丁婧

摘要：人工智能作為信息科技領(lǐng)域的重大戰(zhàn)略性技術(shù)，可通過信息科技教材實(shí)現(xiàn)課程獨(dú)特的時(shí)代育人價(jià)值。信息科技教材中由應(yīng)用系統(tǒng)體驗(yàn)遞進(jìn)、機(jī)器計(jì)算與人工計(jì)算異同遞進(jìn)、倫理與安全挑戰(zhàn)遞進(jìn)構(gòu)成了人工智能邏輯主線設(shè)計(jì)立體框架。在教材使用中，教師應(yīng)實(shí)現(xiàn)課堂從技術(shù)向科技的轉(zhuǎn)變，理清“教材項(xiàng)目活動(dòng)線—學(xué)科知識(shí)線—學(xué)生認(rèn)知線”后形成自己的教學(xué)邏輯線，并運(yùn)用工程理念開展人工智能項(xiàng)目學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：信息科技課程；人工智能；教材設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G43 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-9094（2024）03-0073-07

伴隨著數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，人工智能作為信息科技領(lǐng)域的核心驅(qū)動(dòng)力，正深刻改變著人們的生產(chǎn)、生活、學(xué)習(xí)方式，推動(dòng)人類社會(huì)邁向新的發(fā)展階段。生成式人工智能的橫空出世與快速迭代，更讓技術(shù)從執(zhí)行走向創(chuàng)意，人機(jī)共智帶來了新機(jī)遇、新挑戰(zhàn)。中小學(xué)信息科技課程承擔(dān)著培育學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)與技能的關(guān)鍵任務(wù)，人工智能教育是其中不可或缺的一環(huán)。2022年，教育部頒布的《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱《課標(biāo)》）中明確指出，“人工智能”是義務(wù)教育階段信息科技學(xué)科的邏輯主線之一。這一定位凸顯了人工智能在課程中的核心地位，彰顯了它對(duì)學(xué)生個(gè)體發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步和國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力提升的重要意義。這是對(duì)“為誰培養(yǎng)人，培養(yǎng)什么人，怎么培養(yǎng)人”的有力回應(yīng)，體現(xiàn)出信息科技課程的獨(dú)特時(shí)代價(jià)值。教材作為課程實(shí)施的基礎(chǔ)和關(guān)鍵資源，其設(shè)計(jì)與實(shí)施的成效直接關(guān)系到教育目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此，信息科技教材的編寫必須以科學(xué)的知識(shí)觀為基石，依托先進(jìn)教育教學(xué)理論，緊密結(jié)合時(shí)代發(fā)展，重視人工智能主線的設(shè)計(jì)與實(shí)施。

一、人工智能在課程中的核心地位與內(nèi)在邏輯

《課標(biāo)》依據(jù)核心素養(yǎng)和學(xué)段目標(biāo)、根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，設(shè)置了六條邏輯主線、九個(gè)內(nèi)容模塊，從而形成立體、豐富的課程內(nèi)容體系。人工智能既是六條邏輯主線之一，也是內(nèi)容模塊之一“人工智能與智慧社會(huì)”中的關(guān)鍵詞。作為模塊的人工智能主要體現(xiàn)于部分年級(jí)中，而作為邏輯主線的人工智能則貫穿整義務(wù)教育階段。

課程的六條邏輯主線不僅是課程內(nèi)容的循序漸進(jìn)和螺旋式上升的框架，各主線內(nèi)也呈現(xiàn)出自身的遞進(jìn)與螺旋式上升。人工智能邏輯主線的三個(gè)認(rèn)知層級(jí)是：應(yīng)用系統(tǒng)體驗(yàn)—機(jī)器計(jì)算與人工計(jì)算的異同—倫理與安全挑戰(zhàn)[1]12。三個(gè)層次在認(rèn)知遞進(jìn)的同時(shí)涵蓋動(dòng)作技能領(lǐng)域與情感領(lǐng)域。應(yīng)用系統(tǒng)體驗(yàn)的認(rèn)知層次相對(duì)較低，以人工智能具象和抽象的辨識(shí)、初步了解為主，體驗(yàn)的同時(shí)形成情感領(lǐng)域的接受、認(rèn)可、贊同等正面感受。機(jī)器計(jì)算與人工計(jì)算的異同是信息科技核心科學(xué)原理，涵蓋多個(gè)認(rèn)知層次。從課程學(xué)段目標(biāo)可知，目標(biāo)為理解原理與方法，應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)造性地進(jìn)行問題解決。內(nèi)化原理過程中的技能學(xué)習(xí)涵蓋動(dòng)作技能領(lǐng)域的模仿、獨(dú)立操作、遷移等不同層次。倫理與安全挑戰(zhàn)要求學(xué)生在理性、深刻地認(rèn)識(shí)人工智能的本質(zhì)價(jià)值后作出有說服力的判斷，是認(rèn)知層級(jí)中的最高級(jí)。同時(shí)兼具的情感領(lǐng)域目標(biāo)與應(yīng)用系統(tǒng)體驗(yàn)的情感領(lǐng)域目標(biāo)明顯形成層次差異，穩(wěn)定這個(gè)價(jià)值觀念是本層次的教育目標(biāo)，即能夠建立穩(wěn)定的個(gè)人安全觀與國(guó)家安全觀，并對(duì)無定論的倫理問題有思辨能力。

二、教材中人工智能主線的設(shè)計(jì)

人工智能作為邏輯主線設(shè)計(jì)決定其在整個(gè)義務(wù)教育階段的貫穿設(shè)計(jì)。教材應(yīng)通過三個(gè)認(rèn)知層面間及各層次內(nèi)的多次螺旋上升，形成符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展特點(diǎn)的人工智能邏輯主線設(shè)計(jì)框架。

根據(jù)皮亞杰的兒童發(fā)展階段理論，3～9年級(jí)的學(xué)生正處于具體運(yùn)算階段和形式運(yùn)算階段。3年級(jí)的學(xué)生處于具體運(yùn)算階段，以感性體驗(yàn)為主；4～5年級(jí)的學(xué)生處于由具體運(yùn)算向形式運(yùn)算過渡的階段，可以初步涉及人機(jī)異同的原理和安全倫理的感受；6～8年級(jí)學(xué)生的形式運(yùn)算能力有所增強(qiáng)，可進(jìn)行人工智能技術(shù)、原理、系統(tǒng)的進(jìn)一步研究，對(duì)安全問題進(jìn)行相對(duì)深入的探討；9年級(jí)的學(xué)生形式運(yùn)算能力相對(duì)比較成熟，體驗(yàn)層次應(yīng)上升，對(duì)原理的理解可加深，倫理認(rèn)知更加嚴(yán)謹(jǐn)深入。綜合《課標(biāo)》要求和學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，教材可形成如圖1所示的人工智能邏輯主線設(shè)計(jì)框架：

（一）應(yīng)用系統(tǒng)體驗(yàn)的遞進(jìn)設(shè)計(jì)

體驗(yàn)是一種既包括理性反思又包括感性體驗(yàn)的學(xué)習(xí)方式，人工智能應(yīng)用系統(tǒng)的體驗(yàn)既應(yīng)包括學(xué)習(xí)目標(biāo)、內(nèi)容、過程有差異的認(rèn)知體驗(yàn)式、情感體驗(yàn)式、行為體驗(yàn)式三類體驗(yàn)[2]12，也應(yīng)涵蓋感官體驗(yàn)、反思性體驗(yàn)和高峰體驗(yàn)[3]三個(gè)層級(jí)的體驗(yàn)?？傮w而言，各類體驗(yàn)的分布特點(diǎn)是1～3年級(jí)偏感官體驗(yàn)、情感體驗(yàn)，4～8年級(jí)三類三層體驗(yàn)兼具，直至9年級(jí)回歸情感體驗(yàn)的同時(shí)升華至高峰體驗(yàn)。

1.人工智能應(yīng)用情感體驗(yàn)

基于學(xué)生認(rèn)知發(fā)展，1～3年級(jí)可定位于讓學(xué)生站在用戶角度體驗(yàn)與人工智能的交互，對(duì)人工智能場(chǎng)景、應(yīng)用、系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)歷和嘗試，在感官體驗(yàn)層面產(chǎn)生對(duì)人工智能應(yīng)用效果的接受、認(rèn)可與贊賞，產(chǎn)生積極感受。尤其是AIGC（生成式人工智能）技術(shù)產(chǎn)生后，教材可設(shè)計(jì)創(chuàng)意繪畫等活動(dòng)，使學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的正面感受。

2.人工智能技術(shù)行為體驗(yàn)

在感官體驗(yàn)基礎(chǔ)上，4年級(jí)起可設(shè)計(jì)反思性體驗(yàn)，以《課標(biāo)》強(qiáng)調(diào)的實(shí)驗(yàn)形式開展人工智能技術(shù)行為體驗(yàn)。在實(shí)際操作、結(jié)果反思、修正行為的循環(huán)中，人工智能的使用技能得到提升，以工程設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)從用戶身份向開發(fā)者身份的切換。在初中階段的行為體驗(yàn)中，可進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的開發(fā)者身份。在教材實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)的規(guī)范性、嚴(yán)謹(jǐn)性，作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象的系統(tǒng)的復(fù)雜性也可進(jìn)一步增加，如從小學(xué)階段的智能臺(tái)燈系統(tǒng)上升到初中的智能路燈控制系統(tǒng)，學(xué)生通過體驗(yàn)及反思，習(xí)得人工智能技術(shù)與具體技能。

3.人工智能原理認(rèn)知體驗(yàn)

人工智能原理認(rèn)知體驗(yàn)的設(shè)計(jì)可始于人工智能技術(shù)基礎(chǔ)上的“數(shù)據(jù)”“算法”。從計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)編碼、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析到AIGC的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，從身邊的算法到計(jì)算機(jī)的算法，從算法的描述到算法的程序驗(yàn)證，從算法的三種基本控制結(jié)構(gòu)到機(jī)器學(xué)習(xí)算法，都是人工智能底層技術(shù)，教材可設(shè)計(jì)系列體驗(yàn)性欄目形成遞進(jìn)體驗(yàn)。從初中階段開始，年級(jí)關(guān)鍵詞更為復(fù)雜與抽象，體驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)在前期感官體驗(yàn)的基礎(chǔ)上向原理邁進(jìn)。如低年級(jí)已體驗(yàn)過的圖片搜索、智能推送等可用于分析其背后支撐的人工智能技術(shù)，使學(xué)生從感受走向反思，形成抽象概念并遷移到新情境中檢驗(yàn)。至9年級(jí)時(shí)，在已打下客戶端交互體驗(yàn)、核心技術(shù)基礎(chǔ)、硬件軟件基礎(chǔ)、方法論基礎(chǔ)的學(xué)情下，學(xué)生可進(jìn)行復(fù)雜的人工智能系統(tǒng)性原理認(rèn)知體驗(yàn)，例如通過體驗(yàn)中國(guó)研發(fā)的圍棋AI“絕藝”感受人工智能系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)、算法、算力。

4.智慧社會(huì)情感體驗(yàn)

情感體驗(yàn)從1～3年級(jí)的應(yīng)用情感體驗(yàn)起步，貫穿整個(gè)義務(wù)教育階段，到義務(wù)教育結(jié)束時(shí)應(yīng)讓學(xué)生在情感上升華至高峰體驗(yàn)，即從自然科學(xué)領(lǐng)域的人工智能體驗(yàn)轉(zhuǎn)向社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域的智慧社會(huì)的情感體驗(yàn)。在智慧社會(huì)高峰體驗(yàn)中，自我實(shí)現(xiàn)的“我”應(yīng)被分為“小我”和“大我”?！靶∥摇奔磳W(xué)生自己，大我即讓學(xué)生有強(qiáng)烈歸屬感的國(guó)家。此時(shí)的情感體驗(yàn)設(shè)計(jì)要注重兩點(diǎn)：體驗(yàn)情境要典型，要具有足夠的情緒、情感的沖擊力；要通過集體討論或?qū)懜邢氲确绞揭龑?dǎo)學(xué)生對(duì)情感經(jīng)歷進(jìn)行評(píng)價(jià)反思，促進(jìn)情緒信息的編碼和記憶[2]13。

在反思設(shè)計(jì)上，工程項(xiàng)目中方案論證、工程實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)的交流討論都可以促進(jìn)學(xué)生深入地評(píng)價(jià)與反思，案例分析類體驗(yàn)中強(qiáng)調(diào)的集體討論與歸納，都是促進(jìn)學(xué)生反思的有效設(shè)計(jì)。

在情境選擇上，對(duì)于“小我”，智慧校園系統(tǒng)、無人駕駛系統(tǒng)等對(duì)于初中學(xué)生而言有認(rèn)知難度的系統(tǒng)，在教材精心搭建的支架下成功運(yùn)行的沖擊力，可使學(xué)生達(dá)到精神上自我實(shí)現(xiàn)的滿足。在“大我”方面，我國(guó)在人工智能領(lǐng)域雖起步較晚，但近年來已逐步進(jìn)入全球領(lǐng)先行列，在眾多領(lǐng)域的亮眼成果與創(chuàng)新值得學(xué)生敬畏和自豪。國(guó)產(chǎn)人工智能案例的選擇應(yīng)落實(shí)于各年級(jí)教材之中。在設(shè)計(jì)活動(dòng)時(shí)，選用國(guó)產(chǎn)人工智能開放平臺(tái)和人工智能設(shè)備、元器件，可以讓學(xué)生直觀感受到我國(guó)人工智能產(chǎn)品的強(qiáng)大功能。在案例分析中，全國(guó)一體化算力網(wǎng)、“東數(shù)西算”等材料的選擇使學(xué)生感知我國(guó)在國(guó)家層面對(duì)人工智能的宏觀戰(zhàn)略規(guī)劃，明白國(guó)家的人才需求；“絕藝”的亮眼成績(jī)、洋山港的高度智能化無人管理、農(nóng)業(yè)無人機(jī)惠及全球、智慧雄安的建設(shè)，無一不令學(xué)生內(nèi)心的自豪感油然而生，從而樹立今后投身報(bào)國(guó)的遠(yuǎn)大理想。

（二）機(jī)器計(jì)算與人工計(jì)算異同的遞進(jìn)設(shè)計(jì)

人機(jī)計(jì)算異同涉及信息科技中最本質(zhì)的科學(xué)原理。人工智能是研究、開發(fā)用于模擬人腦的理論、方法技術(shù)的領(lǐng)域，這一點(diǎn)決定了對(duì)人工智能的研究起始于對(duì)人類意識(shí)、人腦智慧、人工計(jì)算的研究與遷移應(yīng)用，邏輯運(yùn)算是兩者之間最基礎(chǔ)的共同點(diǎn)。至于差異，除人腦計(jì)算與人工智能計(jì)算的差異之外，還可細(xì)分為人工計(jì)算到計(jì)算機(jī)計(jì)算的進(jìn)階、傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)計(jì)算到人工智能計(jì)算的進(jìn)階、人工智能計(jì)算到AIGC計(jì)算的進(jìn)階等多次跨越式發(fā)展中的計(jì)算差異。教材應(yīng)將引發(fā)這些飛躍的底層科學(xué)技術(shù)元素進(jìn)行拆分，按學(xué)生認(rèn)知水平特點(diǎn)分布于各年級(jí)，并將機(jī)器計(jì)算與人工計(jì)算的相同之處貫穿其中。

1.用戶體驗(yàn)的異同

1～3年級(jí)教材不應(yīng)涉及技術(shù)原理，學(xué)生主要以用戶身份體驗(yàn)人工智能帶來的交互體驗(yàn)的差異。以信息搜索為例，人工計(jì)算時(shí)代的報(bào)紙資料摘抄、網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的搜索引擎、人工智能時(shí)代的聽歌識(shí)曲、拍圖識(shí)物，效率效果形成明顯差異。

2.技術(shù)基礎(chǔ)的異同

4～5年級(jí)的關(guān)鍵詞“數(shù)據(jù)、算法”是人工智能的技術(shù)基礎(chǔ)，其技術(shù)發(fā)展相對(duì)清晰、具象，可外顯化。教材可梳理并清晰呈現(xiàn)這些技術(shù)本身的發(fā)展脈絡(luò)，比較不同階段的異同。

數(shù)據(jù)技術(shù)方面，從人工處理數(shù)據(jù)到計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)，從使用計(jì)算機(jī)表格數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)到大數(shù)據(jù)顯示規(guī)律預(yù)測(cè)未來，從人工智能可以對(duì)文章形成詞云圖到AIGC成為運(yùn)用學(xué)習(xí)用戶行為數(shù)據(jù)不斷改進(jìn)功能的個(gè)人助手，技術(shù)智能化差異清晰，數(shù)據(jù)處理效果差異明顯。教材活動(dòng)設(shè)計(jì)要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到，無論使用哪種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，都遵循大致相同的處理過程；只是大數(shù)據(jù)處理可能會(huì)新產(chǎn)生數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)集成等細(xì)化環(huán)節(jié)；到了AIGC，機(jī)器學(xué)習(xí)模型不僅可以進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，還可以創(chuàng)建一個(gè)與訓(xùn)練數(shù)據(jù)相似的輸出，從而實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意創(chuàng)作。

算法技術(shù)方面，對(duì)算法兩類執(zhí)行主體（人、計(jì)算機(jī)）的實(shí)例區(qū)分與共性探討，是對(duì)人工計(jì)算與機(jī)器計(jì)算的算法共性的揭示。如在交通控制系統(tǒng)中，無論行人的過街算法還是信號(hào)燈控制算法，共性是都由三種基本控制結(jié)構(gòu)組成。傳統(tǒng)信息技術(shù)教材往往止步于三種基本結(jié)構(gòu)以及學(xué)生能力可及的編程，這些算法與人工智能算法之間依然存在巨大鴻溝，讓學(xué)生無法在兩者之間產(chǎn)生直接關(guān)聯(lián)。信息科技教材需要將經(jīng)典算法繼續(xù)向人工智能算法延伸，如搜索引擎中的排名算法、機(jī)器學(xué)習(xí)的算法等。人工智能的算法具有復(fù)雜性，需要教材降級(jí)設(shè)計(jì)的難度以適應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知水平。如算法層面以游戲、紙筆演算等活動(dòng)模擬抽象的排名算法分析與描述；程序?qū)用嬉詤?shù)調(diào)整、程序運(yùn)行替代程序編寫，以模塊、函數(shù)調(diào)用避免人工智能程序黑盒的分析等。

3.控制方法的異同

各種人工智能應(yīng)用的本質(zhì)是系統(tǒng)，這是教材“過程與控制”部分需要首先解決的概念問題，而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制的方式的變化，本質(zhì)是從人工控制到智能化控制的進(jìn)步。例如從樹木的自然生長(zhǎng)、人工修剪果樹防治蟲害，到現(xiàn)代農(nóng)場(chǎng)中的自動(dòng)種植、自動(dòng)采摘系列實(shí)例，共性皆為對(duì)系統(tǒng)的過程與控制，差異在于體現(xiàn)出了幾種雖無法明確邊界但效果差異明顯的控制方式：自然控制、人為控制，以及人工控制中的人工控制、自動(dòng)控制、智能控制。這些系統(tǒng)具有同樣的“輸入—計(jì)算—輸出”三環(huán)節(jié)，遵循著同樣的控制、反饋原理，但隨著智能程度的提升，控制力度的增強(qiáng)，對(duì)世界改造能力的增強(qiáng)，展示出智能控制對(duì)人類發(fā)展的積極作用。

4.運(yùn)行基礎(chǔ)環(huán)境的異同

不同的計(jì)算方式對(duì)于運(yùn)行環(huán)境的需求差異巨大。互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)兩個(gè)關(guān)鍵詞，都是人工智能得以實(shí)現(xiàn)的環(huán)境支撐，也是人工智能發(fā)揮作用的場(chǎng)域。從飛鴿傳書到互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)使人工計(jì)算變成計(jì)算機(jī)計(jì)算，這一過程顯而易見?；ヂ?lián)網(wǎng)的普及和升級(jí)帶來的分布式計(jì)算可能性使算力極大提升，眾多人工智能應(yīng)用才得以成為現(xiàn)實(shí)，教材可設(shè)計(jì)國(guó)家天文科學(xué)數(shù)據(jù)中心星系的迷宮全民科學(xué)項(xiàng)目等實(shí)例供學(xué)生體驗(yàn)。從人人相連的互聯(lián)網(wǎng)到萬物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)規(guī)模得以爆發(fā)式增長(zhǎng)，人工智能系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制與反饋也有了穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)環(huán)境，教材可設(shè)計(jì)基于物聯(lián)網(wǎng)及人工智能開放平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)和工程項(xiàng)目。

5.人工智能迭代中的異同

人工智能技術(shù)并非一帆風(fēng)順，自身發(fā)展經(jīng)歷數(shù)次浪潮，每次浪潮帶來了哪些新的技術(shù)？尤其是全球正在經(jīng)歷的AIGC這一變革，目前在一線教學(xué)中的引入大多限于應(yīng)用層面，但教材設(shè)計(jì)應(yīng)揭示其背后數(shù)據(jù)、算力、算法等底層技術(shù)要素的變化。尤其在初中高年級(jí)系統(tǒng)性的人工智能內(nèi)容中，應(yīng)主動(dòng)彌補(bǔ)《課標(biāo)》出臺(tái)時(shí)AIGC尚未展現(xiàn)鋒芒而產(chǎn)生的文件無明確要求的情況，使教材體現(xiàn)人工智能最新進(jìn)展背后的技術(shù)演進(jìn)。

（三）倫理與安全挑戰(zhàn)的遞進(jìn)設(shè)計(jì)

倫理與安全的問題伴生于信息社會(huì)的所有行為中，并因信息科技原理、技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新而不斷有新問題涌現(xiàn)。教材正視其存在是第一步，認(rèn)識(shí)其產(chǎn)生原因是第二步，最終落實(shí)于個(gè)人應(yīng)該如何應(yīng)對(duì)，站在智慧社會(huì)的角度又該如何看待與規(guī)范。

1.感受人工智能倫理與安全要求

低年級(jí)在讓學(xué)生體驗(yàn)在線學(xué)習(xí)與生活更便捷、更高效的同時(shí)，必須讓學(xué)生對(duì)數(shù)字身份的信用價(jià)值有感性認(rèn)識(shí)。教材可設(shè)計(jì)讓學(xué)生在密碼設(shè)置實(shí)踐、二維碼可信度討論、安全Wi-Fi信號(hào)選擇等活動(dòng)中學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單地保護(hù)自己信息安全的方法，在網(wǎng)絡(luò)社交與現(xiàn)實(shí)社交的對(duì)照中形成網(wǎng)絡(luò)社交禮儀規(guī)范的意識(shí)。感性的感受應(yīng)隨著原理、技術(shù)的展開在多個(gè)年級(jí)教材中圍繞不同關(guān)鍵詞展開，并進(jìn)行強(qiáng)化和補(bǔ)充，如對(duì)數(shù)據(jù)安全的感受、算法偏見下的用戶界面差異等。

2.理解人工智能倫理安全規(guī)范背后的技術(shù)

人工智能倫理與安全問題的出現(xiàn)，與大數(shù)據(jù)、算力、算法、硬件等密切相關(guān)。數(shù)據(jù)安全得不到保障、算法存在缺陷、算力無法滿足必需的大數(shù)據(jù)處理時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致安全問題的產(chǎn)生。但同時(shí)，它們又是保護(hù)人工智能環(huán)境安全、幫助維護(hù)人工智能環(huán)境中正確倫理觀的有力工具。數(shù)據(jù)活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，都有可能產(chǎn)生數(shù)據(jù)安全問題，但加密算法讓數(shù)據(jù)的安全得到了保障。算法在受知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的同時(shí)，反過來又成為保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的有力武器。無人駕駛不僅存在安全風(fēng)險(xiǎn)，更有類似電車難題的倫理困境需要直面。這類不斷造成認(rèn)知沖突的活動(dòng)體驗(yàn)在不同年級(jí)教材中出現(xiàn)、回顧與上升，可以將技術(shù)與倫理安全這一對(duì)看似無關(guān)的概念關(guān)聯(lián)在一起并建立起緊密的內(nèi)在聯(lián)系。

3.建立正確的人工智能倫理與安全觀念

安全觀的價(jià)值判斷取向較為明顯，此類討論可從低年級(jí)起一直伴隨著教材對(duì)各個(gè)技術(shù)點(diǎn)的逐一展開而逐漸豐富，最終在9年級(jí)形成相對(duì)全面的人工智能安全觀。

在人工智能時(shí)代，不僅個(gè)人層面的安全觀念需要樹立，意義更為重大的是自主可控技術(shù)帶來的國(guó)家層面的安全。自主可控技術(shù)包括知識(shí)產(chǎn)權(quán)、技術(shù)能力、自主發(fā)展、國(guó)產(chǎn)化四個(gè)方面，國(guó)產(chǎn)操作系統(tǒng)、國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星系統(tǒng)、天網(wǎng)系統(tǒng)、高鐵系統(tǒng)等，對(duì)這些自主可控案例的分析是有助于形成維護(hù)國(guó)家層面安全觀念的有效情感體驗(yàn)類設(shè)計(jì)。學(xué)生從低年級(jí)討論單技術(shù)維度的自主可控上升至初中討論自主可控生態(tài)體系，可對(duì)自主可控形成較為全面的感受和理解。

倫理觀念的形成需要有更理性、更高階的思維，因此人工智能倫理的內(nèi)容可主要設(shè)置在9年級(jí)。從經(jīng)典的阿西莫夫機(jī)器人三定律的幾無爭(zhēng)議，到現(xiàn)在類似電車難題的無人駕駛算法已開始出現(xiàn)倫理沖擊；從當(dāng)下網(wǎng)絡(luò)中的算法偏見，到今后AIGC普及后機(jī)器創(chuàng)作的作品是否具有版權(quán)等新問題，在社會(huì)尚未形成普遍共識(shí)的情況下，學(xué)生在開放性討論中經(jīng)歷反思，是在為未來?yè)?dān)任智慧社會(huì)的角色打好價(jià)值觀基礎(chǔ)。

4.形成和諧的人工智能倫理關(guān)系

智慧社會(huì)已經(jīng)到來，學(xué)生需要認(rèn)真思考在與人工智能全面共存的社會(huì)中，如何和諧生活，以人機(jī)和諧達(dá)到智慧社會(huì)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)和人類的持續(xù)發(fā)展。尤其在AIGC普遍應(yīng)用后，智慧社會(huì)中的人機(jī)將以全新的方式合理協(xié)作。從人機(jī)協(xié)同再到人機(jī)共智，如何發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)形成和諧人機(jī)關(guān)系，目前暫無定論，但這是作為未來智慧社會(huì)建設(shè)者的學(xué)生們必然面對(duì)的倫理問題，在教材中應(yīng)為其開放性討論提供空間。

三、應(yīng)用教材的若干建議

教材是將課程標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)于課堂教學(xué)的中間橋梁與輔助資源，教師的合理實(shí)施是教材設(shè)計(jì)理念在課堂的顯性呈現(xiàn)。但信息科技教師群體如何將教材中的人工智能主線理想呈現(xiàn)，可能暫時(shí)還面臨認(rèn)知與實(shí)踐方面的困惑或困境，包括：學(xué)科性質(zhì)上從技術(shù)向科技的理念轉(zhuǎn)變，專業(yè)知識(shí)上人工智能專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)需求，教學(xué)方式上從單課時(shí)活動(dòng)式、任務(wù)式為主向大單元教學(xué)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變等。因此，在教材使用中應(yīng)抓住以下三個(gè)要點(diǎn)。

（一）實(shí)現(xiàn)課堂從技術(shù)向科技的轉(zhuǎn)變

貫徹《課標(biāo)》精神的信息科技教材會(huì)遵循“從信息科技實(shí)踐應(yīng)用出發(fā)，注重幫助學(xué)生理解基本概念和基本原理”[1]2的理念，教師應(yīng)緊抓課標(biāo)這一要求，在課堂上實(shí)現(xiàn)從技術(shù)向科技的轉(zhuǎn)變。

教材以實(shí)踐應(yīng)用為顯性項(xiàng)目承載，體現(xiàn)“科”的基本概念和基本原理的同時(shí)，必然伴隨著“技”的推進(jìn)，三者的關(guān)系是：以項(xiàng)目為載體，以技術(shù)為手段和過程性目標(biāo)，以概念原理掌握為終結(jié)性目標(biāo)。但慣性沿襲下的教師容易出現(xiàn)關(guān)注教材中技術(shù)點(diǎn)而對(duì)原理概念脈絡(luò)無意識(shí)忽略的傾向。教師應(yīng)首先主動(dòng)學(xué)習(xí)課程中“科”的學(xué)科專業(yè)知識(shí)，并在教材理解、教材實(shí)施中重視揭示技術(shù)背后的科學(xué)概念、科學(xué)原理。例如教材中智能跟隨機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)的項(xiàng)目，承載有反饋、干擾、優(yōu)化等概念，硬件搭建、軟件編程等技術(shù)內(nèi)容。在教材使用前，教師應(yīng)有意識(shí)地學(xué)習(xí)系統(tǒng)論、控制論中有關(guān)反饋、干擾、優(yōu)化等專業(yè)知識(shí)；在教學(xué)中，教師要擺脫以機(jī)器人技術(shù)實(shí)現(xiàn)為目的的傳統(tǒng)信息技術(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)指向，轉(zhuǎn)向引導(dǎo)學(xué)生看透和理解自動(dòng)跟隨技術(shù)的背后是負(fù)反饋的作用，跟隨效果不理想的原因是內(nèi)部外部干擾因素的存在，并借助系統(tǒng)優(yōu)化思想迭代形成更穩(wěn)定的智能跟隨方案。

（二）理清“教材項(xiàng)目活動(dòng)線－學(xué)科知識(shí)線－學(xué)生認(rèn)知線”交織設(shè)計(jì)中的教學(xué)邏輯線

項(xiàng)目式大單元理念下設(shè)計(jì)的教材，單純學(xué)科知識(shí)主線的設(shè)計(jì)方式已被項(xiàng)目活動(dòng)推進(jìn)明線的呈現(xiàn)形式取代。但教材以科學(xué)的知識(shí)觀作為內(nèi)容依據(jù)的原則不會(huì)變化，單元項(xiàng)目由學(xué)科大概念統(tǒng)領(lǐng)的設(shè)計(jì)原則決定了教材依然有科學(xué)、系統(tǒng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)，只是成為與活動(dòng)明線同步推進(jìn)的暗線。而項(xiàng)目活動(dòng)的推進(jìn)與學(xué)科知識(shí)的遞進(jìn)，背后是教材編者研究學(xué)生發(fā)展與認(rèn)知規(guī)律發(fā)展特點(diǎn)而設(shè)置的學(xué)生學(xué)習(xí)邏輯線，即以上三條邏輯線共同螺旋推進(jìn)構(gòu)成教材內(nèi)容框架。因此教師在借助教材實(shí)施教學(xué)中，應(yīng)做到：梳理項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的學(xué)科大概念統(tǒng)領(lǐng)下的概念體系，理清作為暗線的學(xué)科知識(shí)線，在教材基于學(xué)生共性認(rèn)知邏輯設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)情設(shè)計(jì)教學(xué)邏輯線。例如花盆澆水系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作的單元中，明線是澆水系統(tǒng)通過不斷功能升級(jí)能滿足客戶不斷提出的新要求，暗線則是圍繞系統(tǒng)中的量展開的開關(guān)量、連續(xù)量、閾值、邏輯運(yùn)算的學(xué)科知識(shí)線遞進(jìn)。6年級(jí)學(xué)生對(duì)項(xiàng)目需求遞進(jìn)的可共情性和從開關(guān)量到連續(xù)量，再到兩者轉(zhuǎn)換的從簡(jiǎn)至繁的認(rèn)知邏輯，是單元設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。學(xué)情較好時(shí)，教師可適當(dāng)弱化開關(guān)量的內(nèi)容，在情境中就簡(jiǎn)單邏輯運(yùn)算展開更深入的任務(wù)設(shè)計(jì)。

在學(xué)科大概念固定、教學(xué)邏輯確認(rèn)的前提下，教師應(yīng)從教教材走向用教材教，單元項(xiàng)目活動(dòng)推進(jìn)邏輯可借鑒但具體情境可調(diào)整，學(xué)科大概念需強(qiáng)調(diào)但具象概念、知識(shí)可依項(xiàng)目需求酌情增減。如將上述花盆澆水系統(tǒng)改為智能農(nóng)植園、自動(dòng)風(fēng)扇等，情境有所改變但三條邏輯線主體不變。另外，人工智能的技術(shù)發(fā)展日新月異，應(yīng)用案例層出不窮，因此教師應(yīng)在認(rèn)真學(xué)習(xí)人工智能科技專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上將適應(yīng)學(xué)情的最新案例設(shè)計(jì)到教學(xué)中，根據(jù)學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)適當(dāng)剖析應(yīng)用背后的技術(shù)與科學(xué)原理，展示我國(guó)人工智能科技最新成果，彌補(bǔ)教材先天時(shí)效性的不足。

（三）以工程教育理念開展人工智能項(xiàng)目學(xué)習(xí)

《課標(biāo)》在課程性質(zhì)中明確指出，課程主要研究的是信息及應(yīng)用中的“科學(xué)原理、思維方法、處理過程和工程實(shí)現(xiàn)”[1]1。工程實(shí)現(xiàn)是在科學(xué)發(fā)現(xiàn)、技術(shù)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上綜合社會(huì)、藝術(shù)等眾多因素向真實(shí)世界的靠攏。人工智能系統(tǒng)作為與人類互動(dòng)、共存的人造系統(tǒng)借由工程得以形成，因此在江蘇等省的教材設(shè)計(jì)中，人工智能項(xiàng)目的體例設(shè)計(jì)中已經(jīng)融入工程教育理念。在教材實(shí)施中，教師需要運(yùn)用工程教育理念進(jìn)行人工智能項(xiàng)目教學(xué)，以體現(xiàn)和彰顯教材設(shè)計(jì)意圖，讓信息科技人才培養(yǎng)服務(wù)于國(guó)家智能制造戰(zhàn)略。

基于工程教育理念的項(xiàng)目式教學(xué)，始于工程決策、歷經(jīng)工程設(shè)計(jì)和工程實(shí)施，終于工程評(píng)價(jià)，其間貫穿著眾多非技術(shù)性的比較權(quán)衡、折中妥協(xié)等社會(huì)化處理，需要在教學(xué)實(shí)施中系統(tǒng)設(shè)計(jì)與強(qiáng)化引導(dǎo)。比如設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一款老人使用的定時(shí)系統(tǒng)，其需求分析需要從技術(shù)領(lǐng)域的“定時(shí)器”轉(zhuǎn)移到作為具體用戶即那位老人對(duì)定時(shí)器的特定需求，而這個(gè)需求基于該位老人具體的生活習(xí)慣、審美偏好等。老人的高功能需求與“工程師”——初中生的開發(fā)能力之間存在差距，如何在時(shí)間有限、專業(yè)能力有限、物資有限的情況下權(quán)衡選取可實(shí)現(xiàn)的最關(guān)鍵功能，如何兼具硬件的實(shí)用與外形的美觀等，都是異于傳統(tǒng)技術(shù)型項(xiàng)目的考慮范疇。工程理念指導(dǎo)下的項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了讓學(xué)生真正像人工智能工程師那樣進(jìn)行思考。

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責(zé)任編輯：趙赟