融入信息技術課程的人工智能教育思考

馮士海

隨著科技的迅猛發展，人工智能技術越來越成熟，因此要想提高社會公民的數字化勝任力，增強國家競爭力，必須將人工智能納入中小學信息技術教育。在“人工智能+”的大背景下，什么是人工智能教育？如何有計劃、有組織地開展中小學人工智能教育？信息技術教材中應該包含哪些人工智能內容？這些都是首先需要厘清和思考的問題。

如何理解人工智能教育

當前，人們對人工智能教育有一系列稱呼，如人工智能教育、教育人工智能、人工智能+教育等。雖然這些概念在內涵和外延上有同有異，但按其內容的指向性，主要有兩種闡釋：一是人工智能專項教育，是提升人的人工智能素養的學科性教育。它主要指向人工智能學習層面，是培養學生人工智能的知識、原理，體驗和實踐人工智能的技術，并運用技術嘗試創新性地解決實際問題的一種課程。它將人工智能作為教與學內容的教育型態，主要包括在中小學信息技術中設置人工智能相關內容，或者在高等教育開設人工智能相關課程，培養人工智能專業人才。二是教育人工智能，又稱為人工智能賦能教育、人工智能+教育等，這是對人工智能教育較為普適性的理解，是把人工智能技術作為改進學校管理、教師教學和學生學習的技術支持和核心方式，以提高管理效能，提高教學效率，實現個性化精準學習，主要指向人工智能應用層面，如基于人工智能技術自適應學習、學生評價、作業批改等。

如何定位人工智能教育

1.中小學人工智能教育定位

在中小學開展的人工智能教育，需要將人工智能融于信息素養。依據學生認知發展規律，建立不同學段的中小學人工智能知識結構體系，加強不同學段人工智能學習內容的銜接。明確每個階段應該學什么，學到什么程度。如在小學階段，可以讓學生了解身邊的人工智能，體驗人工智能帶來的高效和智能;在初中階段，可以讓學生熟悉人工智能的應用及如何與人工智能相處，了解人工智能帶來的倫理與安全挑戰，合理地與人工智能開展互動，增加自我判斷意識和責任感。總之，開展人工智能教育，要堅持立德樹人的根本目標，以素質教育為前提，在課程標準的指導下，界定從小學到高中不同學段人工智能的課程目標，明確不同學段學生應知、應會和應發展的學習結果。

2.人工智能教育是時代所需

人工智能是科技創新的前沿，是科技發展的戰略制高點。《新一代人工智能發展規劃》將人工智能發展提高到國家戰略層面，提出到2030年使中國人工智能的理論、技術與應用總體達到世界領先水平，成為世界主要人工智能創新中心。因此，開展人工智能教育是責任更是使命。

3.人工智能教育是學科核心素養所需

人工智能時代，教育應該重點培養學生提出問題的能力、創新思維、與智能機器人交互的能力、情緒情感體驗能力、人文關懷和文化傳承能力。人工智能教育通過對人工智能發展的歷史、現狀和未來方向以及人工智能基礎知識、基本技能和基本方法等內容的認知、體驗與實踐，引導學生既關注技術理性，又關注人本價值。學生在了解、掌握和運用信息技術、智能技術的同時，能夠增強對未來社會發展及人才需求現狀的了解，體會人工智能與人類、社會和環境的關系，從而有助于社會責任感、創新思維、合作能力、職業能力、終身學習和解決實際問題能力等的養成，形成適應新時代的正確價值觀、必備品格和關鍵能力的內在動力，為適應新時代新挑戰做好準備。

如何開發人工智能課程

把人工智能內容融于信息技術課程中，是開展人工智能教育的主要形式。因此，在信息技術教材中，編寫人工智能教育內容，既要符合國家創新人才培養的戰略需求，又要尊重人工智能技術發展規律。

1.應體現人工智能教育理念

課程資源的內容，可以在“人工智能”大概念的基礎上進行建構，涵蓋人工智能發展歷程、人工智能技術及其在各個領域和行業中的應用。在相關課程中，不僅要講好人工智能故事、玩好人工智能游戲，還要讓學生懂得人工智能倫理和了解人工智能基本原理及所依賴的大數據、算法等技術基礎。

2.應明確人工智能學習內容

開展人工智能教育需要專業引領，為明確人工智能教育與早期的ICT教育不同，聯合國教科文組織強調定義了符合智能社會發展的“人工智能能力”，“K-12人工智能教育聯合研究工作小組”提出了適合中小學生學習的傳感器、智能代理、機器學習、人機交互、倫理與道德等核心大概念，以此明確人工智能的學習框架。

《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》中涉及了人工智能教育的相關內容，如在選擇性必修模塊開設有人工智能初步、物聯網、大數據、開源硬件、三維設計等內容。

3.應重視人工智能的隱私和安全教育

人工智能的發展，在快速提高效率、推動變革的同時，也模糊了人類的物理空間和信息空間的界限，會產生一些安全問題，如網絡暴力問題的滋生、網絡欺詐行為以及信息泄露等，而且不法分子威脅和侵犯教育數據的攻擊性大、隱蔽性強，因此，在收集和應用教育數據的過程中要注意安全，防止泄露、濫用和誤用。在開展人工智能教育的過程中，要對學生進行數據和信息安全、網絡安全、規則意識等方面的教育，引導學生正確使用信息化和人工智能產品。

4.應關注人工智能的倫理教育

人工智能倫理問題應作為人工智能素養內容納入中小學人工智能教育范疇，引導學生形成正確的人工智能教育倫理觀，對人工智能技術的非理性應用可能帶來的負面效應形成一定的認知。

5.中小學人工智能教育存在的誤區

由于人工智能教育還處在起步階段，因此，雖然許多中小學校和社會培訓機構都在嘗試開設不同的與人工智能相關的課程，但存在著不少誤區，如簡單地把人工智能課程定義為創客教育、STEAM教育等，還有把人工智能課程窄化為編程語言課程等。

如何實施人工智能教育

1.開展教師培訓，提高學科教師的專業教學能力

要想更好地落實人工智能教育，不僅要加強對信息技術教師在人工智能方面的培訓，還要整合學校的優質教育資源，打破學科、年級、學校的界限，落實跨學科的科技創新教育。例如，可以帶領學生去高等院校、人工智能實驗室、科技創業公司參觀實習，讓學生的學習空間超越教室和校園。

2.引入智能工具，加強智能學習環境建設

要想更好地幫助學生適應智能化學習環境，應加強對智能化教育環境的建設，以智能化促進學生個性化學習。例如，可通過智能導師系統，讓教育策略的選擇和個性化資源推薦算法為學生提供個性化學習指導;運用自動化測評系動態分析學生學習的行為，并給予實時診斷、分析和反饋，提高學生學習質量。

3.開展人工智能教育，教師角色要轉變

在人工智能教育時代，教師不是傳授知識，而是利用人工智能技術全面地了解學生，幫助學生學會認知、學會思考。教師的角色應從“知識的傳授者”轉變為“思維的激發者”，從“施與者”轉變為“助力者”，從“塑造者”轉變為“發現者”。

4.開展人工智能教育，傳播知識途徑要轉變

人工智能會促使未來課堂發生改變，未來課堂應該是以人為本的立體化課堂，學習方式的轉變主要體現在社交化、個性化和終身化三個方面。知識不再僅僅儲存于課本，因為人工智能+5G技術的應用，知識傳播及更新速度更快，知識傳播途徑更廣。

5.開展人工智能教育，教學方式要轉變

教學方式發生了轉變，相應地學生的學習方式也要發生轉變，學習知識固然重要，但更重要的是學會如何學習;學生不再被動地接受知識，而變為知識的建構者;小而精的定制個性化學習會大量涌現。面向未來的教學強調以討論來深化思維、培養思維，更強調為解決真實問題而展開的項目式教學（PBL）和STEAM教學;任意時間、任何地點與更多人的時時互動，是人工智能時代因需求而學習的常態。

6.開展人工智能教育，評價方式要轉變

在人工智能時代，基于物聯網、虛擬現實、人工智能、大數據等智能技術的應用，未來學校辦學空間不僅包括實體的物理教室空間，還包括計算機和智能設備互聯的信息網絡空間，并共同組成一個“人—機—物”三元融合的智能教育空間。在智能教育空間里，人工智能與教師智慧結合，發揮各自的優勢，共同提高教育生產力。例如，機器代替教師處理簡單、重復的工作，讓教師從簡單重復的勞動中解放出來，有充足的時間和精力從事促進學生溝通表達、情感認知、協作創新等能力發展的育人工作。智能技術自動采集學生學習過程數據，這些數據包括學生的課堂行為和學習數據、在線學習交互信息、體質健康數據及心理情感數據等，并通過數據分析和深度挖掘，幫助教師了解學生的知識狀態、認知能力和心理狀態等，讓評價更加客觀和全面。學生的綜合素質評價也是基于大數據支撐下的評價。未來考試評價是診斷性的，大數據會記錄學生的學習過程，提供技術支持和個性化學習建議，它更多的是做診斷而不是做鑒定。為適應個性化學習和人才成長需要，教學應該因材施教，評價應該多元開放，綜合評價的科學性、發展性、激勵性功能應該得到加強，束縛學生健康成長的諸多限制和單一評價應該被突破。

結語

世界在變，信息技術課程和信息技術教育也要做出相應改變。社會正在經歷著深刻的變革，而這種變革呼喚著新的信息技術教育形式，以培養社會所需要的創新人才。這意味著人工智能融入信息技術教育，要聚焦新的教學內容和新的教學方法，以促進科技創新。信息技術教育要為未來人才賦能，而未來人才應該是人文素養和科技素質兼備的人才，是跨界綜合性人才，是創新型人才，是具有家國情懷、國際視野的人才。