中小學(xué)人工智能教育課程設(shè)計思路與實施策略的區(qū)域探索

中圖分類號：G434文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A論文編號：1674-2117（2025）19—0008-04

人工智能作為引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的戰(zhàn)略性技術(shù)，正深刻改變?nèi)祟惿a(chǎn)生活方式，我國已經(jīng)將其上升為國家發(fā)展戰(zhàn)略。人工智能發(fā)展靠科技，科技發(fā)展靠人才，人才涌現(xiàn)靠教育。筆者所在省委、省政府高度重視人工智能教育，要求2025年秋季學(xué)期在中小學(xué)全面開設(shè)人工智能教育課程，為構(gòu)建具有安徽特色的中小學(xué)人工智能教育體系奠定基礎(chǔ)。

中小學(xué)人工智能教育課程設(shè)計思路

1.立足核心概念，構(gòu)建學(xué)科體系

（1）錨定人工智能核心大概念

聚焦學(xué)科本質(zhì)，凝練核心大概念。圍繞“人工智能”這一基準(zhǔn)概念，系統(tǒng)推演出人工智能基礎(chǔ)、人工智能技術(shù)、人工智能原理、人工智能倫理與社會四大核心大概念，明確各概念的內(nèi)涵界定與外延范圍，將其作為學(xué)科體系構(gòu)建的基礎(chǔ)框架，并進(jìn)一步拆解為適合中小學(xué)教學(xué)場景的具體可實施內(nèi)容，確保課程內(nèi)容兼具科學(xué)性與實操性。

明晰模塊內(nèi)容，構(gòu)建課程知識體系。人工智能基礎(chǔ)模塊涵蓋人工智能的定義、特征、發(fā)展歷程及其與社會各領(lǐng)域的融合應(yīng)用，著重幫助學(xué)生建立對人工智能的整體認(rèn)知。人工智能技術(shù)模塊聚焦關(guān)鍵技術(shù)的工作過程與實踐路徑，系統(tǒng)介紹感知技術(shù)、認(rèn)知技術(shù)、生成技術(shù)和具身智能技術(shù)等前沿技術(shù)，通過典型應(yīng)用場景解析技術(shù)實現(xiàn)方式。人工智能原理模塊深入揭示技術(shù)背后的內(nèi)在機(jī)理，重點講解數(shù)據(jù)、算法、算力等核心要素，系統(tǒng)闡釋機(jī)器學(xué)習(xí)、推理、搜索、預(yù)測等基本原理。人工智能倫理與社會模塊圍繞人工智能帶來的倫理挑戰(zhàn)、社會責(zé)任和法律法規(guī)展開，通過真實案例探討隱私保護(hù)、算法公平、技術(shù)安全等議題，實現(xiàn)技術(shù)教育與價值觀教育的有機(jī)融合。

（2）構(gòu)建多層次體系結(jié)構(gòu)

為確保核心大概念有效落地需將其分解為更為具體的子概念，再根據(jù)中小學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)和認(rèn)知規(guī)律，將子概念繼續(xù)拆分為可教可學(xué)知識。通過搭建“大概念一子概念一知識點”層級結(jié)構(gòu)，形成清晰的內(nèi)容傳導(dǎo)路徑，整個層級結(jié)構(gòu)最終服務(wù)于學(xué)生素養(yǎng)的達(dá)成，避免課程內(nèi)容碎片化。

人工智能課程建設(shè)初期面臨“無課標(biāo)、無教師、無教材、無資源、無裝備”的困境，因此小學(xué)、初中、高中三個學(xué)段均需從零起步構(gòu)建獨立的課程體系，開展頂層設(shè)計，確保課程基本方向與覆蓋范圍的一致性，同時兼顧各學(xué)段的認(rèn)知差異，形成“各學(xué)段獨立成體系、整體貫通相銜接”的課程格局。

在核心大概念下，分解出若干子概念。構(gòu)成單元教學(xué)的核心主題。例如，在“人工智能技術(shù)”模塊中，分解出“圖像識別”“語音識別”“自然語言處理”“機(jī)器人技術(shù)”等子概念。這些子概念是組織單元內(nèi)容的核心，如小學(xué)四年級下冊可圍繞“圖像識別與機(jī)器人技術(shù)”子概念設(shè)計單元教學(xué)內(nèi)容。

子概念進(jìn)一步細(xì)化為具體、可操作的知識點與技能點，并明確體現(xiàn)在每一課的教學(xué)目標(biāo)中，確保每節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)清晰可達(dá)成。例如，在“圖像識別”子概念下，知識點可設(shè)定為“人臉識別的工作原理（數(shù)據(jù)采集、模型比對）”；在“數(shù)據(jù)處理子概念下，知識點包括“數(shù)據(jù)標(biāo)注的方法”“訓(xùn)練簡單模型”等內(nèi)容。

（3）強(qiáng)化跨學(xué)段貫通機(jī)制

核心大概念的呈現(xiàn)應(yīng)遵循學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，在不同學(xué)段以不同的深度和廣度反復(fù)出現(xiàn)，實現(xiàn)從感知體驗到理性理解、從基礎(chǔ)實踐到創(chuàng)新應(yīng)用的螺旋上升。三個學(xué)段的內(nèi)容在同一大概念統(tǒng)領(lǐng)下，遵循“由表及里、由淺入深、由體驗到創(chuàng)新的邏輯，形成連貫且遞進(jìn)的學(xué)習(xí)路徑，避免學(xué)段間內(nèi)容重復(fù)或斷層。

小學(xué)階段以初步感知為核心，聚焦人工智能基礎(chǔ)與應(yīng)用場景。例如，三年級課程圍繞“生活”與“學(xué)習(xí)”兩大場景，通過接觸智能音箱門禁、學(xué)習(xí)助手等具體設(shè)備，讓學(xué)生直觀感受人工智能的存在與便利，初步了解其應(yīng)用場景和外部功能，激發(fā)探究興趣。

初中階段以理解實踐為核心，聚焦技術(shù)原理與基本實踐方法。學(xué)生在體驗的基礎(chǔ)上探究技術(shù)背后的工作流程和基本原理，如機(jī)器學(xué)習(xí)的基本流程、圖像識別的步驟等，并通過項目式學(xué)習(xí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、模型訓(xùn)練、智能體搭建等簡單實踐，從“用什么”向“怎么用”和“為什么用”過渡。

高中階段以系統(tǒng)整合為核心，聚焦技術(shù)體系與社會倫理內(nèi)涵。學(xué)生需系統(tǒng)理解數(shù)據(jù)、算法、算力等核心要素的內(nèi)在聯(lián)系，綜合運用多種技術(shù)解決復(fù)雜問題，如區(qū)別機(jī)器學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)、優(yōu)化算法參數(shù)、部署簡易系統(tǒng)等。同時，更加強(qiáng)調(diào)對技術(shù)社會影響、倫理爭議和戰(zhàn)略意義的深度思考與辯證分析，完成從技術(shù)理解到價值判斷的升華。

2.聚焦時代新人，確立培養(yǎng)目標(biāo)

由于國家層面沒有明確人工智能教育的核心素養(yǎng)要求，因此筆者所在研究團(tuán)隊構(gòu)建了“認(rèn)知一思維一技能—價值觀”四位一體的目標(biāo)框架，每個學(xué)段目標(biāo)層級不同，構(gòu)成螺旋上升體系。

（1）關(guān)聯(lián)國家戰(zhàn)略確定目標(biāo)體系中小學(xué)人工智能教育承載著為國家未來發(fā)展戰(zhàn)略奠基的使命，因此目標(biāo)設(shè)定需具備高站位的戰(zhàn)略視角：一方面，通過普及性通識教育，為全體學(xué)生奠定人工智能基礎(chǔ)素養(yǎng)；另一方面，通過項目實踐與創(chuàng)新活動，發(fā)現(xiàn)并培養(yǎng)人工智能領(lǐng)域的拔尖創(chuàng)新人才，為國家科技發(fā)展儲備后備力量。

課程目標(biāo)旨在通過普及教育，為各行各業(yè)與人工智能深度融合儲備未來人才。同時，結(jié)合安徽省產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，培養(yǎng)服務(wù)于地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的潛在人才，體現(xiàn)教育服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的功能。

目標(biāo)體系堅持正確的育人導(dǎo)向，將社會主義核心價值觀、倫理責(zé)任、家國情懷融入其中。特別引導(dǎo)學(xué)生理解科技自主可控的戰(zhàn)略意義，培養(yǎng)其民族自豪感與使命感，立志為發(fā)展國家自主創(chuàng)新的人工智能技術(shù)貢獻(xiàn)力量。

（2）分學(xué)段設(shè)定學(xué)科目標(biāo)

小學(xué)階段注重啟迪興趣和奠基素養(yǎng)：在認(rèn)知目標(biāo)上，要求學(xué)生理解人工智能的核心概念與技術(shù)原理，掌握機(jī)器學(xué)習(xí)的基本流程與方法；在技能目標(biāo)上，側(cè)重實踐應(yīng)用能力培養(yǎng)，指導(dǎo)學(xué)生使用人工智能工具解決實際問題；在思維目標(biāo)上，通過工程項目實踐培養(yǎng)系統(tǒng)分析與問題解決能力，形成工程思維雛形；在價值觀目標(biāo)上，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識技術(shù)的局限性與“雙刃劍”效應(yīng)，培養(yǎng)批判性思維與社會責(zé)任感。

專題

初中階段強(qiáng)調(diào)認(rèn)知深化和能力發(fā)展：在認(rèn)知目標(biāo)上，要求學(xué)生理解人工智能的核心概念和技術(shù)原理，掌握機(jī)器學(xué)習(xí)的基本流程和方法；在技能目標(biāo)上，注重實踐應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生使用人工智能工具解決實際問題的能力；在思維目標(biāo)上，通過工程項目實踐，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)分析和解決問題的能力，形成工程思維的雛形；在價值觀目標(biāo)上，強(qiáng)化科技倫理與社會責(zé)任的踐行，培養(yǎng)學(xué)生立足國家戰(zhàn)略的全局觀與使命感。

高中階段注重創(chuàng)新提升與系統(tǒng)思維：在認(rèn)知目標(biāo)上，要求學(xué)生建立完整的人工智能知識體系，理解技術(shù)發(fā)展的前沿動態(tài)與未來趨勢；在技能目標(biāo)上，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)，指導(dǎo)學(xué)生完成從需求分析到系統(tǒng)部署的全流程實踐；在思維目標(biāo)上，注重系統(tǒng)思維與創(chuàng)新思維的融合，要求學(xué)生具備跨學(xué)科知識整合與創(chuàng)造性解決問題的能力；在價值觀目標(biāo)上，強(qiáng)化科技倫理與社會責(zé)任的踐行，培養(yǎng)學(xué)生立足國家戰(zhàn)略的全局觀與使命感。

3.依據(jù)認(rèn)知規(guī)律，設(shè)計課程內(nèi)容

課程內(nèi)容是課程目標(biāo)與教育理念的具體載體，內(nèi)容選擇與組織需嚴(yán)格遵循不同學(xué)段學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律，兼顧知識學(xué)習(xí)與能力培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用與創(chuàng)新并重。各學(xué)段課程均涵蓋人工智能基礎(chǔ)、人工智能技術(shù)、人工智能原理、人工智能倫理與社會四大模塊，但模塊內(nèi)容的深度與廣度隨學(xué)段升高逐步拓展，形成分層遞進(jìn)、螺旋上升的內(nèi)容體系，確保課程內(nèi)容與學(xué)生認(rèn)知水平適配。

（1）遵循學(xué)科認(rèn)知發(fā)展路徑

對新知識的建構(gòu)普遍遵循“具身體驗一抽象認(rèn)知一實踐應(yīng)用—創(chuàng)新拓展”的規(guī)律，人工智能通識課程內(nèi)容設(shè)計需充分體現(xiàn)這一邏輯，構(gòu)建“體驗—認(rèn)知—實踐—創(chuàng)新”的學(xué)科認(rèn)知發(fā)展路徑，確保學(xué)生循序漸進(jìn)掌握知識與技能。

小學(xué)階段以體驗感知為主：設(shè)計趣味性、互動性強(qiáng)的課程內(nèi)容，讓學(xué)生在“玩中學(xué)”“用中學(xué)”中感受人工智能的技術(shù)魅力，積累豐富的感性經(jīng)驗，為后續(xù)抽象概念學(xué)習(xí)奠定堅實基礎(chǔ)。

初中階段以認(rèn)知實踐為主：初中生認(rèn)知能力逐步向抽象思維過渡，內(nèi)容設(shè)計需側(cè)重引導(dǎo)學(xué)生探究技術(shù)背后的“為什么”與“怎么做”，如通過項目式學(xué)習(xí)探究圖像識別的工作過程、了解自然語言處理的基本流程、搭建簡易智能安防模型等，實現(xiàn)從認(rèn)知理解到初步實踐的轉(zhuǎn)化。

高中階段以創(chuàng)新應(yīng)用為主：高中生的抽象思維與系統(tǒng)思維能力進(jìn)一步發(fā)展，內(nèi)容設(shè)計需引導(dǎo)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識開展復(fù)雜、完整的系統(tǒng)級實踐與創(chuàng)新，如指導(dǎo)學(xué)生開發(fā)涵蓋需求分析、技術(shù)選型、功能實現(xiàn)、測試優(yōu)化等流程的智能應(yīng)用方案，提升創(chuàng)新實踐能力。

（2）根據(jù)學(xué)段設(shè)計遞進(jìn)式內(nèi)容

小學(xué)階段圍繞學(xué)生最熟悉的個人生活圈（家、小區(qū)、學(xué)校）和學(xué)習(xí)場景來組織。三年級上冊“走近我的智能生活”單元聚焦家庭和社區(qū)設(shè)備，下冊“解鎖我的AI學(xué)伴”單元聚焦學(xué)習(xí)助手；四年級則開始探究這些設(shè)備背后的“能聽會說”（語音技術(shù)）和“能看會動”（視覺與機(jī)器人技術(shù)）的技術(shù)類別，實現(xiàn)從“知其然”到“知其所以然”的初步過渡。

初中階段從“應(yīng)用體驗”轉(zhuǎn)向“探究原理”，先通過人工智能典型應(yīng)用奠定感性認(rèn)識，再接觸技術(shù)范疇和基本原理。例如，深入探究語音識別、圖像識別的工作“流程”；了解“機(jī)器學(xué)習(xí)”的基本概念和“監(jiān)督學(xué)習(xí)”的流程；知道“搜索”“推理”“預(yù)測”等人工智能技術(shù)的基本實現(xiàn)方式，實現(xiàn)認(rèn)知層面的深化。

高中階段覆蓋從感知、認(rèn)知到生成的完整技術(shù)鏈條，要求學(xué)生實踐“模型訓(xùn)練—優(yōu)化—部署\"全流程。深入探討人工智能的社會影響、倫理爭議、法律法規(guī)以及國家戰(zhàn)略，內(nèi)容更具深度、系統(tǒng)性與思辨性，助力學(xué)生達(dá)成更高層次的核心素養(yǎng)，為后續(xù)專業(yè)學(xué)習(xí)或職業(yè)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

中小學(xué)人工智能教育課程實施策略

結(jié)合當(dāng)前安徽省中小學(xué)人工智能教育現(xiàn)狀，筆者認(rèn)為課程實施需優(yōu)先解決資源環(huán)境建設(shè)與教學(xué)模式創(chuàng)新兩大核心問題。

1.建設(shè)“立體化、多層次”資源環(huán)境新生態(tài)

（1）分層開發(fā)課程資源

根據(jù)各學(xué)段教學(xué)目標(biāo)與學(xué)生認(rèn)知特征，分層開發(fā)適配的課程資源：小學(xué)階段，以“趣味啟蒙”為主，開發(fā)“AI故事課”“簡易工具實操課”等，配套“紙質(zhì) + 動畫”教材。初中階段，以“應(yīng)用實踐”為主，設(shè)計“AI+學(xué)科”融合課例，提供可直接復(fù)用的課件模板。高中階段，以“創(chuàng)新探究”為主，開發(fā)“AI課題研究包”，包含文獻(xiàn)資料、開源代碼片段、研究方法指南等內(nèi)容。

此外，鼓勵學(xué)校結(jié)合地方特色開發(fā)校本資源，區(qū)域收集優(yōu)質(zhì)校本課程、學(xué)生優(yōu)秀項目案例、教師教學(xué)課件等資源，建立“區(qū)域資源共享庫”，實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)資源共建共享。

（2）配齊易用性工具資源

集中開發(fā)各種工具性資源，降低師生應(yīng)用門檻。實施分級工具包配置策略：基礎(chǔ)工具包適配小學(xué)與農(nóng)村學(xué)校，包含圖形化編程軟件、簡易傳感器、人工智能教具等基礎(chǔ)設(shè)備；進(jìn)階工具包適配初中與城鎮(zhèn)學(xué)校，在基礎(chǔ)工具包基礎(chǔ)上增加開源硬件、AI實驗箱、云端編程平臺賬號等資源；創(chuàng)新工具包適配高中與優(yōu)質(zhì)學(xué)校，接人大模型API接口，開放高校實驗室遠(yuǎn)程訪問權(quán)限，滿足高階創(chuàng)新實踐需求。

（3）建設(shè)安全可控數(shù)據(jù)集

中小學(xué)人工智能教育數(shù)據(jù)集建設(shè)需兼顧通用性、針對性與安全性，避免數(shù)據(jù)使用風(fēng)險：開發(fā)全學(xué)段通用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集，提供公開無版權(quán)風(fēng)險的圖像類、文本類、聲音類數(shù)據(jù)資源，標(biāo)注清晰的使用說明；開發(fā)分學(xué)段定制的場景化數(shù)據(jù)集，貼合各學(xué)段教學(xué)需求。

指導(dǎo)學(xué)生開展合規(guī)數(shù)據(jù)采集，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)據(jù)安全意識；加強(qiáng)數(shù)據(jù)安全管理，所有數(shù)據(jù)集需經(jīng)“去標(biāo)識化處理”，并由學(xué)校信息中心統(tǒng)一管理。

2.推行“項目化、實踐化”教學(xué)實施新模式

（1）以學(xué)生為主體的項目式學(xué)習(xí)模式

圍繞學(xué)生實際的項目情境設(shè)置。例如，小學(xué)以“幫助山區(qū)小徽認(rèn)識智能設(shè)備”為線索，引導(dǎo)學(xué)生調(diào)查家庭、小區(qū)的AI應(yīng)用；初中“智能物流包裝選擇”情境，結(jié)合快遞打包生活經(jīng)驗，讓學(xué)生設(shè)計物品分類方案；高中“運動健康A(chǔ)I助手”情境，聚焦學(xué)生籃球訓(xùn)練、坐姿矯正等需求，增強(qiáng)項目代人感與實用性。

學(xué)生充分參與的項目規(guī)劃設(shè)計。例如，小學(xué)階段分組完成“社區(qū)智能設(shè)備地圖繪制”，學(xué)生自主分工調(diào)查、記錄、展示；初中在“智能分辨物品”項目中，學(xué)生自主確定分類維度、設(shè)計數(shù)據(jù)采集方案；高中在“坐姿矯正系統(tǒng)”項目中，小組討論確定數(shù)據(jù)采集頻率、模型測試標(biāo)準(zhǔn)，全程參與項目的規(guī)劃與實施。

聚焦動手實踐的項目實施過程。實踐環(huán)節(jié)強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”：小學(xué)生操作智能音箱設(shè)置鬧鐘、與AI對話互動；初中生在AI實驗平臺上傳物品圖像、訓(xùn)練物品識別模型；高中生用程序提取人體姿態(tài)關(guān)鍵點、編寫提醒程序，通過項目實踐深化技術(shù)理解。

（2）基于學(xué)科實踐的教學(xué)組織與實施

學(xué)科實踐是連接學(xué)科知識與現(xiàn)實應(yīng)用的橋梁，在人工智能教學(xué)實施中，常見的實踐有以下三類：

創(chuàng)意設(shè)計類實踐。以“產(chǎn)出具體作品”為核心，融合藝術(shù)創(chuàng)作、工程設(shè)計等學(xué)科思維。例如，在“非遺紋樣AI創(chuàng)作”項目中，學(xué)生先學(xué)習(xí)語文課本中“徽州木雕紋樣”的文化內(nèi)涵，再用AI繪畫工具生成紋樣變體，最終制作成文創(chuàng)書簽，實現(xiàn)“文化傳承 + 技術(shù)創(chuàng)作”的融合。

問題探究類實踐。以“解決現(xiàn)實問題”為核心，融合科學(xué)探究、數(shù)據(jù)分析等學(xué)科方法。例如，在“小區(qū)垃圾分類優(yōu)化”項目中，學(xué)生先依據(jù)生物學(xué)科“生態(tài)污染危害”知識提出如何提高垃圾分類準(zhǔn)確率的問題，再用AI圖像識別工具采集垃圾圖像、訓(xùn)練分類模型，最后結(jié)合數(shù)據(jù)分析提出投放點優(yōu)化建議。

技術(shù)實驗類實踐。以“驗證學(xué)科原理、優(yōu)化實驗流程”為核心，融合多學(xué)科的實驗邏輯。例如，在“AI糾正籃球動作”項目中，學(xué)生先體驗投籃訓(xùn)練APP，感受AI應(yīng)用的效果，再針對背后的人工智能技術(shù)原理提出假設(shè)，并通過編程實踐提取投籃動作關(guān)鍵點、角度數(shù)據(jù)，實現(xiàn)姿勢判斷，在驗證猜想中掌握機(jī)器學(xué)習(xí)基本原理。e