● 中國社會科學(xué)院研究生院 王 爽

● 呼和浩特市教育教學(xué)研究中心 李 含

信息技術(shù)的發(fā)展，為人類開拓了除物理空間、人類社會空間之外的第三極——信息空間。人類生存空間的三元化催生了新一代人工智能，其迅猛發(fā)展帶動著整個世界進(jìn)入到人工智能時代。人工智能時代的到來，對現(xiàn)有的人才培養(yǎng)提出新的需求。

2017年，國務(wù)院印發(fā)的 《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中提出，要在中小學(xué)開展人工智能教育。教育部原部長陳寶生在2019年國際人工智能與教育大會上進(jìn)一步提出了普及人工智能教育的目標(biāo)。而普及人工智能教育，需要大批優(yōu)秀的學(xué)科教師和完備的支持系統(tǒng)。

教師作為教育的基本要素，是教學(xué)順利開展的基本條件。中小學(xué)人工智能教育主要在信息科技學(xué)科內(nèi)開展，信息科技學(xué)科教師是中小學(xué)開設(shè)人工智能課程、實(shí)施人工智能教育、普及人工智能知識的主要力量。

學(xué)科教師應(yīng)該具備基本的學(xué)科教學(xué)知識（Pedagogical Content Knowledge，簡稱 PCK），包括學(xué)科知識和教學(xué)知識。信息時代的教師還需要掌握技術(shù)知識，形成融合信息技術(shù)的學(xué)科 教 學(xué) 知 識（Technological Pedagogical Content Knowledge，簡稱 TPACK）。人工智能時代的到來，也對教師的知識結(jié)構(gòu)提出了新的要求，教師應(yīng)該能夠?qū)⑷斯ぶ悄芗夹g(shù)運(yùn)用到學(xué)科教學(xué)中，形成融合人工智能技術(shù)的學(xué)科教學(xué)知識體系（AITechnological Pedagogical Content Knowledge，簡稱 AI-TPACK）。

人工智能具有輔助教學(xué)技術(shù)手段和學(xué)科內(nèi)容的雙重性質(zhì)。教學(xué)人工智能的信息科技學(xué)科教師（以下簡稱人工智能教師）應(yīng)該具備人工智能學(xué)科的基本知識，掌握運(yùn)用人工智能技術(shù)教授人工智能課程的教學(xué)方法。除此之外，人工智能教師還應(yīng)該樹立立德樹人的意識，對智能社會的倫理、道德和價值觀有正確的認(rèn)識。

教師的教學(xué)離不開健全的教育支持系統(tǒng)。這個系統(tǒng)包含課程與評價標(biāo)準(zhǔn)、課程與教材、教學(xué)環(huán)境、社會環(huán)境。在我國，課程標(biāo)準(zhǔn)和評價方式依據(jù)國家課程標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一規(guī)定。在國家課標(biāo)的框架下，優(yōu)質(zhì)的課程、系統(tǒng)的教材、專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室、支持的社會環(huán)境都會促進(jìn)課程健康發(fā)展。

為了了解目前呼和浩特市中小學(xué)開展人工智能教育的師資情況、支持系統(tǒng)情況，以及在教師開展、普及人工智能教育方面遇到的困難與問題，以便設(shè)計更具針對性的教師專業(yè)發(fā)展計劃，落實(shí)課程及相關(guān)資源建設(shè)，有力有序推動呼和浩特市人工智能教育的開展，筆者于2021年6月對呼和浩特市66所學(xué)校的57名教師進(jìn)行了抽樣調(diào)查。

一、調(diào)研情況

本次調(diào)研的對象是中小學(xué)信息科技學(xué)科教師。調(diào)研采用問卷的形式。問卷主體來自于北京教育學(xué)院鐘祖榮、于曉雅團(tuán)隊(duì)編制的《中小學(xué)開展人工智能教育的調(diào)查問卷（信息技術(shù)學(xué)科教師卷）》。筆者根據(jù)呼和浩特市具體情況對原試題進(jìn)行了增改，形成了44道題的問卷。測試題主要涉及師資狀況、課程現(xiàn)狀以及支持系統(tǒng)狀況三大部分。師資狀況主要是關(guān)于師資構(gòu)成、教師對人工智能相關(guān)知識的了解、教師學(xué)習(xí)人工智能的意愿與計劃等情況。課程現(xiàn)狀主要是關(guān)于學(xué)校目前開展人工智能教育的情況、需求與困難所在。支持系統(tǒng)狀況主要是關(guān)于教育主管部門的政策法規(guī)、資金情況和社會支持情況。

二、調(diào)研結(jié)果

（一）師資結(jié)構(gòu)及教師對人工智能掌握情況

1.師資結(jié)構(gòu)。

參與本次調(diào)查的教師中，男教師占40.35%，女教師占59.65%。25歲以下教師占8.77%，26 ～30歲的教師占 29.82%，31～40歲的教師占43.86%，41～50歲的教師占14.04%，50歲以上的教師占3.5%。

從學(xué)科背景上看，專業(yè)為教育技術(shù)的教師占24.56%，專業(yè)為計算機(jī)的教師占47.37%，剩余教師為其他專業(yè)；從學(xué)段上看，小學(xué)教師占57.89%，初中教師占33.33%，高中教師占8.77%。教師中具有?？茖W(xué)歷的占10.53%，具有本科學(xué)歷的占78.95%，具有碩士研究生學(xué)歷的占10.53%。這些教師從事人工智能教學(xué)的年限情況是：從事了1～3年的占70.18%，從事了3～4年的占10.53%，從事了4～5年的占8.77%，從事了5年以上的占10.53%。教師的職稱情況是：有36.84%的教師未定級，小學(xué)三級教師占1.75%，中學(xué)二級和小學(xué)二級教師占35.09%，中學(xué)一級和小學(xué)一級教師占15.79%，中學(xué)高級和小學(xué)高級教師占10.53%。

2.教師對人工智能教育的認(rèn)識情況。

33.33%的教師認(rèn)為，在人工智能的時代背景下，教育和人才培養(yǎng)的目標(biāo)會發(fā)生變化；29.82%的教師認(rèn)為，未來教育教學(xué)方式會發(fā)生巨大的變化；19.3%的教師認(rèn)為，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式會有根本性改變；3.51%的教師認(rèn)為，教育教學(xué)管理形態(tài)將重塑；5.26%的教師認(rèn)為，人工智能對未來的教育教學(xué)不會有明顯的作用。

3.教師對人工智能概念和相關(guān)技術(shù)的了解情況。

人工智能教師中，非常了解人工智能概念和相關(guān)技術(shù)的占1.75%，比較了解人工智能概念和相關(guān)技術(shù)的占26.32%，一般了解人工智能概念和相關(guān)技術(shù)的占47.37.%，不太了解人工智能概念和相關(guān)技術(shù)的占24.56%。（見圖1）

圖 1 教師對人工智能了解情況

對于“人工智能在教學(xué)中的應(yīng)用系統(tǒng)”的問題，有50.88%的教師選擇智能翻譯，61.4%的教師選擇虛擬現(xiàn)實(shí)，52.63%的教師選擇智能搜索，54.39%的教師選擇智能批改，有22.81%的老師還知道選項(xiàng)之外的一些應(yīng)用。

作為信息技術(shù)學(xué)科教師，73.68%的教師認(rèn)同人工智能是計算機(jī)科學(xué)的一個分支。有26.32%的教師沒有準(zhǔn)確作答。

在“哪些功能是由人工智能技術(shù)提供的”選項(xiàng)中，選擇占比依次為：網(wǎng)絡(luò)購 物（38.6%）、 根據(jù)搜索結(jié)果推薦服務(wù)（52.63%）、 根據(jù)歷史記錄推薦服務(wù)（59.65%）、 根 據(jù)駕駛習(xí)慣提供路況（68.42%）、 智 能 手機(jī)提供的個性化服務(wù)（70.18%）等。

關(guān)于“機(jī)器人能夠與人對話主要運(yùn)用了什么技術(shù)”這個問題，只有56.14%的教師選擇了運(yùn)用自然語言理解技術(shù)，還有54.39%的教師認(rèn)為是模式識別技術(shù)，54.39%的教師認(rèn)為是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，38.6%的教師認(rèn)為是多媒體技術(shù)。這說明不少教師還缺乏對相關(guān)技術(shù)知識的了解。

關(guān)于“人工智能涉及的學(xué)科”，只有64.91%的教師選擇了計算機(jī)科學(xué)，15.79%的教師選擇仿生學(xué)，10.53%的教師選擇數(shù)學(xué)，5.26%的教師選擇統(tǒng)計學(xué)，1.75%的教師選擇語言學(xué)，1.75%的教師選擇醫(yī)學(xué)。

關(guān)于“計算思維”，有40.35%的教師表示了解這種思維方式，其余的教師表示不清楚或不了解。26.32%的教師表示接受過計算思維的培訓(xùn)，38.6%的教師明確表示沒有培訓(xùn)過。66.7%的教師認(rèn)為，計算思維跟人在日常生活中解決問題的能力相關(guān)，28.07%的教師表示關(guān)系一般，而5.26%的教師表示沒有關(guān)系。40.35%的教師表示已經(jīng)把計算思維的培養(yǎng)引入到日常教學(xué)中，而8.77%的教師表示沒有必要，還有50.88%的教師表示不清楚。至于在人工智能課堂上培養(yǎng)學(xué)生的計算思維是否有價值，有73.68%的教師表示有價值，1.75%的教師表示沒有價值，24.56%的教師表示不清楚。

關(guān) 于“ 對人工智能相關(guān)文件的學(xué)習(xí)”選項(xiàng)，63.16%的教師表示學(xué)習(xí)過，36.84%的教師表示沒有學(xué)習(xí)過。只有12.28%的教師閱讀過《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，38.6%的教師閱讀過《教育信息化2.0行動計劃》，10.53%的老師閱讀過《高等學(xué)校創(chuàng)新行動計劃》。

對于“人工智能倫理的認(rèn)識”，38.6%的教師認(rèn)為可以將人工智能運(yùn)用于戰(zhàn)爭，這樣可以促進(jìn)人工智能的發(fā)展；21.05%的教師持相反態(tài)度；28.07%的教師認(rèn)為戰(zhàn)爭現(xiàn)代化是可以理解的。有42.11%的教師表示不了解，沒有看法。

4.教師學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)知識的意愿和學(xué)習(xí)方式選擇。

關(guān)于“是否愿意讓人工智能更加了解自己，給自己生活提供方便”這一問題，大多數(shù)教師的回答是肯定的，占比為82.46%，有少數(shù)教師選擇不愿意。

對于“學(xué)習(xí)人工智能的方式”選項(xiàng)，57.89%的教師選擇通過獲取無償?shù)墓操Y源進(jìn)行學(xué)習(xí)，50.88%的教師選擇通過教研活動進(jìn)行學(xué)習(xí)，33.33%的教師選擇短期速成，19.3%的教師選擇兩年的學(xué)歷教育，17.54%的教師選擇通過購買有償線上資源學(xué)習(xí)，有1.75%的教師不考慮學(xué)習(xí)。

對于希望投入多少時間來學(xué)習(xí)人工智能，有43.86%的教師覺得可以用半年時間來學(xué)習(xí)，43.86%的教師愿意付出1～2年的時間，17.54%的教師愿意付出兩年以上的時間。

對于“需要學(xué)習(xí)人工智能在哪個方面的應(yīng)用”的選項(xiàng)中，56.14%的教師選擇語音識別或語言翻譯，49.12%的教師選擇圖像識別，54.39%的教師選擇指紋識別，61.4%的教師選擇智能家居，61.4%的教師選擇無人駕駛或無人機(jī)，57.87%的教師選擇機(jī)器人。

（二）人工智能教育開展情況

目前，我國中小學(xué)人工智能教育的開展主要分為校內(nèi)課程和校外活動兩個途徑。因此，筆者就這兩個途徑的開展情況向信息科技教師進(jìn)行了調(diào)查。

1.學(xué)校課內(nèi)開設(shè)人工智能課程情況。

調(diào)查顯示，在開課的學(xué)校中，有8.77%的學(xué)校單獨(dú)開設(shè)課程且排在學(xué)校正常教學(xué)時間當(dāng)中，31.58%的學(xué)校單獨(dú)開設(shè)且排在社團(tuán)活動時間內(nèi)。在信息技術(shù)課中滲透人工智能教育的學(xué)校占比為50.88%，在競賽團(tuán)隊(duì)中開設(shè)人工智能教育的學(xué)校占比為8.77%。

編程是人工智能課程的組成部分，也是信息技術(shù)課程的重要內(nèi)容。筆者調(diào)研的開設(shè)編程課程的情況：開設(shè)圖形化編程課程的學(xué)校占比為36.84%，開設(shè)Python編程課程的學(xué)校占比為8.77%，開設(shè)其他編程課程的學(xué)校占比為15.79%，沒有開設(shè)編程課程的學(xué)校占比為38.6%。

對于“使用開源硬件授課”的調(diào)查顯示，有12.28%的教師選用Microbit2，3.51%的教師選用Mixly，3.51%的教師選用樹莓派，選用無人小車和掌控板等其他硬件的教師占比為21.05%，沒有使用硬件的教師占比為59.65%。

在參與調(diào)查的學(xué)校中，只有7.02%的學(xué)校將人工智能課程作為必修課，26.32%的學(xué)校將人工智能作為選修課，15.79%的學(xué)校將人工智能作為競賽類課程，將人工智能作為其他類課程開設(shè)的學(xué)校占比為50.88%。（見圖2）

圖 2 開設(shè)人工智能課程情況

2.學(xué)校課外開展人工智能相關(guān)活動的情況。

有19.3%的學(xué)校開展了針對人工智能的課外活動，80.7%的學(xué)校沒有開展。在學(xué)校中，人工智能相關(guān)課外活動的內(nèi)容分布，主要有機(jī)器人活動（15.79%）、編程活動（24.56%）、其他智能硬件（14.04%），45.61%的學(xué)校開展了除上述3種活動以外的其他活動。

（三）開展人工智能教育的困難與需求

1.開展人工智能教育的困難。

42.11%的教師認(rèn)為，將人工智能技術(shù)應(yīng)用于教育教學(xué)中的最大挑戰(zhàn)是資金和設(shè)備不足；21.05%的教師認(rèn)為，挑戰(zhàn)來自于缺乏對管理者和教師的培訓(xùn)；17.54%的教師認(rèn)為，挑戰(zhàn)來自于管理者與教師的理念和技術(shù)跟不上教育信息化需求；10.53%的教師認(rèn)為，挑戰(zhàn)來自于來自傳統(tǒng)的教學(xué)方式；3.51%的教師認(rèn)為，道德倫理問題是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

在實(shí)施人工智能教育中，受調(diào)查教師遇到的最大的困難是活動場地和活動經(jīng)費(fèi)不足的問題（57.89%），課程目錄和課程標(biāo)準(zhǔn)問題（54.39%）。47.37%的教師希望得到學(xué)校政策支持，42.11%的教師反映，對人工智能的內(nèi)容不夠理解是開展人工智能教育的困難所在，只有1.75%的教師反映開展人工智能教學(xué)沒有困難。（見圖3）

圖 3 實(shí)施人工智能教育的困難

2.期待給予支持。

學(xué)校希望得到人工智能教育方面支持的是：資金和設(shè)備支持（78.95%）、課程開發(fā)和教學(xué)指導(dǎo)（61.4%）、基礎(chǔ)理論和方法的指導(dǎo)（38.6%）。

三、結(jié)論與建議

（一）調(diào)研結(jié)論

1.師資結(jié)構(gòu)合理，但教師數(shù)量不足，知識結(jié)構(gòu)有欠缺。

目前，呼和浩特市人工智能教師的性別、年齡、教齡、職稱、學(xué)位、學(xué)科結(jié)構(gòu)等均為正態(tài)分布，師資結(jié)構(gòu)合理，具備實(shí)施人工智能教育的基本條件。大多數(shù)教師對開設(shè)人工智能課程的必要性有正面的認(rèn)識，對學(xué)習(xí)和運(yùn)用人工智能有積極的態(tài)度，這些都是學(xué)校開展人工智能教育的良好基礎(chǔ)。

然而，調(diào)查顯示，目前在編教師的數(shù)量僅能夠滿足半數(shù)學(xué)校的需求，師資數(shù)量需要補(bǔ)充。

大多數(shù)教師在人工智能領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和實(shí)踐都不超過三年，因此，在知識結(jié)構(gòu)上存在一些問題。比如，對人工智能的了解大多處于中等程度，沒有深入的理解；在政策理解、基礎(chǔ)知識、教育應(yīng)用等方面還存在較多缺失；教師的授課方式大多以傳統(tǒng)的講授模式為主，靈活運(yùn)用項(xiàng)目式教學(xué)等方式授課的教師占比不到五分之一；很多教師還不太了解計算思維，更無法在課堂上有意識地培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。

2.教學(xué)條件尚不完善。

人工智能課程體系尚不完善，沒有現(xiàn)成、可用的教材，僅有少數(shù)學(xué)校擁有完整的人工智能課程體系。大多數(shù)學(xué)校沒有裝備齊全的人工智能實(shí)驗(yàn)室，不具備硬件條件教學(xué)。

在開設(shè)人工智能課程的學(xué)校中，以人工智能的知識和技能為主的學(xué)校占比不足五分之一，很多教師把編程當(dāng)作人工智能的主要內(nèi)容，大多數(shù)教師在沒有硬件的情況下開展人工智能教學(xué)。

3.教育教學(xué)支持系統(tǒng)。

調(diào)查顯示，教師對教育管理部門總體是滿意的，對家長的支持也很認(rèn)可。

（二）改善建議

針對目前調(diào)研中反映出來的開展人工智能教育的困難，筆者提出如下幾個改進(jìn)建議。

1. 教師專業(yè)發(fā)展刻不容緩。

對于目前師資短缺的狀況，建議采用增編、校招，借助企業(yè)力量，培訓(xùn)現(xiàn)有信息科技教師等方式解決。

解決師資知識結(jié)構(gòu)欠缺的問題，可以采用在職培訓(xùn)的方式。培訓(xùn)的內(nèi)容應(yīng)該涵蓋國際局勢和國家政策、人工智能知識和技能、教學(xué)方式和方法、智能社會道德和倫理等。培訓(xùn)形式可采取自學(xué)加培訓(xùn)、線上加線下、短期加長期等多種方式。學(xué)歷提升教育也是有效解決師資專業(yè)化的重要渠道。允許教師根據(jù)自己的情況靈活選擇。

另外，要定期組織教研活動，對不同學(xué)段人工智能知識以及技能的內(nèi)容、難度、教法等進(jìn)行理論、實(shí)踐等多方位的研討。鼓勵教師編寫優(yōu)秀課例，組織教學(xué)大賽，獎勵優(yōu)秀教師。

2. 大力加強(qiáng)課程建設(shè)。

開設(shè)人工智能課程，普及人工智能教育是國家教育方針政策，也是時代發(fā)展所需。需要從課程標(biāo)準(zhǔn)、課程內(nèi)容、課程教法、評價方式等多個角度進(jìn)行研究，以確保課程質(zhì)量。在國家課標(biāo)的框架下，應(yīng)盡快編寫地方教材，結(jié)合呼和浩特市學(xué)生實(shí)際情況制訂切實(shí)可行的培養(yǎng)目標(biāo)、設(shè)計難易適中的課程內(nèi)容、制定可測可量的評價標(biāo)準(zhǔn)，切實(shí)做到以學(xué)生為中心，因材施教。

3. 盡快落實(shí)普及人工智能教育所需的各項(xiàng)教學(xué)條件。

人工智能課程是培養(yǎng)學(xué)生解決問題能力的課程。應(yīng)該配備必要的硬件、軟件、平臺等以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)，提升學(xué)習(xí)效果。在條件允許的學(xué)校建設(shè)人工智能實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生提供相對真實(shí)的環(huán)境，拓展學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

4. 加強(qiáng)教學(xué)支持系統(tǒng)建設(shè)。

政府需要制定政策、投入資金解決課程建設(shè)、人才培養(yǎng)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、實(shí)驗(yàn)裝備等現(xiàn)實(shí)困難。學(xué)校需要凝聚和團(tuán)結(jié)社會力量，充分發(fā)揮高校、企業(yè)、社區(qū)、家長在人工智能教育中的作用，在師資培養(yǎng)、進(jìn)校授課、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、社會實(shí)踐等多方面為學(xué)生提供全方位的支持。

5. 推進(jìn)校外活動開展。

校外活動是校內(nèi)課時不足導(dǎo)致學(xué)生無法深入系統(tǒng)學(xué)習(xí)的重要補(bǔ)充。學(xué)校應(yīng)該組織各級各類的校外活動，鼓勵學(xué)生參與，讓學(xué)生在合作與競爭中培養(yǎng)交流、合作能力，提升抗壓能力。在團(tuán)隊(duì)共同解決問題的過程中，發(fā)展學(xué)生的批判性思維和創(chuàng)新意識。