中小学实施人工智能教学的现状与策略

    田俊 李貌

    摘 ?要：人工智能正在迅速地改变人们的生活方式，对社会带来深远的影响。文章从人工智能的政策背景出发，分析广东省深圳市人工智能实施现状，在中小学开展人工智能教学需要从实验室建设、课程安排、师资培训、教学评价等多个方面加以考虑，同时也提出了针对性的意见和建议，以期解决目前在中小学开展人工智能教学的相关问题。

    关键词：中小学;人工智能;实施策略

    人工智能是以机器为载体实现的人类智能或生物智能。在各行各业，人工智能都在悄无声息地产生影响。例如，购买商品可以通过扫码支付，这就是图像识别功能;学生佩戴智能校徽，体温计和人脸采集摄像机可以无感采集学生的体温、运动量和行进轨迹等;利用大数据阅卷平台，实现课堂教学数据的采集、整理和协同分析，可以精准的对教师专业成长、学生个性化学习提供智能服务等。

    一、人工智能教学政策背景

    《国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知》明确提出，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育，鼓励社会力量参与寓教于乐的编程教学软件、游戏的开发和推广。

    国家层面上已经提倡发展人工智能技术，而且也明确提出了在中小学阶段设置人工智能相关课程。中小学作为人才培养的前沿阵地，开展人工智能教学正是恰逢其时。青少年是社会发展的后备力量，如何在世界观、人生观和价值观形成的关键时期培养学生在人工智能方面的兴趣，并加深他们对人工智能所蕴含的技术思想和技术原理的理解，使之成为特长，并为后续大学培养社会所需人才打下坚实基础，是现阶段中小学顺应国家改革发展和时代需求需要思考的一个重要课题。

    《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》（以下简称《标准》）在“高中信息技术课程结构”中，不仅在必修模块1“数据与计算”中加入了人工智能的要求，还独立设置了一个名为“人工智能初步”的选择性必修模块。但是，由于当时硬件环境和师资力量达不到要求，中小学教师和学生家长在思想上也没能认识到人工智能的重要性，所以选修模块的开展情况并不理想。以深圳市正在使用的粤教版信息技术教材为例，在中小学加入了图形化编程、机器人传感器模块等相关内容。人工智能作为中小学信息技术课程的组成部分，已经在深圳市通行多年。2018年9月18日，由深圳市教育局牵头，在全市范围内遴选了100所学校参与“中小学人工智能教育项目”实验，目前已研制出适合中小学阶段的各种人工智能装备、完善的《中小学人工智能教育装备配备方案》《中小学人工智能课程指南》，以及即将投入使用的人工智能教材。可以说，深圳市有較好的开展人工智能的外部环境。现在我们研究如何开展人工智能相关课程教学，必然要重新思考其与现行信息技术课程之间的联系，或者加大其在信息课程中的比重，或者单列出来作为一门课程，又或者纯粹地作为社团校本课程加以实行，均需要根据不同情况加以讨论。

    二、人工智能教学实施现状与策略

    如何在中小学开展人工智能教学？笔者结合深圳市中小学现状，提出以下相关策略。

    1. 实验室建设

    开展人工智能教学的学校可以根据已有实践室的建设情况，结合日常教学的需求，合理补充课程所需的硬件设备。学校可以通过升级或改造原有信息技术教室、创客实践室或者未来教室的方式建设“人工智能教育实验室”;建议教育主管部门牵头，与相关高校、企业等联合制定建设标准，并下拨专项建设经费，同时出台经费的使用指导意见，定期检查实验室建设情况，确保经费能落到实处，以保障人工智能实验室顺利建设。

    2. 课程安排

    人工智能技术中的许多代表性内容，如图像（人脸、数字等）识别、搜索、机器学习、深度神经网络等，算法较难。在基础教育阶段，如何将类似的人工智能技术的工作过程让中小学生能够形象的学习和了解，并加以复现，是当前开展人工智能教学需要思考的问题。立足当前课堂教学现状，教师只能关注应用和体验，以及相关程序模块的应用和硬件实现。也就是说，教师在课堂上可以辅导学生按照教程编程和搭建做出一个作品，实现人脸识别等功能，而对人工智能技术的基本原理、思想和方法，目前只能浅层涉及，让学生有初步的机器学习的概念，无需深入学习。

    从学生的长远发展考虑，建议教育主管部门组织专家制定小学和初中课程标准，重新审视《标准》中人工智能的相关内容，制作专业的学习教程，立足于中小学生的知识水平和认知特点，帮助学生循序渐进地学习和掌握人工智能的相关原理和方法，让学生除了会用、会做，还要懂，做到举一反三。

    3. 师资培训

    现阶段教育管理者和教师对人工智能的了解还不具体，缺少必要的推进动力。因此，笔者提出以下建议。第一，对教育管理者进行培训，使之对此有初步的了解，拓宽眼界，形成宏观上的认识;第二，对信息教师进行业务指导，使之具有必要的知识储备;第三，建议高校开设相关的专业，以满足人才培养需求，亦可鼓励高校、科研机构或企业相关专业人员担任中小学的兼职教师，以购买服务的方式开展人工智能教学。

    4. 建立、健全教学评价体系

    目前各级科学技术协会、教育技术中心、计算机学会等机构都有筹办机器人竞赛、科技竞赛或编程竞赛等，各学校也有以社团的形式开展教学活动，如机器人社团、创客社团等，这些都会涉及人工智能相关编程知识。社团活动往往都是在课余时间，而课堂教学中对课堂的评价和考核基本上还没有形成统一的可执行的方案。因此，建议教育主管部门在教学评价方面出台指导意见，指导学校科学开展教学评价。

    三、结束语

    人工智能教育是大势所趋。在基础教育中开展人工智能教学也是社会的刚性需求。建议教育主管部门组织专家组，进一步审视人工智能教学中存在的各种问题，在高校设立更多的人工智能相关专业，增加师范院校中人工智能相关学科方向的本科生、研究生招生名额，着力培养中小学所需的专业人才。而适用于中小学的人工智能课程的开发、应用与普及等工作也需要做好顶层设计。相信在不远的将来，无论是人才培养模式，还是教学方法改革都将有不同的面貌。人工智能教育中的诸多问题经过学校、教师、家长和社会长期不懈地研究、探索和实践，一定会得到解决。

    参考文献：

    [1]马璐，张洁. 国内外人工智能在基础教育中应用的研究综述[J]. 现代教育技术，2019（2）.