未來已來
——關(guān)于人工智能教育的幾點(diǎn)看法

巫雪琴

正如胡曉軍老師在前文所說“STEM 教育、創(chuàng)客教育、編程教育、機(jī)器人教育已經(jīng)讓很多人搞不清楚如何區(qū)分了，而人工智能教育又迅速地進(jìn)入我們的課程”，這也正是當(dāng)前大部分一線教師對(duì)于人工智能教育的迷惑與惶恐。迷惑什么？人工智能是社會(huì)新熱點(diǎn)，我們的教學(xué)是否需要跟風(fēng)？惶恐什么？在目前相關(guān)的教學(xué)支撐體系缺乏，而我們自己相關(guān)的知識(shí)與技能也缺乏的情況下，我們?cè)撊绾螒?yīng)對(duì)？下面就大家關(guān)心的問題結(jié)合文獻(xiàn)資料與一線實(shí)際來談?wù)勎业南敕ㄅc幾點(diǎn)建議，供大家批評(píng)指正。

首先，談?wù)劵A(chǔ)教育階段為什么需要開展人工智能教育的問題。

一是國(guó)家戰(zhàn)略需要。近年來，人工智能悄然滲透到社會(huì)各領(lǐng)域，引發(fā)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、社會(huì)生活、教育生態(tài)深度變革，受到了全世界的普遍關(guān)注，被世界各國(guó)提升到國(guó)家戰(zhàn)略高度。美國(guó)先后頒布了《為人工智能的未來做好準(zhǔn)備》和《國(guó)家人工智能研發(fā)戰(zhàn)略規(guī)劃》，日本設(shè)計(jì)人工智能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展路線，以建立全方位超智能社會(huì)。在我國(guó)，2017 年國(guó)務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》明確指出人工智能已成為國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的新焦點(diǎn)，我國(guó)應(yīng)逐步開展全民智能教育項(xiàng)目，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程、逐步推廣編程教育、建設(shè)人工智能學(xué)科。

二是社會(huì)發(fā)展需要。人工智能經(jīng)過60 多年的發(fā)展，目前正引發(fā)可產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的科學(xué)突破、催生一批顛覆性技術(shù)。技術(shù)革新將推動(dòng)原有產(chǎn)業(yè)顛覆、新的業(yè)態(tài)產(chǎn)生、新的工作崗位涌現(xiàn)，導(dǎo)致人才需求類型、人才需求數(shù)量急劇變化。就業(yè)市場(chǎng)倒逼人工智能與教育融合。因此，普及人工智能教育成為我國(guó)邁向人工智能時(shí)代的戰(zhàn)略性選擇。

三是教育自身變革需要。新課標(biāo)提出通過學(xué)科學(xué)習(xí)讓學(xué)生逐步形成正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。應(yīng)對(duì)未來社會(huì)發(fā)展的品質(zhì)與能力必定是學(xué)生最需要具備的品質(zhì)與關(guān)鍵能力之一，為此人工智能教育納入課程體系中也是教育自身變革的需要。

四是教師知識(shí)與能力結(jié)構(gòu)調(diào)整的需要。時(shí)代變化日新月異，技術(shù)革新瞬息萬變，作為教師特別是信息技術(shù)教師，我們無法“閉門造車”更不能“故步自封”，必須要不斷提升信息意識(shí)，跟上時(shí)代步伐，改善自己的知識(shí)與能力結(jié)構(gòu)，才能培養(yǎng)出符合時(shí)代要求的學(xué)生。

五是學(xué)生應(yīng)對(duì)未來的需要。今天的中小學(xué)生，將是人工智能時(shí)代的中流砥柱，只有從現(xiàn)在開始接觸、了解、體驗(yàn)和深度學(xué)習(xí)人工智能，才能在未來人與人、人與機(jī)器、人與世界的共處中實(shí)現(xiàn)自己獨(dú)特的價(jià)值。

接著，我們需要梳理一下目前基礎(chǔ)教育階段的人工智能教育的開展情況。

關(guān)于目前基礎(chǔ)教育階段人工智能開展情況，我們來看一個(gè)數(shù)據(jù)。據(jù)《2017 年中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)白皮書之中國(guó)人工智能教育發(fā)展報(bào)告（基礎(chǔ)教育）》對(duì)全國(guó)中小學(xué)進(jìn)行問卷抽樣調(diào)查，統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，全國(guó)初中學(xué)段開設(shè)與人工智能直接相關(guān)課程的學(xué)校占比達(dá)到了93.49%，但其中包含了編程課程、機(jī)器人課程、3D 打印課程、創(chuàng)客課程、STEM 課程、AI 講座等內(nèi)容。《人工智能標(biāo)準(zhǔn)化白皮書（2018 版）》中提到人工智能的關(guān)鍵技術(shù)有：機(jī)器學(xué)習(xí)、知識(shí)圖譜、自然語言處理、人機(jī)交互、計(jì)算機(jī)視覺、生物特征識(shí)別、虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。因此，我們不能把人工智能教育窄化為編程課程或者機(jī)器人課程等，而創(chuàng)客課程、STEM 課程內(nèi)容與人工智能教育內(nèi)容會(huì)有部分交集，但是相互之間無法涵蓋。高中階段，2003年頒布的《普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》將“人工智能初步”選修模塊納入高中信息技術(shù)科目，這也是人工智能課程在中學(xué)正式起步的標(biāo)志。

基礎(chǔ)教育階段的人工智能課程內(nèi)容是什么呢？下面以江蘇地區(qū)目前使用的教材為例進(jìn)行梳理。（見表1）其中小學(xué)與初中階段選擇的是江蘇省鳳凰科學(xué)技術(shù)出版社2015 年版的教材，高中階段必修部分選擇的是教育科學(xué)出版社2019 年版的新教材內(nèi)容，《人工智能初步》選擇的是2004 年版的教材內(nèi)容，專題性內(nèi)容如編程語言、機(jī)器人沒有列入表中。

學(xué)段關(guān)鍵技術(shù)教學(xué)環(huán)境能力階段小學(xué)知識(shí)圖譜計(jì)算機(jī)視覺xDing軟件環(huán)境普及階段感悟初中知識(shí)圖譜計(jì)算機(jī)視覺xDing軟件環(huán)境章節(jié)目錄6年級(jí)教材第23課 初識(shí)人工智能第24課 人工智能的應(yīng)用第25課 表情識(shí)別第26課 語音識(shí)別9年級(jí)教材第8章 走進(jìn)人工智能第一節(jié) 認(rèn)識(shí)人工智能第二節(jié) 人工智能應(yīng)用第三節(jié) 展望人工智能教科版必修1（2019）數(shù)據(jù)與計(jì)算第五單元 數(shù)據(jù)分析與人工智能5.2 探秘人工智能教科版選修（2004）人工智能初步第一章 初識(shí)人工智能第二章 了解人工智能語言第三章 用計(jì)算機(jī)表示知識(shí)第四章 用計(jì)算機(jī)推理第五章 用智能搜索解決問題第六章 人工智能的發(fā)展與未來應(yīng)用階段體驗(yàn)知識(shí)圖譜機(jī)器學(xué)習(xí)Python語言環(huán)境應(yīng)用階段算法階段體驗(yàn)高中知識(shí)圖譜自然語言處理機(jī)器學(xué)習(xí)Prolog語言環(huán)境應(yīng)用階段算法階段創(chuàng)新

以上是教材編寫內(nèi)容的梳理情況。那么，從人工智能教育起步到現(xiàn)在的十幾年間，去除專題性的（如編程、機(jī)器人）、融合性的（創(chuàng)客教育、STEM 教育）相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)外，成體系的人工智能教學(xué)實(shí)際情況到底是怎樣的呢？從表1 中可以看到，在小學(xué)與初中階段，人工智能教學(xué)分別被安排在6年級(jí)與9年級(jí)，而對(duì)于小學(xué)與初中，這兩個(gè)年級(jí)是本學(xué)段的畢業(yè)班，在當(dāng)前應(yīng)試教育的大環(huán)境下，大部分地區(qū)學(xué)時(shí)甚至課程的開設(shè)都很難保證。而高中階段，人工智能教育主要內(nèi)容安排在選修（依據(jù)2003 年版課標(biāo)），全省大部分學(xué)校為了應(yīng)對(duì)學(xué)業(yè)考試能確保必修與一門選修的開設(shè)，并且選修絕大部分學(xué)校選擇了《網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用》，所以人工智能教學(xué)也沒有能真正系統(tǒng)開展。《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）》除了設(shè)置了《人工智能初步》選擇性必修外，在信息技術(shù)必修1 中相比2003 年版安排了更多人工智能相關(guān)內(nèi)容，這也是一個(gè)風(fēng)向標(biāo)，人工智能教育正不斷從設(shè)計(jì)與實(shí)施的邊緣走向中心。

最后，談?wù)勎覀円痪€教師應(yīng)該如何應(yīng)對(duì)“人工智能時(shí)代”的到來。

首先要做的就是“惡補(bǔ)”，先從教材入手，通過自主學(xué)習(xí)，自己先建構(gòu)起關(guān)于人工智能的比較清晰的“框架”，再通過關(guān)注生活中的人工智能相關(guān)應(yīng)用，比如當(dāng)前疫情中人工智能的各種應(yīng)用（無人機(jī)巡檢、無人車送貨、流動(dòng)人口人臉識(shí)別管控、“影像人工智能肺炎輔診系統(tǒng)”、“AI心理”平臺(tái)等），多渠道分析機(jī)理，梳理總結(jié)后為“框架”增添內(nèi)容，讓自己迅速“豐滿”起來。

當(dāng)“學(xué)”的問題有了眉目后，就要開始研究“教”。人工智能教學(xué)有其獨(dú)特性，為此我們可以再回過頭來研讀一下新課標(biāo)中關(guān)于人工智能教學(xué)的指導(dǎo)，比如2017 年版課標(biāo)建議對(duì)于人工智能基礎(chǔ)知識(shí)方面的內(nèi)容時(shí)，可多采用案例剖析法，讓學(xué)生在模仿中習(xí)得，在創(chuàng)造中推新。在學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單智能系統(tǒng)開發(fā)內(nèi)容時(shí)，可以采用小組合作、項(xiàng)目學(xué)習(xí)等方式組織教學(xué)，充分利用豐富的開源硬件和人工智能應(yīng)用框架等資源，搭建面向?qū)嶋H生活的應(yīng)用場(chǎng)景，發(fā)揮學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與探究學(xué)習(xí)能力，鼓勵(lì)學(xué)生積極探究、大膽實(shí)踐，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

具體實(shí)施的時(shí)候，我們還是會(huì)遇到很多困難。例如，針對(duì)后期課時(shí)無法保證的情況，可以融合到前期的教學(xué)過程中，還可以通過校本等形式來實(shí)施，相信“新”與“熱”會(huì)為教學(xué)錦上添花；針對(duì)可能會(huì)面臨所需的設(shè)備缺乏的問題，可以通過與學(xué)校積極溝通以及采用“動(dòng)手DIY”等方法來解決；等等。總之，相信辦法總比問題多。