改革信息科技課程 推動人工智能教育

【中圖分類號】G434【文獻標志碼】A【論文編號】1671-7384（2025）06-008-03

人工智能是信息科技的一個重要研究領域。自計算機問世以來，信息科技沿著以計算機為核心，到以互聯網為核心，再到以人工智能為核心的脈絡持續發展，促進了社會數字化、網絡化、智能化的建設。新一代人工智能的普及與應用對人們社會生存與發展能力提出了新要求，賦予學校信息科技課程新任務。

明晰人工智能素養特征，豐富信息科技學科核心素養

核心素養是課程育人價值的集中體現，是學生通過課程學習逐步形成的正確價值觀、必備品格和關鍵能力1。在信息科技課程中，對學生加強人工智能教育就需要針對社會發展需求分析人工智能素養特征，按照學生認識能力刻畫人工智能素養等級水平，將人工智能素養發展要求合理融入信息科技學科核心素養中。

（1）針對社會發展需要培育人工智能素養。人工智能素養是學生在接受人工智能教育中逐步形成的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，是學生生存于智能環境中意識、思維、創新、責任等方面的整體性發展。在意識方面，學生要能敏銳感知到人工智能技術革新及其對社會發展的影響，感受到人工智能帶來便利時也能認識到可能引發的潛在問題，有意識地規避人工智能引發的潛在風險；在思維方面，能理解人工智能的感知、推理、預測、決策過程，針對問題需求設計人工智能解決問題方案，領悟應用人工智能解決問題的方法，并遷移應用于解決其他問題；在創新方面，發揮“人工智能 + 優勢，在解決問題過程中探索“人工智能 +^′ 的新方法、新路徑和新模式；在責任方面，能夠按照相關法律法規與人工智能倫理道德進行自我約束，積極維護智慧社會秩序，逐步養成人工智能應用的好行為和好習慣。

（2）按照學生認知規律劃分人工智能素養水平等級。學生人工智能素養提升是循序漸進、持續發展的過程。為推動人工智能教育可持續性，中小學人工智能教育需要明確人工智能素養發展水平與表現特征，形成有序進階、可測可評的素養等級，對學生人工智能價值體認與踐行、知識綜合運用、問題解決能力進行綜合指導。學生人工智能素養水平表現是整合人工智能素養表現的不同方面，針對不同復雜程度活動情境中學生應用人工智能概念原理、思維方法解決問題的關鍵特征，呈現出由低向高逐漸遞進的關系。例如：在智能思維層面，從個人熟悉的智能情境應用（例如，學校圖書館刷臉借書）到新場景的智能探索（例如，某一陌生智能場景交互問題的判斷與分析），再到結合智能技術創新解決問題新方法等，逐步反映出學生智能思維水平的遞進。學生人工智能素養水平等級劃分為人工智能教學過程中內容設計、教學實施和學習評價提供了指導。

（3）加強人工智能素養融合，豐富信息科技學科核心素養。信息科技課程所要培養的核心素養包括信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任，這四個方面互相支持、互相滲透，共同促進學生數字素養與技能的提升。人工智能發展賦予信息科技學科核心素養新的內涵和特征。因此，在明晰人工智能素養基礎上，還需從素養表現特征和等級水平層面，將人工智能素養合理融入信息科技核心素養之中。其中在素養表現特征方面，將人工智能素養與信息科技學科核心素養相融合，體現了信息科技教育的時代特征；在等級水平方面，將人工智能素養水平等級內容融入到信息科技學科核心素養等級中，可進一步加強信息科技學科核心素養對教育教學的指導功能。

梳理人工智能核心概念，完善信息科技課程內容結構

（1）課程內容結構是一個分層組織的知識系統。奧蘇伯爾認為每門課程都有一個分層次的概念和命題結構，其頂端是一些包容性很大的抽象概念，包含了結構中處于低水平的較為具體的概念[2]。人工智能作為信息科技課程的一條邏輯主線，有其自身核心概念和知識邏輯，同時與數據、算法、網絡、信息處理、信息安全的課程邏輯主線有著必然聯系，共同搭建起信息科技課程內容結構。在信息科技課程改革過程中加強人工智能教育就需要梳理人工智能核心概念，將此融入信息科技課程中，完善信息科技課程內容結構。

（2）依據人工智能知識邏輯梳理核心概念。概念是人們在認識過程中，從感性認識上升到理性認識，把所感知事物的共同本質特點抽象出來加以概括的一種意義表達。從學科發展來看，每個學科領域都有其獨特的概念界定與術語體系。人工智能研究發展過程中也逐步形成了其特有的核心概念。2019年，美國人工智能協會和計算機科學教師協會研制的“K-12人工智能教育指南”以感知、表示與推理、機器學習、人機交互和社會影響五個大概念為基礎，構建了中小學人工智能的核心概念體系。2023年，我國中小學人工智能課程指南課題組在“中小學人工智能課程指南”中以“概念與歷史”“應用與技術”“感知與數據”“方法與實現”“倫理與社會”主題方式設計課程內容，支持人工智能核心素養落實。人工智能核心概念梳理與界定明確了適合中小學生學習的核心內容，如同“錨點”一樣為學生核心素養發展打下基礎，也為將人工智能知識融入信息科技課程中確立“銜接點”，強化了信息科技課程內容的相互關聯。

（3）按照學生學習進階建立人工智能內容體系。人工智能教育內容體系既反映出核心概念在不同年級學生學習時由易到難螺旋式上升的縱向遞進關系，體現出概念之間相互融合構成在同一年級學生學習內容的橫向關聯關系。例如，分析“感應”（感知的下屬概念）內容時，按照學生認知能力可梳理出“找到并識別電腦、手機、機器人和其他設備上的傳感器（攝像頭、麥克風）（2年級）一說明計算機感應與人類感應的不同之處（3＼～5年級）一舉例說明智能代理如何結合來自多個傳感器的信息（6＼～8年級）—描述各種類型的計算機傳感器的限制和優勢（9＼～12年級）”由易到難遞進式的內容主線。該主線如同“絲線”一樣把零散知識組織起來，支持學生理解概念及原理間相互關系及相互作用，為提升學生人工智能素養搭建了“腳手架”。此外，同一年級人工智能學習內容中，其中的概念互聯共同組成了某一年級學生的學習內容，例如9年級“人工智能與智慧社會”模塊內容要求包括“了解人工智能的基本特征及所依賴的數據、算法和算力三大技術基礎”“初步了解人工智能中的搜索、推理、預測和機器學習等不同實現方式”，這些內容要求將數據、算法、算力、搜索、推理、預測、機器學習等概念結合在一起，學生通過主題活動將人工智能概念統合為體系化的學習內容，引導學生在主題活動中，綜合學習和應用人工智能知識，完成主題活動任務，領悟人工智能技術工具應用方法與策略，進而能安全、自信、負責地應用人工智能。

（4）整合人工智能概念，完善信息科技課程內容結構。從課程內容來看，信息科技中的數據、算法、算力是人工智能技術發展的重要支撐，人工智能中的圖像識別與理解、自然語言處理、多模態內容生成等技術創新又給信息科技領域注入新活力，增強了信息科技教育的前沿性與時代性。因此，確定人工智能教育內容體系后還需要依據學生認知能力和知識邏輯關系，將人工智能內容融入信息科技不同年級的課程模塊中。例如，信息科技課程“身邊的算法”模塊將“推薦算法思想”融入學習內容中，幫助學生理解由于智能系統針對用戶習性、偏好以及心理特征有針對性推薦信息所造成的“信息繭房”問題，提高學生的信息辨別和選用意識。可見，為有效開展人工智能教育，還需要加強人工智能與信息科技課程中其他邏輯主線的整體融合，通過結構化、綜合性內容的學習，提高學生在智慧社會中的適應力、勝任力和創造力。

借鑒信息科技教學實踐成果，以項目活動促進學生人工智能素養提升

為有效開展素養導向的教學，《普通高中信息技術課程標準（2018年版2020年修訂）》要求把握項目學習本質，以項目整合課堂教學[3]。項目學習很大程度上還原了學習的本質，這種基于真實情境的學習能促進學生對信息問題的敏感性、對知識學習的掌控力、對問題求解的思考力的發展。人工智能教學實施可以借鑒已有項目教學成果，加強人工智能學習內容與學生經驗、社會生活的聯系，強化人工智能學習內容與真實問題的整合，統籌設計人工智能項目活動，引導學生在項目活動中“學人工智能”“用人工智能學”和“用人工智能創新”。

（1）通過項目活動引導學生“學人工智能”。提高學生人工智能素養需要引導學生“學人工智能”，掌握人工智能基本知識與原理。《義務教育課程方案（2022年版）》強調變革育人方式、突出實踐，加強課程與生產勞動、社會實踐的結合，充分發揮實踐的獨特育人功能。因此，學生“學人工智能”過程中，就有必要創設適合學生學習和生活經驗的項目活動，引導學生在實踐活動中完成任務，思考解決問題的方法與策略，建構人工智能知識與技能。例如，制作“智能分類垃圾”項目活動中，在明確垃圾分類基礎上，引導學生借助人工智能學習平臺采集各類數據，體驗機器學習的過程，完成模型訓練，應用訓練模型對其他物品進行識別。

（2）通過項目活動促進學生“用人工智能學”。素養導向的人工智能教育不只是停留于知識積累，還需提高學生用人工智能解決學習問題的能力，即“用人工智能學”。跨學科項目活動將人工智能知識與其他學科知識相結合，運用兩種或兩種以上的學科方法分析和解決問題，強調學科方法融合，引導學生用跨學科視角理解身邊的世界。事實上，人工智能本身就是一個多學科融合的領域，涉及數學、心理學、神經生理學、計算機科學、認知科學等學科知識。因此，為幫助學生更好地理解和應用人工智能，通過綜合實踐加強跨學科學習內容與學生直接經驗的聯系，建立起“學科合作”的情境與任務，將多種學科方法用于解決真實問題中。例如，“智能環境支持的英語學習”項目活動，通過智能化語言學習環境把人工智能中“語音識別一推理預測一做出決策一生成內容”解決問題方法與英語學習“口語練習一結果分析一自我調整一提高學習”過程結合起來，在創新學生語言學習方法與工具時，也加強了學生對人工智能應用的深入理解。

（3）通過項目活動助力學生“用人工智能創新”。人工智能作為新一輪產業的核心驅動力，催生出新技術、新產品，賦能傳統行業的變革，通過“人工智能 + ”引發經濟結構的重大變革，實現社會生產力的整體躍升。在創新作為社會發展第一動力的要求下，人工智能教育要促進學生創新能力培養，引導學生“用人工智能創新”，能針對具體問題情境合理選擇智能工具，通過“人工智能 + ”創新解決問題方法，具備人工智能應用安全防范的意識與能力，推動教育新生態的建設與發展。例如，針對學校安全管理難題設計“校園智能安全預警系統”項目，學生應用圖像識別技術創新學校陌生人員監測與預警方法，在探究應用人工智能解決校園安全管理難題時，提升了人工智能創新能力。可見，項自活動支持下的人工智能學習還應立足實踐、看眼創新，為學生創新能力發展提供更為寬松的空間，在積極探索和協同合作的過程中加強學生人工智能創新能力。

人工智能作為信息科技的一項重要研究領域，其教育實施更需要與信息科技課程進行有機融合，在信息科技課程已有成果基礎上合理融入人工智能素養發展要求與知識內容，創新教育教學方法，以高質量信息科技課程建設促進學生人工智能素養提升。

注：本文系人民教育出版社“十四五”規劃2023年度重點課題“素養導向的信息科技生成式學習手冊研制及創新應用”（課題編號：2023GHB02）研究成果

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.義務教育信息科技課程標準（2022年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2022：4.

[2]邵瑞珍，教育心理學[M]．上海：上海教育出版社，1996：330.

[3]中華人民共和國教育部．普通高中信息技術課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020：45.

作者單位：華東師范大學教育信息技術學系

編輯：王曉波