中小學人工智能教育的全球實踐

2016年3月，DeepMind公司開發的人工智能AlphaGo以4：1的成績戰勝了韓國圍棋職業九段棋手李世石，舉世震驚。

作為第四次工業革命的技術引領，人工智能成為新一輪產業變革的重要驅動力量，并將為人類社會的發展帶來根本性變革。培養人工智能人才，成為世界各國實現人工智能國家戰略和提升全球競爭力的重中之重。2019年5月，聯合國教科文組織在《北京共識——人工智能與教育》報告中提出，“將人工智能相關技能納入中小學校課程和職業技術教育與培訓以及高等教育的資歷認證體系中”。在基礎教育階段布局人工智能教育，不僅是培養學生適應未來智能時代的必然要求，更是世界各國應對人工智能高速發展趨勢的必然路徑。

中小學人工智能教育的頂層設計

在席卷全球的人工智能大潮下，世界主要國家紛紛出臺了在基礎教育階段實施人工智能教育的國家政策。2018年5月，美國人工智能協會（AAAI）和美國計算機科學教師協會（CSTA）聯合成立了中小學人工智能教育指導工作組，由卡耐基梅隆大學教授、美國人工智能領域著名研究者大衛·圖雷斯基擔任工作組組長。該工作組負責為K-12階段的人工智能教育設計國家指南、為教師開發人工智能資源目錄，以及推動形成K-12AI資源的開發社區。

作為全球創新型國家，日本在《人工智能戰略2019》中提出了要在2025年成為“世界第一人工智能人才大國”的戰略目標。而早在2018年３月，日本即出臺了《小學編程教育實施步驟》，強調編程教育要與各學科相結合，培養學生的科學思維、創新思維，以適應未來人工智能時代的要求。

芬蘭是歐盟成員國中最早將人工智能發展列入國家戰略的國家，也是尤其注重創新型教育的國家。早在2014年，芬蘭就將編程課納入新的課程標準《國家基礎教育核心課程2014》。2016年，將編程課作為中小學必修課實施。

中小學人工智能教育的實施現狀

作為在基礎教育階段實施人工智能教育的第一梯隊國家，美國、日本、新加坡、芬蘭等國家均制定了分階段的課程目標和課程體系。小學階段一般以了解基本概念、體驗人工智能的簡易應用為主，教學方式相對靈活，旨在激發學生對人工智能的興趣。中學階段則要求學生參與操作和實踐，以提升其創新思維和解決問題的能力。

由美國中小學人工智能教育指導工作組制定的國家指南將中小學生需要了解的人工智能知識分成了5個主題：感知、表示和推理、機器學習、人機交互、社會影響。其規劃的中小學生人工智能教育均以這5個主題為基本框架，并在此基礎上設計了各主題的主要概念和各學段不同層次的學習目標。

日本、芬蘭等國家將編程課納入人工智能教育培養體系，以培養學生的計算思維、設計思維和問題解決能力。由芬蘭政府支持的芬蘭教育協會（Education Finland）與芬蘭教育聯盟（Education Alliance Finland）創建了專門的編程學校，深度挖掘編程與人工智能之間的內在邏輯，為中小學校提供了從理論到實踐的指導。日本以編程教育為抓手，按學生的認知能力劃分課程階段，逐步提升學生對人工智能的認知能力與技術能力。截至目前，日本所有的中小學校都將編程教育列為必修課，同時注重將編程思維融入其他科目。

在中小學階段實施人工智能教育，對教師的數字素養也提出了更高的要求。《北京共識——人工智能與教育》指出，要“強化教師培訓機構并制定適當的能力建設方案，支持教師為在富含人工智能的教育環境中有效工作做好準備”。芬蘭國家教育委員會投入了充分的資金大力開展教師編程培訓，幫助教師理解編程并將之作為教學和學習的工具。韓國教育部將“數字素養”納入教師的職業標準，并建立了人工智能教育聯盟與政策實驗室（AI Eduction Alliance & Policy Lab），作為未來教師人工智能素養提升的專門機構和學習平臺。

社會資源體系建設

人工智能教育的實施是一項系統工程，涉及政府、學校、教師等多方主體。一般來說，世界主要發達國家多以“政府為主導， 地方協同，企業、民間組織和高校參與”的方式，從資源平臺、可視化環境建設等方面來構建人工智能教育體系。

美國中小學人工智能教育指導工作組推出了“AI4K12”在線平臺，對現有的人工智能教育的實體資源，諸如教科書等進行了信息化處理，并建立了面向全美50個州的免費資源庫，以支持全美各地的中小學人工智能教育。韓國教育部近年來重點推廣“人工智能數字教科書”，在中小學的多個學科中引入AI數字教科書，以支持中小學生的個性化學習。

除了數字資源平臺建設，芬蘭、日本為幫助教師在課堂上順利開展編程教育，還特別重視可視化編程環境的建設。芬蘭政府一方面加大資金投入，并與知名IT公司合作，為學生提供編程學習的硬件支持；另一方面，部分學校與游戲公司共同開發基于游戲的數字資源和平臺，以激發學生對編程的興趣。日本文部科學省在２０１８年制定了《教育領域ＩＣＴ環境發展五年計劃（２０１８—２０２２）》，提出每年提供1805億日元用于學校ＩＣＴ環境的建設。

在全球中小學階段的人工智能教育實踐中，目前仍存在著軟硬件資源缺乏、教學模式較為單一、師資緊缺等問題，但聯合國教科文組織對于人工智能教育可能帶來的各地區數字鴻溝加劇的現象格外關注。《北京共識——人工智能與教育》認為，人工智能教育的相關政策必須促進公平和普惠地獲取人工智能技術，以在全球范圍內促進教育公平和教育平等。