王毅 李月

摘 要

人工智能正在深刻改變著物質(zhì)生產(chǎn)體系、社會關(guān)系和社會行為。為搶占人才培養(yǎng)高地、培育創(chuàng)新型人才、提高學(xué)生智能素養(yǎng)，加強(qiáng)建設(shè)中小學(xué)人工智能課程具有重要的現(xiàn)實意義。當(dāng)前中小學(xué)人工智能課程面臨課程標(biāo)準(zhǔn)尚未編制、教材質(zhì)量參差不齊、專業(yè)師資隊伍缺乏、搭建實驗環(huán)境艱難等現(xiàn)實挑戰(zhàn)，制約著課程發(fā)展。通過制定人工智能課程標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)人工智能教材、培育人工智能專業(yè)師資隊伍、科學(xué)配置實驗設(shè)備，深入推進(jìn)中小學(xué)人工智能課程建設(shè)。

關(guān)鍵詞

課程建設(shè);人工智能課程;中小學(xué)

中圖分類號 G633.67 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼A ?文章編號1005-4634（2022）02-0080-07

1 問題的提出

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》（國發(fā)〔2017〕35號）提出：要在中小學(xué)階段開設(shè)人工智能相關(guān)課程，逐步實現(xiàn)全民智能教育[1]。2019年5月在國際人工智能與教育大會上，陳寶生再次明確要積極開設(shè)人工智能課程。人工智能教育在我國已經(jīng)上升為國家戰(zhàn)略，開設(shè)中小學(xué)人工智能課程受到教育界普遍關(guān)注。2018年人大附中結(jié)合STEAM課程，建立人工智能校本課程體系[2]。2019年9月廈門市教育局發(fā)出關(guān)于開展義務(wù)教育階段學(xué)校人工智能教育試點工作的通知，要求開足開齊科學(xué)、信息技術(shù)和綜合實踐活動等課程，結(jié)合這些課程普及人工智能知識，引領(lǐng)全市探索開發(fā)人工智能校本課程[3]。北京市部分中小學(xué)開設(shè)人工智能課程，教學(xué)的內(nèi)容與方法豐富多元[4]。山東、深圳、廣州等多省市中小學(xué)也開始積極開展人工智能教育試點工作。當(dāng)前我國人工智能課程主要依托于信息技術(shù)課程、STEM課程、創(chuàng)客課程等。在各地積極探索人工智能課程開設(shè)路徑的過程中，理性審視中小學(xué)人工智能課程建設(shè)顯得尤為重要。

學(xué)界關(guān)于中小學(xué)人工智能課程相關(guān)研究成果已現(xiàn)雛形，但針對課程整體建設(shè)的研究付之闕如。有學(xué)者根據(jù)學(xué)生年齡特點與學(xué)校教育學(xué)段特征有序規(guī)劃中小學(xué)人工智能課程的內(nèi)容，研究中小學(xué)人工智能課程的搭建。如王本陸等人認(rèn)為人工智能課程應(yīng)致力于培養(yǎng)中小學(xué)生的“創(chuàng)造力、人文素養(yǎng)和計算思維”等核心素養(yǎng)，對基礎(chǔ)體驗、興趣培養(yǎng)、自主探索、專業(yè)學(xué)習(xí)等層級由淺入深地規(guī)劃課程內(nèi)容[5]。謝忠新等針對小、初、高學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，對人工智能課程內(nèi)容設(shè)計做出了詳細(xì)的思考[6]。也有學(xué)者專門分析市面上的人工智能教材，如趙慧臣等篩選出6本市面上較受歡迎的高中人工智能教材，從編寫背景、教材目標(biāo)、內(nèi)容框架、活動環(huán)節(jié)、學(xué)習(xí)評價等方面分析高中人工智能教材的特征，并反思這些教材存在的不足[7]。周邵錦等通過分析部分K-12人工智能教材，提出綜合教材目標(biāo)定位，從而促進(jìn)K-12人工智能教育系統(tǒng)科學(xué)開展[8]。另有學(xué)者從課程體系層面審視中小學(xué)人工智能教育，如馬濤等研究海淀區(qū)中小學(xué)人工智能教育發(fā)展路徑，主張注重人工智能的核心內(nèi)容，探索具有地方特色的課程體系[9]。還有學(xué)者對中小學(xué)人工智能課程建設(shè)作初探性研究，如劉俊波等基于“裝備課程化”理念，對中小學(xué)人工智能課程的定位、目標(biāo)、內(nèi)容設(shè)計、建設(shè)理念和實施保障措施進(jìn)行了分析和闡述[10]。學(xué)界相關(guān)研究為中小學(xué)人工智能課程定位、內(nèi)容與實施、教材編制等影響因素提供了借鑒思路。但從課程建設(shè)視角看，多數(shù)研究忽視了“實然”和“應(yīng)然”層面的關(guān)注，完整性呈現(xiàn)不足。

中小學(xué)人工智能課程主要是指在人工智能教育范疇下基礎(chǔ)教育階段各級各類學(xué)校為培養(yǎng)適應(yīng)智能時代的創(chuàng)新型人才而開設(shè)的相關(guān)課程[11]。但目前國家層面中小學(xué)人工智能課程標(biāo)準(zhǔn)尚未正式發(fā)布，在實踐中，高中人工智能課程依據(jù)《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》作為選擇性必修課程開設(shè)，目標(biāo)是讓學(xué)生初步了解人工智能的含義以及發(fā)展歷史、學(xué)習(xí)人工智能算法和動手搭建智能應(yīng)用模塊等，培養(yǎng)使用智能技術(shù)服務(wù)人類社會的意識[12]。小學(xué)、初中人工智能課程則參照高中培養(yǎng)目標(biāo)，選擇課程內(nèi)容、編制教材和搭建實驗環(huán)境。中小學(xué)人工智能課程如何進(jìn)行價值定位、存在哪些現(xiàn)實挑戰(zhàn)、應(yīng)該從哪些方面著力推動課程建設(shè)等仍需進(jìn)一步厘清。

鑒于此，本研究以中小學(xué)人工智能課程建設(shè)的時代訴求、根本追求和必然要求三個層面為落腳點，深入探討我國中小學(xué)人工智能課程建設(shè)的價值定位和現(xiàn)實挑戰(zhàn)，反思如何讓人工智能教材融入新知識、新技術(shù)，如何讓人工智能課堂傳遞新理念、新想法，從而促進(jìn)人工智能普及教育發(fā)展，為我國源源不斷輸送人工智能高層次人才積攢力量。

2 中小學(xué)人工智能課程建設(shè)的價值定位

近年來，在黨中央、國務(wù)院關(guān)于人工智能的各項政策引導(dǎo)下，人工智能教育事業(yè)發(fā)展受到全社會的普遍關(guān)注。高等院校紛紛開設(shè)人工智能專業(yè)，中小學(xué)積極引進(jìn)各種人工智能教育項目，開發(fā)人工智能課程與教材。中小學(xué)階段是學(xué)習(xí)興趣、價值觀養(yǎng)成的黃金時期，提升青少年對人工智能時代的適應(yīng)能力，加深青少年對人工智能現(xiàn)狀的認(rèn)識和技術(shù)原理的理解，激發(fā)其對人工智能的興趣，培養(yǎng)人工智能素養(yǎng)，既是培育創(chuàng)新型人才的重要手段，更是國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的客觀需要。因此，中小學(xué)人工智能課程建設(shè)是我國基礎(chǔ)教育改革與發(fā)展順應(yīng)時代的必然需要。明確中小學(xué)人工智能課程建設(shè)的價值定位是建設(shè)中小學(xué)人工智能課程的重要前提。

2.1 搶占人才培養(yǎng)高地∶中小學(xué)人工智能課程建設(shè)的時代訴求

人工智能作為第四次工業(yè)革命的主導(dǎo)，是當(dāng)今社會產(chǎn)業(yè)變革的增長引擎。越來越多的國家通過提高人工智能應(yīng)用水平來增強(qiáng)綜合國力。發(fā)達(dá)國家把人工智能作為提高國際競爭力和維護(hù)國家安全的戰(zhàn)略手段。我國必須認(rèn)真審視這一歷史挑戰(zhàn)，填補我國人工智能人才的巨大缺口，解決人才困局，引領(lǐng)未來民族復(fù)興與發(fā)展。

中小學(xué)人工智能課程建設(shè)有助于支持和培養(yǎng)人工智能基礎(chǔ)人才。教育部于2019年4月2日印發(fā)《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》，提出“構(gòu)建人工智能多層次教育體系，在中小學(xué)階段引入人工智能普及教育”，以培養(yǎng)面向未來的人工智能人才為目標(biāo)，用“課程”的形式，逐步落實人工智能教育項目。加強(qiáng)中小學(xué)人工智能課程建設(shè)，認(rèn)識人工智能人才的特質(zhì)和成長規(guī)律，與高校做好高尖端人工智能人才培養(yǎng)的精準(zhǔn)對接，才能整體推進(jìn)我國人工智能領(lǐng)軍人才和復(fù)合型人才的培育進(jìn)程，搶占人才培養(yǎng)制高點、積蓄后生力量。

2.2 培養(yǎng)創(chuàng)新型人才∶中小學(xué)人工智能課程建設(shè)的根本追求

創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)是各級各類學(xué)校的重要任務(wù)，中小學(xué)人工智能課程是基礎(chǔ)教育探索實現(xiàn)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重要通道。以“立德樹人”為課程價值取向，將人工智能課程納入中小學(xué)課程體系，對構(gòu)建體系化的人工智能創(chuàng)新人才機(jī)制和生態(tài)具有重要意義。

人工智能將會給未來生活帶來巨大變化，許多工作將會被替代，教師只有學(xué)習(xí)人工智能理論、方法與技術(shù)，體驗人工智能發(fā)展及其應(yīng)用，學(xué)會使用智能技術(shù)輔助各學(xué)科學(xué)習(xí)，感悟創(chuàng)新方法帶來的全新學(xué)習(xí)體驗，引導(dǎo)學(xué)生主動思考、解決問題，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維，才能從容不迫地迎接智能化社會的挑戰(zhàn)，發(fā)展成為能夠創(chuàng)造性應(yīng)用和改進(jìn)技術(shù)的新型人才，為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展賦能。

2.3 提高學(xué)生智能素養(yǎng)∶中小學(xué)人工智能課程建設(shè)的必然要求

置身人工智能時代，人們的生存和發(fā)展都需要符合這個時代的特征，具備適應(yīng)這個時代的相應(yīng)素養(yǎng)，人工智能時代呼喚學(xué)生的智能素養(yǎng)[13]。2019年5月16日，教育部部長陳寶生在國際人工智能與教育大會上指出：要培養(yǎng)學(xué)生對人工智能的興趣，提升學(xué)生的人工智能素養(yǎng)[14]。何謂人工智能素養(yǎng)？對此，不妨從核心素養(yǎng)視域入手，以人工智能學(xué)科核心素養(yǎng)為“中間橋梁”，對中小學(xué)生應(yīng)當(dāng)具備的智能素養(yǎng)予以探討。學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)，是指學(xué)生應(yīng)具備的、能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力[13]。反映的是社會需求以及人們對于“教育培養(yǎng)什么樣的人”問題的闡述[15]。從核心素養(yǎng)的結(jié)構(gòu)框架來看，它是知識、能力、情感態(tài)度價值觀的多位復(fù)合體。那么，在學(xué)生核心素養(yǎng)視域下智能素養(yǎng)也應(yīng)是多維復(fù)合的結(jié)構(gòu)體。有學(xué)者通過對比信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)，從人與工具、人與自己、人與社會三方面分析中小學(xué)人工智能學(xué)科核心素養(yǎng)的內(nèi)涵，為解釋中小學(xué)人工智能課程培養(yǎng)目標(biāo)提供思路和方向，更給予討論智能素養(yǎng)的內(nèi)涵以啟示。本研究嘗試從這三個方面總結(jié)出智能素養(yǎng)的內(nèi)涵：以認(rèn)識和理解人工智能知識為基礎(chǔ)，認(rèn)識人工智能對社會的沖擊，樹立起人機(jī)共生的意識;主動學(xué)習(xí)人工智能知識和應(yīng)用的智能能力，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力;悅納人工智能，合理使用人工智能，遵守社會倫理道德的智能倫理能力。

智能素養(yǎng)的提出為人的培養(yǎng)提供了指向性發(fā)展目標(biāo)，幫助學(xué)生成長為更好地參與智能時代社會領(lǐng)域和具備核心社會競爭力的人才。中小學(xué)人工智能課程重點培養(yǎng)學(xué)生的智能素養(yǎng)，立體滲透人工智能知識、技術(shù)、能力和素養(yǎng)，讓學(xué)生適應(yīng)智能社會需要，成為合格公民。所以中小學(xué)人工智能課程建設(shè)只有提高基礎(chǔ)教育階段學(xué)生的人工智能素養(yǎng)，才能為鞏固和發(fā)展我國人工智能教育事業(yè)奠定堅實的社會基礎(chǔ)。

3 中小學(xué)人工智能課程建設(shè)的現(xiàn)實挑戰(zhàn)

2003年《普通高中技術(shù)課程方案（實驗）》就將“人工智能”初步列為選修模塊。但由于當(dāng)時現(xiàn)實教學(xué)條件落后、嚴(yán)重缺乏師資、教學(xué)評價體系不完善以及高考指揮棒的作用等，高中人工智能課程形同虛設(shè)。2018年4月18日《教育信息化2.0行動計劃》提出：“完善課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)，充實適應(yīng)信息時代、智能時代發(fā)展所需要的人工智能和編程課程內(nèi)容?！盵16]表明國家已經(jīng)對人工智能課程進(jìn)入中小學(xué)有了明確要求。各地中小學(xué)相繼開設(shè)人工智能課程，其課程內(nèi)容、課程載體、教學(xué)形式、學(xué)習(xí)成果多種多樣，但課程建設(shè)仍處于探索階段，面臨諸多現(xiàn)實挑戰(zhàn)。

3.1 中小學(xué)人工智能課程標(biāo)準(zhǔn)尚未制定

在中小學(xué)人工智能課程建設(shè)過程中，課程標(biāo)準(zhǔn)的制定是一個必要且關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，是一個無法回避的問題。《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》規(guī)定普通高中信息技術(shù)課程是一門全面提高學(xué)生信息技術(shù)知識與技能，樹立正確的信息社會價值觀和責(zé)任感，培養(yǎng)計算思維和數(shù)字化學(xué)習(xí)能力的基礎(chǔ)課程[17]。其課程目標(biāo)在于全面提高高中生信息素養(yǎng)，使其成為數(shù)字化合格公民。雖然經(jīng)過調(diào)整、完善、優(yōu)化的信息技術(shù)課程作為人工智能課程的主要部分，被廣大一線教師和教研人員所認(rèn)同[13]，但這顯然和人工智能時代“人”的素養(yǎng)發(fā)展與演變不再吻合。進(jìn)入智能社會，面對從宏觀到微觀的智能化社會需求，培養(yǎng)具有計算思維和編程能力的創(chuàng)新型人才將是人工智能課程最重要的課程目標(biāo)。

人工智能課程標(biāo)準(zhǔn)中培養(yǎng)目標(biāo)是人們關(guān)注的焦點，各學(xué)段課程目標(biāo)如何制定，才能充分體現(xiàn)人工智能課程科學(xué)育人的價值，當(dāng)下亟需進(jìn)一步探索和討論。中小學(xué)學(xué)生應(yīng)當(dāng)具備哪些人工智能知識與掌握哪些技術(shù)能力都取決于人工智能學(xué)科核心素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)。人工智能技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到一個新的水平，迫切需要了解我國中小學(xué)生已經(jīng)掌握的人工智能知識和能力與應(yīng)該具備的知識和能力的差距，建立相應(yīng)的知識目標(biāo)和能力目標(biāo)。不僅要了解和學(xué)會應(yīng)用物化的智能技術(shù)，還應(yīng)重點關(guān)注創(chuàng)造性思維能力的提升，全面提高學(xué)生智能素養(yǎng)。

目前小學(xué)、初中、高中各學(xué)段課程內(nèi)容尚未銜接，人工智能課程未形成完整的內(nèi)容體系。人工智能課程大多作為選修模塊或是拓展部分，加上開設(shè)課時受限，出現(xiàn)人工智能知識內(nèi)容碎片化、高開低走、學(xué)段課程內(nèi)容設(shè)計與學(xué)齡學(xué)生知識儲備不符等問題。例如，機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能的核心技術(shù)之一，但機(jī)器學(xué)習(xí)需要理解其中的算法知識，而對缺乏一定算法知識儲備的學(xué)生來講存在較大的學(xué)習(xí)困難。

教學(xué)評價是人工智能課程教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具有促進(jìn)教與學(xué)的導(dǎo)向作用。人工智能課程內(nèi)容類別多，學(xué)習(xí)方式也多樣化，單一的評價方式很難診斷學(xué)習(xí)過程中的問題、反映學(xué)生整體的學(xué)習(xí)效果。人工智能課程不再適合程式化、應(yīng)試化的教學(xué)方式，單純地講知識、講概念，是對創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)的背離。“穿新鞋，走老路”的評價方式，會嚴(yán)重影響和制約人工智能課程建設(shè)和新時代人才培養(yǎng)的需求。

3.2 中小學(xué)人工智能教材質(zhì)量參差不齊

中小學(xué)人工智能教材是教師教學(xué)的主要依據(jù)，也是學(xué)生獲取人工智能知識的重要來源。作為人工智能課程的載體，教材質(zhì)量水平直接影響人工智能課程建設(shè)進(jìn)程。

2018年以來人工智能教材已經(jīng)全面覆蓋K-12學(xué)段。2019年年初，教育部審核通過多套高中階段人工智能課程的教材。教學(xué)對象上，有的教材面向全學(xué)段，有的只針對初中或高中某一學(xué)段。例如：2018年7月華中師范大學(xué)出版社和商務(wù)印書館共同研發(fā)的《人工智能基礎(chǔ)（高中版）》開始進(jìn)入高中課堂;2019年3月《K12人工智能教育》系列叢書在四川省正式發(fā)布;2019年5月，西北師范大學(xué)郭少青教授團(tuán)隊為解決初中教師想教無教材的難題，攜手科大訊飛編寫《人工智能（初中版）》教材[10]。在內(nèi)容上，幼兒園和小學(xué)階段的教材注重案例教學(xué)，將內(nèi)容和概念形象呈現(xiàn)，注重生活中人工智能的體驗化;初中教材重視編程教學(xué)，嘗試以編程為紐帶，體驗和理解人工智能;高中教材重視編程與機(jī)器人教育的結(jié)合。

市面上主流教材應(yīng)用較為廣泛，但由于教材目標(biāo)定位不明確、教材編寫團(tuán)隊不同，導(dǎo)致部分教材缺乏系統(tǒng)性和全面性[8]。在教育教學(xué)活動中如何落實，各地做法也存在較大差異。就高中人工智能課程教材而言，雖然已經(jīng)有了一定的內(nèi)容基礎(chǔ)，但教材目標(biāo)、內(nèi)容、活動設(shè)計、評價方式上都存在不足。大多重視理論知識和實操性學(xué)習(xí)，尚未將培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和思維能力作為教材開發(fā)的終極目標(biāo)。教材的活動設(shè)計上，學(xué)生知識水平、認(rèn)知水平和興趣不同，同時，缺乏課外閱讀的項目和內(nèi)容，教材活動設(shè)計尚未突出個性化;教材學(xué)習(xí)評價上，設(shè)計過程太單薄，有的只有過程性評價，有的沒有自評與他評;教材開發(fā)內(nèi)容上，有的注重編程，有的則以大數(shù)據(jù)為核心設(shè)計內(nèi)容，還有的只是針對一項或幾項人工智能技術(shù)的體驗來設(shè)計[7]。教材內(nèi)容與STEAM、創(chuàng)客、機(jī)器人活動等無明顯差別，對人工智能教學(xué)邊界沒有清晰統(tǒng)一的認(rèn)識，被稱作“人工智能教材”，有名無實。此外，還存在社會迅速發(fā)展、技術(shù)快速迭代，而教材內(nèi)容更新緩慢、學(xué)生所學(xué)知識跟現(xiàn)實需求脫節(jié)等一系列現(xiàn)實問題。

3.3 人工智能專業(yè)型師資隊伍缺乏

人工智能專業(yè)型教師不僅需要具有使用人工智能技術(shù)的能力，還需具有教育教學(xué)的能力。由于我國人工智能人才儲備嚴(yán)重不足，中小學(xué)人工智能課程專業(yè)型教師極為緊缺，欠發(fā)達(dá)地區(qū)更為突出。我國人工智能教育起步較晚，目前還無人工智能專業(yè)方面的師范生。從教育部公布的2019年度普通高等學(xué)校本科專業(yè)備案和審批結(jié)果中可以看到，全國共有180所院校開設(shè)工學(xué)性質(zhì)的人工智能專業(yè)，而人工智能師范專業(yè)尚未開設(shè)。高校輸入的人工智能技術(shù)人才短缺，中小學(xué)教師崗位也難以吸引到技術(shù)人才，這就導(dǎo)致中小學(xué)人工智能課程的教師隊伍缺乏專業(yè)人才。

教師素質(zhì)不高和自主研發(fā)能力缺乏也是一大問題，專門培養(yǎng)人工智能人才的學(xué)校也是寥寥無幾[18]。我國的教育主管部門雖然十分重視各省、各地區(qū)信息技術(shù)師資隊伍的培訓(xùn)問題，但是相較于其他學(xué)科，信息技術(shù)教師的培訓(xùn)還相對薄弱。除此之外，培訓(xùn)師資和經(jīng)費缺乏，對人工智能知識與技能的培訓(xùn)和教學(xué)研討活動有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

人工智能課程無論是嵌套在信息技術(shù)課程中還是專門開設(shè)，一線信息技術(shù)教師都是承擔(dān)人工智能課程教學(xué)的主體。他們不僅承擔(dān)教學(xué)工作，還要忙于學(xué)校技術(shù)服務(wù)和事務(wù)性工作，學(xué)習(xí)精力嚴(yán)重不足，對日新月異的人工智能知識學(xué)習(xí)極度欠缺，教學(xué)理念、教學(xué)方法難以適應(yīng)智能時代變遷。而欠發(fā)達(dá)地區(qū)，信息技術(shù)教師本就短缺，更談不上人工智能課程的開設(shè)了。

3.4 搭建實驗環(huán)境艱難

人工智能課程是一門以技術(shù)應(yīng)用為主的綜合性課程，必須以人工智能實驗環(huán)境為基礎(chǔ)才能順利開展教學(xué)。構(gòu)建配套的軟硬件人工智能教學(xué)環(huán)境，才能讓學(xué)生對社會中各種人工智能應(yīng)用服務(wù)有直觀的感受，也將直接決定學(xué)生動手實踐的效果。

目前中小學(xué)人工智能課程建設(shè)需要什么樣的教育裝備，怎么提高人工智能教育裝備性價比，都需要進(jìn)一步探討。中小學(xué)信息技術(shù)必修課教學(xué)環(huán)境尚不能滿足教學(xué)需求，設(shè)備更新緩慢，學(xué)校人工智能實驗室和相關(guān)設(shè)備配備幾乎還是空白[19]。各區(qū)域?qū)W校教學(xué)條件差異較大。教學(xué)過程中學(xué)生需要借助計算機(jī)硬件或者應(yīng)用軟件完成相應(yīng)課程內(nèi)容，如果課堂上的硬件設(shè)備達(dá)不到教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，就會大大減少學(xué)生動手實踐機(jī)會。不僅如此，中小學(xué)人工智能課程的實驗環(huán)境建設(shè)受校內(nèi)外、體制內(nèi)外教育資源壁壘的影響，搭建完善的實驗環(huán)境艱難、耗資大，一直困擾著教育管理者和一線教師。基礎(chǔ)教育階段學(xué)校智能設(shè)備欠缺，實驗環(huán)境難以達(dá)到人工智能課程開設(shè)要求。而教學(xué)實踐環(huán)節(jié)薄弱，人工智能課程就會很容易淪為一門“空中閣樓”式的課程。

4 中小學(xué)人工智能課程建設(shè)的實踐進(jìn)路

課程標(biāo)準(zhǔn)是課程建設(shè)的重要依據(jù)，所以中小學(xué)人工智能課程建設(shè)要以制定中小學(xué)人工智能課程標(biāo)準(zhǔn)為前提，以建設(shè)人工智能教材為核心，以培育師資隊伍為基礎(chǔ)，以搭建實驗環(huán)境為保障，積極尋求課程建設(shè)的突破路徑。

4.1 制定中小學(xué)人工智能課程標(biāo)準(zhǔn)

課程標(biāo)準(zhǔn)是學(xué)校課程的思想龍頭，是教師教學(xué)的基本標(biāo)準(zhǔn)，也是學(xué)生發(fā)展的路線地圖。制定課程標(biāo)準(zhǔn)才能決定培養(yǎng)目標(biāo)，選擇合適的教學(xué)內(nèi)容，制定合格的教材。根據(jù)中小學(xué)生認(rèn)知發(fā)展特點，有針對性地建設(shè)不同學(xué)段課程，從培養(yǎng)目標(biāo)、內(nèi)容、評價等考慮，銜接各個學(xué)段。

明確人工智能學(xué)科的知識體系，建立起各學(xué)段人工智能課程的培養(yǎng)目標(biāo)。中小學(xué)人工智能課程主要涉及人工智能的有關(guān)概念、發(fā)展過程、算法程序的關(guān)鍵技術(shù)等，根本目的在于幫助中小學(xué)生樹立人工智能的基本認(rèn)知，掌握基本概念和原理，了解主流算法程序，學(xué)會基本應(yīng)用，從體驗技術(shù)到解決問題實現(xiàn)逐步進(jìn)階。

在中小學(xué)建立人工智能課程目標(biāo)體系，目的是讓學(xué)生逐步成為智能化社會的合格公民，為我國人工智能事業(yè)發(fā)展夯實基礎(chǔ)。小學(xué)階段的課程要富有創(chuàng)新性，重在培養(yǎng)學(xué)生對技術(shù)的感性認(rèn)知，培養(yǎng)對人工智能的興趣，感悟人工智能在生活、學(xué)習(xí)、工作中的作用;初中階段的課程要聯(lián)系實際，通過講解實例，引導(dǎo)學(xué)生初步體驗人工智能技術(shù)背后的知識和原理，重點提高學(xué)生的抽象思維、計算思維能力，動手實踐制作簡單的作品;高中階段的課程包含人工智能的原理和知識，設(shè)計、開發(fā)智能應(yīng)用的實例教學(xué)，培養(yǎng)計算思維，完成相對復(fù)雜的作品。

根據(jù)學(xué)生的知識背景和人工智能知識邏輯體系，合理分配小學(xué)、初中、高中人工智能課程內(nèi)容，讓中小學(xué)人工智能課程教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)螺旋式上升，做好各學(xué)段內(nèi)容知識的銜接。小學(xué)階段，重在感悟。例如，課程內(nèi)容設(shè)計一些符合認(rèn)知水平的小故事以及對圖形化編程工具的應(yīng)用，進(jìn)行簡單編程，初步建立起計算思維、對編程和算法思想的啟蒙[14]。初中階段，重在體驗。了解人工智能發(fā)展歷史以及對社會經(jīng)濟(jì)的重要作用，通過對語音識別、圖像識別、人機(jī)對話原理的學(xué)習(xí)以及對機(jī)器深度學(xué)習(xí)的了解，體驗人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，并利用圖形化編程工具進(jìn)行簡單的編程任務(wù)。高中階段，重在創(chuàng)新。利用項目式教學(xué)法，引導(dǎo)高中生更加深入地學(xué)習(xí)人工智能，利用Python編程，了解機(jī)器人工作原理和個性化設(shè)計，獨立完成作品設(shè)計制作。

重視中小學(xué)人工智能課程學(xué)習(xí)的過程性評價，實時采用測試性評價。對具體的操作技能，采用測試的方式評價，對人工智能知識、原理、創(chuàng)新實踐等內(nèi)容，采用過程性評價，激發(fā)學(xué)生主動參與的積極性，讓學(xué)生成為課堂的主角，敢于表達(dá)自己的創(chuàng)意，敢于分享自己解決問題的視角。

4.2 建設(shè)中小學(xué)人工智能教材

教材建設(shè)是中小學(xué)人工智能課程建設(shè)的核心，也是教學(xué)實踐的主要依據(jù)。教材的內(nèi)容選擇和難度等級要基本符合學(xué)生的認(rèn)知水平。人工智能教材應(yīng)聯(lián)系實際，既要考慮不同地區(qū)教育水平的差異，還要貼近學(xué)生認(rèn)知情況，循序漸進(jìn)，促進(jìn)創(chuàng)新。用項目活動帶動學(xué)生體驗、感知人工智能技術(shù)，在交流活動中展示自己的創(chuàng)意，從而增強(qiáng)學(xué)生的獲得感，激發(fā)學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)的潛力。

中小學(xué)人工智能教材編寫需要多方參與。因為人工智能技術(shù)特性具有極強(qiáng)的應(yīng)用價值，需要專家參與編寫。同時教材也涉及多學(xué)科的知識，更需要學(xué)科教師和教研員共同參與[9]。優(yōu)化教材的設(shè)計目標(biāo)要與學(xué)科素養(yǎng)相結(jié)合，不僅重視知識獲得和技能培養(yǎng)，更要培養(yǎng)學(xué)生的計算思維和創(chuàng)新能力以及對智能社會的責(zé)任意識和道德規(guī)范。中小學(xué)人工智能教材內(nèi)容必須做好各學(xué)段銜接，內(nèi)容連貫才能形成體系化的知識脈絡(luò)，更利于學(xué)習(xí)水平進(jìn)階。教材活動設(shè)計要與實際生活場景相貼合，并根據(jù)時代發(fā)展做出及時調(diào)整。豐富交流互動和探究環(huán)節(jié)，促進(jìn)學(xué)生自主、合作、探究式學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣與活力。構(gòu)建多元化的學(xué)習(xí)評價體系。教師準(zhǔn)確把握學(xué)生學(xué)習(xí)情況，拓寬學(xué)習(xí)評價方式，提高學(xué)生階段性成就感，激勵持續(xù)性學(xué)習(xí)。

4.3 培育人工智能專業(yè)師資隊伍

擁有一批專業(yè)型師資隊伍，才能真正讓人工智能課程在廣大中小學(xué)校順利開展。首先，高等師范院校應(yīng)當(dāng)設(shè)立人工智能類師范專業(yè)，從源頭上解決師資隊伍緊缺問題。其次，人工智能專業(yè)師資隊伍建設(shè)關(guān)鍵在于培養(yǎng)教師的智能素養(yǎng)。協(xié)同素養(yǎng)、思維素養(yǎng)、人文素養(yǎng)是人工智能時代教師應(yīng)當(dāng)具備的三方面素養(yǎng)，教師只有提高智能素養(yǎng)，才能在人工智能時代具有核心競爭力。

智能時代教師以協(xié)同素養(yǎng)為基礎(chǔ)。智能化教學(xué)環(huán)境不僅要求教師具有人工智能的基礎(chǔ)理論知識，學(xué)會使用智能技術(shù)來輔助教學(xué)、管理教學(xué)、評價教學(xué)，還應(yīng)該深刻認(rèn)識到人工智能對社會發(fā)展的重要意義。更重要的是轉(zhuǎn)變?nèi)藱C(jī)結(jié)合的思維模式，改變工作重點，減少重復(fù)性勞動，將更多精力投入到培養(yǎng)學(xué)生問題解決能力、調(diào)動學(xué)生內(nèi)在動機(jī)、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力上來。智能時代教師以思維素養(yǎng)為核心。要培養(yǎng)學(xué)生具有對人工智能社會的深度認(rèn)知和創(chuàng)新思維能力，教師不僅僅只是傳授知識，更重要的是了解學(xué)生對人工智能的認(rèn)知水平，提供個性化的學(xué)習(xí)指導(dǎo)，及時發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程中的問題，并進(jìn)行合理干預(yù)，幫助學(xué)生培養(yǎng)問題解決能力、創(chuàng)新思維能力。智能時代教師以人文素養(yǎng)為導(dǎo)向。教師與智能導(dǎo)師的區(qū)別在于，教師作為“人”的屬性，其本身的道德倫理、同理心、審美智慧以及理想信念都具有無限潛能。這些人文素養(yǎng)都可以直接影響到學(xué)生的價值觀和智能觀。

提高教師智能素養(yǎng)，突破在于教師培訓(xùn)。針對一線授課教師對人工智能技術(shù)更新迭代加快的不適感和人工智能知識儲備欠缺等問題，一方面要重視職前教師人工智能知識與技能培訓(xùn)，高校人才服務(wù)于基礎(chǔ)教育。定期開展人工智能前沿知識講解，分享經(jīng)驗，傳遞新知識、新技能，共享資源，為職前教師提供教學(xué)實例，夯實實踐經(jīng)驗。另一方面，為在職青年教師提供人工智能知識培訓(xùn)服務(wù)，提高專業(yè)實踐能力，進(jìn)而根據(jù)本校特色，進(jìn)行人工智能課程校本研修，落地實施地方課程建設(shè)。

此外，教師培訓(xùn)需要開辟更多途徑，例如建設(shè)一支由教學(xué)人員、技術(shù)人員組成的師資隊伍，充分利用高校專家?guī)头鲋行W(xué)教師、優(yōu)質(zhì)中小學(xué)資源幫扶落后地方學(xué)校等自上而下的幫扶體系，定期開展相關(guān)課程主題活動。借助社會力量，在校外建立人工智能學(xué)習(xí)基地和實踐基地，探索校企合作機(jī)制，共同開展人工智能教育研究。

4.4 科學(xué)配置實驗設(shè)備

人工智能課程定位為一門技術(shù)類課程，必須優(yōu)化資源配置，以培養(yǎng)學(xué)生在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)能力?；谌斯ぶ悄軕?yīng)用軟件、智能編程平臺和智能機(jī)器人等的學(xué)習(xí)環(huán)境，將給學(xué)習(xí)者帶來更豐富、多元的學(xué)習(xí)體驗。人工智能應(yīng)用與語音識別、圖像識別、人臉識別等技術(shù)密不可分，要讓學(xué)生積極體驗智能環(huán)境，親身感受到人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用;人工智能編程平臺要革新傳統(tǒng)的編程語言，使用簡易、易接受的編程工具，例如4～16歲的學(xué)生可以選擇學(xué)習(xí)編程貓自主研發(fā)的、適合我國學(xué)生認(rèn)知發(fā)展特點的圖形化編程工具平臺，還可以選擇使用Python語言作為人工智能和數(shù)據(jù)分析入門的首選語言，因為其簡單且功能強(qiáng)大。智能機(jī)器人要在開源的人工智能應(yīng)用場景中，通過開源結(jié)構(gòu)件和電子元件，滿足學(xué)生自己動手搭建的需求，允許學(xué)生在外觀、功能、操作、效果等方面進(jìn)行個性化設(shè)計，真正實現(xiàn)自主創(chuàng)新的價值目的[7]。人工智能的應(yīng)用離不開實際生活，要想真正提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，科學(xué)配置實驗設(shè)備是必不可少的。

此外，人工智能學(xué)科本身具有復(fù)雜性和跨學(xué)科性，需要學(xué)校、家庭、社會的共同配合。加強(qiáng)與高等院校、科研院所和相關(guān)企業(yè)的聯(lián)系，吸納適用教學(xué)的軟硬件教學(xué)資源，組織人工智能科普活動和協(xié)助制定切實可行的實驗環(huán)境搭建方案，共同搭建人工智能實驗環(huán)境，對配備智能設(shè)備的空間、數(shù)量、質(zhì)量以及布局給出詳細(xì)指導(dǎo)意見，促進(jìn)中小學(xué)實驗環(huán)境建設(shè)，探索全社會合作育人機(jī)制。

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The value positioning， realistic challenges and practical approaches of the construction of artificial intelligence courses in primary and middle schools

WANG Yi，LI Yue ?

（School of Education， Guizhou Normal University， Guiyang， Guizhou 550025， China）

Abstract

Artificial intelligence is profoundly changing the material production system， social relations and social behavior. In order to seize the high ground for talent training， cultivate innovative talents， and improve students′ intelligence literacy， it has important practical significance to strengthen the construction of artificial intelligence courses in primary and secondary schools. Current primary and secondary schools′ artificial intelligence courses are facing real challenges such as the lack of curriculum standards， uneven quality of teaching materials， lack of professional teachers， and difficulty in setting up experimental environments， which restrict the development of courses. The faculty of intelligence professionals and the scientific configuration of experimental equipment have further promoted the construction of artificial intelligence courses in primary and secondary schools.

Keywords

curriculum construction; artificial intelligence curriculum; primary and secondary schools

收稿日期2020-09-15[HT6H] ?基金項目2021年貴州省高等學(xué)校教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革項目（2021059）

作者簡介王毅（1979—），男，貴州遵義人。碩士，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要研究方向為人工智能教育。

通信作者李月（1996—），女，陜西商洛人。碩士研究生，主要研究方向為信息化教學(xué)理論與實踐。