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我国中小学人工智能教育课程体系现状及建议——来自日本中小学人工智能教育课程体系的启示

人(ren)工智能正在引领第(di)四次工业(ye)革命,我国(guo)中(zhong)(zhong)小学该如何开展人(ren)工智能教育(yu)是目前(qian)需(xu)要面对的迫(po)切问题(ti)。该文通(tong)过分析日(ri)本中(zhong)(zhong)小学人(ren)工智能教育(yu)课程体(ti)系的改革过程和(he)课程现状发(fa)现,日(ri)本通(tong)

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      人(ren)(ren)工智能(neng)(neng)(neng)正在(zai)引领第四次工业(ye)(ye)革命(ming),我(wo)国中(zhong)小学(xue)(xue)该(gai)如何开展(zhan)人(ren)(ren)工智能(neng)(neng)(neng)教(jiao)育(yu)(yu)是目前需要面对的(de)(de)迫切问(wen)题。该(gai)文通(tong)过分(fen)析日本(ben)(ben)中(zhong)小学(xue)(xue)人(ren)(ren)工智能(neng)(neng)(neng)教(jiao)育(yu)(yu)课(ke)(ke)程(cheng)(cheng)体系(xi)的(de)(de)改革过程(cheng)(cheng)和(he)课(ke)(ke)程(cheng)(cheng)现状(zhuang)发(fa)现,日本(ben)(ben)通(tong)过多(duo)职能(neng)(neng)(neng)部门协(xie)同和(he)高(gao)科(ke)技企(qi)业(ye)(ye)参(can)与(yu)(yu)(yu)人(ren)(ren)工智能(neng)(neng)(neng)教(jiao)育(yu)(yu)体系(xi)的(de)(de)顶层设(she)计(ji),将人(ren)(ren)工智能(neng)(neng)(neng)教(jiao)育(yu)(yu)课(ke)(ke)程(cheng)(cheng)与(yu)(yu)(yu)现有课(ke)(ke)程(cheng)(cheng)进行深(shen)度融合(he),建(jian)(jian)立了符合(he)学(xue)(xue)习者认知特(te)点(dian)(dian)的(de)(de)中(zhong)小学(xue)(xue)人(ren)(ren)工智能(neng)(neng)(neng)教(jiao)育(yu)(yu)课(ke)(ke)程(cheng)(cheng)体系(xi)。通(tong)过对日本(ben)(ben)中(zhong)小学(xue)(xue)人(ren)(ren)工智能(neng)(neng)(neng)教(jiao)育(yu)(yu)课(ke)(ke)程(cheng)(cheng)体系(xi)的(de)(de)现状(zhuang)分(fen)析,未来我(wo)国应该(gai)加强(qiang)多(duo)职能(neng)(neng)(neng)部门协(xie)同和(he)高(gao)科(ke)技企(qi)业(ye)(ye)参(can)与(yu)(yu)(yu)人(ren)(ren)工智能(neng)(neng)(neng)教(jiao)育(yu)(yu)课(ke)(ke)程(cheng)(cheng)体系(xi)的(de)(de)顶层设(she)计(ji),将人(ren)(ren)工智能(neng)(neng)(neng)教(jiao)育(yu)(yu)课(ke)(ke)程(cheng)(cheng)与(yu)(yu)(yu)中(zhong)小学(xue)(xue)现有课(ke)(ke)程(cheng)(cheng)进行有效(xiao)融合(he),以及(ji)建(jian)(jian)立符合(he)学(xue)(xue)习者认知特(te)点(dian)(dian)的(de)(de)人(ren)(ren)工智能(neng)(neng)(neng)教(jiao)育(yu)(yu)分(fen)层课(ke)(ke)程(cheng)(cheng)实施步骤。


       以数据(ju)和人工(gong)智(zhi)能(neng)(neng)为(wei)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心进行的(de)(de)第四次工(gong)业(ye)(ye)革命时(shi)(shi)(shi)代已经到来,让年(nian)轻人在这个时(shi)(shi)(shi)代中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)生存(cun)并发挥主(zhu)导(dao)作用,是国(guo)家(jia)战(zhan)略和产(chan)业(ye)(ye)发展的(de)(de)需要,世界(jie)各国(guo)都将人工(gong)智(zhi)能(neng)(neng)教(jiao)(jiao)育(yu)(yu)(yu)列入(ru)国(guo)家(jia)人才培养战(zhan)略中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)。日(ri)(ri)本作为(wei)科(ke)(ke)技强国(guo),针对人工(gong)智(zhi)能(neng)(neng)时(shi)(shi)(shi)代的(de)(de)教(jiao)(jiao)育(yu)(yu)(yu)与新教(jiao)(jiao)学大(da)纲的(de)(de)修订,展开了(le)一系(xi)列的(de)(de)讨(tao)(tao)(tao)论,根据(ju)社会科(ke)(ke)技进步与产(chan)业(ye)(ye)竞争(zheng)(zheng)力的(de)(de)需要,于2017—2018年(nian)间,日(ri)(ri)本文(wen)部科(ke)(ke)学省、经济(ji)产(chan)业(ye)(ye)省讨(tao)(tao)(tao)论会议(yi)(yi),以及(ji)日(ri)(ri)本内阁(ge)会议(yi)(yi)、中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)央教(jiao)(jiao)育(yu)(yu)(yu)审议(yi)(yi)会、产(chan)业(ye)(ye)竞争(zheng)(zheng)力会议(yi)(yi)①从多维度进行专(zhuan)题研讨(tao)(tao)(tao),通(tong)过分析论证,决定将人工(gong)智(zhi)能(neng)(neng)教(jiao)(jiao)育(yu)(yu)(yu)课(ke)程加入(ru)日(ri)(ri)本中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)小(xiao)(xiao)学新教(jiao)(jiao)学大(da)纲,渗入(ru)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)小(xiao)(xiao)学课(ke)堂。而我国(guo)几乎在同时(shi)(shi)(shi)也启动了(le)新一代的(de)(de)人工(gong)智(zhi)能(neng)(neng)发展规划,将中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)小(xiao)(xiao)学人工(gong)智(zhi)能(neng)(neng)课(ke)程体系(xi)的(de)(de)制定和实施提(ti)上(shang)日(ri)(ri)程,推动人工(gong)智(zhi)能(neng)(neng)教(jiao)(jiao)育(yu)(yu)(yu)的(de)(de)全民普及(ji)。


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我国中小学人工智能教育课程现状与问题


我国(guo)中小学人工(gong)智能(neng)教育课(ke)程体系现状及建议

(一(yi))我国中小(xiao)学(xue)人工智能教育课程相关政策


2017年(nian)(nian)(nian)(nian)7月(yue),国务院(yuan)印(yin)发(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)《新一(yi)代人(ren)(ren)(ren)(ren)工(gong)(gong)(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)发(fa)(fa)(fa)(fa)展规划》提(ti)出实施全民智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)教(jiao)育(yu)(yu)(yu)项目(mu),在(zai)中(zhong)(zhong)小(xiao)(xiao)学(xue)(xue)(xue)阶段设置人(ren)(ren)(ren)(ren)工(gong)(gong)(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)相关课程,逐步(bu)推广编程教(jiao)育(yu)(yu)(yu)[1]。2018年(nian)(nian)(nian)(nian),教(jiao)育(yu)(yu)(yu)部教(jiao)育(yu)(yu)(yu)装(zhuang)(zhuang)备(bei)研究与(yu)发(fa)(fa)(fa)(fa)展中(zhong)(zhong)心联合五地教(jiao)科(ke)院(yuan)所,共同(tong)发(fa)(fa)(fa)(fa)起“中(zhong)(zhong)小(xiao)(xiao)学(xue)(xue)(xue)人(ren)(ren)(ren)(ren)工(gong)(gong)(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)教(jiao)育(yu)(yu)(yu)项目(mu)”,形(xing)成以人(ren)(ren)(ren)(ren)工(gong)(gong)(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)应用(yong)(yong)软件、编程平台和智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)机(ji)器人(ren)(ren)(ren)(ren)搭建三(san)大模块为(wei)(wei)(wei)主的(de)(de)中(zhong)(zhong)小(xiao)(xiao)学(xue)(xue)(xue)人(ren)(ren)(ren)(ren)工(gong)(gong)(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)教(jiao)育(yu)(yu)(yu)装(zhuang)(zhuang)备(bei)体(ti)系(xi)[2]。同(tong)年(nian)(nian)(nian)(nian)4月(yue),教(jiao)育(yu)(yu)(yu)部印(yin)发(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)《高等学(xue)(xue)(xue)校人(ren)(ren)(ren)(ren)工(gong)(gong)(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)创新行动(dong)计(ji)划》提(ti)出将在(zai)中(zhong)(zhong)小(xiao)(xiao)学(xue)(xue)(xue)阶段开展人(ren)(ren)(ren)(ren)工(gong)(gong)(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)普(pu)及教(jiao)育(yu)(yu)(yu),构建人(ren)(ren)(ren)(ren)工(gong)(gong)(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)多(duo)层(ceng)次教(jiao)育(yu)(yu)(yu)体(ti)系(xi)[3]。这(zhei)两份文(wen)件促进(jin)了人(ren)(ren)(ren)(ren)工(gong)(gong)(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)教(jiao)育(yu)(yu)(yu)在(zai)中(zhong)(zhong)小(xiao)(xiao)学(xue)(xue)(xue)教(jiao)育(yu)(yu)(yu)领(ling)域中(zhong)(zhong)的(de)(de)开展,使(shi)得(de)2018年(nian)(nian)(nian)(nian)成为(wei)(wei)(wei)我国中(zhong)(zhong)小(xiao)(xiao)学(xue)(xue)(xue)人(ren)(ren)(ren)(ren)工(gong)(gong)(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)教(jiao)育(yu)(yu)(yu)启动(dong)的(de)(de)元(yuan)年(nian)(nian)(nian)(nian)。2019年(nian)(nian)(nian)(nian)1月(yue)19日,教(jiao)育(yu)(yu)(yu)部在(zai)北京(jing)召开《中(zhong)(zhong)小(xiao)(xiao)学(xue)(xue)(xue)人(ren)(ren)(ren)(ren)工(gong)(gong)(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)教(jiao)育(yu)(yu)(yu)》项目(mu)发(fa)(fa)(fa)(fa)布会,确定北京(jing)、广州、深(shen)圳、武汉和西安(an)这(zhei)五个城市作(zuo)为(wei)(wei)(wei)第一(yi)批人(ren)(ren)(ren)(ren)工(gong)(gong)(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)教(jiao)育(yu)(yu)(yu)试点落地城市,3年(nian)(nian)(nian)(nian)级(ji)到8年(nian)(nian)(nian)(nian)级(ji)的(de)(de)学(xue)(xue)(xue)生已在(zai)2019年(nian)(nian)(nian)(nian)全面开展试点[4]。同(tong)年(nian)(nian)(nian)(nian)3月(yue),教(jiao)育(yu)(yu)(yu)部办(ban)公(gong)厅印(yin)发(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)《2019年(nian)(nian)(nian)(nian)教(jiao)育(yu)(yu)(yu)信息化和网络安(an)全工(gong)(gong)(gong)作(zuo)要点》,将进(jin)一(yi)步(bu)推动(dong)中(zhong)(zhong)小(xiao)(xiao)学(xue)(xue)(xue)阶段设置人(ren)(ren)(ren)(ren)工(gong)(gong)(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)相关课程,同(tong)时将编写印(yin)发(fa)(fa)(fa)(fa)《中(zhong)(zhong)国智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)教(jiao)育(yu)(yu)(yu)发(fa)(fa)(fa)(fa)展方(fang)案》,以推动(dong)人(ren)(ren)(ren)(ren)工(gong)(gong)(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)技术(shu)在(zai)教(jiao)育(yu)(yu)(yu)教(jiao)学(xue)(xue)(xue)中(zhong)(zhong)的(de)(de)深(shen)入(ru)应用(yong)(yong)[5]。


(二)我国中小学人工(gong)智能教育课(ke)程标准


现阶段(duan)我(wo)国(guo)中(zhong)小学(xue)(xue)(xue)实行的(de)(de)《基(ji)础(chu)教育信息技(ji)术课程(cheng)标(biao)准(zhun)(2012版)》和(he)《普通高中(zhong)信息技(ji)术课程(cheng)标(biao)准(zhun)(2017年版)》在(zai)(zai)(zai)原课程(cheng)标(biao)准(zhun)的(de)(de)基(ji)础(chu)上也进行了(le)大(da)幅修改,人(ren)工(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)相关内容(rong)在(zai)(zai)(zai)选(xuan)修和(he)必修模(mo)块(kuai)中(zhong)也都有所涉(she)及。如在(zai)(zai)(zai)小学(xue)(xue)(xue)学(xue)(xue)(xue)段(duan)加(jia)(jia)入(ru)(ru)了(le)算(suan)(suan)法(fa)与(yu)程(cheng)序(xu)入(ru)(ru)门和(he)机(ji)器人(ren)入(ru)(ru)门的(de)(de)拓展(zhan)模(mo)块(kuai),让小学(xue)(xue)(xue)生(sheng)体验程(cheng)序(xu)设(she)(she)计(ji)(ji)过(guo)(guo)程(cheng)、了(le)解(jie)(jie)(jie)机(ji)器人(ren)的(de)(de)基(ji)本(ben)结构和(he)应用等(deng)。在(zai)(zai)(zai)初(chu)中(zhong)学(xue)(xue)(xue)段(duan)加(jia)(jia)入(ru)(ru)了(le)算(suan)(suan)法(fa)与(yu)程(cheng)序(xu)设(she)(she)计(ji)(ji)和(he)机(ji)器人(ren)设(she)(she)计(ji)(ji)与(yu)制作(zuo)的(de)(de)拓展(zhan)模(mo)块(kuai),让初(chu)中(zhong)生(sheng)能(neng)够设(she)(she)计(ji)(ji)算(suan)(suan)法(fa)编(bian)程(cheng)解(jie)(jie)(jie)决(jue)简(jian)单问(wen)题、了(le)解(jie)(jie)(jie)机(ji)器人(ren)的(de)(de)结构功能(neng)部件、完成(cheng)机(ji)器人(ren)设(she)(she)计(ji)(ji)、程(cheng)序(xu)编(bian)写等(deng)任务(wu)。在(zai)(zai)(zai)高中(zhong)学(xue)(xue)(xue)段(duan)加(jia)(jia)入(ru)(ru)了(le)必修模(mo)块(kuai)“人(ren)工(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)初(chu)步”和(he)选(xuan)修模(mo)块(kuai)“算(suan)(suan)法(fa)初(chu)步”,在(zai)(zai)(zai)学(xue)(xue)(xue)习方式上强调了(le)对大(da)数据(ju)、人(ren)工(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)、“互联(lian)网(wang)+”等(deng)信息技(ji)术的(de)(de)利用,让高中(zhong)生(sheng)能(neng)够了(le)解(jie)(jie)(jie)人(ren)工(gong)智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)的(de)(de)发展(zhan)历(li)程(cheng)、概念和(he)典(dian)型算(suan)(suan)法(fa),亲历(li)设(she)(she)计(ji)(ji)与(yu)实现简(jian)单智(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)系统的(de)(de)过(guo)(guo)程(cheng),理解(jie)(jie)(jie)问(wen)题求解(jie)(jie)(jie)的(de)(de)思(si)想、方法(fa)和(he)过(guo)(guo)程(cheng),掌握算(suan)(suan)法(fa)设(she)(she)计(ji)(ji)的(de)(de)方法(fa),编(bian)写程(cheng)序(xu)实现算(suan)(suan)法(fa)[6]等(deng)等(deng)。


(三)我国(guo)中小学人工智能教育课程实(shi)施现状


据《2017年中国(guo)互联网学(xue)(xue)习白皮书(shu)之中国(guo)人工(gong)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)教育发展报告(基础(chu)教育)》中对全国(guo)中小学(xue)(xue)进行的(de)问(wen)卷抽(chou)样调查(cha)发现,我国(guo)有93.49%的(de)初中学(xue)(xue)校开(kai)设了人工(gong)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)教育相关课程(cheng),如编程(cheng)课、机器人课等(deng)(deng)[7]。其中很多学(xue)(xue)校开(kai)设的(de)人工(gong)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)课程(cheng)主要是让学(xue)(xue)生们(men)学(xue)(xue)习人工(gong)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)基础(chu)知识(shi),体验(yan)人脸识(shi)别、语音识(shi)别等(deng)(deng)人工(gong)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)技术的(de)应用。同年9月,教育部研(yan)制印(yin)发的(de)《中小学(xue)(xue)综合实践活动课程(cheng)指导纲要》,为(wei)3到9年级的(de)人工(gong)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)学(xue)(xue)习系(xi)统(tong)设计了“智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)大脑——走进单片机的(de)世界”“趣味(wei)编程(cheng)入门”“走进程(cheng)序世界”等(deng)(deng)25个主题活动。


据不(bu)完(wan)全(quan)(quan)统计,截至2018年(nian)(nian),我(wo)国(guo)(guo)各地区(qu)就已(yi)推(tui)出(chu)了十(shi)几种与中(zhong)(zhong)小(xiao)(xiao)学(xue)(xue)人工(gong)(gong)智(zhi)能(neng)(neng)相(xiang)关的(de)(de)(de)(de)(de)课(ke)(ke)程(cheng)(cheng)、教(jiao)(jiao)程(cheng)(cheng)或教(jiao)(jiao)材(cai)[8]。浙江省(sheng)从2017年(nian)(nian)开(kai)(kai)始将信(xin)息(xi)技(ji)术学(xue)(xue)科(ke)(ke)作为中(zhong)(zhong)小(xiao)(xiao)学(xue)(xue)阶(jie)段(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)选(xuan)考科(ke)(ke)目。福建省(sheng)从2018年(nian)(nian)开(kai)(kai)始要(yao)求各学(xue)(xue)校在(zai)(zai)义务教(jiao)(jiao)育(yu)(yu)阶(jie)段(duan)开(kai)(kai)展(zhan)人工(gong)(gong)智(zhi)能(neng)(neng)教(jiao)(jiao)育(yu)(yu)试点,如(ru)在(zai)(zai)小(xiao)(xiao)学(xue)(xue)低(di)年(nian)(nian)级和高年(nian)(nian)级开(kai)(kai)展(zhan)不(bu)同层次的(de)(de)(de)(de)(de)人工(gong)(gong)智(zhi)能(neng)(neng)知识科(ke)(ke)普(pu)教(jiao)(jiao)育(yu)(yu),在(zai)(zai)初中(zhong)(zhong)开(kai)(kai)展(zhan)编(bian)程(cheng)(cheng)教(jiao)(jiao)育(yu)(yu)[9]。南京市在(zai)(zai)多(duo)个中(zhong)(zhong)小(xiao)(xiao)学(xue)(xue)设立了人工(gong)(gong)智(zhi)能(neng)(neng)选(xuan)修课(ke)(ke),从技(ji)术培训、专题论坛和竞(jing)赛三个方面推(tui)动人工(gong)(gong)智(zhi)能(neng)(neng)教(jiao)(jiao)育(yu)(yu)的(de)(de)(de)(de)(de)发展(zhan)[10]。2019年(nian)(nian)12月19日(ri),广州市教(jiao)(jiao)育(yu)(yu)研究院组织(zhi)编(bian)写的(de)(de)(de)(de)(de)《人工(gong)(gong)智(zhi)能(neng)(neng)》教(jiao)(jiao)材(cai)(3—8年(nian)(nian)级)通过广东省(sheng)教(jiao)(jiao)育(yu)(yu)厅关于地方课(ke)(ke)程(cheng)(cheng)教(jiao)(jiao)材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)初审,是全(quan)(quan)国(guo)(guo)最先推(tui)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)面向(xiang)中(zhong)(zhong)小(xiao)(xiao)学(xue)(xue)生的(de)(de)(de)(de)(de)《人工(gong)(gong)智(zhi)能(neng)(neng)》教(jiao)(jiao)材(cai)之(zhi)一。我(wo)国(guo)(guo)中(zhong)(zhong)小(xiao)(xiao)学(xue)(xue)STE[**]M课(ke)(ke)程(cheng)(cheng)、创(chuang)客(ke)课(ke)(ke)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)也(ye)含有人工(gong)(gong)智(zhi)能(neng)(neng)相(xiang)关内容[11],如(ru)中(zhong)(zhong)国(guo)(guo)人民大学(xue)(xue)附属中(zhong)(zhong)学(xue)(xue)构建的(de)(de)(de)(de)(de)金字塔形的(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)小(xiao)(xiao)学(xue)(xue)“STE[**]M+人工(gong)(gong)智(zhi)能(neng)(neng)教(jiao)(jiao)育(yu)(yu)”课(ke)(ke)程(cheng)(cheng)体系[12];温州中(zhong)(zhong)学(xue)(xue)创(chuang)客(ke)空间实验室开(kai)(kai)发的(de)(de)(de)(de)(de)“[**]rduino创(chuang)意(yi)机器人”“树莓派和Python编(bian)程(cheng)(cheng)”创(chuang)客(ke)教(jiao)(jiao)育(yu)(yu)校本(ben)课(ke)(ke)程(cheng)(cheng)等[13]。


这(zhei)些课(ke)(ke)(ke)程(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)开发(fa)(fa),并不是在统一(yi)(yi)的(de)(de)课(ke)(ke)(ke)程(cheng)(cheng)(cheng)设计基础上进行(xing)的(de)(de),而是各地区(qu)各学(xue)校以自己的(de)(de)教(jiao)学(xue)资源和(he)(he)教(jiao)学(xue)环境(jing)特点进行(xing)创设的(de)(de)课(ke)(ke)(ke)程(cheng)(cheng)(cheng)。这(zhei)些课(ke)(ke)(ke)程(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)对(dui)(dui)象(xiang)、开发(fa)(fa)思路和(he)(he)内(nei)(nei)容(rong)都有所不同。按(an)(an)授课(ke)(ke)(ke)对(dui)(dui)象(xiang)分(fen),既有面向中(zhong)(zhong)小学(xue)全学(xue)段,也有专门针对(dui)(dui)初中(zhong)(zhong)或(huo)高中(zhong)(zhong)某(mou)一(yi)(yi)阶段;按(an)(an)课(ke)(ke)(ke)程(cheng)(cheng)(cheng)开发(fa)(fa)思路分(fen),既有注重和(he)(he)信息与科学(xue)技(ji)术课(ke)(ke)(ke)程(cheng)(cheng)(cheng)标准(zhun)的(de)(de)衔接,也有围绕技(ji)术路线突出的(de)(de)实(shi)践活动;按(an)(an)课(ke)(ke)(ke)程(cheng)(cheng)(cheng)内(nei)(nei)容(rong)分(fen),既有以大数(shu)据为核心内(nei)(nei)容(rong)的(de)(de)教(jiao)材,也有侧重编程(cheng)(cheng)(cheng),或(huo)重点突出某(mou)一(yi)(yi)项(xiang)或(huo)某(mou)几(ji)项(xiang)人(ren)工智(zhi)能(neng)技(ji)术的(de)(de)体验(yan)实(shi)践[14]。


(四)我国(guo)中小学(xue)人工(gong)智能教育(yu)课程存在的问题


1.据关于(yu)中学人工智能(neng)课程设置调查数据的统计,18%的学生表示其所在学校开设了人工智能相关课程,25%的学生表示学校举办过人工智能教育相关讲座,40%的学生则反馈其所在学校从未开设过人工智能教育相关课程[15]。2019年教育部办公厅印发的《普通高中国家课程教学用书目录(根据2017年版课程标准修订)》中全国列出了5套《人工智能初步》教材,但是2020年才能选用,且是以公司开发的课程教材为主,还没有适合教师上课的教材[16]。


目前大多数学校还(hai)没(mei)有(you)系(xi)统(tong)地进(jin)行人工智能教(jiao)育,只(zhi)有(you)少(shao)数先进(jin)地区(qu)开设了(le)相关课程,但课时(shi)少(shao)、内(nei)容少(shao),尚未形成(cheng)课程体系(xi)。各地区(qu)教(jiao)育研究组织自行创设的(de)(de)教(jiao)材(cai)五(wu)花(hua)八(ba)门,没(mei)有(you)国家(jia)统(tong)一的(de)(de)人才培养引领方(fang)向,也未形成(cheng)与国家(jia)未来发展(zhan)战略相一致的(de)(de)全(quan)国统(tong)一教(jiao)材(cai)大纲。


2.人(ren)工智能其(qi)实(shi)是一(yi)门由(you)计算机、心理学、哲学等多学科交叉融(rong)合的(de)新兴学科,涵盖的(de)知识面极广。我国各地区组织大部分是将人工智能相关课程加入信息技术教育,或是单独开设一门“人工智能”课,编写一本单独的《人工智能》教材。但是,仅仅学习一门“人工智能”课,或者信息技术课,是不能完全深入了解、学习和在生活中熟悉运用人工智能技术的。


3.人工智能学(xue)习的知识基础不是(shi)一蹴而(er)就的,需(xu)要日积月(yue)累的培养。学生从小学到初中、高中,其心智、知识基础与学习能力都在变化。我国现有地区组织开设的人工智能课程,无论是面向中小学全学段的,还是专门针对小学、初中或高中某一阶段的,都未将中小学的人工智能课程与大学的学习进行衔接,都未必能符合学生的年龄和认知能力,满足学生未来进行更深层次人工智能学习的知识基础需求。


我(wo)(wo)国如何形成(cheng)统一的(de)人工(gong)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)教(jiao)育课程体系?如何将(jiang)我(wo)(wo)国中小学人工(gong)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)教(jiao)育与现(xian)有的(de)课程、与学生(sheng)(sheng)的(de)学习生(sheng)(sheng)活(huo)相融(rong)合?以及如何让人工(gong)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)教(jiao)育课程更(geng)好地被(bei)中小学每个(ge)阶段(duan)的(de)学生(sheng)(sheng)所接受(shou),且能(neng)(neng)够对学生(sheng)(sheng)大学的(de)学习有更(geng)好的(de)帮助?都将(jiang)是未(wei)来我(wo)(wo)们(men)亟待破(po)解的(de)问题。


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日本中小学(xue)人(ren)工智能教育课程体系现状


我国(guo)中小学人工(gong)智能教育(yu)课程体(ti)系现状及建议

日本的中小学人工智能教育体系,以编程教育为核心,根据学生的年龄和认知能力分为不同阶段,相互关联,环环相扣,逐步提升学生人工智能的认知能力与技术能力。小学的人工智能教育以编程教育为核心,帮助小学生了解计算机,了解编程;中学以信息教育为核心,帮助初中生深入理解信息技术在社会生活中的作用与影响,通过编程制作简单的程序;让高中生使用信息技术解决生活中遇到的实际问题。涉及多年级、多学科、多课程,以及多种教育方式,形成了完整的日本中小学人工智能教育体系。


(一)日本小(xiao)学编程教育课程体系设计


2019年(nian)3月26日(ri),日(ri)本(ben)文部科学(xue)(xue)省公布了新(xin)版(ban)教(jiao)科书的评(ping)估结果(guo),要求日(ri)本(ben)所有小学(xue)(xue)自2020年(nian)起使(shi)用新(xin)版(ban)教(jiao)科书,编程正式成为日(ri)本(ben)小学(xue)(xue)的必修内容。


1.日本(ben)小学编程教育(yu)的教学目标


在公(gong)布的小(xiao)学(xue)教学(xue)大纲解说(shuo)篇中提到,小(xiao)学(xue)编程(cheng)教育的目的有三点(dian):


一是培养小学(xue)生(sheng)的信息知识(shi)与技能。增加小学生接触并使用计算机的机会,同时让小学生利用计算机进行特定的活动。这些知识与技能,是学生在未来生活中能够更有效地使用计算机的基础。


二(er)是思考力(li)、判断(duan)力(li)、表现力(li)的培(pei)养。逻辑性的思考是小学生需要培养的重要能力。在新教学大纲中,使用信息的能力被定义为学习的基础能力之一,即在学习活动中根据需要,适当地使用计算机获得信息,并对其进行整理、比较、发送、传达、保存和共享的能力。除了信息技术等基本操作技能、编程思维外,亦可培养学生的信息道德与信息安全等意识。


三是利用编程(cheng)使(shi)各(ge)学(xue)科的学(xue)习更加完善。让小学生在接触编程的同时,享受计算机的乐趣和完成目标的成就感,在学习的过程中进行编程体验,促进他们了解编程的优点,更好地利用计算机。


2.日本小学(xue)编(bian)程教育的课程设置


参考日本文部科(ke)学(xue)省2020年2月公布(bu)的(de)《小学(xue)生程序设计教育指(zhi)南(第三版)》[17]中的(de)数据,日本小学(xue)阶段编程学(xue)习的(de)课程实施(shi)可以分为四类,涉及的(de)学(xue)科(ke)与实行示例,我(wo)们(men)总结并绘(hui)制如表1所示。

2

新教学(xue)(xue)(xue)(xue)大纲中(zhong)明确加入小学(xue)(xue)(xue)(xue)编(bian)(bian)(bian)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)教育的(de)(de)(de)学(xue)(xue)(xue)(xue)科课(ke)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)有算术、理科和综合学(xue)(xue)(xue)(xue)习。而(er)(er)其它没有明确说明的(de)(de)(de)非专(zhuan)业学(xue)(xue)(xue)(xue)科,在(zai)(zai)课(ke)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)内容的(de)(de)(de)学(xue)(xue)(xue)(xue)习过(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong),也加入了编(bian)(bian)(bian)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)体(ti)验与(yu)编(bian)(bian)(bian)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)学(xue)(xue)(xue)(xue)习。独立课(ke)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)是(shi)在(zai)(zai)日本教学(xue)(xue)(xue)(xue)大纲规定(ding)的(de)(de)(de)学(xue)(xue)(xue)(xue)科课(ke)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)外(wai),不加重学(xue)(xue)(xue)(xue)生(sheng)负担的(de)(de)(de)前提下,为了培养学(xue)(xue)(xue)(xue)生(sheng)的(de)(de)(de)编(bian)(bian)(bian)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)思维而(er)(er)进行(xing)的(de)(de)(de)编(bian)(bian)(bian)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)相(xiang)关(guan)学(xue)(xue)(xue)(xue)习活动[18]。在(zai)(zai)加入了趣味编(bian)(bian)(bian)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)教学(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)各学(xue)(xue)(xue)(xue)科课(ke)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)开课(ke)之前,对(dui)学(xue)(xue)(xue)(xue)生(sheng)开展相(xiang)关(guan)编(bian)(bian)(bian)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)基础(chu)的(de)(de)(de)教学(xue)(xue)(xue)(xue),或者设定(ding)与(yu)各学(xue)(xue)(xue)(xue)科相(xiang)关(guan)联(lian)的(de)(de)(de)编(bian)(bian)(bian)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)课(ke)题,在(zai)(zai)新教学(xue)(xue)(xue)(xue)大纲规定(ding)的(de)(de)(de)课(ke)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)之外(wai)对(dui)学(xue)(xue)(xue)(xue)生(sheng)进行(xing)额外(wai)的(de)(de)(de)编(bian)(bian)(bian)程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)教育补充学(xue)(xue)(xue)(xue)习。


为了(le)在教(jiao)学大纲中举例说(shuo)明的(de)学科中进行编程(cheng)教(jiao)育(yu),提(ti)前让学生们在其它学科课(ke)上体验编程(cheng),让他(ta)们熟(shu)悉编程(cheng)语(yu)言和计算机操作等是非常有必(bi)要的(de)。但是,小学阶段的(de)编程(cheng)教(jiao)育(yu),并(bing)不是以学生记住编程(cheng)语(yu)言、学习(xi)编程(cheng)技能为主(zhu)要目标。


(二)日本(ben)中(zhong)学(xue)信(xin)息教育课程体(ti)系设(she)计


在2017至2018年公(gong)布的(de)初高中(zhong)教学大纲中(zhong),对学生的(de)信(xin)息教育确立(li)了更高的(de)培养目标和更精(jing)确的(de)培养方向。以(yi)小学培养的(de)信(xin)息技术能力为基础,培养中(zhong)学生从社会生活(huo)中(zhong)发现(xian)与编程相(xiang)关(guan)的(de)问题(ti)并设定课题(ti)的(de)能力,利用图表呈现(xian)处理问题(ti)的(de)流程,并通过(guo)试行(xing)将解决方法具体化的(de)能力等。


1.日本中学信息教(jiao)育的教(jiao)学目标


日(ri)本中学(xue)的信(xin)息(xi)(xi)教(jiao)育主要(yao)培养学(xue)生信(xin)息(xi)(xi)知(zhi)识与技能,对信(xin)息(xi)(xi)的思考力(li)、判断力(li)、表现力(li)以及学(xue)习的能力(li)、人性等(deng)三个方面,其(qi)具体分类如表2所示。

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2.日本中学信息教育的课程(cheng)设置

在日本新教学大纲中,理数和信息课程的(de)修订已经(jing)明确。信息的(de)积累与(yu)计算能(neng)力的(de)提高已成(cheng)为人工(gong)智(zhi)能(neng)技术应用的(de)前提。从狭义(yi)的(de)角(jiao)度来说,人工(gong)智(zhi)能(neng)指的(de)是(shi)“机器学习”。机器学习涉及概率论(lun)(lun)、统计学、凸分析(xi)、算法复杂度理论(lun)(lun)等(deng)多门学科。与(yu)之相关联(lian)的(de)数学基础(chu)需要花(hua)费学生大量的(de)课程和时间(jian)。


对(dui)(dui)于理(li)(li)数(shu)(shu)学(xue)科(ke)(ke)(ke),高中(zhong)(zhong)(zhong)教学(xue)大纲(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)提出,从(cong)学(xue)生学(xue)习理(li)(li)数(shu)(shu)的(de)用处和(he)对(dui)(dui)理(li)(li)数(shu)(shu)感兴趣的(de)观点出发,通过(guo)进行有(you)预见性(xing)的(de)观察和(he)实(shi)(shi)验等科(ke)(ke)(ke)学(xue)探究活动(dong)来充(chong)实(shi)(shi)理(li)(li)数(shu)(shu)教学(xue)并(bing)(bing)提高学(xue)习质量;通过(guo)收(shou)集、分(fen)析数(shu)(shu)据来解决(jue)课(ke)题,充(chong)实(shi)(shi)理(li)(li)数(shu)(shu)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)统计学(xue)教学(xue);以培养能够进行知(zhi)识(shi)创造的(de)学(xue)术研究型(xing)人(ren)才为(wei)目(mu)标,开设“理(li)(li)数(shu)(shu)探究”和(he)“理(li)(li)数(shu)(shu)探究基(ji)础”等学(xue)科(ke)(ke)(ke)。对(dui)(dui)于信息学(xue)科(ke)(ke)(ke),通过(guo)重(zhong)组课(ke)程(cheng)、新开设必修课(ke)程(cheng)“信息Ⅰ”,加入人(ren)工(gong)智能、物联网(wang)和(he)数(shu)(shu)据库等技(ji)术的(de)基(ji)础知(zhi)识(shi);同时在教材(cai)中(zhong)(zhong)(zhong)充(chong)实(shi)(shi)数(shu)(shu)据科(ke)(ke)(ke)学(xue)相关内(nei)容,并(bing)(bing)利用计算(suan)机(ji)开展学(xue)习活动(dong)②。


除信息(xi)(xi)相关学(xue)(xue)(xue)科(ke)外,日本在(zai)中学(xue)(xue)(xue)其他课程的学(xue)(xue)(xue)习过(guo)程中也贯穿(chuan)了(le)信息(xi)(xi)教(jiao)育(yu)。以日本北海道教(jiao)育(yu)大学(xue)(xue)(xue)附(fu)属釧路中学(xue)(xue)(xue)校(xiao)为例,如表3所(suo)示,详细记录了(le)2018年该校(xiao)信息(xi)(xi)教(jiao)育(yu)的全(quan)学(xue)(xue)(xue)科(ke)计划示例。

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(三(san))日(ri)本(ben)中(zhong)小学人(ren)工智能教育课程(cheng)体(ti)系特征


通(tong)过(guo)对日(ri)本(ben)小(xiao)学(xue)编程(cheng)教育(yu)(yu)和(he)中学(xue)信息教育(yu)(yu)的教学(xue)目标(biao)和(he)课程(cheng)设置的梳理,我(wo)们可以总结出日(ri)本(ben)的中小(xiao)学(xue)人工智能教育(yu)(yu)课程(cheng)体系特点如下:


1.人工(gong)智(zhi)能教育课(ke)程体(ti)系分多学科、多课(ke)程实(shi)施(shi)。核心的编程教育与信息教育分别设置进中小学特定的专业科目,加入非专业学科的课程,设立人工智能教育独立课程和俱乐部活动等,改变成与人工智能教育相关的学习模式,使信息技术和人工智能技术融入教材和课堂的教学。


2.教育课(ke)程体系整体目标清晰,分阶段层层递进。学生的人工智能相关能力随着年龄与学历的增长而不断提高,认知与能力更加专业。从小学到高中,在学生的信息知识与技能培养方面,从小学对生活和社会中信息技术的基础性理解,到初中对信息的表现、记录、计算和通信等的科学原理的理解和信息的数字化,处理的自动化、系统化,信息安全等相关基础技术的结构性理解,到高中对信息通信网络的构成和利用基本的信息结构制作程序,测量、控制系统的结构等能力的学习,逐步深入,成为大学学习人工智能相关专业的基石。


3.注重信(xin)息道德与安全教育。分阶段培养学生从小的信息素养、信息伦理与信息安全意识。如信息的可靠性、信息的公开、信息的保护以及发送信息时个人的责任、注意隐私权和著作权等。


4.课程体(ti)系随时代的变化更完(wan)善。为了弥补日本信息技术人才与人工智能技术人才的不足,提高人工智能产业与世界的竞争力,为了使新一代年轻人把握更好的就业机会,拥有随着科学技术发展的更好的人生,并在未来的智能时代社会建设中发挥主导作用,日本建立并逐步完善其中小学的人工智能教育体系。


3启(qi)示与建议


我国中小学人(ren)工智能教育课程体系现(xian)状及建议(yi)

通过对我国人工智能教育在国家层面的中小学课程体系设计、中小学层面的课程设置和实施三个方面现状和问题的梳理,再结合对日本人工智能教育课程体系和实施的梳理,对于我国未来在中小学人工智能课程教育有如下启示:


(一(yi))多(duo)职能(neng)部门协同和高(gao)科技企业参与人工智能(neng)教育课程体系的顶层设计


日(ri)本(ben)新教(jiao)(jiao)学大纲中(zhong)关于人(ren)工(gong)智能教(jiao)(jiao)育(yu)(yu)的(de)(de)修订,不仅(jin)仅(jin)是文(wen)部科(ke)学省所管辖范(fan)畴之(zhi)内的(de)(de)工(gong)作,而是日(ri)本(ben)面向未来的(de)(de)国家战略体(ti)(ti)(ti)系的(de)(de)重要(yao)组(zu)成(cheng)部分,产(chan)业竞争(zheng)(zheng)力和人(ren)才培(pei)养等(deng)都是这(zhei)个战略体(ti)(ti)(ti)系的(de)(de)组(zu)成(cheng)部分。日(ri)本(ben)人(ren)工(gong)智能教(jiao)(jiao)育(yu)(yu)课程(cheng)体(ti)(ti)(ti)系经历四(si)年由(you)文(wen)部科(ke)学省、经济产(chan)业省、日(ri)本(ben)中(zhong)央教(jiao)(jiao)育(yu)(yu)审议(yi)会(hui)、产(chan)业竞争(zheng)(zheng)力会(hui)议(yi)等(deng)的(de)(de)研讨,在(zai)这(zhei)四(si)年间(jian),日(ri)本(ben)政府的(de)(de)相关部门(men)皆以专门(men)议(yi)题(ti)提出研讨,在(zai)本(ben)部门(men)工(gong)作所涉及领(ling)域(yu)和影响(xiang)发展(zhan)的(de)(de)范(fan)围内根据(ju)人(ren)工(gong)智能人(ren)才培(pei)养的(de)(de)关键问题(ti)进行研究,在(zai)各部门(men)会(hui)议(yi)与产(chan)业会(hui)议(yi)上,各行各业的(de)(de)成(cheng)员发言讨论,最终形成(cheng)论点汇集在(zai)中(zhong)央教(jiao)(jiao)育(yu)(yu)审议(yi)会(hui)的(de)(de)教(jiao)(jiao)育(yu)(yu)课程(cheng)部会(hui)。


关(guan)于未来我国的(de)(de)(de)人(ren)(ren)工(gong)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)教(jiao)(jiao)育(yu)体系(xi)设计,在(zai)制定教(jiao)(jiao)学(xue)(xue)大(da)纲和课程标(biao)准(zhun)时,应该(gai)在(zai)国务(wu)院、教(jiao)(jiao)育(yu)部等多(duo)政府职能(neng)(neng)部门的(de)(de)(de)领导下,结(jie)合全国教(jiao)(jiao)育(yu)工(gong)作会(hui)(hui)议、党大(da)会(hui)(hui)议、人(ren)(ren)大(da)会(hui)(hui)议等中讨(tao)(tao)论的(de)(de)(de)人(ren)(ren)工(gong)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)教(jiao)(jiao)育(yu)相关(guan)内(nei)容(rong),再参(can)考各高(gao)(gao)校教(jiao)(jiao)育(yu)专家组织(zhi)、社会(hui)(hui)各行各业(ye)(ye)的(de)(de)(de)企(qi)业(ye)(ye)会(hui)(hui)议等提(ti)出的(de)(de)(de)人(ren)(ren)工(gong)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)人(ren)(ren)才培养相关(guan)内(nei)容(rong),进行教(jiao)(jiao)学(xue)(xue)大(da)纲和课程标(biao)准(zhun)的(de)(de)(de)制定与(yu)(yu)修改(gai)。其中,我国高(gao)(gao)新科(ke)(ke)技(ji)企(qi)业(ye)(ye)的(de)(de)(de)参(can)与(yu)(yu)尤为重要。科(ke)(ke)技(ji)企(qi)业(ye)(ye)参(can)与(yu)(yu)教(jiao)(jiao)学(xue)(xue)大(da)纲研讨(tao)(tao)的(de)(de)(de)制定与(yu)(yu)修改(gai),能(neng)(neng)让企(qi)业(ye)(ye)的(de)(de)(de)未来人(ren)(ren)才需(xu)求带动(dong)高(gao)(gao)等、中小学(xue)(xue)的(de)(de)(de)教(jiao)(jiao)育(yu),明确未来的(de)(de)(de)就(jiu)业(ye)(ye)方(fang)向,让学(xue)(xue)生知道现在(zai)该(gai)学(xue)(xue)什(shen)么(me),怎么(me)学(xue)(xue),以后(hou)怎么(me)用。


我国(guo)应该(gai)根据政(zheng)府部门(men)发布的国(guo)家政(zheng)策和未来(lai)人(ren)(ren)(ren)才(cai)(cai)培养发展战略目标,多职(zhi)能部门(men)协调配(pei)合,并利用高(gao)科技企业拥有的先(xian)进(jin)知识(shi)和经验,实现中(zhong)小学人(ren)(ren)(ren)工智能教(jiao)育课程(cheng)体系的顶(ding)层设计(ji),推进(jin)人(ren)(ren)(ren)工智能教(jiao)育的方针实施和计(ji)划制定,并根据政(zheng)策与时(shi)代(dai)行业产业的变化(hua)、就业形式(shi)和趋势的变化(hua)及(ji)时(shi)调整,让(rang)中(zhong)小学人(ren)(ren)(ren)工智能人(ren)(ren)(ren)才(cai)(cai)培养紧跟时(shi)代(dai)发展的步伐,具有对未来(lai)的高(gao)度前瞻性。


(二)人工智能教育课程与现有(you)课程的深度融合


在(zai)日(ri)本(ben),中(zhong)小(xiao)学(xue)(xue)的(de)(de)(de)人(ren)(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)教育(yu)(yu)(yu),从小(xiao)学(xue)(xue)的(de)(de)(de)编程(cheng)(cheng)教育(yu)(yu)(yu)到中(zhong)学(xue)(xue)的(de)(de)(de)信(xin)息(xi)教育(yu)(yu)(yu),都将(jiang)(jiang)人(ren)(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)教育(yu)(yu)(yu)课程(cheng)(cheng)与现(xian)有课程(cheng)(cheng)进行深度融(rong)合。将(jiang)(jiang)与人(ren)(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)技术(shu)(shu)相关的(de)(de)(de)数(shu)理和信(xin)息(xi)科(ke)(ke)(ke)学(xue)(xue)基础知识加入数(shu)学(xue)(xue)、理科(ke)(ke)(ke)和信(xin)息(xi)技术(shu)(shu)学(xue)(xue)科(ke)(ke)(ke)教学(xue)(xue)中(zhong),将(jiang)(jiang)人(ren)(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)技术(shu)(shu)的(de)(de)(de)学(xue)(xue)习(xi)和实践加入音乐、美术(shu)(shu)等非专业的(de)(de)(de)学(xue)(xue)科(ke)(ke)(ke)课程(cheng)(cheng)中(zhong)。日(ri)本(ben)将(jiang)(jiang)中(zhong)小(xiao)学(xue)(xue)人(ren)(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)教育(yu)(yu)(yu)课程(cheng)(cheng)体系(xi)融(rong)入到现(xian)有的(de)(de)(de)所(suo)有学(xue)(xue)科(ke)(ke)(ke)教学(xue)(xue)中(zhong),让学(xue)(xue)生们在(zai)完成现(xian)有课程(cheng)(cheng)目(mu)标的(de)(de)(de)同时,能(neng)(neng)(neng)(neng)够从不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)学(xue)(xue)科(ke)(ke)(ke)不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)角度,学(xue)(xue)习(xi)到人(ren)(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)各方面的(de)(de)(de)基础知识。


根据日(ri)本(ben)中小学(xue)人工(gong)智(zhi)(zhi)能(neng)教育(yu)体系(xi)的(de)课(ke)(ke)程设置,我(wo)国在未来的(de)中小学(xue)人工(gong)智(zhi)(zhi)能(neng)教育(yu)课(ke)(ke)程体系(xi)的(de)设计上,就不能(neng)只开设一(yi)门单独的(de)叫做“人工(gong)智(zhi)(zhi)能(neng)”的(de)学(xue)科(ke)或课(ke)(ke)程。人工(gong)智(zhi)(zhi)能(neng)本(ben)身具(ju)有(you)(you)深度(du)融(rong)合、高(gao)度(du)交(jiao)(jiao)叉、极度(du)复(fu)杂的(de)特点(dian),同时(shi)又(you)具(ju)有(you)(you)技术属(shu)性和社会属(shu)性的(de)特点(dian),这就决定(ding)了人工(gong)智(zhi)(zhi)能(neng)教育(yu)必须依靠(kao)跨学(xue)科(ke)的(de)交(jiao)(jiao)叉整合[21]。我(wo)国应该将中小学(xue)人工(gong)智(zhi)(zhi)能(neng)教育(yu)体系(xi)与现有(you)(you)的(de)整个教育(yu)课(ke)(ke)程体系(xi)进行融(rong)合,以(yi)现有(you)(you)课(ke)(ke)程为主体,将人工(gong)智(zhi)(zhi)能(neng)教育(yu)拆分成(cheng)多(duo)课(ke)(ke)程,全方位(wei)融(rong)入现有(you)(you)的(de)学(xue)科(ke)中。


我(wo)国(guo)当前的(de)中(zhong)小(xiao)学(xue)(xue)人工(gong)(gong)智(zhi)能(neng)教(jiao)(jiao)育主要在(zai)(zai)信(xin)息(xi)技术(shu)(shu)课(ke)程、STEM课(ke)程、创(chuang)客课(ke)程中(zhong)开展[22]。但是在(zai)(zai)未来(lai),我(wo)国(guo)还应该把人工(gong)(gong)智(zhi)能(neng)技术(shu)(shu)所需要的(de)数学(xue)(xue)逻辑(ji)思(si)维(wei)和(he)(he)计(ji)算能(neng)力、编程技术(shu)(shu)等计(ji)算机(ji)技能(neng)、控制论和(he)(he)自动化(hua)、生物学(xue)(xue)和(he)(he)仿生学(xue)(xue)、哲(zhe)学(xue)(xue)、心理学(xue)(xue)、信(xin)息(xi)伦理和(he)(he)信(xin)息(xi)素养等知识,作为人工(gong)(gong)智(zhi)能(neng)教(jiao)(jiao)育课(ke)程体系中(zhong)的(de)课(ke)程,加入(ru)现有的(de)数学(xue)(xue)、计(ji)算机(ji)、物理、生物、心理、思(si)想品德等主学(xue)(xue)科中(zhong)。另外,还应该将人工(gong)(gong)智(zhi)能(neng)技术(shu)(shu)的(de)实(shi)践加入(ru)音乐、美(mei)术(shu)(shu)等辅(fu)助学(xue)(xue)科。目前,我(wo)国(guo)的(de)中(zhong)小(xiao)学(xue)(xue)教(jiao)(jiao)学(xue)(xue)课(ke)堂上已(yi)开始运(yun)(yun)用人工(gong)(gong)智(zhi)能(neng)教(jiao)(jiao)学(xue)(xue)产品,利(li)(li)用人工(gong)(gong)智(zhi)能(neng)技术(shu)(shu)帮助教(jiao)(jiao)学(xue)(xue)的(de)同时,也应该对学(xue)(xue)生进(jin)行应用的(de)技术(shu)(shu)支撑(cheng)教(jiao)(jiao)育。在(zai)(zai)完成该学(xue)(xue)科课(ke)程目标的(de)前提下,利(li)(li)用学(xue)(xue)科课(ke)程进(jin)行人工(gong)(gong)智(zhi)能(neng)技术(shu)(shu)实(shi)践,让学(xue)(xue)生能(neng)够将主课(ke)中(zhong)所学(xue)(xue)的(de)人工(gong)(gong)智(zhi)能(neng)相关(guan)知识与能(neng)力运(yun)(yun)用在(zai)(zai)其(qi)他(ta)课(ke)堂上,在(zai)(zai)学(xue)(xue)与用的(de)同时掌(zhang)握并熟练运(yun)(yun)用知识与技能(neng)。


(三)建立符合学习者认知特点(dian)的人工智能教育分层(ceng)课程实施步骤


日本(ben)(ben)中小(xiao)学(xue)(xue)(xue)人工(gong)智能(neng)(neng)(neng)(neng)教育体系,根(gen)据(ju)学(xue)(xue)(xue)生(sheng)的(de)(de)年龄、学(xue)(xue)(xue)习能(neng)(neng)(neng)(neng)力(li)(li)和(he)信(xin)(xin)息(xi)技(ji)(ji)术能(neng)(neng)(neng)(neng)力(li)(li),分为小(xiao)学(xue)(xue)(xue)、初中、高(gao)中不(bu)同(tong)阶段(duan)。为了达(da)到(dao)社会和(he)高(gao)等学(xue)(xue)(xue)校对(dui)人工(gong)智能(neng)(neng)(neng)(neng)人才培(pei)养的(de)(de)基本(ben)(ben)能(neng)(neng)(neng)(neng)力(li)(li)要求,随着年级的(de)(de)提高(gao),小(xiao)学(xue)(xue)(xue)到(dao)高(gao)中,学(xue)(xue)(xue)生(sheng)的(de)(de)数学(xue)(xue)(xue)、理科和(he)信(xin)(xin)息(xi)技(ji)(ji)术的(de)(de)学(xue)(xue)(xue)习会越(yue)(yue)(yue)来越(yue)(yue)(yue)深入,越(yue)(yue)(yue)来越(yue)(yue)(yue)专(zhuan)业,数理和(he)信(xin)(xin)息(xi)技(ji)(ji)术能(neng)(neng)(neng)(neng)力(li)(li)也会越(yue)(yue)(yue)高(gao)。而(er)在其他非专(zhuan)业的(de)(de)学(xue)(xue)(xue)科中,学(xue)(xue)(xue)生(sheng)运用信(xin)(xin)息(xi)技(ji)(ji)术发现、解(jie)决(jue)课程(cheng)问题的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)力(li)(li)会逐年增强,运用人工(gong)智能(neng)(neng)(neng)(neng)相关技(ji)(ji)术的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)力(li)(li)也会逐年提高(gao)。


未来(lai)我国(guo)在(zai)中(zhong)小学(xue)人(ren)工(gong)智能教(jiao)育课程体系的(de)实(shi)施方面(mian),也应该对学(xue)生学(xue)习的(de)人(ren)工(gong)智能相关知(zhi)识(shi)、技术能力等,根据年龄与认知(zhi)分为不(bu)同的(de)阶段。通过中(zhong)小学(xue)的(de)人(ren)工(gong)智能教(jiao)育,即将(jiang)(jiang)进(jin)入高(gao)校的(de)学(xue)生将(jiang)(jiang)具备(bei)一定(ding)的(de)信息(xi)技术基(ji)础(chu),提高(gao)他(ta)们对计算机、自动控制等相关学(xue)科的(de)兴趣(qu),为他(ta)们今(jin)后在(zai)高(gao)校进(jin)一步研究(jiu)人(ren)工(gong)智能技术,或在(zai)工(gong)作中(zhong)应用(yong)人(ren)工(gong)智能技术,打下坚实(shi)的(de)基(ji)础(chu)。


除学(xue)(xue)校开(kai)设的(de)(de)学(xue)(xue)科课(ke)(ke)程(cheng)外,我国中(zhong)小(xiao)学(xue)(xue)校还应该开(kai)设课(ke)(ke)外活动(dong)(dong)课(ke)(ke),让(rang)(rang)学(xue)(xue)生(sheng)开(kai)展人(ren)(ren)工智能(neng)相(xiang)关(guan)课(ke)(ke)题研(yan)究,进行课(ke)(ke)外实践(jian)。例如利用(yong)(yong)课(ke)(ke)外活动(dong)(dong)时间开(kai)设编程(cheng)兴趣课(ke)(ke)、人(ren)(ren)工智能(neng)相(xiang)关(guan)应用(yong)(yong)兴趣课(ke)(ke),或学(xue)(xue)校组织(zhi)的(de)(de)编程(cheng)相(xiang)关(guan)社团(tuan)、人(ren)(ren)工智能(neng)社团(tuan)等,让(rang)(rang)不(bu)同年龄的(de)(de)中(zhong)小(xiao)学(xue)(xue)生(sheng)开(kai)展合作(zuo)(zuo)互助,在集体活动(dong)(dong)中(zhong)学(xue)(xue)习实践(jian),让(rang)(rang)中(zhong)小(xiao)学(xue)(xue)生(sheng)能(neng)够(gou)在实际(ji)的(de)(de)操作(zuo)(zuo)应用(yong)(yong)中(zhong)熟(shu)悉课(ke)(ke)堂上的(de)(de)内容(rong),享(xiang)受(shou)人(ren)(ren)工智能(neng)学(xue)(xue)习的(de)(de)乐趣。


同时,我国应该加强校企合作,让企业支援教师进行高质量的授课,支援并具体化学校实施的人工智能教育内容。我国企业应积极参与为社会贡献的教育计划,如组织学生前往人工智能相关企业参观学习,将人工智能产品加入教育投资,让企业的专业技术人员作为辅助教师参与到对学生的技术教学课堂中,等等。只有将融入中小学现有学科教学中的人工智能教育提炼出来,将每一个按年龄或年级分的阶段加在一起,所有阶段的课程和实践连贯结合,才能形成一个完整的中小学人工智能教育课程体系。

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作者简介:
于勇:东北师(shi)范大(da)学教(jiao)授,博士生(sheng)导师(shi),研(yan)究方向为数字媒(mei)体技(ji)术(yuy848@nenu.edu.cn)。
徐鹏:东北师范大学(xue)副教授,博士,研究方向为数字媒体技术(xp@nenu.edu.cn)。
刘未央:东(dong)北师范大学在读硕士,研究方向为数字媒体技术(liuwy447@nenu.edu.cn)。

转(zhuan)载(zai)自:《中(zhong)国电化教育》 2020期 第8期