推動人工智能教育進入中小學課堂

【摘 要】信息技術及信息科技學科是我國中小學普及人工智能教育的重要抓手。人工智能教育走進中小學課堂在實施層面存在課時不到位、師資不到位、教學支撐不到位三大痛點，可以通過內容融合與目標銜接打通壁壘、通過集體行走迅速提升、通過多管齊下提供支撐三方面的策略，為人工智能教育在中小學課堂中“落地”提供來自一線的智慧。

【關鍵詞】中小學課堂;人工智能教育;信息技術學科

【中圖分類號】G431? 【文獻標志碼】A? 【文章編號】1005-6009（2022）36-0072-04

【作者簡介】巫雪琴，南京市東山高級中學（南京，211100）教育技術處主任，正高級教師，主要研究方向為中小學信息技術教育、創新教育。

國務院2017年印發的《新一代人工智能發展規劃》提出，要在中小學階段設置人工智能相關課程，標志著培養具有“智能”素養的新型人才被提升到國家戰略高度，在中小學階段開設相關課程普及人工智能教育是國家提升科技創新力的保障。當前，信息技術學科無疑是中小學人工智能普及教育最重要的“主陣地”。各省中小學階段使用的信息技術教材也都設置了人工智能內容。然而，人工智能教育不應只是落實到教材上，還需要落實到課堂上。

一、中小學人工智能教育教學現狀分析

（一）進入教材易、進入課堂難——課時問題

要回答“人工智能教育的內容進入教材但是無法進入課堂”的問題，需要具體分析人工智能教學在不同學段的定位。以江蘇省為例，人工智能課程在初中和小學階段是選修或校本課程，屬于學校的“個性化課程”，難以常規化開展。高中階段，“人工智能初步”模塊是屬于“選擇性必修”中“為學生個性化發展”而設計的模塊，即無論是只參加“學業考試”，還是已經把信息技術學科納入高考省份的學生，在高中階段的課堂上是很難對人工智能相關知識進行系統學習的。課時無法保障直接導致了不同學段人工智能的教學持續徘徊在感知、體驗的層面，無法深入。

（二）“教”容易、勝任難——師資素養問題

在2017年高中信息新課標頒布前，高中信息技術教材保持十幾年沒有大的變動，一直側重軟件應用的學習。小學與初中信息技術教材更新與高中相比要及時得多，但是滯后問題依然存在。教材內容的滯后導致很多一線教師滿足于掌握基本的軟件應用。如果把人工智能教學所需要的素養稱為“智能”素養，當前信息技術教師在知識儲備、技術能力、實踐經驗等方面都處于較低的水平，與人工智能教育對教師的要求之間存在較大的差距。另外，目前也缺乏對教師智能素養的有效培訓，導致教師對人工智能教學存在畏難情緒，無法融會貫通地設計教學內容、得心應手地選擇教學方法。

（三）“感知”容易、探究難——教學支撐問題

中小學階段的人工智能教學需要依托與日常生活緊密聯系的場景來推動學生對人工智能內涵的理解。無論是對場景的體驗、剖析還是設計與制作，都需要有軟硬件的支撐，這也是確保人工智能教學有效實施的重要條件。

在智慧平臺方面，中小學教師在教學中常用百度、騰訊、訊飛等公司提供的人工智能平臺來支撐部分教學體驗與分析，但這些智慧平臺不是為教育教學專門設置的，很多方面無法適用于教學場景;而硬件方面，現階段的中小學無法根據教材提供相應的材料包，這就導致一線教師沒有相應的教學設備，即便有少數學校有經費保障但也因為缺乏指導，只能根據經驗購買一些開源硬件或者市面上的智能家用設備用于教學，但是這樣不成體系的設備是遠遠無法滿足人工智能教學的需要的;相比其他教學內容，人工智能相關的教學資源也很少。教學層面的支撐不到位進一步加劇了人工智能教育在中小學普及的難度，抬高了人工教育落地的“門檻”。

二、人工智能教育進入中小學課堂的有效策略

（一）打破壁壘：橫向融合、縱向銜接

1.突破教材壁壘，做好教學內容的取舍與融合

隨著各種技術應用的普及，作為“數字原住民”的“00后”學生已或多或少具備了一定的信息素養。針對這種情況，一線教師可以在充分調查學生原有知識與技能的基礎上，深入分析教材，在教學內容的取舍、融合上下功夫。以高中學段為例，筆者先在調查的基礎上確定本校學生的信息技術基礎，梳理高中學段人工智能教學涉及的知識點;再結合全人發展的目標指向，以生涯規劃項目進行統領，以智能社會對人高級素養的要求為線索，對必修一、必修二兩本書的內容進行整合，課程內容框架調整后如下頁圖1所示。

在具體的實施過程中，人工智能內容作為“生涯規劃”大項目中高級素養培養的重要部分，需要通過具體的項目來貫穿教學。如以“問答機器人”項目為依托，融合“編程”“信息系統的設計與開發”“物聯網”等部分，把知識與技能的學習融入項目的推進中，可以在一定程度上緩解課時問題，為學生的深入學習提供可能;還可以進一步融入選擇性必修“人工智能初步”的部分內容，讓人工智能教學不但能走入課堂還有可能走向深入。

2.突破學段壁壘，做好教學目標的銜接

不同學段間的人工智能學習目標與內容的銜接可以讓一線教師站在學科的角度來審視教學。鑒于不同學段學生的流動性，人工智能學習目標與內容的銜接從地區的層面來操作將會更有效。比如，筆者依托南京市級名師工作室，組織了“跨學段的信息素養銜接”系列活動，針對人工智能內容，從高中學段向下逆向梳理學習目標，對初中與小學現有的目標進行微調，確保其在銜接的基礎上實現進階。針對當前國內還沒有比較完善的跨學段人工智能學習目標指導綱要的情況，我們梳理了當前中小學教材中人工智能教學的主要內容，結合2022義教信息科技課標要求，初步形成跨學段銜接的學習目標框架（如下頁表1所示）。本框架能夠確保不同學段的教學目標有效銜接且各有側重：小學階段重在對人工智能的初步認識與體會;初中階段重在運用人工智能的相關思想解決簡單的實際問題;高中階段重在運用人工智能思想解決實際問題。[1]

（二）縮小落差：集體行走

如何有效減少人工智能知識、技能的“高深”與信息技術教師現有“智能”素養之間的落差呢？筆者在實踐中發現，依托各級各類學習共同體匯聚智慧來相互推動、相互啟發，是一條可行、高效的途徑。

筆者所在的工作室針對一線教師在python語言與算法學習方面難以深入的問題，開展了“深耕細作”活動，把本部分學習內容從語言、算法到硬件應用分成了18個專題;成員用近一個月的時間專攻專題內容，再從知識點到應用實例全方位地分享學習成果。這種方式要求講授人的學習須在高度、廣度上都有突破。同時，相互分享可以把個體間的學習經驗打通，匯聚集體智慧，達到共同提升的目的。具體的知識與技能可以采用此類培訓，而具體的技能在教學中的應用就需要采用“課堂示范”的方法。為此，筆者所在團隊組織了“新教材·云異構”活動，針對人工智能教學部分，根據學習方法與內容梳理出“感知與體驗”“探究與剖析”“設計與應用”等多個主題，每個主題分成說課、上課、專題研討三個環節。活動面向省內外一線教師開放，促使更多的一線教師參與其中，先示范再輻射。

（三）提供支撐：多管齊下

除了在國家層面做好制度的頂層設計、出臺系列人工智能教育政策“組合拳”外，來自各地區相關部門在操作層面的呼應也很重要。比如，《江蘇省“十四五”教育信息化發展專項規劃》對于“普及人工智能教育”進行了具體部署，文件提出要“開發涵蓋不同階段、相互銜接、體系化的人工智能課程資源，逐步普及人工智能教育;探索優質人工智能教師資源共享機制，全面推進人工智能教師跨校、跨區域共享”。[2]這種來自行政部門的體系化的人工智能資源一旦形成，將會極大改善一線人工智能教學缺少支撐的問題。

當然，名師工作室或者一線教研部門也需要積極行動起來，在各自擅長的領域開展工作。比如，可以依托所開展的活動收集資源，依托相應的平臺為教師提供教學建議、教學課件與設計、講座與教學評課、教學工具等;還可以與能提供軟硬件支撐的社會組織、企業建立聯系，甚至組織一線教學實踐團隊參與到社會組織、企業的相關研究中去。

【參考文獻】

[1]方圓媛，黃旭光.中小學人工智能教育：學什么，怎么教——來自“美國K-12人工智能教育行動”的啟示[J].中國電化教育，2020（10）：32-39.

[2]江蘇省人民政府辦公廳.省政府辦公廳關于印發江蘇省“十四五”教育發展規劃的通知[A/OL].（2021-12-31）[2022-03-20].http：//www.jiangsu.gov.cn/art/2022/1/18/art_84418_103202-72.html.