一、義務(wù)教育階段實(shí)施人工智能教育的背景

作為推動(dòng)科技跨越發(fā)展、產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)，實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)自主創(chuàng)新的重要驅(qū)動(dòng)力量，新一代人工智能的發(fā)展成為事關(guān)我國能否抓住新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革機(jī)遇的戰(zhàn)略問題。為加快發(fā)展新一代人工智能，加強(qiáng)人工智能技術(shù)人才儲(chǔ)備，我國政府發(fā)布一系列文件，積極布局人工智能教育。2017年7月，國務(wù)院頒布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》要求“實(shí)施全民智能教育項(xiàng)目，在中小學(xué)設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育”。2018年4月，教育部印發(fā)《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》，進(jìn)一步明確“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”。2019年5月，在國際人工智能與教育大會(huì)上，教育部部長陳寶生指出：“要根據(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)、基本的興趣?！?sup>[1]在此背景下，全國各地相繼出臺(tái)指導(dǎo)性文件，鼓勵(lì)中小學(xué)校開設(shè)人工智能相關(guān)課程。為積極穩(wěn)妥地推進(jìn)人工智能教育進(jìn)課堂，包括山東、廣東、福建在內(nèi)的多個(gè)地區(qū)采取試點(diǎn)先行、輻射帶動(dòng)的策略，在全省范圍內(nèi)確立人工智能教育試點(diǎn)縣（區(qū)）、校，統(tǒng)籌推進(jìn)人工智能教育教學(xué)，加快構(gòu)建義務(wù)教育階段人工智能領(lǐng)域的人才培養(yǎng)體系和科技創(chuàng)新體系，推進(jìn)人工智能與教育的相互賦能和深度融合。

二、義務(wù)教育階段人工智能教育的現(xiàn)狀分析

（一）問題與挑戰(zhàn)

1.課程體系有待系統(tǒng)架構(gòu)

課程是人工智能教育得以落地的有效載體。目前，在我國義務(wù)教育階段的課程設(shè)置中，人工智能尚不屬于國家單列課程。由于人工智能教育近幾年才興起，盡管《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》將“人工智能初步”模塊列為信息技術(shù)課程中的選擇性必修內(nèi)容，但在義務(wù)教育階段各學(xué)科正在使用的2011版課程標(biāo)準(zhǔn)中，還未對(duì)人工智能教育做出系統(tǒng)規(guī)劃。從課程實(shí)施看，人工智能教育當(dāng)前主要依托信息技術(shù)課程、STEAM課程和創(chuàng)客課程開展，不少學(xué)校開設(shè)了不同專題的人工智能課程，但這些課程是碎片化的，缺少對(duì)學(xué)生意識(shí)、方法、能力目標(biāo)的系統(tǒng)性規(guī)劃設(shè)計(jì)。

2.教師課程實(shí)施能力不足

優(yōu)秀的師資隊(duì)伍是人工智能教育得以落地的有力保障。作為一門前沿交叉學(xué)科，人工智能核心技術(shù)的更新迭代非常迅速。因此，執(zhí)教者不僅需要有豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，還應(yīng)具備較高的人工智能知識(shí)技能水平。但在義務(wù)教育階段，絕大多數(shù)教師并沒有接受過系統(tǒng)的專業(yè)培訓(xùn)，人工智能知識(shí)儲(chǔ)備較少，人工智能教育經(jīng)驗(yàn)相對(duì)不足，并在教學(xué)中缺少相關(guān)的教學(xué)資源和可借鑒案例的支持。這些都導(dǎo)致從事人工智能教學(xué)的教師需要投入大量的時(shí)間和精力進(jìn)一步學(xué)習(xí)提升。在不少地區(qū)，人工智能課程的教學(xué)任務(wù)主要由信息技術(shù)教師來承擔(dān)，但作為學(xué)校教育信息化工作的主力軍，信息技術(shù)教師在承擔(dān)本學(xué)科教學(xué)之外，還承擔(dān)了學(xué)校大量日常事務(wù)性和技術(shù)服務(wù)性工作，精力和體力都不足以支撐其創(chuàng)造性地開展人工智能教學(xué)工作。

（二）已有優(yōu)勢(shì)

1.開展人工智能教育已成為社會(huì)共識(shí)

關(guān)鍵核心技術(shù)自主創(chuàng)新在社會(huì)上已形成普遍共識(shí)，越來越多的人意識(shí)到普及人工智能教育的重要性與緊迫性。為確保中小學(xué)人工智能教育的普及，各地政府加大投入，扶持區(qū)域人工智能教育的發(fā)展;各駐地高校在推動(dòng)人工智能基礎(chǔ)研究與人才培養(yǎng)的同時(shí)，也主動(dòng)幫助中小學(xué)開展人工智能教育;企業(yè)和其他社會(huì)力量積極投身人工智能教育領(lǐng)域，與學(xué)校和家庭形成多方協(xié)同的機(jī)制，為人工智能教育的發(fā)展構(gòu)建了良好的生態(tài)環(huán)境。

各級(jí)教研部門、學(xué)校也在積極進(jìn)行人工智能教育的探索。各地中小學(xué)開設(shè)的信息技術(shù)課程正逐步凸顯人工智能相關(guān)內(nèi)容，部分學(xué)校開設(shè)了編程、機(jī)器人等校本課程。在各地初中、小學(xué)信息技術(shù)教材中分別增加了圖形化編程、代碼編程內(nèi)容和人工智能模塊。各地青少年科創(chuàng)比賽中也融入了人工智能元素，增設(shè)了創(chuàng)意編程、智能搭建、創(chuàng)意制造、智能機(jī)器人等項(xiàng)目。

2.創(chuàng)客教育的深入開展為人工智能教育的落地提供了路徑參考

近年來，“萬眾創(chuàng)新”的理念深入人心，各地中小學(xué)相繼開展了STEAM教育和創(chuàng)客教育的實(shí)踐研究。大多數(shù)學(xué)校打造了規(guī)模不一的創(chuàng)客空間，為學(xué)生搭建了線上線下交流展示的平臺(tái)，培養(yǎng)了一支一專多能的創(chuàng)客教師隊(duì)伍，開設(shè)了創(chuàng)意編程、智能搭建、創(chuàng)意制造、3D打印、智能機(jī)器人等創(chuàng)客課程，部分課程中已經(jīng)融入了人工智能技術(shù)。在STEAM教育理念的引領(lǐng)下，各地在創(chuàng)客課程的實(shí)施上也逐步探索出一條本地化實(shí)踐路徑。創(chuàng)客教育的深入開展，有效培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，其實(shí)施經(jīng)驗(yàn)也必將為人工智能教育的落地提供寶貴的路徑參考。

三、推進(jìn)義務(wù)教育階段人工智能教育落地的實(shí)施建議

（一）明確發(fā)展路徑

準(zhǔn)確把握人工智能教育的內(nèi)涵、精準(zhǔn)定位其價(jià)值，是構(gòu)建人工智能教育落地路徑的前提。不少學(xué)者認(rèn)為，義務(wù)教育階段開展人工智能教育應(yīng)增設(shè)人工智能課程，通過課程引導(dǎo)學(xué)生在感悟、體驗(yàn)和創(chuàng)造的過程中掌握有關(guān)人工智能的知識(shí)與原理，切實(shí)體驗(yàn)到人工智能處理或解決較復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)問題的過程，培養(yǎng)對(duì)人工智能所涉及較復(fù)雜算法、大數(shù)據(jù)和信息系統(tǒng)全局觀等的學(xué)習(xí)與研究興趣，提高學(xué)生勇于探索的創(chuàng)新精神和善于解決問題的實(shí)踐能力^[2]?，F(xiàn)階段，在我國大多數(shù)地區(qū)，人工智能技術(shù)已廣泛應(yīng)用于中小學(xué)課堂，學(xué)生周圍有很多人工智能類教學(xué)產(chǎn)品。在這種情形下，我們也需要對(duì)學(xué)生進(jìn)行人工智能應(yīng)用的教育，引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)與用的同時(shí)提升信息素養(yǎng)和智能社會(huì)意識(shí)，為他們適應(yīng)智能社會(huì)、駕馭智能技術(shù)做好準(zhǔn)備^[3]。筆者認(rèn)為，當(dāng)前義務(wù)教育階段人工智能教育的內(nèi)涵應(yīng)該包括“啟智+賦能”兩個(gè)方面?！皢⒅恰奔醇訌?qiáng)人工智能素養(yǎng)教育，激發(fā)學(xué)生對(duì)人工智能的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，改變思維方式，提升思維品質(zhì)?！百x能”即構(gòu)建人工智能教學(xué)生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化、定制化學(xué)習(xí)，最終促進(jìn)學(xué)生智慧的養(yǎng)成和思維的提升。

以山東省威海市環(huán)翠區(qū)為例，其人工智能教育的實(shí)施就是以人工智能課程進(jìn)課堂、人工智能技術(shù)進(jìn)校園兩條線并行切入。一方面，加快推進(jìn)義務(wù)教育階段學(xué)生的人工智能普及教育，聚焦育人目標(biāo)，基于區(qū)情、面向全體，變?nèi)斯ぶ悄芫⒔逃秊槠栈萁逃?，全面提升學(xué)生的人工智能素養(yǎng);另一方面，構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下的人工智能教育新模式，推動(dòng)智能技術(shù)在教育領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用，探索人工智能技術(shù)與教、學(xué)、測(cè)、評(píng)融合創(chuàng)新的路徑和方法，促進(jìn)學(xué)習(xí)范式的深度變革，以技術(shù)創(chuàng)新促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展。

（二）構(gòu)建層次化、多維度人工智能課程體系

人工智能課程體系的構(gòu)建，必須基于可實(shí)施性的評(píng)估，需要綜合考量國家課程與地方課程的設(shè)置、教師執(zhí)教能力與學(xué)生基礎(chǔ)及接受能力等，強(qiáng)調(diào)層次化、多維度與跨學(xué)科融合。

1.層次化。人工智能課程體系的構(gòu)建，強(qiáng)調(diào)基于不同學(xué)段培養(yǎng)目標(biāo)、學(xué)生認(rèn)知水平和學(xué)習(xí)規(guī)律，依據(jù)知識(shí)的邏輯體系，由簡單到復(fù)雜，由感性到理性，由體驗(yàn)到模仿和創(chuàng)新，分層設(shè)置課程內(nèi)容?？傮w而言，義務(wù)教育階段人工智能教育應(yīng)該以感受和體驗(yàn)為主，小學(xué)階段的人工智能課程重在引導(dǎo)學(xué)生通過體驗(yàn)生活中的人工智能，感悟人工智能對(duì)學(xué)習(xí)與生活的影響，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)他們探究的熱情。初中階段，重在引導(dǎo)學(xué)生在親身參與、探索創(chuàng)造中感受人工智能技術(shù)的魅力，在體驗(yàn)中理解人工智能的基本原理，進(jìn)而思考如何利用人工智能解決實(shí)際問題。

建議各地區(qū)針對(duì)區(qū)域?qū)嶋H，基于義務(wù)教育各學(xué)段人工智能教育的目標(biāo)定位、學(xué)生的年齡特征及知識(shí)背景，依據(jù)知識(shí)的邏輯體系和難度階梯式遞進(jìn)的原則，從體驗(yàn)技術(shù)到解決問題逐步進(jìn)階，構(gòu)建層次化人工智能課程內(nèi)容框架。以編程教學(xué)為例，小學(xué)階段可以由圖形化編程入手，通過簡單的編程培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，初步建立編程思想;初中階段建議以代碼編程為主，引導(dǎo)學(xué)生在解決問題、創(chuàng)作作品的過程中理解原理和拓展人工智能知識(shí)。

2.多維度。人工智能課程體系的構(gòu)建，強(qiáng)調(diào)“面向全體與發(fā)展個(gè)體”相結(jié)合、“區(qū)域普惠與學(xué)校特色”相結(jié)合、“課堂教學(xué)與校外研學(xué)”相結(jié)合。我們既要注重構(gòu)建面向全體的普及類課程、面向群體的項(xiàng)目課程，又要發(fā)展面向個(gè)體的精英課程;既要構(gòu)建特色鮮明的區(qū)域普惠類課程，又要發(fā)展凸顯學(xué)校品牌的學(xué)校特色課程;既要強(qiáng)調(diào)校內(nèi)人工智能技術(shù)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，又要加強(qiáng)校外人工智能環(huán)境的體驗(yàn)與感悟。

針對(duì)義務(wù)教育階段人工智能課程設(shè)置的現(xiàn)狀，建議區(qū)域普惠類課程的構(gòu)建側(cè)重于人工智能通識(shí)、編程兩方面內(nèi)容。通識(shí)模塊可以基于本地現(xiàn)行信息技術(shù)教材中的人工智能模塊內(nèi)容進(jìn)行擴(kuò)展、延伸;編程模塊則建議以創(chuàng)意編程為主，軟硬件結(jié)合，從圖形化編程到代碼編程逐步進(jìn)階，引導(dǎo)學(xué)生在創(chuàng)造活動(dòng)中發(fā)展思維和提升能力。學(xué)校特色課程可以包含項(xiàng)目課程和賽事課程兩類：項(xiàng)目課程即與學(xué)校特色相適應(yīng)、與學(xué)生年齡身心發(fā)展相適合、面向全體的普惠類人工智能特色課程。賽事課程即學(xué)校根據(jù)自身實(shí)際，以社團(tuán)形式、面向部分特長學(xué)生、指向各級(jí)科技創(chuàng)新及人工智能賽事的精英課程。作為區(qū)域普惠和學(xué)校特色課程的補(bǔ)充，研學(xué)課程也是義務(wù)教育階段人工智能課程體系的重要組成部分，各地區(qū)可以根據(jù)區(qū)域?qū)嶋H，與各駐地高校、人工智能相關(guān)企業(yè)建立伙伴關(guān)系，定期組織學(xué)生進(jìn)行體驗(yàn)高端技術(shù)的研學(xué)活動(dòng)，以開闊學(xué)生視野，提升思維品質(zhì)。

3.跨學(xué)科融合。人工智能課程體系的構(gòu)建，強(qiáng)調(diào)與現(xiàn)有課程的深度融合。人工智能本身極其復(fù)雜，具有深度融合的特點(diǎn)。這就決定了人工智能教育必須依靠跨學(xué)科的交叉整合。根據(jù)義務(wù)教育階段課程設(shè)置現(xiàn)狀，我們需要將人工智能課程體系與現(xiàn)有的課程體系進(jìn)行融合，以現(xiàn)有課程為主，將人工智能教育全方位融入現(xiàn)有的課程之中。例如威海市古寨中學(xué)的“三創(chuàng)”課程，就是以實(shí)驗(yàn)教學(xué)為抓手，依托理化生學(xué)科教學(xué)，立足學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)、生活實(shí)驗(yàn)、探究小實(shí)驗(yàn)“三陣地”，指導(dǎo)學(xué)生開展“創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”“創(chuàng)新教具”與“創(chuàng)意智造”，通過跨學(xué)科整合，讓人工智能教育切實(shí)落地。

由于我國現(xiàn)階段中小學(xué)人工智能教育主要以信息技術(shù)課程、STEAM課程、創(chuàng)客課程的形式開展，建議以STEAM教育理論為引領(lǐng)，在原有課程體系的基礎(chǔ)上擴(kuò)展、延伸、融合人工智能教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建與現(xiàn)有課程深度融合的人工智能課程體系。例如，環(huán)翠區(qū)立足區(qū)域?qū)嶋H，在信息技術(shù)、科學(xué)、創(chuàng)客及其他技術(shù)類課程的基礎(chǔ)上，依據(jù)知識(shí)的邏輯體系和難度階梯式遞進(jìn)的原則，架構(gòu)了區(qū)域人工智能課程框架（如圖1），形成了區(qū)域普惠課程、學(xué)校特色課程、創(chuàng)客研學(xué)課程三位一體的課程體系。

（三）建立多元化人工智能研訓(xùn)機(jī)制

人工智能教育水平并不取決于技術(shù)發(fā)展的程度，而是依賴于教師的課程實(shí)施能力。培養(yǎng)一支高素質(zhì)的教師隊(duì)伍，是人工智能教育得以切實(shí)落地的有力保障。由于在義務(wù)教育階段人工智能并不是一門獨(dú)立的學(xué)科，也沒有專門的師資，其師資建設(shè)必須結(jié)合區(qū)域、學(xué)校實(shí)際，基于現(xiàn)有的教師隊(duì)伍，通過“分層培養(yǎng)、自主發(fā)展”的多元化研訓(xùn)機(jī)制，聚焦基本專業(yè)素養(yǎng)和課程實(shí)施能力，分層精準(zhǔn)施訓(xùn)，從而達(dá)到“領(lǐng)導(dǎo)清、骨干精、全體通”的目標(biāo)。

學(xué)校層面，一方面可以通過“內(nèi)部挖潛”，遴選一批創(chuàng)新意識(shí)強(qiáng)、綜合素質(zhì)高、技術(shù)能力佳的教師組建人工智能教育骨干隊(duì)伍，以團(tuán)隊(duì)的形式指導(dǎo)開展人工智能教學(xué)，并鼓勵(lì)有興趣特長、愛好人工智能教育的教師主動(dòng)轉(zhuǎn)型或兼職，充實(shí)進(jìn)人工智能教育教師隊(duì)伍;另一方面，可以堅(jiān)持“外引內(nèi)聯(lián)”的工作思路，面向社會(huì)公開招聘教師或購買專業(yè)服務(wù)，吸納高科技產(chǎn)業(yè)和高校優(yōu)秀科研人員到學(xué)校兼職，進(jìn)一步擴(kuò)充人工智能教育教師隊(duì)伍。

區(qū)域?qū)用?，一要抓好“領(lǐng)研先鋒”，成立人工智能教育精英團(tuán)隊(duì)，加強(qiáng)與高校、科研機(jī)構(gòu)的合作，聚焦高端前沿技術(shù)，借助專家資源開展線上線下互動(dòng)研學(xué);二要抓好“跟研新兵”，基于實(shí)際需求按需施訓(xùn)，定期開展人工智能項(xiàng)目培訓(xùn)，幫助教師提升理論水平與實(shí)踐技能，切實(shí)承擔(dān)起學(xué)校人工智能教育相關(guān)工作;三要抓好“主體全員”，以學(xué)科為主體，開展課程化的全學(xué)科全員培訓(xùn)，提升全區(qū)教師的人工智能教學(xué)與科研創(chuàng)新能力。

盡管在國家的重視下，大部分中小學(xué)校基本完成了人工智能課程體系的基本架構(gòu)，但仍存在課程間內(nèi)容交叉、課程體系不夠科學(xué)健全、與學(xué)校特色和信息化融合度不充分的現(xiàn)象。此外，各學(xué)校的人工智能教師團(tuán)隊(duì)建設(shè)也存在缺少長遠(yuǎn)的培養(yǎng)機(jī)制和有效的激勵(lì)機(jī)制等問題，教師流動(dòng)性較大?；诖?，學(xué)校需要充分利用自身優(yōu)勢(shì)，甄選、優(yōu)化適合校情、學(xué)情的項(xiàng)目課程，在做優(yōu)、做強(qiáng)創(chuàng)意類課程的同時(shí)，加強(qiáng)智創(chuàng)類課程建設(shè)。與此同時(shí)，學(xué)校還要充分利用現(xiàn)有的骨干教師優(yōu)勢(shì)資源，發(fā)展年輕、有干勁、有特長的教師加入人工智能教育團(tuán)隊(duì)，制訂激勵(lì)政策，整合社會(huì)資源，加強(qiáng)高校合作，助力青年教師成長，從而打造分工明確、專業(yè)突出的人工智能教師隊(duì)伍?？傊?，人工智能教育在中小學(xué)的切實(shí)落地，任重而道遠(yuǎn)，我輩需協(xié)同前行，以加快構(gòu)建義務(wù)教育階段人工智能領(lǐng)域的人才培養(yǎng)體系和科技創(chuàng)新體系，推進(jìn)人工智能與教育教學(xué)相互賦能、深度融合。

參考文獻(xiàn)

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（作者系山東省威海市環(huán)翠區(qū)教育教學(xué)研究培訓(xùn)中心信息技術(shù)教研員）