融入信息技术课程的人工智能教育思考
冯士海
随着科技的迅猛发展，人工智能技术越来越成熟，因此要想提高社会公民的数字化胜任力，增强国家竞争力，必须将人工智能纳入中小学信息技术教育。在“人工智能+”的大背景下，什么是人工智能教育？如何有计划、有组织地开展中小学人工智能教育？信息技术教材中应该包含哪些人工智能内容？这些都是首先需要厘清和思考的问题。
如何理解人工智能教育
当前，人们对人工智能教育有一系列称呼，如人工智能教育、教育人工智能、人工智能+教育等。虽然这些概念在内涵和外延上有同有异，但按其内容的指向性，主要有两種阐释：一是人工智能专项教育，是提升人的人工智能素养的学科性教育。它主要指向人工智能学习层面，是培养学生人工智能的知识、原理，体验和实践人工智能的技术，并运用技术尝试创新性地解决实际问题的一种课程。它将人工智能作为教与学内容的教育型态，主要包括在中小学信息技术中设置人工智能相关内容，或者在高等教育开设人工智能相关课程，培养人工智能专业人才。二是教育人工智能，又称为人工智能赋能教育、人工智能+教育等，这是对人工智能教育较为普适性的理解，是把人工智能技术作为改进学校管理、教师教学和学生学习的技术支持和核心方式，以提高管理效能，提高教学效率，实现个性化精准学习，主要指向人工智能应用层面，如基于人工智能技术自适应学习、学生评价、作业批改等。
如何定位人工智能教育
1.中小学人工智能教育定位
在中小学开展的人工智能教育，需要将人工智能融于信息素养。依据学生认知发展规律，建立不同学段的中小学人工智能知识结构体系，加强不同学段人工智能学习内容的衔接。明确每个阶段应该学什么，学到什么程度。如在小学阶段，可以让学生了解身边的人工智能，体验人工智能带来的高效和智能;在初中阶段，可以让学生熟悉人工智能的应用及如何与人工智能相处，了解人工智能带来的伦理与安全挑战，合理地与人工智能开展互动，增加自我判断意识和责任感。总之，开展人工智能教育，要坚持立德树人的根本目标，以素质教育为前提，在课程标准的指导下，界定从小学到高中不同学段人工智能的课程目标，明确不同学段学生应知、应会和应发展的学习结果。
2.人工智能教育是时代所需
人工智能是科技创新的前沿，是科技发展的战略制高点。《新一代人工智能发展规划》将人工智能发展提高到国家战略层面，提出到2030年使中国人工智能的理论、技术与应用总体达到世界领先水平，成为世界主要人工智能创新中心。因此，开展人工智能教育是责任更是使命。
3.人工智能教育是学科核心素养所需
人工智能时代，教育应该重点培养学生提出问题的能力、创新思维、与智能机器人交互的能力、情绪情感体验能力、人文关怀和文化传承能力。人工智能教育通过对人工智能发展的历史、现状和未来方向以及人工智能基础知识、基本技能和基本方法等内容的认知、体验与实践，引导学生既关注技术理性，又关注人本价值。学生在了解、掌握和运用信息技术、智能技术的同时，能够增强对未来社会发展及人才需求现状的了解，体会人工智能与人类、社会和环境的关系，从而有助于社会责任感、创新思维、合作能力、职业能力、终身学习和解决实际问题能力等的养成，形成适应新时代的正确价值观、必备品格和关键能力的内在动力，为适应新时代新挑战做好准备。
如何开发人工智能课程
把人工智能内容融于信息技术课程中，是开展人工智能教育的主要形式。因此，在信息技术教材中，编写人工智能教育内容，既要符合国家创新人才培养的战略需求，又要尊重人工智能技术发展规律。
1.应体现人工智能教育理念
课程资源的内容，可以在“人工智能”大概念的基础上进行建构，涵盖人工智能发展历程、人工智能技术及其在各个领域和行业中的应用。在相关课程中，不仅要讲好人工智能故事、玩好人工智能游戏，还要让学生懂得人工智能伦理和了解人工智能基本原理及所依赖的大数据、算法等技术基础。
2.应明确人工智能学习内容
开展人工智能教育需要专业引领，为明确人工智能教育与早期的ICT教育不同，联合国教科文组织强调定义了符合智能社会发展的“人工智能能力”，“K-12人工智能教育联合研究工作小组”提出了适合中小学生学习的传感器、智能代理、机器学习、人机交互、伦理与道德等核心大概念，以此明确人工智能的学习框架。
《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》中涉及了人工智能教育的相关内容，如在选择性必修模块开设有人工智能初步、物联网、大数据、开源硬件、三维设计等内容。
3.应重视人工智能的隐私和安全教育
人工智能的发展，在快速提高效率、推动变革的同时，也模糊了人类的物理空间和信息空间的界限，会产生一些安全问题，如网络暴力问题的滋生、网络欺诈行为以及信息泄露等，而且不法分子威胁和侵犯教育数据的攻击性大、隐蔽性强，因此，在收集和应用教育数据的过程中要注意安全，防止泄露、滥用和误用。在开展人工智能教育的过程中，要对学生进行数据和信息安全、网络安全、规则意识等方面的教育，引导学生正确使用信息化和人工智能产品。
4.应关注人工智能的伦理教育
人工智能伦理问题应作为人工智能素养内容纳入中小学人工智能教育范畴，引导学生形成正确的人工智能教育伦理观，对人工智能技术的非理性应用可能带来的负面效应形成一定的认知。
5.中小学人工智能教育存在的误区
由于人工智能教育还处在起步阶段，因此，虽然许多中小学校和社会培训机构都在尝试开设不同的与人工智能相关的课程，但存在着不少误区，如简单地把人工智能课程定义为创客教育、steam教育等，还有把人工智能课程窄化为编程语言课程等。
如何实施人工智能教育
1.开展教师培训，提高学科教师的专业教学能力
要想更好地落实人工智能教育，不仅要加强对信息技术教师在人工智能方面的培训，还要整合学校的优质教育资源，打破学科、年级、学校的界限，落实跨学科的科技创新教育。例如，可以带领学生去高等院校、人工智能实验室、科技创业公司参观实习，让学生的学习空间超越教室和校园。
2.引入智能工具，加强智能学习环境建设
要想更好地帮助学生适应智能化学习环境，应加强对智能化教育环境的建设，以智能化促进学生个性化学习。例如，可通过智能导师系统，让教育策略的选择和个性化资源推荐算法为学生提供个性化学习指导;运用自动化测评系动态分析学生學习的行为，并给予实时诊断、分析和反馈，提高学生学习质量。
3.开展人工智能教育，教师角色要转变
在人工智能教育时代，教师不是传授知识，而是利用人工智能技术全面地了解学生，帮助学生学会认知、学会思考。教师的角色应从“知识的传授者”转变为“思维的激发者”，从“施与者”转变为“助力者”，从“塑造者”转变为“发现者”。
4.开展人工智能教育，传播知识途径要转变
人工智能会促使未来课堂发生改变，未来课堂应该是以人为本的立体化课堂，学习方式的转变主要体现在社交化、个性化和终身化三个方面。知识不再仅仅储存于课本，因为人工智能+5G技术的应用，知识传播及更新速度更快，知识传播途径更广。
5.开展人工智能教育，教学方式要转变
教学方式发生了转变，相应地学生的学习方式也要发生转变，学习知识固然重要，但更重要的是学会如何学习;学生不再被动地接受知识，而变为知识的建构者;小而精的定制个性化学习会大量涌现。面向未来的教学强调以讨论来深化思维、培养思维，更强调为解决真实问题而展开的项目式教学（PBL）和STEAM教学;任意时间、任何地点与更多人的时时互动，是人工智能时代因需求而学习的常态。
6.开展人工智能教育，评价方式要转变
在人工智能时代，基于物联网、虚拟现实、人工智能、大数据等智能技术的应用，未来学校办学空间不仅包括实体的物理教室空间，还包括计算机和智能设备互联的信息网络空间，并共同组成一个“人—机—物”三元融合的智能教育空间。在智能教育空间里，人工智能与教师智慧结合，发挥各自的优势，共同提高教育生产力。例如，机器代替教师处理简单、重复的工作，让教师从简单重复的劳动中解放出来，有充足的时间和精力从事促进学生沟通表达、情感认知、协作创新等能力发展的育人工作。智能技术自动采集学生学习过程数据，这些数据包括学生的课堂行为和学习数据、在线学习交互信息、体质健康数据及心理情感数据等，并通过数据分析和深度挖掘，帮助教师了解学生的知识状态、认知能力和心理状态等，让评价更加客观和全面。学生的综合素质评价也是基于大数据支撑下的评价。未来考试评价是诊断性的，大数据会记录学生的学习过程，提供技术支持和个性化学习建议，它更多的是做诊断而不是做鉴定。为适应个性化学习和人才成长需要，教学应该因材施教，评价应该多元开放，综合评价的科学性、发展性、激励性功能应该得到加强，束缚学生健康成长的诸多限制和单一评价应该被突破。
结语
世界在变，信息技术课程和信息技术教育也要做出相应改变。社会正在经历着深刻的变革，而这种变革呼唤着新的信息技术教育形式，以培养社会所需要的创新人才。这意味着人工智能融入信息技术教育，要聚焦新的教学内容和新的教学方法，以促进科技创新。信息技术教育要为未来人才赋能，而未来人才应该是人文素养和科技素质兼备的人才，是跨界综合性人才，是创新型人才，是具有家国情怀、国际视野的人才。
