陳捷

近日，Robo Genius 2019全球青少年機器人挑戰(zhàn)賽總決賽落幕，覆蓋中小學生6000余人;已舉辦19屆的中國青少年機器人競賽，每年能吸引全國25000多名中小學生參加各省選拔賽……目前，我國國內(nèi)機器人賽事多達10余種，機器人比賽的熱潮引發(fā)人們思考：機器人教育與人工智能教育有何關聯(lián)？機器人比賽能否成為人工智能教育落地的主要方式？對于人工智能教育生態(tài)的建立有何啟發(fā)？

2017年國務院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》首次指出：在中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育，鼓勵社會力量參與寓教于樂的編程教學軟件、游戲的開發(fā)和推廣。隨著人工智能技術的飛速發(fā)展，其對于時代的影響也越來越深刻，在未來社會人們將需要與各類智能設備進行溝通與合作，人工智能技術將與人類生活產(chǎn)生更為緊密的聯(lián)系。為使未來公民能夠適應未來社會，在中小學進行人工智能教育已勢在必行。

如何提升學生的人工智能素養(yǎng)，提升學生駕馭智能設備的能力，是目前教育領域的研究熱點，但并未形成成熟的方案，仍處于探索階段。在這一階段，眾多科技企業(yè)將具備一定人工智能功能（如特定圖像識別、語音識別等）的機器人帶入校園，并用機器人課程進行人工智能教育，會造成機器人教育與人工智能教育界線不清的情況。

其實，機器人教育與人工智能教育在教育目標、教學內(nèi)容上均有諸多不同，以企業(yè)產(chǎn)品為主導的機器人教育難以承載人工智能教育的功能。我們需要從教育本位視角重新審視機器人教育、人工智能教育以及人工智能教育生態(tài)之間的關系。需要厘清的是，在這一過程中，企業(yè)產(chǎn)品應始終處于教育輔助地位，而非主導地位。

機器人課程：教育目標需厘清

作為一個科技產(chǎn)品，機器人本身就是多學科綜合交叉的產(chǎn)物，包括電子、機械、生物、計算機科學與工程、人工智能等學科，一般由計算機控制部分、電子控制部分、機械執(zhí)行部分組成。機器人本身的復雜性也決定了機器人教育的復雜性。

以中小學機器人課程中較常見的“尋線小車”的制作為例，其教學內(nèi)容一般包括：對小車的搭建（包括機械傳動知識、電動控制知識）、程序設計（包括編程語言、數(shù)據(jù)結構、程序結構設計、算法等方面的知識）、整車調(diào)試（包括問題診斷、調(diào)試工具等方面的知識）。從中可以發(fā)現(xiàn)，教師和學生需要掌握的知識與教師和學生已有的知識之間存在巨大的鴻溝。教師需要經(jīng)過專門的培養(yǎng)才能具備相應的教學能力，而學生也需要在課外掌握大量機器人專業(yè)知識（與義務教育階段的基礎知識間聯(lián)系并不緊密），同時還需投入大量的時間與精力。因而機器人課程在中小學階段較難廣泛開展，長期以來只是在課外小組、興趣班及社團中開展。機器人課程的內(nèi)容也沒有統(tǒng)一的界定，其實施往往是企業(yè)有什么產(chǎn)品，學校就開設什么樣的課程。

隨著關于中小學機器人課程研究的深入，我們發(fā)現(xiàn)機器人課程之所以難以開展，除了師資問題外，主要在于機器人課程的教育目標不清。機器人專業(yè)知識并不屬于義務教育階段應掌握的基礎知識，對于義務教育階段的中小學生來說，學習機器人專業(yè)知識并不符合他們的認知水平，教師應將機器人看作一個載體，封裝機器人專業(yè)知識（機器人模塊化）。

機器人教育的教育目標應聚焦于以下兩個方面：其一，利用機器人解決基礎教育階段難以進行基礎知識運用，以至于無法深入理解基礎知識的問題。通過機器人的制作，學生需要用到各學科的基礎知識，如在解決如何控制機器人運動速度的問題中，會用到物理基本知識中的齒輪傳動知識。其二，提升學生綜合利用知識解決問題的能力，關注機器人對實際生活問題的解決。例如：學生可通過項目學習的方式，尋找現(xiàn)實生活中需要解決的問題，設計機器人解決方案并通過實驗加以驗證。在此過程中，由于不易解決的機械、電子、控制等專業(yè)問題，可以通過相應的封裝模塊解決，中小學生利用機器人解決實際問題成為可能。

Robo Genius 2019全球青少年機器人挑戰(zhàn)賽帶來新一輪的機器人比賽熱潮，其中人工智能技術的運用也帶來了對于使用機器人進行人工智能教育的熱議。從其定位來看，將教育機器人作為人工智能技術應用的載體，是一個合理的選擇。其目標是，通過在機器人上運用人工智能技術，學生能更好地理解人工智能技術原理，提升人工智能素養(yǎng)。

但應注意的是，在通過教育機器人進行人工智能教育時，需形成一個整體的實踐方案——針對不同學段學生的認知水平、人工智能知識的掌握層次，確定封裝的程度，使人工智能技術原理可通過教育機器人（文中指的是在機器人課上搭建的機器人）體現(xiàn)，同時增強學生對人工智能技術的體驗感，并為學生完成人工智能技術的創(chuàng)新應用提供平臺。

提升人工智能素養(yǎng)應是題中之義

中小學開設人工智能相關課程已成為國家人工智能教育戰(zhàn)略中的一個重要組成部分，隨著人工智能技術的突飛猛進，其重要性越來越凸顯。在中小學開設人工智能課程，其主要目標是提升學生的人工智能素養(yǎng)，提高學生對未來智能化社會的適應能力，因此其課程內(nèi)容需緊扣這一目標進行設計。

人工智能素養(yǎng)的提升一般涉及以下幾個方面：其一，了解人工智能前沿技術，即通過學習人工智能相關知識，了解人工智能是什么、能做什么、有什么危險性等，這是合理使用人工智能技術的前提。其二，使用人工智能技術，即運用人工智能技術解決生活中的實際問題，學習如何利用人工智能技術改善工作與生活質(zhì)量，最終讓人工智能技術為人類服務。其三，創(chuàng)新人工智能技術及使用。人工智能技術是一個全新的、不斷發(fā)展的技術，如果學生通過學習能夠創(chuàng)新性地使用人工智能技術，甚至形成新的人工智能技術（如新算法、新應用等），對適應未來社會有較大幫助。

在學校教育中，提升學生的人工智能素養(yǎng)，需要通過相關課程來實現(xiàn)。目前各中小學校已有部分人工智能課程處于實驗過程中，且實驗性課程的形成大致可分為兩類：其一，由各綜合大學人工智能專業(yè)的教授牽頭，形成課程框架和內(nèi)容;其二，由一些掌握人工智能技術的企業(yè)直接提供課程。第一類課程的架構一般與大學人工智能相關專業(yè)的架構相一致，比較注意知識結構的完整性;第二類課程往往與企業(yè)所掌握的人工智能技術相關，包括教育機器人，比較注重企業(yè)所具備優(yōu)勢的人工智能技術在課程中的體現(xiàn)。這兩類課程各有優(yōu)勢，所教授的人工智能知識具備前沿性特征，但不足之處也十分明顯，即與中小學生的認知特征及學習需求并不十分相符，很難真正幫助學生提升人工智能素養(yǎng)。我們希望承擔人工智能課程的教師能夠進一步提升其人工智能素養(yǎng)，從而融合第一、二類課程的優(yōu)勢，形成真正適合學生認知特征與學習需求的人工智能課程。

目前中小學人工智能課程的內(nèi)容，主要包括人工智能發(fā)展、人工智能基礎知識（知識圖譜、機器學習等）、人工智能典型應用（圖像識別、語音識別等）等，基本能夠覆蓋人工智能的前沿技術。

從課程設置情況看，無論小學、初中、高中的教學目標，均應以了解、掌握、運用人工智能技術為目標，只是層次高低不同而已。我們以較低、中等、較高三個層次來劃分，可得如下各學段人工智能掌握程度表。

學段 了解人工智能技術 掌握人工智能技術 運用人工智能技術

小學 中等 較低 較低

初中 較高 中等 中等

高中 較高 較高 較高

警惕以比賽為目標的人工智能教育

人工智能教育在中小學校落地是一個較為復雜的問題，受到許多因素的影響，如技術的前沿性、智能化學習環(huán)境構建的多樣性、師資組成的多元化、課程框架與內(nèi)容的不確定性等。各相關因素相互聯(lián)系、影響，構成人工智能的教育生態(tài)。

營造適合學生發(fā)展的人工智能教育生態(tài)，是提升人工智能教育質(zhì)量的關鍵所在。機器人比賽作為教師進行人工智能教育的手段之一，是人工智能教育生態(tài)的組成部分。但過于強調(diào)“以賽帶學”不利于人工智能教育生態(tài)的和諧發(fā)展。機器人比賽中所強調(diào)的學生對人工智能知識的創(chuàng)新性應用，雖有利于加強學生對人工智能知識的理解，但從人工智能知識的掌握層次上看，其屬于較高層次的人工智能素養(yǎng)，并不適用于所有學段。故以比賽為目標進行學習，將使大部分中小學生無法達成學習目標，造成人工智能教育在結構與邏輯上的混亂，使人工智能課程陷入困境。

在機器人比賽熱潮來臨之際，我們依然應葆有清醒的頭腦，只有人工智能教育生態(tài)中各相關因素和諧共生、協(xié)調(diào)發(fā)展，中小學的人工智能教育，才會真正對學生學習人工智能知識、提升人工智能素養(yǎng)有所幫助。

（作者系北京教育學院信息科學與技術教育學院副教授;課題支持：2018北京教育學院重大課題“人工智能與學科教學改進研究”，課題編號2018ZD01）

責任編輯：王夢茜