未來已來
——關于人工智能教育的幾點看法

巫雪琴

正如胡曉軍老師在前文所說“STEM 教育、創客教育、編程教育、機器人教育已經讓很多人搞不清楚如何區分了，而人工智能教育又迅速地進入我們的課程”，這也正是當前大部分一線教師對于人工智能教育的迷惑與惶恐。迷惑什么？人工智能是社會新熱點，我們的教學是否需要跟風？惶恐什么？在目前相關的教學支撐體系缺乏，而我們自己相關的知識與技能也缺乏的情況下，我們該如何應對？下面就大家關心的問題結合文獻資料與一線實際來談談我的想法與幾點建議，供大家批評指正。

首先，談談基礎教育階段為什么需要開展人工智能教育的問題。

一是國家戰略需要。近年來，人工智能悄然滲透到社會各領域，引發經濟結構、社會生活、教育生態深度變革，受到了全世界的普遍關注，被世界各國提升到國家戰略高度。美國先后頒布了《為人工智能的未來做好準備》和《國家人工智能研發戰略規劃》，日本設計人工智能產業化發展路線，以建立全方位超智能社會。在我國，2017 年國務院印發的《新一代人工智能發展規劃》明確指出人工智能已成為國際競爭的新焦點，我國應逐步開展全民智能教育項目，在中小學階段設置人工智能相關課程、逐步推廣編程教育、建設人工智能學科。

二是社會發展需要。人工智能經過60 多年的發展，目前正引發可產生鏈式反應的科學突破、催生一批顛覆性技術。技術革新將推動原有產業顛覆、新的業態產生、新的工作崗位涌現，導致人才需求類型、人才需求數量急劇變化。就業市場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邁向人工智能時代的戰略性選擇。

三是教育自身變革需要。新課標提出通過學科學習讓學生逐步形成正確價值觀念、必備品格和關鍵能力。應對未來社會發展的品質與能力必定是學生最需要具備的品質與關鍵能力之一，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。

四是教師知識與能力結構調整的需要。時代變化日新月異，技術革新瞬息萬變，作為教師特別是信息技術教師，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，跟上時代步伐，改善自己的知識與能力結構，才能培養出符合時代要求的學生。

五是學生應對未來的需要。今天的中小學生，將是人工智能時代的中流砥柱，只有從現在開始接觸、了解、體驗和深度學習人工智能，才能在未來人與人、人與機器、人與世界的共處中實現自己獨特的價值。

接著，我們需要梳理一下目前基礎教育階段的人工智能教育的開展情況。

關于目前基礎教育階段人工智能開展情況，我們來看一個數據。據《2017 年中國互聯網學習白皮書之中國人工智能教育發展報告（基礎教育）》對全國中小學進行問卷抽樣調查，統計后發現，全國初中學段開設與人工智能直接相關課程的學校占比達到了93.49%，但其中包含了編程課程、機器人課程、3D 打印課程、創客課程、STEM 課程、AI 講座等內容。《人工智能標準化白皮書（2018 版）》中提到人工智能的關鍵技術有：機器學習、知識圖譜、自然語言處理、人機交互、計算機視覺、生物特征識別、虛擬現實和增強現實。因此，我們不能把人工智能教育窄化為編程課程或者機器人課程等，而創客課程、STEM 課程內容與人工智能教育內容會有部分交集，但是相互之間無法涵蓋。高中階段，2003年頒布的《普通高中技術課程標準（實驗）》將“人工智能初步”選修模塊納入高中信息技術科目，這也是人工智能課程在中學正式起步的標志。

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

學段關鍵技術教學環境能力階段小學知識圖譜計算機視覺xDing軟件環境普及階段感悟初中知識圖譜計算機視覺xDing軟件環境章節目錄6年級教材第23課 初識人工智能第24課 人工智能的應用第25課 表情識別第26課 語音識別9年級教材第8章 走進人工智能第一節 認識人工智能第二節 人工智能應用第三節 展望人工智能教科版必修1（2019）數據與計算第五單元 數據分析與人工智能5.2 探秘人工智能教科版選修（2004）人工智能初步第一章 初識人工智能第二章 了解人工智能語言第三章 用計算機表示知識第四章 用計算機推理第五章 用智能搜索解決問題第六章 人工智能的發展與未來應用階段體驗知識圖譜機器學習Python語言環境應用階段算法階段體驗高中知識圖譜自然語言處理機器學習Prolog語言環境應用階段算法階段創新

以上是教材編寫內容的梳理情況。那么，從人工智能教育起步到現在的十幾年間，去除專題性的（如編程、機器人）、融合性的（創客教育、STEM 教育）相關內容的教學外，成體系的人工智能教學實際情況到底是怎樣的呢？從表1 中可以看到，在小學與初中階段，人工智能教學分別被安排在6年級與9年級，而對于小學與初中，這兩個年級是本學段的畢業班，在當前應試教育的大環境下，大部分地區學時甚至課程的開設都很難保證。而高中階段，人工智能教育主要內容安排在選修（依據2003 年版課標），全省大部分學校為了應對學業考試能確保必修與一門選修的開設，并且選修絕大部分學校選擇了《網絡技術應用》，所以人工智能教學也沒有能真正系統開展。《普通高中信息技術課程標準（2017 年版）》除了設置了《人工智能初步》選擇性必修外，在信息技術必修1 中相比2003 年版安排了更多人工智能相關內容，這也是一個風向標，人工智能教育正不斷從設計與實施的邊緣走向中心。

最后，談談我們一線教師應該如何應對“人工智能時代”的到來。

首先要做的就是“惡補”，先從教材入手，通過自主學習，自己先建構起關于人工智能的比較清晰的“框架”，再通過關注生活中的人工智能相關應用，比如當前疫情中人工智能的各種應用（無人機巡檢、無人車送貨、流動人口人臉識別管控、“影像人工智能肺炎輔診系統”、“AI心理”平臺等），多渠道分析機理，梳理總結后為“框架”增添內容，讓自己迅速“豐滿”起來。

當“學”的問題有了眉目后，就要開始研究“教”。人工智能教學有其獨特性，為此我們可以再回過頭來研讀一下新課標中關于人工智能教學的指導，比如2017 年版課標建議對于人工智能基礎知識方面的內容時，可多采用案例剖析法，讓學生在模仿中習得，在創造中推新。在學習簡單智能系統開發內容時，可以采用小組合作、項目學習等方式組織教學，充分利用豐富的開源硬件和人工智能應用框架等資源，搭建面向實際生活的應用場景，發揮學生的自主學習與探究學習能力，鼓勵學生積極探究、大膽實踐，激發學生的創新思維。

具體實施的時候，我們還是會遇到很多困難。例如，針對后期課時無法保證的情況，可以融合到前期的教學過程中，還可以通過校本等形式來實施，相信“新”與“熱”會為教學錦上添花；針對可能會面臨所需的設備缺乏的問題，可以通過與學校積極溝通以及采用“動手DIY”等方法來解決；等等。總之，相信辦法總比問題多。