深化中小學(xué)生教育改革 迎接人工智能時(shí)代挑戰(zhàn)

謝昱 陳映曉

摘 要：人工智能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用將對人類社會帶來根本性的變革，對教育的影響逐步顯現(xiàn)。我國人工智能技術(shù)發(fā)展需要中小學(xué)教育體系變革的支撐。目前，我國中小學(xué)人工智能教育正處于起步階段，雖然總體上取得了一定進(jìn)展，但仍處于起步階段，在師資、課程體系、考核評價(jià)等方面存在的不足，嚴(yán)重制約了中小學(xué)人工智能教育的發(fā)展。加快發(fā)展人工智能教育，是我國實(shí)現(xiàn)人工智能發(fā)展目標(biāo)的重要保障。

關(guān)鍵詞：人工智能; 中小學(xué)教育; 教育改革

中圖分類號：G434? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ?文章編號：1006-3315（2020）1-000-002

人工智能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用將對人類社會帶來根本性的變革。當(dāng)前，人工智能正處于興起和發(fā)展階段，對教育的影響逐步顯現(xiàn)，人工智能發(fā)展也需要中小學(xué)教育體系變革的支撐，世界主要國家都在深化中小學(xué)教育改革應(yīng)對人工智能時(shí)代的挑戰(zhàn)。我國雖然對人工智能中小學(xué)教育越來越重視，但是總體上仍處于起步階段，迫切需要加快中小學(xué)教育改革，迎接人工智能時(shí)代的到來。

一、人工智能發(fā)展對中小學(xué)教育帶來的影響

人工智能（Artificial Intelligence，縮寫AI），是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新技術(shù)科學(xué)，從20世紀(jì)50年代提出和誕生以來，迅速發(fā)展，在很多學(xué)科領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。

人工智能發(fā)展大致經(jīng)歷了計(jì)算智能、感知智能和認(rèn)知智能幾個(gè)階段。近年來，隨著計(jì)算處理能力的突破以及互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)的爆發(fā)，再加上深度學(xué)習(xí)算法在數(shù)據(jù)訓(xùn)練上取得的進(jìn)展，人工智能技術(shù)的應(yīng)用對經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的深刻影響日益顯現(xiàn)，被認(rèn)為是將對人類未來產(chǎn)生根本性影響的技術(shù)。根據(jù)中國電子學(xué)會的統(tǒng)計(jì)，2018年，全球人工智能核心產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模超過555.7億美元，同比增長50.2%[1]。Narrative Science公司在2017年的一項(xiàng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，38%的企業(yè)已經(jīng)在使用人工智能技術(shù)，到2018年這個(gè)比例有望增長到62%[2]。

人工智能將對人類生產(chǎn)生活帶來深遠(yuǎn)影響，作為人類發(fā)展基礎(chǔ)的教育所受到的影響更是根本性的，中小學(xué)教育改革需求迫切。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

一是人工智能對就業(yè)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重大影響，對教育內(nèi)容以及理念帶來深刻變革。人工智能對就業(yè)產(chǎn)生深刻的影響，根據(jù)世界經(jīng)濟(jì)論壇2016年的調(diào)研數(shù)據(jù)預(yù)測，到2020年，機(jī)器人與人工智能的崛起，將導(dǎo)致全球15個(gè)主要的工業(yè)化國家510萬個(gè)就業(yè)崗位的流失[3]，最先替代的將是低成本、勞動密集型的崗位。在不遠(yuǎn)的將來，人工智能可能帶來大規(guī)模失業(yè)，對教育學(xué)科、教育內(nèi)容提出新的需求。未來教育的社會導(dǎo)向性、目標(biāo)性將更加明確。

二是人工智能的發(fā)展及應(yīng)用要求人類掌握并發(fā)展新技能、新能力，對教育的方式和形態(tài)都有新的需求。人工智能時(shí)代，信息技術(shù)能力是需要掌握的基本技能，自主學(xué)習(xí)能力成為最基本的能力，思考和創(chuàng)造能力可能是人類真正具有競爭力的能力。智能機(jī)器人阿爾法狗已經(jīng)具備了強(qiáng)大的自主學(xué)習(xí)能力，如果學(xué)生沒有自主學(xué)習(xí)能力，就難以適應(yīng)高度變化、知識革新的社會。與機(jī)器人相比，在好奇心驅(qū)使下的問題提出和解決能力更加凸顯出人類的獨(dú)特性，這是機(jī)器人難以模仿和替代的能力。這些在人工智能時(shí)代人類特有的能力，要求教育要以培養(yǎng)能力為核心，對傳統(tǒng)的以知識傳授和應(yīng)用為核心內(nèi)容的教育方式提出挑戰(zhàn)。

三是人工智能作為新的學(xué)習(xí)工具，對教育的方式與方法帶來深刻變革。人工智能手段的應(yīng)用，將使教學(xué)課堂的場景更加廣闊，依靠深厚的大數(shù)據(jù)累積與人工智能技術(shù)，使教育更加場景化、體驗(yàn)化，教學(xué)將更有針對性。比如近年來興起的imkid人工智能教育系統(tǒng)、個(gè)人成長能力知識圖譜等，都意味著新的教學(xué)手段的變革。人工智能的應(yīng)用將推動教育方式和方法發(fā)生重大轉(zhuǎn)變。

二、我國中小學(xué)人工智能教育進(jìn)展與存在的問題

為適應(yīng)人工智能的發(fā)展，我國中小學(xué)教育改革正得到越來越多的重視，國務(wù)院2017年發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出，“在我國中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程”。在國家的倡導(dǎo)和推動下，中小學(xué)對人工智能有關(guān)的教育日益重視。教育部在《高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》的必修模塊中增加了人工智能基礎(chǔ)知識內(nèi)容，各地教育部門努力探索，中小學(xué)人工智能相關(guān)課程和教材不斷涌現(xiàn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2018年，全國范圍內(nèi)推出了十幾種中小學(xué)人工智能相關(guān)的課程、教程或教材。教育部加快推動中小學(xué)人工智能教育裝備系統(tǒng)的研發(fā)。一些地區(qū)中小學(xué)人工智能教育取得了顯著進(jìn)展，南京市從搭建教師發(fā)展平臺、組織專題論壇、組織競賽三方面推進(jìn);浙江省在2017年將信息技術(shù)列入高考選考科目;福建省從2018開始在小學(xué)低年級開展人工智能科普教育，在中高年級推進(jìn)人工智能知識普及。

我國中小學(xué)人工智能教育取得積極進(jìn)展，但是在總體上仍處于起步階段，在師資、教育內(nèi)容、考核評價(jià)等方面存在的不足，嚴(yán)重地制約著中小學(xué)人工智能教育的發(fā)展，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

一是中小學(xué)對人工智能教育雖然比較重視，但是實(shí)際上開展的教育活動仍然較少。雖然各地教育部門提出了開展人工智能教育的要求，但由于實(shí)施時(shí)間較短，中小學(xué)開展人工智能教育仍不普遍，覆蓋面有限。即便在已經(jīng)開展人工智能教育的學(xué)校，人工智能主要作為選修課或升學(xué)考試的加分項(xiàng)，在課程體系中的作用不突出。我國很多學(xué)校現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)課程得不到重視，而且內(nèi)容過于基礎(chǔ)，數(shù)量不足，甚至高中階段接觸不到編程等，與國際相比差距明顯。據(jù)測算，美國K12階段約有67.5%的孩子已接受在線編程教育。全球最主要的少兒編程語言Scratch在美國市場的滲透率最高，達(dá)44.8%，英國為9.31%，而中國僅為0.96%。

二是我國中小學(xué)以及社會的人工智能教育裝備、標(biāo)準(zhǔn)缺乏，中小學(xué)人工智能教育內(nèi)容比較膚淺。人工智能是新鮮事物，而且是綜合性的技術(shù)集合，專業(yè)性較強(qiáng)，開展人工智能教育的內(nèi)容、方法等本身就需要大量的研究，形成適應(yīng)中小學(xué)需要的教育裝備以及標(biāo)準(zhǔn)等，而我國人工智能教育裝備、標(biāo)準(zhǔn)等才處于起步階段。我國現(xiàn)有的學(xué)校教育體系難以適應(yīng)人工智能發(fā)展要求，師資隊(duì)伍不足，大多數(shù)教學(xué)者本身并不了解信息技術(shù)，課堂教學(xué)也沒有借助信息技術(shù)手段，學(xué)生被限制接觸信息技術(shù)產(chǎn)品，對人工智能教育方法不了解。另一方面，社會上開展的人工智能培訓(xùn)等停留在表面層次的比較多，教育水平參差不齊，造成人工智能教育市場混亂。

三是中小學(xué)考核評價(jià)體系沒有根本性調(diào)整，學(xué)校和學(xué)生都缺乏人工智能教育的積極性和主動性。時(shí)代發(fā)展和中小學(xué)生興趣對于人工智能教育都具有很大的需求，特別是中小學(xué)生多數(shù)都有學(xué)習(xí)和了解人工智能、掌握人工智能所需要技能的意愿。但是由于學(xué)校的考核評價(jià)體系仍然以考分為主要導(dǎo)向，對教師的考核以考分和升學(xué)率為主要依據(jù)，為滿足“中考”“高考”需要，學(xué)校教育仍以文化課為重點(diǎn)。在訪談?wù){(diào)研中發(fā)現(xiàn)，雖然一些學(xué)校開設(shè)了機(jī)器人課程，但由于不在中考范圍之內(nèi)而不受重視;傳統(tǒng)的文化課占用了學(xué)生大量時(shí)間，學(xué)校和家長普遍認(rèn)為學(xué)習(xí)人工智能課程是不務(wù)正業(yè)，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)動力受到壓制。

四是現(xiàn)有的教學(xué)方法等不利于人工智能能力的提升。人工智能教育，除了掌握相關(guān)的知識和技能之外，更主要的是增進(jìn)對人工智能的了解、培養(yǎng)人工智能思維以及提升相關(guān)能力。但是現(xiàn)有多數(shù)學(xué)校的教學(xué)方法仍然以掌握知識為主，甚至強(qiáng)調(diào)“一字不差”，引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)記憶，形成思維定式，不利于學(xué)生發(fā)展信息技術(shù)能力、跨領(lǐng)域能力、創(chuàng)造力與人際交往能力等，這些人工智能時(shí)代所需要能力的形成往往錯(cuò)過人才培養(yǎng)和成長的最佳時(shí)期，增加了后續(xù)教育培養(yǎng)的難度。

三、對策與建議

人才培養(yǎng)是人工智能發(fā)展的先導(dǎo)。當(dāng)前，我國人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨著人才短板，加快發(fā)展人工智能教育，形成適應(yīng)人工智能時(shí)代的教育體系，是我國實(shí)現(xiàn)人工智能發(fā)展目標(biāo)的重要保障。為深入推進(jìn)中小學(xué)人工智能教育，建議：

一是為應(yīng)對人工智能時(shí)代的來臨，要結(jié)合教育體系的整體改革，逐步調(diào)整學(xué)校的考核評價(jià)體系。在近期來看，為了使學(xué)校真正重視人工智能教育，應(yīng)將信息技術(shù)以及相應(yīng)的人工智能基礎(chǔ)性課程納入中高考考核范圍。并結(jié)合整體上的教育體系的改革，破除唯分?jǐn)?shù)決定一切的評價(jià)方式，降低文化課分?jǐn)?shù)競爭，更多地偏向合格性考核。

二是制定人工智能教育和培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)，對社會人工智能教育培訓(xùn)等進(jìn)行有效引導(dǎo)。組織人工智能、教育專家共同編制人工智能教育和培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)成長的不同階段，形成人工智能教育的主要內(nèi)容和方法，研究提供中小學(xué)人工智能教育裝備。對中小學(xué)開展人工智能教育提出要求以及標(biāo)準(zhǔn)，加快師資隊(duì)伍培訓(xùn)，建立統(tǒng)一的師資評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，改革學(xué)校用人機(jī)制，建立中小學(xué)與社會的聯(lián)合教育培訓(xùn)機(jī)制，防止社會濫用人工智能教育。

三是對學(xué)校中小學(xué)人工智能教育進(jìn)行有效引導(dǎo)，著力提升學(xué)生人工智能時(shí)代的能力。在教育內(nèi)容上，要結(jié)合新的考核標(biāo)準(zhǔn)，盡早開設(shè)編程課程，提高編程課程所占課時(shí)比重，給予學(xué)生更多的選課權(quán)利，增加多樣的、參與中高考考評的選考專業(yè)科目。鼓勵(lì)學(xué)生開展自主創(chuàng)新項(xiàng)目，提高創(chuàng)造性課程所占課時(shí)比重，給學(xué)生充足的時(shí)間進(jìn)行創(chuàng)新與實(shí)踐，增加體育以及社團(tuán)、自由活動時(shí)間，提升學(xué)生交流空間。

四是改革教育方式，更多地運(yùn)用信息化和人工智能手段，提高學(xué)習(xí)效率。將新的科技產(chǎn)品如人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)運(yùn)用于課堂，將提高課堂效率。利用網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行優(yōu)質(zhì)課程的傳播，使學(xué)生學(xué)習(xí)不受地域、學(xué)校制約。應(yīng)允許學(xué)生在課堂上、學(xué)習(xí)中使用信息化產(chǎn)品，引導(dǎo)學(xué)生合理使用信息化產(chǎn)品，以提升其對于人工智能時(shí)代的適應(yīng)能力。

五是營造人工智能教育的社會氛圍。引導(dǎo)家長和學(xué)生重視對人工智能學(xué)習(xí)和相關(guān)能力的培養(yǎng)，認(rèn)真對待人工智能相關(guān)課程，密切關(guān)注人工智能發(fā)展趨勢。通過思考、創(chuàng)新與合作交流來增強(qiáng)人工智能發(fā)展需要的能力。引導(dǎo)學(xué)生積極制定發(fā)展規(guī)劃，提高自主學(xué)習(xí)能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]2018年全球人工智能核心產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模超過了555.7億美元，2019年1月18日，http：//www.sohu.com/a/123544765_534686

[2]人工智能進(jìn)入全國新課標(biāo)將如何影響我們的生活，2018年1月24日，https：//www.liuxue86.com/a/3599446.html

[3]WEF：未來五年機(jī)器人將導(dǎo)致全球15個(gè)主要國家崗位減少510萬個(gè)，2016年1月10日，http：//www.199it.com/archives/430745.html