中小學(xué)人工智能課程建設(shè)的價(jià)值定位、現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)與實(shí)踐進(jìn)路

王毅 李月

摘 要

人工智能正在深刻改變著物質(zhì)生產(chǎn)體系、社會(huì)關(guān)系和社會(huì)行為。為搶占人才培養(yǎng)高地、培育創(chuàng)新型人才、提高學(xué)生智能素養(yǎng)，加強(qiáng)建設(shè)中小學(xué)人工智能課程具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。當(dāng)前中小學(xué)人工智能課程面臨課程標(biāo)準(zhǔn)尚未編制、教材質(zhì)量參差不齊、專(zhuān)業(yè)師資隊(duì)伍缺乏、搭建實(shí)驗(yàn)環(huán)境艱難等現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)，制約著課程發(fā)展。通過(guò)制定人工智能課程標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)人工智能教材、培育人工智能專(zhuān)業(yè)師資隊(duì)伍、科學(xué)配置實(shí)驗(yàn)設(shè)備，深入推進(jìn)中小學(xué)人工智能課程建設(shè)。

關(guān)鍵詞

課程建設(shè);人工智能課程;中小學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào) G633.67 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A ?文章編號(hào)1005-4634（2022）02-0080-07

1 問(wèn)題的提出

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》（國(guó)發(fā)〔2017〕35號(hào)）提出：要在中小學(xué)階段開(kāi)設(shè)人工智能相關(guān)課程，逐步實(shí)現(xiàn)全民智能教育[1]。2019年5月在國(guó)際人工智能與教育大會(huì)上，陳寶生再次明確要積極開(kāi)設(shè)人工智能課程。人工智能教育在我國(guó)已經(jīng)上升為國(guó)家戰(zhàn)略，開(kāi)設(shè)中小學(xué)人工智能課程受到教育界普遍關(guān)注。2018年人大附中結(jié)合STEAM課程，建立人工智能校本課程體系[2]。2019年9月廈門(mén)市教育局發(fā)出關(guān)于開(kāi)展義務(wù)教育階段學(xué)校人工智能教育試點(diǎn)工作的通知，要求開(kāi)足開(kāi)齊科學(xué)、信息技術(shù)和綜合實(shí)踐活動(dòng)等課程，結(jié)合這些課程普及人工智能知識(shí)，引領(lǐng)全市探索開(kāi)發(fā)人工智能校本課程[3]。北京市部分中小學(xué)開(kāi)設(shè)人工智能課程，教學(xué)的內(nèi)容與方法豐富多元[4]。山東、深圳、廣州等多省市中小學(xué)也開(kāi)始積極開(kāi)展人工智能教育試點(diǎn)工作。當(dāng)前我國(guó)人工智能課程主要依托于信息技術(shù)課程、STEM課程、創(chuàng)客課程等。在各地積極探索人工智能課程開(kāi)設(shè)路徑的過(guò)程中，理性審視中小學(xué)人工智能課程建設(shè)顯得尤為重要。

學(xué)界關(guān)于中小學(xué)人工智能課程相關(guān)研究成果已現(xiàn)雛形，但針對(duì)課程整體建設(shè)的研究付之闕如。有學(xué)者根據(jù)學(xué)生年齡特點(diǎn)與學(xué)校教育學(xué)段特征有序規(guī)劃中小學(xué)人工智能課程的內(nèi)容，研究中小學(xué)人工智能課程的搭建。如王本陸等人認(rèn)為人工智能課程應(yīng)致力于培養(yǎng)中小學(xué)生的“創(chuàng)造力、人文素養(yǎng)和計(jì)算思維”等核心素養(yǎng)，對(duì)基礎(chǔ)體驗(yàn)、興趣培養(yǎng)、自主探索、專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)等層級(jí)由淺入深地規(guī)劃課程內(nèi)容[5]。謝忠新等針對(duì)小、初、高學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，對(duì)人工智能課程內(nèi)容設(shè)計(jì)做出了詳細(xì)的思考[6]。也有學(xué)者專(zhuān)門(mén)分析市面上的人工智能教材，如趙慧臣等篩選出6本市面上較受歡迎的高中人工智能教材，從編寫(xiě)背景、教材目標(biāo)、內(nèi)容框架、活動(dòng)環(huán)節(jié)、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)等方面分析高中人工智能教材的特征，并反思這些教材存在的不足[7]。周邵錦等通過(guò)分析部分K-12人工智能教材，提出綜合教材目標(biāo)定位，從而促進(jìn)K-12人工智能教育系統(tǒng)科學(xué)開(kāi)展[8]。另有學(xué)者從課程體系層面審視中小學(xué)人工智能教育，如馬濤等研究海淀區(qū)中小學(xué)人工智能教育發(fā)展路徑，主張注重人工智能的核心內(nèi)容，探索具有地方特色的課程體系[9]。還有學(xué)者對(duì)中小學(xué)人工智能課程建設(shè)作初探性研究，如劉俊波等基于“裝備課程化”理念，對(duì)中小學(xué)人工智能課程的定位、目標(biāo)、內(nèi)容設(shè)計(jì)、建設(shè)理念和實(shí)施保障措施進(jìn)行了分析和闡述[10]。學(xué)界相關(guān)研究為中小學(xué)人工智能課程定位、內(nèi)容與實(shí)施、教材編制等影響因素提供了借鑒思路。但從課程建設(shè)視角看，多數(shù)研究忽視了“實(shí)然”和“應(yīng)然”層面的關(guān)注，完整性呈現(xiàn)不足。

中小學(xué)人工智能課程主要是指在人工智能教育范疇下基礎(chǔ)教育階段各級(jí)各類(lèi)學(xué)校為培養(yǎng)適應(yīng)智能時(shí)代的創(chuàng)新型人才而開(kāi)設(shè)的相關(guān)課程[11]。但目前國(guó)家層面中小學(xué)人工智能課程標(biāo)準(zhǔn)尚未正式發(fā)布，在實(shí)踐中，高中人工智能課程依據(jù)《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》作為選擇性必修課程開(kāi)設(shè)，目標(biāo)是讓學(xué)生初步了解人工智能的含義以及發(fā)展歷史、學(xué)習(xí)人工智能算法和動(dòng)手搭建智能應(yīng)用模塊等，培養(yǎng)使用智能技術(shù)服務(wù)人類(lèi)社會(huì)的意識(shí)[12]。小學(xué)、初中人工智能課程則參照高中培養(yǎng)目標(biāo)，選擇課程內(nèi)容、編制教材和搭建實(shí)驗(yàn)環(huán)境。中小學(xué)人工智能課程如何進(jìn)行價(jià)值定位、存在哪些現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)、應(yīng)該從哪些方面著力推動(dòng)課程建設(shè)等仍需進(jìn)一步厘清。

鑒于此，本研究以中小學(xué)人工智能課程建設(shè)的時(shí)代訴求、根本追求和必然要求三個(gè)層面為落腳點(diǎn)，深入探討我國(guó)中小學(xué)人工智能課程建設(shè)的價(jià)值定位和現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)，反思如何讓人工智能教材融入新知識(shí)、新技術(shù)，如何讓人工智能課堂傳遞新理念、新想法，從而促進(jìn)人工智能普及教育發(fā)展，為我國(guó)源源不斷輸送人工智能高層次人才積攢力量。

2 中小學(xué)人工智能課程建設(shè)的價(jià)值定位

近年來(lái)，在黨中央、國(guó)務(wù)院關(guān)于人工智能的各項(xiàng)政策引導(dǎo)下，人工智能教育事業(yè)發(fā)展受到全社會(huì)的普遍關(guān)注。高等院校紛紛開(kāi)設(shè)人工智能專(zhuān)業(yè)，中小學(xué)積極引進(jìn)各種人工智能教育項(xiàng)目，開(kāi)發(fā)人工智能課程與教材。中小學(xué)階段是學(xué)習(xí)興趣、價(jià)值觀(guān)養(yǎng)成的黃金時(shí)期，提升青少年對(duì)人工智能時(shí)代的適應(yīng)能力，加深青少年對(duì)人工智能現(xiàn)狀的認(rèn)識(shí)和技術(shù)原理的理解，激發(fā)其對(duì)人工智能的興趣，培養(yǎng)人工智能素養(yǎng)，既是培育創(chuàng)新型人才的重要手段，更是國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的客觀(guān)需要。因此，中小學(xué)人工智能課程建設(shè)是我國(guó)基礎(chǔ)教育改革與發(fā)展順應(yīng)時(shí)代的必然需要。明確中小學(xué)人工智能課程建設(shè)的價(jià)值定位是建設(shè)中小學(xué)人工智能課程的重要前提。

2.1 搶占人才培養(yǎng)高地∶中小學(xué)人工智能課程建設(shè)的時(shí)代訴求

人工智能作為第四次工業(yè)革命的主導(dǎo)，是當(dāng)今社會(huì)產(chǎn)業(yè)變革的增長(zhǎng)引擎。越來(lái)越多的國(guó)家通過(guò)提高人工智能應(yīng)用水平來(lái)增強(qiáng)綜合國(guó)力。發(fā)達(dá)國(guó)家把人工智能作為提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力和維護(hù)國(guó)家安全的戰(zhàn)略手段。我國(guó)必須認(rèn)真審視這一歷史挑戰(zhàn)，填補(bǔ)我國(guó)人工智能人才的巨大缺口，解決人才困局，引領(lǐng)未來(lái)民族復(fù)興與發(fā)展。

中小學(xué)人工智能課程建設(shè)有助于支持和培養(yǎng)人工智能基礎(chǔ)人才。教育部于2019年4月2日印發(fā)《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》，提出“構(gòu)建人工智能多層次教育體系，在中小學(xué)階段引入人工智能普及教育”，以培養(yǎng)面向未來(lái)的人工智能人才為目標(biāo)，用“課程”的形式，逐步落實(shí)人工智能教育項(xiàng)目。加強(qiáng)中小學(xué)人工智能課程建設(shè)，認(rèn)識(shí)人工智能人才的特質(zhì)和成長(zhǎng)規(guī)律，與高校做好高尖端人工智能人才培養(yǎng)的精準(zhǔn)對(duì)接，才能整體推進(jìn)我國(guó)人工智能領(lǐng)軍人才和復(fù)合型人才的培育進(jìn)程，搶占人才培養(yǎng)制高點(diǎn)、積蓄后生力量。

2.2 培養(yǎng)創(chuàng)新型人才∶中小學(xué)人工智能課程建設(shè)的根本追求

創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)是各級(jí)各類(lèi)學(xué)校的重要任務(wù)，中小學(xué)人工智能課程是基礎(chǔ)教育探索實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重要通道。以“立德樹(shù)人”為課程價(jià)值取向，將人工智能課程納入中小學(xué)課程體系，對(duì)構(gòu)建體系化的人工智能創(chuàng)新人才機(jī)制和生態(tài)具有重要意義。

人工智能將會(huì)給未來(lái)生活帶來(lái)巨大變化，許多工作將會(huì)被替代，教師只有學(xué)習(xí)人工智能理論、方法與技術(shù)，體驗(yàn)人工智能發(fā)展及其應(yīng)用，學(xué)會(huì)使用智能技術(shù)輔助各學(xué)科學(xué)習(xí)，感悟創(chuàng)新方法帶來(lái)的全新學(xué)習(xí)體驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考、解決問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維，才能從容不迫地迎接智能化社會(huì)的挑戰(zhàn)，發(fā)展成為能夠創(chuàng)造性應(yīng)用和改進(jìn)技術(shù)的新型人才，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展賦能。

2.3 提高學(xué)生智能素養(yǎng)∶中小學(xué)人工智能課程建設(shè)的必然要求

置身人工智能時(shí)代，人們的生存和發(fā)展都需要符合這個(gè)時(shí)代的特征，具備適應(yīng)這個(gè)時(shí)代的相應(yīng)素養(yǎng)，人工智能時(shí)代呼喚學(xué)生的智能素養(yǎng)[13]。2019年5月16日，教育部部長(zhǎng)陳寶生在國(guó)際人工智能與教育大會(huì)上指出：要培養(yǎng)學(xué)生對(duì)人工智能的興趣，提升學(xué)生的人工智能素養(yǎng)[14]。何謂人工智能素養(yǎng)？對(duì)此，不妨從核心素養(yǎng)視域入手，以人工智能學(xué)科核心素養(yǎng)為“中間橋梁”，對(duì)中小學(xué)生應(yīng)當(dāng)具備的智能素養(yǎng)予以探討。學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)，是指學(xué)生應(yīng)具備的、能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力[13]。反映的是社會(huì)需求以及人們對(duì)于“教育培養(yǎng)什么樣的人”問(wèn)題的闡述[15]。從核心素養(yǎng)的結(jié)構(gòu)框架來(lái)看，它是知識(shí)、能力、情感態(tài)度價(jià)值觀(guān)的多位復(fù)合體。那么，在學(xué)生核心素養(yǎng)視域下智能素養(yǎng)也應(yīng)是多維復(fù)合的結(jié)構(gòu)體。有學(xué)者通過(guò)對(duì)比信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)，從人與工具、人與自己、人與社會(huì)三方面分析中小學(xué)人工智能學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵，為解釋中小學(xué)人工智能課程培養(yǎng)目標(biāo)提供思路和方向，更給予討論智能素養(yǎng)的內(nèi)涵以啟示。本研究嘗試從這三個(gè)方面總結(jié)出智能素養(yǎng)的內(nèi)涵：以認(rèn)識(shí)和理解人工智能知識(shí)為基礎(chǔ)，認(rèn)識(shí)人工智能對(duì)社會(huì)的沖擊，樹(shù)立起人機(jī)共生的意識(shí);主動(dòng)學(xué)習(xí)人工智能知識(shí)和應(yīng)用的智能能力，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力;悅納人工智能，合理使用人工智能，遵守社會(huì)倫理道德的智能倫理能力。

智能素養(yǎng)的提出為人的培養(yǎng)提供了指向性發(fā)展目標(biāo)，幫助學(xué)生成長(zhǎng)為更好地參與智能時(shí)代社會(huì)領(lǐng)域和具備核心社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力的人才。中小學(xué)人工智能課程重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的智能素養(yǎng)，立體滲透人工智能知識(shí)、技術(shù)、能力和素養(yǎng)，讓學(xué)生適應(yīng)智能社會(huì)需要，成為合格公民。所以中小學(xué)人工智能課程建設(shè)只有提高基礎(chǔ)教育階段學(xué)生的人工智能素養(yǎng)，才能為鞏固和發(fā)展我國(guó)人工智能教育事業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的社會(huì)基礎(chǔ)。

3 中小學(xué)人工智能課程建設(shè)的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)

2003年《普通高中技術(shù)課程方案（實(shí)驗(yàn)）》就將“人工智能”初步列為選修模塊。但由于當(dāng)時(shí)現(xiàn)實(shí)教學(xué)條件落后、嚴(yán)重缺乏師資、教學(xué)評(píng)價(jià)體系不完善以及高考指揮棒的作用等，高中人工智能課程形同虛設(shè)。2018年4月18日《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》提出：“完善課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)，充實(shí)適應(yīng)信息時(shí)代、智能時(shí)代發(fā)展所需要的人工智能和編程課程內(nèi)容?！盵16]表明國(guó)家已經(jīng)對(duì)人工智能課程進(jìn)入中小學(xué)有了明確要求。各地中小學(xué)相繼開(kāi)設(shè)人工智能課程，其課程內(nèi)容、課程載體、教學(xué)形式、學(xué)習(xí)成果多種多樣，但課程建設(shè)仍處于探索階段，面臨諸多現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。

3.1 中小學(xué)人工智能課程標(biāo)準(zhǔn)尚未制定

在中小學(xué)人工智能課程建設(shè)過(guò)程中，課程標(biāo)準(zhǔn)的制定是一個(gè)必要且關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，是一個(gè)無(wú)法回避的問(wèn)題?！镀胀ǜ咧行畔⒓夹g(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》規(guī)定普通高中信息技術(shù)課程是一門(mén)全面提高學(xué)生信息技術(shù)知識(shí)與技能，樹(shù)立正確的信息社會(huì)價(jià)值觀(guān)和責(zé)任感，培養(yǎng)計(jì)算思維和數(shù)字化學(xué)習(xí)能力的基礎(chǔ)課程[17]。其課程目標(biāo)在于全面提高高中生信息素養(yǎng)，使其成為數(shù)字化合格公民。雖然經(jīng)過(guò)調(diào)整、完善、優(yōu)化的信息技術(shù)課程作為人工智能課程的主要部分，被廣大一線(xiàn)教師和教研人員所認(rèn)同[13]，但這顯然和人工智能時(shí)代“人”的素養(yǎng)發(fā)展與演變不再吻合。進(jìn)入智能社會(huì)，面對(duì)從宏觀(guān)到微觀(guān)的智能化社會(huì)需求，培養(yǎng)具有計(jì)算思維和編程能力的創(chuàng)新型人才將是人工智能課程最重要的課程目標(biāo)。

人工智能課程標(biāo)準(zhǔn)中培養(yǎng)目標(biāo)是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，各學(xué)段課程目標(biāo)如何制定，才能充分體現(xiàn)人工智能課程科學(xué)育人的價(jià)值，當(dāng)下亟需進(jìn)一步探索和討論。中小學(xué)學(xué)生應(yīng)當(dāng)具備哪些人工智能知識(shí)與掌握哪些技術(shù)能力都取決于人工智能學(xué)科核心素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)。人工智能技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)新的水平，迫切需要了解我國(guó)中小學(xué)生已經(jīng)掌握的人工智能知識(shí)和能力與應(yīng)該具備的知識(shí)和能力的差距，建立相應(yīng)的知識(shí)目標(biāo)和能力目標(biāo)。不僅要了解和學(xué)會(huì)應(yīng)用物化的智能技術(shù)，還應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注創(chuàng)造性思維能力的提升，全面提高學(xué)生智能素養(yǎng)。

目前小學(xué)、初中、高中各學(xué)段課程內(nèi)容尚未銜接，人工智能課程未形成完整的內(nèi)容體系。人工智能課程大多作為選修模塊或是拓展部分，加上開(kāi)設(shè)課時(shí)受限，出現(xiàn)人工智能知識(shí)內(nèi)容碎片化、高開(kāi)低走、學(xué)段課程內(nèi)容設(shè)計(jì)與學(xué)齡學(xué)生知識(shí)儲(chǔ)備不符等問(wèn)題。例如，機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能的核心技術(shù)之一，但機(jī)器學(xué)習(xí)需要理解其中的算法知識(shí)，而對(duì)缺乏一定算法知識(shí)儲(chǔ)備的學(xué)生來(lái)講存在較大的學(xué)習(xí)困難。

教學(xué)評(píng)價(jià)是人工智能課程教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具有促進(jìn)教與學(xué)的導(dǎo)向作用。人工智能課程內(nèi)容類(lèi)別多，學(xué)習(xí)方式也多樣化，單一的評(píng)價(jià)方式很難診斷學(xué)習(xí)過(guò)程中的問(wèn)題、反映學(xué)生整體的學(xué)習(xí)效果。人工智能課程不再適合程式化、應(yīng)試化的教學(xué)方式，單純地講知識(shí)、講概念，是對(duì)創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)的背離。“穿新鞋，走老路”的評(píng)價(jià)方式，會(huì)嚴(yán)重影響和制約人工智能課程建設(shè)和新時(shí)代人才培養(yǎng)的需求。

3.2 中小學(xué)人工智能教材質(zhì)量參差不齊

中小學(xué)人工智能教材是教師教學(xué)的主要依據(jù)，也是學(xué)生獲取人工智能知識(shí)的重要來(lái)源。作為人工智能課程的載體，教材質(zhì)量水平直接影響人工智能課程建設(shè)進(jìn)程。

2018年以來(lái)人工智能教材已經(jīng)全面覆蓋K-12學(xué)段。2019年年初，教育部審核通過(guò)多套高中階段人工智能課程的教材。教學(xué)對(duì)象上，有的教材面向全學(xué)段，有的只針對(duì)初中或高中某一學(xué)段。例如：2018年7月華中師范大學(xué)出版社和商務(wù)印書(shū)館共同研發(fā)的《人工智能基礎(chǔ)（高中版）》開(kāi)始進(jìn)入高中課堂;2019年3月《K12人工智能教育》系列叢書(shū)在四川省正式發(fā)布;2019年5月，西北師范大學(xué)郭少青教授團(tuán)隊(duì)為解決初中教師想教無(wú)教材的難題，攜手科大訊飛編寫(xiě)《人工智能（初中版）》教材[10]。在內(nèi)容上，幼兒園和小學(xué)階段的教材注重案例教學(xué)，將內(nèi)容和概念形象呈現(xiàn)，注重生活中人工智能的體驗(yàn)化;初中教材重視編程教學(xué)，嘗試以編程為紐帶，體驗(yàn)和理解人工智能;高中教材重視編程與機(jī)器人教育的結(jié)合。

市面上主流教材應(yīng)用較為廣泛，但由于教材目標(biāo)定位不明確、教材編寫(xiě)團(tuán)隊(duì)不同，導(dǎo)致部分教材缺乏系統(tǒng)性和全面性[8]。在教育教學(xué)活動(dòng)中如何落實(shí)，各地做法也存在較大差異。就高中人工智能課程教材而言，雖然已經(jīng)有了一定的內(nèi)容基礎(chǔ)，但教材目標(biāo)、內(nèi)容、活動(dòng)設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)方式上都存在不足。大多重視理論知識(shí)和實(shí)操性學(xué)習(xí)，尚未將培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和思維能力作為教材開(kāi)發(fā)的終極目標(biāo)。教材的活動(dòng)設(shè)計(jì)上，學(xué)生知識(shí)水平、認(rèn)知水平和興趣不同，同時(shí)，缺乏課外閱讀的項(xiàng)目和內(nèi)容，教材活動(dòng)設(shè)計(jì)尚未突出個(gè)性化;教材學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)上，設(shè)計(jì)過(guò)程太單薄，有的只有過(guò)程性評(píng)價(jià)，有的沒(méi)有自評(píng)與他評(píng);教材開(kāi)發(fā)內(nèi)容上，有的注重編程，有的則以大數(shù)據(jù)為核心設(shè)計(jì)內(nèi)容，還有的只是針對(duì)一項(xiàng)或幾項(xiàng)人工智能技術(shù)的體驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)[7]。教材內(nèi)容與STEAM、創(chuàng)客、機(jī)器人活動(dòng)等無(wú)明顯差別，對(duì)人工智能教學(xué)邊界沒(méi)有清晰統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，被稱(chēng)作“人工智能教材”，有名無(wú)實(shí)。此外，還存在社會(huì)迅速發(fā)展、技術(shù)快速迭代，而教材內(nèi)容更新緩慢、學(xué)生所學(xué)知識(shí)跟現(xiàn)實(shí)需求脫節(jié)等一系列現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

3.3 人工智能專(zhuān)業(yè)型師資隊(duì)伍缺乏

人工智能專(zhuān)業(yè)型教師不僅需要具有使用人工智能技術(shù)的能力，還需具有教育教學(xué)的能力。由于我國(guó)人工智能人才儲(chǔ)備嚴(yán)重不足，中小學(xué)人工智能課程專(zhuān)業(yè)型教師極為緊缺，欠發(fā)達(dá)地區(qū)更為突出。我國(guó)人工智能教育起步較晚，目前還無(wú)人工智能專(zhuān)業(yè)方面的師范生。從教育部公布的2019年度普通高等學(xué)校本科專(zhuān)業(yè)備案和審批結(jié)果中可以看到，全國(guó)共有180所院校開(kāi)設(shè)工學(xué)性質(zhì)的人工智能專(zhuān)業(yè)，而人工智能師范專(zhuān)業(yè)尚未開(kāi)設(shè)。高校輸入的人工智能技術(shù)人才短缺，中小學(xué)教師崗位也難以吸引到技術(shù)人才，這就導(dǎo)致中小學(xué)人工智能課程的教師隊(duì)伍缺乏專(zhuān)業(yè)人才。

教師素質(zhì)不高和自主研發(fā)能力缺乏也是一大問(wèn)題，專(zhuān)門(mén)培養(yǎng)人工智能人才的學(xué)校也是寥寥無(wú)幾[18]。我國(guó)的教育主管部門(mén)雖然十分重視各省、各地區(qū)信息技術(shù)師資隊(duì)伍的培訓(xùn)問(wèn)題，但是相較于其他學(xué)科，信息技術(shù)教師的培訓(xùn)還相對(duì)薄弱。除此之外，培訓(xùn)師資和經(jīng)費(fèi)缺乏，對(duì)人工智能知識(shí)與技能的培訓(xùn)和教學(xué)研討活動(dòng)有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

人工智能課程無(wú)論是嵌套在信息技術(shù)課程中還是專(zhuān)門(mén)開(kāi)設(shè)，一線(xiàn)信息技術(shù)教師都是承擔(dān)人工智能課程教學(xué)的主體。他們不僅承擔(dān)教學(xué)工作，還要忙于學(xué)校技術(shù)服務(wù)和事務(wù)性工作，學(xué)習(xí)精力嚴(yán)重不足，對(duì)日新月異的人工智能知識(shí)學(xué)習(xí)極度欠缺，教學(xué)理念、教學(xué)方法難以適應(yīng)智能時(shí)代變遷。而欠發(fā)達(dá)地區(qū)，信息技術(shù)教師本就短缺，更談不上人工智能課程的開(kāi)設(shè)了。

3.4 搭建實(shí)驗(yàn)環(huán)境艱難

人工智能課程是一門(mén)以技術(shù)應(yīng)用為主的綜合性課程，必須以人工智能實(shí)驗(yàn)環(huán)境為基礎(chǔ)才能順利開(kāi)展教學(xué)。構(gòu)建配套的軟硬件人工智能教學(xué)環(huán)境，才能讓學(xué)生對(duì)社會(huì)中各種人工智能應(yīng)用服務(wù)有直觀(guān)的感受，也將直接決定學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的效果。

目前中小學(xué)人工智能課程建設(shè)需要什么樣的教育裝備，怎么提高人工智能教育裝備性?xún)r(jià)比，都需要進(jìn)一步探討。中小學(xué)信息技術(shù)必修課教學(xué)環(huán)境尚不能滿(mǎn)足教學(xué)需求，設(shè)備更新緩慢，學(xué)校人工智能實(shí)驗(yàn)室和相關(guān)設(shè)備配備幾乎還是空白[19]。各區(qū)域?qū)W校教學(xué)條件差異較大。教學(xué)過(guò)程中學(xué)生需要借助計(jì)算機(jī)硬件或者應(yīng)用軟件完成相應(yīng)課程內(nèi)容，如果課堂上的硬件設(shè)備達(dá)不到教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)大大減少學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐機(jī)會(huì)。不僅如此，中小學(xué)人工智能課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)境建設(shè)受校內(nèi)外、體制內(nèi)外教育資源壁壘的影響，搭建完善的實(shí)驗(yàn)環(huán)境艱難、耗資大，一直困擾著教育管理者和一線(xiàn)教師?；A(chǔ)教育階段學(xué)校智能設(shè)備欠缺，實(shí)驗(yàn)環(huán)境難以達(dá)到人工智能課程開(kāi)設(shè)要求。而教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱，人工智能課程就會(huì)很容易淪為一門(mén)“空中閣樓”式的課程。

4 中小學(xué)人工智能課程建設(shè)的實(shí)踐進(jìn)路

課程標(biāo)準(zhǔn)是課程建設(shè)的重要依據(jù)，所以中小學(xué)人工智能課程建設(shè)要以制定中小學(xué)人工智能課程標(biāo)準(zhǔn)為前提，以建設(shè)人工智能教材為核心，以培育師資隊(duì)伍為基礎(chǔ)，以搭建實(shí)驗(yàn)環(huán)境為保障，積極尋求課程建設(shè)的突破路徑。

4.1 制定中小學(xué)人工智能課程標(biāo)準(zhǔn)

課程標(biāo)準(zhǔn)是學(xué)校課程的思想龍頭，是教師教學(xué)的基本標(biāo)準(zhǔn)，也是學(xué)生發(fā)展的路線(xiàn)地圖。制定課程標(biāo)準(zhǔn)才能決定培養(yǎng)目標(biāo)，選擇合適的教學(xué)內(nèi)容，制定合格的教材。根據(jù)中小學(xué)生認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)，有針對(duì)性地建設(shè)不同學(xué)段課程，從培養(yǎng)目標(biāo)、內(nèi)容、評(píng)價(jià)等考慮，銜接各個(gè)學(xué)段。

明確人工智能學(xué)科的知識(shí)體系，建立起各學(xué)段人工智能課程的培養(yǎng)目標(biāo)。中小學(xué)人工智能課程主要涉及人工智能的有關(guān)概念、發(fā)展過(guò)程、算法程序的關(guān)鍵技術(shù)等，根本目的在于幫助中小學(xué)生樹(shù)立人工智能的基本認(rèn)知，掌握基本概念和原理，了解主流算法程序，學(xué)會(huì)基本應(yīng)用，從體驗(yàn)技術(shù)到解決問(wèn)題實(shí)現(xiàn)逐步進(jìn)階。

在中小學(xué)建立人工智能課程目標(biāo)體系，目的是讓學(xué)生逐步成為智能化社會(huì)的合格公民，為我國(guó)人工智能事業(yè)發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)。小學(xué)階段的課程要富有創(chuàng)新性，重在培養(yǎng)學(xué)生對(duì)技術(shù)的感性認(rèn)知，培養(yǎng)對(duì)人工智能的興趣，感悟人工智能在生活、學(xué)習(xí)、工作中的作用;初中階段的課程要聯(lián)系實(shí)際，通過(guò)講解實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生初步體驗(yàn)人工智能技術(shù)背后的知識(shí)和原理，重點(diǎn)提高學(xué)生的抽象思維、計(jì)算思維能力，動(dòng)手實(shí)踐制作簡(jiǎn)單的作品;高中階段的課程包含人工智能的原理和知識(shí)，設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)智能應(yīng)用的實(shí)例教學(xué)，培養(yǎng)計(jì)算思維，完成相對(duì)復(fù)雜的作品。

根據(jù)學(xué)生的知識(shí)背景和人工智能知識(shí)邏輯體系，合理分配小學(xué)、初中、高中人工智能課程內(nèi)容，讓中小學(xué)人工智能課程教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)螺旋式上升，做好各學(xué)段內(nèi)容知識(shí)的銜接。小學(xué)階段，重在感悟。例如，課程內(nèi)容設(shè)計(jì)一些符合認(rèn)知水平的小故事以及對(duì)圖形化編程工具的應(yīng)用，進(jìn)行簡(jiǎn)單編程，初步建立起計(jì)算思維、對(duì)編程和算法思想的啟蒙[14]。初中階段，重在體驗(yàn)。了解人工智能發(fā)展歷史以及對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的重要作用，通過(guò)對(duì)語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別、人機(jī)對(duì)話(huà)原理的學(xué)習(xí)以及對(duì)機(jī)器深度學(xué)習(xí)的了解，體驗(yàn)人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，并利用圖形化編程工具進(jìn)行簡(jiǎn)單的編程任務(wù)。高中階段，重在創(chuàng)新。利用項(xiàng)目式教學(xué)法，引導(dǎo)高中生更加深入地學(xué)習(xí)人工智能，利用Python編程，了解機(jī)器人工作原理和個(gè)性化設(shè)計(jì)，獨(dú)立完成作品設(shè)計(jì)制作。

重視中小學(xué)人工智能課程學(xué)習(xí)的過(guò)程性評(píng)價(jià)，實(shí)時(shí)采用測(cè)試性評(píng)價(jià)。對(duì)具體的操作技能，采用測(cè)試的方式評(píng)價(jià)，對(duì)人工智能知識(shí)、原理、創(chuàng)新實(shí)踐等內(nèi)容，采用過(guò)程性評(píng)價(jià)，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)參與的積極性，讓學(xué)生成為課堂的主角，敢于表達(dá)自己的創(chuàng)意，敢于分享自己解決問(wèn)題的視角。

4.2 建設(shè)中小學(xué)人工智能教材

教材建設(shè)是中小學(xué)人工智能課程建設(shè)的核心，也是教學(xué)實(shí)踐的主要依據(jù)。教材的內(nèi)容選擇和難度等級(jí)要基本符合學(xué)生的認(rèn)知水平。人工智能教材應(yīng)聯(lián)系實(shí)際，既要考慮不同地區(qū)教育水平的差異，還要貼近學(xué)生認(rèn)知情況，循序漸進(jìn)，促進(jìn)創(chuàng)新。用項(xiàng)目活動(dòng)帶動(dòng)學(xué)生體驗(yàn)、感知人工智能技術(shù)，在交流活動(dòng)中展示自己的創(chuàng)意，從而增強(qiáng)學(xué)生的獲得感，激發(fā)學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)的潛力。

中小學(xué)人工智能教材編寫(xiě)需要多方參與。因?yàn)槿斯ぶ悄芗夹g(shù)特性具有極強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值，需要專(zhuān)家參與編寫(xiě)。同時(shí)教材也涉及多學(xué)科的知識(shí)，更需要學(xué)科教師和教研員共同參與[9]。優(yōu)化教材的設(shè)計(jì)目標(biāo)要與學(xué)科素養(yǎng)相結(jié)合，不僅重視知識(shí)獲得和技能培養(yǎng)，更要培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維和創(chuàng)新能力以及對(duì)智能社會(huì)的責(zé)任意識(shí)和道德規(guī)范。中小學(xué)人工智能教材內(nèi)容必須做好各學(xué)段銜接，內(nèi)容連貫才能形成體系化的知識(shí)脈絡(luò)，更利于學(xué)習(xí)水平進(jìn)階。教材活動(dòng)設(shè)計(jì)要與實(shí)際生活場(chǎng)景相貼合，并根據(jù)時(shí)代發(fā)展做出及時(shí)調(diào)整。豐富交流互動(dòng)和探究環(huán)節(jié)，促進(jìn)學(xué)生自主、合作、探究式學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣與活力。構(gòu)建多元化的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)體系。教師準(zhǔn)確把握學(xué)生學(xué)習(xí)情況，拓寬學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)方式，提高學(xué)生階段性成就感，激勵(lì)持續(xù)性學(xué)習(xí)。

4.3 培育人工智能專(zhuān)業(yè)師資隊(duì)伍

擁有一批專(zhuān)業(yè)型師資隊(duì)伍，才能真正讓人工智能課程在廣大中小學(xué)校順利開(kāi)展。首先，高等師范院校應(yīng)當(dāng)設(shè)立人工智能類(lèi)師范專(zhuān)業(yè)，從源頭上解決師資隊(duì)伍緊缺問(wèn)題。其次，人工智能專(zhuān)業(yè)師資隊(duì)伍建設(shè)關(guān)鍵在于培養(yǎng)教師的智能素養(yǎng)。協(xié)同素養(yǎng)、思維素養(yǎng)、人文素養(yǎng)是人工智能時(shí)代教師應(yīng)當(dāng)具備的三方面素養(yǎng)，教師只有提高智能素養(yǎng)，才能在人工智能時(shí)代具有核心競(jìng)爭(zhēng)力。

智能時(shí)代教師以協(xié)同素養(yǎng)為基礎(chǔ)。智能化教學(xué)環(huán)境不僅要求教師具有人工智能的基礎(chǔ)理論知識(shí)，學(xué)會(huì)使用智能技術(shù)來(lái)輔助教學(xué)、管理教學(xué)、評(píng)價(jià)教學(xué)，還應(yīng)該深刻認(rèn)識(shí)到人工智能對(duì)社會(huì)發(fā)展的重要意義。更重要的是轉(zhuǎn)變?nèi)藱C(jī)結(jié)合的思維模式，改變工作重點(diǎn)，減少重復(fù)性勞動(dòng)，將更多精力投入到培養(yǎng)學(xué)生問(wèn)題解決能力、調(diào)動(dòng)學(xué)生內(nèi)在動(dòng)機(jī)、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力上來(lái)。智能時(shí)代教師以思維素養(yǎng)為核心。要培養(yǎng)學(xué)生具有對(duì)人工智能社會(huì)的深度認(rèn)知和創(chuàng)新思維能力，教師不僅僅只是傳授知識(shí)，更重要的是了解學(xué)生對(duì)人工智能的認(rèn)知水平，提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)指導(dǎo)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)過(guò)程中的問(wèn)題，并進(jìn)行合理干預(yù)，幫助學(xué)生培養(yǎng)問(wèn)題解決能力、創(chuàng)新思維能力。智能時(shí)代教師以人文素養(yǎng)為導(dǎo)向。教師與智能導(dǎo)師的區(qū)別在于，教師作為“人”的屬性，其本身的道德倫理、同理心、審美智慧以及理想信念都具有無(wú)限潛能。這些人文素養(yǎng)都可以直接影響到學(xué)生的價(jià)值觀(guān)和智能觀(guān)。

提高教師智能素養(yǎng)，突破在于教師培訓(xùn)。針對(duì)一線(xiàn)授課教師對(duì)人工智能技術(shù)更新迭代加快的不適感和人工智能知識(shí)儲(chǔ)備欠缺等問(wèn)題，一方面要重視職前教師人工智能知識(shí)與技能培訓(xùn)，高校人才服務(wù)于基礎(chǔ)教育。定期開(kāi)展人工智能前沿知識(shí)講解，分享經(jīng)驗(yàn)，傳遞新知識(shí)、新技能，共享資源，為職前教師提供教學(xué)實(shí)例，夯實(shí)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。另一方面，為在職青年教師提供人工智能知識(shí)培訓(xùn)服務(wù)，提高專(zhuān)業(yè)實(shí)踐能力，進(jìn)而根據(jù)本校特色，進(jìn)行人工智能課程校本研修，落地實(shí)施地方課程建設(shè)。

此外，教師培訓(xùn)需要開(kāi)辟更多途徑，例如建設(shè)一支由教學(xué)人員、技術(shù)人員組成的師資隊(duì)伍，充分利用高校專(zhuān)家?guī)头鲋行W(xué)教師、優(yōu)質(zhì)中小學(xué)資源幫扶落后地方學(xué)校等自上而下的幫扶體系，定期開(kāi)展相關(guān)課程主題活動(dòng)。借助社會(huì)力量，在校外建立人工智能學(xué)習(xí)基地和實(shí)踐基地，探索校企合作機(jī)制，共同開(kāi)展人工智能教育研究。

4.4 科學(xué)配置實(shí)驗(yàn)設(shè)備

人工智能課程定位為一門(mén)技術(shù)類(lèi)課程，必須優(yōu)化資源配置，以培養(yǎng)學(xué)生在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)能力?；谌斯ぶ悄軕?yīng)用軟件、智能編程平臺(tái)和智能機(jī)器人等的學(xué)習(xí)環(huán)境，將給學(xué)習(xí)者帶來(lái)更豐富、多元的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。人工智能應(yīng)用與語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別、人臉識(shí)別等技術(shù)密不可分，要讓學(xué)生積極體驗(yàn)智能環(huán)境，親身感受到人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用;人工智能編程平臺(tái)要革新傳統(tǒng)的編程語(yǔ)言，使用簡(jiǎn)易、易接受的編程工具，例如4～16歲的學(xué)生可以選擇學(xué)習(xí)編程貓自主研發(fā)的、適合我國(guó)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)的圖形化編程工具平臺(tái)，還可以選擇使用Python語(yǔ)言作為人工智能和數(shù)據(jù)分析入門(mén)的首選語(yǔ)言，因?yàn)槠浜?jiǎn)單且功能強(qiáng)大。智能機(jī)器人要在開(kāi)源的人工智能應(yīng)用場(chǎng)景中，通過(guò)開(kāi)源結(jié)構(gòu)件和電子元件，滿(mǎn)足學(xué)生自己動(dòng)手搭建的需求，允許學(xué)生在外觀(guān)、功能、操作、效果等方面進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新的價(jià)值目的[7]。人工智能的應(yīng)用離不開(kāi)實(shí)際生活，要想真正提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，科學(xué)配置實(shí)驗(yàn)設(shè)備是必不可少的。

此外，人工智能學(xué)科本身具有復(fù)雜性和跨學(xué)科性，需要學(xué)校、家庭、社會(huì)的共同配合。加強(qiáng)與高等院校、科研院所和相關(guān)企業(yè)的聯(lián)系，吸納適用教學(xué)的軟硬件教學(xué)資源，組織人工智能科普活動(dòng)和協(xié)助制定切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)環(huán)境搭建方案，共同搭建人工智能實(shí)驗(yàn)環(huán)境，對(duì)配備智能設(shè)備的空間、數(shù)量、質(zhì)量以及布局給出詳細(xì)指導(dǎo)意見(jiàn)，促進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境建設(shè)，探索全社會(huì)合作育人機(jī)制。

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The value positioning， realistic challenges and practical approaches of the construction of artificial intelligence courses in primary and middle schools

WANG Yi，LI Yue ?

（School of Education， Guizhou Normal University， Guiyang， Guizhou 550025， China）

Abstract

Artificial intelligence is profoundly changing the material production system， social relations and social behavior. In order to seize the high ground for talent training， cultivate innovative talents， and improve students′ intelligence literacy， it has important practical significance to strengthen the construction of artificial intelligence courses in primary and secondary schools. Current primary and secondary schools′ artificial intelligence courses are facing real challenges such as the lack of curriculum standards， uneven quality of teaching materials， lack of professional teachers， and difficulty in setting up experimental environments， which restrict the development of courses. The faculty of intelligence professionals and the scientific configuration of experimental equipment have further promoted the construction of artificial intelligence courses in primary and secondary schools.

Keywords

curriculum construction; artificial intelligence curriculum; primary and secondary schools

收稿日期2020-09-15[HT6H] ?基金項(xiàng)目2021年貴州省高等學(xué)校教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革項(xiàng)目（2021059）

作者簡(jiǎn)介王毅（1979—），男，貴州遵義人。碩士，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)槿斯ぶ悄芙逃?/p>

通信作者李月（1996—），女，陜西商洛人。碩士研究生，主要研究方向?yàn)樾畔⒒虒W(xué)理論與實(shí)踐。