中小學(xué)人工智能課程實(shí)施現(xiàn)狀與對(duì)策

申麗君

【摘要】人工智能課程具有交叉學(xué)科知識(shí)和重視實(shí)踐操作兩大特點(diǎn)。本文分析了中小學(xué)人工智能課程現(xiàn)狀，對(duì)人工智能課程存在的問題進(jìn)行了分析，并根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題，提出了課程、師資、設(shè)備、教育資源四個(gè)方面的應(yīng)對(duì)策略。

【關(guān)鍵詞】教育;人工智能;人工智能課程

信息化時(shí)代，人工智能已經(jīng)被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，如家居、零售、交通、醫(yī)療、教育、安防等，但是當(dāng)前人工智能技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用僅僅是弱人工智能階段，還需要更多的AI人才投身于人工智能的研發(fā)中，才能實(shí)現(xiàn)人工智能更多領(lǐng)域的應(yīng)用和更多功能的突破。當(dāng)今，人工智能已成為國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的新焦點(diǎn)，為了搶抓人工智能發(fā)展的重大戰(zhàn)略機(jī)遇，2017年國(guó)務(wù)院制定了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》。因此，中小學(xué)開設(shè)人工智能課程是適應(yīng)智能化時(shí)代的需要，是人工智能發(fā)展的重要保障[1]。

人工智能作為一門新興學(xué)科，在教育領(lǐng)域掀起了一陣陣?yán)顺?，并以星星燎原之?shì)向中小學(xué)迅速蔓延。各地中小學(xué)積極開展人工智能創(chuàng)客教育，探索人工智能的教學(xué)方法與模式。但是，目前中小學(xué)人工智能課程的實(shí)施仍然存在著種種困難。

一、人工智能課程

美國(guó)麻省理工學(xué)院的溫斯頓教授認(rèn)為：“人工智能就是研究如何使計(jì)算機(jī)去做過去只有人才能做的智能工作?！鼻迦A大學(xué)林堯瑞教授等人認(rèn)為：“人工智能是研究如何制造出人造的智能機(jī)器或智能系統(tǒng)，來模擬人類智能活動(dòng)的能力，以延伸人類智能的科學(xué)。”

人工智能課程可以界定為圍繞人工智能的知識(shí)集合組織的學(xué)習(xí)內(nèi)容和活動(dòng)。本文所談及的人工智能教育沒有局限于編程軟件的學(xué)習(xí)使用，涉及機(jī)器人、模式識(shí)別、自然語(yǔ)言處理和各種開源硬件等內(nèi)容和工具，區(qū)別于傳統(tǒng)信息技術(shù)Python、Scratch等編程軟件的教育[2]。

二、人工智能課程特點(diǎn)

（一）交叉學(xué)科知識(shí)

學(xué)習(xí)人工智能課程，學(xué)生不僅需要掌握計(jì)算機(jī)編程方面的知識(shí)，還需要具備物理、數(shù)學(xué)等學(xué)科的知識(shí)。多學(xué)科知識(shí)融會(huì)貫通，共同為人工智能課程提供知識(shí)支撐，才能保證人工智能課程的順利開展。人工智能課程涉及知識(shí)點(diǎn)多、理論性強(qiáng)、內(nèi)容抽象，對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和邏輯思維能力要求較高，并且人工智能涉及的學(xué)科知識(shí)較多，有物理、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等，所以人工智能教材編寫時(shí)還要考慮與其他學(xué)科知識(shí)的銜接[3]。

（二）重視實(shí)踐操作

人工智能課程注重動(dòng)手實(shí)操，其將理論知識(shí)與實(shí)際操作相結(jié)合，旨在將學(xué)生的想法和創(chuàng)意轉(zhuǎn)變成現(xiàn)實(shí)。動(dòng)手操作能夠增加學(xué)生的體驗(yàn)感，吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生樂此不疲，這也是人工智能課程與傳統(tǒng)課程最大的區(qū)別和特色。

三、中小學(xué)人工智能教育課程實(shí)施的現(xiàn)狀

（一）課程設(shè)置滯后

現(xiàn)階段雖然部分地區(qū)已經(jīng)出版人工智能方面的教材，但是絕大部分地區(qū)仍然不能系統(tǒng)地開設(shè)人工智能課程，人工智能知識(shí)的滲透主要還是依賴于信息技術(shù)課堂學(xué)習(xí)編程語(yǔ)言和軟件，具有片面性，不能真正讓學(xué)生體驗(yàn)從虛擬到現(xiàn)實(shí)的轉(zhuǎn)換。

（二）專業(yè)教師匱乏

人工智能是一門新興學(xué)科，教師并沒有經(jīng)過系統(tǒng)的培訓(xùn)學(xué)習(xí)，甚至有些教師并不了解人工智能，真正系統(tǒng)了解人工智能并能勝任人工智能課程教學(xué)的教師少之又少。原因在于兩方面：一方面，中小學(xué)教師中接觸過人工智能方面知識(shí)的微乎其微，盡管有少數(shù)教師投身創(chuàng)客教育，對(duì)人工智能有所研究，但只是對(duì)零星的散碎知識(shí)的了解和學(xué)習(xí)，缺乏人工智能系統(tǒng)理論知識(shí)做支撐，無(wú)法迅速成長(zhǎng)為人工智能課程的專業(yè)教師;另一方面，高校輸出的人工智能專業(yè)人才進(jìn)入中小學(xué)教師隊(duì)伍的少之又少。因此教師隊(duì)伍的匱乏，成為阻礙人工智能課程實(shí)施的巨大障礙。

（三）硬件設(shè)施不足

現(xiàn)階段部分地區(qū)中小學(xué)教材已經(jīng)涉及機(jī)器人項(xiàng)目學(xué)習(xí)，如光線傳感調(diào)亮度、燈光閃爍有規(guī)律、智能風(fēng)扇新體驗(yàn)、聲波測(cè)距比障礙等項(xiàng)目，但是人工智能教學(xué)的配套設(shè)備問題，大部分學(xué)校沒有解決，普遍現(xiàn)象是編程軟件配套，硬件設(shè)備缺乏，學(xué)生只能單純進(jìn)行編程學(xué)習(xí)的體驗(yàn)，不能結(jié)合實(shí)物進(jìn)行體驗(yàn)，無(wú)法鍛煉手動(dòng)實(shí)踐能力，這不利于人工智能教育的落實(shí)。目前，人工智能硬件設(shè)備價(jià)格比較昂貴，由于資金有限，一般學(xué)校里只能引進(jìn)少量設(shè)備，一般用于社團(tuán)活動(dòng)中，僅有少數(shù)學(xué)生能夠使用設(shè)備進(jìn)行探究學(xué)習(xí)。這也就阻礙了人工智能課程面向全體學(xué)生的普及教育。

（四）受眾少，學(xué)時(shí)短

目前，中小學(xué)開設(shè)人工智能課程多采用社團(tuán)課的形式，只有少數(shù)學(xué)生能參與社團(tuán)活動(dòng)，人工智能課程的學(xué)生覆蓋面有限;除通過社團(tuán)課的形式開展外，就是通過參加各種人工智能比賽，相比社團(tuán)課，參加比賽的學(xué)生數(shù)額要更小一些，因此人工智能課程成了只有少數(shù)學(xué)生能學(xué)習(xí)的稀缺資源。除此之外，一般社團(tuán)課為一學(xué)期，學(xué)時(shí)較短，授課內(nèi)容受學(xué)時(shí)限制，知識(shí)覆蓋面小，而且一般人工智能社團(tuán)課程內(nèi)容多為社團(tuán)教師獨(dú)立開發(fā)，課程內(nèi)容不成體系。一般社團(tuán)開設(shè)時(shí)，學(xué)生對(duì)于人工智能知識(shí)熱情高漲，社團(tuán)課一結(jié)束，學(xué)生就不再接觸人工智能知識(shí)，人工智能教育就處于擱置。

四、中小學(xué)人工智能課程實(shí)施的對(duì)策

根據(jù)中小學(xué)人工智能課程實(shí)施中發(fā)現(xiàn)的四個(gè)方面的問題，本文從課程、師資、設(shè)施、教學(xué)資源這四個(gè)方面有針對(duì)性地提出了應(yīng)對(duì)策略。

（一）研發(fā)人工智能課程教材

研發(fā)具有指導(dǎo)性的人工智能課程教材，是當(dāng)前人工智能課程實(shí)施的迫切需求?！扒蓩D難為無(wú)米之炊”，中小學(xué)一線教師在缺乏人工智能指導(dǎo)教材的情況下開設(shè)人工智能課程，無(wú)形中加大了工作難度，不利于人工智能大面積地在中小學(xué)推廣普及。因此，研發(fā)人工智能課程教材成為推動(dòng)人工智能課程實(shí)施的重要助力。

（二）打造雙師雙聘教師隊(duì)伍

中小學(xué)人工智能課程落實(shí)過程中面臨的另一難題便是缺乏人工智能專業(yè)教師。中小學(xué)信息技術(shù)教師雖然具備一定的計(jì)算機(jī)專業(yè)功底，但是普遍缺乏人工智能專業(yè)知識(shí)，因此培養(yǎng)和引進(jìn)人工智能專業(yè)教師是中小學(xué)人工智能課程實(shí)施的迫切任務(wù)[4]。一方面，學(xué)?？梢酝ㄟ^邀請(qǐng)高校人工智能專家，開展人工智能專題講座，培養(yǎng)教師的人工智能素養(yǎng)，內(nèi)容包涵人工智能的發(fā)展與應(yīng)用、人工智能現(xiàn)狀和趨勢(shì)、解析人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)概述、智能感知與模式識(shí)別的概述等。這能使教師對(duì)人工智能有整體的認(rèn)知，了解人工智能發(fā)展歷程，知曉人工智能研究的主要內(nèi)容，快速掌握人工智能專業(yè)理論知識(shí)。另一方面，學(xué)?？梢蚤_展人工智能專題培訓(xùn)，內(nèi)容可包含開源硬件培訓(xùn)、機(jī)器人培訓(xùn)、樹莓派Python編程培訓(xùn)、無(wú)人機(jī)培訓(xùn)等，主要目的在于增強(qiáng)教師人工智能實(shí)踐操作能力，使教師快速成長(zhǎng)為兼具人工智能專業(yè)理論知識(shí)和實(shí)操能力的人工智能專業(yè)教師。

人工智能專業(yè)教師的培養(yǎng)是一個(gè)漸進(jìn)的過程，非一日之功，因此除培養(yǎng)人工智能專業(yè)教師外，學(xué)校還需要引進(jìn)人工智能人才為人工智能教育提供服務(wù)，如可以與社會(huì)人工智能企業(yè)合作，聘請(qǐng)企業(yè)的人工智能專業(yè)人才定期到學(xué)校授課，也就是所謂的雙師雙聘策略，從而促進(jìn)人工智能課程更好更快地開展。

（三）完善人工智能硬件設(shè)施

隨著人工智能課程在中小學(xué)的實(shí)施，人工智能硬件設(shè)施的配備亟待解決。一方面，學(xué)校可通過財(cái)政撥款的方式，統(tǒng)一購(gòu)買一批硬件設(shè)施，以備使用;另一方面，學(xué)校可以通過與機(jī)構(gòu)聯(lián)合的方式，由人工智能專業(yè)研發(fā)機(jī)構(gòu)提供硬件設(shè)備，把最新研發(fā)的人工智能設(shè)備引進(jìn)中小學(xué)課堂，改善學(xué)校教學(xué)內(nèi)容陳舊、更新慢的問題[5]。除此之外，學(xué)校還可以進(jìn)行家校合作，鼓勵(lì)少數(shù)熱愛人工智能學(xué)生的家長(zhǎng)，自發(fā)配備人工智能設(shè)備，對(duì)孩子進(jìn)行專業(yè)培養(yǎng)。

（四）共享人工智能教育資源

中小學(xué)人工智能課程是一個(gè)新生課程，各地中小學(xué)校都剛剛開始研究探索人工智能課程的實(shí)施，因此人工智能教育資源還屬于稀缺資源。不少中小學(xué)教師拿到教材后，還處于初探階段，需要觀摩一些公開課資源，進(jìn)行參考借鑒。因此，人工智能教育優(yōu)質(zhì)資源的共享，能夠極大地提高教師的教學(xué)效率，促進(jìn)教師的快速成長(zhǎng)，推動(dòng)人工智能教育的發(fā)展[6]。學(xué)?？梢酝ㄟ^搭建人工智能課程共享平臺(tái)，把更多的優(yōu)秀案例進(jìn)行分享，供大家交流學(xué)習(xí)。這樣，不僅教師可以學(xué)習(xí)優(yōu)秀案例，學(xué)生也可以直接學(xué)習(xí)人工智能的相關(guān)知識(shí)。

【參考文獻(xiàn)】

國(guó)務(wù)院.新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃[DB/OL].[2017-08-24].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2017- 07/20/content_5211996.htm.

劉尚琴.國(guó)內(nèi)中小學(xué)人工智能課程現(xiàn)狀、問題及推進(jìn)策略分析[J].中小學(xué)電教，2018（05）：37-40.

熊璋，李鋒. 人工智能教育：我們的責(zé)任與使命[N]. 中國(guó)教育報(bào)，2019-05-25（003）.

唐漢衛(wèi). 人工智能時(shí)代教育將如何存在[J].教育研究，2018（11）：18-24.

賈積有.人工智能與教育的辯證關(guān)系[J]. 上海師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2018（05）： 25-33.

徐曄.從“人工智能教育”走向“教育人工智能”的路徑探究[J].中國(guó)電化教育，2018（12）： 81-87.