ChatGPT對中小學開設人工智能課程的啟示

孫勇

（青島市市南區(qū)教育研究中心，山東 青島 266000）

2022 年11 月，Open AI 發(fā)布了生成式人工智能系統(tǒng)ChatGPT，其顛覆性的技術功能迅速引發(fā)社會各界的廣泛關注，尤其是教育領域的專家學者們針對ChatGPT 賦能教育教學、變革育人方式展開了激烈的討論，相關研究也越來越豐富。而早在2017 年7 月，國務院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中明確指出：“實施全民智能教育項目，在中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育?！盵1]由此人工智能進學校上升為國家戰(zhàn)略。面對ChatGPT 帶來的技術革新，中小學人工智能教育應如何開展、人工智能教育如何發(fā)揮培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要作用？本文試圖從基礎教育一線教師視角，重新審視ChatGPT 的研發(fā)歷程及其取得成功的關鍵要素，并提出中小學開設人工智能教育課程的相關建議。

一、OpenAI取得成功的關鍵要素

自人工智能誕生之日起，人們就一直在試圖運用計算機技術實現(xiàn)人類智能化，不論是早期的深藍、沃森，還是之后的阿爾法狗，都循序漸進地從某種人類較為單一的智能領域入手，模仿并實現(xiàn)人類的部分專用智能，其本質(zhì)上均屬于ANI（Artificial narrow intelligence：專用人工智能）的范疇。而作為人工智能皇冠上的寶珠AGI（Artificial general intelligence：通用人工智能）一直以來都是專家們可望而不可即的，直至OpenAI 研發(fā)出ChatGPT，標志著人類在通用人工智能領域取得了突破性進展。成功研發(fā)ChatGPT 程序的是一家叫OpenAI 的非營利組織，其成立于2015 年，以推動人工智能技術發(fā)展，造福人類為目標，其初創(chuàng)團隊甚至承諾開源自己的研究成果和相關技術?；仡橭penAI 發(fā)展歷程，不難看出，它的成功得益于以下幾個關鍵要素：

（一）目標堅定：始終以實現(xiàn)通用人工智能為目標

OpenAI 的創(chuàng)始團隊以實現(xiàn)通用人工智能為目標，雖然困難重重，但這一目標自始至終沒有改變，為堅守這一理想，OpenAI 的初創(chuàng)團隊決定采用非營利模式作為團隊組織模式，以最大限度地保持初心，不受資本干擾，確保發(fā)展過程中的獨立性，可以說，這種矢志不渝的堅定，是OpenAI 在人工智能領域取得成功的理念特征。

（二）跨界融通：集科研、工程和產(chǎn)品研發(fā)于一體

OpenAI 團隊由一群頂尖的科學家和工程師組成，他們在人工智能算法、深度學習、自然語言處理等方面具有豐富的經(jīng)驗和專業(yè)知識。特別是ChatGPT 之所以能夠誕生，是因為OpenAI 在研究前沿理論的同時，還同步將理論成果迅速應用于工程實踐，甚至通過技術實踐將其產(chǎn)品化商業(yè)化，這是一個跨界融通的組織，真正實現(xiàn)了從無到有，再到用的產(chǎn)學研一體化全流程創(chuàng)新。

（三）開放包容：開源模式致力于全人類共同進步

OpenAI 創(chuàng)立的緣由之一，是創(chuàng)始人擔心谷歌等公司在人工智能領域的技術壟斷會對未來人工智能發(fā)展乃至人類發(fā)展產(chǎn)生不利的影響。因此，OpenAI 在創(chuàng)立之初便承諾會開源和公布自身研究成果，雖然2019 年OpenAI經(jīng)歷了組織架構調(diào)整，但是其開放包容的發(fā)展理念仍舊是其關鍵特征之一。OpenAI 致力于促進人工智能技術的共享合作，積極與其他研究機構、企業(yè)開展合作，鼓勵其他人共同參與到人工智能的研究和應用中來。這種開放合作的精神不僅促進了人工智能技術的發(fā)展，也為OpenAI 贏得了廣泛的支持和認可。

（四）反共識：獨創(chuàng)性是成功的結果更是其成功的原因

OpenAI 在研發(fā)ChatGPT 過程中，采用了與過往完全相反的技術路徑，這種反共識的獨創(chuàng)性是OpenAI 取得成功最明顯的標志，也是最為重要的內(nèi)因要素。過去通用智能的發(fā)展路徑往往模仿或參照人類智能，即先從視覺開始，通過視覺的識別，慢慢學會推理，進而形成符號，再發(fā)展為語言，最終形成知識體系，獲得通用智能。而OpenAI 則不同，它先是利用GPT 儲存獲得了大量知識，并以此為基礎，打造一套被稱為知識引擎的系統(tǒng)，再通過對系統(tǒng)喂送語料，進行反復調(diào)試，最終獲得自然語言處理能力?？▋?nèi)基梅隆大學計算機科學博士陸奇認為：“ChatGPT 開辟了一種全新的人與數(shù)字世界的交互方式，為我們帶來了一種有效且適用于任何場景的交互工具。”[2]

二、當前我國中小學開設人工智能課程面臨的主要問題

以人工智能為代表的新一代智能技術的高速發(fā)展，預示著各國對創(chuàng)新型人才的需求日益渴求，特別是基礎教育階段，世界各國都開始重視人工智能教育，根據(jù)“聯(lián)合國教科文組織的報告”（如表1 所示），[3]目前全球有14個國家或地區(qū)在中小學階段開設了人工智能相關課程。

表1 全球主要國家或地區(qū)開設人工智能相關課程情況

我國中小學階段的人工智能教育還處于起步階段，目前在課程定位、課時安排、師資建設、資源利用等方面還存在諸多問題。

（一）課程定位模糊不清

中小學人工智能教育的定位模糊，是目前最核心的現(xiàn)實問題。人工智能作為一門學科，其知識覆蓋面廣且處于快速發(fā)展和自我創(chuàng)新階段，很多關鍵問題還沒有形成共識。中小學階段實施人工智能教育有其必要性，但作為課程加以實施，缺乏適合學生學情和學校實際的切入點，特別是目前人工智能教育與創(chuàng)新人才培養(yǎng)的相互邏輯還沒有完全打通，實施人工智能教育的目的不是單純地傳授技術知識和技能，而是要培育出類似OpenAI 初創(chuàng)團隊一樣的創(chuàng)新型人才，即要擁有獨立創(chuàng)新、開放包容、綜合能力和社會責任感。此外，在基礎教育階段開展人工智能教育往往需要借助課程為載體，但目前缺乏政策指引，諸如課程性質(zhì)、課程理念，課程目標等關鍵問題尚缺乏明確的界定，這種整體定位的模糊性導致人工智能教育在實施過程中“無根可循”，難以系統(tǒng)全面開展。

（二）課程實施時間不足

在我國目前三級課程體系下，人工智能課程的開展往往僅能借助選修課、社團課等零散時間，難以面向全員進行普及，課時得不到保障，實施就缺乏系統(tǒng)性和連續(xù)性，對高質(zhì)量開展人工智能教育十分不利。同時，各地區(qū)情況千差萬別，缺乏規(guī)范性制度，人工智能教育難以落實。

（三）教學資源供給不力

人工智能的學習內(nèi)容有其特殊性，需要借助一定的智能硬件，通過實操體驗，幫助學生建構知識結構和學科素養(yǎng)，而目前人工智能教學硬件缺乏較為科學規(guī)范的參數(shù)標準，學生的體驗式項目化學習缺少有力的支撐。此外，教材、教案、學案、微課等教學資源相對不足，特別是可參照的高質(zhì)量教學資源缺乏，教師在教學實施過程中急需科學有效的研究指引。

（四）教師發(fā)展激勵不夠

人工智能作為新興研究領域，呼喚專業(yè)的教師隊伍，但是基層學校沒有人工智能教師崗位編制，教學任務往往需要由信息科技、科學、綜合實踐等相關學科教師兼任，這就存在教師專業(yè)培養(yǎng)及專業(yè)發(fā)展的兩難問題——在專業(yè)培養(yǎng)方面，其他學科教師往往需要花費大量精力去學習，才能具備人工智能課程執(zhí)教能力。而專業(yè)發(fā)展方面，目前缺乏相關政策支持，教師兼崗發(fā)展存在顧慮，轉(zhuǎn)崗發(fā)展更是缺乏積極性。

三、中小學開設人工智能課程的思考與建議

《義務教育信息科技課程標準（2022 年版）》明確了信息科技“基礎性、綜合性、實踐性”的課程性質(zhì)及其國家課程定位。同時，提出了人工智能、數(shù)據(jù)、算法等6 大邏輯主線和內(nèi)容模塊?？梢哉f，新課標背景下，人工智能已經(jīng)成為信息科技的時代線索和關鍵內(nèi)容，承擔著落實培養(yǎng)信息科技學科素養(yǎng)的重要任務。也可以說，數(shù)字時代信息科技的一項重要任務就是通過體驗、了解、學習、理解為代表的新一代智能技術，培養(yǎng)未來智能社會創(chuàng)新型人才。但是，中小學開展人工智能教育，如果僅僅依托信息科技課程，通過在傳統(tǒng)微機室里聽教師講解演示，觀看微課，探究自主學習，并利用電腦進行簡單操作的學習模式，對于學習人工智能相關內(nèi)容來說，是非常不現(xiàn)實的，更是不科學的。學生需要通過大量的實操體驗才能建構起對人工智能的科學認知，并真正理解人工智能相關概念，最終逐步形成智能素養(yǎng)。這恰恰與“具身認知”理論的教育觀念相切合。“具身認知”（embodiedcognition），也有學者翻譯為“涉身認知”。[4]其核心含義主要是指人的身體在認知過程中發(fā)揮了非常關鍵的作用；認知是通過身體的體驗及其行為方式而形成的。[5]傳統(tǒng)認知心理學，堅守身心二元論的觀點，身體對認知的作用往往被忽視，但是具身認知理論認為，身體的體驗對認知也發(fā)揮著重要的作用，或者說，生理與心理之間有著明顯且強烈的關聯(lián)，生理體驗能夠激發(fā)心理認知。

2023 年5 月，教育部辦公廳印發(fā)的《基礎教育課程教學改革深化行動方案》明確指出：“推動地方加強中小學實驗室建設，支持探索建設學科功能教室、綜合實驗室、創(chuàng)新實驗室、教育創(chuàng)客空間等，開展教學裝備配備達標率、使用率監(jiān)測，保障實驗教學正常開展。遴選一批富有特色的高水平科學教育和人工智能教育中小學基地?！笨梢哉f，在政策和學術的雙重支持下，當前中小學迫切需要擁有一間與過往傳統(tǒng)微機教室相比，更加全面、更加智能的“信息科技教室”。綜上，面對人工智能教育在中小學實施過程中的諸多問題，結合人工智能教育自身特點及當前最新政策理論的指引，筆者建議，應基于“具身認知”理念，從三大核心維度9 項關鍵領域入手（如圖1 所示），以培養(yǎng)學生“執(zhí)著鉆研、跨界綜合、開放包容、創(chuàng)新實踐”等素養(yǎng)能力為目標，將人工智能教育明確為信息科技實驗課程，以此推動人工智能教育在中小學的高質(zhì)量開展。

圖1 基于具身認知理論的中小學人工智能教育實施模式

（一）明確定位，系統(tǒng)推進落實

結合人工智能需要實操體驗的特點，將人工智能教育定位成信息科技實驗課，從課程體系上從屬于信息科技課程，從而得到課時、課標等相關政策保障；在授課內(nèi)容方面，要關注人工智能與信息科技課程其他主線的邏輯關系，在部分學段或年級將人工智能作為時代性特色內(nèi)容，加以突出體現(xiàn)；而在另外一些學段或年級，則要進一步規(guī)劃好各個信息科技內(nèi)容模塊的授課內(nèi)容，進而實現(xiàn)信息科技課程的“智能化升級”。這需要各地區(qū)、各學校，結合自身實際，組織教研人員和教師，依據(jù)《義務教育信息科技課程標準（2022 年版）》制定明確的區(qū)本化、校本化課程實施方案，進一步理清人工智能、信息科技和實驗課三者之間的相互關系，明確相關課時和內(nèi)容安排，統(tǒng)籌開展實施信息科技課程。

（二）加強培訓，激發(fā)研究活力

以實現(xiàn)信息科技教師隊伍智能升級為目標，以信息科技教師為主要團隊，基于具身認知理論，組建人工智能教師工作坊，通過創(chuàng)意工坊的形式，打破原有講座式培訓的藩籬，結合實驗室智能設備的具身體驗和項目化實操，讓教師既當學生又當教師，優(yōu)化培訓內(nèi)容設計，讓培訓內(nèi)容可以直接成為后期教師課堂上的授課內(nèi)容，讓教師在培訓中學會上課，切實提升教師的人工智能執(zhí)教能力。同時，各級教研員要帶頭上示范課、引領課，通過課例展示的形式，讓教師直觀感受人工智能暨信息科技實驗課應如何上。同步開展優(yōu)秀課例研磨，積累過程性教學資源，匯聚編纂數(shù)字化教案、學案、課件、微課等教材資源，設立相關評優(yōu)評先獎項，充分激發(fā)教師研究活力，實現(xiàn)教師團隊專業(yè)化發(fā)展的良性循環(huán)。

（三）具身學習，夯實數(shù)字素養(yǎng)

基于具身認知的人工智能學習，需要搭建一座能夠充分支撐學生動手實操、具身體驗的智能學習環(huán)境暨智能化的信息科技實驗室。這就需要各地區(qū)結合自身實際，依據(jù)《義務教育信息科技課程標準（2022 年版）》，結合當前主流智能學習設備的主要技術參數(shù)，從豐富師生具身學習體驗的角度，研究制定信息科技實驗室建設標準，并開展信息科技微機室升級或信息科技實驗室建設，進而夯實硬件環(huán)境基礎。此外，學生的具身認知需要以項目化學習的形式開展，需要為學生量身打造既能落實信息科技學科素養(yǎng)，又能體現(xiàn)實驗室設備優(yōu)勢功能，還能支撐學生項目化探究性學習的融合性項目化主題任務群，讓學生的實驗室學習，有章可循，有標可依。綜上所述，人工智能作為新一代智能技術的執(zhí)牛耳者，是國家重要的發(fā)展戰(zhàn)略，更是未來人才培養(yǎng)的關鍵方向?；凇读x務教育課程方案（2022 年版）》和《義務教育信息科技課程標準（2022 年版）》，依托信息科技課程，將人工智能作為實驗課，納入信息科技課程體系，統(tǒng)籌實施和管理人工智能課程，實現(xiàn)學生數(shù)字素養(yǎng)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的系統(tǒng)化和結構化，是行之有效的實施路徑。