yǎng)更好適應(yīng)人工智能時(shí)代的人才為價(jià)值取向，整體建構(gòu)課程目標(biāo)、內(nèi)容層級(jí)和教學(xué)體系，逐步建構(gòu)面向全體中小學(xué)生的人工智能教育基礎(chǔ)課程。[3]人工智能教育屬于科學(xué)技術(shù)范疇，主要是讓學(xué)生“感知其特征，理解其算法，了解其價(jià)值，開(kāi)發(fā)其潛能，探索其發(fā)展，論辯其未來(lái)”。各學(xué)校要時(shí)不我待，在求取適切的課程價(jià)值的基礎(chǔ)上，積極開(kāi)發(fā)獨(dú)具特色的校本課程。

3.找定位巧融合，積極開(kāi)設(shè)人工智能課程

在中小學(xué)課時(shí)資源緊缺的情況下，人工智能課程的課時(shí)定位要準(zhǔn)，即不是討論如何增加，增加多少課時(shí)的問(wèn)題，而是怎樣更加合理利用已有學(xué)科課程的課時(shí)，開(kāi)展普及性的人工智能教育。

2017年教育部印發(fā)的《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》把課程目標(biāo)之一定位在科學(xué)技術(shù)方面，而人工智能屬于科學(xué)技術(shù)范疇，所以在小學(xué)科學(xué)課程中安排人工智能內(nèi)容是切實(shí)可行的。

《義務(wù)教育課程設(shè)置實(shí)驗(yàn)方案》中規(guī)定了“綜合實(shí)踐活動(dòng)”主要包括：信息技術(shù)教育、研究性學(xué)習(xí)、社區(qū)服務(wù)與社會(huì)實(shí)踐以及勞動(dòng)技術(shù)教育。因此在初中階段，人工智能課程可以在“綜合實(shí)踐活動(dòng)”課程中安排。

2017版《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》在原有課程標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了大量修訂，在人工智能領(lǐng)域，不僅保留了“人工智能初步”模塊，在必修模塊中也增加了與人工智能相關(guān)的內(nèi)容。

由此可見(jiàn)，找準(zhǔn)人工智能教育的課時(shí)定位并巧妙融合，在中小學(xué)普遍開(kāi)展人工智能教育是切實(shí)可行的。

4.系統(tǒng)整合資源，營(yíng)造人工智能綜合場(chǎng)

人工智能綜合場(chǎng)的建設(shè)與應(yīng)用是人工智能教育發(fā)展的必然趨勢(shì)。學(xué)?？梢愿鶕?jù)教學(xué)需要，一是將網(wǎng)絡(luò)、AI教學(xué)服務(wù)平臺(tái)、計(jì)算機(jī)、人工智能產(chǎn)品以及AR、VR等設(shè)備進(jìn)行有機(jī)互聯(lián)，系統(tǒng)集成，創(chuàng)設(shè)學(xué)生感知、體驗(yàn)人工智能最新技術(shù)應(yīng)用的實(shí)感體驗(yàn)場(chǎng)。二是依場(chǎng)地設(shè)計(jì)制造適合人工智能學(xué)習(xí)的異型桌椅、大型展示平臺(tái)、智能家居等設(shè)備以適應(yīng)人工智能教學(xué)的特殊需要。三是整體設(shè)計(jì)人工智能文化，如人工智能發(fā)展的歷史、基本思想、基本原理、各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的重要人物和標(biāo)志性產(chǎn)品等。

人工智能資源的整合與綜合場(chǎng)的創(chuàng)設(shè)有助于教師及時(shí)獲取豐富的教學(xué)資源，讓技術(shù)賦能教學(xué)，更好地為教學(xué)提供核心支持和服務(wù);有利于激發(fā)學(xué)生對(duì)人工智能學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維、創(chuàng)新思維和科學(xué)探索精神，全面提升學(xué)生的人工智能素養(yǎng)。

5.多方協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)，創(chuàng)設(shè)良好內(nèi)外環(huán)境

國(guó)家層面，要盡快制定國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)，確定中小學(xué)各學(xué)段的課程目標(biāo)、模塊、內(nèi)容和基本要求及條件保障，為中小學(xué)開(kāi)發(fā)課程和開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)提供指南，鼓勵(lì)學(xué)校根據(jù)國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)具有自身特點(diǎn)的校本課程。

社會(huì)層面，根據(jù)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》要求，制定鼓勵(lì)社會(huì)力量、高等院校、科研機(jī)構(gòu)、人工智能骨干企業(yè)等部門跨界參與人工智能活動(dòng)的政策和組合管理辦法，適時(shí)啟動(dòng)全民智能教育活動(dòng)。

學(xué)校層面，堅(jiān)持科學(xué)普及與提高相結(jié)合，教師培訓(xùn)與校本課程開(kāi)發(fā)相結(jié)合，課程實(shí)施與綜合場(chǎng)建設(shè)相結(jié)合，課程實(shí)施與設(shè)備集成相結(jié)合，系統(tǒng)推進(jìn)人工智能環(huán)境創(chuàng)設(shè)。

家庭層面，堅(jiān)持普及與引領(lǐng)相結(jié)合，創(chuàng)設(shè)環(huán)境與應(yīng)用體驗(yàn)相結(jié)合，鼓勵(lì)實(shí)驗(yàn)與探索創(chuàng)新相結(jié)合，逐步改善家庭人工智能學(xué)習(xí)環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

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