陳捷

隨著核心算法的突破、計算能力的提高、海量互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的支撐，人工智能已進入飛速發(fā)展階段。2017年國務院發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中提出“在中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育，鼓勵社會力量參與寓教于樂的編程教學軟件、游戲的開發(fā)和推廣”，將在基礎教育階段開展人工智能教育提高到國家戰(zhàn)略層面。2018年中共中央、國務院發(fā)布的《關于全面深化新時代教師隊伍建設改革的意見》提出“教師要主動適應信息化、人工智能等新技術變革，積極有效開展教育教學”。2019年5月，我國成功舉辦國際人工智能與教育大會，習近平總書記向大會所致賀信中指出“培養(yǎng)大批具有創(chuàng)新能力和合作精神的人工智能高端人才，是教育的重要使命”。

由此可知，在基礎教育階段開展人工智能教育已得到越來越多的教育工作者的關注，如何在中小學階段開展人工智能教育已成為研究熱點。

發(fā)展現(xiàn)狀：遭遇諸多困境

隨著國家戰(zhàn)略的逐步落實，在基礎教育階段開設人工智能課程遭遇諸多困境。

第一，人工智能課程內(nèi)容的設置遇到問題，在我們的調(diào)研中發(fā)現(xiàn)學校人工智能課程的內(nèi)容選擇不當。如：一些學校的人工智能課程，是由原有的信息技術課程稍加變化而來，僅將原有的VB語言教學變?yōu)镻ython語言教學，且依然只講授基本語言結構（順序、分支、循環(huán)），而對于Python中與人工智能相關的部分并未提及;一些學校直接將機器人課程的名稱改為人工智能課程;一些學校的教師在開設人工智能的課程時，讓學生通過觀看大量視頻素材來感受人工智能的新奇，但學生并沒有將這種新奇感轉化成對人工智能本身的興趣，也沒有對人工智能樹立正確的認知。學校和教師普遍對人工智能課程感到茫然，不知道課程內(nèi)容應如何設置。

第二，教師普遍感到力不從心。由于人工智能教育的內(nèi)容貼近技術前沿，教師沒有相關專業(yè)知識的學習背景，很難駕馭人工智能課堂。我們發(fā)現(xiàn)許多教師在被問及人工智能的一些專業(yè)問題時，如：什么是強人工智能，什么是弱人工智能，什么是深度學習、神經(jīng)網(wǎng)絡，他們表示并不了解。

第三，在中小學尤其是基礎教育階段開展人工智能課程，缺乏足夠的方向性引領。我們發(fā)現(xiàn)目前存在小學階段與初中階段使用同樣方式（如通過視頻體驗人工智能）開展人工智能課程的現(xiàn)象，這說明很多中小學對于在小學階段和初中階段應掌握哪些人工智能相關內(nèi)容認識不清，以致造成混亂。

困境原因：授課教師缺乏崗位勝任力

導致這些現(xiàn)象的原因很多，但筆者認為其中最主要的一個是目前開設人工智能課程的教師并不具備人工智能相關的專業(yè)知識儲備，不了解在自己所教授學段應如何選取與學生認知水平相匹配的人工智能知識，因此無法幫助學生建立對人工智能的正確認識?；诖?，筆者認為在中小學開設人工智能課程，應首先對開設人工智能課程的教師進行培訓，提升其人工智能素養(yǎng)，使之具備崗位勝任力。

基礎教育階段人工智能課程教師的應然狀態(tài)，包括以下幾個方面：

教師應具有對新技術的敏感性。人工智能技術屬于飛速發(fā)展的前沿技術，教師應能從中捕捉適合中小學生認知水平的技術，隨時更新自己的教學內(nèi)容，以幫助學生獲得更清晰的人工智能認知。

教師應具備對人工智能的基本認知。對于人工智能的界定、前沿應用、發(fā)展趨勢，要有深入的了解，以便于引導學生以發(fā)展的眼光看待人工智能技術，為幫助學生適應未來智能化社會做好準備。

教師應具備人工智能的專業(yè)知識。人工智能的基本原理、基礎知識是教師駕馭人工智能課堂的必備條件。在基礎教育階段，學生的認知水平無法達到能夠理解高度抽象算法的水平，因此作為一名基礎教育階段的教師，并不需要將了解艱深的算法作為學習人工智能知識的重點內(nèi)容，但需要具備扎實的人工智能基礎專業(yè)知識，否則無法真正駕馭人工智能的課堂。只了解一些人工智能簡單應用案例的教師，無法幫助學生達到真正了解、認識人工智能的目標。

教師應具備人工智能課程的組織實施能力。人工智能技術作為一個正處于飛速發(fā)展階段的前沿學科，有著極為明顯的技術特征，即可探索性很強。很多人工智能知識可以通過組織學生進行自主探索、體驗來理解，因而需要教師改變已有的教學模式，嘗試采用以學生為中心的教學模式來進行人工智能知識的教學。

教師應具備人工智能教育素養(yǎng)。人工智能作為一個教育工具，能夠在教師的整體教學中起到提升效果的作用。人工智能課程的教師應具備充分利用人工智能技術進行備課的能力，并且能夠?qū)φn程組織實施過程中學生學習狀態(tài)進行隨時、智能化、個性化的評價。

提升途徑：加強師資培訓

人工智能的師資培訓應以其應然狀態(tài)為教學目標，進行課程的設計與開發(fā)。筆者以首期北京市中小學人工智能師資培訓的課程設計為例，對如何進行課程設計加以說明。

面對基礎教育人工智能師資的應然狀態(tài)，筆者將課程設計為三大模塊，即人工智能發(fā)展及對教育的影響、人工智能知識與技術、人工智能課程的組織與實施。

人工智能發(fā)展及對教育的影響。在此模塊中，從人工智能技術本身的發(fā)展、人工智能應用的發(fā)展兩個層面對人工智能的發(fā)展歷程進行介紹。同時重點介紹人工智能的教育應用，幫助教師了解人工智能的基本界定以及發(fā)展趨勢，進而提升教師對人工智能技術發(fā)展的前瞻性和敏感度，為教師完成課程內(nèi)容的自我更新打下基礎。

人工智能知識與技術。這一模塊是參加培訓教師的學習難點，經(jīng)過對人工智能知識體系及人工智能應用的分類篩選，確定了基本的人工智能知識集合，包括：

人工智能程序設計（Python神經(jīng)網(wǎng)絡編程）——Python是目前人工智能產(chǎn)品的主要編程語言，與以往介紹程序結構的講授方法不同，課程主要介紹Python神經(jīng)網(wǎng)絡編程的基本原理以及Python編程環(huán)境的搭建方法，使教師在學習過程中了解神經(jīng)網(wǎng)絡的概念，同時掌握Python語言在人工智能應用中的使用方法。

人工智能導論（機器學習）——機器學習是目前人工智能技術中的重要內(nèi)容，是新一代人工智能技術的基礎。本課程主要介紹機器學習的基本概念、應用案例、實現(xiàn)過程，用案例形式讓教師了解、體驗機器學習的相關知識。

人工智能導論（知識圖譜及應用）——知識圖譜為實現(xiàn)人工智能提供了常識，而人工智能可以幫助我們更好地從客觀世界中去挖掘、獲取和沉淀知識，這些知識和人工智能系統(tǒng)形成正循環(huán)，兩者共同進步。知識圖譜是目前人工智能技術中應用最為廣泛的技術之一。本課程介紹知識圖譜的基本概念，并通過知識圖譜的教育應用案例，使教師理解知識圖譜的形成原理及實現(xiàn)意義。

人工智能時代的評價創(chuàng)新與文本分析——目前人工智能在教育中應用最為成功的領域，就是人工智能產(chǎn)品在考試、評測環(huán)節(jié)的應用，而這類產(chǎn)品的實現(xiàn)是基于人工智能技術中自然語言處理技術。本課程主要介紹人工智能對教育評價的影響、人工智能時代評價創(chuàng)新的案例以及評價中進行文本分析的基本原理。

以上人工智能知識技術課程，雖然不能覆蓋所有人工智能知識，但可以覆蓋目前常見人工智能應用（圖像識別、語音識別等）的基本原理，有助于教師更深入地學習人工智能相關專業(yè)知識。

人工智能課程的組織與實施。本模塊通過現(xiàn)場觀摩、案例研討等教學模式，為教師轉變教育理念，形成新的、以學生為中心的、適合人工智能教育的教學模式提供幫助。

在進行人工智能師資培訓的過程中，培訓團隊的建設也是一個十分重要的問題。目前各類基礎教育教師培訓的機構和單位中，大多以學科（如語文、數(shù)學、英語等）形成團隊，而人工智能由于內(nèi)容涉及前沿技術和相關人工智能產(chǎn)品，形成團隊時需注意以下幾方面人員的選擇：

第一，人工智能技術專家。目前在師范類院校、教育學院等院校中，了解人工智能前沿技術的專家較少。人工智能技術專家往往分布在綜合類大學和大型企業(yè)中。選擇既懂人工智能技術，又懂教育的專家十分重要。

第二，教育專家。人工智能課程的師資要駕馭人工智能課堂，同時還要具備較高的人工智能素養(yǎng)，能夠利用人工智能技術改進自己的教學（備課、教學、評價等各環(huán)節(jié)的改進），這需要教育專家的引領以及深入一線教學的指導。

第三，企業(yè)教育產(chǎn)品開發(fā)團隊。人工智能前沿教育應用產(chǎn)品的體驗，是培訓中不可缺少的部分。與人工智能教育產(chǎn)品企業(yè)進行緊密的合作，教師在體驗人工智能教育產(chǎn)品的同時，也會對教育產(chǎn)品的適用度進行反饋，并提出進一步需求。因此，與企業(yè)的緊密合作有利于形成正向循環(huán)，幫助企業(yè)開發(fā)出更好的人工智能教育產(chǎn)品，使技術與教育真正實現(xiàn)深度融合。

第四，中小學一線教師。教師是人工智能課程的最終教學實踐者，培訓團隊中的中小學一線教師起到對課程的可行性提出建議、為其他教師的教學實踐提供示范的作用。

由此可見，培訓團隊的形成是真正的跨界融合，因而對課程開發(fā)與實施方來說，是一個巨大的挑戰(zhàn)，需要各方的精誠合作，才能產(chǎn)生良好的教學效果，實現(xiàn)各方的合作共贏。

基礎教育階段的人工智能教育，師資培訓是第一步。目前師資培訓處于一個動態(tài)完善過程之中，在走出第一步之后，參加培訓的教師應結合學校的校情、學生的學情、個人的教學智慧，定制開發(fā)出適合的人工智能課程，并進行實踐及完善。如此，人工智能教育才能真正在中小學落地，為學生適應社會發(fā)展助力。

（作者系北京教育學院信息科學與技術教育學院副教授）

責任編輯：孫冰