如何有效推進(jìn)中小學(xué)人工智能教育

【摘 要】人工智能時(shí)代，開展中小學(xué)人工智能教育具有歷史必然性與現(xiàn)實(shí)必要性。首先，要理解正確的教育理念，把握中小學(xué)人工智能教育的目的性、規(guī)律性與復(fù)合性。其次，通過教師角色多元化、教學(xué)內(nèi)容開放化、教學(xué)方式創(chuàng)新化、教育評(píng)價(jià)模糊化將人工智能教育理念轉(zhuǎn)化為實(shí)踐。最后，以教育初心應(yīng)對(duì)形式主義、商業(yè)化侵蝕、地區(qū)差異的挑戰(zhàn)，才能有效推進(jìn)中小學(xué)人工智能教育。

【關(guān)鍵詞】中小學(xué) 人工智能教育 教育理念 實(shí)踐策略 教育挑戰(zhàn)

近日，教育部辦公廳印發(fā)通知，強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)中小學(xué)人工智能教育，積極探索中小學(xué)人工智能教育實(shí)施途徑。人類進(jìn)入人工智能時(shí)代之后，人工智能已成為人類生活的重要組成部分。進(jìn)行人工智能教育是人類歷史發(fā)展的必然，有利于促進(jìn)新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展，滿足未來生產(chǎn)對(duì)勞動(dòng)者的最低需求，有助于人類形成正確的人工智能觀，決定著人類與人工智能未來關(guān)系走向，防止人類過度依賴技術(shù)、淪為人工智能的奴隸。中小學(xué)階段作為培養(yǎng)學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)、創(chuàng)新思維的關(guān)鍵期，開展人工智能教育不僅是技術(shù)傳承的需要，更是培養(yǎng)未來創(chuàng)新人才的戰(zhàn)略行動(dòng)。有效推進(jìn)中小學(xué)人工智能教育需要中小學(xué)教師形成正確的教育理念，進(jìn)行適切的教學(xué)實(shí)踐與應(yīng)對(duì)未來挑戰(zhàn)。

一、中小學(xué)人工智能教育的理念

人工智能教育理念是對(duì)人工智能教育本質(zhì)、目的、價(jià)值、內(nèi)容和方法等的基本觀點(diǎn)或深層次理解，是指導(dǎo)教育實(shí)踐的理論基礎(chǔ)，是教育實(shí)踐的靈魂。人工智能教育需要強(qiáng)調(diào)三項(xiàng)教育理念：目的性、規(guī)律性和復(fù)合性。

1. 目的性：普及教育而非專業(yè)教育

目的性強(qiáng)調(diào)教學(xué)應(yīng)該有的放矢。人工智能教育旨在幫助中小學(xué)生了解人工智能的基礎(chǔ)知識(shí)，理解其功能范圍，合理使用人工智能工具，正確處理人與人工智能的關(guān)系，應(yīng)用人工智能解決現(xiàn)實(shí)問題，培養(yǎng)創(chuàng)新精神。中小學(xué)人工智能教育重點(diǎn)在于普遍提升學(xué)生的數(shù)字素養(yǎng)，而不是人工智能的專業(yè)教育。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，中小學(xué)人工智能教育至少應(yīng)包含三類教學(xué)內(nèi)容。第一，人工智能基礎(chǔ)，包括對(duì)人工智能底層邏輯的理解，以及數(shù)據(jù)、編程、算法等[1]，這是學(xué)習(xí)復(fù)雜技術(shù)的基石，能夠幫助學(xué)生對(duì)先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)生興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)力。第二，倫理與人機(jī)互動(dòng)，包括人工智能對(duì)社會(huì)的影響、人類如何與人工智能合作共事等，這是為了確保學(xué)生在使用人工智能工具的同時(shí)，也能夠深入體悟人工智能的文化價(jià)值，以批判性思維保持對(duì)倫理問題的敏感性，如隱私侵犯、數(shù)據(jù)濫用、算法偏見等。第三，人工智能的巧妙應(yīng)用。學(xué)生需要具備快速掌握新技術(shù)的能力，實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)向?qū)嵺`技能的轉(zhuǎn)化。積極提升學(xué)生在人工智能方面的實(shí)踐智慧，在社會(huì)活動(dòng)中選擇最佳技術(shù)而做出正確的行動(dòng)，并基于經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行人工智能實(shí)踐反思。

2. 規(guī)律性：教育與技術(shù)的雙重限制

規(guī)律性強(qiáng)調(diào)教育活動(dòng)必須遵循教育規(guī)律和學(xué)生發(fā)展規(guī)律，同時(shí)也要適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)和規(guī)律。教育規(guī)律和學(xué)生發(fā)展規(guī)律是開展人工智能教育的首要遵循。在低年級(jí)，人工智能教育的重點(diǎn)應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)人工智能的興趣，了解基本知識(shí)和作用，而不必深入探討復(fù)雜原理，允許學(xué)生“知其然而不知其所以然”。有幼兒園園長(zhǎng)試圖在幼兒園階段就進(jìn)行STEM教育是不可取的。隨著年級(jí)的提高，教育內(nèi)容應(yīng)逐漸轉(zhuǎn)向深入，學(xué)生探索人工智能的基本原理、嘗試創(chuàng)作簡(jiǎn)單的人工智能作品，并進(jìn)一步發(fā)展批判性思維，提升問題解決能力，不僅“知其然”，還要“知其所以然”。扎實(shí)、系統(tǒng)的知識(shí)體系是學(xué)習(xí)人工智能的基礎(chǔ)。此外，人工智能教育深受人工智能技術(shù)發(fā)展的限制。人工智能技術(shù)發(fā)展迅速，幾乎到了日新月異的程度，此時(shí)，需特別當(dāng)心避免“盲目追新”，不可直接將最新算法和模型當(dāng)作學(xué)習(xí)內(nèi)容，應(yīng)在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)和技能的基礎(chǔ)上，適度引入新技術(shù)，以促進(jìn)學(xué)生掌握人工智能技術(shù)。

3. 復(fù)合性：多方因素的深度融合

復(fù)合性在人工智能教育中體現(xiàn)為多方因素的深度融合，涵蓋跨學(xué)科整合、理論與實(shí)踐結(jié)合、長(zhǎng)線與短期并存多個(gè)維度。首先，人工智能本身具有跨學(xué)科性質(zhì)，涉及數(shù)學(xué)、科學(xué)、社會(huì)學(xué)、倫理學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。因此，人工智能教育需要引導(dǎo)學(xué)生從多學(xué)科視角考察人工智能。其次，人工智能教育應(yīng)避免純理論的抽象講解，須將基本原理與學(xué)生的現(xiàn)實(shí)生活世界相聯(lián)系。如果單純強(qiáng)調(diào)理論學(xué)習(xí)而忽視動(dòng)手實(shí)操，會(huì)缺乏對(duì)人工智能的技術(shù)性學(xué)習(xí)，影響學(xué)生的技術(shù)體驗(yàn)，學(xué)生也就無法建立人工智能思維方式。最后，人工智能教育須平衡長(zhǎng)線與短期之間的關(guān)系，確保教育過程既能滿足學(xué)生長(zhǎng)期發(fā)展需要，又能適應(yīng)眼前學(xué)習(xí)需求和變化，兩者相輔相成，共同促進(jìn)學(xué)生成長(zhǎng)。

二、中小學(xué)人工智能教育的實(shí)踐策略

人工智能教育的實(shí)踐策略是將教育理念轉(zhuǎn)化為教學(xué)活動(dòng)實(shí)際效果的關(guān)鍵橋梁，可以指導(dǎo)教師將人工智能教育理念融入日常教學(xué)。

1. 教師角色多元化

要進(jìn)行有效的人工智能教育，需厘清教師的職責(zé)。在人工智能時(shí)代，人工智能教育不僅是計(jì)算機(jī)課程教師的任務(wù)，也是所有學(xué)科教師的工作?；A(chǔ)教育的基本屬性決定了在所有學(xué)科實(shí)施人工智能教育的需要。首先，無論教授任何學(xué)科的教師，都應(yīng)該具備寬廣的人工智能知識(shí)和技能，明確人工智能教育所追求的關(guān)鍵能力內(nèi)涵；都應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生探索人工智能的廣度和深度；都能夠設(shè)計(jì)和實(shí)施跨學(xué)科課程，以幫助學(xué)生將多學(xué)科問題與人工智能技術(shù)相結(jié)合。其次，教師需要按照古人所說的忠恕之道行事，在要求學(xué)生使用人工智能之時(shí)，教師自己必須身體力行、以身作則，形成“指揮和調(diào)度人工智能幫助自己做事的能力”[2]。最后，為了給學(xué)生提供豐富多元的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的全球視野和責(zé)任感，教師需要整合各種教育資源，包括教師個(gè)人長(zhǎng)期積累的教學(xué)資源、互聯(lián)網(wǎng)上的教學(xué)資源等。

2. 教學(xué)內(nèi)容開放化

近年來，人工智能技術(shù)飛速發(fā)展，新技術(shù)層出不窮。如算法與模型創(chuàng)新、硬件與算力創(chuàng)新應(yīng)用領(lǐng)域創(chuàng)新等。因此，人工智能教育內(nèi)容必須與人工智能技術(shù)發(fā)展保持同步。人工智能教育的課程內(nèi)容開發(fā)應(yīng)以思想性、科學(xué)性、時(shí)代性、實(shí)踐性為原則[3]，結(jié)合前沿科研成果和教學(xué)實(shí)踐，既包含核心原理和思想，也要注重實(shí)際應(yīng)用和案例分析。教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置需滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，體現(xiàn)人工智能課程在各階段的多樣性、系統(tǒng)性和開放性，允許學(xué)生根據(jù)自己的興趣和能力選擇學(xué)習(xí)路徑、鼓勵(lì)學(xué)生在不同的問題情境中綜合運(yùn)用學(xué)科知識(shí)形成解決方案。各學(xué)段可共用一個(gè)主題框架，以由易到難、由簡(jiǎn)到繁、由淺入深螺旋上升的原則組織每一部分的內(nèi)容，形成對(duì)人工智能意識(shí)、方法和能力目標(biāo)的連貫設(shè)計(jì)[4]。以“人工智能倫理”主題為例，小學(xué)階段可以讓學(xué)生了解人工智能為人類帶來的便利，討論人工智能存在的潛在危害；初中階段則可要求學(xué)生透過便利和危害現(xiàn)象深入理解其背后的社會(huì)規(guī)律和技術(shù)基礎(chǔ)；高中階段則培養(yǎng)學(xué)生對(duì)人工智能與社會(huì)互動(dòng)的深刻理解，完善人工智能的辯證思維。此外，教學(xué)內(nèi)容的開放化還體現(xiàn)在教育資源的共建共享方面。在人工智能教育的探索階段，人工智能教育相關(guān)者可以通過國(guó)家中小學(xué)智慧教育平臺(tái)等渠道，匯聚和分享優(yōu)質(zhì)教育資源，不斷促進(jìn)教育內(nèi)容的豐富與完善。

3. 教學(xué)方式創(chuàng)新化

人工智能教學(xué)應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)探索，為學(xué)生提供豐富的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐機(jī)會(huì)，通過實(shí)踐創(chuàng)新深化對(duì)知識(shí)的理解，提升實(shí)操能力。首先，人工智能教學(xué)應(yīng)該落實(shí)到實(shí)踐技能的培養(yǎng)和創(chuàng)新思維的錘煉上。學(xué)生理解了知識(shí)不等于形成了相應(yīng)的技能，形成了技能，也不等于會(huì)解決實(shí)際問題而有所創(chuàng)新。因此，學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)單靠動(dòng)腦不行，還必須通過教學(xué)性實(shí)踐，激發(fā)學(xué)生對(duì)人工智能技術(shù)的激情，體驗(yàn)創(chuàng)造過程，引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手，進(jìn)行反復(fù)練習(xí)和實(shí)際操作，在動(dòng)手實(shí)踐和創(chuàng)造探索的過程中逐步構(gòu)建起系統(tǒng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)和技能體系。其次，建議學(xué)生采用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)方式。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，通過積極參與對(duì)問題的分析探索、頭腦風(fēng)暴、創(chuàng)意工作坊等活動(dòng)，主動(dòng)發(fā)現(xiàn)或建構(gòu)新知、獲得技術(shù)方法和能力，形成自己獨(dú)特的技術(shù)觀念和人文精神。

4. 教育評(píng)價(jià)模糊化

人類在人工智能領(lǐng)域所提出的多種問題大都沒有唯一性標(biāo)準(zhǔn)答案，所產(chǎn)出的人工智能工具也獨(dú)具特色。這樣，恰為學(xué)生的全面、自主、和諧發(fā)展提供了良機(jī)，使學(xué)生面對(duì)難題的不確定性迸發(fā)出無限想象力和創(chuàng)造力。這樣，就要求教師不能使用應(yīng)試教育的老辦法對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，不可僅使用線性關(guān)系評(píng)價(jià)以及事前確定呆板僵硬的評(píng)價(jià)指標(biāo)，需要綜合考慮多個(gè)因素的影響，從而適應(yīng)這種模糊狀態(tài)。教育的模糊性評(píng)價(jià)是用于評(píng)價(jià)事物界限不明確、具有不確定性的復(fù)雜問題，處理難以用精確的數(shù)值表示，或者評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)模糊的評(píng)價(jià)對(duì)象。學(xué)生的人工智能技術(shù)能力就是一個(gè)比較模糊的概念，它包含多種要素，并且每個(gè)方面難以使用絕對(duì)精確的數(shù)字衡量，需要進(jìn)一步解釋和分析從而得出綜合評(píng)價(jià)值，正適用于模糊評(píng)價(jià)對(duì)象。同時(shí)，人工智能教育的效果具有滯后性。有些學(xué)習(xí)結(jié)果需要數(shù)年甚至數(shù)十年后才能體現(xiàn)出來。人工智能教育需鼓勵(lì)學(xué)生自由探索和嘗試，重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的思維過程和解決問題的策略，而不僅僅是關(guān)注結(jié)果。幫助學(xué)生將刻苦鉆研養(yǎng)成為一種習(xí)慣。關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)答案的問題，既是一個(gè)評(píng)價(jià)問題，也是一個(gè)教學(xué)觀念問題，既有標(biāo)準(zhǔn)又無標(biāo)準(zhǔn)，不能采取二元分立的態(tài)度。評(píng)價(jià)的模糊化是人工智能教育評(píng)價(jià)的第一原則，在模糊中才能孕育出興趣、勇氣、創(chuàng)造、獨(dú)特、堅(jiān)忍與信念。

三、中小學(xué)人工智能教育的挑戰(zhàn)

人工智能教育對(duì)中小學(xué)而言，既是一項(xiàng)新的教育內(nèi)容，又是一種新的教學(xué)形態(tài)。學(xué)校與廣大教師在實(shí)施人工智能教育過程中，勢(shì)必會(huì)遇到新問題、新困難，這些挑戰(zhàn)不僅影響教育目標(biāo)的達(dá)成，也考驗(yàn)著教育系統(tǒng)適應(yīng)新技術(shù)和社會(huì)變遷的能力。

1. 警惕形式主義：注重教學(xué)實(shí)效

幾乎每次教育變革都會(huì)不知不覺地遭遇“新瓶裝舊酒”的形式主義問題，中小學(xué)人工智能教育的普及也不例外。中小學(xué)人工智能教育面臨的形式主義主要表現(xiàn)為不根據(jù)實(shí)際情況，盲目套用各類新工具、新方法，只求外在表現(xiàn)而忽視實(shí)質(zhì)內(nèi)容和學(xué)生實(shí)際能力發(fā)展的教育方式。如果學(xué)校過于注重形式上的無意義互動(dòng)和非發(fā)展性表演等，僅追求名義上的示范校，那么就剝奪了學(xué)生智慧發(fā)展的自由與權(quán)利?？鐚W(xué)科教學(xué)、游戲化教學(xué)、項(xiàng)目式教學(xué)只是教學(xué)形式，學(xué)生的全面發(fā)展才是真正的教育目的。學(xué)校應(yīng)注重人工智能教育的教學(xué)實(shí)效，在戰(zhàn)術(shù)上不能采取“一刀切”的辦法，不搞大運(yùn)動(dòng)、大工程，不掀大高潮，針對(duì)各自學(xué)校和教師的實(shí)際情況，避免形式主義的人工智能教育。

2. 抵御商業(yè)化侵蝕：維護(hù)教育本質(zhì)與公益性

人工智能教育的實(shí)踐活動(dòng)，往往需要技術(shù)產(chǎn)品支持。這些產(chǎn)品大多是由科技公司開發(fā)之后推銷給學(xué)校。但這種商業(yè)運(yùn)行模式專注于產(chǎn)品的開發(fā)和配套資源的裝飾，很少對(duì)相關(guān)課程內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行深入研究[5]。如果教師只是將產(chǎn)品附帶的“教學(xué)應(yīng)用手冊(cè)”作為教材，將嚴(yán)重脫離人工智能教育的本真。政府應(yīng)制定相關(guān)政策，對(duì)教育商業(yè)化行為進(jìn)行積極監(jiān)管，并增加對(duì)公共教育事業(yè)的投入，確保教育的公益性與本質(zhì)不被侵蝕。此外，商業(yè)化侵蝕還會(huì)造成家長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)焦慮，出現(xiàn)教師忙于推銷等問題。因此，需要探索教育與商業(yè)合作的新模式，既合理有效利用商業(yè)資源，又需確保教育目的不受資本戕害。人工智能教育所用教具既可高大上，也可簡(jiǎn)易實(shí)用，關(guān)鍵在于創(chuàng)造性地利用有限資源輔助教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。對(duì)于教師而言，復(fù)雜技術(shù)硬件與軟件不僅增加工作負(fù)擔(dān)，更可能影響教學(xué)效果?？梢哉f，只有當(dāng)教師能夠輕松自如地、得心應(yīng)手地、自動(dòng)化地在教學(xué)中使用工具，才能集中精力、專心致志地與學(xué)生互動(dòng)，而不是分心于解決技術(shù)問題。

3. 均衡地區(qū)差異：保障教育公平

目前，中小學(xué)人工智能教育尚處于探索階段，需要靈活應(yīng)對(duì)技術(shù)條件方面的地區(qū)差異，采取多種方式謹(jǐn)防人工智能帶來更大的教育不公平。技術(shù)條件相對(duì)不足地區(qū)的學(xué)校，在實(shí)施人工智能教育中應(yīng)采取與發(fā)達(dá)地區(qū)學(xué)校不同的策略。有些地區(qū)甚至可以采取“不插電”的方式幫助學(xué)生體驗(yàn)人工智能技術(shù)原理與應(yīng)用。當(dāng)然，這只是在社會(huì)資源不足時(shí)的權(quán)宜之計(jì)，未來需要努力縮小區(qū)域差異，保障教育公平。第一，鼓勵(lì)技術(shù)公司和高等教育機(jī)構(gòu)與條件較差地區(qū)的中小學(xué)合作，提供技術(shù)和教學(xué)支持；第二，開發(fā)和推廣開放教育資源，使所有學(xué)校都能免費(fèi)獲取高質(zhì)量的教學(xué)材料；第三，建立教師交流平臺(tái)，幫助不同地區(qū)的教師分享經(jīng)驗(yàn)和案例；第四，設(shè)立教師與學(xué)生互動(dòng)項(xiàng)目，幫助不同地區(qū)的教師與學(xué)生接觸不同學(xué)校的人工智能教育；第五，制定專項(xiàng)政策，為條件相對(duì)不足的地區(qū)提供教育資金和資源，以支持人工智能教育。

中小學(xué)人工智能教育不是針對(duì)少數(shù)人的，而是21世紀(jì)公民必須參與的基本教育[6]。只有當(dāng)時(shí)代問題促使人們思考與改進(jìn)教育體系時(shí)，只有當(dāng)人工智能教育真正影響教育觀念時(shí)，只有當(dāng)人工智能教育真正融入整個(gè)教育體系時(shí)，中小學(xué)人工智能教育才能真正發(fā)揮作用，才能使學(xué)生在未來學(xué)習(xí)和工作中有效使用人工智能技術(shù)，以負(fù)責(zé)任的態(tài)度參與數(shù)字世界的建設(shè)，成為引領(lǐng)未來、塑造人工智能社會(huì)的數(shù)字公民。

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（作者單位：北京師范大學(xué)教育技術(shù)基本理論研究中心）

責(zé)任編輯：孫昕