解析中小學人工智能課程：從內容體系到實踐取徑

人工智能作為第四次工業革命的重要驅動力和關鍵技術，促進了各行業系統性、深層次變革，成為各個國家社會改革和人才競爭的關鍵力量，人工智能教育也日益成為各國政府布局未來發展的核心戰略設計。就當前我國中小學人工智能課程建設來說，在實踐推進中還存在以下問題——

首先，人工智能課程國家課標體系還不完善。目前，只有在初中信息科技課程標準和高中信息技術課程標準涉及人工智能課程內容，小學階段則還缺乏課程標準的引導，不利于人工智能教育普及；另一方面，人工智能教材缺乏一致性，中小學采用的人工智能教材多由各地、各出版社、各校自行編寫，編寫主體多元但缺少統一規范，導致教材內容與質量參差不齊。其次，人工智能課程知識內容及其學習設計有待進一步提升。當前的人工智能課程重視技能訓練，輕視學生智能素養培育；課程內容知識成人化，不符合中小學生認知特點和心理特點；課程知識碎片化，沒有有效形成小、初、高螺旋上升的知識體系。最后，人工智能課程實踐路徑不明晰。目前中小學人工智能課程實施路徑多元，大多基于信息科技課程、校本課程或社團課開展，即便有少數學校專門開設了人工智能課程，也并沒有面向所有學段全部學生，人工智能課程實踐校際差異大。此外，一些學校對人工智能課程實踐理解存在偏差，如認為創客、機器人、編程、STEAM課程等就是人工智能課程。

基于此，本文嘗試剖析人工智能課程內容的具體指向，為廣大中小學提供課程設計思路、明晰課程實踐路徑。

中小學人工智能課程的內容指向

同頻時代發展。科技日新月異，教育工作者須緊跟時代發展趨勢，密切關注人工智能領域最新動態和前沿技術，并及時將其融入課程與教學。多元化的課程內容和課程資源獲取更加及時、快捷和高效，尤其是生成式人工智能技術，如文心一言、Kimi、豆包、訊飛星火等大語言模型及其應用的出現，使師生能依據自身需求快速生成個性化課程內容，師生與智能體交互也促使課程內容伴隨式生成。因此，應在中小學人工智能課程內容中融入人工智能領域的前沿知識和應用案例，這不僅可以讓學生了解人工智能技術的最新發展方向，還能培養其對新興技術的敏感性和適應性，使其能更好地在智能社會中健康成長。

聚焦智能素養。中小學人工智能課程建設應以提升中小學生智能素養為宗旨，包含智能意識、智能思維、智能應用與創造以及智能社會責任這四個核心要素。它們是中小學生在接受人工智能教育過程中，逐步形成的有關人工智能知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀的綜合表現。

具體來說，在智能意識方面，課程應聚焦在學生對不同場景中人工智能應用情況的判斷，例如區分人類智能與機器智能，知曉人工智能發展歷史、基本分類與概念，理解其有限替代作用、優勢與缺陷及其未來發展方向。在智能思維方面，課程應聚焦在學生對于人工智能核心理念的理解，比如能在學習任務里運用相關概念以界定、分析問題，用合適方法處理數據、提取特征，經判斷、分析、實驗選取或創造正確算法形成方案，同時能總結利用人工智能解決問題的過程與方法，并將其遷移至其他領域同類問題。在智能應用與創造方面，課程應聚焦在學生對人工智能技術相關優勢與局限的認識，例如用人工智能技術優化實踐并開展創造性活動。在智能社會責任方面，課程應聚焦于學生對人工智能所起作用的理解，以及對數據和算法偏見所產生影響的認識，如形成數據安全意識與能力，關注技術創新對社會的影響，對相關新觀念和新事物持積極態度并具備理性判斷與責任行動能力等。

迭代知識體系。中小學人工智能課程建設的核心是對人工智能知識的選擇與組織，學生能否有效理解并創新應用其所學內容，取決于其是否掌握完備的知識體系。鑒于時代發展性，中小學人工智能課程知識體系應具備以下特征——

一是科學性，課程知識要符合學生認知發展規律，且不能出現科學性錯誤；二是系統性，課程知識應貫通小學、初中和高中各階段，呈現螺旋式上升的知識邏輯，涵蓋人工智能基本概念、原理、倫理和應用等方面，從基礎到進階，循序漸進地引導學生深入學習；三是動態發展性，課程知識應兼顧前沿型、應用型和創新型知識的融合，依據人工智能技術進展而動態發展。只有兼具以上特征，人工智能課程才能讓學生基于明晰的知識體系，在“做中學”建構知識、在“用中學”內化素養，在“創中學”提升能力。

面向學科整合。從人工智能自身屬性來看，其與數學、物理、計算機科學、心理學等眾多學科緊密相關。從學生智能素養培養來看，單一課程的內容不足以支撐學生智能素養的有效培養，因此需要融合其他課程內容協同發力。中小學人工智能課程內容應充分體現跨學科融合特性，促進跨學科知識的交叉與融合。在設計課程內容時，應引導學生運用多學科知識理解人工智能問題，如利用數學知識理解算法原理，借助物理學理論理解傳感器工作機制等。通過跨學科學習，能夠拓寬學生的知識視野，培養其綜合運用系統性知識解決復雜問題的能力。

中小學人工智能課程的內容設計

以主題概念建構中小學人工智能課程體系。學科主題概念是學科核心知識的重要體現，具有相對穩定性、共識性和統領性特征，涵蓋了學科知識的邏輯架構及綜合應用方法。面對當前人工智能課程知識復雜化、碎片化問題，學科主題概念提供了有效的解決思路，它能夠整合碎片化知識，為學生提供具有邏輯性和連貫性的知識框架，避免出現“知識迷航”現象。

有關中小學人工智能課程主題概念，經過近些年的發展，國內外相關政策文件或研究給出了日益明確的定位——

2020年，教育部發布的《普通高中信息技術課程標準（2017年版2020年修訂）》提到，選擇性必修課程中的“人工智能初步”模塊包括人工智能基礎、簡單人工智能應用模塊開發、人工智能技術的發展與應用三部分內容。

2021年，中國教育學會中小學信息技術教育專業委員會發布的《中小學人工智能課程開發標準（試行）》指出，小初階段人工智能課程內容應涵蓋人工智能與社會、人工智能與人類智能、人工智能原理與技術。

2021年，中央電化教育館發布的《中小學人工智能技術與工程素養框架》指出，在小初高階段應培養學生人工智能與人類、人工智能與社會、人工智能技術、人工智能系統設計與開發四個方面的內容。

2022年，教育部發布的《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》提到，初中階段“人工智能與智慧社會”模塊包括三部分內容：人工智能的基本概念和常見應用，人工智能的實現方式，智慧社會下人工智能的倫理、安全與發展。

2022年，北京師范大學未來教育高精尖創新中心、騰訊開展合作，圍繞“人工智能知識體系與項目實踐”進行人工智能課程開發，所涉及的內容包括智能設備初識、數據與編碼、基礎算法、過程與控制、人工智能的基礎與實現、人工智能的應用與倫理等。

2023年，華東師范大學、上海人工智能實驗室聯合發布的《中小學人工智能課程指南》指出，小初高階段人工智能課程內容包括人工智能概念與歷史、人工智能應用與技術、人工智能感知與數據、人工智能方法與實現、人工智能倫理與社會。

2024年，聯合國教科文組織發布的《學生人工智能能力框架》指出，小初高階段學生應具備的關鍵能力包括以人為本的人工智能觀念、人工智能倫理、人工智能底層技術和應用、人工智能系統設計。

通過對比、梳理上述各文件中有關人工智能的內容可知，經過這些年的發展，中小學人工智能課程主題概念正逐步明晰，為中小學人工智能課程內容設計提供了參考經緯。我們可將這些主題概念作為邏輯出發點，以螺旋上升方式貫通設計中小學人工智能課程內容體系。

基于學生認知特征設計人工智能課程。中小學人工智能教育要依據學生的認知特征，分層、系統地推進人工智能課程建設。

小學階段：小學生的認知處于由具體形象思維向抽象邏輯思維過渡的階段，對新鮮、有趣的學習內容充滿好奇。低年級時以具體形象思維為主，隨著年級升高，逐漸向抽象邏輯思維過渡。小學階段人工智能課程目標應強調“感知”和“體驗”，課程內容應定位為“基礎課程”。低年級段應側重感知體驗，通過展示有趣的人工智能應用實例，如智能語音助手、圖像識別游戲等，讓學生直觀感受人工智能的魅力，激發其學習興趣。高年級段則應在感知體驗的基礎上，進一步引導學生通過模仿簡單的人工智能案例，如利用編程工具實現簡易的智能分類程序，初步理解人工智能的基本原理和應用場景，為后續學習打下基礎。

初中階段：初中生開始具備抽象邏輯思維以及假設、演繹推理能力。初中階段人工智能課程目標應強調“理解”和“應用”，課程內容應定位為“進階課程”。課程需著重讓學生理解物聯網、大數據與人工智能的關系，使他們認識到這些技術相互支撐、共同推動社會發展的作用。例如通過實踐項目，使學生了解智能家居系統里物聯網設備采集數據的方式、大數據技術處理與分析數據的過程以及理解人工智能算法依據數據展開智能決策的原理。同時，引導學生正確對待人工智能帶來的倫理與安全挑戰，培養其在技術應用中的責任意識和道德觀念。

高中階段：高中生的抽象邏輯思維更為成熟。因此，高中階段人工智能課程目標應強調“創新”和“發展”，課程內容應定位為“創新課程”。課程應側重于讓學生深入描述人工智能的特征，并能夠利用開源框架搭建相對復雜的智能系統，如開發一個基于深度學習的圖像識別應用或自然語言處理聊天機器人。此外，要讓學生了解人工智能領域的最新進展，關注國際前沿研究成果，并能客觀分析智能技術對社會的影響，包括就業結構、社會倫理、文化傳播等方面，從而培養其獨立思考和批判性思維能力。

中小學人工智能課程的實踐取徑

在實際開展人工智能課程時，需要基于不同學生的群體定位采用不同的課程實踐方式，建議分層實施，以多層次發展學生智能素養，如面向所有學生群體，應開設人工智能普適性課程，采用信息科技和校本課程相結合的方式。信息科技課程作為國家課程，是每個學生必學的內容，也是學生們學習人工智能知識的主要方式，但目前人工智能課程知識體系并不完善，課程內容也存在一定的滯后性，因此需要與校本課程相融合，從而提高人工智能課程的系統性與前沿性。學校的人工智能校本課程可整合已有的國家和區域資源，結合自身特色和學生需求自行開發，確保每個學生都有機會接觸和學習人工智能知識。如針對學有余力、對人工智能有濃厚興趣的學生，可以采用社團課、競賽班等形式，為學生提供深入學習、實踐的平臺以及充足的個性化發展空間，滿足不同學生的興趣愛好和特長發展需求。

中小學人工智能課程建設對智能時代培養創新潛質青少年具有重要意義。需要教育工作者、研究者以及社會各界共同努力，不斷探索和完善課程體系，迭代優化教學方法和資源配置，持續創新深化并不斷總結實踐經驗，以確保中小學人工智能課程有效實施，為學生的未來發展奠定堅實基礎，助力我國在人工智能時代的教育創新與人才培養。