中小學(xué)人工智能教育的對(duì)策

江蘇省常熟市教育裝備技術(shù)中心 嚴(yán)喜春

人工智能是一門(mén)多學(xué)科交叉的前沿學(xué)科，是指人工智能多層次教育體系的全民智能教育，主要探究如何應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬、仿真和延伸人腦智能（張劍平，2003）。1956 年首次在達(dá)特茅斯會(huì)議上提出“人工智能”的概念。目前，人工智能呈高速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，全球智能化角逐日趨白熱化，我國(guó)政府緊跟時(shí)代發(fā)展的步伐，2017 年頒布了《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，教育部進(jìn)一步明確，要“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”。各地方教育行政部門(mén)、教育教研等部門(mén)探索在義務(wù)教育階段開(kāi)展人工智能教育，但各地基礎(chǔ)和條件各不相同，也面臨缺少智能裝備支撐、缺少共同參與的頂層設(shè)計(jì)等難點(diǎn)和問(wèn)題。但是，人工智能的不斷發(fā)展對(duì)提升學(xué)生智能素養(yǎng)、普及全民智能教育、培養(yǎng)國(guó)家智能人才等方面影響深遠(yuǎn)。

針對(duì)中小學(xué)人工智能教育所面臨的諸多挑戰(zhàn)，亟需從完善課程標(biāo)準(zhǔn)、加強(qiáng)教材建設(shè)、依托多元途徑、推動(dòng)教學(xué)變革、凝聚培養(yǎng)合力五個(gè)方面發(fā)力。

一、完善課程標(biāo)準(zhǔn)，確保人工智能教育實(shí)施的科學(xué)性

現(xiàn)有的信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)從四個(gè)方面進(jìn)行補(bǔ)充與完善，具體包括：第一，突出課程育人的導(dǎo)向性。面對(duì)智能時(shí)代，中小學(xué)信息技術(shù)課程的落腳點(diǎn)不單是“信息掃盲”，其課程目標(biāo)應(yīng)由培養(yǎng)“數(shù)字土著”轉(zhuǎn)向培養(yǎng)“AI公民”，以培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)（文化素養(yǎng)、信息意識(shí)、信息技能）為主，同時(shí)應(yīng)兼顧學(xué)生智能素養(yǎng)（智能知識(shí)、智能能力、智能態(tài)度、智能倫理）與思維素養(yǎng)（計(jì)算思維、數(shù)據(jù)思維、創(chuàng)新思維、跨學(xué)科思維等）的培養(yǎng)，充分釋放信息技術(shù)課程育人的活力與潛力。第二，發(fā)揮學(xué)科大概念的統(tǒng)攝性。美國(guó)的K-12 人工智能教育導(dǎo)則給出“感知、表示、推理、學(xué)習(xí)、自然交互、社會(huì)影響”五大概念，每個(gè)大概念分別包括基本解釋、關(guān)鍵詞、分標(biāo)題、示例、資源、資源期望清單以及學(xué)生應(yīng)該了解什么和能夠做什么等內(nèi)容。我國(guó)的課程標(biāo)準(zhǔn)雖然提及“數(shù)據(jù)、算法、信息系統(tǒng)、社會(huì)信息”等學(xué)科大概念，但操作性不強(qiáng)。應(yīng)當(dāng)構(gòu)建和完善人工智能課程大概念及其概念體系。這樣對(duì)學(xué)生的知識(shí)學(xué)習(xí)、教師的教學(xué)設(shè)計(jì)、教材的內(nèi)容編排都有積極的指導(dǎo)意義。第三，突出課程目標(biāo)的時(shí)代性。教育需要面向未來(lái)，學(xué)校應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)面向智能時(shí)代的專(zhuān)業(yè)人才，人工智能課程目標(biāo)就需要進(jìn)一步完善，將“智能素養(yǎng)”融入到學(xué)科核心素養(yǎng)中，以體現(xiàn)課程目標(biāo)的時(shí)代特性。第四，體現(xiàn)課程的跨學(xué)科融合性。人工智能與信息技術(shù)課程的整合，兩者不是機(jī)械的“嫁接”，而是人工智能教育與基礎(chǔ)教育課程體系的全方位的融合。人工智能教育倡導(dǎo)跨學(xué)科學(xué)習(xí)，需加強(qiáng)人工智能教學(xué)內(nèi)容與數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科知識(shí)的“滲透”，不應(yīng)將人工智能教學(xué)放在“信息技術(shù)”的“籃子”里。

二、加強(qiáng)教材建設(shè)，打造體系化的人工智能教育系列教材

針對(duì)人工智能教材建設(shè)過(guò)程中存在的問(wèn)題，需從三個(gè)方面進(jìn)行完善：第一，做好各學(xué)段螺旋式的知識(shí)銜接。人工智能知識(shí)內(nèi)容龐雜艱深，教材內(nèi)容設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)以人工智能大概念為統(tǒng)攝，精準(zhǔn)構(gòu)建教材的知識(shí)體系，科學(xué)把控學(xué)科知識(shí)的難易程度，以科學(xué)性、系統(tǒng)性、實(shí)用性和趣味性作為教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)的基本原則，按照“感知、理解、應(yīng)用、創(chuàng)造”的螺旋式上升路徑，突破學(xué)段銜接壁壘，構(gòu)建貫通基礎(chǔ)教育階段的一體化的教材體系。第二，兼顧教材知識(shí)的深度和廣度。人工智能的知識(shí)復(fù)雜性決定了教材內(nèi)容編寫(xiě)的取與舍，根據(jù)學(xué)段特點(diǎn)規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容，巧設(shè)邏輯主線，深挖學(xué)科知識(shí)。同時(shí)，人工智能的學(xué)科交叉性決定了教材知識(shí)內(nèi)容的跨學(xué)科性，相關(guān)學(xué)科知識(shí)之間發(fā)生有機(jī)聯(lián)系，為學(xué)生拓展更廣闊的視野。第三，彰顯教材育人本質(zhì)與人文精神。教材編寫(xiě)可選取人工智能應(yīng)用安全與道德的內(nèi)容，貼近學(xué)生的生活世界與精神世界，激發(fā)學(xué)生更濃厚的興趣，為迎接人機(jī)協(xié)同共生的新未來(lái)做好準(zhǔn)備；引導(dǎo)學(xué)生厚植文化底蘊(yùn)和學(xué)生對(duì)技術(shù)理性與人本價(jià)值的雙重思考，充分發(fā)揮教材的育人功能，構(gòu)建帶有新時(shí)代中國(guó)特色的人工智能教材體系。

三、依托多元途徑，確保師資在數(shù)量和質(zhì)量上雙補(bǔ)位

當(dāng)前，解決中小學(xué)人工智能師資隊(duì)伍短缺問(wèn)題和提升在職教師自身專(zhuān)業(yè)素質(zhì)水平的主要途徑有：一是廣納人才，適時(shí)補(bǔ)充師資力量。中小學(xué)校與師范院校、科研機(jī)構(gòu)和人工智能企業(yè)對(duì)接，實(shí)施引“智”計(jì)劃，建立智能人才引進(jìn)機(jī)制，例如，學(xué)校可作為人工智能專(zhuān)業(yè)學(xué)生的實(shí)訓(xùn)與就業(yè)基地，與師范院校聯(lián)合培養(yǎng)人工智能人才；學(xué)?？裳?qǐng)從科研一線退出的科研人員參與人工智能課程的教學(xué)。二是賦權(quán)增能，是教師自我更新的過(guò)程。教師的賦權(quán)增能，要求學(xué)校既能“賦予教師相應(yīng)的權(quán)利”，又能“相信教師有專(zhuān)業(yè)能力”，彌補(bǔ)教師的主體地位和應(yīng)然定位之間的落差，使教師在教學(xué)與管理中擁有較多的自主性和靈活性，為教師專(zhuān)業(yè)化發(fā)展掃清障礙。三是校本研修，是拓展教師專(zhuān)業(yè)發(fā)展的新途徑。學(xué)校依托自身的優(yōu)勢(shì)，以信息技術(shù)教師、STEAM 教師、創(chuàng)客教師等教師為主體，組建“學(xué)習(xí)共同體”，建設(shè)校本人工智能教學(xué)資源和學(xué)習(xí)資源，如開(kāi)發(fā)人工智能課程體系、構(gòu)建教學(xué)系統(tǒng)平臺(tái)、實(shí)施在線課程等。四是同儕互助，是教師培訓(xùn)的有效策略。構(gòu)建“同儕互助共同體”，挑選人工智能教學(xué)專(zhuān)家型教師，定期舉辦人工智能教育的專(zhuān)題講座、教研活動(dòng)等，促進(jìn)教師共同成長(zhǎng)，最終形成集群化優(yōu)勢(shì)。五是課堂觀察，是新手教師自我培訓(xùn)的有效手段。新手教師可采用主題性觀察和跟蹤式觀察結(jié)合的策略，強(qiáng)化教師的教學(xué)實(shí)踐反思和角色認(rèn)同意識(shí)，提升自身的專(zhuān)業(yè)發(fā)展能力。六是主題式培訓(xùn)，是提升教師專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)的有效路徑。

四、推動(dòng)教學(xué)變革，探索人工智能課程教學(xué)的新途徑

大概念（BigConcepts）是學(xué)科領(lǐng)域中最核心和最具價(jià)值的內(nèi)容，是學(xué)科知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的“錨點(diǎn)”，使知識(shí)組塊之間產(chǎn)生有機(jī)聯(lián)系。2018 年1 月，人民教育出版社出版的《普通高中課程方案（2017 年版）》，提出各學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)都要“精選學(xué)科內(nèi)容，以學(xué)科大概念為核心，使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化”。可見(jiàn)，學(xué)科大概念教學(xué)已成為教學(xué)改革與課程創(chuàng)新的著力點(diǎn)?！按蟾拍睢币I(lǐng)下的整合性教學(xué)、單元教學(xué)、項(xiàng)目式教學(xué)等教學(xué)模式，亦可為人工智能教學(xué)的有效開(kāi)展和學(xué)科核心素養(yǎng)的落地，提供有力抓手。

五、凝聚培養(yǎng)合力，構(gòu)建多方協(xié)同的教育治理新格局

政府要做好制度的頂層設(shè)計(jì)，出臺(tái)系列人工智能教育政策“組合拳”，形成政策合力，以制度為引領(lǐng)、輿論調(diào)適和教育調(diào)適三種路徑，確?！皩W(xué)校場(chǎng)域”作為人工智能人才培養(yǎng)的主體地位，以政策精準(zhǔn)賦能來(lái)保障人工智能教育事業(yè)穩(wěn)健發(fā)展。第二，中小學(xué)校應(yīng)邀請(qǐng)科研院所、科技公司和高等院校等，共同參與人工智能教育課程體系的“頂層設(shè)計(jì)”，攜手推動(dòng)課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)方案、管理模式的創(chuàng)新，以方針政策及產(chǎn)業(yè)實(shí)際為依據(jù)，實(shí)現(xiàn)人工智能教育的因時(shí)而動(dòng)，因勢(shì)而新。第三，以政府的精準(zhǔn)政策加持，推動(dòng)校企之間可持續(xù)的人工智能教育科研事業(yè)合作，推進(jìn)全國(guó)中小學(xué)校數(shù)據(jù)安全防控和隱患治理的雙重預(yù)防機(jī)制，構(gòu)筑校園數(shù)據(jù)安全的根基，深化校企合作實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)雙贏。第四，在“學(xué)校場(chǎng)域”中，以智能技術(shù)等為代表的“技術(shù)資本”，賦能治理場(chǎng)域，增能“教學(xué)場(chǎng)域”和“學(xué)習(xí)場(chǎng)域”，重塑場(chǎng)域內(nèi)的師生、生生及其與環(huán)境的關(guān)系。技術(shù)資本加速融入教學(xué)與學(xué)習(xí)過(guò)程，顛覆教學(xué)應(yīng)用場(chǎng)景和重構(gòu)教學(xué)模式。第五，建立統(tǒng)籌機(jī)制，促進(jìn)“官產(chǎn)學(xué)研”合作。整合各場(chǎng)域的優(yōu)勢(shì)資源，打通數(shù)據(jù)壁壘連接數(shù)據(jù)孤島，凝聚教育共識(shí)，形成培養(yǎng)合力。

人工智能對(duì)中小學(xué)生的教育價(jià)值是不言而喻的，成功的人工智能教育不僅能夠滿(mǎn)足學(xué)生發(fā)展的需要，對(duì)于學(xué)生思維水平、核心素養(yǎng)和綜合能力的培育也大有裨益。但目前來(lái)看，我國(guó)中小學(xué)人工智能教育在課程設(shè)置、教學(xué)模式以及基礎(chǔ)設(shè)施等方面與國(guó)外相比還有較大的差距，因此，這仍需要國(guó)家、學(xué)校和社會(huì)各界力量進(jìn)行長(zhǎng)期不懈地探索、研究和實(shí)踐，充分挖掘知識(shí)與人才資源，建立多方協(xié)同、統(tǒng)籌兼顧的新機(jī)制，才能為我國(guó)人工智能重大戰(zhàn)略的落地實(shí)施提供強(qiáng)有力的支撐。