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我國中小學(xué)人工智能教育課程體系現(xiàn)狀及建議——來自日本中小學(xué)人工智能教育課程體系的啟示

人工智能正在引領(lǐng)第四次工業(yè)革命,我國中小學(xué)該如何開展人工智能教育是目前需要面對的迫切問題。該文通過分析日本中小學(xué)人工智能教育課程體系的改革過程和課程現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn),日本通

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      人工智能正在引領(lǐng)第四次工業(yè)革命,我國中小學(xué)該如何開展人工智能教育是目前需要面對的迫切問題。該文通過分析日本中小學(xué)人工智能教育課程體系的改革過程和課程現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn),日本通過多職能部門協(xié)同和高科技企業(yè)參與人工智能教育體系的頂層設(shè)計,將人工智能教育課程與現(xiàn)有課程進(jìn)行深度融合,建立了符合學(xué)習(xí)者認(rèn)知特點的中小學(xué)人工智能教育課程體系。通過對日本中小學(xué)人工智能教育課程體系的現(xiàn)狀分析,未來我國應(yīng)該加強(qiáng)多職能部門協(xié)同和高科技企業(yè)參與人工智能教育課程體系的頂層設(shè)計,將人工智能教育課程與中小學(xué)現(xiàn)有課程進(jìn)行有效融合,以及建立符合學(xué)習(xí)者認(rèn)知特點的人工智能教育分層課程實施步驟。


       以數(shù)據(jù)和人工智能為中心進(jìn)行的第四次工業(yè)革命時代已經(jīng)到來,讓年輕人在這個時代中生存并發(fā)揮主導(dǎo)作用,是國家戰(zhàn)略和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要,世界各國都將人工智能教育列入國家人才培養(yǎng)戰(zhàn)略中。日本作為科技強(qiáng)國,針對人工智能時代的教育與新教學(xué)大綱的修訂,展開了一系列的討論,根據(jù)社會科技進(jìn)步與產(chǎn)業(yè)競爭力的需要,于2017—2018年間,日本文部科學(xué)省、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省討論會議,以及日本內(nèi)閣會議、中央教育審議會、產(chǎn)業(yè)競爭力會議①從多維度進(jìn)行專題研討,通過分析論證,決定將人工智能教育課程加入日本中小學(xué)新教學(xué)大綱,滲入中小學(xué)課堂。而我國幾乎在同時也啟動了新一代的人工智能發(fā)展規(guī)劃,將中小學(xué)人工智能課程體系的制定和實施提上日程,推動人工智能教育的全民普及。


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我國中小學(xué)人工智能教育課程現(xiàn)狀與問題


我國中小學(xué)人工智能教育課程體系現(xiàn)狀及建議

(一)我國中小學(xué)人工智能教育課程相關(guān)政策


2017年7月,國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出實施全民智能教育項目,在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程,逐步推廣編程教育[1]。2018年,教育部教育裝備研究與發(fā)展中心聯(lián)合五地教科院所,共同發(fā)起“中小學(xué)人工智能教育項目”,形成以人工智能應(yīng)用軟件、編程平臺和智能機(jī)器人搭建三大模塊為主的中小學(xué)人工智能教育裝備體系[2]。同年4月,教育部印發(fā)的《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》提出將在中小學(xué)階段開展人工智能普及教育,構(gòu)建人工智能多層次教育體系[3]。這兩份文件促進(jìn)了人工智能教育在中小學(xué)教育領(lǐng)域中的開展,使得2018年成為我國中小學(xué)人工智能教育啟動的元年。2019年1月19日,教育部在北京召開《中小學(xué)人工智能教育》項目發(fā)布會,確定北京、廣州、深圳、武漢和西安這五個城市作為第一批人工智能教育試點落地城市,3年級到8年級的學(xué)生已在2019年全面開展試點[4]。同年3月,教育部辦公廳印發(fā)的《2019年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點》,將進(jìn)一步推動中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程,同時將編寫印發(fā)《中國智能教育發(fā)展方案》,以推動人工智能技術(shù)在教育教學(xué)中的深入應(yīng)用[5]。


(二)我國中小學(xué)人工智能教育課程標(biāo)準(zhǔn)


現(xiàn)階段我國中小學(xué)實行的《基礎(chǔ)教育信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(2012版)》和《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》在原課程標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上也進(jìn)行了大幅修改,人工智能相關(guān)內(nèi)容在選修和必修模塊中也都有所涉及。如在小學(xué)學(xué)段加入了算法與程序入門和機(jī)器人入門的拓展模塊,讓小學(xué)生體驗程序設(shè)計過程、了解機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)和應(yīng)用等。在初中學(xué)段加入了算法與程序設(shè)計和機(jī)器人設(shè)計與制作的拓展模塊,讓初中生能夠設(shè)計算法編程解決簡單問題、了解機(jī)器人的結(jié)構(gòu)功能部件、完成機(jī)器人設(shè)計、程序編寫等任務(wù)。在高中學(xué)段加入了必修模塊“人工智能初步”和選修模塊“算法初步”,在學(xué)習(xí)方式上強(qiáng)調(diào)了對大數(shù)據(jù)、人工智能、“互聯(lián)網(wǎng)+”等信息技術(shù)的利用,讓高中生能夠了解人工智能的發(fā)展歷程、概念和典型算法,親歷設(shè)計與實現(xiàn)簡單智能系統(tǒng)的過程,理解問題求解的思想、方法和過程,掌握算法設(shè)計的方法,編寫程序?qū)崿F(xiàn)算法[6]等等。


(三)我國中小學(xué)人工智能教育課程實施現(xiàn)狀


據(jù)《2017年中國互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)白皮書之中國人工智能教育發(fā)展報告(基礎(chǔ)教育)》中對全國中小學(xué)進(jìn)行的問卷抽樣調(diào)查發(fā)現(xiàn),我國有93.49%的初中學(xué)校開設(shè)了人工智能教育相關(guān)課程,如編程課、機(jī)器人課等[7]。其中很多學(xué)校開設(shè)的人工智能課程主要是讓學(xué)生們學(xué)習(xí)人工智能基礎(chǔ)知識,體驗人臉識別、語音識別等人工智能技術(shù)的應(yīng)用。同年9月,教育部研制印發(fā)的《中小學(xué)綜合實踐活動課程指導(dǎo)綱要》,為3到9年級的人工智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計了“智能大腦——走進(jìn)單片機(jī)的世界”“趣味編程入門”“走進(jìn)程序世界”等25個主題活動。


據(jù)不完全統(tǒng)計,截至2018年,我國各地區(qū)就已推出了十幾種與中小學(xué)人工智能相關(guān)的課程、教程或教材[8]。浙江省從2017年開始將信息技術(shù)學(xué)科作為中小學(xué)階段的選考科目。福建省從2018年開始要求各學(xué)校在義務(wù)教育階段開展人工智能教育試點,如在小學(xué)低年級和高年級開展不同層次的人工智能知識科普教育,在初中開展編程教育[9]。南京市在多個中小學(xué)設(shè)立了人工智能選修課,從技術(shù)培訓(xùn)、專題論壇和競賽三個方面推動人工智能教育的發(fā)展[10]。2019年12月19日,廣州市教育研究院組織編寫的《人工智能》教材(3—8年級)通過廣東省教育廳關(guān)于地方課程教材的初審,是全國最先推出的面向中小學(xué)生的《人工智能》教材之一。我國中小學(xué)STE[**]M課程、創(chuàng)客課程中也含有人工智能相關(guān)內(nèi)容[11],如中國人民大學(xué)附屬中學(xué)構(gòu)建的金字塔形的中小學(xué)“STE[**]M+人工智能教育”課程體系[12];溫州中學(xué)創(chuàng)客空間實驗室開發(fā)的“[**]rduino創(chuàng)意機(jī)器人”“樹莓派和Python編程”創(chuàng)客教育校本課程等[13]。


這些課程的開發(fā),并不是在統(tǒng)一的課程設(shè)計基礎(chǔ)上進(jìn)行的,而是各地區(qū)各學(xué)校以自己的教學(xué)資源和教學(xué)環(huán)境特點進(jìn)行創(chuàng)設(shè)的課程。這些課程的對象、開發(fā)思路和內(nèi)容都有所不同。按授課對象分,既有面向中小學(xué)全學(xué)段,也有專門針對初中或高中某一階段;按課程開發(fā)思路分,既有注重和信息與科學(xué)技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)的銜接,也有圍繞技術(shù)路線突出的實踐活動;按課程內(nèi)容分,既有以大數(shù)據(jù)為核心內(nèi)容的教材,也有側(cè)重編程,或重點突出某一項或某幾項人工智能技術(shù)的體驗實踐[14]。


(四)我國中小學(xué)人工智能教育課程存在的問題


1.據(jù)關(guān)于中學(xué)人工智能課程設(shè)置調(diào)查數(shù)據(jù)的統(tǒng)計,18%的學(xué)生表示其所在學(xué)校開設(shè)了人工智能相關(guān)課程,25%的學(xué)生表示學(xué)校舉辦過人工智能教育相關(guān)講座,40%的學(xué)生則反饋其所在學(xué)校從未開設(shè)過人工智能教育相關(guān)課程[15]。2019年教育部辦公廳印發(fā)的《普通高中國家課程教學(xué)用書目錄(根據(jù)2017年版課程標(biāo)準(zhǔn)修訂)》中全國列出了5套《人工智能初步》教材,但是2020年才能選用,且是以公司開發(fā)的課程教材為主,還沒有適合教師上課的教材[16]。


目前大多數(shù)學(xué)校還沒有系統(tǒng)地進(jìn)行人工智能教育,只有少數(shù)先進(jìn)地區(qū)開設(shè)了相關(guān)課程,但課時少、內(nèi)容少,尚未形成課程體系。各地區(qū)教育研究組織自行創(chuàng)設(shè)的教材五花八門,沒有國家統(tǒng)一的人才培養(yǎng)引領(lǐng)方向,也未形成與國家未來發(fā)展戰(zhàn)略相一致的全國統(tǒng)一教材大綱。


2.人工智能其實是一門由計算機(jī)、心理學(xué)、哲學(xué)等多學(xué)科交叉融合的新興學(xué)科,涵蓋的知識面極廣。我國各地區(qū)組織大部分是將人工智能相關(guān)課程加入信息技術(shù)教育,或是單獨開設(shè)一門“人工智能”課,編寫一本單獨的《人工智能》教材。但是,僅僅學(xué)習(xí)一門“人工智能”課,或者信息技術(shù)課,是不能完全深入了解、學(xué)習(xí)和在生活中熟悉運用人工智能技術(shù)的。


3.人工智能學(xué)習(xí)的知識基礎(chǔ)不是一蹴而就的,需要日積月累的培養(yǎng)。學(xué)生從小學(xué)到初中、高中,其心智、知識基礎(chǔ)與學(xué)習(xí)能力都在變化。我國現(xiàn)有地區(qū)組織開設(shè)的人工智能課程,無論是面向中小學(xué)全學(xué)段的,還是專門針對小學(xué)、初中或高中某一階段的,都未將中小學(xué)的人工智能課程與大學(xué)的學(xué)習(xí)進(jìn)行銜接,都未必能符合學(xué)生的年齡和認(rèn)知能力,滿足學(xué)生未來進(jìn)行更深層次人工智能學(xué)習(xí)的知識基礎(chǔ)需求。


我國如何形成統(tǒng)一的人工智能教育課程體系?如何將我國中小學(xué)人工智能教育與現(xiàn)有的課程、與學(xué)生的學(xué)習(xí)生活相融合?以及如何讓人工智能教育課程更好地被中小學(xué)每個階段的學(xué)生所接受,且能夠?qū)W(xué)生大學(xué)的學(xué)習(xí)有更好的幫助?都將是未來我們亟待破解的問題。


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日本中小學(xué)人工智能教育課程體系現(xiàn)狀


我國中小學(xué)人工智能教育課程體系現(xiàn)狀及建議

日本的中小學(xué)人工智能教育體系,以編程教育為核心,根據(jù)學(xué)生的年齡和認(rèn)知能力分為不同階段,相互關(guān)聯(lián),環(huán)環(huán)相扣,逐步提升學(xué)生人工智能的認(rèn)知能力與技術(shù)能力。小學(xué)的人工智能教育以編程教育為核心,幫助小學(xué)生了解計算機(jī),了解編程;中學(xué)以信息教育為核心,幫助初中生深入理解信息技術(shù)在社會生活中的作用與影響,通過編程制作簡單的程序;讓高中生使用信息技術(shù)解決生活中遇到的實際問題。涉及多年級、多學(xué)科、多課程,以及多種教育方式,形成了完整的日本中小學(xué)人工智能教育體系。


(一)日本小學(xué)編程教育課程體系設(shè)計


2019年3月26日,日本文部科學(xué)省公布了新版教科書的評估結(jié)果,要求日本所有小學(xué)自2020年起使用新版教科書,編程正式成為日本小學(xué)的必修內(nèi)容。


1.日本小學(xué)編程教育的教學(xué)目標(biāo)


在公布的小學(xué)教學(xué)大綱解說篇中提到,小學(xué)編程教育的目的有三點:


一是培養(yǎng)小學(xué)生的信息知識與技能。增加小學(xué)生接觸并使用計算機(jī)的機(jī)會,同時讓小學(xué)生利用計算機(jī)進(jìn)行特定的活動。這些知識與技能,是學(xué)生在未來生活中能夠更有效地使用計算機(jī)的基礎(chǔ)。


二是思考力、判斷力、表現(xiàn)力的培養(yǎng)。邏輯性的思考是小學(xué)生需要培養(yǎng)的重要能力。在新教學(xué)大綱中,使用信息的能力被定義為學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)能力之一,即在學(xué)習(xí)活動中根據(jù)需要,適當(dāng)?shù)厥褂糜嬎銠C(jī)獲得信息,并對其進(jìn)行整理、比較、發(fā)送、傳達(dá)、保存和共享的能力。除了信息技術(shù)等基本操作技能、編程思維外,亦可培養(yǎng)學(xué)生的信息道德與信息安全等意識。


三是利用編程使各學(xué)科的學(xué)習(xí)更加完善。讓小學(xué)生在接觸編程的同時,享受計算機(jī)的樂趣和完成目標(biāo)的成就感,在學(xué)習(xí)的過程中進(jìn)行編程體驗,促進(jìn)他們了解編程的優(yōu)點,更好地利用計算機(jī)。


2.日本小學(xué)編程教育的課程設(shè)置


參考日本文部科學(xué)省2020年2月公布的《小學(xué)生程序設(shè)計教育指南(第三版)》[17]中的數(shù)據(jù),日本小學(xué)階段編程學(xué)習(xí)的課程實施可以分為四類,涉及的學(xué)科與實行示例,我們總結(jié)并繪制如表1所示。

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新教學(xué)大綱中明確加入小學(xué)編程教育的學(xué)科課程有算術(shù)、理科和綜合學(xué)習(xí)。而其它沒有明確說明的非專業(yè)學(xué)科,在課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)過程中,也加入了編程體驗與編程學(xué)習(xí)。獨立課程是在日本教學(xué)大綱規(guī)定的學(xué)科課程外,不加重學(xué)生負(fù)擔(dān)的前提下,為了培養(yǎng)學(xué)生的編程思維而進(jìn)行的編程相關(guān)學(xué)習(xí)活動[18]。在加入了趣味編程教學(xué)的各學(xué)科課程開課之前,對學(xué)生開展相關(guān)編程基礎(chǔ)的教學(xué),或者設(shè)定與各學(xué)科相關(guān)聯(lián)的編程課題,在新教學(xué)大綱規(guī)定的課程之外對學(xué)生進(jìn)行額外的編程教育補(bǔ)充學(xué)習(xí)。


為了在教學(xué)大綱中舉例說明的學(xué)科中進(jìn)行編程教育,提前讓學(xué)生們在其它學(xué)科課上體驗編程,讓他們熟悉編程語言和計算機(jī)操作等是非常有必要的。但是,小學(xué)階段的編程教育,并不是以學(xué)生記住編程語言、學(xué)習(xí)編程技能為主要目標(biāo)。


(二)日本中學(xué)信息教育課程體系設(shè)計


在2017至2018年公布的初高中教學(xué)大綱中,對學(xué)生的信息教育確立了更高的培養(yǎng)目標(biāo)和更精確的培養(yǎng)方向。以小學(xué)培養(yǎng)的信息技術(shù)能力為基礎(chǔ),培養(yǎng)中學(xué)生從社會生活中發(fā)現(xiàn)與編程相關(guān)的問題并設(shè)定課題的能力,利用圖表呈現(xiàn)處理問題的流程,并通過試行將解決方法具體化的能力等。


1.日本中學(xué)信息教育的教學(xué)目標(biāo)


日本中學(xué)的信息教育主要培養(yǎng)學(xué)生信息知識與技能,對信息的思考力、判斷力、表現(xiàn)力以及學(xué)習(xí)的能力、人性等三個方面,其具體分類如表2所示。

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2.日本中學(xué)信息教育的課程設(shè)置

在日本新教學(xué)大綱中,理數(shù)和信息課程的修訂已經(jīng)明確。信息的積累與計算能力的提高已成為人工智能技術(shù)應(yīng)用的前提。從狹義的角度來說,人工智能指的是“機(jī)器學(xué)習(xí)”。機(jī)器學(xué)習(xí)涉及概率論、統(tǒng)計學(xué)、凸分析、算法復(fù)雜度理論等多門學(xué)科。與之相關(guān)聯(lián)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)需要花費學(xué)生大量的課程和時間。


對于理數(shù)學(xué)科,高中教學(xué)大綱中提出,從學(xué)生學(xué)習(xí)理數(shù)的用處和對理數(shù)感興趣的觀點出發(fā),通過進(jìn)行有預(yù)見性的觀察和實驗等科學(xué)探究活動來充實理數(shù)教學(xué)并提高學(xué)習(xí)質(zhì)量;通過收集、分析數(shù)據(jù)來解決課題,充實理數(shù)中的統(tǒng)計學(xué)教學(xué);以培養(yǎng)能夠進(jìn)行知識創(chuàng)造的學(xué)術(shù)研究型人才為目標(biāo),開設(shè)“理數(shù)探究”和“理數(shù)探究基礎(chǔ)”等學(xué)科。對于信息學(xué)科,通過重組課程、新開設(shè)必修課程“信息Ⅰ”,加入人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)庫等技術(shù)的基礎(chǔ)知識;同時在教材中充實數(shù)據(jù)科學(xué)相關(guān)內(nèi)容,并利用計算機(jī)開展學(xué)習(xí)活動②。


除信息相關(guān)學(xué)科外,日本在中學(xué)其他課程的學(xué)習(xí)過程中也貫穿了信息教育。以日本北海道教育大學(xué)附屬釧路中學(xué)校為例,如表3所示,詳細(xì)記錄了2018年該校信息教育的全學(xué)科計劃示例。

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(三)日本中小學(xué)人工智能教育課程體系特征


通過對日本小學(xué)編程教育和中學(xué)信息教育的教學(xué)目標(biāo)和課程設(shè)置的梳理,我們可以總結(jié)出日本的中小學(xué)人工智能教育課程體系特點如下:


1.人工智能教育課程體系分多學(xué)科、多課程實施。核心的編程教育與信息教育分別設(shè)置進(jìn)中小學(xué)特定的專業(yè)科目,加入非專業(yè)學(xué)科的課程,設(shè)立人工智能教育獨立課程和俱樂部活動等,改變成與人工智能教育相關(guān)的學(xué)習(xí)模式,使信息技術(shù)和人工智能技術(shù)融入教材和課堂的教學(xué)。


2.教育課程體系整體目標(biāo)清晰,分階段層層遞進(jìn)。學(xué)生的人工智能相關(guān)能力隨著年齡與學(xué)歷的增長而不斷提高,認(rèn)知與能力更加專業(yè)。從小學(xué)到高中,在學(xué)生的信息知識與技能培養(yǎng)方面,從小學(xué)對生活和社會中信息技術(shù)的基礎(chǔ)性理解,到初中對信息的表現(xiàn)、記錄、計算和通信等的科學(xué)原理的理解和信息的數(shù)字化,處理的自動化、系統(tǒng)化,信息安全等相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)的結(jié)構(gòu)性理解,到高中對信息通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成和利用基本的信息結(jié)構(gòu)制作程序,測量、控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)等能力的學(xué)習(xí),逐步深入,成為大學(xué)學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)專業(yè)的基石。


3.注重信息道德與安全教育。分階段培養(yǎng)學(xué)生從小的信息素養(yǎng)、信息倫理與信息安全意識。如信息的可靠性、信息的公開、信息的保護(hù)以及發(fā)送信息時個人的責(zé)任、注意隱私權(quán)和著作權(quán)等。


4.課程體系隨時代的變化更完善。為了彌補(bǔ)日本信息技術(shù)人才與人工智能技術(shù)人才的不足,提高人工智能產(chǎn)業(yè)與世界的競爭力,為了使新一代年輕人把握更好的就業(yè)機(jī)會,擁有隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的更好的人生,并在未來的智能時代社會建設(shè)中發(fā)揮主導(dǎo)作用,日本建立并逐步完善其中小學(xué)的人工智能教育體系。


3啟示與建議


我國中小學(xué)人工智能教育課程體系現(xiàn)狀及建議

通過對我國人工智能教育在國家層面的中小學(xué)課程體系設(shè)計、中小學(xué)層面的課程設(shè)置和實施三個方面現(xiàn)狀和問題的梳理,再結(jié)合對日本人工智能教育課程體系和實施的梳理,對于我國未來在中小學(xué)人工智能課程教育有如下啟示:


(一)多職能部門協(xié)同和高科技企業(yè)參與人工智能教育課程體系的頂層設(shè)計


日本新教學(xué)大綱中關(guān)于人工智能教育的修訂,不僅僅是文部科學(xué)省所管轄范疇之內(nèi)的工作,而是日本面向未來的國家戰(zhàn)略體系的重要組成部分,產(chǎn)業(yè)競爭力和人才培養(yǎng)等都是這個戰(zhàn)略體系的組成部分。日本人工智能教育課程體系經(jīng)歷四年由文部科學(xué)省、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省、日本中央教育審議會、產(chǎn)業(yè)競爭力會議等的研討,在這四年間,日本政府的相關(guān)部門皆以專門議題提出研討,在本部門工作所涉及領(lǐng)域和影響發(fā)展的范圍內(nèi)根據(jù)人工智能人才培養(yǎng)的關(guān)鍵問題進(jìn)行研究,在各部門會議與產(chǎn)業(yè)會議上,各行各業(yè)的成員發(fā)言討論,最終形成論點匯集在中央教育審議會的教育課程部會。


關(guān)于未來我國的人工智能教育體系設(shè)計,在制定教學(xué)大綱和課程標(biāo)準(zhǔn)時,應(yīng)該在國務(wù)院、教育部等多政府職能部門的領(lǐng)導(dǎo)下,結(jié)合全國教育工作會議、黨大會議、人大會議等中討論的人工智能教育相關(guān)內(nèi)容,再參考各高校教育專家組織、社會各行各業(yè)的企業(yè)會議等提出的人工智能人才培養(yǎng)相關(guān)內(nèi)容,進(jìn)行教學(xué)大綱和課程標(biāo)準(zhǔn)的制定與修改。其中,我國高新科技企業(yè)的參與尤為重要。科技企業(yè)參與教學(xué)大綱研討的制定與修改,能讓企業(yè)的未來人才需求帶動高等、中小學(xué)的教育,明確未來的就業(yè)方向,讓學(xué)生知道現(xiàn)在該學(xué)什么,怎么學(xué),以后怎么用。


我國應(yīng)該根據(jù)政府部門發(fā)布的國家政策和未來人才培養(yǎng)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo),多職能部門協(xié)調(diào)配合,并利用高科技企業(yè)擁有的先進(jìn)知識和經(jīng)驗,實現(xiàn)中小學(xué)人工智能教育課程體系的頂層設(shè)計,推進(jìn)人工智能教育的方針實施和計劃制定,并根據(jù)政策與時代行業(yè)產(chǎn)業(yè)的變化、就業(yè)形式和趨勢的變化及時調(diào)整,讓中小學(xué)人工智能人才培養(yǎng)緊跟時代發(fā)展的步伐,具有對未來的高度前瞻性。


(二)人工智能教育課程與現(xiàn)有課程的深度融合


在日本,中小學(xué)的人工智能教育,從小學(xué)的編程教育到中學(xué)的信息教育,都將人工智能教育課程與現(xiàn)有課程進(jìn)行深度融合。將與人工智能技術(shù)相關(guān)的數(shù)理和信息科學(xué)基礎(chǔ)知識加入數(shù)學(xué)、理科和信息技術(shù)學(xué)科教學(xué)中,將人工智能技術(shù)的學(xué)習(xí)和實踐加入音樂、美術(shù)等非專業(yè)的學(xué)科課程中。日本將中小學(xué)人工智能教育課程體系融入到現(xiàn)有的所有學(xué)科教學(xué)中,讓學(xué)生們在完成現(xiàn)有課程目標(biāo)的同時,能夠從不同的學(xué)科不同的角度,學(xué)習(xí)到人工智能各方面的基礎(chǔ)知識。


根據(jù)日本中小學(xué)人工智能教育體系的課程設(shè)置,我國在未來的中小學(xué)人工智能教育課程體系的設(shè)計上,就不能只開設(shè)一門單獨的叫做“人工智能”的學(xué)科或課程。人工智能本身具有深度融合、高度交叉、極度復(fù)雜的特點,同時又具有技術(shù)屬性和社會屬性的特點,這就決定了人工智能教育必須依靠跨學(xué)科的交叉整合[21]。我國應(yīng)該將中小學(xué)人工智能教育體系與現(xiàn)有的整個教育課程體系進(jìn)行融合,以現(xiàn)有課程為主體,將人工智能教育拆分成多課程,全方位融入現(xiàn)有的學(xué)科中。


我國當(dāng)前的中小學(xué)人工智能教育主要在信息技術(shù)課程、STEM課程、創(chuàng)客課程中開展[22]。但是在未來,我國還應(yīng)該把人工智能技術(shù)所需要的數(shù)學(xué)邏輯思維和計算能力、編程技術(shù)等計算機(jī)技能、控制論和自動化、生物學(xué)和仿生學(xué)、哲學(xué)、心理學(xué)、信息倫理和信息素養(yǎng)等知識,作為人工智能教育課程體系中的課程,加入現(xiàn)有的數(shù)學(xué)、計算機(jī)、物理、生物、心理、思想品德等主學(xué)科中。另外,還應(yīng)該將人工智能技術(shù)的實踐加入音樂、美術(shù)等輔助學(xué)科。目前,我國的中小學(xué)教學(xué)課堂上已開始運用人工智能教學(xué)產(chǎn)品,利用人工智能技術(shù)幫助教學(xué)的同時,也應(yīng)該對學(xué)生進(jìn)行應(yīng)用的技術(shù)支撐教育。在完成該學(xué)科課程目標(biāo)的前提下,利用學(xué)科課程進(jìn)行人工智能技術(shù)實踐,讓學(xué)生能夠?qū)⒅髡n中所學(xué)的人工智能相關(guān)知識與能力運用在其他課堂上,在學(xué)與用的同時掌握并熟練運用知識與技能。


(三)建立符合學(xué)習(xí)者認(rèn)知特點的人工智能教育分層課程實施步驟


日本中小學(xué)人工智能教育體系,根據(jù)學(xué)生的年齡、學(xué)習(xí)能力和信息技術(shù)能力,分為小學(xué)、初中、高中不同階段。為了達(dá)到社會和高等學(xué)校對人工智能人才培養(yǎng)的基本能力要求,隨著年級的提高,小學(xué)到高中,學(xué)生的數(shù)學(xué)、理科和信息技術(shù)的學(xué)習(xí)會越來越深入,越來越專業(yè),數(shù)理和信息技術(shù)能力也會越高。而在其他非專業(yè)的學(xué)科中,學(xué)生運用信息技術(shù)發(fā)現(xiàn)、解決課程問題的能力會逐年增強(qiáng),運用人工智能相關(guān)技術(shù)的能力也會逐年提高。


未來我國在中小學(xué)人工智能教育課程體系的實施方面,也應(yīng)該對學(xué)生學(xué)習(xí)的人工智能相關(guān)知識、技術(shù)能力等,根據(jù)年齡與認(rèn)知分為不同的階段。通過中小學(xué)的人工智能教育,即將進(jìn)入高校的學(xué)生將具備一定的信息技術(shù)基礎(chǔ),提高他們對計算機(jī)、自動控制等相關(guān)學(xué)科的興趣,為他們今后在高校進(jìn)一步研究人工智能技術(shù),或在工作中應(yīng)用人工智能技術(shù),打下堅實的基礎(chǔ)。


除學(xué)校開設(shè)的學(xué)科課程外,我國中小學(xué)校還應(yīng)該開設(shè)課外活動課,讓學(xué)生開展人工智能相關(guān)課題研究,進(jìn)行課外實踐。例如利用課外活動時間開設(shè)編程興趣課、人工智能相關(guān)應(yīng)用興趣課,或?qū)W校組織的編程相關(guān)社團(tuán)、人工智能社團(tuán)等,讓不同年齡的中小學(xué)生開展合作互助,在集體活動中學(xué)習(xí)實踐,讓中小學(xué)生能夠在實際的操作應(yīng)用中熟悉課堂上的內(nèi)容,享受人工智能學(xué)習(xí)的樂趣。


同時,我國應(yīng)該加強(qiáng)校企合作,讓企業(yè)支援教師進(jìn)行高質(zhì)量的授課,支援并具體化學(xué)校實施的人工智能教育內(nèi)容。我國企業(yè)應(yīng)積極參與為社會貢獻(xiàn)的教育計劃,如組織學(xué)生前往人工智能相關(guān)企業(yè)參觀學(xué)習(xí),將人工智能產(chǎn)品加入教育投資,讓企業(yè)的專業(yè)技術(shù)人員作為輔助教師參與到對學(xué)生的技術(shù)教學(xué)課堂中,等等。只有將融入中小學(xué)現(xiàn)有學(xué)科教學(xué)中的人工智能教育提煉出來,將每一個按年齡或年級分的階段加在一起,所有階段的課程和實踐連貫結(jié)合,才能形成一個完整的中小學(xué)人工智能教育課程體系。

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作者簡介:
于勇:東北師范大學(xué)教授,博士生導(dǎo)師,研究方向為數(shù)字媒體技術(shù)(yuy848@nenu.edu.cn)。
徐鵬:東北師范大學(xué)副教授,博士,研究方向為數(shù)字媒體技術(shù)(xp@nenu.edu.cn)。
劉未央:東北師范大學(xué)在讀碩士,研究方向為數(shù)字媒體技術(shù)(liuwy447@nenu.edu.cn)。

轉(zhuǎn)載自:《中國電化教育》 2020期 第8期