人工智能崛起K—12教育準備好了嗎？（下）

人工智能在基礎教育中

的現狀及對策

基本對策

重視信息技術課程教育，培養信息素養

在人工智能時代的大背景下，大數據、云計算等新興技術的發展使得信息技術工具融入社會各領域。在信息化時代，信息素養是每個公民必不可少的時代要素。1998年，美國發布的《K-12信息素養標準》中指出，信息素養不僅是指信息獲取、檢索、表達、交流等技能，而且還包括學習態度與方法，包括將已獲得的信息用于問題的解決、進行創新性思維等綜合能力。信息素養的培養方案一方面要求我們能夠利用數字化工具進行學習，另一方面也要求我們能夠利用信息化的思維方式思考遇到的問題，合理做好信息化決策，最終達到個體知識的建構和信息化能力的發展。

人工智能是一門依賴于信息技術學科的課程，人工智能的不少研究領域，如機器學習、模式識別、自適應技術、人工神經網絡等，都屬于信息技術發展的前沿知識，它在一定程度上代表了未來技術領域的發展方向，并深刻地影響著人類社會生活的方方面面。而人工智能對信息素養的綜合鍛煉、解決復雜問題以及邏輯思維能力提升等方面具有積極的促進作用。因此，國家和教育管理者需要重視信息技術課程，并利用人工智能技術的優勢促進學生信息素養的提升。具體做法可以將人工智能課程納入信息技術類教學課程當中，使學生對人工智能基礎知識有初步的了解，逐漸適應未來數字化社會的生活。

圖 以信息技術課程為載體的具體教學內容

推廣基礎性的編程教育，培養計算思維

數字化環境中，以“數據抽象和自動化處理”為代表的計算方式在改變人們行為方式的同時，也轉變著人們的心理認知歷程，計算思維逐步成為社會成員處理信息問題的一種重要思考方式。人工智能強調利用計算機完成數據運算來模仿人類大腦的思維活動，從這個角度，“計算+思維”便成為人工智能的核心內容。從認知發展角度，中小學階段的學生抽象邏輯思維發展處于不是很成熟的階段，而人工智能課程的內容比較抽象，實踐應用類課程較少，學生在學習知識的過程中難免會枯燥，對人工智能失去興趣。著名法國教育思想家盧梭曾在其作品《愛彌兒》中提出了一個著名的教育原則：“讓孩子從生活實踐中直接學習經驗，讓手和腳當第一任教師。”傳統課堂教學即使講解得再生動形象，學生也無法親身體會到實踐帶來的樂趣，更何況是抽象的人工智能。人工智能教育的核心理念在于讓孩子從做中學，從實踐中學習。

美國是K-12領域開展編程教育較早的國家，早在1968年美國就出現了LOGO編程語言。該語言利用拼圖、搭積木等游戲化的方式讓一些初學者和青少年來學習編寫基本程序。這種寓教于樂的游戲化教學方式，不僅培養了學習者的“程序性”思維，也激發了他們對編程學習的熱愛，發揮了他們的創造能力。繼LOGO編程語言后，美國又開發出了一款類似搭積木的編程語言——Scratch，如今Scratch已經成為美國第二大編程語言，很多四五歲的兒童已經開始通過計算機語言來創造他們自己喜歡的卡通作品。中小學生是未來智能時代的儲備人才，此階段剛好是學習基礎知識的階段，可以讓學生學習簡單的編程知識，進行可視化編程教育，并且能夠利用易操作的可視化編程工具來實現基礎性的游戲化編程任務、培養他們的編程思維和邏輯思維。此外，還可以借助編程工具來控制機器人的運動、開展機器人科普活動。

人工智能技術應用于基礎教育領域的優勢

解脫教師的機械勞動，做到“人性”釋放

教師在很多時候需要耗費大量的時間和精力做重復性的機械勞動，例如備課、批改作業、考試閱卷等，這些工作是非常枯燥乏味的。工具化的人工智能幫助教師更好地完成工作。教師逐漸由“教書匠”變成了“藝術者”，教師越來越擺脫工具性、重復性，擁有藝術性和創造性。

同時，教師也擁有了更多的尊嚴和個性，而不是像復述知識的工具。教師擁有了更多的時間和精力進行教學創新、經驗傳授、情感關懷。

打造精準的個性化和定制化教育

奇點大學著名創始人彼得·戴曼迪斯曾預言：“在幾十年后，世界上最好的教育將會來自人工智能，因為它能根據學生的興趣愛好和學習偏好提供相應的私人教育。”從目前社會的發展形勢來看，未來人工智能將變革傳統教育領域千篇一律的“書呆子”式學習者形象，取而代之的是智能教育領域個性化的“創新型”學習者。

傳統課堂教學模式過分強調教學過程的一致步調和整齊劃一，教師在授課過程中也難以顧及不同學生的學習需求，自然也就抑制了學生個性的形成和發展。此外，學習者學習需求也會隨著現代社會的發展以及自身能力的提高而不斷變化。未來教育要培養的是具有智能化、個性化的人，而智能化、個性化的人需要智能化的教育。人工智能（尤其是自適應學習技術）作為個性化學習的核心技術之一，為個性化的教學策略和學習過程提供了技術支撐，真正做到了“因材施教”。

在教學方面，人工智能可以代替教師的部分工作，諸如批閱作業、單元測驗等機械性的工作，因此它能讓教學真正個性化。此外，基于自適應技術的智能學習系統能夠基于學習者特征，自動識別學習者知識需求，為其推薦符合個人喜好的學習資源和學習方式，為每個學習者定制個性化的學習方案，做到真正的學習個性化，還能提供高度個性化的學習環境。

助推教育管理者進行宏觀教育決策

隨著未來智能化教學系統的普及，其產生的所有數據都會被記錄和存儲。其中學習者學習過程和教師教學過程的所有數據都將被收集形成教育大數據。基于人工智能的深度學習技術擁有高性能的“計算能力”和學習能力，能夠從海量的教育大數據中挖掘出有價值的教育信息，總結規律，作出精準的判斷和預測。大數據作為機器學習核心要素之一，數據越豐富，預測越精準，能夠充分滿足教育大數據的預測需求，例如判斷學校在信息化建設過程中的整體情況、教學優勢和不足，提供解決策略，預測未來信息化走向，等等。

人工智能在基礎教育中應用的困境

首先，人工智能對教師專業知識能力提出了更高的要求。人工智能是一門綜合性極強的學科，且包含內容十分廣泛。這就需要從事人工智能教學的教育工作者必須懂得計算機、心理學、語言學、哲學等相關知識。因此，教師要提高自身專業知識水平，具有國際化視野，積極探索人工智能技術與其他學科深度融合的思路與方法，并將其作為輔助教學、學校教育現代化的工具。目前有些研究者已經探索了教育人工智能技術對STEM教育的支持，并構建了教育人工智能技術支持下的STEM跨學科融合模式。

此外，還可以積極探索“人工智能+教育”的新模式，打破固態的流水線教學形式，實現教育范式的轉變。例如人工智能主體性融入模式、功能性嵌入模式以及人工智能作為輔助技術的模式等。

其次，教師的傳統教學角色正在被“智能機器”取代，那么人工智能是否會取代教師？答案是否定的。因為教育教學是一門面向學生個體的復雜性活動，它不僅僅傳遞知識和技能，還要啟發學生思維，培養學習者的情感態度、價值觀以及科學的世界觀的形成。雖然利用人工智能技術可以做到知識和技能的傳授，但卻無法培育學生正確的情感、態度和科學的價值觀、世界觀等。而這些知識的培養離不開教師的精心指導。

技術從來都不會替代教師，人工智能亦如此，即使智能機器人大規模進駐中小學課堂，教師“主導”課堂的教學形式也不會發生改變。

未來人工智能發展新走向

隨著教育信息化進程的不斷推進，未來人工智能教育應用也將表現出人工智能技術與其他的前沿技術結合并應用于教育的趨勢。人工智能與虛擬現實技術的結合，衍生出基于人工智能的虛擬課堂教學。利用人工智能技術識別學習者在虛擬學習情境中的眼動范圍，跟蹤學習者注意力數據，分析學習者的學習興趣、內容偏好等，為其提供精準的個性化學習內容。

人工智能專家曾經預測：在未來10～20年之內，人工智能產生的新型勞動力將代替傳統勞動力，只有變革教育培養模式才能適應智能時代的生活。學校作為推動人工智能教育的主要場所，應該具有前瞻性視野，要充分認識到人工智能課程對中小學階段的重要性，加強人工智能教育，培養人工智能時代原住民。