高中階段實施人工智能教育的思考

摘 要：在高中階段實施人工智能教育，對適應國家意志教育主張和新任務、滿足社會需求夯實人工智能專業人才培養基礎、培養學生素質和能力具有重要意義。在實踐中面臨著課程體系不完善、師資隊伍嚴重短缺、傳統教學方式不適應等問題，需要我們采取針對性解決措施，確保在高中階段有效實施人工智能教育。

關鍵詞：高中階段;人工智能教育;師資隊伍;項目制教學

中圖分類號：G63? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1673-9132（2019）28-0184-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2019.28.176

一、普通高中開設人工智能教育的背景和意義

20世紀中葉，美國計算機專家約翰·麥卡錫最早提出了“人工智能”一詞。人工智能（Artificial Intelligence），英文縮寫為AI，它是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的技術科學，其研究領域包括機器人、語言識別、圖像識別、語言處理和專家系統等。其研究的核心目標是使機器能夠勝任部分人類智能才能完成的復雜工作，其中智能機器人是最典型的應用。由谷歌（Google）團隊開發的阿爾法狗（AlphaGo）因多次戰勝圍棋世界冠軍成為目前最著名的智能機器人，其工作原理是模擬人大腦的神經網絡進行深度學習。

隨著人工智能迅速發展和應用，人工智能教育備受發達國家重視。早在1999年，英國就將人工智能課程納入中學的信息技術課程，其后，美國和澳大利亞也將人工智能課程納入中學的科學與信息技術教育體系。人工智能教育在我國起步較晚。2003年以前，全國僅有沿海發達城市的少數高中設有人工智能選修課和實驗。2003年4月教育部頒布的《普通高中技術課程標準（實驗）》中將“人工智能初步”選修模塊納入高中信息技術科目，是我國在高中實施人工智能教育的標志，具有非常重要的現實意義。

（一）適應國家意志教育主張，承擔新的任務和責任的需要

2017年7月8日，為搶抓人工智能發展的重大戰略機遇，構筑我國人工智能發展的先發優勢，加快建設創新型國家和世界科技強國，國務院印發《新一代人工智能發展規劃》，明確提出：“實施全民智能教育項目，在中小學階段設置人工智能相關課程。”2018年1月16日，教育部宣布，正式將人工智能、物聯網、大數據處理、算法、開源硬件項目設計等劃入高中新課標，并于2018年秋季學期開始執行。因此，高中階段開設人工智能教育，是新時代對基礎教育提出了新的任務和要求，是滿足國家意志的教育主張的需要，更是基礎教育應該擔當的新任務和責任。

（二）滿足社會需求，夯實人工智能專業人才培養基礎的需要

人工智能應用前景廣泛，但目前人才缺口巨大。據有關資料表明，目前全球共有190多萬深度學習與數據挖掘的人才，其中85萬都在美國，中國只有5萬人。據《人民日報》報道，我國人工智能的人才缺口超過500萬，供求比例僅為1：10。因此，社會對人工智能人才的需要與巨大的人才缺口，使人工智能教育成為國家的戰略性選擇。人工智能人才培養必須從基礎教育抓起，高中階段實施人工智能教育，既有利于培養具有智能時代信息素養的“智能型公民”，也能夯實了大學階段人工智能專業人才培養的基礎。

（三）滿足教育的本質要求，培養學生素質和能力的需要

教育的本質是促進人的發展，其核心是關注學生的品格與核心素質能力的培養。未來社會發展一定離不開人工智能。在此背景下，教育部門需要思考提供給學生怎樣的思維方式、認知方法和核心技能，使青少年能從容面對人工智能時代。高中階段實施人工智能教育，不僅僅可以開闊學生視野，拓展知識面，使其了解人工智能對物質生產、社會關系與社會行為的影響，學會使用常用的智能工具、機器、設備，更重要的是在于通過進行項目教學法為核心的教學改革，激發學生的好奇心、想象力、創造力，培養學生的科學探究精神和解決系統復雜問題的思維能力和操作能力。

二、高中階段人工智能教育問題及對策探討

當前高中階段實施人工智能教育主要存在課程體系不完善、師資隊伍嚴重短缺、傳統教學方式不適應等問題。我建議從以下幾個方面予以針對性的改進和完善。

（一）完善課程標準與體系

當前絕大多數學校仍是依據教育部2003年4月頒布的《普通高中技術課程標準 （實驗） 》中的“人工智能初步”選修模塊進行人工智能教育，該選修模塊與先行實施人工智能教育的發達國家相比，人工智能的歷史、內涵和外延、對社會的影響、技術體系、最新應用領域與許多新概念未得到體現，其內容和體系亟待補充完善。

2018年4月華東師范大學出版社出版了我國第一本面向中學生的人工智能教材《人工智能基礎（高中版）》，這是國內人工智能研究與應用的先行者商湯智能科技公司與華東師范大學慕課中心合作，邀請上海部分中學的教師共同編寫的。該教材不僅重視人工智能原理的介紹，更注重這些原理在生活中的運用，特別設計了22個實驗，并讓學生動手將其轉化為獨具特色的作品。目前，全國已有40所學校引入該教材作為選修課或校本課程，成為首批“人工智能教育實驗基地學?！薄榇耍医ㄗh以《人工智能基礎（高中版）》為基礎，加快制定高中階段人工智能課程國家標準，明確課程目標、內容、模塊和基本要求及條件保障，并鼓勵、支持學校和教師根據國家課程標準開發具有各自特色的校本課程和實驗，不斷完善課程標準與體系。

（二）加快師資培養與建設

優秀的教師隊伍是有效實施人工智能教育的關鍵。實事求是地說，一方面由于普通高中以高考核心課程為重心，普通高中信息技術課程教師本身配備不足且其知識儲備也不夠，另一方面由于人工智能人才短缺造成薪水普遍很高，使得人才難以向中學流動。因此，數量不足、專業素養不高的教師隊伍是制約高中階段實施人工智能教育的主要因素。

對此，我建議從六個方面加快師資培養與建設：一是通過網絡教育和短期培訓等多種方式提升中學任課教師的人工智能知識儲備和專業素養，如遴選教師參加華東師范大學慕課中心的“人工智能教師研修班”，地方教育主管部門組織定期培訓等;二是制定激勵政策，支持高校和科研院所的人工智能專業人才擔任高中的兼職教師;三是引導高校相關專業的高年級本科生和研究生以社會實踐方式參與高中人工智能教育;四是鼓勵人工智能領域的高新技術企業為學生提供課堂以外的人工智能實訓項目，由相關工程技術人員擔任課外實訓導師;五是加大與開班人工智能課程培訓班社會培訓機構合作，實現教師資源共享;六是要求具備條件的綜合性大學，尤其是師范高校開設人工智能教育專業，培養面向中學人工智能教育的教師隊伍。

（三）推行“做中學”的實驗項目制教學改革

人工智能的科學技術含量極高，尤其是一些算法涉及高等數學的知識，遠遠超出了高中生掌握的知識范疇。因此高中階段人工智能教育必須有別于大學專業教育，基于知識結構及學習目標的差異，高中階段的人工智能教育不僅應重視人工智能原理知識的傳授，更應注重這些原理在生活中的運用，以激發學生的興趣愛好為主。這就需要更加生動和富有創造性的教學方式，傳統的課堂講授為主的教學方式明顯不適應高中階段的人工智能教育。

為此，學校應根據課程教學要求，結合自身實際，創建人工智能教育實驗室，設計多個在高中階段有限時間和知識范圍內能完成的實驗項目，在此基礎上推行“做中學”的實驗項目制教學改革，引導學生根據興趣愛好自主選擇實驗項目并組建團隊，開展團隊協作和共同探究，激發學生求知、探索的熱情，體驗學習科學、探究科學的過程，培養學生的科學素養，提升學生解決系統復雜問題的思維能力和實踐操作能力。

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[4]蔡連玉，韓倩倩.人工智能與教育的融合研究：一種綱領性探索[J].電化教育研究，2018（10）.

[責任編輯 杜建立]

作者簡介： 鄭書樂（2002— ），女，土家族，湖北宜昌人，現就讀于湖北省宜昌市夷陵中學。