【摘 要】人工智能的發(fā)展對人才培養(yǎng)提出了新要求，但目前人工智能教育在核心素養(yǎng)維度和層次關系上尚不明確。為此，本文在明晰人工智能素養(yǎng)概念的基礎上，依據(jù)國家課程標準，初步構建了人工智能素養(yǎng)框架，并采用德爾菲法進行修改和完善。框架由人工智能意識、人工智能思維、人工智能應用與創(chuàng)新、人工智能倫理與社會責任4個一級指標和15個二級指標構成，并輔以相應釋義。最后，文章使用層次分析法確定各級指標權重，以期為中小學人工智能教育研究與實踐提供幫助和參考。

【關鍵詞】人工智能素養(yǎng)；中小學生；概念框架

【中圖分類號】G434" "【文獻標志碼】A

【論文編號】1671-7384（2025）03-036-03

人工智能引領的科技革命對人才培養(yǎng)提出了更高要求[1]。培養(yǎng)學生在智能環(huán)境中的適應力和創(chuàng)造力，已成為中小學教育的新使命[2]。然而，中小學人工智能教育對人工智能素養(yǎng)的定義、構成維度及層次關系尚不清晰，導致教育實踐者難以確定培養(yǎng)方向。本研究通過文獻分析法，明確人工智能素養(yǎng)的內涵，并設計初步框架；隨后，利用德爾菲法優(yōu)化素養(yǎng)指標，并用層次分析法確定指標權重，構建了中小學生人工智能素養(yǎng)框架。

人工智能素養(yǎng)框架研究現(xiàn)狀

目前，學術界對人工智能素養(yǎng)的定義尚未統(tǒng)一。國外學者強調人機協(xié)作，注重知識技能的掌握；國內學者從素養(yǎng)視角探討智能時代個體所需素養(yǎng)，定位人工智能素養(yǎng)。國內外學者對人工智能素養(yǎng)的理解存在差異，但亦有共識。國外學者強調實踐能力，如人機協(xié)作、交流及技術應用；國內學者關注綜合素養(yǎng)，包括能力、思維和情感。然而，無論側重實踐還是素養(yǎng)，人工智能素養(yǎng)都體現(xiàn)了個體在智能時代生存發(fā)展的關鍵能力和品質。

中外學者們基于對人工智能素養(yǎng)的不同認識，構建了不同的人工智能素養(yǎng)框架。Long等[3]提出包含5個主題的框架：人工智能定義、功能、工作原理、使用方式和公眾感知，涵蓋17項能力，主要涉及感知理解和倫理道德。Ryu等[4]構建了針對K-12學生的框架，包含人工智能經(jīng)歷、理解、數(shù)據(jù)、學習和倫理5個一級指標。Kim等[5]提出小學課程應側重人工智能知識、技能和態(tài)度。國內學者基于信息素養(yǎng)、數(shù)據(jù)素養(yǎng)等概念，構建了人工智能素養(yǎng)框架。汪明[6]將人工智能素養(yǎng)視為信息素養(yǎng)的延伸，提出了包含知識、能力、情感和倫理的素養(yǎng)框架。還有學者基于數(shù)據(jù)素養(yǎng)，構建了包含意識、態(tài)度、倫理、知識、技能、思維和創(chuàng)新7個維度的素養(yǎng)金字塔模型。

框架雖有國內外差異，但共同涵蓋了人工智能意識、思維、能力等維度，并強調倫理道德，旨在培養(yǎng)人工智能的應用者、創(chuàng)新者和驅動者。綜合關鍵要素和現(xiàn)實應用場景，筆者將人工智能素養(yǎng)視為智能時代個體生存與發(fā)展的必備素養(yǎng)，是集人工智能意識、人工智能思維、人工智能應用與創(chuàng)新、人工智能倫理與社會責任為一體的多維復合結構。

人工智能素養(yǎng)框架的構建

1.初步構建

在義務教育階段，人工智能作為信息科技課程內容，反映了學科知識邏輯和思想方法。結合國內外研究和《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》，筆者初步構建了包含4個要素的素養(yǎng)框架：人工智能意識、人工智能思維、人工智能應用與創(chuàng)新和人工智能倫理與社會責任。其中，人工智能意識指學生對人工智能信息、產(chǎn)品和技術的敏感性；人工智能思維指學生用人工智能思想方法解決問題；人工智能應用與創(chuàng)新強調學生評估和選擇人工智能資源與工具，實現(xiàn)創(chuàng)造性問題解決的能力；人工智能倫理與社會責任關注學生在智能時代的文化修養(yǎng)和倫理道德。

我們基于上述4個一級指標，通過內容分析和頻次統(tǒng)計確定二級指標，最終構建了包含4個一級指標和15個二級指標的中小學生人工智能素養(yǎng)框架。

2.檢驗與修訂

為驗證框架的科學性和合理性，我們通過德爾菲法收集專家意見，并對框架進行調整。選擇專家的標準包括：在人工智能理論研究中有所建樹，有豐富的人工智能教育經(jīng)驗，愿意參與并在規(guī)定時間內完成咨詢。

首輪咨詢中，專家權威系數(shù)均高于0.7，確保了反饋的權威性和可靠性。在指標認同度分析中，重要性評分均值越高，專家認同度越高；變異系數(shù)越低，意見越集中，趨向一致。計算結果顯示，一、二級指標重要性均值大于4，變異系數(shù)低于0.25，滿足要求，因此保留這些指標。專家主要的建議是對指標釋義進行調整。

基于首輪專家咨詢結果，我們修訂了素養(yǎng)框架指標釋義，并進行第二輪咨詢，由此確定中小學生人工智能素養(yǎng)框架（表1）。

3.權重確定

在校正后的素養(yǎng)框架基礎上，我們采用層次分析法，確定各級指標權重，包括建立層次結構、構建判斷矩陣、一致性檢驗和計算指標權重。

建立層次結構。依據(jù)最終框架，我們構建了包括目標層（中小學生人工智能素養(yǎng)）、準則層（4個一級指標）、方案層（15個二級指標），確立了層次分析的結構模型。

構建判斷矩陣。在同級層次中，我們通過兩兩指標關系構建判斷矩陣，以量化指標間的相對重要性。矩陣數(shù)字1～9表示一個指標相對于另一個的重要性?；?2份有效問卷，筆者構建了1個一級指標和4個二級指標的判斷矩陣。

一致性檢驗。層次分析法要求專家對指標相對重要性達成共識。一致性指標CR越低，一致性越好。CR值低于0.1為可接受，高于0.1則需重新分析。結果顯示，所有判斷矩陣的CR值均低于0.1，滿足一致性要求。

得出權重結果。我們利用Yaahp軟件，計算確定中小學生人工智能素養(yǎng)框架各級指標的權重。

素養(yǎng)指標維度劃分和權重分配的合理性分析

1.素養(yǎng)指標維度劃分的合理性分析

我們綜合國內外框架、應用場景與倫理問題，提煉出4個一級指標：人工智能意識、人工智能思維、人工智能應用與創(chuàng)新、人工智能倫理與社會責任。

人工智能意識分為興趣、感知、通識和想象，分別關聯(lián)學生對人工智能學習的內驅力、感知力、學習力和想象力，旨在提升學生對人工智能的學習動力、感知能力、知識掌握和創(chuàng)新思維。這有助于培養(yǎng)學生的敏感力和決策力。

人工智能思維體現(xiàn)人工智能領域特有的思維模式。人工智能融合了算法、數(shù)據(jù)和算力。其中，算法代表計算思維，數(shù)據(jù)代表數(shù)據(jù)思維，學習思維填補了數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)思維間的空白。這三種思維對于學生理解問題解決的算法邏輯、分析和理解數(shù)據(jù)以及從數(shù)據(jù)中提取知識至關重要，是學習應用人工智能的核心思維。

人工智能的應用與創(chuàng)新強調實踐能力和創(chuàng)造能力。掌握人工智能技術工具是投身創(chuàng)新實踐的前提，個體需了解關鍵技術，在實際問題解決中選擇并應用工具，進而優(yōu)化，實現(xiàn)創(chuàng)新突破。

個體應科學認知人工智能，包括社會影響、倫理道德和法律法規(guī)，并形成相應的主觀行為，主要體現(xiàn)在安全與隱私保護和社會責任感方面。因此，人工智能倫理與社會責任分為人工智能社會影響、人工智能倫理道德與法律法規(guī)、安全與隱私保護、社會責任感。

2.素養(yǎng)指標權重分配的合理性分析

權重系數(shù)反映素養(yǎng)指標在框架中的重要性。我們采用層次分析法，為框架中的各級指標分配權重系數(shù)。

在中小學生人工智能素養(yǎng)框架中，一級指標權重排序由大到小依次為：人工智能倫理與社會責任gt;人工智能思維gt;人工智能應用與創(chuàng)新gt;人工智能意識。這表明，人工智能倫理與社會責任最為關鍵，而人工智能意識的重要性相對較輕，人工智能思維和人工智能應用與創(chuàng)新則處于中間位置。習近平總書記強調，“要重視人工智能潛在風險的評估與預防，維護人民利益和國家安全，確保人工智能安全、可靠、可控”[7]。風險源于技術使用者、操作者和研發(fā)者。因此，建立健全人工智能倫理規(guī)范，培養(yǎng)數(shù)字公民的道德素養(yǎng)至關重要[8]。因此，我們將人工智能倫理與社會責任置于人工智能素養(yǎng)培養(yǎng)的首要地位。

人工智能思維是數(shù)字公民在智能時代下生存發(fā)展所必需的思維品質?；A教育應充分發(fā)揮人工智能的育人價值，強化數(shù)字化能力培養(yǎng)，尤其是人工智能思維和計算思維，幫助學生形成適應技術變革的思維品質[9]?？梢?，中小學教育應重視人工智能思維的培養(yǎng)。

隨著人工智能技術的發(fā)展，人們需掌握新時代的技術工具，發(fā)展數(shù)字化實踐能力，即人工智能的應用與創(chuàng)新。這體現(xiàn)了內在思維和價值觀念指導實踐的能力。因此，其在素養(yǎng)框架中占有重要位置。

人工智能意識在人工智能素養(yǎng)中具有先行作用，是一個人主動學習人工智能知識與技能的動力所在，但由于其并不直接關聯(lián)具體應用和實踐，我們將其作為基礎性素養(yǎng)，降低了其權重比例。

在中小學生人工智能素養(yǎng)框架中，二級指標按權重排序的結果顯示，人工智能倫理道德與法律法規(guī)、安全與隱私保護和學習思維位列前三，均超9%。這表明，培養(yǎng)具備信息責任感的數(shù)字公民，需從信息安全教育起步，涵蓋倫理和風險防范兩方面[10]。學生需了解并遵守人工智能相關的法律，同時樹立正確的倫理觀念，理解可能產(chǎn)生的倫理道德問題，保持主體性和思考力。在風險防范上，學生應意識到人工智能的潛在風險，掌握安全和隱私保護的方法，以應對現(xiàn)實挑戰(zhàn)。此外，人工智能作為智能時代解決學習與生活問題的新方式， 有其獨特思維方式?！靶畔ⅰ獢?shù)據(jù)—人工智能”是支撐人工智能方法論和科技理論體系的一組基本科學概念，是認識、發(fā)展人類智能的重要路徑[11]。人工智能教育應培養(yǎng)學生的學習思維，理解機器學習數(shù)據(jù)的機理，提升人智協(xié)同能力，促進人類智能與人工智能雙向構建。

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