小學課堂實施人工智能教育的探究

摘要：人工智能作為新時代的新興技術，正在對社會有著深刻的影響，也將會深刻的改變我們的生活方式。在中小學開設人工智能的課程，從小學、初中到高中三個方面分段，進行人工智能教育課程，是具有前瞻性的偉大舉措。本文會在中小學人工智能課程的基礎上分析，從學生認知的角度提出對中小學人工智能課程的想法，為中小學人工智能課程建設提供參考。

關鍵詞：小學;人工智能;教育課程

一、人工智能的定義

眾所周知，人工智能是一項多領域的學科，涉及了多種學科，主要有哲學、認知科學、數學、神經生理學、心理學、計算機科學、信息論、控制論、不定性論等等。正源自于豐富的學科基礎，其中關鍵技術主要包括知識圖譜、計算機視覺、人機交互、生物特征識別、機器學習、自然語言處理和VR/AR等。其中，人工智能的核心是機器學習，是計算機具有智能的最根本的途徑。隨著隨著機械學習的逐步深入發展，延伸出深度學習這一領域。深度學習的核心理念就是通過增加神經網絡的層數來提高效率，將復雜數據逐層抽象簡化，判定的層數越多，識別的就越準確。

大數據和深度學習是人工智能的兩個根本標志，數據越大，在深度學習算法的計算下，效果就越來越好，為此我們可以從機器學習、訓練、深度學習的思維方式去理解人工智能。

二、中小學人工智能課程現狀

現階段，中小學的人工智能教育課程更多是在計算機科學教育及計算機課程、信息技術課程、科學課程、STEM課程、創客課程中引入人工智能相關的教學內容。可以說，當前國內外中小學人工智能教育課程是以人工智能教育為主題的泛在課程系列。20世紀80年代，人工智能課程以選修課的形式出現在英國的ICT課程中，主要講解人工智能的基礎知識、人工智能的應用知識。美國，人工智能課程是計算機科學課程的一部分，且多以選修課的形式開設。

我國在2003年正式啟動中小學人工智能教育，經過十幾年的教育實踐，當前的人工智能教育主要在信息技術課程、STEM課程、創客課程中開展。《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》將“人工智能初步”列為選擇性必修模塊，分為人工智能基礎、簡單智能系統開發、人工智能技術的發展與應用三部分內容。隨著STEM課程和創客課程的廣泛開展，部分學校和一線教師嘗試在STEM和創客等跨學科課程中探索人工智能教育。

三、國內中小學人工智能課程現狀的反思

盡管當前人工智能教育被給予足夠的重視，但縱觀國內中小學人工智能課程現狀，當前的課程尚存在不足。如何讓人工智能在小學信息技術課堂中普及其實人工智能涵蓋的概念、理論高深、抽象，顯然超出了小學生的接受能力，如何讓人工智能教育和學習變得直觀易懂呢？人工智能在小學信息技術課堂中真正落實，可從以下四個方面入手。

1.了解人工智能應用場景，增強學生學習興趣

人工智能看著高大上，但實際上離我們的生活并不是那么遙遠。在課程實施時，可帶著學生用生活中最為常見的人工智能應用案例，挖掘學生在生活中不經意間就享受到人工智能的便捷，以而來了解人工智能中的圖像識別、語言識別的應用場景，從而激發學生對人工智能的興趣和求知欲。例如，飛速而起的智能手機，從原來的按鍵到如今的智能手機，從原來的密碼解鎖到現在的指紋解鎖、刷臉解鎖，從原來的貨幣購買方式到現在的連街邊的小攤販都支持的二維碼付款，在實際應用場景中讓學生感知人工智能圖像識別的原理和快捷。總之，通過身邊人工智能應用實例讓學生了解人工智能基本原理，從中感知機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統等人工智能的基本概念，對人工智能有個粗淺認知與理解。

2.注重創客教育實施，作為人工智能啟蒙教育

創客教育是創客文化與教育的結合，是基于學生興趣，以項目學習的方式，使用數字化工具，倡導造物，鼓勵分享，培養跨學科解決問題能力、團隊協作能力和創新能力的一種素質教育。人工智能和創客教育最大的特征是“創新”，從教育本身來講，創客與人工智能教育都是多學科融合的領域，由于綜合了數學、物理、機械原理、電子傳感器、計算機軟硬件及人工智能等眾多前沿技術，通過這方面的學習有助于培養學生的綜合素質。另外，分析能力、創造能力、實踐能力這三力的均衡發展對學生的發展起著重要的作用，而創客與人工智能教育的學習恰好是培養這三力的理想平臺。而處在小學階段的學生，由于其知識儲備與認知能力不足，對人工智能深奧的算法、抽象的建模還不能理解，可將創客教育作為人工智能的啟蒙教育，通過創客教育讓學生創造出弱人工智能項目，從中培養學生的創新思維與批判性思維，提升學生分析問題和解決問題能力。

3.構建小學生編程教育體系，注重學生編程思維培養

芬蘭教育部長說過：“在未來，如果你的孩子懂編程，他就是未來世界的創造者;如果他不懂，他只是使用者。”隨著人工智能發展越來越深入，AI將與我們日常生活的所有方面都交織在一起，編程將成為人類與計算機溝通的工具，也將變得越來越重要。在可見的未來，“編程”將如今天的數學、英語一樣，成為每個受過教育的人都必須具備的基本素質，它是未來人工智能時代的基礎。就人工智能目前應用領域來說，神經網絡算法和機器學習算法占據了主流地位，正是因為這些算法，人工智能才能變得如此“聰明”，所以算法對于人工智能的發展至關重要，而算法是編程學習的重要內容。

4.尋找適合的學習載體，讓創編人工智能實例成為可能

很多創客器材廠商對現有產品進行了升級改造，將人工智能元素融入到產品中，為此，我們必須構建深入淺出的知識體系，其特點是融科學性、先進性及趣味性于一體，讓學生在快樂、充滿好奇的環境中學習人工智能的基本知識與概念，通過解決實際問題的過程學習編程，學會算法，在造智項目中培養他們的創新思維與動手實踐能力，為學生了解掌握國際最前沿人工智能科技打下堅實基礎。

四、如何解決人工智能教師資格問題

讓人工智能融入中小學課堂，幫助國民科學創新素質，為國家的人工智能發展培育種子力量，是我們每一位教育工作者應擔起的社會責任。作為創新人才培養質量的保障，人工智能師資培養是關鍵。但現實情況是，中小學校的人工智能專業教師緊缺。為此，加強AI師資培育，致力于打造體系化的人工智能教師培訓課程，構建覆蓋全面的人工智能教師隊伍，引領人工智能課程教學模式革新，實施從基礎教育開始的未來AI人才培養計劃，培養多維度、多梯次的人工智能復合型人才是教育行政部門著力推進的工作。

總而言之，人工智能成為全球關注的焦點，同時它也成為改變人類未來生活的重要方式，人工智能在未來的競爭將集中體現在人才競爭上。要在人工智能大時代中占有一席之地，必須要培養人工智能高新人才。學在少年，贏在未來，人工智能教育工作任重而道遠。

參考文獻

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作者簡介：王猛，男，1982-12，山東濟寧，任城區喻屯第二中心小學，一級教師，研究方向：信息技術教學。