中小学人工智能教育存在的问题与对策.docx

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1、中小学人工智能教育存在的问题与对策作者：王长华来源：中小学信息技术教育2020 年第 10 期人工智能教育在中小学普遍开展是必然选择，但如何让人工智能教育真实有效落地，目前还存在诸多问题需要探索和研究。本文将对中小学人工智能教育存在的主要问题进行分析，并提出相应的对策。人工智能与人工智能教育人工智能是什么？在长达半个世纪的人工智能研究历程中，大量学者对其概念进行了不同维度的界定。综合梳理，主要可分为两类：一是从行为和功能的角度出发，定义人工智能机器的外在行为和能够实现的功能，即人工智能是通过机器来模拟人类认知能力的技术。二是将人工智能定义为一门学科或新科學，即“人工智能是研究、开发用于模拟、延

2、伸和扩展人类智能 的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。”1上述两类定义集中反映人工智能的 本质是人类赋予机器的未来形态，即机器具有人类智能。人工智能教育是学校以人工智能为教育资源、内容或课程，以提升学生的人工智能素养为目标对学生开展的教育。中小学人工智能教育的开展需具备五个基本条件：教师、课程、设 备、时间和环境。所以，要提高人工智能教育的质量，就必须不断完善这五个基本条件，并做到协调联动，才能促进中小学人工智能教育的开展。中小学人工智能教育存在的主要问题专业教师匮乏。目前，绝大部分中小学校的人工智能教学由信息技术教师或科学教师担 任，短时间内专业教师不可能得到及时有效的补充。这说

3、明中小学人工智能教育专业教师严重匮乏，农村和边远地区尤为突出，这已成为中小学开展人工智能教育面临的最大挑战。课程资源短缺。中小学人工智能教育，应有统一的课程标准，因为没有统一的课程标准， 课程在构建过程中，教学目标的确定、教学内容的选择、教学课时的安排和调整、教学模式和教学策略的遴选、课程评价和综合教学场建设等方面，都存在着或大或小的分歧。如有的学校将大学的人工智能课程稍加梳理就搬到了中小学，各种复杂的算法和公式、生僻的概念充斥着课堂;有的学校则只关注应用、体验，很少涉及人工智能理论知识;有的学校甚至把人工智能教 育窄化为编程教育、创客教育、STEM 教育、机器人教育和无人机教育。上述诸多现象

4、，突出暴露了适合中小学人工智能教育的课程资源短缺，尤其是既能满足社会现实和长远需求又能促进学生个性充分发展的课程资源。课时难以保障。义务教育课程设置实验方案规定，九年义务教育中学校总课时数是9522 节，小学一、二年级每周 26 节，三至六年级每周 30 节，初中阶段的课时总数应为 3502 节，即每周安排 34 节左右。高中阶段每周的课时约为30 节。从表面上看课时是充裕的，实际实施中会发现课时是严重紧缺的：一是科学技术类课程在学校课程体系中始终没有得到充分重视，课时少且得不到保证。二是学校对国家课程、地方课程和校本课程的课时安排缺少顶层设计，有机融合不够，同时又受到学校特色发展思路的制约，

5、想从传统的考试科目中争取到课时基本是不可能。这就造成在中小学开展人工智能教育，在时间上很难得到保障。设备缺少集成。人工智能教育具有很强的实践体验性，离不开教学设备的支持。人工智能设备大体上可分为三类：一是基础性设备，如计算机、网络、大屏幕、云桌面及相关的软件系统;二是紧贴AI 课程需求的教学体验设备，如智能开源拼插硬件、无人驾驶小车、智能编程机器人、编程无人机、智能音箱等;三是有利于项目学习的课桌椅，异形展示柜、套件箱、大型 操作展示平台等。目前，有条件的地区，中小学开展人工智能教育所需的基础设备、教学体验设备基本具备，但大多数在散点使用，缺乏有机整合，更谈不上系统的集成，设备的功能没有得到有

6、效的发挥，制约了人工智能教育质量的提升。中小学人工智能教育存在问题的解决策略1. 高位统筹资源，构建专兼职教师队伍教育行政部门制定相应政策，积极鼓励高等学校、科研院所、人工智能产业相关人员和人工智能专业的毕业生到中小学担任兼职教师2。从中小学遴选部分信息技术和科学教师参加 人工智能理论和实践的培训，考核后担任人工智能教师。教育行政部门加强顶层设计，长远规划，渐进实施，要求并鼓励有条件的综合性大学，特别是各省市的高等师范院校调整专业结 构，尽快开设人工智能教育专业，培养面向中小学的专业师资，确保我国中小学人工智能教育的健康开展，满足国家未来人才发展的需要。2. 求取课程价值，开发人工智能校本课程

7、当下中小学人工智能教育还没有全国统一的课程标准，这就需要学校在深入理解人工智能思想、算法及其发展趋势的基础上，基于基础教育的规律和学生的发展需要，以培养更好适应人工智能时代的人才为价值取向，整体建构课程目标、内容层级和教学体系，逐步建构面向全体中小学生的人工智能教育基础课程。3人工智能教育属于科学技术范畴，主要是让学生“感 知其特征，理解其算法，了解其价值，开发其潜能，探索其发展，论辩其未来”。各学校要时 不我待，在求取适切的课程价值的基础上，积极开发独具特色的校本课程。3. 找定位巧融合，积极开设人工智能课程在中小学课时资源紧缺的情况下，人工智能课程的课时定位要准，即不是讨论如何增加， 增加

8、多少课时的问题，而是怎样更加合理利用已有学科课程的课时，开展普及性的人工智能教育。2017 年教育部印发的义务教育小学科学课程标准把课程目标之一定位在科学技术方面，而人工智能属于科学技术范畴，所以在小学科学课程中安排人工智能内容是切实可行的。义务教育课程设置实验方案中规定了“综合实践活动”主要包括：信息技术教育、研究性学习、社区服务与社会实践以及劳动技术教育。因此在初中阶段，人工智能课程可以在“综 合实践活动”课程中安排。2017 版普通高中信息技术课程标准在原有课程标准基础上进行了大量修订，在人工智能领域，不仅保留了“人工智能初步”模块，在必修模块中也增加了与人工智能相关的内容。由此可见，找

9、准人工智能教育的课时定位并巧妙融合，在中小学普遍开展人工智能教育是切实可行的。4. 系统整合资源，营造人工智能综合场人工智能综合场的建设与应用是人工智能教育发展的必然趋势。学校可以根据教学需要， 一是将网络、AI 教学服务平台、计算机、人工智能产品以及AR、VR 等设备进行有机互联， 系统集成，创设学生感知、体验人工智能最新技术应用的实感体验场。二是依场地设计制造适合人工智能学习的异型桌椅、大型展示平台、智能家居等设备以适应人工智能教学的特殊需 要。三是整体设计人工智能文化，如人工智能发展的历史、基本思想、基本原理、各个关键节点的重要人物和标志性产品等。人工智能资源的整合与综合场的创设有助于教

10、师及时获取丰富的教学资源，让技术赋能教学，更好地为教学提供核心支持和服务;有利于激发学生对人工智能学习的兴趣，培养学生的 计算思维、创新思维和科学探索精神，全面提升学生的人工智能素养。5. 多方协调联动，创设良好内外环境国家层面，要尽快制定国家课程标准，确定中小学各学段的课程目标、模块、内容和基本要求及条件保障，为中小学开发课程和开展教学活动提供指南，鼓励学校根据国家课程标准开发具有自身特点的校本课程。社会层面，根据新一代人工智能发展规划要求，制定鼓励社会力量、高等院校、科研机构、人工智能骨干企业等部门跨界参与人工智能活动的政策和组合管理办法，适时启动全民智能教育活动。学校层面，坚持科学普及与提高相结合，教师培训与校本课程开发相结合，课程实施与综合场建设相结合，课程实施与设备集成相结合，系统推进人工智能环境创设。家庭层面，坚持普及与引领相结合，创设环境与应用体验相结合，鼓励实验与探索创新相结合，逐步改善家庭人工智能学习环境。参考文献亿欧智库. AI 进化论：解码人工智能商业场景与案例M. 北京：电子工业出版社，2018.肖高丽，梁文明. 中小学实施人工智能课程的意义、挑战与对策J. 教学与管理，2018（22）： 70-72.王本陆，千京龙，卢亿雷，张春莉.简论中小学人工智能课程的建构J. 教育研究与实验，2018（4）： 37-43.