羅 梟

（華中師范大學(xué)教育學(xué)院，湖北武漢 430079）

人工智能是引領(lǐng)未來的戰(zhàn)略性技術(shù)［1］，人工智能的迅速發(fā)展將深刻改變?nèi)祟惿鐣?、改變世界?］。為擁抱第四次科技革命浪潮，順應(yīng)智能環(huán)境下發(fā)展的新要求，培養(yǎng)具備人工智能素養(yǎng)的普通公民和人工智能技術(shù)高級人才，一些發(fā)達(dá)國家不僅把人工智能作為提升國家競爭力、維護(hù)國家安全的重大戰(zhàn)略［1］，而且正在制定或已經(jīng)頒布了人工智能行動計(jì)劃或人工智能教育指南，對本國教育的基本理念、基本結(jié)構(gòu)、人才培養(yǎng)、課程體系、資源統(tǒng)籌、治理方式等方面提出了新的規(guī)劃和要求。如今，我國政府高度重視人工智能教育在校園內(nèi)的開展，并把人工智能教育內(nèi)容納入了小學(xué)科學(xué)、初中科學(xué)、普通高中信息技術(shù)、普通高中通用技術(shù)、中小學(xué)綜合實(shí)踐活動之中，在高等教育開設(shè)了人工智能專業(yè)。但從長遠(yuǎn)看，我國依舊缺少一個貫通全學(xué)段的人工智能教育行動指南或人工智能教育頂層實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)。初中和小學(xué)仍未單獨(dú)開設(shè)信息技術(shù)課程。由于我國學(xué)前教育國家課程的缺失，缺少一貫制的整體課程引領(lǐng)，我國幼兒園亦未將人工智能的教育內(nèi)容統(tǒng)一納入課程體系之中，并且對開展人工智能教育的課程、內(nèi)容、方法，以及資源庫建設(shè)缺乏明晰認(rèn)識。而《美國5-6 歲兒童人工智能指南》則為我國幼兒園如何科學(xué)設(shè)定人工智能教育理念，合理設(shè)置人工智能教育目標(biāo)，完善人工智能教育資源建設(shè)，開展人工智能教育提供了重要啟示。

一、《美國5-6 歲兒童人工智能指南》簡介

為應(yīng)對日趨激烈的國際競爭并占領(lǐng)人工智能技術(shù)的制高點(diǎn)，提升美國公民的人工智能素養(yǎng)，培養(yǎng)大量掌握人工智能技術(shù)的高級人才，為各學(xué)段開展課程改革和教學(xué)活動指明行動方向和提供參考依據(jù)，2018 年5 月15 日，美國人工智能促進(jìn)協(xié)會（Association for the Advancement of Artificial Intelligence，AAAI）、美國計(jì)算機(jī)科學(xué)教師協(xié)會（Computer Science Teachers Association，CSTA）共同發(fā)起了美國K-12 人工智能教育行動（AI for K-12 Initiative）。目前該項(xiàng)工作由卡內(nèi)基梅隆大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)中心（Computer Science and Centre for the Neural Basis of Cognition）研究教授大衛(wèi)·圖雷茨斯基牽頭負(fù)責(zé)（David Touretzky ），組成了人工智能教育行動委員會。該行動委員會成員包括大衛(wèi)·圖雷茨斯基（Carnegie-Mellon University）、克里斯蒂娜·加德納-麥庫恩（University of Florida）、弗雷德·馬?。║niversity of Massachusetts ）、德博·拉西霍恩（Curriculum Committee of the American Association of Computer Science Teachers）以及致力于增加人工智能多樣性和包容性的非營利組織AI4All 協(xié)會［3］。在行動委員會的努力下，2019 年7 月美國人工智能促進(jìn)協(xié)會在費(fèi)城發(fā)布了《K-12 人工智能指南》（下文簡稱《指南》）（K-12 Guidelines for Artificial Intelligence），其對構(gòu)建一貫制的人工智能教育體系，夯實(shí)人工智能高級人才的培養(yǎng)基礎(chǔ)，培養(yǎng)具備人工智能素養(yǎng)的美國公民具有重要意義。由于美國特殊的學(xué)制形式，Kindergarten 從屬于小學(xué)教育階段，性質(zhì)上相當(dāng)于國內(nèi)為入小學(xué)做準(zhǔn)備的學(xué)前班；而從招生對象來看，主要接納5-6歲的兒童，相當(dāng)于國內(nèi)幼兒園的大班兒童。因此，了解美國針對5-6 歲兒童開展人工智能教育的基本理念、基本目標(biāo)以及配套資源整合的做法，將有助于我國幼兒園開展人工智能教育工作，更有利于做好幼小銜接工作，進(jìn)而發(fā)揮全學(xué)段培養(yǎng)人工智能人才和普及公民人工智能素養(yǎng)的作用?！吨改稀贩諯-2、3-5、6-8、9-12 四個階段進(jìn)行闡述，本文則重點(diǎn)介紹5-6 歲兒童開展人工智能教育的基本理念、基本目標(biāo)以及開展人工智能教育活動的網(wǎng)絡(luò)資源目錄（AI Online Resource Directory）［4］。

二、美國5-6 歲兒童人工智能教育的基本理念

《指南》認(rèn)為針對5-6 歲兒童開展的人工智能教育應(yīng)秉持五大理念。這五大理念分別為基于傳感器的計(jì)算機(jī)感知理念（Computers Perceive the World Using Sensors）、計(jì)算機(jī)建模、表征與推理理念（Agents Maintain Models/Representations Of The World And Use Them For Reasoning）、基于數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)自適應(yīng)學(xué)習(xí)理念（Computers Can Learn From Data）、人機(jī)交互理念（Making Agents Interact Naturally With Humans Is A Substantial Challenge For AI Developers）、人工智能倫理理念（AI Applications Can Impact Society In Both Positive And Negative Ways）［4］。

（一）基于傳感器的計(jì)算機(jī)感知理念

目前人工智能取得的最重要成就之一就是提升了智能機(jī)器和智能軟件的自適應(yīng)能力，即通過更新、升級計(jì)算機(jī)傳感器的軟硬件水平，賦予智能機(jī)器和智能軟件在日常生活中良好的“視覺”和“聽覺”能力，最終使其更具“人性”和“靈性”?！吨改稀钒?-6 周歲作為培養(yǎng)兒童對人工智能的興趣，習(xí)得人工智能素養(yǎng)的啟蒙和奠基階段。因此，在此理念的引領(lǐng)下，《指南》認(rèn)為此階段的人工智能教育目標(biāo)是：其一，應(yīng)使5-6 歲的兒童真實(shí)體驗(yàn)到智能機(jī)器和智能功能的趣味性；其二，使兒童能夠知曉日常生活中常見的智能機(jī)器和智能軟件的簡單知識，并了解如何區(qū)分計(jì)算機(jī)和智能機(jī)器人的入門知識；其三，初步懂得日常生活中常用的智能機(jī)器和智能軟件在口語交互、圖像識別等方面的常識；其四，能夠掌握智能機(jī)器和智能功能的簡單操作方法，并具備與常見的智能設(shè)備和智能軟件進(jìn)行簡單人機(jī)交互的能力。如能夠與亞馬遜子公司Alexa Internet 開發(fā)的智能語音助手Alexa 或蘋果公司開發(fā)的智能語音助手Siri 等智能語音助手進(jìn)行順暢交互的能力，并嘗試著能夠向智能語音助手發(fā)出指令，完成語音天氣查詢、語音指令設(shè)置鬧鐘、語音搜索自己感興趣的資料等活動；其五，會使用攝像頭和互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序?qū)θ四樆蚱渌麑ο筮M(jìn)行圖像識別，能夠運(yùn)用諸如谷歌繪圖等智能軟件開展美術(shù)活動，如顏色涂鴉、造型繪制、圖像演示等。

（二）智能設(shè)備的建模、表征與推理理念

無論是自然人或智能設(shè)備，表征與推理能力都是衡量其智力或智能高低的重要指標(biāo)。智能設(shè)備能夠利用其對真實(shí)世界的表征能力，來建構(gòu)認(rèn)知模型、展開認(rèn)知推理、并根據(jù)認(rèn)知推理做出相應(yīng)的智能決策進(jìn)行智能畫像。研究表明，5-6 歲兒童已經(jīng)具備了進(jìn)行基礎(chǔ)性、入門性的人工智能技術(shù)學(xué)習(xí)的能力。人工智能教育非常適合幼兒教育，因?yàn)樗鼮橛變禾峁┝艘粋€做中學(xué)、玩中學(xué)的開放式、項(xiàng)目式、跨領(lǐng)域的真實(shí)游戲環(huán)境［5］。因此，在此理念的引領(lǐng)下，《指南》認(rèn)為此階段的人工智能教育目標(biāo)是：其一，要把人工智能技術(shù)嵌入到適合兒童發(fā)展的、基于游戲的早期學(xué)習(xí)實(shí)踐中［6］，并著重培養(yǎng)5-6 歲兒童的符號表征能力。例如，可以在雜貨店游戲中將條形碼進(jìn)行分類歸組，并通過各類顏色、形狀等特征的變化，將各類符號進(jìn)行可視化展示，進(jìn)而引導(dǎo)兒童進(jìn)行正確的符號識別。其二，可以通過簡單編程（口頭）語言對不同類型的模塊標(biāo)注不同的顏色，以初步理解符號（表征概念）與實(shí)物之間的對應(yīng)關(guān)系。其三，應(yīng)使兒童知曉地圖各類坐標(biāo)的基本含義，并能夠?qū)σ恍┳鴺?biāo)含義進(jìn)行正確解讀；其四，應(yīng)使兒童具備利用紙筆進(jìn)行簡單模型構(gòu)建的能力，如能夠繪制簡單的地圖，并能夠用符號正確表征家庭住址、幼兒園、公園、社區(qū)、河流、橋梁等；最后，能嘗試著將模型與實(shí)物進(jìn)行比較，并找到二者的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。

（三）基于數(shù)據(jù)的機(jī)器學(xué)習(xí)的理念

基于數(shù)據(jù)的機(jī)器學(xué)習(xí)是指智能機(jī)器以海量的知識儲備和寬領(lǐng)域的學(xué)科交叉理論作為支撐，強(qiáng)調(diào)機(jī)器對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的掌握，并能從蕪雜的數(shù)據(jù)中自動抓取、分析、挖掘目標(biāo)數(shù)據(jù)，研判數(shù)據(jù)規(guī)律，創(chuàng)建數(shù)據(jù)表征、進(jìn)行數(shù)據(jù)解讀、繪制數(shù)據(jù)圖譜、預(yù)測數(shù)據(jù)趨勢、做出科學(xué)決策的過程。因此，為培養(yǎng)兒童基于數(shù)據(jù)的機(jī)器學(xué)習(xí)的理念，《指南》認(rèn)為此階段的人工智能教育目標(biāo)有：第一，要開展豐富多彩的計(jì)算機(jī)涂鴉活動和簡單編碼活動，以增加5-6 歲兒童對編程活動的實(shí)際體驗(yàn)，提升其對真實(shí)世界和真實(shí)活動的感應(yīng)和控制能力，并使其能夠區(qū)分各類實(shí)物和表征，并嘗試建立二者之間的正確關(guān)系，最終改善幼兒的思維習(xí)慣，提升兒童的邏輯思維能力。第二，鼓勵幼兒園教師利用谷歌自動繪圖軟件或認(rèn)知伙伴軟件，如以麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的Scratch 平臺為支撐基礎(chǔ)的Cognimate 軟件，作為兒童人工智能教育的“腳手架”，支持兒童開展簡單的編碼訓(xùn)練，并鼓勵、引導(dǎo)兒童將編程指令和智能機(jī)器Alexa、Cozmo 的功能模塊進(jìn)行映射聯(lián)結(jié)，最終使機(jī)器實(shí)現(xiàn)指令化、程序化的自動涂鴉和自適應(yīng)圖像識別。兒童在討論如何設(shè)計(jì)編碼指令的過程中，將更了解機(jī)器是如何完成編碼指令接收、自適應(yīng)圖像識別和開展涂鴉活動的。在編碼的過程中，兩名兒童可以形成小組，在計(jì)算機(jī)上共同工作，以解決小組任務(wù)或問題。其中，一人專注于控制計(jì)算機(jī)的操作并關(guān)注具體操作細(xì)節(jié)，而另一人則通過回答問題和尋找潛在的問題或錯誤來推進(jìn)編程的進(jìn)展。第三，強(qiáng)化兒童對順序、序數(shù)的感知和理解。在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，排序是機(jī)器算法的重要基礎(chǔ)，算法是計(jì)算機(jī)完成特定任務(wù)所遵循的精確指令集。人們按照適當(dāng)?shù)捻樞蛳驒C(jī)器下達(dá)指令，而機(jī)器則完全按照被編程的指令去開展相應(yīng)的活動。因此，若編程指令沒有正確地排序，那么機(jī)器算法就不會達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。在排序的過程中，某些任務(wù)和行動都可以利用序數(shù)進(jìn)行編碼、排序。因此，《指南》建議幼兒園應(yīng)注重培養(yǎng)兒童的邏輯思維能力，要經(jīng)常性地組織兒童開展早期閱讀活動、數(shù)字排序活動、動作程序化分解等活動，以強(qiáng)化兒童對編程指令前后順序、排序、序數(shù)的理解和認(rèn)知。例如，在向兒童講故事時，應(yīng)讓兒童了解故事發(fā)生的時間順序（如開始、中間、結(jié)束）。同樣，為增強(qiáng)兒童對序數(shù)（如第一、第二、第三）以及大小（最小到最大）的理解，可組織有關(guān)數(shù)字信息的輸入—輸出游戲，讓幼兒在游戲的過程中進(jìn)一步加深對序數(shù)和程序的理解。此外，教師可以向幼兒介紹商店收銀的基本程序。順序?yàn)椋旱谝徊剑胖靡患唐?；第二步，用收銀機(jī)掃描；第三步，收銀機(jī)顯示商品價格。另外，可以讓幼兒參加實(shí)物排序游戲，讓幼兒在游戲中創(chuàng)建一組編程指令，接著智能機(jī)器讀取命令來啟動相應(yīng)的功能，如移動、發(fā)聲、變形和閃光等；第四，強(qiáng)化兒童對數(shù)字世界的感知。在數(shù)字世界中，人工智能科學(xué)家使用數(shù)字表示法與智能機(jī)器進(jìn)行溝通。由于幼兒可在智能手機(jī)上看到各類形狀的應(yīng)用程序圖標(biāo)，每個圖標(biāo)代表著不同的應(yīng)用程序。教師可以讓兒童在課堂上認(rèn)識計(jì)算設(shè)備上不同類型應(yīng)用程序的形狀；第五，引導(dǎo)幼兒在計(jì)算設(shè)備上使用簡單的文字處理、繪圖或照片編輯應(yīng)用程序。幼兒園可以開展RGB 游戲（即用數(shù)字分別代表紅色、綠色、藍(lán)色），教師可以向幼兒演示計(jì)算機(jī)是如何用數(shù)字表示顏色，以及如何通過改變數(shù)字值來改變屏幕上出現(xiàn)的顏色，最終使幼兒建立數(shù)字與事物之間的表征聯(lián)系。

（四）人機(jī)交互理念

按照現(xiàn)有人工智能技術(shù)的發(fā)展水平，智能機(jī)器或智能設(shè)備仍無法實(shí)現(xiàn)對人的思維、語言、表情、行為的及時、有效、完整的識別、解讀、認(rèn)知。因此，讓智能機(jī)器讀懂人類，實(shí)現(xiàn)智能機(jī)器與人類進(jìn)行真實(shí)、無障礙的互動交流，并受到人們的廣泛肯定與接受，就必須強(qiáng)化智能機(jī)器的深度學(xué)習(xí)能力，并提升人機(jī)互動的基本技能，如提升機(jī)器的自適應(yīng)感知能力、圖像自適應(yīng)識別能力、語音自適應(yīng)識別能力、自然語言自適應(yīng)處理能力、動態(tài)人臉自適應(yīng)識別能力、情緒感知能力等。目前，雖然智能機(jī)器能夠在一定程度上理解人類的自然語言，但其一般推理和溝通能力甚至不及兒童。為培養(yǎng)兒童的人機(jī)交互理念，提升與機(jī)器進(jìn)行交互的能力，《指南》要求針對5-6 歲兒童的人工智能教育做到：其一，應(yīng)使兒童能夠正確理解并區(qū)分故事（事件）中包含的積極或消極情緒或態(tài)度的詞句；其二，應(yīng)使兒童具備正確識別人臉表情，并正確標(biāo)注、解釋表情與情緒、情感之間的對應(yīng)關(guān)系，如高興、悲傷、憤怒等；其三，經(jīng)過教師的操作指導(dǎo)，應(yīng)使兒童能夠簡單使用人臉表情動態(tài)識別軟件；其四，應(yīng)使兒童能夠正確描述智能機(jī)器呈現(xiàn)的表征符號的意義，并能夠使用網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序進(jìn)行面部表情識別；其五，應(yīng)使兒童能夠正確區(qū)分聊天機(jī)器人和人類，并嘗試著分析、判斷、解釋哪些自然語言是智能機(jī)器難以理解的；其六，以STEM 課程為載體，通過實(shí)驗(yàn)的形式，讓幼兒體驗(yàn)人工智能的趣味性，激發(fā)他們對智能設(shè)備的探索興趣。

（五）人工智能倫理理念

任何事物都有兩面性，人工智能技術(shù)對社會的發(fā)展亦存在消極和積極的影響。在不久的將來，許多人將習(xí)慣于與智能機(jī)器一起工作。一方面，人工智能技術(shù)在把人類從繁雜的工作中解放出來的同時，可能導(dǎo)致大規(guī)模的結(jié)構(gòu)性失業(yè)；另一方面，大規(guī)模使用智能機(jī)器人可能導(dǎo)致隱私暴露風(fēng)險和“全景敞視”局面的出現(xiàn)。為使兒童簡單了解人工智能倫理理念，《指南》建議在對5-6 歲兒童進(jìn)行人工智能教育時，需要引導(dǎo)兒童對人工智能的倫理進(jìn)行簡單的討論。第一，要求幼兒能夠正確識別日常生活中遇到的人工智能應(yīng)用，并介紹人工智能為他們的生活做出貢獻(xiàn)的方式；第二，能夠?qū)θ斯ぶ悄墚a(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)展開初淺的討論；第三，能夠?qū)θ斯ぶ悄艿膽?yīng)用領(lǐng)域和道德標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行簡單討論。如討論人工智能應(yīng)用中的性別不平等問題，為什么一些語音助手都是以女性的形式呈現(xiàn)的，這其中可能存在巨大的性別偏見。

三、美國5-6 歲兒童人工智能教育的資源目錄建構(gòu)的目的和內(nèi)容

美國構(gòu)建5-6 歲人工智能教育資源目錄的目的有三：第一，提供資源清單，為兒童發(fā)展提供資源支撐。美國提供的人工智能教育資源目錄，可使5-6 歲的兒童在進(jìn)行自主探究性學(xué)習(xí)時，獲取種類多樣、形式豐富的人工智能教育資源，增強(qiáng)對人工智能技術(shù)以及人工智能設(shè)備的體驗(yàn)，獲得人工智能素養(yǎng)提供強(qiáng)力支撐。第二，強(qiáng)化工具支撐，為教師評估幼兒成長、開展教育活動及促進(jìn)教師專業(yè)成長提供保障。資源目錄為幼兒園教師開展人工智能教育活動，提升教師信息技術(shù)水平，提供人工智能教育相關(guān)的教學(xué)視頻、演示軟件和活動方案。人工智能技術(shù)可幫助教師真正的“認(rèn)識”幼兒，精準(zhǔn)判斷幼兒的知識與能力發(fā)展水平、興趣愛好、認(rèn)知風(fēng)格、學(xué)習(xí)動機(jī)、思維特點(diǎn)等，真正做到精準(zhǔn)識材、科學(xué)施教、以學(xué)定教、個性發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)從“因材施教”向“可因材施教”的轉(zhuǎn)變。第三，拓展資源獲取渠道，為家長和社區(qū)開展人工智能教育活動提供幫助。資源目錄可使社區(qū)、家長獲得豐富的人工智能教育資源，實(shí)現(xiàn)人工智能教育資源的個性化推送，增強(qiáng)各類人工智能教育親子活動的趣味性、科學(xué)性、豐富性。

美國5-6 歲兒童人工智能教育資源目錄的內(nèi)容一共分為六類，分別為自適應(yīng)語音識別類設(shè)備與軟件、圖像自適應(yīng)識別類軟件、智能編程類軟件、智能語音與圖像識別綜合類設(shè)備與軟件、人工智能教育網(wǎng)絡(luò)資源、多功能智能機(jī)器人［4］。其一，自適應(yīng)語音識別類設(shè)備與軟件。包括谷歌助手（Google Assistant）、蘋果語音助手（Apple’s Siri）、微軟小娜（Microsoft’s Cortana）等。通過對此類軟件的了解與運(yùn)用，學(xué)前兒童能夠與具備人工智能功能的智能家電設(shè)備進(jìn)行簡單溝通。如谷歌智能家（Google Home）、亞馬遜智能音響（Amazon Alexa）、蘋果智能音響（Apple HomePod）、智能教育認(rèn)知伙伴（Cognimates AI Education）等 。其二，自適應(yīng)圖像識別類智能軟件。包括色拉布快照（Snapchat）、靈眸應(yīng)用軟件（Osmo App）。這類軟件通過趣味性的游戲活動，加深了學(xué)前兒童對人工智能圖像識別技術(shù)的了解。其三，智能編程類軟件。如Scratch，該軟件是由麻省理工學(xué)院設(shè)計(jì)開發(fā)的一款面向兒童的簡易編程工具，并能提供對語音生成、語音識別、文本分類、對象識別和機(jī)器人控制的應(yīng)用編程接口的訪問。Calypso for Cozmo 則是一種基于規(guī)則的Cozmo 可視化編程軟件，它添加了語音識別功能、基于地標(biāo)的導(dǎo)航、全息世界地圖以及對計(jì)算機(jī)編程的支持。其四，智能語音與圖像識別軟件。AI Experiments（谷歌研發(fā)的在線人工智能體驗(yàn)軟件）、Teachable Machine（可教機(jī)器，主要提升兒童的視覺感知能力）、QuickDraw（快速繪圖軟件，專注于人機(jī)互動提升，智能機(jī)器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠快速猜測兒童在畫的什么）、AI and You（谷歌開發(fā)的為兒童提供人工智能視覺體驗(yàn)的軟件）。其五，人工智能教育網(wǎng)絡(luò)平臺。如eCraft2Learn（受歐盟資助的一個項(xiàng)目，其核心是研究、設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和驗(yàn)證基于數(shù)字制造和制造技術(shù)的生態(tài)系統(tǒng)，以創(chuàng)造計(jì)算機(jī)支持的工藝品。該項(xiàng)目旨在加強(qiáng)科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和STEM 教育方面的個性化學(xué)習(xí)和教學(xué)，并協(xié)助學(xué)習(xí)者發(fā)展21 世紀(jì)所需的技能）、Machine Learning for Kids（兒童機(jī)器學(xué)習(xí)網(wǎng)站，能夠提供簡易編程的在線演示和講解，為兒童學(xué)習(xí)序數(shù)概念提供Web 應(yīng)用程序或Scratch 擴(kuò)展。該網(wǎng)站顏色鮮艷、內(nèi)容有趣、任務(wù)簡易、講解詳細(xì)，通過此網(wǎng)站的視頻資源，學(xué)前兒童可以體驗(yàn)到編程活動的趣味性和豐富性，加強(qiáng)了對智能變成活動的理解）。其六，智能機(jī)器人。由Anki 公司發(fā)明的The Cozmo Robot 內(nèi)置了計(jì)算機(jī)視覺，包括對象和自定義標(biāo)記檢測、人臉識別、對象操作、路徑規(guī)劃和語音生成，能夠較好地與人類實(shí)現(xiàn)互動與交流，并能根據(jù)情境的變化，向外傳遞智能機(jī)器人的“情緒”。

四、《美國5-6 歲兒童人工智能指南》的特點(diǎn)

未來社會的競爭，核心是科技的競爭，本質(zhì)是人才的競爭。美國針對5-6 歲兒童的人工智能教育指南具有立意高遠(yuǎn)、布局超前；重視一貫，全面具體的特點(diǎn)。其一，立意高遠(yuǎn)，布局超前?；A(chǔ)不牢，地動山搖。只有夯實(shí)人工智能的培養(yǎng)基礎(chǔ)，才能研發(fā)出頂尖的人工智能技術(shù)，培養(yǎng)大量人工智能高級人才。美國把人工智能教育在學(xué)校的普及與推廣作為提升國家未來整體科技實(shí)力的著力點(diǎn)，可謂極具前瞻性。目前把人工智能教育融入整個基礎(chǔ)教育體系的國家仍是少數(shù)，而美國人工智能教育行動小組在較短的時間內(nèi)就制定了各學(xué)段的人工智能教育指南，把人工智能教育延伸到了幼兒園教育，打通了各學(xué)段之間的壁壘，以整個教育體系之力來培養(yǎng)大量的人工智能技術(shù)人才和提升公民的人工智能素養(yǎng)，這對夯實(shí)美國人工智能人才的培養(yǎng)基礎(chǔ)具有重要意義。其二，層級推進(jìn)，全面具體。在《指南》中，對K-2、3-5、6-8、9-12四個學(xué)段的五大理念都分別進(jìn)行了全面闡釋。通過層次的遞進(jìn)，學(xué)習(xí)難度和任務(wù)要求的逐步提升，實(shí)現(xiàn)了人工智能教育的全學(xué)段貫通，全領(lǐng)域覆蓋。同時美國注重引導(dǎo)兒童對人工智能技術(shù)的深層次的反思和客觀審視。兒童通過討論的形式，對人工智能技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)都能有一個初步的概念，這對根除“技術(shù)至上”理念和避免培養(yǎng)單向度的人具有重要意義。另外，兒童、家長、教師、社區(qū)通過6個塊面的資源支撐，能夠?yàn)槿粘５娜斯ぶ悄芙逃顒犹峁┴S富而有力的資源支撐。

五、思考與啟示

（一）立意高遠(yuǎn)，應(yīng)從民族復(fù)興和國家安全的角度來布局幼兒園人工智能教育

首先，國與國之間人工智能實(shí)力的競爭，表面上是技術(shù)之爭、人才之爭，本質(zhì)上則是人才培養(yǎng)體系的較量，而人才培養(yǎng)體系的根本則在學(xué)校教育。學(xué)校不僅是現(xiàn)代社會培養(yǎng)人的主要場所，更是人工智能人才培養(yǎng)的主戰(zhàn)場。人生百年，起于幼教。學(xué)前教育作為基礎(chǔ)教育中的基礎(chǔ)，理應(yīng)在公民人工智能素養(yǎng)習(xí)得以及人工智能高級人才培養(yǎng)中扮演重要角色。我們要盡快明確幼兒園教育在承接國家人工智能發(fā)展戰(zhàn)略中的地位、角色、作用和行動方向。其次，開展幼兒園人工智能教育，要從民族復(fù)興和國家安全的角度回答如下問題：幼兒應(yīng)具備怎樣的人工智能素養(yǎng)和怎樣培養(yǎng)其人工智能素養(yǎng)？幼兒園人工智能素養(yǎng)的普及教育有哪些規(guī)律？幼兒園教育在人工智能人才培養(yǎng)中的地位和作用應(yīng)如何定位？如何做好幼兒園與中小學(xué)人工智能教育的銜接？如何構(gòu)建幼兒園人工智能課程體系和資源保障體系？最后，學(xué)前教育不僅是實(shí)現(xiàn)個體全面發(fā)展的基礎(chǔ)階段，而且是我國基礎(chǔ)教育的基礎(chǔ)。政府要著力發(fā)揮學(xué)前教育承接國家重大戰(zhàn)略的支撐作用，強(qiáng)化學(xué)前教育在各類重大戰(zhàn)略中的使命感、責(zé)任感、存在感。換句話說，我國政府在制定《學(xué)前人工智能教育指南》時，就要將學(xué)前教育對接國家人工智能發(fā)展戰(zhàn)略的使命感和責(zé)任感變成具體規(guī)劃，形成政策文件，最終發(fā)揮學(xué)前教育在人工智能人才培養(yǎng)中的作用，如可增進(jìn)兒童對人工智能技術(shù)的認(rèn)知，激發(fā)兒童對人工智能技術(shù)的興趣，培養(yǎng)兒童對常用的人工智能設(shè)備和軟件的初步運(yùn)用能力、初步的人機(jī)交互能力、入門編程和軟件開發(fā)能力，進(jìn)而培養(yǎng)公民的人工智能技術(shù)素養(yǎng)，夯實(shí)人工智能人才培養(yǎng)基礎(chǔ)，有力銜接中小學(xué)階段的人工智能培養(yǎng)體系等方面的重大作用，并最終在全社會的努力下，培養(yǎng)有理念、會設(shè)計(jì)、能動手、善創(chuàng)造的社會主義建設(shè)者和接班人［7］。我們必須從民族復(fù)興和國家安全角度出發(fā)，加緊加快各類人工智能戰(zhàn)略、規(guī)劃、政策的出臺，著力強(qiáng)化人工智能領(lǐng)域在“智能素養(yǎng)普及、核心技術(shù)研發(fā)、頂尖人才培養(yǎng)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范擬定”等方面的部署，才能確保我國在新一輪國際科技競爭和國家安全保衛(wèi)中以新技術(shù)掌握制高點(diǎn)和主導(dǎo)權(quán)，最終實(shí)現(xiàn)對科技、經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展和國家安全的全面支撐［1］。

（二）盡快出臺《學(xué)前人工智能教育行動指南》，建構(gòu)學(xué)前人工智能國家、地方、園本課程體系

首先，要從學(xué)前兒童全面發(fā)展的角度制定我國《學(xué)前人工智能教育行動指南》，要對標(biāo)中小學(xué)關(guān)于通用技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的基本內(nèi)容，重點(diǎn)從技術(shù)意識、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、圖像表達(dá)、物化能力等五個塊面構(gòu)建幼兒園人工智能課程體系，并充分體現(xiàn)啟蒙性、基礎(chǔ)性、科技性、時代性、趣味性。其次，建構(gòu)學(xué)前人工智能國家、地方、園本課程體系。課程是實(shí)現(xiàn)學(xué)前兒童全面發(fā)展的核心和靈魂。幼兒園要著力構(gòu)建AI+STEM 的國家課程體系，著力突出STEM 課程的AI 特色。第三，充分考慮兒童思維和認(rèn)知發(fā)展的年齡特點(diǎn)、個體差異。小班以開展各類人工智能的體驗(yàn)活動為主，通過向幼兒展示常見的人工智能產(chǎn)品，呈現(xiàn)人工智能的有趣案例，激發(fā)兒童對人工智能技術(shù)的興趣；讓兒童在人機(jī)交互的過程中，增進(jìn)兒童對人工智能產(chǎn)品和技術(shù)的理解。中班在繼續(xù)豐富兒童的人工智能體驗(yàn)活動的基礎(chǔ)上，增加一些人工智能程序性知識的了解，并嘗試進(jìn)行簡單的序數(shù)認(rèn)知活動、排序活動、人機(jī)交互活動（如機(jī)器涂鴉、自適應(yīng)圖像和語音識別等）。大班則有目的地向兒童科普簡單的人工智能程序性知識，增加兒童人工智能的各類實(shí)操活動，開設(shè)入門的編程課程和簡單的軟件開發(fā)課程。第四，要充分考慮東中西部、城鄉(xiāng)之間發(fā)展學(xué)前人工智能教育的具體差異，把具有地方特色的科技成果、文化元素、風(fēng)土人情、自然環(huán)境以人工智能的形式向幼兒展示，讓幼兒體驗(yàn)，確保人工智能教育行動指南具有發(fā)展適宜性和地區(qū)針對性。最后，要注重家園合作、社區(qū)合作。公民人工智能素養(yǎng)的普及和人工智能高級人才培養(yǎng)重在全社會參與，關(guān)鍵在縱貫全學(xué)段的學(xué)校人工智能教育，要形成人工智能教育的合力，努力營造智能教育生態(tài)，在提升社區(qū)工作人員和家長人工智能素養(yǎng)的同時，要發(fā)揮社區(qū)、家庭的教育力量，統(tǒng)籌推進(jìn)幼兒園人工智能教育的各類活動。

（三）強(qiáng)化供給，補(bǔ)齊配優(yōu)學(xué)前人工智能教育的線下和線上資源

《教育信息化2.0 行動計(jì)劃》指出，為順應(yīng)智能環(huán)境下的教育發(fā)展，要加快建成國家教育資源公共服務(wù)體系［8］。從宏觀層面來看，要盡快順應(yīng)智能教育環(huán)境，大力宣傳智能教育理念，努力營造智能教育生態(tài)，加快構(gòu)建國家“互聯(lián)網(wǎng)+人工智能教育”資源共享網(wǎng)絡(luò)平臺，打造線上人工智能資源云空間，確?！叭巳擞锌臻g”“人人用空間”［8］，要整合線下各類人工智能資源，發(fā)揮科技場館、人工智能企業(yè)的作用，為全國各地區(qū)的幼兒園、社區(qū)、家長開展各類人工智能教育活動以及幼兒自主學(xué)習(xí)提供智能教育理念引領(lǐng)、智能教育文化熏陶、智能教育生態(tài)培育、智能教育技術(shù)支撐、智能教育資源共享的途徑。從微觀層面看，幼兒園要盡快完成數(shù)字幼兒園的轉(zhuǎn)型和升級工作，要著力構(gòu)建幼兒園智能教育微生態(tài)，推進(jìn)幼兒園的智能治理，營造幼兒園的智能文化，為幼兒成長提供豐富多彩的智能環(huán)境，為教師專業(yè)發(fā)展提供智能理念、智能文化、智能技術(shù)、智能設(shè)備、智能軟件支撐。同時，要立足本土，放眼國外。在專注開發(fā)具有本土特色的幼兒園人工智能教育資源的同時，要及時了解世界發(fā)達(dá)國家在構(gòu)建人工智能教育指南或規(guī)劃的動向和趨勢，并廣泛吸取國外相關(guān)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和成果。改變我國數(shù)字教育資源開發(fā)與服務(wù)能力不強(qiáng)，信息化學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)與應(yīng)用水平不高，教師信息技術(shù)應(yīng)用能力基本具備但信息化教學(xué)創(chuàng)新能力尚顯不足的局面。最終實(shí)現(xiàn)以數(shù)字化助推幼兒園教育的個性化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、終身化，并形成開放、適宜、平等、人本、可持續(xù)發(fā)展的學(xué)前教育體系。

（四）及早行動，強(qiáng)化人工智能對兒童早期的學(xué)習(xí)與發(fā)展的支持

其一，培養(yǎng)學(xué)前兒童對人工智能活動、產(chǎn)品的興趣。幼兒園應(yīng)鼓勵兒童與智能機(jī)器進(jìn)行簡單對話、互動，通過人工智能類產(chǎn)品介紹和運(yùn)用，鼓勵兒童在日常生活中操作小度、天貓精靈、SIRI、火火兔、掃地機(jī)器人、未來小七、阿爾法蛋、貓貝樂、半獸人、物靈LK、巴巴騰小騰、優(yōu)必選悟空智能機(jī)器人等人工智能機(jī)器或產(chǎn)品，通過簡單的語音、功能鍵操作，體驗(yàn)人工智能產(chǎn)品、機(jī)器的趣味性。其二，幼兒園應(yīng)豐富兒童的人工智能場景體驗(yàn)，增強(qiáng)兒童的人工智能感知。由于學(xué)前期尤其是學(xué)前早期，兒童認(rèn)知世界的主要方式為感知覺，因此，幼兒園要在兒童感知真實(shí)世界的基礎(chǔ)上，豐富兒童的各類人工智能體驗(yàn)，讓兒童體驗(yàn)人工智能的不同運(yùn)用場景，如向兒童展示全息投影，增強(qiáng)兒童的人工智能具身體驗(yàn)。通過介紹兒童日常生活運(yùn)用的人工智能產(chǎn)品的外觀、形狀、功能，加深兒童對人工智能產(chǎn)品的認(rèn)知。其三，鼓勵兒童利用人工智能產(chǎn)品解決一些低難度問題，嘗試與故事機(jī)、朗讀機(jī)、繪本機(jī)以及各類人工智能運(yùn)用軟件進(jìn)行簡單的互動、對話。同時，幼兒園應(yīng)開展專門的人工智能教育活動，在科學(xué)活動中根據(jù)兒童的年齡特點(diǎn)、認(rèn)知特點(diǎn)，適度引入人工智能知識、技術(shù)、產(chǎn)品，強(qiáng)化“AI ＋STEM”理念，培養(yǎng)兒童的人工智能素養(yǎng)。幼兒園可讓兒童在科學(xué)活動中體驗(yàn)語音輸入、手勢征集、人像識別、鏡像生成、趣味編程、數(shù)字畫像等低階人工智能產(chǎn)品或活動，通過人工智能產(chǎn)品介紹、功能運(yùn)用，增加兒童對人工智能產(chǎn)品的認(rèn)知，提升兒童的人工智能素養(yǎng)。其四，在其他活動中融入人工智能教育元素。幼兒園可在大型節(jié)慶活動、戶外拓展、參觀體驗(yàn)等活動中引入人工智能產(chǎn)品和應(yīng)用的介紹，使活動更具有趣味性、科技感，強(qiáng)化活動中的人工智能元素。