人工智能是一門綜合性、交叉性的學(xué)科，最早于上個(gè)世紀(jì)50年代提出，經(jīng)過(guò)幾次起起伏伏，最近自深度學(xué)習(xí)算法提出，尤其是2016年AlphaGo戰(zhàn)勝李世石以來(lái)，人工智能受到社會(huì)各界廣泛關(guān)注。國(guó)際上，各個(gè)國(guó)家都積極探索人工智能在中小學(xué)校的應(yīng)用。AI在各行業(yè)的廣泛應(yīng)用為K-12學(xué)校帶來(lái)兩個(gè)契機(jī)：一是K-12學(xué)校應(yīng)使用已有的AI技術(shù)在輔助提高課堂成效、實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全和控制等方面有所作為;二是讓學(xué)生開(kāi)始學(xué)習(xí)如何設(shè)計(jì)、操作和使用AI機(jī)器人進(jìn)行工作，為未來(lái)進(jìn)入工作場(chǎng)所打好基礎(chǔ)。[1]美國(guó)人工智能協(xié)會(huì)AAAI和美國(guó)計(jì)算機(jī)教師協(xié)會(huì)CSTA聯(lián)合成立了K-12人工智能教育工作組(AI4K12)，提出了K-12學(xué)生應(yīng)該了解人工智能的五個(gè)關(guān)鍵：計(jì)算機(jī)通過(guò)傳感器感知客觀世界;智能代理對(duì)客觀世界進(jìn)行建模和表達(dá)，并用于推理;計(jì)算機(jī)能從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí);智能代理與人類的自然語(yǔ)言交互是AI領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn);AI應(yīng)用對(duì)社會(huì)的影響有好有壞。[2]

在國(guó)內(nèi)，王海芳等認(rèn)為，人工智能在教育領(lǐng)域較為廣泛的研究主要集中在專家系統(tǒng)、機(jī)器人學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語(yǔ)言理解、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和分布式人工智能等方面。[3]高婷婷等認(rèn)為人工智能教育應(yīng)用是一個(gè)宏觀的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，不是教育子系統(tǒng)和人工智能子系統(tǒng)的簡(jiǎn)單結(jié)合，而是人工智能與教育深度融合的產(chǎn)物。[4]本文主要探討如何讓中小學(xué)學(xué)生開(kāi)始學(xué)習(xí)人工智能及其課程(體驗(yàn)、設(shè)計(jì)、操作和應(yīng)用)研發(fā)和實(shí)施的相關(guān)問(wèn)題?？傮w上看，很多省市的中小學(xué)已在嘗試引入人工智能課程。人工智能技術(shù)進(jìn)入中小學(xué)看似已成必然之勢(shì)，然而，我們對(duì)人工智能課程最可能的主要實(shí)施者——信息科技教師的認(rèn)知情況不盡清楚。中小學(xué)的信息科技教師也許已經(jīng)嘗試過(guò)相關(guān)課程，他們是否能夠承擔(dān)起人工智能走進(jìn)中小學(xué)生課堂的重要責(zé)任，都是需要考慮的實(shí)際問(wèn)題。

任友群在《AI上未來(lái)智造者》叢書(shū)的序中講到：人工智能課程應(yīng)以立德樹(shù)人為目標(biāo)、以核心素養(yǎng)培養(yǎng)為前提，以算法與編程實(shí)踐為抓手，建立起科學(xué)、系統(tǒng)的課程體系，同時(shí)要分學(xué)段打造符合學(xué)生特點(diǎn)的課程體系。謝忠新等認(rèn)為，中小學(xué)的人工智能課程在不同的學(xué)段要有不同的側(cè)重點(diǎn)，小學(xué)側(cè)重感悟，初中重在體驗(yàn)，高中聚焦創(chuàng)造創(chuàng)新。周邵錦等將K-12人工智能課程劃分為三大模塊——人工智能基礎(chǔ)、算法與編程、機(jī)器人與智能系統(tǒng)。[5]

1.不同版本人工智能教材對(duì)比

我國(guó)早在2003年就已將人工智能列入高中信息科技課程選修模塊，在2004到2005年的兩年中，相應(yīng)的人工智能教材得以出版，余挺挺等曾對(duì)當(dāng)時(shí)四種版本的《人工智能初步》教材進(jìn)行對(duì)比分析：其中李藝主編的教育科學(xué)出版社版本主要以“概念——原理——運(yùn)用”為主線;祝智庭主編的中國(guó)地圖出版社版本是以“任務(wù)”驅(qū)動(dòng)的形式培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和問(wèn)題解決能力;應(yīng)吉康主編的上海科技教育出版社版本是以活動(dòng)和討論引入，讓學(xué)生體驗(yàn)人工智能;李冠英主編的廣東教育出版社版本是以應(yīng)用人工智能技術(shù)求解問(wèn)題為主線的。當(dāng)時(shí)的幾個(gè)版本主要聚焦于人工智能基礎(chǔ)知識(shí)、知識(shí)表示、專家系統(tǒng)、問(wèn)題解決等方面內(nèi)容。[6]

時(shí)隔10多年后，隨著人工智能又一波熱潮，中小學(xué)人工智能教材再次陸續(xù)出版，主要有湯曉鷗和陳玉琨主編的華東師范大學(xué)出版社版本《人工智能基礎(chǔ)》(高中版)，蔡耘和郭紹青主編的北京師范大學(xué)出版社版本《人工智能(初中版)》，熊友軍、王吉慶和黃勁松主編的華東師范大學(xué)出版社版本中小學(xué)人工智能叢書(shū)《AI上未來(lái)智造者》(共10冊(cè))，姚煒和王錚主編的蘇州大學(xué)出版社版本《中小學(xué)人工智能系列叢書(shū)》(共8冊(cè))，以及覃祖軍主編的河南人民出版社版本“智龍X計(jì)劃”的指定教材《人工智能實(shí)驗(yàn)教材》(共33冊(cè))。

為了綜合考察當(dāng)前中小學(xué)人工智能教材的特點(diǎn)，筆者分別從單元結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)(內(nèi)容主題)和主要特點(diǎn)或亮點(diǎn)等維度進(jìn)行對(duì)比分析，綜合考察當(dāng)前市面上的人工智能教材，如表 1所示。

2.14年的跨越給我們的啟發(fā)

綜合所有人工智能教材的出版情況，主要可以分為兩次熱潮，第一次是2004—2005年，第二次是2018—2019年。對(duì)比兩次教材的主要內(nèi)容和形式，可以發(fā)現(xiàn)主要表現(xiàn)為以下三點(diǎn)特征。

第一，從關(guān)注基本的理論基礎(chǔ)到融合社會(huì)生活的現(xiàn)實(shí)情境。這與人工智能技術(shù)的實(shí)際發(fā)展和應(yīng)用存在密切關(guān)系。從中我們也可看出，我國(guó)人工智能教材的研發(fā)思路緊跟技術(shù)發(fā)展，并表現(xiàn)出明顯的提升和深化。

第二，從高中選修到全學(xué)段覆蓋。這與國(guó)家政策密切相關(guān)，關(guān)涉2003年的課程標(biāo)準(zhǔn)、人工智能發(fā)展規(guī)劃等。從14年間前后的變化看，人們對(duì)人工智能的重視程度顯著增強(qiáng)，人工智能教材已經(jīng)從單獨(dú)的高中階段延伸到了幼兒園、小學(xué)、初中等不同學(xué)段。

第三，從體驗(yàn)感知到聚焦計(jì)算思維。在14年前，人工智能教材主要側(cè)重于讓學(xué)生體驗(yàn)學(xué)習(xí)人工智能的基本理論和方法;14年后，人工智能教材主要側(cè)重于計(jì)算思維，聚焦于設(shè)計(jì)、算法和編程等能力。人工智能教學(xué)從初步的知道了解層次，上升到對(duì)學(xué)生思維能力的培養(yǎng)和關(guān)注上，是一個(gè)質(zhì)的飛躍和進(jìn)步。

中小學(xué)的人工智能課程主要是由信息科技教師負(fù)責(zé)，其普及應(yīng)用需要充分考慮一線教師的認(rèn)知現(xiàn)狀，因此，筆者采用問(wèn)卷調(diào)查法對(duì)上海市的中小學(xué)信息科技教師進(jìn)行抽樣調(diào)查，以反映信息科技教師對(duì)人工智能課程的認(rèn)知情況，尋找可能存在的待解決問(wèn)題，以便促進(jìn)中小學(xué)人工智能課程的早日普及應(yīng)用。

1.研究設(shè)計(jì)：來(lái)自上海市信息科技教師的視角

筆者針對(duì)人工智能在中小學(xué)的應(yīng)用需求，參考了人工智能技術(shù)工程師的意見(jiàn)，并征詢了信息科技的學(xué)科專家、骨干教師和一線教師的建議，對(duì)問(wèn)卷進(jìn)行了結(jié)構(gòu)調(diào)整和表述修訂，形成了最終的調(diào)查問(wèn)卷。主要包括人工智能知識(shí)獲得方式、人工智能課程開(kāi)展現(xiàn)狀、人工智能課程的設(shè)想、人工智能技術(shù)的學(xué)習(xí)需求、人工智能課程實(shí)施中可能的難點(diǎn)、計(jì)算機(jī)教師勝任人工智能課程教學(xué)的能力、實(shí)施人工智能課程的需求保障等7個(gè)維度。同時(shí)筆者對(duì)7個(gè)維度的41項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了編碼。

2.研究問(wèn)卷的可靠性檢驗(yàn)：信效度分析

筆者抽取了上海市的10個(gè)區(qū)縣作為樣本開(kāi)展調(diào)查，通過(guò)問(wèn)卷星發(fā)放問(wèn)卷，共回收問(wèn)卷440份，其中有效樣本440份。筆者綜合采用SPSS22.0和SPSSAU對(duì)回收數(shù)據(jù)中的態(tài)度類量表題進(jìn)行信度和效度分析。

對(duì)問(wèn)卷數(shù)據(jù)的態(tài)度類量表題(共41項(xiàng))進(jìn)行信度分析，得到信度系數(shù)Cronbach.?琢系數(shù)=0.935>0.9，說(shuō)明問(wèn)卷數(shù)據(jù)的信度高。對(duì)所有題項(xiàng)，考察分析項(xiàng)被刪除后的信度系數(shù)值并沒(méi)有明顯的提升;同時(shí)，所有分析項(xiàng)對(duì)應(yīng)的CITC(矯正項(xiàng)總計(jì)相關(guān)項(xiàng))值均高于0.2，因而說(shuō)明分析項(xiàng)之間具有良好的相關(guān)關(guān)系，同時(shí)也說(shuō)明信度水平良好。

對(duì)態(tài)度類量表題(共41項(xiàng))進(jìn)行效度檢驗(yàn)，分析因子載荷系數(shù)，發(fā)現(xiàn)其因子載荷系數(shù)小于0.4的有兩項(xiàng)，分別是Scratch、KODU等其他的可視化編程課，現(xiàn)處于自學(xué)和摸索階段，去掉這兩項(xiàng)后，再次進(jìn)行效度分析，得到KMO值=0.904，說(shuō)明數(shù)據(jù)具有效度，所有研究項(xiàng)對(duì)應(yīng)的共同度值均高于0.4，說(shuō)明研究項(xiàng)信息可以被有效提取。因此，在本文的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中，將這兩項(xiàng)內(nèi)容刪掉，剩余39項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)。

3.統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的差異性：非參數(shù)檢驗(yàn)方法

對(duì)問(wèn)卷數(shù)據(jù)的態(tài)度類量表(共39項(xiàng))進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)(Sharpro-Wilk檢驗(yàn))，p<0.01，說(shuō)明全部題項(xiàng)數(shù)據(jù)均不具有正態(tài)性特征，因而適合采用非參數(shù)檢驗(yàn)的方法對(duì)比不同群體之間存在的差異。

(1)Spearman秩相關(guān)系數(shù)

通過(guò)對(duì)市郊區(qū)縣、教師性別、任教學(xué)段與問(wèn)題的各題項(xiàng)做相關(guān)分析，如表2所示，得出：①市郊區(qū)教師在參加線上線下培訓(xùn)班方面表現(xiàn)出負(fù)相關(guān)。②市郊區(qū)教師在閱讀人工智能相關(guān)專業(yè)書(shū)籍方面表現(xiàn)出負(fù)相關(guān)。③教師性別與人工智能編程課表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)。④不同學(xué)段與體驗(yàn)先進(jìn)人工智能拓展課表現(xiàn)出正相關(guān)，市郊區(qū)與體驗(yàn)先進(jìn)人工智能表現(xiàn)出負(fù)相關(guān)。⑤市郊區(qū)與知識(shí)圖譜、強(qiáng)化學(xué)習(xí)、機(jī)器人、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器學(xué)習(xí)等方面表現(xiàn)出正相關(guān)。⑥市郊區(qū)與領(lǐng)導(dǎo)的大力支持、技術(shù)人員的幫助、專業(yè)理念的培訓(xùn)、團(tuán)隊(duì)的協(xié)同、家長(zhǎng)的認(rèn)知支持等方面表現(xiàn)出負(fù)相關(guān)。⑦教師性別與研究經(jīng)費(fèi)的支持、技術(shù)人員的幫助、團(tuán)隊(duì)的協(xié)同、家長(zhǎng)認(rèn)知的支持、學(xué)生興趣的支持等表現(xiàn)出正相關(guān)。

(2)卡方檢驗(yàn)

通過(guò)卡方檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)以下差異：①不同學(xué)段教師在6項(xiàng)(B3、B4、G2、G3、G5、G6)上呈現(xiàn)出顯著差異。②教師任教在市區(qū)或者郊區(qū)縣，在3項(xiàng)(A2、D5、D7)上呈現(xiàn)出顯著差異。③教師性別不同，在12項(xiàng)(C1、C3、C4、E5、F1、F2、F3、G2、G3、G5、G6、G7)上呈現(xiàn)出顯著差異。

從上述數(shù)據(jù)差異可以得出：①不同學(xué)段的教師主要的人工智能開(kāi)展現(xiàn)狀存在差異，對(duì)人工智能的保障措施的需求存在顯著差異。②教師任教在市區(qū)或者郊區(qū)縣，對(duì)人工智能的關(guān)鍵技術(shù)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方面存在顯著差異。③男教師和女教師，在人工智能課程設(shè)想、人工智能研發(fā)能力的難點(diǎn)、計(jì)算機(jī)教師的勝任能力、課程實(shí)施的需求保障方面存在顯著差異。

(3)非參數(shù)檢驗(yàn)

通過(guò)非參數(shù)檢驗(yàn)(Mann Whitney檢驗(yàn))分析市區(qū)和郊區(qū)教師的差異，得到其中的5項(xiàng)呈現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的差異性。也就是說(shuō)：①在“體驗(yàn)現(xiàn)今人工智能技術(shù)的拓展課”方面，市區(qū)教師和郊區(qū)教師存在顯著差異。②在人工智能技術(shù)“知識(shí)圖譜”方面，市區(qū)教師和郊區(qū)教師存在顯著差異。③在人工智能技術(shù)“強(qiáng)化學(xué)習(xí)”方面，市區(qū)教師和郊區(qū)教師存在顯著差異。④在人工智能技術(shù)“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”方面，市區(qū)教師和郊區(qū)教師存在顯著差異。⑤在人工智能技術(shù)“深度學(xué)習(xí)”方面，市區(qū)教師和郊區(qū)教師存在顯著差異。

(4)權(quán)重分析

為綜合考量人工智能開(kāi)展現(xiàn)狀，本文對(duì)研究設(shè)計(jì)中的若干個(gè)指標(biāo)進(jìn)行了權(quán)重分析，并依次構(gòu)建出反映人工智能現(xiàn)狀的結(jié)構(gòu)圖譜。

經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)，KMO值>0.8，適合進(jìn)行因子分析。通過(guò)因子分析，提取出7個(gè)因子，即7個(gè)維度的變量，根據(jù)7個(gè)因子旋轉(zhuǎn)后的方差解釋率，通過(guò)歸一化處理(經(jīng)四舍五入后，取小數(shù)點(diǎn)后兩位)，計(jì)算出7個(gè)因子的權(quán)重，如表 3所示。我們可以用這7個(gè)維度來(lái)解釋中小學(xué)人工智能課程現(xiàn)狀，如圖 1所示，綜合反映出中小學(xué)人工智能課程的開(kāi)展現(xiàn)狀和需求情況。

4.主要結(jié)論：人工智能課程的現(xiàn)狀和需求

從數(shù)據(jù)分析和權(quán)重分析的結(jié)果看，人工智能課程實(shí)施需要考慮人工智能技術(shù)領(lǐng)域、課程研發(fā)的保障措施和人工智能項(xiàng)目研發(fā)體驗(yàn)等3個(gè)重要指標(biāo)。

(1)人工智能技術(shù)領(lǐng)域主要有語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別、知識(shí)圖譜、自然語(yǔ)言處理、強(qiáng)化學(xué)習(xí)、機(jī)器人、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)等。在人工智能基礎(chǔ)(高中版)中涉及圖像識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、自然語(yǔ)言處理、強(qiáng)化學(xué)習(xí)的主要原理。人工智能(初中版)中涉及機(jī)器學(xué)習(xí)、圖像識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、自然語(yǔ)言處理的主要原理。可以發(fā)現(xiàn)，知識(shí)圖譜、機(jī)器人、深度學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有正式納入已有教材體系。從技術(shù)發(fā)展角度看，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，尤其是深度學(xué)習(xí)實(shí)際上是人工智能取得突破的重要領(lǐng)域，因此可考慮采取適當(dāng)?shù)姆绞阶屩行W(xué)學(xué)生進(jìn)行體驗(yàn)式學(xué)習(xí)。

(2)人工智能課程的研發(fā)需要各方的協(xié)同合作。不可缺少的是國(guó)家政策方面的支持。從實(shí)踐條件上看，需要區(qū)域?qū)用嫘姓I(lǐng)導(dǎo)的大力支持，學(xué)校方面則需要校長(zhǎng)的支持。在課程的教學(xué)研究中，需要有區(qū)域?qū)用嬲n程研究的專業(yè)理念培訓(xùn)、教研團(tuán)隊(duì)的協(xié)同研究。在課堂的教學(xué)實(shí)施上，需要相關(guān)編程技術(shù)人員的輔助、家長(zhǎng)方面的認(rèn)知支持，另外還需要尋找激發(fā)學(xué)生興趣的教學(xué)策略和方法。

(3)人工智能項(xiàng)目研發(fā)體驗(yàn)。中小學(xué)開(kāi)展人工智能課程尚處于起步階段，課時(shí)數(shù)非常有限，而掌握人工智能技術(shù)的核心編程技術(shù)需要花費(fèi)大量的時(shí)間和精力。這對(duì)于中小學(xué)學(xué)生來(lái)說(shuō)是難以實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)前針對(duì)中小學(xué)學(xué)生的人工智能編程課程主要是讓學(xué)生體驗(yàn)人工智能編程技術(shù)的核心思想，鮮有對(duì)項(xiàng)目研發(fā)過(guò)程的關(guān)注。然而，對(duì)于任何一門編程語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，只有完整地體驗(yàn)一次項(xiàng)目研發(fā)過(guò)程，才能形成全面的認(rèn)知和理解。如有條件，可以帶領(lǐng)學(xué)生完整體驗(yàn)一次研發(fā)過(guò)程，包括建立研發(fā)團(tuán)隊(duì)、確定需要解決的實(shí)際問(wèn)題、對(duì)問(wèn)題進(jìn)行需求分析和梳理建模、設(shè)計(jì)主要的程序算法、規(guī)劃項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的進(jìn)度、按照計(jì)劃有序合理地完成程序代碼。

人工智能的技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷再次高潮，已經(jīng)能夠解決實(shí)際生活中的很多問(wèn)題。人工智能課程進(jìn)入中小學(xué)已成為必然趨勢(shì)。在人工智能課程的具體實(shí)施中，師資力量主要依托于中小學(xué)的信息科技教師(計(jì)算機(jī)教師)。從理論研究與實(shí)踐探索的形勢(shì)看，未來(lái)的中小學(xué)人工智能課程主要涉及四種類型，分別為人工智能體驗(yàn)課程、人工智能設(shè)計(jì)課程、人工智能應(yīng)用課程、人工智能研發(fā)課程。

1.人工智能體驗(yàn)課程：智能體驗(yàn)，認(rèn)識(shí)本質(zhì)

體驗(yàn)課程需要關(guān)注最新的技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)，也可考慮聯(lián)合社會(huì)上的人工智能企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)共同研發(fā)。徐愛(ài)平強(qiáng)調(diào)智能機(jī)器人進(jìn)入中小學(xué)，能夠使學(xué)生比較全面綜合地了解現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械、電子、傳感器、計(jì)算機(jī)軟件、硬件、人機(jī)交互等先進(jìn)技術(shù)。提出采取研究小組、信息技術(shù)課、勞動(dòng)技術(shù)課、研究性課程等形式進(jìn)行教學(xué)。[7]總的來(lái)說(shuō)，體驗(yàn)課程重在對(duì)人工智能應(yīng)用場(chǎng)景的體驗(yàn)和感受，以此培養(yǎng)學(xué)生對(duì)人工智能的興趣和熱情。通過(guò)系統(tǒng)課程的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)人工智能技術(shù)的認(rèn)識(shí)和體會(huì)，并激發(fā)其參與人工智能技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域工作的熱情。

開(kāi)展人工智能體驗(yàn)課程，是讓中小學(xué)生從基本的感知層面熟悉人工智能技術(shù)和產(chǎn)品應(yīng)用。人工智能技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入生活的方方面面，因而中小學(xué)生在生活中早已有所接觸，例如智能陪伴機(jī)器人、智能化玩具、智能家居等。對(duì)這一類人工智能產(chǎn)品，教師在課堂中可以讓學(xué)生在體驗(yàn)中思考其工作的特點(diǎn)和原理，在不同的學(xué)齡段開(kāi)展不同深度的智能產(chǎn)品工作原理的教學(xué)，有助于學(xué)生在不同認(rèn)知發(fā)展階段加深認(rèn)識(shí)和理解層次。

小學(xué)生處于具體運(yùn)算階段，初中和高中生處于形式運(yùn)算階段，能理解符號(hào)，可以對(duì)事物做概括，具備可逆思維。例如，對(duì)于初次接觸“人機(jī)交互”概念的學(xué)生，可以通過(guò)Scratch圖形化編程讓學(xué)生體驗(yàn)“人機(jī)交互”，可以設(shè)定三個(gè)遞進(jìn)的“移動(dòng)”任務(wù)，讓學(xué)生在逐個(gè)完成學(xué)習(xí)任務(wù)的過(guò)程中親身體會(huì)通過(guò)積木化編程實(shí)現(xiàn)“定點(diǎn)移動(dòng)”、“來(lái)回移動(dòng)”和“控制移動(dòng)”等人機(jī)交互的基本功能。

2.人工智能設(shè)計(jì)課程：設(shè)計(jì)思維，激發(fā)創(chuàng)意

蘇州大學(xué)出版社的中小學(xué)人工智能系列叢書(shū)是此類課程的初步嘗試，為設(shè)計(jì)類課程的研發(fā)提供了可供參考的模式。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，很多工作都會(huì)被智能化技術(shù)所取代。因此，設(shè)計(jì)理念將成為社會(huì)生活、學(xué)習(xí)和工作中的重要技能。在中小學(xué)教育階段，教師需要在教學(xué)中滲透設(shè)計(jì)思維，以此培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造意識(shí)，從而幫助學(xué)生應(yīng)對(duì)未來(lái)人工智能時(shí)代的挑戰(zhàn)。

隨著人工智能發(fā)展日益成熟，社會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)類人才的需求不斷增加。各種工作用品和產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需要具有以人工智能技術(shù)為基礎(chǔ)的背景。

例如，讓學(xué)生使用簡(jiǎn)單的傳感器(如樹(shù)莓派等軟件)，通過(guò)簡(jiǎn)單的拼搭和編程，實(shí)現(xiàn)生活中的小創(chuàng)造、小發(fā)明，如臺(tái)燈、運(yùn)載小車等，這些真實(shí)的體驗(yàn)，都能讓學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能時(shí)代的思考方式，想象人工智能時(shí)代的社會(huì)生活方式的變革。

3.人工智能應(yīng)用課程：實(shí)際應(yīng)用，加強(qiáng)理解

人工智能技術(shù)已在社會(huì)中很多行業(yè)得到應(yīng)用。在教育教學(xué)中，人工智能應(yīng)用于不同學(xué)科的教學(xué)，主要用于輔助教師的教和學(xué)生的學(xué)，這種場(chǎng)景下，學(xué)生對(duì)人工智能應(yīng)用的學(xué)習(xí)和了解是間接的。若專門設(shè)立人工智能應(yīng)用課程，可以讓學(xué)生在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)和探究式學(xué)習(xí)中應(yīng)用人工智能。通過(guò)人工智能應(yīng)用課程，可以啟發(fā)學(xué)生，為未來(lái)進(jìn)入人工智能工作場(chǎng)所做好準(zhǔn)備。人工智能應(yīng)用課程目前還比較缺乏。

4.人工智能研發(fā)課程：計(jì)算思維，解決問(wèn)題

當(dāng)前的人工智能研發(fā)課程主要聚焦于可視化編程和具體的編程語(yǔ)言，缺乏對(duì)項(xiàng)目整體研發(fā)流程的關(guān)注。人工智能研發(fā)課程的設(shè)計(jì)可以從不同學(xué)段進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，能夠讓學(xué)生充分體驗(yàn)項(xiàng)目研發(fā)的流程。在低學(xué)段，如小學(xué)、初中等，可以組建研發(fā)團(tuán)隊(duì)、分析實(shí)際生活中的研究問(wèn)題、定義研究問(wèn)題等;在高學(xué)段，如初中和高中等，可以設(shè)計(jì)程序算法，并編寫(xiě)程序代碼。

人工智能研發(fā)課程是開(kāi)展得最多的。小學(xué)和初中通常采用圖形化編程的方式(如Scratch、Cudo等)，高中多為Python等編程語(yǔ)言。

參考文獻(xiàn)：

[1]Amy Passow.How K-12 Schools Have Adopted Artificial Intelligence[DB/OL].https://edtechmagazine.com/k12/article/2019/01/how-k-12-schools-have-adopted-artificial-intelligence.

[2]Tom Vander Ark.What K-12 Students Should Know About Artificial Intelligence[DB/OL].https://www.forbes.com/sites/tomvanderark/2018/12/12/what-k-12-students-should-know-about-artificial-intelligence/#410d4c9d6b11.

[3]王海芳,李鋒.人工智能應(yīng)用于教育的新進(jìn)展[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2008(13):18-20.

[4]高婷婷,郭炯.人工智能教育應(yīng)用研究綜述[J].現(xiàn)代教育技術(shù),2019(1):11-17.

[5]周邵錦,王帆.K-12人工智能教育的邏輯思考:學(xué)生智慧生成之路——兼論K-12人工智能教材[J]現(xiàn)代教育技術(shù),2019(4):12-18.

[6]余挺挺,張家華.高中人工智能新課標(biāo)教材的分析與比較[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育,2006(12):14-16.

[7]徐愛(ài)平.讓智能機(jī)器人教育進(jìn)入中小學(xué)[J].機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用,2004(1):14-16.

作者：雷云鶴，王楓，上海市教育科學(xué)研究院普通教育研究所；馮霞芳，上海市江寧學(xué)校。

文章來(lái)源：《中國(guó)教育信息化》雜志2021年第11期）