☆劉尚琴

（渤海大學(xué)教育與體育學(xué)院，遼寧錦州121000）

一、引言

信息技術(shù)的發(fā)展使得人工智能成為各國普遍關(guān)注的問題，2017年美國政府發(fā)布了《規(guī)劃未來,迎接人工智能時(shí)代》[1]，對(duì)美國人工智能的發(fā)展愿景進(jìn)行了明確的規(guī)劃，并針對(duì)當(dāng)前情況提出了推動(dòng)人工智能發(fā)展的具體對(duì)策。2017年7月20日，我國國務(wù)院發(fā)布文件《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知》[2]，該“通知”把在中小學(xué)推行人工智能，普及人工智能知識(shí)作為推動(dòng)我國人工智能發(fā)展的一項(xiàng)重要保障措施。然而，當(dāng)前我國中小學(xué)人工智能課程開設(shè)情況如何？當(dāng)前中小學(xué)人工智能課程實(shí)施中存在哪些問題？如何更好的推進(jìn)我國人工智能課程的開展呢？這些問題是發(fā)展人工智能教育項(xiàng)目的基礎(chǔ)，需要研究者進(jìn)一步思考。為此，筆者就國內(nèi)中小學(xué)人工智能類課程開展的情況進(jìn)行了調(diào)查和分析，并對(duì)課程開展中存在的問題進(jìn)行了探究。

二、人工智能課程的內(nèi)涵

人工智能作為一個(gè)研究領(lǐng)域，它不僅是一門技術(shù)還是一門可以課程化的學(xué)科。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)。因此，要明確人工智能課程的內(nèi)涵需要進(jìn)一步分析人工智能知識(shí)集合的特點(diǎn)。

雖然人工智能領(lǐng)域只有60余年的發(fā)展歷史，但是人們也從不同的角度對(duì)其含義進(jìn)行了探究。例如：美國學(xué)者Luckin.R認(rèn)為，人工智能是一個(gè)跨領(lǐng)域的學(xué)科，主要涉及控制論、信息論、系統(tǒng)論、神經(jīng)生理學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域的交叉性學(xué)科。張劍平在《人工智能技術(shù)與“問題解決”》中提出人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，是計(jì)算機(jī)對(duì)人腦進(jìn)行的思維活動(dòng)形式的模仿，以此來解決需要人類專家才能處理的復(fù)雜問題——規(guī)劃、咨詢等，是智能科學(xué)領(lǐng)域涉及到研究、涉及與應(yīng)用智能系統(tǒng)的分支。鄒蕾提出人工智能是一門綜合性的高技術(shù)學(xué)科，包含機(jī)器智能和智能機(jī)器兩個(gè)領(lǐng)域，它是一門涉及心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)等多學(xué)科的綜合型技術(shù)學(xué)科。還有學(xué)者認(rèn)為人工智能是指智能機(jī)器所執(zhí)行的與人類智能有關(guān)的功能，這些智能功能又稱機(jī)器智能（Machine Intelligence）。綜合不同學(xué)者對(duì)人工智能的界定，可以看到人工智能的知識(shí)集合有以下幾個(gè)特點(diǎn)：第一，知識(shí)集合的跨學(xué)科性，因此人工智能課程實(shí)際上涉及到多種學(xué)科的知識(shí)。第二，知識(shí)集合的技術(shù)主體性，雖然涉及多種學(xué)科，但人工智能課程與信息技術(shù)的聯(lián)系最為密切[3]。

因此，中小學(xué)教學(xué)實(shí)踐中的人工智能課程主要表現(xiàn)為基于信息技術(shù)課程圍繞人工智能相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)活動(dòng)，同時(shí)也包括一些學(xué)科課程外的研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)。從形式上看，它主要表現(xiàn)為信息技術(shù)課程中的一些學(xué)習(xí)章節(jié)或校本課程的人工智能探索活動(dòng)。

三、中小學(xué)人工智能課程現(xiàn)狀分析

1.中小學(xué)人工智能課程內(nèi)容體系設(shè)置

基于上述分析，中小學(xué)人工智能課程主要表現(xiàn)在信息技術(shù)課程中的相關(guān)內(nèi)容。因此，分析人工智能課程的發(fā)展現(xiàn)狀，就有必要從信息技術(shù)課程中有關(guān)人工智能部分的課程目標(biāo)、課程內(nèi)容兩個(gè)方面進(jìn)行分析。分析中小學(xué)階段信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)以及典型學(xué)校的一些人工智能項(xiàng)目實(shí)踐，可以看到當(dāng)前人工智能課程開設(shè)主要表現(xiàn)出以下態(tài)勢(shì)。

首先，中小學(xué)人工智能課程的目標(biāo)分析。人工智能是一門高技術(shù)綜合性的學(xué)科，其外延包含了多個(gè)領(lǐng)域，基礎(chǔ)教育階段主要是解決一些基礎(chǔ)性的問題。因此本課程旨在培養(yǎng)學(xué)生在相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)技能，尤其是在人工智能編程領(lǐng)域。義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)明確提出小學(xué)階段學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)和制作簡(jiǎn)單的機(jī)器人，體驗(yàn)“采集信息——處理信息——控制動(dòng)作”的基本過程；初中階段明確指出設(shè)計(jì)和制作機(jī)器人，體驗(yàn)并初步學(xué)會(huì)通過程序設(shè)計(jì)解決問題的基本過程；在高中階段，學(xué)生能熟練使用智能工具軟件，體驗(yàn)軟件的工作進(jìn)程，體會(huì)課程價(jià)值。人工智能的課程目標(biāo)在不同階段有不同的表述方式，一般來說，有以下三個(gè)方面的要求。第一，掌握人工智能的概念及其工作方式，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)該課程的相關(guān)知識(shí)和技能奠定基礎(chǔ)；第二，使學(xué)生了解和掌握智能機(jī)器人內(nèi)部裝置的作用，例如傳感器和驅(qū)動(dòng)裝置。通過學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單的編程培養(yǎng)科學(xué)的思維方式，提高邏輯思維能力和解決問題的能力；第三，在學(xué)生組裝機(jī)器人的過程中訓(xùn)練學(xué)生的合作能力和實(shí)踐能力。

其次是中小學(xué)人工智能課程內(nèi)容分析。由于我國的人工智能課程發(fā)展起步較晚，在小學(xué)階段僅設(shè)置了“簡(jiǎn)易機(jī)器人制作模塊”而且是以選修課程的形式開展。小學(xué)部分的人工智能課程教學(xué)內(nèi)容主要是以章節(jié)嵌套的形式進(jìn)行串講。小學(xué)教材部分主要以教材項(xiàng)目為依托，將程序設(shè)計(jì)內(nèi)容分散講解，少有教材將編程知識(shí)作為主體來講。高中教學(xué)階段，把人工智能技術(shù)相關(guān)的內(nèi)容嵌入到信息技術(shù)必修板塊中以章節(jié)的形式呈現(xiàn)，還正式的以選修課程的方式頒布了選修5《人工智能初步模塊》，深入地介紹了人工智能部分。教材內(nèi)容主要包涵了人工智能初探、知識(shí)表示及Prolog語言、專家系統(tǒng)、問題求解、人工智能的回顧與展望五個(gè)部分。教材內(nèi)容的設(shè)置充分體現(xiàn)了新課程改革的理念，在讓學(xué)生了解人工智能學(xué)科的總體思路的同時(shí)，還強(qiáng)調(diào)學(xué)生提高運(yùn)用人工智能解決實(shí)際問題的思路[4]。

2.中小學(xué)人工智能課程教學(xué)方式

以中學(xué)階段為例分析人工智能類課程教學(xué)方法的基本情況。首先，人工智能類課程教材教法主要建議以建構(gòu)主義思想為指導(dǎo)，旨在提高學(xué)生實(shí)際操作能力。馬超等人曾對(duì)中學(xué)人工智能課程教學(xué)中常采用的三種模式進(jìn)行了介紹。在實(shí)際教學(xué)中，中小學(xué)人工智能課程分為理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩部分。理論教學(xué)方面主要采取課堂教授的形式，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)則在機(jī)房完成；但由于當(dāng)前課程資源以及各方面的局限，該課程主要以課堂講授為中心，實(shí)踐環(huán)節(jié)較為薄弱。

3.中小學(xué)人工智能課程的評(píng)價(jià)方法

教育部中小學(xué)信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)信息技術(shù)課程的評(píng)價(jià)方式做出了明確的規(guī)定：要求綜合運(yùn)用各種綜合性評(píng)價(jià)方式；要求將評(píng)價(jià)過程和教學(xué)相結(jié)合，動(dòng)態(tài)把握，及時(shí)引導(dǎo)中小學(xué)生情感態(tài)度與價(jià)值觀的形成。在應(yīng)試教育的背景下，沒有被納入升學(xué)考試的學(xué)科在課程評(píng)價(jià)方面并未得到教師、學(xué)校和教研機(jī)構(gòu)的重視。目前中小學(xué)的人工智能課程的評(píng)價(jià)方式以終結(jié)性考試為主?？偟膩碚f，由于人工智能課程并未被教研機(jī)構(gòu)、學(xué)校和教師所重視，其課程評(píng)價(jià)大多流于形式，評(píng)價(jià)方式單一，并未的學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)，這與基礎(chǔ)教育課程改革中的傳統(tǒng)評(píng)價(jià)形式是一致的。因此課程改革中興起的一些評(píng)價(jià)理念和評(píng)價(jià)方法也可以有效的應(yīng)用到人工智能的課堂教學(xué)中。第一，關(guān)于過程評(píng)價(jià)。教師在課堂教學(xué)過程中，需對(duì)班級(jí)同學(xué)設(shè)立健全的學(xué)生成長(zhǎng)記錄袋，做好形成性評(píng)價(jià)。第二，關(guān)于理論評(píng)價(jià)。關(guān)于課程的基礎(chǔ)知識(shí)和原理知識(shí)，可以采取試卷或者問答的方式進(jìn)行。第三，關(guān)于實(shí)踐能力評(píng)價(jià)。需結(jié)合課程知識(shí)以提交作品的方式來進(jìn)行評(píng)價(jià)。

四、存在問題原因分析

1.課程價(jià)值認(rèn)識(shí)有待提高

在人工智能課程的開展過程中，教師對(duì)于該課程價(jià)值認(rèn)識(shí)需要有所提高。在我國應(yīng)試教育的大背景下，除語數(shù)外等應(yīng)試課程受到學(xué)校管理者和教師的重視之外，其他的課程均處于教學(xué)的支配地位。而學(xué)校管理者和教師對(duì)于課程的態(tài)度問題直接影響該學(xué)校課程的財(cái)力投入、教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。處于支配地位的課程在實(shí)際教學(xué)中常常會(huì)被應(yīng)試學(xué)科的教師占課，學(xué)生上課睡覺的現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生。計(jì)算機(jī)專業(yè)的教師對(duì)于人工智能課程中枯燥的理論知識(shí)可以游刃有余的進(jìn)行講解，對(duì)于非計(jì)算機(jī)專業(yè)畢業(yè)的教師來說，人工智能課程教學(xué)的難度非常大。我國專門開設(shè)人工智能課程的師范院校寥寥無幾，因此，這也造成中小學(xué)教師對(duì)于人工智能課程產(chǎn)生了畏難情緒以及不夠重視的心態(tài)。

2.課程實(shí)施遭冷遇

以中學(xué)階段為例分析中學(xué)人工智能課程模塊的實(shí)施情況。首先，在中學(xué)階段人工智能部分內(nèi)容主要以選修部分和章節(jié)嵌入的形式開展教學(xué)，章節(jié)嵌入必修部分只占必修教材的4%-5%，所占比例極小。其次，選修模塊的實(shí)施極度不平衡。通過文獻(xiàn)查閱分析可知，學(xué)生選修的部分主要是多媒體技術(shù)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用模塊，其他模塊遭到同學(xué)冷遇，人工智能部分更甚之，由于其本身開發(fā)難度大、學(xué)校硬件設(shè)施不足等原因基本被排除在選修課之外。如此一來，人工智能課程選修部分形同虛設(shè)。

3.專業(yè)化師資匱乏

課程的實(shí)施者是教師，所以師資情況直接決定該課程實(shí)施的結(jié)果。教師是課程的實(shí)施者和評(píng)價(jià)者，若課程教學(xué)沒有對(duì)應(yīng)專業(yè)的教師作為支撐力量，課程是難以開展的。在我國，相對(duì)應(yīng)培養(yǎng)人工智能課程的師范院校很少，導(dǎo)致熟悉這一課程和能進(jìn)行人工智能部分教學(xué)的教師很少。雖然國家針對(duì)現(xiàn)狀也組織進(jìn)行了一部分的師資培訓(xùn)，但因?yàn)榻?jīng)費(fèi)的缺乏以及臨時(shí)培訓(xùn)導(dǎo)致最終的效果并不佳。

4.教學(xué)資源供給不足

高中階段的教材大多是沿襲大學(xué)教材，造成與高中生的學(xué)習(xí)認(rèn)知習(xí)慣、教師教學(xué)水平和人工智能部分教學(xué)方式銜接不當(dāng)。另外，教學(xué)教材和教學(xué)參考資料也不夠豐富。由于我國人工智能起步較晚，該領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)資源不多，表現(xiàn)出專題特色不夠、開發(fā)者單一等特點(diǎn)。

五、人工智能類課程推進(jìn)的策略分析

1.“政府監(jiān)管+學(xué)校引導(dǎo)+教師提升”——提高課程認(rèn)識(shí)

筆者針對(duì)改變教育工作者對(duì)于實(shí)施人工智能課程的態(tài)度提出三點(diǎn)建議。首先地方政府部門應(yīng)擔(dān)當(dāng)起相應(yīng)的監(jiān)管責(zé)任。除了加大對(duì)中小學(xué)人工智能課程方面的財(cái)力投入外，更需為中小學(xué)的人工智能課程開展發(fā)布相應(yīng)的地方教育監(jiān)管政策，對(duì)地方中小學(xué)人工智能課程的開展情況進(jìn)行檢查。

其次學(xué)校要組織教師開展領(lǐng)會(huì)和學(xué)習(xí)信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)的研討會(huì)，引導(dǎo)更多的教師重視人工智能課程，消除教師對(duì)于該課程的神秘感和實(shí)施該課程的畏懼感。只有在學(xué)校管理者重視人工智能課程的情況下，該課程的教學(xué)氛圍才會(huì)有所改變，從而才能有效實(shí)施人工智能課程。再次，教師也應(yīng)注重自身的專業(yè)發(fā)展，提高業(yè)務(wù)水平能力，將終身學(xué)習(xí)的理念貫徹到底。智能時(shí)代的飛速發(fā)展對(duì)于教師的自我學(xué)習(xí)，自我意識(shí)的提升提出了新的要求。

2.基于“創(chuàng)客思想”——?jiǎng)?chuàng)新課程教學(xué)

筆者基于“創(chuàng)客教育思想”解決人工智能課程實(shí)施過程遭到“冷遇”的難題。鄭茜[5]提到，創(chuàng)客教育具有目標(biāo)與情景的整合性、知識(shí)與資源的跨界性、設(shè)計(jì)與工具的專業(yè)性、學(xué)習(xí)過程回歸自然性等特點(diǎn)。

創(chuàng)客教育所具有的四大特點(diǎn)對(duì)于解決人工智能課程遭到“冷遇”的難題提供了新思路：首先，人工智能課程本身具有的特點(diǎn)是跨學(xué)科性，而創(chuàng)客教育中學(xué)生所需建構(gòu)的知識(shí)也不僅僅局限于一個(gè)學(xué)科。因此在進(jìn)行人工智能課程教學(xué)時(shí)，可以利用“創(chuàng)客課題”的方式，考慮學(xué)生原有的知識(shí)儲(chǔ)備和感興趣的領(lǐng)域，使學(xué)生能夠最大程度利用已有知識(shí)來解決問題[6]。其次，課程內(nèi)容聯(lián)系實(shí)際生活，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)課程的內(nèi)在動(dòng)機(jī)。教師改變傳統(tǒng)的課程教授方法，對(duì)教材進(jìn)行深度整合，讓學(xué)生體驗(yàn)人工智能技術(shù)飛速發(fā)展帶來的最新體驗(yàn)，讓課程的每一次教學(xué)實(shí)踐都能成為一次令人稱奇的創(chuàng)客體驗(yàn)。同時(shí)，還要及時(shí)進(jìn)行內(nèi)容更新，創(chuàng)造性地開展課程教學(xué)。人工智能課程是一門與現(xiàn)實(shí)聯(lián)系緊密的課程。這需要教師在實(shí)施教學(xué)時(shí)，及時(shí)進(jìn)行課程內(nèi)容的更新。針對(duì)學(xué)生的年齡特點(diǎn)、課程知識(shí)背景因材施教，最大程度地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

3“.院校培養(yǎng)”+“在職培訓(xùn)”+“分工合作”——解決師資匱乏

首先高等院校師范專業(yè)的發(fā)展必須緊跟時(shí)代的步伐，結(jié)合社會(huì)發(fā)展的需要加緊開設(shè)人工智能類師范專業(yè)。只有從源頭解決師資問題，才能更好地解決基礎(chǔ)教育中人工智能類師資緊缺的現(xiàn)狀。其次，學(xué)校在開展教師培訓(xùn)時(shí)將人工智能類模塊加入培訓(xùn)內(nèi)容，組織教師進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)交流，還可以組織該課程的講課大賽，吸引教師參加賽事，討論優(yōu)秀教學(xué)案例，組織專家點(diǎn)評(píng)或者一線優(yōu)秀教師點(diǎn)評(píng)，從而加強(qiáng)人工智能類課程師資隊(duì)伍的建設(shè)，提高課程的教學(xué)質(zhì)量。最后，由于人工智能課程具有跨學(xué)科性強(qiáng)這一顯著特點(diǎn)，而人工智能課程專業(yè)畢業(yè)的教師是極其少的，因此需要教師間的分工合作。學(xué)?？梢愿鶕?jù)該課程教師所擅長(zhǎng)的不同領(lǐng)域讓教師選擇不同的章節(jié)進(jìn)行教學(xué)。

4“.重課程開發(fā)”+“建專題性網(wǎng)站”+“MOOC平臺(tái)”——搭建資源平臺(tái)

針對(duì)人工智能類課程資源匱乏的現(xiàn)狀，筆者提出以下三點(diǎn)建議：首先，筆者認(rèn)為應(yīng)該重視一線優(yōu)秀教師的課程開發(fā)能力，調(diào)動(dòng)他們對(duì)該課程的教學(xué)積極性。只有一線教師最了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，教師作為課程資源的利用者、課程內(nèi)容的實(shí)施者，對(duì)于課程內(nèi)容如何最大化地利用具有極大的發(fā)言權(quán)。其次，筆者認(rèn)為還應(yīng)該重視網(wǎng)絡(luò)資源的構(gòu)建，建設(shè)人工智能專題性的網(wǎng)站。在教師資源稀缺的情況下充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)資源共享的作用。這樣不僅可以為廣大人工智能教師提供有效的交流平臺(tái)，還可以縮小地區(qū)之間的人工智能課程教育的差距。最后，筆者認(rèn)為需要提高M(jìn)OOC學(xué)習(xí)平臺(tái)的利用率。國內(nèi)關(guān)于人工智能課程的線上資源匱乏，可以尋求國外的資源，而MOOC等學(xué)習(xí)平臺(tái)的利用，有助于解決人工智能課程資源匱乏的問題。

一方面，中小學(xué)人工智能課程的開展為我國人工智能技術(shù)的發(fā)展提供了推動(dòng)力量；另一方面人工智能技術(shù)在社會(huì)層面的廣泛應(yīng)用也會(huì)極大地豐富學(xué)校人工智能課程的內(nèi)涵。中小學(xué)人工智能課程的發(fā)展之路并不都是一路平坦，面臨著各種各樣的難題，需要我們積極面對(duì)。但是，筆者相信在國家、各級(jí)各類教育行政機(jī)構(gòu)、學(xué)校的相互合作協(xié)調(diào)下，我國的人工智能課程會(huì)在不久的將來有著更好的發(fā)展。

[1]Preparing For The Future of Artificial Intelligence[DB/OL].[2016-12-20].https://www.whitehouse.gov/sites/default/files/whitehouse_files/microsites/ostp/NSTC/preparing_for_the_future_of_ai.pdf.

[2]國務(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.

[3]艾倫.中小學(xué)人工智能課程定位分析[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2017(20):1-5.

[4]王斐.人工智能在中學(xué)教育教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J].中國醫(yī)學(xué)教育技術(shù),2013,27(04):397-400.

[5]鄭茜.創(chuàng)客背景下中學(xué)信息技術(shù)教學(xué)的創(chuàng)新探索與實(shí)踐[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2016,26(02):121-126.

[6]鄭燕林,李盧一.技術(shù)支持的基于創(chuàng)造的學(xué)習(xí)——美國中小學(xué)創(chuàng)客教育的內(nèi)涵、特征與實(shí)施路徑[J].開放教育研究,2014(06):42-49.