國內基礎教育階段人工智能課程發展的現狀與思考

當前，隨著人工智能技術的爆發式發展，人類社會正加速進入一個萬物互聯、萬物智能的新時代。世界各國為了力爭占據人工智能技術的制高點，紛紛將發展人工智能上升為國家戰略，并先后啟動了一系列人工智能重大項目。我國國家層面明確的指向性促使人工智能基礎教育煥發出全新的生命力與活力，成為時下的熱點話題。筆者通過文獻研究，結合實踐情況，分析了當前基礎教育階段人工智能課程發展的現狀，并對課程建設進行思考，以期為人工智能基礎教育課程建設與發展提供參考。

● 我國基礎教育階段人工智能課程發展的現狀

1.教材研發現狀

基礎教育階段人工智能教材的研發、推廣與發行，對推動中小學人工智能課程的建設有著重要的意義與參考價值。2018年1月，山東省初中信息技術教材進行改版，將Python、Scratch、Arduino、人工智能等知識納入教材中。2018年6月，蘇州大學出版社出版“中小學人工智能系列叢書”。[1]2018年7月，全球首本高中人工智能教材《人工智能基礎（高中版）》正式發行。[2]2018年8月，河南人民出版社出版“人工智能實驗教材”系列叢書，叢書內容覆蓋幼兒園至高中全階段。2018年10月，浙江杭州上海世界外國語小學與浙江大學計算機學院合作出版的中小學人工智能教育叢書《小學iOS編程初探》成為國內關于iOS編程在小學應用的首套教育叢書。2018年11月，《人工智能精品課程系列叢書》出版，叢書涵蓋中小學各學段。[3]2019年1月，北京師范大學出版社出版《人工智能（初中版）》教材。2019年3月，四川省首套中小學人工智能教育用書《K12人工智能教育》由電子工業出版社出版，教材有小初高三個版本。[3]2019年5月，商務印書館出版發行面向初中學生的人工智能教材《人工智能入門》（全四冊）。2019年10月面向小學生的人工智能教材《人工智能啟蒙》（全六冊）由商務印書館出版發行?！度斯ぶ悄埽ǜ咧邪妫芬粫鴮⒂?020年9月出版發行，內容精選八個人工智能核心基礎模塊。

從現有課程教材發布情況來看，教材居然在一定程度上貫徹了新課標的要求，解決了教師想教無教材的現狀，卻沒有很好地解決學生想學難動手的難題，教材內容存在知識超綱且知識點較難、教材組織形式單一、缺少實踐設計、沒有涉及智能技術的應用與體驗等問題，同時課程的開展對各類軟硬件有較強的依賴性，并不符合教學一線的實際需求。

2.課程理論研究現狀

利用中國知網檢索發表時間在2000年1月至2019年12月這20年間的文獻，以“人工智能”并含“課程”+“中小學”或含“基礎教育”為主題搜索到175篇相關論文，以“人工智能課程”+“中小學”或含“基礎教育”為主題搜索到41篇相關論文，且41篇論文均為2017—2019這三年發表。通過對文獻閱讀研究可以發現，基礎階段的人工智能教育近幾年才成為研究熱點，人工智能教育還處于摸索階段，相關課程理論方面的研究成果并不多，已開展的研究主要集中在課程內容設置、教學方法選擇以及課程評價體系建立等方面。

在課程內容設置方面，李新認為可按照基礎體驗、興趣培養、自主探究、專業學習等層級，由淺入深逐步規劃人工智能的課程內容。[4]張建彬提出初中人工智能課程內容應以常見的技術應用為主，設置體驗感知、原理學習和編程實踐三個模塊，模塊內容的學習過程是一個到解決問題逐步進階的過程。[5]艾倫認為課程教學內容應該是人工智能技術中使機器會看、會聽、會說、會行動等方面的內容。[6]在教學方法選擇方面，鄭妍等人認為在人工智能課程實施過程中應選用以教師為主體的教授式教學與以學生為主體的項目式教學方法。[7]韓克、艾倫等人提倡基于項目或基于問題的教學方法。[8]王本陸等人認為有效的學習方法主要包括探究式學習、跨學科學習、沉浸式學習、協作式學習等。在課程評價體系建立方面，張建彬提倡課程的評價應以過程性評價為主、測試性評價為輔。[9]秦記峰、王艷霞等人提出要建立多元化的學生實驗評價體系，差異性和激勵性原則并重，將形成性評價與終結性評價相結合。[10][11]

縱觀現有的理論研究可以發現，基礎教育階段的人工智能課程內容還沒有統一的標準。

3.課程開發現狀

課程開發中，既有校外社會教育機構與學校合作開發人工智能課程，也有少數學校開始探索并結合學生的興趣與學校的實際情況開發人工智能校本課程，并有針對性地開展了課程的組織。2017年春季，中國人民大學附屬中學將人工智能模塊加入到信息技術課程體系中，構建“人工智能+X”中學人工智能課程體系，開發包括機器人、數據挖掘等20多門人工智能校本課程。[12]2018年3月，南京雨花臺中學國際部引入3D打印、航模等人工智能相關課程，促進學科知識融合。[13]2019年5月，北京十一學校構建人工智能課程建設方案，將人工智能納入通識教育、常規信息技術課程、高端課程項目研究的融合性課程中。[14]也有部分學校和一線教師嘗試在STEM、創客、機器人等跨學科課程中探索實踐人工智能教育。[15]

從課程開發情況來看，目前國內基礎教育階段人工智能課程大多由校外社會教育機構以及校內一線教師開發，依托于信息技術課程、校本課程（如STEM課程、創客課程）、社團形式來開展課程。由于課程需要軟硬件設備設施的支持，全面鋪開人工智能課程有一定難度。

4.課程實施現狀

自《新一代人工智能發展規劃》印發后，貴陽市、成都武侯區、北京東城區等地區，除了高中學段，都成規模開設了面向小學階段部分年級的人工智能課程。[16]2018年9月，全國40所首批試點學校使用《人工智能基礎（高中版）》教材，利用綜合實踐課開展人工智能教學，每周設置兩個課時的學習時間。2019年1月19日，教育部“中小學人工智能教育”項目發布，指出北京、廣州、深圳、武漢、西安5城作為第一批試點城市，面向3～8年級學生試點學習人工智能教育與編程課程。2019年2月，常州市教育明確將在常州市14所高中學校引入人工智能課程，但目前課程暫未具體開展實施。在2019年，山東省、山西省、福建省等省的教育行政部門陸續發布通知，提出開展中小學人工智能課程實驗，推進人工智能教育試點區域和試點學校的建設，推動人工智能教育大力發展。

目前課程實施主要針對義務教育階段學校開展人工智能教育試點，高中階段涉及并不多。課程的教學大多是由信息技術教師、科學教師以及科技輔導員擔任，專業教師相對比較缺乏，教師素質普遍不高，這在一定程度上制約了人工智能課程的發展。

● 基礎教育階段人工智能課程發展的思考

1.跨學科融合，創新課程教學

人工智能學科涉及計算機科學、哲學、神經生理學、心理學等多個領域，具有跨學科性、綜合性和復雜性，進行人工智能教學需融合眾多相關學科知識，創新設計課程的教學目標、教學內容、教學策略以及教學評價等。基礎教育階段人工智能課程教學目標不僅需要學生系統了解人工智能技術的基本原理和運算方法，還需增強學生的人工智能意識與思維模式，提升信息素養，激發學生利用人工智能技術創建美好世界的情感。圍繞教學目標，人工智能課程的教學內容應注重跨學科融合，深度挖掘教學素材，按照體驗技術、動手實踐、創新應用“三步走”實現課程內容的層次化與序列化，讓處于不同學段、擁有不同認知水平與思維方式的學生都能從中獲取有關人工智能的知識技能與情感體驗。

2.教科研融合，提升教師素質

任何課程的實施與評價都離不開教師，人工智能技術本身的跨學科性與前沿性，需要教師具備專業技能和鉆研精神，不僅要會教學，還要會研究。學校要加強組織有關人工智能教育方面的師資培訓，提高教師對人工智能課程及其相關政策的認識，引導各科教師跨學科分工合作。同時，也要求教師樹立終身學習理念，發揮教師主動參加學習、積極參與研究的精神，促使教師主動關注國際人工智能教育發展趨勢，鼓勵教師參與人工智能課程方面的課題研究，不斷增強學科專業知識和課程研究能力，提升教師隊伍素質，促進教師專業化發展。

3.軟硬件融合，搭建資源平臺

人工智能課程的順利開設必須依賴一定的軟硬件資源，開設相關課程的學校須完善配套軟硬件設施的建設。一方面學校應制訂措施，確保對課程配套軟硬件設施的支持與投入，并能及時更新;另一方面應鼓勵教師根據本校教學與學生實際情況，充分利用網絡平臺和教育教學軟件平臺搭建課程資源平臺，平臺內整合課程數字化教學資源，包括教學實錄、教學案例（項目）、學習素材、學習工具等資源。資源平臺的搭建為硬件教學的有效開展提供了保障，不僅可以延伸學生學習的時間和空間，引導學生進行自主學習，還可以通過共建共享優秀課例和實踐活動案例，實現資源共享與經驗輻射。

4.產學研融合，助推課程發展

隨著人工智能上升為國家戰略，人工智能在教育產業中擁有著廣闊的發展應用前景，科技公司紛紛著手布局“人工智能+教育”，探索未來教育教學新模式。由于當前國內人工智能人才供需比例嚴重失衡，為加強人才培養，補齊人才短板，高校紛紛增設人工智能專業，并建立相關實驗室和研發中心開展理論與實踐研究。我國先后發布了一系列基礎教育階段人工智能教育方面的制度與政策，促使人工智能教育從高等教育走向基礎教育，實現產學研融合，而且可以加強基礎教育階段人工智能課程的頂層設計，助推人工智能課程的落地實踐，也有利于企業和高校向中小學校提供師資培訓、資源開發、平臺建設等方面的指導與支持，為夯實人工智能專業人才培養奠定基礎。

● 結束語

人工智能教育的興起為我國基礎教育改革帶來了全新的機遇和挑戰，當前基礎教育階段的人工智能教育還處于摸索階段，相關課程的建設與發展是一個長期探索的過程，雖然已有一些先行成果，但仍需持續關注人工智能教育的研究與實踐進展，重點應對人工智能課程的開發與實施開展進一步研究，為我國基礎教育階段人工智能普及教育添磚加瓦。

參考文獻：

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[2]湯曉鷗，陳玉琨.人工智能基礎（高中版）[M].上海：華東師范大學出版社，2018.

[3]國家教材委員會將編寫人工智能等領域教材，AI人才培養進入新階段[EB/OL].[2020-01-08].https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1655161286686903037&wfr=spider&for=pc.

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[15]謝忠新，曹楊璐，李盈.中小學人工智能課程內容設計探究[J].中國電化教育，2019（04）：17-22.

[16]秦建軍，郭艷玫，馬福貴.思維素養視角下的中小學人工智能教育[J].中小學信息技術教育，2019（05）：68-71.

作者簡介：周靜（1987.12—），女，漢族，江蘇丹陽人，理學碩士學位，研究生學歷，中學一級教師，研究方向為機器學習與智能信息處理、高中信息技術教學。

基金項目：江蘇省教育科學“十三五”規劃2020年度課題“高中人工智能校本課程的開發與實施研究”（課題編號：C-c/2020/02/05）、常州市教育科學“十三五”規劃2019年度青年教師專項課題“指向技術素養的高中人工智能校本課程的開發與實施研究”（課題編號：CJK-Q2020071）。