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中小学人工智能教育:学什么,怎么教

中小学人工智能教育:学什么,怎么教

中小学人工智能教育:学什么,怎么教

中小学人工智能教育:学什么,怎么教

摘要:2018年5月,美国人工智能促进协会联合美国计算机科学教师协会和卡耐基梅隆大学计算机科学学院启动了美国K-12人工智能教育行动(AI4K12),制定了K-12人工智能教学指南,开发了教学资源目录。K-12人工智能教学指南构建了包含5个知识主题的内容框架,设计了各主题的学习内容,按学段制定了分级学习目标,并提供了教学活动建议。教学资源目录汇集了已有的各种高质量人工智能科普资源,并依据教学功能进行了梳理、分类和标注。作为美国基础教育领域开展人工智能教育的第一个专业行动,AI4K12为我国中小学人工智能教育的开展提供了诸多启示,包括:进一步完善中小学信息技术课程标准中有关人工智能部分的标准,在现有基础上扩展修习学段,丰富课程内容,深化课程层次;依据AI教学目标和AI知识内容特点,选择并设计教学活动和策略,进一步加强AI教学策略的研究,通过利用现有AI科普资源和开发专门教学用资源的方式建设AI教育资源。

关键词:美国K-12;人工智能;行动

中图分类号:G434

文献标识码:A

一、问题的提出

(一)中小学阶段开设人工智能教育的国家政策要求

自上世纪50年代中期人工智能(Arhficial Intelligence,以下简称AI)概念正式提出以来,经过60多年的发展和积淀,伴随着互联网、大数据、云计算和新型传感等技术的发展,人工智能正引发可产生链式反应的科学突破,催生一批颠覆性技术[1],对人类社会生产与生活的各个方面产生着深刻的影响。

2017年7月,中共中央、国务院印发《新一代人工智能发展规划》(以下简称“规划”)。作为抢抓人工智能发展重大战略机遇,构筑我国人工智能发展先发优势的重要战略部署,规划提出了到2030年我国新一代人工智能发展的指导思想、战略目标、重点任务和保障措施。在保障措施有关要求中,规划指出“支持开展形式多样的人工智能科普活动” “实施全民智能教育项目,在中小学阶段设置人工智能相关课程”[2]。2018年4月,教育部印发《教育信息化2.0行动计划》,在“信息素养全面提升行动”中要求“加强学生信息素养培育……完善课程方案和课程标准,充实适应信息时代、智能时代发展需要的人工智能和编程课程内容”[3]。

其实在以上两个文件颁布之前,教育部于2003年4月颁布的《普通高中技术课程标准(实验)》中已首次在信息技术课程中设立“人工智能初步”选修模块[4]。在规划发布后,2018年1月出版的《普通高中信息技术课程标准(2017年版)》中,则更进一步地将人工智能的内容更充分地融人到信息技术课程中。最新的高中信息技术标准设计了“人工智能初步”(包含人工智能基础、简单智能系统开发、AI技术的发展与应用三部分内容)[5]作为高中课程方案选择性必修模块,明确制定了课程内容和学业标准,并对教学策略提出建议。

(二)中小学校开展人工智能教育的实践探索

与形势发展和政策要求相呼应,国内一些城市已有一批教师和专业人员开始了在中小学引入人工智能教育教学的实践探索。根据推动力量的不同,这些实践探索大致可以分为两类,一类是中小学内部,由学校和教师发展起来的实践。这一类实践又可细分为两种。一种是在STEM或创客课程中引人人工智能的内容。比如:北京第二外国语学院附属中学将人工智能的元素和技术引入学校传统的机器人课程以及机器人社团活动中,在机器人设计、编程开发等过程中渗透人工智能知识的学习与动手实践[6];此外,北京景山学校和温州中学也有教师在教学中尝试寻找编程、机器人等人工智能技术在科学课程与综合课程中的定位,试图挖掘人工智能技术带给综合课程更大的创造空间[7]。另一种是开设专门的人工智能课程。中国人民大学附属中学开发了人工智能校本课程体系,从面向全体的常规课普及教育,到部分选修的跨学科实践应用,再到少数的前沿探究,形成人工智能纵向金字塔分层课程体系[8]。此外,人大附中还开设了全国中等教育领域首个人工智能实验班,为实验班研发了“人工智能与关于心智的生物学”等研修课程[9]。北京市海淀区翠微小学、北京市十一学校[10]、华南师范大学附属中学等也开设了人工智能内容的相关课程。