中小學實施人工智能教學的現狀與策略

田俊 李貌

摘 ?要：人工智能正在迅速地改變人們的生活方式，對社會帶來深遠的影響。文章從人工智能的政策背景出發，分析廣東省深圳市人工智能實施現狀，在中小學開展人工智能教學需要從實驗室建設、課程安排、師資培訓、教學評價等多個方面加以考慮，同時也提出了針對性的意見和建議，以期解決目前在中小學開展人工智能教學的相關問題。

關鍵詞：中小學;人工智能;實施策略

人工智能是以機器為載體實現的人類智能或生物智能。在各行各業，人工智能都在悄無聲息地產生影響。例如，購買商品可以通過掃碼支付，這就是圖像識別功能;學生佩戴智能?；?，體溫計和人臉采集攝像機可以無感采集學生的體溫、運動量和行進軌跡等;利用大數據閱卷平臺，實現課堂教學數據的采集、整理和協同分析，可以精準的對教師專業成長、學生個性化學習提供智能服務等。

一、人工智能教學政策背景

《國務院關于印發新一代人工智能發展規劃的通知》明確提出，在中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育，鼓勵社會力量參與寓教于樂的編程教學軟件、游戲的開發和推廣。

國家層面上已經提倡發展人工智能技術，而且也明確提出了在中小學階段設置人工智能相關課程。中小學作為人才培養的前沿陣地，開展人工智能教學正是恰逢其時。青少年是社會發展的后備力量，如何在世界觀、人生觀和價值觀形成的關鍵時期培養學生在人工智能方面的興趣，并加深他們對人工智能所蘊含的技術思想和技術原理的理解，使之成為特長，并為后續大學培養社會所需人才打下堅實基礎，是現階段中小學順應國家改革發展和時代需求需要思考的一個重要課題。

《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》（以下簡稱《標準》）在“高中信息技術課程結構”中，不僅在必修模塊1“數據與計算”中加入了人工智能的要求，還獨立設置了一個名為“人工智能初步”的選擇性必修模塊。但是，由于當時硬件環境和師資力量達不到要求，中小學教師和學生家長在思想上也沒能認識到人工智能的重要性，所以選修模塊的開展情況并不理想。以深圳市正在使用的粵教版信息技術教材為例，在中小學加入了圖形化編程、機器人傳感器模塊等相關內容。人工智能作為中小學信息技術課程的組成部分，已經在深圳市通行多年。2018年9月18日，由深圳市教育局牽頭，在全市范圍內遴選了100所學校參與“中小學人工智能教育項目”實驗，目前已研制出適合中小學階段的各種人工智能裝備、完善的《中小學人工智能教育裝備配備方案》《中小學人工智能課程指南》，以及即將投入使用的人工智能教材?？梢哉f，深圳市有較好的開展人工智能的外部環境?，F在我們研究如何開展人工智能相關課程教學，必然要重新思考其與現行信息技術課程之間的聯系，或者加大其在信息課程中的比重，或者單列出來作為一門課程，又或者純粹地作為社團校本課程加以實行，均需要根據不同情況加以討論。

二、人工智能教學實施現狀與策略

如何在中小學開展人工智能教學？筆者結合深圳市中小學現狀，提出以下相關策略。

1. 實驗室建設

開展人工智能教學的學校可以根據已有實踐室的建設情況，結合日常教學的需求，合理補充課程所需的硬件設備。學校可以通過升級或改造原有信息技術教室、創客實踐室或者未來教室的方式建設“人工智能教育實驗室”;建議教育主管部門牽頭，與相關高校、企業等聯合制定建設標準，并下撥專項建設經費，同時出臺經費的使用指導意見，定期檢查實驗室建設情況，確保經費能落到實處，以保障人工智能實驗室順利建設。

2. 課程安排

人工智能技術中的許多代表性內容，如圖像（人臉、數字等）識別、搜索、機器學習、深度神經網絡等，算法較難。在基礎教育階段，如何將類似的人工智能技術的工作過程讓中小學生能夠形象的學習和了解，并加以復現，是當前開展人工智能教學需要思考的問題。立足當前課堂教學現狀，教師只能關注應用和體驗，以及相關程序模塊的應用和硬件實現。也就是說，教師在課堂上可以輔導學生按照教程編程和搭建做出一個作品，實現人臉識別等功能，而對人工智能技術的基本原理、思想和方法，目前只能淺層涉及，讓學生有初步的機器學習的概念，無需深入學習。

從學生的長遠發展考慮，建議教育主管部門組織專家制定小學和初中課程標準，重新審視《標準》中人工智能的相關內容，制作專業的學習教程，立足于中小學生的知識水平和認知特點，幫助學生循序漸進地學習和掌握人工智能的相關原理和方法，讓學生除了會用、會做，還要懂，做到舉一反三。

3. 師資培訓

現階段教育管理者和教師對人工智能的了解還不具體，缺少必要的推進動力。因此，筆者提出以下建議。第一，對教育管理者進行培訓，使之對此有初步的了解，拓寬眼界，形成宏觀上的認識;第二，對信息教師進行業務指導，使之具有必要的知識儲備;第三，建議高校開設相關的專業，以滿足人才培養需求，亦可鼓勵高校、科研機構或企業相關專業人員擔任中小學的兼職教師，以購買服務的方式開展人工智能教學。

4. 建立、健全教學評價體系

目前各級科學技術協會、教育技術中心、計算機學會等機構都有籌辦機器人競賽、科技競賽或編程競賽等，各學校也有以社團的形式開展教學活動，如機器人社團、創客社團等，這些都會涉及人工智能相關編程知識。社團活動往往都是在課余時間，而課堂教學中對課堂的評價和考核基本上還沒有形成統一的可執行的方案。因此，建議教育主管部門在教學評價方面出臺指導意見，指導學?？茖W開展教學評價。

三、結束語

人工智能教育是大勢所趨。在基礎教育中開展人工智能教學也是社會的剛性需求。建議教育主管部門組織專家組，進一步審視人工智能教學中存在的各種問題，在高校設立更多的人工智能相關專業，增加師范院校中人工智能相關學科方向的本科生、研究生招生名額，著力培養中小學所需的專業人才。而適用于中小學的人工智能課程的開發、應用與普及等工作也需要做好頂層設計。相信在不遠的將來，無論是人才培養模式，還是教學方法改革都將有不同的面貌。人工智能教育中的諸多問題經過學校、教師、家長和社會長期不懈地研究、探索和實踐，一定會得到解決。

參考文獻：

[1]馬璐，張潔. 國內外人工智能在基礎教育中應用的研究綜述[J]. 現代教育技術，2019（2）.