新技術(shù)下中小學(xué)人工智能教育的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)和機(jī)遇

袁中果

2017 年，國(guó)務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，百度無(wú)人駕駛汽車駛上北京五環(huán)路，人工智能圍棋系統(tǒng)AlphaGo Master 戰(zhàn)勝人類世界實(shí)時(shí)排名第一的棋手柯潔，這一系列事件，引發(fā)全社會(huì)對(duì)人工智能的高度關(guān)注，同時(shí)也引發(fā)了中小學(xué)人工智能教育熱潮，多個(gè)省市陸續(xù)出臺(tái)了中小學(xué)人工智能教育相關(guān)文件。6 年時(shí)間過(guò)去了，中小學(xué)人工智能教育落實(shí)得如何，有哪些問(wèn)題需要我們關(guān)注與反思，有哪些發(fā)展機(jī)遇能為中小學(xué)人工智能教育注入新的動(dòng)力，希望通過(guò)本文與各位教育同仁分享與討論。

中小學(xué)人工智能教育的現(xiàn)狀

人工智能發(fā)展高潮的到來(lái)，引發(fā)了中小學(xué)人工智能教育熱，市面上陸續(xù)涌現(xiàn)出一大批中小學(xué)人工智能教學(xué)用書(shū)，很多還號(hào)稱是“全國(guó)首套”。校外培訓(xùn)機(jī)構(gòu)也紛紛推出人工智能培訓(xùn)課程，不管內(nèi)容是否真的屬于人工智能，都先掛上了人工智能的名稱。國(guó)內(nèi)很多教育專家、教育主管部門領(lǐng)導(dǎo)和學(xué)校校長(zhǎng)也開(kāi)始關(guān)注人工智能教育，多地出臺(tái)了中小學(xué)人工智能教育相關(guān)政策。

2019 年3 月，山東省教育廳首批確認(rèn)了人工智能教育試點(diǎn)學(xué)校721 所。

2019 年5 月，鄭州航空港經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)文教衛(wèi)體局選取了6 所學(xué)校開(kāi)展人工智能教育試點(diǎn)，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能教育相關(guān)課程。

2019 年9 月，廣州市確定荔灣區(qū)、天河區(qū)、黃埔區(qū)3 個(gè)區(qū)為人工智能課程改革實(shí)驗(yàn)區(qū)，全市147 所學(xué)校為人工智能課程改革實(shí)驗(yàn)校。

2019 年9 月，深圳市教育局遴選了62 所中小學(xué)作為首批中小學(xué)人工智能教育項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)校。

江西、新疆、重慶等地教育主管部門也陸續(xù)啟動(dòng)了中小學(xué)人工智能教育項(xiàng)目……

2019 年5 月，國(guó)際人工智能與教育大會(huì)在北京召開(kāi)，時(shí)任教育部長(zhǎng)陳寶生提出：“中國(guó)嘗試在大中小學(xué)各學(xué)段，普通教育、職業(yè)教育、終身教育各類型融入智能教育的理念、知識(shí)和方法。在中小學(xué)，設(shè)置人工智能相關(guān)課程，推進(jìn)普及教育?！币鶕?jù)大中小學(xué)生的不同認(rèn)知特點(diǎn)，讓人工智能新技術(shù)、新知識(shí)進(jìn)學(xué)科、進(jìn)專業(yè)、進(jìn)課程、進(jìn)教材、進(jìn)課堂、進(jìn)教案、進(jìn)學(xué)生頭腦，讓學(xué)生對(duì)人工智能有基本的意識(shí)、基本的概念、基本的素養(yǎng)和基本的興趣。

6 年來(lái)，中小學(xué)人工智能教育從表面看開(kāi)展得如火如荼，在很多地方的中小學(xué)課堂實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有的突破，總體課程質(zhì)量與師資水平也都有了很大的提升?？萍冀逃龣C(jī)構(gòu)提供的培訓(xùn)課程也在逐步改善，受“雙減”政策影響，很多學(xué)科教育類培訓(xùn)機(jī)構(gòu)紛紛成立素質(zhì)教育研發(fā)部門，參與中小學(xué)人工智能課程研發(fā)與實(shí)施，一批名校計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)畢業(yè)生參與到課程研發(fā)中來(lái)，為機(jī)構(gòu)研發(fā)課程的科學(xué)性提供了很大的保障。一些新興的科技教育機(jī)構(gòu)在編程教育與中小學(xué)人工智能教育方面正逐漸走上理性發(fā)展之路。從政策出臺(tái)到達(dá)成實(shí)效需要過(guò)程，中小學(xué)人工智能教育涉及政策、經(jīng)費(fèi)、師資、課時(shí)等諸多因素，各地實(shí)際落地情況參差不齊，還有很大的改進(jìn)空間。

中小學(xué)人工智能教育面臨的挑戰(zhàn)

人工智能作為課程模塊，已經(jīng)納入高中信息技術(shù)與義務(wù)教育信息科技課程之中，但校內(nèi)開(kāi)課情況并不理想，中小學(xué)人工智能教育還面臨一些挑戰(zhàn)。

首先，中小學(xué)人工智能課時(shí)不足。高中信息技術(shù)必修課程的學(xué)分為3 學(xué)分，每學(xué)分18 課時(shí)，共54 課時(shí)。但2 個(gè)必修模塊“數(shù)據(jù)與計(jì)算”和“信息系統(tǒng)與社會(huì)”課時(shí)與內(nèi)容如何分配，在課程標(biāo)準(zhǔn)中并沒(méi)有給出明確的規(guī)定。教育部審定的幾套必修教材在內(nèi)容組織方面，每個(gè)模塊都是按36 課時(shí)內(nèi)容設(shè)置的（共計(jì)72 課時(shí)，其中還包含了1 章人工智能相關(guān)內(nèi)容）。全部完成必修課程的全部?jī)?nèi)容尚且不夠，何談選擇性必修課程中的“人工智能初步”模塊？義務(wù)教育階段信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)中雖然設(shè)置了“人工智能與智慧社會(huì)”這一模塊，但放在了9 年級(jí)，多數(shù)省份9 年級(jí)為初中畢業(yè)年級(jí)，很難有課時(shí)分配給這一非中考科目。一些教育理念較為領(lǐng)先的學(xué)校，允許教師利用必修課時(shí)之外的時(shí)間開(kāi)設(shè)選修課，如有的學(xué)校配合“雙減”提質(zhì)，在義務(wù)教育學(xué)段下午3 點(diǎn)半之后為學(xué)生開(kāi)設(shè)人工智能等科技類課程，在一定程度上解決了課時(shí)問(wèn)題。

其次，中小學(xué)人工智能課程師資總體水平較弱。中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)中小學(xué)工作委員會(huì)舉辦過(guò)一系列中小學(xué)師資培訓(xùn)與教學(xué)案例分享活動(dòng)，在實(shí)施過(guò)程中很多高中信息技術(shù)教師反應(yīng)開(kāi)好信息技術(shù)必修課尚存在困難，沒(méi)有能力開(kāi)設(shè)選修模塊，也有很多初中信息科技教師反饋落實(shí)義務(wù)教育階段信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)存在困難。通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，有超過(guò)70% 的自認(rèn)為開(kāi)設(shè)過(guò)人工智能課程的教師，其授課內(nèi)容是有關(guān)程序設(shè)計(jì)、機(jī)器人與創(chuàng)客類內(nèi)容的，與人工智能的相關(guān)性很弱。令人欣慰的是接受調(diào)查的教師中對(duì)學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)知識(shí)與技能的意愿程度，71.3% 選擇了“非常愿意”，27.9% 選擇了“愿意”。一些地方教委允許校外兼職人員入校開(kāi)設(shè)人工智能選修課，但按照課標(biāo)規(guī)定的課時(shí)，也很難吸引到優(yōu)秀的師資入校開(kāi)課。

最后，中小學(xué)人工智能教育優(yōu)質(zhì)電子教材匱乏。雖然市面上中小學(xué)人工智能教學(xué)參考書(shū)很多，但是從教學(xué)參考書(shū)到課程落地實(shí)施對(duì)很多教師依然是一種挑戰(zhàn)。這里說(shuō)的電子教材，不是簡(jiǎn)單的紙質(zhì)教材的數(shù)字化，而是指中小學(xué)人工智能教學(xué)資源平臺(tái)。平臺(tái)要有豐富的學(xué)習(xí)內(nèi)容，內(nèi)容及案例要提供選擇性，便于教師根據(jù)學(xué)生基礎(chǔ)選擇。平臺(tái)要提供教學(xué)實(shí)施步驟與教學(xué)微視頻，普通教師經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單培訓(xùn)就能開(kāi)課，甚至可以支持學(xué)生完成自學(xué)與自評(píng)。平臺(tái)要能記錄學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程，基于大數(shù)據(jù)完成學(xué)生的素養(yǎng)測(cè)評(píng)和數(shù)字畫(huà)像，根據(jù)素養(yǎng)測(cè)評(píng)自動(dòng)生成個(gè)性化學(xué)習(xí)方案和學(xué)習(xí)資源。這種數(shù)字教材也是目前教育部教材局倡導(dǎo)和準(zhǔn)備推廣的信息科技數(shù)字教材模式，但從目前市面上的教學(xué)資源供給情況看，還沒(méi)有十分契合需求的教學(xué)平臺(tái)和資源可供選擇。

中小學(xué)人工智能教育的機(jī)遇

2021 年10 月，中共中央網(wǎng)絡(luò)安全和信息化委員會(huì)印發(fā)《提升全民數(shù)字素養(yǎng)與技能行動(dòng)綱要》，強(qiáng)調(diào)“立足新時(shí)代世情國(guó)情民情……構(gòu)建知識(shí)更新、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的數(shù)字素養(yǎng)與技能培育體系”。中共中央政治局2023 年2 月21 日下午就加強(qiáng)基礎(chǔ)研究進(jìn)行第三次集體學(xué)習(xí)，中共中央總書(shū)記習(xí)近平在主持學(xué)習(xí)時(shí)強(qiáng)調(diào)，“要在教育‘雙減中做好科學(xué)教育加法，激發(fā)青少年好奇心、想象力、探求欲，培育具備科學(xué)家潛質(zhì)、愿意獻(xiàn)身科學(xué)研究事業(yè)的青少年群體?！边@些都彰顯我國(guó)對(duì)國(guó)民數(shù)字素養(yǎng)提升和青少年科技后備人才培養(yǎng)的重視，從時(shí)代大環(huán)境看，這是科技教育與中小學(xué)人工智能教育的機(jī)遇。

近來(lái)，ChatGPT 與GPT4 相繼推出， 在人工智能研究領(lǐng)域引發(fā)高度關(guān)注。而與美國(guó)的貿(mào)易摩擦對(duì)我國(guó)的發(fā)展帶來(lái)很多不確定性，迫使我國(guó)開(kāi)始高度重視科技的自主可控，提升科技自立自強(qiáng)能力，解決關(guān)鍵核心技術(shù)“卡脖子”問(wèn)題，這是挑戰(zhàn)，也是機(jī)遇。中小學(xué)人工智能教育也要順勢(shì)而為，除了做好對(duì)廣大中小學(xué)生的科普工作，在中小學(xué)人工智能后備人才早期發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)方面也應(yīng)該積極開(kāi)展實(shí)踐。

為了讓更多的孩子，特別是大城市之外的孩子有機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)人工智能課程，中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)中小學(xué)工作委員會(huì)發(fā)起了“全國(guó)中小學(xué)科技少年AI 領(lǐng)航計(jì)劃”，以深入推進(jìn)中小學(xué)人工智能教育、培育和挖掘未來(lái)數(shù)據(jù)科學(xué)人才為宗旨，邀請(qǐng)全國(guó)富有好奇心、創(chuàng)造力和探索精神的中小學(xué)生“共上一堂課，同聽(tīng)一講座”，輔以趣味闖關(guān)活動(dòng)，豐富學(xué)生在人工智能領(lǐng)域的認(rèn)知，加深學(xué)生對(duì)人工智能的理解與掌握，進(jìn)而遴選對(duì)人工智能有天賦、有熱情的孩子進(jìn)行深入培養(yǎng)，以點(diǎn)帶面推動(dòng)全國(guó)中小學(xué)人工智能基礎(chǔ)教育。

結(jié)束語(yǔ)

中小學(xué)人工智能教育需要構(gòu)建良好的生態(tài)。在課程內(nèi)容建設(shè)方面，既要鼓勵(lì)中小學(xué)教師自主研發(fā)課程，也要允許學(xué)校購(gòu)買和引進(jìn)優(yōu)質(zhì)教育資源。我們需要高校與科研院所專家參與中小學(xué)人工智能課程開(kāi)發(fā)，保證內(nèi)容的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性；也需要中學(xué)教師參與，保證內(nèi)容能在中小學(xué)課堂落地實(shí)施；同時(shí)歡迎校外機(jī)構(gòu)教師參與，讓課程內(nèi)容滿足學(xué)生與家長(zhǎng)的多元學(xué)習(xí)需求。我們需要構(gòu)建集智能化平臺(tái)、碎片化知識(shí)內(nèi)容、教學(xué)微視頻、教學(xué)課件、自動(dòng)在線評(píng)測(cè)和在線師資于一體的智能化教學(xué)生態(tài)，對(duì)于參加學(xué)習(xí)的學(xué)生，提供數(shù)字素養(yǎng)與技能測(cè)評(píng)，學(xué)習(xí)課程前根據(jù)學(xué)生基礎(chǔ)與興趣推薦提供合適的內(nèi)容；學(xué)習(xí)課程后，根據(jù)學(xué)生素養(yǎng)與技能提升情況，優(yōu)化迭代教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。我們還需要從社會(huì)層面烘托科技教育氛圍，為孩子交流展示搭建平臺(tái)，如舉辦青少年人工智能嘉年華等活動(dòng)，讓農(nóng)村的孩子有機(jī)會(huì)與大城市的孩子一起學(xué)習(xí)人工智能，助力鄉(xiāng)村科技教育發(fā)展，促進(jìn)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展。