馮士海

隨著科技的迅猛發(fā)展，人工智能技術(shù)越來越成熟，因此要想提高社會公民的數(shù)字化勝任力，增強國家競爭力，必須將人工智能納入中小學(xué)信息技術(shù)教育。在“人工智能+”的大背景下，什么是人工智能教育？如何有計劃、有組織地開展中小學(xué)人工智能教育？信息技術(shù)教材中應(yīng)該包含哪些人工智能內(nèi)容？這些都是首先需要厘清和思考的問題。

如何理解人工智能教育

當(dāng)前，人們對人工智能教育有一系列稱呼，如人工智能教育、教育人工智能、人工智能+教育等。雖然這些概念在內(nèi)涵和外延上有同有異，但按其內(nèi)容的指向性，主要有兩種闡釋：一是人工智能專項教育，是提升人的人工智能素養(yǎng)的學(xué)科性教育。它主要指向人工智能學(xué)習(xí)層面，是培養(yǎng)學(xué)生人工智能的知識、原理，體驗和實踐人工智能的技術(shù)，并運用技術(shù)嘗試創(chuàng)新性地解決實際問題的一種課程。它將人工智能作為教與學(xué)內(nèi)容的教育型態(tài)，主要包括在中小學(xué)信息技術(shù)中設(shè)置人工智能相關(guān)內(nèi)容，或者在高等教育開設(shè)人工智能相關(guān)課程，培養(yǎng)人工智能專業(yè)人才。二是教育人工智能，又稱為人工智能賦能教育、人工智能+教育等，這是對人工智能教育較為普適性的理解，是把人工智能技術(shù)作為改進(jìn)學(xué)校管理、教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的技術(shù)支持和核心方式，以提高管理效能，提高教學(xué)效率，實現(xiàn)個性化精準(zhǔn)學(xué)習(xí)，主要指向人工智能應(yīng)用層面，如基于人工智能技術(shù)自適應(yīng)學(xué)習(xí)、學(xué)生評價、作業(yè)批改等。

如何定位人工智能教育

1.中小學(xué)人工智能教育定位

在中小學(xué)開展的人工智能教育，需要將人工智能融于信息素養(yǎng)。依據(jù)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，建立不同學(xué)段的中小學(xué)人工智能知識結(jié)構(gòu)體系，加強不同學(xué)段人工智能學(xué)習(xí)內(nèi)容的銜接。明確每個階段應(yīng)該學(xué)什么，學(xué)到什么程度。如在小學(xué)階段，可以讓學(xué)生了解身邊的人工智能，體驗人工智能帶來的高效和智能;在初中階段，可以讓學(xué)生熟悉人工智能的應(yīng)用及如何與人工智能相處，了解人工智能帶來的倫理與安全挑戰(zhàn)，合理地與人工智能開展互動，增加自我判斷意識和責(zé)任感?？傊?，開展人工智能教育，要堅持立德樹人的根本目標(biāo)，以素質(zhì)教育為前提，在課程標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下，界定從小學(xué)到高中不同學(xué)段人工智能的課程目標(biāo)，明確不同學(xué)段學(xué)生應(yīng)知、應(yīng)會和應(yīng)發(fā)展的學(xué)習(xí)結(jié)果。

2.人工智能教育是時代所需

人工智能是科技創(chuàng)新的前沿，是科技發(fā)展的戰(zhàn)略制高點?！缎乱淮斯ぶ悄馨l(fā)展規(guī)劃》將人工智能發(fā)展提高到國家戰(zhàn)略層面，提出到2030年使中國人工智能的理論、技術(shù)與應(yīng)用總體達(dá)到世界領(lǐng)先水平，成為世界主要人工智能創(chuàng)新中心。因此，開展人工智能教育是責(zé)任更是使命。

3.人工智能教育是學(xué)科核心素養(yǎng)所需

人工智能時代，教育應(yīng)該重點培養(yǎng)學(xué)生提出問題的能力、創(chuàng)新思維、與智能機(jī)器人交互的能力、情緒情感體驗?zāi)芰?、人文關(guān)懷和文化傳承能力。人工智能教育通過對人工智能發(fā)展的歷史、現(xiàn)狀和未來方向以及人工智能基礎(chǔ)知識、基本技能和基本方法等內(nèi)容的認(rèn)知、體驗與實踐，引導(dǎo)學(xué)生既關(guān)注技術(shù)理性，又關(guān)注人本價值。學(xué)生在了解、掌握和運用信息技術(shù)、智能技術(shù)的同時，能夠增強對未來社會發(fā)展及人才需求現(xiàn)狀的了解，體會人工智能與人類、社會和環(huán)境的關(guān)系，從而有助于社會責(zé)任感、創(chuàng)新思維、合作能力、職業(yè)能力、終身學(xué)習(xí)和解決實際問題能力等的養(yǎng)成，形成適應(yīng)新時代的正確價值觀、必備品格和關(guān)鍵能力的內(nèi)在動力，為適應(yīng)新時代新挑戰(zhàn)做好準(zhǔn)備。

如何開發(fā)人工智能課程

把人工智能內(nèi)容融于信息技術(shù)課程中，是開展人工智能教育的主要形式。因此，在信息技術(shù)教材中，編寫人工智能教育內(nèi)容，既要符合國家創(chuàng)新人才培養(yǎng)的戰(zhàn)略需求，又要尊重人工智能技術(shù)發(fā)展規(guī)律。

1.應(yīng)體現(xiàn)人工智能教育理念

課程資源的內(nèi)容，可以在“人工智能”大概念的基礎(chǔ)上進(jìn)行建構(gòu)，涵蓋人工智能發(fā)展歷程、人工智能技術(shù)及其在各個領(lǐng)域和行業(yè)中的應(yīng)用。在相關(guān)課程中，不僅要講好人工智能故事、玩好人工智能游戲，還要讓學(xué)生懂得人工智能倫理和了解人工智能基本原理及所依賴的大數(shù)據(jù)、算法等技術(shù)基礎(chǔ)。

2.應(yīng)明確人工智能學(xué)習(xí)內(nèi)容

開展人工智能教育需要專業(yè)引領(lǐng)，為明確人工智能教育與早期的ICT教育不同，聯(lián)合國教科文組織強調(diào)定義了符合智能社會發(fā)展的“人工智能能力”，“K-12人工智能教育聯(lián)合研究工作小組”提出了適合中小學(xué)生學(xué)習(xí)的傳感器、智能代理、機(jī)器學(xué)習(xí)、人機(jī)交互、倫理與道德等核心大概念，以此明確人工智能的學(xué)習(xí)框架。

《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中涉及了人工智能教育的相關(guān)內(nèi)容，如在選擇性必修模塊開設(shè)有人工智能初步、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、開源硬件、三維設(shè)計等內(nèi)容。

3.應(yīng)重視人工智能的隱私和安全教育

人工智能的發(fā)展，在快速提高效率、推動變革的同時，也模糊了人類的物理空間和信息空間的界限，會產(chǎn)生一些安全問題，如網(wǎng)絡(luò)暴力問題的滋生、網(wǎng)絡(luò)欺詐行為以及信息泄露等，而且不法分子威脅和侵犯教育數(shù)據(jù)的攻擊性大、隱蔽性強，因此，在收集和應(yīng)用教育數(shù)據(jù)的過程中要注意安全，防止泄露、濫用和誤用。在開展人工智能教育的過程中，要對學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息安全、網(wǎng)絡(luò)安全、規(guī)則意識等方面的教育，引導(dǎo)學(xué)生正確使用信息化和人工智能產(chǎn)品。

4.應(yīng)關(guān)注人工智能的倫理教育

人工智能倫理問題應(yīng)作為人工智能素養(yǎng)內(nèi)容納入中小學(xué)人工智能教育范疇，引導(dǎo)學(xué)生形成正確的人工智能教育倫理觀，對人工智能技術(shù)的非理性應(yīng)用可能帶來的負(fù)面效應(yīng)形成一定的認(rèn)知。

5.中小學(xué)人工智能教育存在的誤區(qū)

由于人工智能教育還處在起步階段，因此，雖然許多中小學(xué)校和社會培訓(xùn)機(jī)構(gòu)都在嘗試開設(shè)不同的與人工智能相關(guān)的課程，但存在著不少誤區(qū)，如簡單地把人工智能課程定義為創(chuàng)客教育、STEAM教育等，還有把人工智能課程窄化為編程語言課程等。

如何實施人工智能教育

1.開展教師培訓(xùn)，提高學(xué)科教師的專業(yè)教學(xué)能力

要想更好地落實人工智能教育，不僅要加強對信息技術(shù)教師在人工智能方面的培訓(xùn)，還要整合學(xué)校的優(yōu)質(zhì)教育資源，打破學(xué)科、年級、學(xué)校的界限，落實跨學(xué)科的科技創(chuàng)新教育。例如，可以帶領(lǐng)學(xué)生去高等院校、人工智能實驗室、科技創(chuàng)業(yè)公司參觀實習(xí)，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)空間超越教室和校園。

2.引入智能工具，加強智能學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)

要想更好地幫助學(xué)生適應(yīng)智能化學(xué)習(xí)環(huán)境，應(yīng)加強對智能化教育環(huán)境的建設(shè)，以智能化促進(jìn)學(xué)生個性化學(xué)習(xí)。例如，可通過智能導(dǎo)師系統(tǒng)，讓教育策略的選擇和個性化資源推薦算法為學(xué)生提供個性化學(xué)習(xí)指導(dǎo);運用自動化測評系動態(tài)分析學(xué)生學(xué)習(xí)的行為，并給予實時診斷、分析和反饋，提高學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量。

3.開展人工智能教育，教師角色要轉(zhuǎn)變

在人工智能教育時代，教師不是傳授知識，而是利用人工智能技術(shù)全面地了解學(xué)生，幫助學(xué)生學(xué)會認(rèn)知、學(xué)會思考。教師的角色應(yīng)從“知識的傳授者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤八季S的激發(fā)者”，從“施與者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸φ摺?，從“塑造者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤鞍l(fā)現(xiàn)者”。

4.開展人工智能教育，傳播知識途徑要轉(zhuǎn)變

人工智能會促使未來課堂發(fā)生改變，未來課堂應(yīng)該是以人為本的立體化課堂，學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變主要體現(xiàn)在社交化、個性化和終身化三個方面。知識不再僅僅儲存于課本，因為人工智能+5G技術(shù)的應(yīng)用，知識傳播及更新速度更快，知識傳播途徑更廣。

5.開展人工智能教育，教學(xué)方式要轉(zhuǎn)變

教學(xué)方式發(fā)生了轉(zhuǎn)變，相應(yīng)地學(xué)生的學(xué)習(xí)方式也要發(fā)生轉(zhuǎn)變，學(xué)習(xí)知識固然重要，但更重要的是學(xué)會如何學(xué)習(xí);學(xué)生不再被動地接受知識，而變?yōu)橹R的建構(gòu)者;小而精的定制個性化學(xué)習(xí)會大量涌現(xiàn)。面向未來的教學(xué)強調(diào)以討論來深化思維、培養(yǎng)思維，更強調(diào)為解決真實問題而展開的項目式教學(xué)（PBL）和STEAM教學(xué);任意時間、任何地點與更多人的時時互動，是人工智能時代因需求而學(xué)習(xí)的常態(tài)。

6.開展人工智能教育，評價方式要轉(zhuǎn)變

在人工智能時代，基于物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實、人工智能、大數(shù)據(jù)等智能技術(shù)的應(yīng)用，未來學(xué)校辦學(xué)空間不僅包括實體的物理教室空間，還包括計算機(jī)和智能設(shè)備互聯(lián)的信息網(wǎng)絡(luò)空間，并共同組成一個“人—機(jī)—物”三元融合的智能教育空間。在智能教育空間里，人工智能與教師智慧結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，共同提高教育生產(chǎn)力。例如，機(jī)器代替教師處理簡單、重復(fù)的工作，讓教師從簡單重復(fù)的勞動中解放出來，有充足的時間和精力從事促進(jìn)學(xué)生溝通表達(dá)、情感認(rèn)知、協(xié)作創(chuàng)新等能力發(fā)展的育人工作。智能技術(shù)自動采集學(xué)生學(xué)習(xí)過程數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括學(xué)生的課堂行為和學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)、在線學(xué)習(xí)交互信息、體質(zhì)健康數(shù)據(jù)及心理情感數(shù)據(jù)等，并通過數(shù)據(jù)分析和深度挖掘，幫助教師了解學(xué)生的知識狀態(tài)、認(rèn)知能力和心理狀態(tài)等，讓評價更加客觀和全面。學(xué)生的綜合素質(zhì)評價也是基于大數(shù)據(jù)支撐下的評價。未來考試評價是診斷性的，大數(shù)據(jù)會記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，提供技術(shù)支持和個性化學(xué)習(xí)建議，它更多的是做診斷而不是做鑒定。為適應(yīng)個性化學(xué)習(xí)和人才成長需要，教學(xué)應(yīng)該因材施教，評價應(yīng)該多元開放，綜合評價的科學(xué)性、發(fā)展性、激勵性功能應(yīng)該得到加強，束縛學(xué)生健康成長的諸多限制和單一評價應(yīng)該被突破。

結(jié)語

世界在變，信息技術(shù)課程和信息技術(shù)教育也要做出相應(yīng)改變。社會正在經(jīng)歷著深刻的變革，而這種變革呼喚著新的信息技術(shù)教育形式，以培養(yǎng)社會所需要的創(chuàng)新人才。這意味著人工智能融入信息技術(shù)教育，要聚焦新的教學(xué)內(nèi)容和新的教學(xué)方法，以促進(jìn)科技創(chuàng)新。信息技術(shù)教育要為未來人才賦能，而未來人才應(yīng)該是人文素養(yǎng)和科技素質(zhì)兼?zhèn)涞娜瞬?，是跨界綜合性人才，是創(chuàng)新型人才，是具有家國情懷、國際視野的人才。