【摘 要】本文針對(duì)當(dāng)前高中人工智能教育存在的問(wèn)題，結(jié)合人工智能技術(shù)層面、應(yīng)用層面、社會(huì)層面的分析，提出以目標(biāo)為導(dǎo)向、以技術(shù)為基礎(chǔ)、以應(yīng)用為主線設(shè)計(jì)活動(dòng)項(xiàng)目，學(xué)生通過(guò)“感知、實(shí)踐、體驗(yàn)、感悟、暢想”的項(xiàng)目實(shí)踐路徑，完成“從技術(shù)到應(yīng)用”“從應(yīng)用到社會(huì)”的自我實(shí)現(xiàn)，提升面對(duì)未來(lái)智能社會(huì)的關(guān)鍵能力。

【關(guān)鍵詞】人工智能；項(xiàng)目設(shè)計(jì)；項(xiàng)目實(shí)施

【中圖分類(lèi)號(hào)】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

【論文編號(hào)】1671-7384（2024）012-066-02

隨著人工智能的快速發(fā)展，國(guó)家在宏觀層面加強(qiáng)了中小學(xué)人工智能教育頂層設(shè)計(jì)。2017年國(guó)務(wù)院頒布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，鼓勵(lì)學(xué)校和社會(huì)逐步推廣人工智能教育[1]；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》，再次明確在中小學(xué)階段引入人工智能普及教育。在此背景下，如何結(jié)合目前人工智能教育的現(xiàn)狀有效推進(jìn)人工智能教育，是廣大教師需要思考的問(wèn)題。

當(dāng)前高中人工智能教育現(xiàn)狀與分析

高中的人工智能教育沒(méi)有獨(dú)立的課程體系，縱觀當(dāng)前人工智能教育，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法方面存在著一些問(wèn)題。從人工智能教學(xué)內(nèi)容來(lái)看，人工智能涉及范圍廣，內(nèi)容龐雜艱深，當(dāng)前中學(xué)人工智能課程內(nèi)容多為大學(xué)知識(shí)的降維處理，缺乏貫通技術(shù)和思維的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)。從人工智能教學(xué)實(shí)施方式來(lái)看，有的教學(xué)注重知識(shí)與理論，將人工智能學(xué)科中高深的模型和理論直接引入課堂，知識(shí)門(mén)檻過(guò)高，學(xué)生難以理解；有的側(cè)重感知和體驗(yàn)，通過(guò)大量簡(jiǎn)單的動(dòng)手實(shí)踐來(lái)吸引學(xué)生，對(duì)人工智能原理的講授一帶而過(guò)，雖然課堂氛圍活躍，但學(xué)生對(duì)于人工智能的了解始終停留在表層。

高中人工智能的教學(xué)不僅要讓學(xué)生知其然，也要知其所以然；不僅要讓學(xué)生掌握人工智能技術(shù)工具的基本操作，也要讓學(xué)生學(xué)習(xí)基本原理和學(xué)科方法，提高學(xué)生應(yīng)用人工智能解決問(wèn)題的能力。因此，筆者嘗試以學(xué)生為中心，遵循人工智能的科學(xué)邏輯，結(jié)合學(xué)什么、怎么學(xué)、學(xué)得怎么樣的問(wèn)題，用項(xiàng)目活動(dòng)組織人工智能教學(xué)，促進(jìn)學(xué)習(xí)真實(shí)發(fā)生。

高中人工智能項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程

人工智能通常可以從三個(gè)層面來(lái)理解。一是技術(shù)層面，這是人工智能的基礎(chǔ)層面，涉及各種算法、模型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和編程技術(shù)，如機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、自然語(yǔ)言處理等技術(shù)。二是應(yīng)用層面，是人工智能在不同場(chǎng)景下解決具體業(yè)務(wù)需求的層面，如無(wú)人駕駛、智能家居、醫(yī)療診斷系統(tǒng)等應(yīng)用。三是哲學(xué)和社會(huì)層面，內(nèi)容涵蓋人文與思辨，涉及技術(shù)對(duì)人類(lèi)社會(huì)、倫理和法律等的影響?；诖?，筆者以目標(biāo)為導(dǎo)向、以技術(shù)為基礎(chǔ)、以應(yīng)用為主線，從確定項(xiàng)目目標(biāo)、確定項(xiàng)目情境、確定項(xiàng)目?jī)?nèi)容、確定項(xiàng)目評(píng)價(jià)幾個(gè)步驟設(shè)計(jì)項(xiàng)目，打通技術(shù)、應(yīng)用、社會(huì)三個(gè)層面，引導(dǎo)學(xué)生完成“從技術(shù)到應(yīng)用”“從應(yīng)用到社會(huì)”的自我實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

1.融合人文科技，確定項(xiàng)目目標(biāo)

我們希望學(xué)生通過(guò)人工智能的學(xué)習(xí)，在技術(shù)層面能了解典型人工智能算法，建構(gòu)知識(shí)；在應(yīng)用層面能深入感知與體驗(yàn)智能情景，培養(yǎng)技能；在哲學(xué)和社會(huì)層面能夠增強(qiáng)利用技術(shù)服務(wù)人類(lèi)發(fā)展的責(zé)任感，發(fā)展思維。筆者將知識(shí)構(gòu)建、技能培養(yǎng)與思維發(fā)展三者融合，確定了以下項(xiàng)目目標(biāo)。（1）學(xué)生了解人工智能，學(xué)會(huì)用人工智能相關(guān)知識(shí)來(lái)分析身邊的設(shè)備、場(chǎng)景，感悟人工智能項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的求實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)、創(chuàng)新等特點(diǎn)，認(rèn)識(shí)技術(shù)的價(jià)值。（2）學(xué)會(huì)小型人工智能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，在豐富多樣的任務(wù)情境中體驗(yàn)人工智能社會(huì)實(shí)踐者真實(shí)的工作模式和思考方式，激發(fā)探索和展望未來(lái)人工智能發(fā)展的興趣。（3）從技術(shù)難題、社會(huì)倫理兩方面探討人工智能的問(wèn)題，感受人類(lèi)文明發(fā)展和技術(shù)社會(huì)發(fā)展關(guān)系緊密，理解人工智能社會(huì)中個(gè)人與社會(huì)的關(guān)系，從而成長(zhǎng)為有效的技術(shù)使用者、創(chuàng)新的技術(shù)設(shè)計(jì)者、合理的技術(shù)反思者[2]。

2.鏈接真實(shí)生活，確定項(xiàng)目情境

從技術(shù)層面而言，人工智能的項(xiàng)目情境需要涵蓋人工智能的基礎(chǔ)概念和技術(shù)；從應(yīng)用層面而言，人工智能的項(xiàng)目情境需貼近實(shí)際應(yīng)用；從社會(huì)層面面而言，人工智能的項(xiàng)目情境設(shè)計(jì)要有倫理考量。當(dāng)然，情境設(shè)計(jì)還需要給學(xué)生留有探索的空間與可能，鼓勵(lì)學(xué)生探索人工智能技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用。

當(dāng)前的高中生接觸過(guò)一定的人工智能產(chǎn)品，對(duì)人工智能技術(shù)在生活中的應(yīng)用有一定的了解和認(rèn)識(shí)，對(duì)人工智能有足夠的好奇，所以，筆者鏈接真實(shí)生活，找尋生活中學(xué)生比較熟悉的應(yīng)用來(lái)設(shè)計(jì)項(xiàng)目情境。如無(wú)人駕駛技術(shù)是許多高中生討論和關(guān)注的熱點(diǎn)，學(xué)生或者親眼看見(jiàn)過(guò)無(wú)人駕駛測(cè)試車(chē)輛在街頭穿梭，或者通過(guò)新聞媒體了解到無(wú)人駕駛出租車(chē)的實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用。基于此，筆者設(shè)計(jì)“智能駕駛”項(xiàng)目，將學(xué)生放置在特定的情境中，給他們一個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)與挑戰(zhàn)，并搭建橋梁，逐步引導(dǎo)學(xué)生從初步感知向更大范圍拓展、實(shí)踐，向更深層次推進(jìn)。

3.關(guān)聯(lián)應(yīng)用與技術(shù)，確定項(xiàng)目?jī)?nèi)容

一是分析人工智能情境中可拓展的知識(shí)，轉(zhuǎn)化為教育教學(xué)的內(nèi)容，將人工智能的相關(guān)知識(shí)化整為零地滲透到項(xiàng)目中，展現(xiàn)知識(shí)的邏輯性與系統(tǒng)性，建立應(yīng)用層面和技術(shù)層面的關(guān)聯(lián)。譬如將圖論、深度搜索和廣度搜索的理論嵌入到穿越迷宮項(xiàng)目中，將最短路徑抓取規(guī)劃算法嵌入到智能救援的機(jī)械臂控制中。

二是在分析技術(shù)的同時(shí)，也關(guān)注人文的思考。譬如，以“中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化”為切入點(diǎn)，呈現(xiàn)技術(shù)迭代的歷程，學(xué)生通過(guò)古代技術(shù)的了解，感受科技發(fā)展軌跡及其對(duì)人類(lèi)發(fā)展的推動(dòng)作用，感受人類(lèi)文明發(fā)展和技術(shù)社會(huì)發(fā)展的緊密關(guān)系；以“社會(huì)責(zé)任意識(shí)”為切入點(diǎn)，通過(guò)分析日常生活中可能出現(xiàn)的種種場(chǎng)景和案例，感受人工智能所引發(fā)的價(jià)值沖突，感悟技術(shù)倫理，樹(shù)立遵守道德規(guī)范的社會(huì)意識(shí)。

4.關(guān)注過(guò)程與發(fā)展，確定項(xiàng)目評(píng)價(jià)

一是評(píng)價(jià)關(guān)注學(xué)生的過(guò)程。教師可以采用自評(píng)、互評(píng)等多種形式，從項(xiàng)目活動(dòng)過(guò)程中參與程度、參與水平展開(kāi)評(píng)價(jià)，注重學(xué)生在活動(dòng)過(guò)程中的收獲和對(duì)技術(shù)思想與方法的理解及體驗(yàn)。

二是評(píng)價(jià)關(guān)注學(xué)生的發(fā)展。教師可以采用教學(xué)與比賽結(jié)合的方法，引導(dǎo)學(xué)生完成一個(gè)項(xiàng)目后精益求精、深層次地繼續(xù)探索，給學(xué)生提供新的發(fā)揮創(chuàng)造力的場(chǎng)所與空間。

高中人工智能項(xiàng)目實(shí)施路徑

項(xiàng)目實(shí)施以真實(shí)的問(wèn)題解決情境作為承載，以小組為單位，讓學(xué)生從感知、實(shí)踐、體驗(yàn)、感悟、暢想幾個(gè)階段展開(kāi)。

感知：學(xué)生了解整個(gè)項(xiàng)目情境，理解在這個(gè)項(xiàng)目情境中解決問(wèn)題的相關(guān)技術(shù)，這是一個(gè)從抽象到具體的過(guò)程。實(shí)踐：由理解到應(yīng)用，由獨(dú)立到整體，這是一個(gè)將學(xué)習(xí)到的知識(shí)與技能轉(zhuǎn)變成一個(gè)探究世界相互聯(lián)系的不同側(cè)面的過(guò)程。體驗(yàn)：體驗(yàn)人工智能項(xiàng)目真實(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景，激發(fā)學(xué)生求知欲望，這是一個(gè)對(duì)單一知識(shí)點(diǎn)較低層次的理解向較高層次應(yīng)用推進(jìn)的過(guò)程。感悟：結(jié)合未來(lái)日常生活中可能出現(xiàn)的種種場(chǎng)景和案例，感受人工智能所引發(fā)的價(jià)值沖突，樹(shù)立遵守道德規(guī)范的社會(huì)意識(shí)。暢想：通過(guò)論壇等形式展示學(xué)生創(chuàng)新性的所思所想，并倡導(dǎo)從社會(huì)科學(xué)與技術(shù)研究等方面共同努力，讓人工智能更好地服務(wù)于人類(lèi)。

綜上所述，我們以適應(yīng)未來(lái)智能社會(huì)的關(guān)鍵能力培養(yǎng)為目標(biāo)，將人工智能學(xué)習(xí)內(nèi)容和教學(xué)方法系統(tǒng)規(guī)劃，這樣的項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)施的關(guān)鍵點(diǎn)是目標(biāo)導(dǎo)向、統(tǒng)整實(shí)施、知行合一。以目標(biāo)為導(dǎo)向的策略讓項(xiàng)目設(shè)計(jì)更加聚焦；統(tǒng)整實(shí)施策略能夠引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用更為廣泛的多學(xué)科知識(shí)去思考、分析、決策和解決各種復(fù)雜的問(wèn)題；而知行合一讓學(xué)生了解、實(shí)踐體驗(yàn)，進(jìn)而思考、批判和改進(jìn)，從而讓素養(yǎng)得以提升。這樣開(kāi)展項(xiàng)目設(shè)計(jì)，能夠使素養(yǎng)培養(yǎng)與項(xiàng)目目標(biāo)相融相通、探究與思辨相輔相成，呈現(xiàn)給學(xué)生的項(xiàng)目是立體的、豐厚的，同時(shí)項(xiàng)目蘊(yùn)藏的教育價(jià)值也被充分彰顯出來(lái)。

參考文獻(xiàn)

國(guó)務(wù)院. 國(guó)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[EB/OL].（2017-07-20）[2024-09-12]. http：//www.gov.cn/zhengce/content/2017-07/20/content_5211996.htm.

中華人民共和國(guó)教育部. 普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）[S]. 北京： 人民教育出版社，2020.

作者單位：上海市嘉定區(qū)第一中學(xué)

編 輯：馮艷艷