馬濤

[摘要]人工智能自2017年起成為基礎(chǔ)教育改革中高中信息技術(shù)課程的熱搜詞，對提升學(xué)生核心素養(yǎng)、培養(yǎng)我國的人工智能儲備人才具有重要意義。文章通過分析目前珠海人工智能課程實施背景、現(xiàn)狀以及挑戰(zhàn)，結(jié)合珠海市普通高中開展相關(guān)課程的教學(xué)實踐，提出開展人工智能課程的策略與建議：以加強政策與制度研究、注重專業(yè)人才培養(yǎng)與建設(shè)、側(cè)重數(shù)據(jù)管理評價、著力共同體隊伍建設(shè)、推廣典型應(yīng)用案例經(jīng)驗五個方面，為在高中階段系統(tǒng)地開設(shè)基于核心素養(yǎng)的高中人工智能課程提供參考。

[關(guān)鍵詞]核心素養(yǎng);人工智能;現(xiàn)狀;策略分析

隨著近年來人工智能技術(shù)的高速發(fā)展，人工智能在各領(lǐng)域、各行業(yè)正引領(lǐng)新一輪的科技革命與變革，逐步成為國際競爭和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新焦點。2017年7月8日，國務(wù)院發(fā)布《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”。2018年1月，中共中央、國務(wù)院發(fā)布《全面深化新時代教師隊伍建設(shè)改革的意見》，提出教師要主動適應(yīng)信息化、人工智能等新技術(shù)變革，積極有效開展教育教學(xué)。2018年4月，教育部頒布《教育信息化2.0行動計劃》，強調(diào)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，并進一步對人工智能教師培養(yǎng)、完善課程方案和標(biāo)準(zhǔn)做出要求。然而，新形勢下的中小學(xué)人工智能教育雖已成為一個熱門話題，但如何讓人工智能教育真正落到實處，還有許多問題值得深入研究。本文分別從人工智能的發(fā)展歷程、珠海高中人工智能教育課程的背景問題與挑戰(zhàn)、開展本地課程的策略與建議三方面，探討可能面臨的困難和障礙及應(yīng)對策略，并展望未來發(fā)展的道路。

一、人工智能的發(fā)展歷程

“人工智能”（Artificial Intelligence，AI）的術(shù)語最早在1956年召開的達特茅斯研討會（DartmouthWorkshop）中被提出，當(dāng)時的定義為“人工智能是擁有模擬能夠被精確描述的學(xué)習(xí)特征或智能特征的能力的機器”。從歷史發(fā)展的角度看，人工智能教育的發(fā)展可分為啟蒙、探索與發(fā)展三個階段。20世紀(jì)50年代，教育領(lǐng)域開始出現(xiàn)教學(xué)儀器和程序教學(xué)，并產(chǎn)生了計算機輔助教學(xué)系統(tǒng)和Algol、Logo編程語言的雛形，這些教育成果孕育了人工智能教育的啟蒙。20世紀(jì)70年代，人工智能教育研究進入探索階段，計算機輔助教學(xué)逐漸取代程序教學(xué)，并逐步發(fā)展成為智能教學(xué)系統(tǒng)、自適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)等。2010年以來，人工智能教育進入發(fā)展階段，大數(shù)據(jù)、機器學(xué)習(xí)、計算機視覺、人機交互等技術(shù)的出現(xiàn)，進一步拓展了智能教學(xué)系統(tǒng)的功能，研究主要集中在工具學(xué)習(xí)、環(huán)境感知學(xué)習(xí)和教育機器人學(xué)習(xí)等方面。

二、珠海高中人工智能教育課程的背景、問題與挑戰(zhàn)

（一）珠海高中人工智能課程實施的背景

2017年國務(wù)院《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》發(fā)布后，教育部《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》做出了相應(yīng)調(diào)整：人工智能相關(guān)主題從選修二變更為選擇性必修四，獨立成冊。同時，在必修一模塊《數(shù)據(jù)與計算》中也略有涉及，并提出核心素養(yǎng)概念：依據(jù)信息意識、計算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、信息社會責(zé)任四個學(xué)科核心素養(yǎng)，以及數(shù)據(jù)、算法、信息系統(tǒng)、信息社會四個學(xué)科大概念，對課程目標(biāo)、課程結(jié)構(gòu)、教學(xué)內(nèi)容進行重新架構(gòu)，對教授者和學(xué)習(xí)者提出了更高、更深層次的要求。

因此，人工智能作為高中信息技術(shù)國家課程的組成部分，研究如何在高中開設(shè)人工智能相關(guān)課程，必然涉及其與信息技術(shù)課程的關(guān)系。信息技術(shù)課程描述的算法、流程、模型等是人工智能課程的基礎(chǔ)，人工智能主導(dǎo)的大數(shù)據(jù)、機器學(xué)習(xí)、人機交互則是信息技術(shù)課高度凝練的體現(xiàn)。

（二）珠海高中人工智能課程的問題與挑戰(zhàn)

自2017年《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》發(fā)布以來，目前珠海市相當(dāng)數(shù)量的普通高中均已開展人工智能校本課程的初步探索，如珠海市一中開展“基于Pyhton的大數(shù)據(jù)分析”與“人工智能設(shè)計與初步”課程、珠海市二中開展如“體驗與設(shè)計智能家居”課程、北京師范大學(xué)（珠海）附屬高級中學(xué)開展“簡易機器人制作”課程、珠海市實驗中學(xué)開展“人工智能初體驗”課程、珠海市和風(fēng)中學(xué)開展“基于Simba和Mind+的智能設(shè)計”課程等，為學(xué)生后期開展人工智能系統(tǒng)學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。

但是，由于一線教師對人工智能教育的內(nèi)涵、外延沒有統(tǒng)一、清晰的認識，難以嚴(yán)格、準(zhǔn)確地描述此類校本課程與人工智能的確切關(guān)系，導(dǎo)致此類課程僅在內(nèi)容上與人工智能概念有少許關(guān)聯(lián)，目標(biāo)、形式、方法與人工智能的核心差距巨大。此外，由于每位教師對人工智能的學(xué)習(xí)目標(biāo)與方式理解不一，可能讓學(xué)生對人工智能概念產(chǎn)生偏差：缺少訓(xùn)練模型，匱乏數(shù)據(jù)加持、短缺報告支撐等情況都在一定程度上限制了本地人工智能課程的開展，為日后人工智能課程的開設(shè)會帶來更大的挑戰(zhàn)。

1.學(xué)科課時安排方面

人工智能課程實施的良好載體為國家統(tǒng)一要求開設(shè)的信息技術(shù)課程。在《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》中，明確要求必修課程3學(xué)分，共54學(xué)時，各省份可根據(jù)自身實際情況開展合格性考試。目前，珠海各高中在當(dāng)前學(xué)業(yè)負擔(dān)較重、課時緊張的情況下，必修一《數(shù)據(jù)與計算》與必修二《信息系統(tǒng)與社會》實施均顯捉襟見肘，課時被壓縮，人工智能模塊的課程開設(shè)則更無保障。各高中想從校本課程中安排課時，需受學(xué)校各種實際條件、學(xué)校特色發(fā)展思路等限制，無法做到全面普及、面面俱到。

2.教學(xué)師資建設(shè)方面

無可厚非，教學(xué)師資隊伍的建設(shè)是人工智能課程開設(shè)的核心。作為教學(xué)實施的主體，其教學(xué)水平?jīng)Q定著課程實施的完整性與前瞻性。當(dāng)前，珠海高中先行嘗試人工智能課程的教師多為經(jīng)驗豐富的青年骨干教師，多采用抱團式學(xué)習(xí)的方法開展課程，沒有領(lǐng)導(dǎo)的支持和專業(yè)的學(xué)習(xí)，僅憑一腔熱血很難將課程實施到位。所以，通過何種專業(yè)培訓(xùn)使學(xué)校層面認識到人工智能課程實施的重要性，如何保障學(xué)校骨干教師受訓(xùn)過程中的時間分配、精力補給與課程資源都是需要積極考慮的問題。同時，興趣是最好的老師，如何提升“吃螃蟹”教師的成就感與榮譽感，均需要學(xué)校的行政部門做好大量前期調(diào)研與準(zhǔn)備工作。

3.課程實施目標(biāo)方面

人工智能包含內(nèi)容廣泛，研究不僅包括我們通常理解的人工智能技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)過程的“引、學(xué)、練、測、評”五個環(huán)節(jié)，更應(yīng)包括腦科學(xué)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)方面的研究。高中一線教師在前期準(zhǔn)備教學(xué)內(nèi)容時，需要厘清人工智能教育與現(xiàn)有的信息技術(shù)教育、編程教育、機器人教育、STEAM教育、創(chuàng)客教育、競賽教育等概念的關(guān)系。在高中學(xué)段，學(xué)生究竟需要學(xué)什么，零基礎(chǔ)的學(xué)生如何入手，課程章節(jié)之間有何關(guān)聯(lián)，課程實施的目標(biāo)是怎樣的？這些都是珠海教師和學(xué)校在摸索過程中需謹慎對待的問題，避免走彎路。

4.課程評價方面

各高中人工智能專兼職教師重點把握課堂教學(xué)內(nèi)容的同時，如何對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)做出合理反饋和有效評價，是評價教學(xué)效果的重要一環(huán)。學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，可以是師生在教學(xué)中產(chǎn)生的教學(xué)數(shù)據(jù)，也可以是教師在進行教學(xué)管理中用到的已有數(shù)據(jù);可以是線上教育教學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的實時數(shù)據(jù)，也可以是線下自主學(xué)習(xí)積累的歷史數(shù)據(jù)。本地高中教師由于習(xí)慣了日常教學(xué)的便捷，常常忽略過程性評價及結(jié)果性評價的跟蹤。結(jié)合數(shù)據(jù)的分析，構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)的評價模式，擺脫過往只注重評價結(jié)果的單一評價模式，對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)行為進行全面評估，并進行個性化、及時性的精準(zhǔn)反饋，才能讓我們的人工智能課程走的更穩(wěn)更扎實。

5.設(shè)備應(yīng)用方面

開設(shè)人工智能課程時，各學(xué)校教師均需借助相關(guān)教學(xué)實驗室及教學(xué)設(shè)備完成，如珠海一中借助Python平臺，珠海二中借助掌控版，珠海市和風(fēng)中學(xué)借助樹莓派等實施校本人工智能課程，五花八門。但是，目前人工智能實驗室的國家建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)并未出臺，相關(guān)設(shè)備的配備建議相對欠缺。對實施課程的本地教師和學(xué)校來說，課程開展需要何類型的新設(shè)備，或如何在學(xué)校現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上降低成本，更新升級，提高應(yīng)用實施的性價比，這些問題都需要專業(yè)人士更深入的思考與研究。

三、開展本地人工課程的策略與建議

（一）加強本地人工智能教育政策與制度研究

作為國家戰(zhàn)略實施的重要任務(wù)，為了推動人工智能課程，珠海本地教育行政部門應(yīng)對未來教育形態(tài)有清晰的認識，要結(jié)合本地區(qū)的教育發(fā)展條件和基礎(chǔ)，開展深度調(diào)研和戰(zhàn)略研究，制定符合自身實情的各級各類實施方案，為課程得以平穩(wěn)、準(zhǔn)確地開設(shè)夯實基礎(chǔ)。

同時，隨著人工智能教育應(yīng)用的不斷深化，將會進一步模糊社會、學(xué)校和網(wǎng)絡(luò)空間的界限，從而衍生出倫理、法律及安全問題。這些，需要本地政府和本地教育行政部門層面研討出臺數(shù)據(jù)保護的細則及監(jiān)管框架，保護好師生個人隱私和合乎倫理，注重社會價值引導(dǎo)，加強預(yù)防和約束，才能使人工智能教育得到更好的發(fā)展。

（二）注重本地人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)與建設(shè)

人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用正不斷深化，但相應(yīng)的人才卻存在很大缺口，作為課程實施的主體，本地實施學(xué)校應(yīng)注重人工智能專業(yè)人才的培養(yǎng)，提供課程平臺，促進學(xué)校間的交流，給予更多的教師以學(xué)習(xí)機會，夯實專業(yè)基礎(chǔ)。此外，制定合理的人才培訓(xùn)框架體系，采取“走出去，請進來”相結(jié)合的策略：如邀請人工智能專家、結(jié)合珠海本地優(yōu)勢，請高新企業(yè)走入中小學(xué)校園，組成人工智能課程或項目研發(fā)團隊;或聘請北京師范大學(xué)珠海校區(qū)、暨南大學(xué)、北京理工大學(xué)等高校相關(guān)教授作為中小學(xué)兼職教師，幫助中小學(xué)培養(yǎng)出一批高水平的人工智能教育專業(yè)人才支持課程的實施，提升技能水平。

（三）側(cè)重本地數(shù)據(jù)管理與反饋評價的探索

結(jié)合現(xiàn)有人工智能課程的實施狀況，市教育局教育質(zhì)量監(jiān)測部門應(yīng)組建專業(yè)的評價團隊，側(cè)重本地數(shù)據(jù)的管理，設(shè)計豐富、嚴(yán)謹?shù)脑u價量規(guī)，通過活動不斷完善評價量表，并做好數(shù)據(jù)的評價反饋機制，為摸索人工智能的學(xué)校教學(xué)提供重要支撐作用。

（四）著力本地小初高人工智能共同體隊伍建設(shè)與發(fā)展

要將在中小學(xué)將人工智能課程落到實處，絕不能將學(xué)習(xí)任務(wù)全部置于高中，而是應(yīng)該通過“系統(tǒng)遞進課程+共同體隊伍構(gòu)建”模式，促進團隊良性循環(huán)。如可采取小學(xué)體驗學(xué)習(xí)、初中通識學(xué)習(xí)、高中專業(yè)學(xué)習(xí)的方式，讓更多的學(xué)生了解人工智能的“黑匣子”，由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動學(xué)習(xí)，對人工智能產(chǎn)生興趣，繼而才能深度學(xué)習(xí)，提升人隊伍的核心質(zhì)量。

（五）推廣人工智能教育應(yīng)用的典型案例與經(jīng)驗

人工智能具有創(chuàng)新的特點，它與早期教育信息化發(fā)展進程類似，存在發(fā)展不均衡、地區(qū)先行等特征。因此，可以借鑒前期教育信息化實踐應(yīng)用的經(jīng)驗，試點先行，以點帶面。在教育部已經(jīng)公布的12個智慧教育示范區(qū)的示范引領(lǐng)下，目前珠海市已通過組織申報，遴選了一示范區(qū)、七試點校推送至省。目前，該示范區(qū)（校）全部入選中央電教館智能研修平臺，后續(xù)將設(shè)計系列教研活動、研究課題等，為本地同行搭建經(jīng)驗交流平臺，提升課程實施的效果，已然成為珠海開展人工智能教育的中堅力量。

四、結(jié)語

教育是一個講究“潤物細無聲”的系統(tǒng)工程，人工智能教育的最終目的是“育人”，即培養(yǎng)具有信息意識、計算思維、創(chuàng)新能力的學(xué)生，才能培養(yǎng)出更多適應(yīng)智能時代的人工智能高端人才。如何有效、踏實地將人工智能課程落地，實施過程中的諸多問題需要政府、教育行政部門、高等院校、中小學(xué)的共同努力和進一步的實踐，這也是每一位教育工作者都應(yīng)深入思考的問題。

本文系廣東省中小學(xué)“百千萬人才培養(yǎng)工程”專題科研項目2021年度課題《高中人工智能教學(xué)中的深度學(xué)習(xí)策略研究》（課題批準(zhǔn)號：BQW2021JZN010）成果。

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