我國(guó)中小學(xué)人工智能教育課程體系現(xiàn)狀及建議

于勇 徐鵬 劉未央

摘要：人工智能正在引領(lǐng)第四次工業(yè)革命，我國(guó)中小學(xué)該如何開(kāi)展人工智能教育是目前需要面對(duì)的迫切問(wèn)題。該文通過(guò)分析日本中小學(xué)人工智能教育課程體系的改革過(guò)程和課程現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn)，日本通過(guò)多職能部門(mén)協(xié)同和高科技企業(yè)參與人工智能教育體系的頂層設(shè)計(jì)，將人工智能教育課程與現(xiàn)有課程進(jìn)行深度融合，建立了符合學(xué)習(xí)者認(rèn)知特點(diǎn)的中小學(xué)人工智能教育課程體系。通過(guò)對(duì)日本中小學(xué)人工智能教育課程體系的現(xiàn)狀分析，未來(lái)我國(guó)應(yīng)該加強(qiáng)多職能部門(mén)協(xié)同和高科技企業(yè)參與人工智能教育課程體系的頂層設(shè)計(jì)，將人工智能教育課程與中小學(xué)現(xiàn)有課程進(jìn)行有效融合，以及建立符合學(xué)習(xí)者認(rèn)知特點(diǎn)的人工智能教育分層課程實(shí)施步驟。

關(guān)鍵詞：人工智能;編程教育;課程改革;日本中小學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G434

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-9860（2020）08-0093-07

以數(shù)據(jù)和人工智能為中心進(jìn)行的第四次工業(yè)革命時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，讓年輕人在這個(gè)時(shí)代中生存并發(fā)揮主導(dǎo)作用，是國(guó)家戰(zhàn)略和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要，世界各國(guó)都將人工智能教育列人國(guó)家人才培養(yǎng)戰(zhàn)略中。日本作為科技強(qiáng)國(guó)，針對(duì)人工智能時(shí)代的教育與新教學(xué)大綱的修訂，展開(kāi)了一系列的討論，根據(jù)社會(huì)科技進(jìn)步與產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的需要，于2017-2018年間，日本文部科學(xué)省、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省討論會(huì)議，以及日本內(nèi)閣會(huì)議、中央教育審議會(huì)、產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力會(huì)議"從多維度進(jìn)行專(zhuān)題研討，通過(guò)分析論證，決定將人工智能教育課程加人日本中小學(xué)新教學(xué)大綱，滲人中小學(xué)課堂。而我國(guó)幾乎在同時(shí)也啟動(dòng)了新一代的人工智能發(fā)展規(guī)劃，將中小學(xué)人工智能課程體系的制定和實(shí)施提上日程，推動(dòng)人工智能教育的全民普及。

一、我國(guó)中小學(xué)人工智能教育課程現(xiàn)狀與問(wèn)題

（一）我國(guó)中小學(xué)人工智能教育課程相關(guān)政策

2017年7月，國(guó)務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出實(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，逐步推廣編程教育"。2018年，教育部教育裝備研究與發(fā)展中心聯(lián)合五地教科院所，共同發(fā)起“中小學(xué)人工智能教育項(xiàng)目”，形成以人工智能應(yīng)用軟件、編程平臺(tái)和智能機(jī)器人搭建三大模塊為主的中小學(xué)人工智能教育裝備體系2。同年4月，教育部印發(fā)的《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》提出將在中小學(xué)階段開(kāi)展人工智能普及教育，構(gòu)建人工智能多層次教育體系B。這兩份文件促進(jìn)了人工智能教育在中小學(xué)教育領(lǐng)域中的開(kāi)展，使得2018年成為我國(guó)中小學(xué)人工智能教育啟動(dòng)的元年。2019年1月19日，教育部在北京召開(kāi)《中小學(xué)人工智能教育》項(xiàng)目發(fā)布會(huì)，確定北京、廣州、深圳、武漢和西安這五個(gè)城市作為第一批人工智能教育試點(diǎn)落地城市，3年級(jí)到8年級(jí)的學(xué)生已在2019年全面開(kāi)展試點(diǎn)。同年3月，教育部辦公廳印發(fā)的《2019年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點(diǎn)》，將進(jìn)一步推動(dòng)中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，同時(shí)將編寫(xiě)印發(fā)《中國(guó)智能教育發(fā)展方案》，以推動(dòng)人工智能技術(shù)在教育教學(xué)中的深人應(yīng)用凹。

（二）我國(guó)中小學(xué)人工智能教育課程標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)階段我國(guó)中小學(xué)實(shí)行的《基礎(chǔ)教育信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2012版）》和《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》在原課程標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上也進(jìn)行了大幅修改，人工智能相關(guān)內(nèi)容在選修和必修模塊中也都有所涉及。如在小學(xué)學(xué)段加入了算法與程序人門(mén)和機(jī)器人人門(mén)的拓展模塊，讓小學(xué)生體驗(yàn)程序設(shè)計(jì)過(guò)程、了解機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)和應(yīng)用等。在初中學(xué)段加入了算法與程序設(shè)計(jì)和機(jī)器人設(shè)計(jì)與制作的拓展模塊，讓初中生能夠設(shè)計(jì)算法編程解決簡(jiǎn)單問(wèn)題、了解機(jī)器人的結(jié)構(gòu)功能部件、完成機(jī)器人設(shè)計(jì)、程序編寫(xiě)等任務(wù)。在高中學(xué)段加入了必修模塊“人工智能初步”和選修模塊“算法初步”在學(xué)習(xí)方式上強(qiáng)調(diào)了對(duì)大數(shù)據(jù)、人工智能、“互聯(lián)網(wǎng)+”等信息技術(shù)的利用，讓高中生能夠了解人工智能的發(fā)展歷程、概念和典型算法，親歷設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單智能系統(tǒng)的過(guò)程，理解問(wèn)題求解的思想、方法和過(guò)程，掌握算法設(shè)計(jì)的方法，編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)算法回等等。

（三）我國(guó)中小學(xué)人工智能教育課程實(shí)施現(xiàn)狀據(jù)《2017年中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)白皮書(shū)之中國(guó)人工智能教育發(fā)展報(bào)告（基礎(chǔ)教育）》中對(duì)全國(guó)中小學(xué)進(jìn)行的問(wèn)卷抽樣調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國(guó)有93.49%的初中學(xué)校開(kāi)設(shè)了人工智能教育相關(guān)課程，如編程課、機(jī)器人課等叨”。其中很多學(xué)校開(kāi)設(shè)的人工智能課程主要是讓學(xué)生們學(xué)習(xí)人工智能基礎(chǔ)知識(shí)，體驗(yàn)人臉識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別等人工智能技術(shù)的應(yīng)用。同年9月，教育部研制印發(fā)的《中小學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)課程指導(dǎo)綱要》，為3到9年級(jí)的人工智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了“智能大腦一走進(jìn)單片機(jī)的世界”“趣味編程人門(mén)”“走進(jìn)程序世界”等25個(gè)主題活動(dòng)。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2018年，我國(guó)各地區(qū)就已推出了十幾種與中小學(xué)人工智能相關(guān)的課程、教程或教材。浙江省從2017年開(kāi)始將信息技術(shù)學(xué)科作為中小學(xué)階段的選考科目。福建省從2018年開(kāi)始要求各學(xué)校在義務(wù)教育階段開(kāi)展人工智能教育試點(diǎn)，如在小學(xué)低年級(jí)和高年級(jí)開(kāi)展不同層次的人工智能知識(shí)科普教育，在初中開(kāi)展編程教育！”。南京市在多個(gè)中小學(xué)設(shè)立了人工智能選修課，從技術(shù)培訓(xùn)、專(zhuān)題論壇和競(jìng)賽三個(gè)方面推動(dòng)人工智能教育的發(fā)展。2019年12月19日，廣州市教育研究院組織編寫(xiě)的《人工智能》教材（3-8年級(jí)）通過(guò)廣東省教育廳關(guān)于地方課程教材的初審，是全國(guó)最先推出的面向中小學(xué)生的《人工智能》教材之一。我國(guó)中小學(xué)STEAM課程、創(chuàng)客課程中也含有人工智能相關(guān)內(nèi)容”，如中國(guó)人民大學(xué)附屬中學(xué)構(gòu)建的金字塔形的中小學(xué)“STEAM+人工智能教育”課程體系;溫州中學(xué)創(chuàng)客空間實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的“Arduino創(chuàng)意機(jī)器人”“樹(shù)莓派和Python編程”創(chuàng)客教育校本課程等。

這些課程的開(kāi)發(fā)，并不是在統(tǒng)一的課程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行的，而是各地區(qū)各學(xué)校以自己的教學(xué)資源和教學(xué)環(huán)境特點(diǎn)進(jìn)行創(chuàng)設(shè)的課程。這些課程的對(duì)象、開(kāi)發(fā)思路和內(nèi)容都有所不同。按授課對(duì)象分，既有面向中小學(xué)全學(xué)段，也有專(zhuān)門(mén)針對(duì)初中或高中某一階段;按課程開(kāi)發(fā)思路分，既有注重和信息與科學(xué)技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)的銜接，也有圍繞技術(shù)路線突出的實(shí)踐活動(dòng);按課程內(nèi)容分，既有以大數(shù)據(jù)為核心內(nèi)容的教材，也有側(cè)重編程，或重點(diǎn)突出某一項(xiàng)或某幾項(xiàng)人工智能技術(shù)的體驗(yàn)實(shí)踐。

（四）我國(guó)中小學(xué)人工智能教育課程存在的問(wèn)題

1.據(jù)關(guān)于中學(xué)人工智能課程設(shè)置調(diào)查數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，18%的學(xué)生表示其所在學(xué)校開(kāi)設(shè)了人工智能相關(guān)課程，25%的學(xué)生表示學(xué)校舉辦過(guò)人工智能教育相關(guān)講座，40%的學(xué)生則反饋其所在學(xué)校從未開(kāi)設(shè)過(guò)人工智能教育相關(guān)課程。2019年教育部辦公廳印發(fā)的《普通高中國(guó)家課程教學(xué)用書(shū)目錄（根據(jù)2017年版課程標(biāo)準(zhǔn)修訂）》中全國(guó)列出了5套《人工智能初步》教材，但是2020年才能選用，且是以公司開(kāi)發(fā)的課程教材為主，還沒(méi)有適合教師上課的教材。

目前大多數(shù)學(xué)校還沒(méi)有系統(tǒng)地進(jìn)行人工智能教育，只有少數(shù)先進(jìn)地區(qū)開(kāi)設(shè)了相關(guān)課程，但課時(shí)少、內(nèi)容少，尚未形成課程體系。各地區(qū)教育研究組織自行創(chuàng)設(shè)的教材五花八門(mén)，沒(méi)有國(guó)家統(tǒng)一的人才培養(yǎng)引領(lǐng)方向，也未形成與國(guó)家未來(lái)發(fā)展戰(zhàn)略相一致的全國(guó)統(tǒng)一教材大綱。

2.人工智能其實(shí)是一門(mén)由計(jì)算機(jī)、心理學(xué)、哲學(xué)等多學(xué)科交叉融合的新興學(xué)科，涵蓋的知識(shí)面極廣。我國(guó)各地區(qū)組織大部分是將人工智能相關(guān)課程加入信息技術(shù)教育，或是單獨(dú)開(kāi)設(shè)一門(mén)“人工智能”課，編寫(xiě)一本單獨(dú)的《人工智能》教材。但是，僅僅學(xué)習(xí)一門(mén)“人工智能”課，或者信息技術(shù)課，是不能完全深入了解、學(xué)習(xí)和在生活中熟悉運(yùn)用人工智能技術(shù)的。

3.人工智能學(xué)習(xí)的知識(shí)基礎(chǔ)不是一蹴而就的，需要日積月累的培養(yǎng)。學(xué)生從小學(xué)到初中、高中，其心智、知識(shí)基礎(chǔ)與學(xué)習(xí)能力都在變化。我國(guó)現(xiàn)有地區(qū)組織開(kāi)設(shè)的人工智能課程，無(wú)論是面向中小學(xué)全學(xué)段的，還是專(zhuān)門(mén)針對(duì)小學(xué)、初中或高中某一階段的，都未將中小學(xué)的人工智能課程與大學(xué)的學(xué)習(xí)進(jìn)行銜接，都未必能符合學(xué)生的年齡和認(rèn)知能力，滿足學(xué)生未來(lái)進(jìn)行更深層次人工智能學(xué)習(xí)的知識(shí)基礎(chǔ)需求。

我國(guó)如何形成統(tǒng)一的人工智能教育課程體系？如何將我國(guó)中小學(xué)人工智能教育與現(xiàn)有的課程、與學(xué)生的學(xué)習(xí)生活相融合？以及如何讓人工智能教育課程更好地被中小學(xué)每個(gè)階段的學(xué)生所接受，且能夠?qū)W(xué)生大學(xué)的學(xué)習(xí)有更好的幫助？都將是未來(lái)我們亟待破解的問(wèn)題。

二、日本中小學(xué)人工智能教育課程體系現(xiàn)狀

日本的中小學(xué)人工智能教育體系，以編程教育為核心，根據(jù)學(xué)生的年齡和認(rèn)知能力分為不同階段，相互關(guān)聯(lián)，環(huán)環(huán)相扣，逐步提升學(xué)生人工智能的認(rèn)知能力與技術(shù)能力。小學(xué)的人工智能教育以編程教育為核心，幫助小學(xué)生了解計(jì)算機(jī)，了解編程;中學(xué)以信息教育為核心，幫助初中生深人理解信息技術(shù)在社會(huì)生活中的作用與影響，通過(guò)編程制作簡(jiǎn)單的程序;讓高中生使用信息技術(shù)解決生活中遇到的實(shí)際問(wèn)題。涉及多年級(jí)、多學(xué)科、多課程，以及多種教育方式，形成了完整的日本中小學(xué)人工智能教育體系。

（一）日本小學(xué)編程教育課程體系設(shè)計(jì)

2019年3月26日，日本文部科學(xué)省公布了新版教科書(shū)的評(píng)估結(jié)果，要求日本所有小學(xué)自2020年起使用新版教科書(shū)，編程正式成為日本小學(xué)的必修內(nèi)容。

1.日本小學(xué)編程教育的教學(xué)目標(biāo)

在公布的小學(xué)教學(xué)大綱解說(shuō)篇中提到，小學(xué)編程教育的目的有三點(diǎn)：

是培養(yǎng)小學(xué)生的信息知識(shí)與技能。增加小學(xué)生接觸并使用計(jì)算機(jī)的機(jī)會(huì)，同時(shí)讓小學(xué)生利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行特定的活動(dòng)。這些知識(shí)與技能，是學(xué)生在未來(lái)生活中能夠更有效地使用計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)。

二是思考力、判斷力、表現(xiàn)力的培養(yǎng)。邏輯性的思考是小學(xué)生需要培養(yǎng)的重要能力。在新教學(xué)大綱中，使用信息的能力被定義為學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)能力之一，即在學(xué)習(xí)活動(dòng)中根據(jù)需要，適當(dāng)?shù)厥褂糜?jì)算機(jī)獲得信息，并對(duì)其進(jìn)行整理、比較、發(fā)送、傳達(dá)、保存和共享的能力。除了信息技術(shù)等基本操作技能、編程思維外，亦可培養(yǎng)學(xué)生的信息道德與信息安全等意識(shí)。

三是利用編程使各學(xué)科的學(xué)習(xí)更加完善。讓小學(xué)生在接觸編程的同時(shí)，享受計(jì)算機(jī)的樂(lè)趣和完成目標(biāo)的成就感，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中進(jìn)行編程體驗(yàn)，促進(jìn)他們了解編程的優(yōu)點(diǎn)，更好地利用計(jì)算機(jī)。

2.日本小學(xué)編程教育的課程設(shè)置

參考日本文部科學(xué)省2020年2月公布的《小學(xué)生程序設(shè)計(jì)教育指南（第三版）》叨中的數(shù)據(jù)，日本小學(xué)階段編程學(xué)習(xí)的課程實(shí)施可以分為四類(lèi)，涉及的學(xué)科與實(shí)行示例，我們總結(jié)并繪制如表1所示。

新教學(xué)大綱中明確加入小學(xué)編程教育的學(xué)科課程有算術(shù)、理科和綜合學(xué)習(xí)。而其它沒(méi)有明確說(shuō)明的非專(zhuān)業(yè)學(xué)科，在課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)過(guò)程中，也加入了編程體驗(yàn)與編程學(xué)習(xí)。獨(dú)立課程是在日本教學(xué)大綱規(guī)定的學(xué)科課程外，不加重學(xué)生負(fù)擔(dān)的前提下，為了培養(yǎng)學(xué)生的編程思維而進(jìn)行的編程相關(guān)學(xué)習(xí)活動(dòng)。在加入了趣味編程教學(xué)的各學(xué)科課程開(kāi)課之前，對(duì)學(xué)生開(kāi)展相關(guān)編程基礎(chǔ)的教學(xué)，或者設(shè)定與各學(xué)科相關(guān)聯(lián)的編程課題，在新教學(xué)大綱規(guī)定的課程之外對(duì)學(xué)生進(jìn)行額外的編程教育補(bǔ)充學(xué)習(xí)。

為了在教學(xué)大綱中舉例說(shuō)明的學(xué)科中進(jìn)行編程教育，提前讓學(xué)生們?cè)谄渌鼘W(xué)科課上體驗(yàn)編程，讓他們熟悉編程語(yǔ)言和計(jì)算機(jī)操作等是非常有必要的。但是，小學(xué)階段的編程教育，并不是以學(xué)生記住編程語(yǔ)言、學(xué)習(xí)編程技能為主要目標(biāo)。

（二）日本中學(xué)信息教育課程體系設(shè)計(jì)

在2017至2018年公布的初高中教學(xué)大綱中，對(duì)學(xué)生的信息教育確立了更高的培養(yǎng)目標(biāo)和更精確的培養(yǎng)方向。以小學(xué)培養(yǎng)的信息技術(shù)能力為基礎(chǔ)，培養(yǎng)中學(xué)生從社會(huì)生活中發(fā)現(xiàn)與編程相關(guān)的問(wèn)題并設(shè)定課題的能力，利用圖表呈現(xiàn)處理問(wèn)題的流程，并通過(guò)試行將解決方法具體化的能力等。

1.日本中學(xué)信息教育的教學(xué)目標(biāo)

日本中學(xué)的信息教育主要培養(yǎng)學(xué)生信息知識(shí)與技能，對(duì)信息的思考力、判斷力、表現(xiàn)力以及學(xué)習(xí)的能力、人性等三個(gè)方面，其具體分類(lèi)如表2所示。

2.日本中學(xué)信息教育的課程設(shè)置

在日本新教學(xué)大綱中，理數(shù)和信息課程的修訂已經(jīng)明確。信息的積累與計(jì)算能力的提高已成為人工智能技術(shù)應(yīng)用的前提。從狹義的角度來(lái)說(shuō)，人工智能指的是“機(jī)器學(xué)習(xí)”。機(jī)器學(xué)習(xí)涉及概率論、統(tǒng)計(jì)學(xué)、凸分析、算法復(fù)雜度理論等多門(mén)學(xué)科。與之相關(guān)聯(lián)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)需要花費(fèi)學(xué)生大量的課程和時(shí)間。

對(duì)于理數(shù)學(xué)科，高中教學(xué)大綱中提出，從學(xué)生學(xué)習(xí)理數(shù)的用處和對(duì)理數(shù)感興趣的觀點(diǎn)出發(fā)，通過(guò)進(jìn)行有預(yù)見(jiàn)性的觀察和實(shí)驗(yàn)等科學(xué)探究活動(dòng)來(lái)充實(shí)理數(shù)教學(xué)并提高學(xué)習(xí)質(zhì)量;通過(guò)收集、分析數(shù)據(jù)來(lái)解決課題，充實(shí)理數(shù)中的統(tǒng)計(jì)學(xué)教學(xué);以培養(yǎng)能夠進(jìn)行知識(shí)創(chuàng)造的學(xué)術(shù)研究型人才為目標(biāo)，開(kāi)設(shè)“理數(shù)探究”和“理數(shù)探究基礎(chǔ)”等學(xué)科。對(duì)于信息學(xué)科，通過(guò)重組課程、新開(kāi)設(shè)必修課程“信息I”，加入人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí);同時(shí)在教材中充實(shí)數(shù)據(jù)科學(xué)相關(guān)內(nèi)容，并利用計(jì)算機(jī)開(kāi)展學(xué)習(xí)活動(dòng)”。

除信息相關(guān)學(xué)科外，日本在中學(xué)其他課程的學(xué)習(xí)過(guò)程中也貫穿了信息教育。以日本北海道教育大學(xué)附屬釧路中學(xué)校為例，如表3所示，詳細(xì)記錄了2018年該校信息教育的全學(xué)科計(jì)劃示例。

（三）日本中小學(xué)人工智能教育課程體系特征通過(guò)對(duì)日本小學(xué)編程教育和中學(xué)信息教育的教學(xué)目標(biāo)和課程設(shè)置的梳理，我們可以總結(jié)出日本的中小學(xué)人工智能教育課程體系特點(diǎn)如下：

1.人工智能教育課程體系分多學(xué)科、多課程實(shí)施。核心的編程教育與信息教育分別設(shè)置進(jìn)中小學(xué)特定的專(zhuān)業(yè)科目，加入非專(zhuān)業(yè)學(xué)科的課程，設(shè)立人工智能教育獨(dú)立課程和俱樂(lè)部活動(dòng)等，改變成與人工智能教育相關(guān)的學(xué)習(xí)模式，使信息技術(shù)和人工智能技術(shù)融入教材和課堂的教學(xué)。

2.教育課程體系整體目標(biāo)清晰，分階段層層遞進(jìn)。學(xué)生的人工智能相關(guān)能力隨著年齡與學(xué)歷的增長(zhǎng)而不斷提高，認(rèn)知與能力更加專(zhuān)業(yè)。從小學(xué)到高中，在學(xué)生的信息知識(shí)與技能培養(yǎng)方面，從小學(xué)對(duì)生活和社會(huì)中信息技術(shù)的基礎(chǔ)性理解，到初中對(duì)信息的表現(xiàn)、記錄、計(jì)算和通信等的科學(xué)原理的理解和信息的數(shù)字化，處理的自動(dòng)化、系統(tǒng)化，信息安全等相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)的結(jié)構(gòu)性理解，到高中對(duì)信息通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成和利用基本的信息結(jié)構(gòu)制作程序，測(cè)量、控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)等能力的學(xué)習(xí)，逐步深入，成為大學(xué)學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)專(zhuān)業(yè)的基石。

3.注重信息道德與安全教育。分階段培養(yǎng)學(xué)生從小的信息素養(yǎng)、信息倫理與信息安全意識(shí)。如信息的可靠性、信息的公開(kāi)、信息的保護(hù)以及發(fā)送信息時(shí)個(gè)人的責(zé)任、注意隱私權(quán)和著作權(quán)等。

4.課程體系隨時(shí)代的變化更完善。為了彌補(bǔ)日本信息技術(shù)人才與人工智能技術(shù)人才的不足，提高人工智能產(chǎn)業(yè)與世界的競(jìng)爭(zhēng)力，為了使新一代年輕人把握更好的就業(yè)機(jī)會(huì)，擁有隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的更好的人生，并在未來(lái)的智能時(shí)代社會(huì)建設(shè)中發(fā)揮主導(dǎo)作用，日本建立并逐步完善其中小學(xué)的人工智能教育體系。

三、啟示與建議

通過(guò)對(duì)我國(guó)人工智能教育在國(guó)家層面的中小學(xué)課程體系設(shè)計(jì)、中小學(xué)層面的課程設(shè)置和實(shí)施三個(gè)方面現(xiàn)狀和問(wèn)題的梳理，再結(jié)合對(duì)日本人工智能教育課程體系和實(shí)施的梳理，對(duì)于我國(guó)未來(lái)在中小學(xué)人工智能課程教育有如下啟示：

（一）多職能部門(mén)協(xié)同和高科技企業(yè)參與人工智能教育課程體系的頂層設(shè)計(jì)

日本新教學(xué)大綱中關(guān)于人工智能教育的修訂，不僅僅是文部科學(xué)省所管轄范疇之內(nèi)的工作，而是日本面向未來(lái)的國(guó)家戰(zhàn)略體系的重要組成部分，產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和人才培養(yǎng)等都是這個(gè)戰(zhàn)略體系的組成部分。日本人工智能教育課程體系經(jīng)歷四年由文部科學(xué)省、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省、日本中央教育審議會(huì)、產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力會(huì)議等的研討，在這四年間，日本政府的相關(guān)部門(mén)皆以專(zhuān)門(mén)議題提出研討，在本部門(mén)工作所涉及領(lǐng)域和影響發(fā)展的范圍內(nèi)根據(jù)人工智能人才培養(yǎng)的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行研究，在各部門(mén)會(huì)議與產(chǎn)業(yè)會(huì)議上，各行各業(yè)的成員發(fā)言討論，最終形成論點(diǎn)匯集在中央教育審議會(huì)的教育課程部會(huì)。

關(guān)于未來(lái)我國(guó)的人工智能教育體系設(shè)計(jì)，在制定教學(xué)大綱和課程標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)該在國(guó)務(wù)院、教育部等多政府職能部門(mén)的領(lǐng)導(dǎo)下，結(jié)合全國(guó)教育工作會(huì)議、黨大會(huì)議、人大會(huì)議等中討論的人工智能教育相關(guān)內(nèi)容，再參考各高校教育專(zhuān)家組織、社會(huì)各行各業(yè)的企業(yè)會(huì)議等提出的人工智能人才培養(yǎng)相關(guān)內(nèi)容，進(jìn)行教學(xué)大綱和課程標(biāo)準(zhǔn)的制定與修改。其中，我國(guó)高新科技企業(yè)的參與尤為重要?？萍计髽I(yè)參與教學(xué)大綱研討的制定與修改，能讓企業(yè)的未來(lái)人才需求帶動(dòng)高等、中小學(xué)的教育，明確未來(lái)的就業(yè)方向，讓學(xué)生知道現(xiàn)在該學(xué)什么，怎么學(xué)，以后怎么用。

我國(guó)應(yīng)該根據(jù)政府部門(mén)發(fā)布的國(guó)家政策和未來(lái)人才培養(yǎng)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)，多職能部門(mén)協(xié)調(diào)配合，并利用高科技企業(yè)擁有的先進(jìn)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)中小學(xué)人工智能教育課程體系的頂層設(shè)計(jì)，推進(jìn)人工智能教育的方針實(shí)施和計(jì)劃制定，并根據(jù)政策與時(shí)代行業(yè)產(chǎn)業(yè)的變化、就業(yè)形式和趨勢(shì)的變化及時(shí)調(diào)整，讓中小學(xué)人工智能人才培養(yǎng)緊跟時(shí)代發(fā)展的步伐，具有對(duì)未來(lái)的高度前瞻性。

（二）人工智能教育課程與現(xiàn)有課程的深度融合

在日本，中小學(xué)的人工智能教育，從小學(xué)的編程教育到中學(xué)的信息教育，都將人工智能教育課程與現(xiàn)有課程進(jìn)行深度融合。將與人工智能技術(shù)相關(guān)的數(shù)理和信息科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)加人數(shù)學(xué)、理科和信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)中，將人工智能技術(shù)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐加人音樂(lè)、美術(shù)等非專(zhuān)業(yè)的學(xué)科課程中。日本將中小學(xué)人工智能教育課程體系融入到現(xiàn)有的所有學(xué)科教學(xué)中，讓學(xué)生們?cè)谕瓿涩F(xiàn)有課程目標(biāo)的同時(shí)，能夠從不同的學(xué)科不同的角度，學(xué)習(xí)到人工智能各方面的基礎(chǔ)知識(shí)。

根據(jù)日本中小學(xué)人工智能教育體系的課程設(shè)置，我國(guó)在未來(lái)的中小學(xué)人工智能教育課程體系的設(shè)計(jì)上，就不能只開(kāi)設(shè)一門(mén)單獨(dú)的叫做“人工智能”的學(xué)科或課程。人工智能本身具有深度融合、高度交叉、極度復(fù)雜的特點(diǎn)，同時(shí)又具有技術(shù)屬性和社會(huì)屬性的特點(diǎn)，這就決定了人工智能教育必須依靠跨學(xué)科的交叉整合"。我國(guó)應(yīng)該將中小學(xué)人工智能教育體系與現(xiàn)有的整個(gè)教育課程體系進(jìn)行融合，以現(xiàn)有課程為主體，將人工智能教育拆分成多課程，全方位融入現(xiàn)有的學(xué)科中。

我國(guó)當(dāng)前的中小學(xué)人工智能教育主要在信息技術(shù)課程、STEM課程、創(chuàng)客課程中開(kāi)展122。但是在未來(lái)，我國(guó)還應(yīng)該把人工智能技術(shù)所需要的數(shù)學(xué)邏輯思維和計(jì)算能力、編程技術(shù)等計(jì)算機(jī)技能、控制論和自動(dòng)化、生物學(xué)和仿生學(xué)、哲學(xué)、心理學(xué)、信息倫理和信息素養(yǎng)等知識(shí)，作為人工智能教育課程體系中的課程，加人現(xiàn)有的數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)、物理、生物、心理、思想品德等主學(xué)科中。另外，還應(yīng)該將人工智能技術(shù)的實(shí)踐加人音樂(lè)、美術(shù)等輔助學(xué)科。目前，我國(guó)的中小學(xué)教學(xué)課堂上已開(kāi)始運(yùn)用人工智能教學(xué)產(chǎn)品，利用人工智能技術(shù)幫助教學(xué)的同時(shí)，也應(yīng)該對(duì)學(xué)生進(jìn)行應(yīng)用的技術(shù)支撐教育。在完成該學(xué)科課程目標(biāo)的前提下，利用學(xué)科課程進(jìn)行人工智能技術(shù)實(shí)踐，讓學(xué)生能夠?qū)⒅髡n中所學(xué)的人工智能相關(guān)知識(shí)與能力運(yùn)用在其他課堂上，在學(xué)與用的同時(shí)掌握并熟練運(yùn)用知識(shí)與技能。

（三）建立符合學(xué)習(xí)者認(rèn)知特點(diǎn)的人工智能教育分層課程實(shí)施步驟

日本中小學(xué)人工智能教育體系，根據(jù)學(xué)生的年齡、學(xué)習(xí)能力和信息技術(shù)能力，分為小學(xué)、初中、高中不同階段。為了達(dá)到社會(huì)和高等學(xué)校對(duì)人工智能人才培養(yǎng)的基本能力要求，隨著年級(jí)的提高，小學(xué)到高中，學(xué)生的數(shù)學(xué)、理科和信息技術(shù)的學(xué)習(xí)會(huì)越來(lái)越深人，越來(lái)越專(zhuān)業(yè)，數(shù)理和信息技術(shù)能力也會(huì)越高。而在其他非專(zhuān)業(yè)的學(xué)科中，學(xué)生運(yùn)用信息技術(shù)發(fā)現(xiàn)、解決課程問(wèn)題的能力會(huì)逐年增強(qiáng)，運(yùn)用人工智能相關(guān)技術(shù)的能力也會(huì)逐年提高。

未來(lái)我國(guó)在中小學(xué)人工智能教育課程體系的實(shí)施方面，也應(yīng)該對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的人工智能相關(guān)知識(shí)、技術(shù)能力等，根據(jù)年齡與認(rèn)知分為不同的階段。通過(guò)中小學(xué)的人工智能教育，即將進(jìn)入高校的學(xué)生將具備一定的信息技術(shù)基礎(chǔ)，提高他們對(duì)計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等相關(guān)學(xué)科的興趣，為他們今后在高校進(jìn)一步研究人工智能技術(shù)，或在工作中應(yīng)用人工智能技術(shù)，打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

除學(xué)校開(kāi)設(shè)的學(xué)科課程外，我國(guó)中小學(xué)校還應(yīng)該開(kāi)設(shè)課外活動(dòng)課，讓學(xué)生開(kāi)展人工智能相關(guān)課題研究，進(jìn)行課外實(shí)踐。例如利用課外活動(dòng)時(shí)間開(kāi)設(shè)編程興趣課、人工智能相關(guān)應(yīng)用興趣課，或?qū)W校組織的編程相關(guān)社團(tuán)、人工智能社團(tuán)等，讓不同年齡的中小學(xué)生開(kāi)展合作互助，在集體活動(dòng)中學(xué)習(xí)實(shí)踐，讓中小學(xué)生能夠在實(shí)際的操作應(yīng)用中熟悉課堂上的內(nèi)容，享受人工智能學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。

同時(shí)，我國(guó)應(yīng)該加強(qiáng)校企合作，讓企業(yè)支援教師進(jìn)行高質(zhì)量的授課，支援并具體化學(xué)校實(shí)施的人工智能教育內(nèi)容。我國(guó)企業(yè)應(yīng)積極參與為社會(huì)貢獻(xiàn)的教育計(jì)劃，如組織學(xué)生前往人工智能相關(guān)企業(yè)參觀學(xué)習(xí)，將人工智能產(chǎn)品加人教育投資，讓企業(yè)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員作為輔助教師參與到對(duì)學(xué)生的技術(shù)教學(xué)課堂中，等等。只有將融入中小學(xué)現(xiàn)有學(xué)科教學(xué)中的人工智能教育提煉出來(lái)，將每一個(gè)按年齡或年級(jí)分的階段加在一起，所有階段的課程和實(shí)踐連貫結(jié)合，才能形成一個(gè)完整的中小學(xué)人工智能教育課程體系。

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作者簡(jiǎn)介：

于勇：教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)閿?shù)字媒體技術(shù)（yuy848@nenu.edu.cn）。

徐鵬：副教授，博士，研究方向?yàn)閿?shù)字媒體技術(shù)（xp@nenu.edu.cn）。

劉未央：在讀碩士，研究方向?yàn)閿?shù)字媒體技術(shù)（liuwy447@nenu.edu.cn）。

收稿日期：2020年4月2日

責(zé)任編輯：李雅碹