推動人工智能教育進入中小學(xué)課堂

巫雪琴

國務(wù)院2017 年印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出，要在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，標(biāo)志著培養(yǎng)具有“智能”素養(yǎng)的新型人才被提升到國家戰(zhàn)略高度，在中小學(xué)階段開設(shè)相關(guān)課程普及人工智能教育是國家提升科技創(chuàng)新力的保障。當(dāng)前，信息技術(shù)學(xué)科無疑是中小學(xué)人工智能普及教育最重要的“主陣地”。各省中小學(xué)階段使用的信息技術(shù)教材也都設(shè)置了人工智能內(nèi)容。然而，人工智能教育不應(yīng)只是落實到教材上，還需要落實到課堂上。

一、中小學(xué)人工智能教育教學(xué)現(xiàn)狀分析

（一）進入教材易、進入課堂難——課時問題

要回答“人工智能教育的內(nèi)容進入教材但是無法進入課堂”的問題，需要具體分析人工智能教學(xué)在不同學(xué)段的定位。以江蘇省為例，人工智能課程在初中和小學(xué)階段是選修或校本課程，屬于學(xué)校的“個性化課程”，難以常規(guī)化開展。高中階段，“人工智能初步”模塊是屬于“選擇性必修”中“為學(xué)生個性化發(fā)展”而設(shè)計的模塊，即無論是只參加“學(xué)業(yè)考試”，還是已經(jīng)把信息技術(shù)學(xué)科納入高考省份的學(xué)生，在高中階段的課堂上是很難對人工智能相關(guān)知識進行系統(tǒng)學(xué)習(xí)的。課時無法保障直接導(dǎo)致了不同學(xué)段人工智能的教學(xué)持續(xù)徘徊在感知、體驗的層面，無法深入。

（二）“教”容易、勝任難——師資素養(yǎng)問題

在2017 年高中信息新課標(biāo)頒布前，高中信息技術(shù)教材保持十幾年沒有大的變動，一直側(cè)重軟件應(yīng)用的學(xué)習(xí)。小學(xué)與初中信息技術(shù)教材更新與高中相比要及時得多，但是滯后問題依然存在。教材內(nèi)容的滯后導(dǎo)致很多一線教師滿足于掌握基本的軟件應(yīng)用。如果把人工智能教學(xué)所需要的素養(yǎng)稱為“智能”素養(yǎng)，當(dāng)前信息技術(shù)教師在知識儲備、技術(shù)能力、實踐經(jīng)驗等方面都處于較低的水平，與人工智能教育對教師的要求之間存在較大的差距。另外，目前也缺乏對教師智能素養(yǎng)的有效培訓(xùn)，導(dǎo)致教師對人工智能教學(xué)存在畏難情緒，無法融會貫通地設(shè)計教學(xué)內(nèi)容、得心應(yīng)手地選擇教學(xué)方法。

（三）“感知”容易、探究難——教學(xué)支撐問題

中小學(xué)階段的人工智能教學(xué)需要依托與日常生活緊密聯(lián)系的場景來推動學(xué)生對人工智能內(nèi)涵的理解。無論是對場景的體驗、剖析還是設(shè)計與制作，都需要有軟硬件的支撐，這也是確保人工智能教學(xué)有效實施的重要條件。

在智慧平臺方面，中小學(xué)教師在教學(xué)中常用百度、騰訊、訊飛等公司提供的人工智能平臺來支撐部分教學(xué)體驗與分析，但這些智慧平臺不是為教育教學(xué)專門設(shè)置的，很多方面無法適用于教學(xué)場景；而硬件方面，現(xiàn)階段的中小學(xué)無法根據(jù)教材提供相應(yīng)的材料包，這就導(dǎo)致一線教師沒有相應(yīng)的教學(xué)設(shè)備，即便有少數(shù)學(xué)校有經(jīng)費保障但也因為缺乏指導(dǎo)，只能根據(jù)經(jīng)驗購買一些開源硬件或者市面上的智能家用設(shè)備用于教學(xué)，但是這樣不成體系的設(shè)備是遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足人工智能教學(xué)的需要的；相比其他教學(xué)內(nèi)容，人工智能相關(guān)的教學(xué)資源也很少。教學(xué)層面的支撐不到位進一步加劇了人工智能教育在中小學(xué)普及的難度，抬高了人工教育落地的“門檻”。

二、人工智能教育進入中小學(xué)課堂的有效策略

（一）打破壁壘：橫向融合、縱向銜接

1.突破教材壁壘，做好教學(xué)內(nèi)容的取舍與融合

隨著各種技術(shù)應(yīng)用的普及，作為“數(shù)字原住民”的“00 后”學(xué)生已或多或少具備了一定的信息素養(yǎng)。針對這種情況，一線教師可以在充分調(diào)查學(xué)生原有知識與技能的基礎(chǔ)上，深入分析教材，在教學(xué)內(nèi)容的取舍、融合上下功夫。以高中學(xué)段為例，筆者先在調(diào)查的基礎(chǔ)上確定本校學(xué)生的信息技術(shù)基礎(chǔ)，梳理高中學(xué)段人工智能教學(xué)涉及的知識點；再結(jié)合全人發(fā)展的目標(biāo)指向，以生涯規(guī)劃項目進行統(tǒng)領(lǐng)，以智能社會對人高級素養(yǎng)的要求為線索，對必修一、必修二兩本書的內(nèi)容進行整合，課程內(nèi)容框架調(diào)整后如下頁圖1所示。

圖1 高中信息技術(shù)整合后教學(xué)內(nèi)容框架

在具體的實施過程中，人工智能內(nèi)容作為“生涯規(guī)劃”大項目中高級素養(yǎng)培養(yǎng)的重要部分，需要通過具體的項目來貫穿教學(xué)。如以“問答機器人”項目為依托，融合“編程”“信息系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)”“物聯(lián)網(wǎng)”等部分，把知識與技能的學(xué)習(xí)融入項目的推進中，可以在一定程度上緩解課時問題，為學(xué)生的深入學(xué)習(xí)提供可能；還可以進一步融入選擇性必修“人工智能初步”的部分內(nèi)容，讓人工智能教學(xué)不但能走入課堂還有可能走向深入。

2.突破學(xué)段壁壘，做好教學(xué)目標(biāo)的銜接

不同學(xué)段間的人工智能學(xué)習(xí)目標(biāo)與內(nèi)容的銜接可以讓一線教師站在學(xué)科的角度來審視教學(xué)。鑒于不同學(xué)段學(xué)生的流動性，人工智能學(xué)習(xí)目標(biāo)與內(nèi)容的銜接從地區(qū)的層面來操作將會更有效。比如，筆者依托南京市級名師工作室，組織了“跨學(xué)段的信息素養(yǎng)銜接”系列活動，針對人工智能內(nèi)容，從高中學(xué)段向下逆向梳理學(xué)習(xí)目標(biāo)，對初中與小學(xué)現(xiàn)有的目標(biāo)進行微調(diào)，確保其在銜接的基礎(chǔ)上實現(xiàn)進階。針對當(dāng)前國內(nèi)還沒有比較完善的跨學(xué)段人工智能學(xué)習(xí)目標(biāo)指導(dǎo)綱要的情況，我們梳理了當(dāng)前中小學(xué)教材中人工智能教學(xué)的主要內(nèi)容，結(jié)合2022 義教信息科技課標(biāo)要求，初步形成跨學(xué)段銜接的學(xué)習(xí)目標(biāo)框架（如下頁表1 所示）。本框架能夠確保不同學(xué)段的教學(xué)目標(biāo)有效銜接且各有側(cè)重：小學(xué)階段重在對人工智能的初步認(rèn)識與體會；初中階段重在運用人工智能的相關(guān)思想解決簡單的實際問題；高中階段重在運用人工智能思想解決實際問題。［1］

表1 中小學(xué)人工智能學(xué)習(xí)目標(biāo)銜接框架

（二）縮小落差：集體行走

如何有效減少人工智能知識、技能的“高深”與信息技術(shù)教師現(xiàn)有“智能”素養(yǎng)之間的落差呢？筆者在實踐中發(fā)現(xiàn)，依托各級各類學(xué)習(xí)共同體匯聚智慧來相互推動、相互啟發(fā)，是一條可行、高效的途徑。

筆者所在的工作室針對一線教師在python語言與算法學(xué)習(xí)方面難以深入的問題，開展了“深耕細(xì)作”活動，把本部分學(xué)習(xí)內(nèi)容從語言、算法到硬件應(yīng)用分成了18 個專題；成員用近一個月的時間專攻專題內(nèi)容，再從知識點到應(yīng)用實例全方位地分享學(xué)習(xí)成果。這種方式要求講授人的學(xué)習(xí)須在高度、廣度上都有突破。同時，相互分享可以把個體間的學(xué)習(xí)經(jīng)驗打通，匯聚集體智慧，達到共同提升的目的。具體的知識與技能可以采用此類培訓(xùn)，而具體的技能在教學(xué)中的應(yīng)用就需要采用“課堂示范”的方法。為此，筆者所在團隊組織了“新教材·云異構(gòu)”活動，針對人工智能教學(xué)部分，根據(jù)學(xué)習(xí)方法與內(nèi)容梳理出“感知與體驗”“探究與剖析”“設(shè)計與應(yīng)用”等多個主題，每個主題分成說課、上課、專題研討三個環(huán)節(jié)?；顒用嫦蚴?nèi)外一線教師開放，促使更多的一線教師參與其中，先示范再輻射。

（三）提供支撐：多管齊下

除了在國家層面做好制度的頂層設(shè)計、出臺系列人工智能教育政策“組合拳”外，來自各地區(qū)相關(guān)部門在操作層面的呼應(yīng)也很重要。比如，《江蘇省“十四五”教育信息化發(fā)展專項規(guī)劃》對于“普及人工智能教育”進行了具體部署，文件提出要“開發(fā)涵蓋不同階段、相互銜接、體系化的人工智能課程資源，逐步普及人工智能教育；探索優(yōu)質(zhì)人工智能教師資源共享機制，全面推進人工智能教師跨校、跨區(qū)域共享”。［2］這種來自行政部門的體系化的人工智能資源一旦形成，將會極大改善一線人工智能教學(xué)缺少支撐的問題。

當(dāng)然，名師工作室或者一線教研部門也需要積極行動起來，在各自擅長的領(lǐng)域開展工作。比如，可以依托所開展的活動收集資源，依托相應(yīng)的平臺為教師提供教學(xué)建議、教學(xué)課件與設(shè)計、講座與教學(xué)評課、教學(xué)工具等；還可以與能提供軟硬件支撐的社會組織、企業(yè)建立聯(lián)系，甚至組織一線教學(xué)實踐團隊參與到社會組織、企業(yè)的相關(guān)研究中去。