陳捷

隨著核心算法的突破、計算能力的提高、海量互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的支撐，人工智能已進(jìn)入飛速發(fā)展階段。2017年國務(wù)院發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中提出“在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育，鼓勵社會力量參與寓教于樂的編程教學(xué)軟件、游戲的開發(fā)和推廣”，將在基礎(chǔ)教育階段開展人工智能教育提高到國家戰(zhàn)略層面。2018年中共中央、國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于全面深化新時代教師隊伍建設(shè)改革的意見》提出“教師要主動適應(yīng)信息化、人工智能等新技術(shù)變革，積極有效開展教育教學(xué)”。2019年5月，我國成功舉辦國際人工智能與教育大會，習(xí)近平總書記向大會所致賀信中指出“培養(yǎng)大批具有創(chuàng)新能力和合作精神的人工智能高端人才，是教育的重要使命”。

由此可知，在基礎(chǔ)教育階段開展人工智能教育已得到越來越多的教育工作者的關(guān)注，如何在中小學(xué)階段開展人工智能教育已成為研究熱點(diǎn)。

發(fā)展現(xiàn)狀：遭遇諸多困境

隨著國家戰(zhàn)略的逐步落實(shí)，在基礎(chǔ)教育階段開設(shè)人工智能課程遭遇諸多困境。

第一，人工智能課程內(nèi)容的設(shè)置遇到問題，在我們的調(diào)研中發(fā)現(xiàn)學(xué)校人工智能課程的內(nèi)容選擇不當(dāng)。如：一些學(xué)校的人工智能課程，是由原有的信息技術(shù)課程稍加變化而來，僅將原有的VB語言教學(xué)變?yōu)镻ython語言教學(xué)，且依然只講授基本語言結(jié)構(gòu)（順序、分支、循環(huán)），而對于Python中與人工智能相關(guān)的部分并未提及;一些學(xué)校直接將機(jī)器人課程的名稱改為人工智能課程;一些學(xué)校的教師在開設(shè)人工智能的課程時，讓學(xué)生通過觀看大量視頻素材來感受人工智能的新奇，但學(xué)生并沒有將這種新奇感轉(zhuǎn)化成對人工智能本身的興趣，也沒有對人工智能樹立正確的認(rèn)知。學(xué)校和教師普遍對人工智能課程感到茫然，不知道課程內(nèi)容應(yīng)如何設(shè)置。

第二，教師普遍感到力不從心。由于人工智能教育的內(nèi)容貼近技術(shù)前沿，教師沒有相關(guān)專業(yè)知識的學(xué)習(xí)背景，很難駕馭人工智能課堂。我們發(fā)現(xiàn)許多教師在被問及人工智能的一些專業(yè)問題時，如：什么是強(qiáng)人工智能，什么是弱人工智能，什么是深度學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，他們表示并不了解。

第三，在中小學(xué)尤其是基礎(chǔ)教育階段開展人工智能課程，缺乏足夠的方向性引領(lǐng)。我們發(fā)現(xiàn)目前存在小學(xué)階段與初中階段使用同樣方式（如通過視頻體驗(yàn)人工智能）開展人工智能課程的現(xiàn)象，這說明很多中小學(xué)對于在小學(xué)階段和初中階段應(yīng)掌握哪些人工智能相關(guān)內(nèi)容認(rèn)識不清，以致造成混亂。

困境原因：授課教師缺乏崗位勝任力

導(dǎo)致這些現(xiàn)象的原因很多，但筆者認(rèn)為其中最主要的一個是目前開設(shè)人工智能課程的教師并不具備人工智能相關(guān)的專業(yè)知識儲備，不了解在自己所教授學(xué)段應(yīng)如何選取與學(xué)生認(rèn)知水平相匹配的人工智能知識，因此無法幫助學(xué)生建立對人工智能的正確認(rèn)識。基于此，筆者認(rèn)為在中小學(xué)開設(shè)人工智能課程，應(yīng)首先對開設(shè)人工智能課程的教師進(jìn)行培訓(xùn)，提升其人工智能素養(yǎng)，使之具備崗位勝任力。

基礎(chǔ)教育階段人工智能課程教師的應(yīng)然狀態(tài)，包括以下幾個方面：

教師應(yīng)具有對新技術(shù)的敏感性。人工智能技術(shù)屬于飛速發(fā)展的前沿技術(shù)，教師應(yīng)能從中捕捉適合中小學(xué)生認(rèn)知水平的技術(shù)，隨時更新自己的教學(xué)內(nèi)容，以幫助學(xué)生獲得更清晰的人工智能認(rèn)知。

教師應(yīng)具備對人工智能的基本認(rèn)知。對于人工智能的界定、前沿應(yīng)用、發(fā)展趨勢，要有深入的了解，以便于引導(dǎo)學(xué)生以發(fā)展的眼光看待人工智能技術(shù)，為幫助學(xué)生適應(yīng)未來智能化社會做好準(zhǔn)備。

教師應(yīng)具備人工智能的專業(yè)知識。人工智能的基本原理、基礎(chǔ)知識是教師駕馭人工智能課堂的必備條件。在基礎(chǔ)教育階段，學(xué)生的認(rèn)知水平無法達(dá)到能夠理解高度抽象算法的水平，因此作為一名基礎(chǔ)教育階段的教師，并不需要將了解艱深的算法作為學(xué)習(xí)人工智能知識的重點(diǎn)內(nèi)容，但需要具備扎實(shí)的人工智能基礎(chǔ)專業(yè)知識，否則無法真正駕馭人工智能的課堂。只了解一些人工智能簡單應(yīng)用案例的教師，無法幫助學(xué)生達(dá)到真正了解、認(rèn)識人工智能的目標(biāo)。

教師應(yīng)具備人工智能課程的組織實(shí)施能力。人工智能技術(shù)作為一個正處于飛速發(fā)展階段的前沿學(xué)科，有著極為明顯的技術(shù)特征，即可探索性很強(qiáng)。很多人工智能知識可以通過組織學(xué)生進(jìn)行自主探索、體驗(yàn)來理解，因而需要教師改變已有的教學(xué)模式，嘗試采用以學(xué)生為中心的教學(xué)模式來進(jìn)行人工智能知識的教學(xué)。

教師應(yīng)具備人工智能教育素養(yǎng)。人工智能作為一個教育工具，能夠在教師的整體教學(xué)中起到提升效果的作用。人工智能課程的教師應(yīng)具備充分利用人工智能技術(shù)進(jìn)行備課的能力，并且能夠?qū)φn程組織實(shí)施過程中學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)進(jìn)行隨時、智能化、個性化的評價。

提升途徑：加強(qiáng)師資培訓(xùn)

人工智能的師資培訓(xùn)應(yīng)以其應(yīng)然狀態(tài)為教學(xué)目標(biāo)，進(jìn)行課程的設(shè)計與開發(fā)。筆者以首期北京市中小學(xué)人工智能師資培訓(xùn)的課程設(shè)計為例，對如何進(jìn)行課程設(shè)計加以說明。

面對基礎(chǔ)教育人工智能師資的應(yīng)然狀態(tài)，筆者將課程設(shè)計為三大模塊，即人工智能發(fā)展及對教育的影響、人工智能知識與技術(shù)、人工智能課程的組織與實(shí)施。

人工智能發(fā)展及對教育的影響。在此模塊中，從人工智能技術(shù)本身的發(fā)展、人工智能應(yīng)用的發(fā)展兩個層面對人工智能的發(fā)展歷程進(jìn)行介紹。同時重點(diǎn)介紹人工智能的教育應(yīng)用，幫助教師了解人工智能的基本界定以及發(fā)展趨勢，進(jìn)而提升教師對人工智能技術(shù)發(fā)展的前瞻性和敏感度，為教師完成課程內(nèi)容的自我更新打下基礎(chǔ)。

人工智能知識與技術(shù)。這一模塊是參加培訓(xùn)教師的學(xué)習(xí)難點(diǎn)，經(jīng)過對人工智能知識體系及人工智能應(yīng)用的分類篩選，確定了基本的人工智能知識集合，包括：

人工智能程序設(shè)計（Python神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編程）——Python是目前人工智能產(chǎn)品的主要編程語言，與以往介紹程序結(jié)構(gòu)的講授方法不同，課程主要介紹Python神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編程的基本原理以及Python編程環(huán)境的搭建方法，使教師在學(xué)習(xí)過程中了解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的概念，同時掌握Python語言在人工智能應(yīng)用中的使用方法。

人工智能導(dǎo)論（機(jī)器學(xué)習(xí)）——機(jī)器學(xué)習(xí)是目前人工智能技術(shù)中的重要內(nèi)容，是新一代人工智能技術(shù)的基礎(chǔ)。本課程主要介紹機(jī)器學(xué)習(xí)的基本概念、應(yīng)用案例、實(shí)現(xiàn)過程，用案例形式讓教師了解、體驗(yàn)機(jī)器學(xué)習(xí)的相關(guān)知識。

人工智能導(dǎo)論（知識圖譜及應(yīng)用）——知識圖譜為實(shí)現(xiàn)人工智能提供了常識，而人工智能可以幫助我們更好地從客觀世界中去挖掘、獲取和沉淀知識，這些知識和人工智能系統(tǒng)形成正循環(huán)，兩者共同進(jìn)步。知識圖譜是目前人工智能技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之一。本課程介紹知識圖譜的基本概念，并通過知識圖譜的教育應(yīng)用案例，使教師理解知識圖譜的形成原理及實(shí)現(xiàn)意義。

人工智能時代的評價創(chuàng)新與文本分析——目前人工智能在教育中應(yīng)用最為成功的領(lǐng)域，就是人工智能產(chǎn)品在考試、評測環(huán)節(jié)的應(yīng)用，而這類產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)是基于人工智能技術(shù)中自然語言處理技術(shù)。本課程主要介紹人工智能對教育評價的影響、人工智能時代評價創(chuàng)新的案例以及評價中進(jìn)行文本分析的基本原理。

以上人工智能知識技術(shù)課程，雖然不能覆蓋所有人工智能知識，但可以覆蓋目前常見人工智能應(yīng)用（圖像識別、語音識別等）的基本原理，有助于教師更深入地學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)專業(yè)知識。

人工智能課程的組織與實(shí)施。本模塊通過現(xiàn)場觀摩、案例研討等教學(xué)模式，為教師轉(zhuǎn)變教育理念，形成新的、以學(xué)生為中心的、適合人工智能教育的教學(xué)模式提供幫助。

在進(jìn)行人工智能師資培訓(xùn)的過程中，培訓(xùn)團(tuán)隊的建設(shè)也是一個十分重要的問題。目前各類基礎(chǔ)教育教師培訓(xùn)的機(jī)構(gòu)和單位中，大多以學(xué)科（如語文、數(shù)學(xué)、英語等）形成團(tuán)隊，而人工智能由于內(nèi)容涉及前沿技術(shù)和相關(guān)人工智能產(chǎn)品，形成團(tuán)隊時需注意以下幾方面人員的選擇：

第一，人工智能技術(shù)專家。目前在師范類院校、教育學(xué)院等院校中，了解人工智能前沿技術(shù)的專家較少。人工智能技術(shù)專家往往分布在綜合類大學(xué)和大型企業(yè)中。選擇既懂人工智能技術(shù)，又懂教育的專家十分重要。

第二，教育專家。人工智能課程的師資要駕馭人工智能課堂，同時還要具備較高的人工智能素養(yǎng)，能夠利用人工智能技術(shù)改進(jìn)自己的教學(xué)（備課、教學(xué)、評價等各環(huán)節(jié)的改進(jìn)），這需要教育專家的引領(lǐng)以及深入一線教學(xué)的指導(dǎo)。

第三，企業(yè)教育產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊。人工智能前沿教育應(yīng)用產(chǎn)品的體驗(yàn)，是培訓(xùn)中不可缺少的部分。與人工智能教育產(chǎn)品企業(yè)進(jìn)行緊密的合作，教師在體驗(yàn)人工智能教育產(chǎn)品的同時，也會對教育產(chǎn)品的適用度進(jìn)行反饋，并提出進(jìn)一步需求。因此，與企業(yè)的緊密合作有利于形成正向循環(huán)，幫助企業(yè)開發(fā)出更好的人工智能教育產(chǎn)品，使技術(shù)與教育真正實(shí)現(xiàn)深度融合。

第四，中小學(xué)一線教師。教師是人工智能課程的最終教學(xué)實(shí)踐者，培訓(xùn)團(tuán)隊中的中小學(xué)一線教師起到對課程的可行性提出建議、為其他教師的教學(xué)實(shí)踐提供示范的作用。

由此可見，培訓(xùn)團(tuán)隊的形成是真正的跨界融合，因而對課程開發(fā)與實(shí)施方來說，是一個巨大的挑戰(zhàn)，需要各方的精誠合作，才能產(chǎn)生良好的教學(xué)效果，實(shí)現(xiàn)各方的合作共贏。

基礎(chǔ)教育階段的人工智能教育，師資培訓(xùn)是第一步。目前師資培訓(xùn)處于一個動態(tài)完善過程之中，在走出第一步之后，參加培訓(xùn)的教師應(yīng)結(jié)合學(xué)校的校情、學(xué)生的學(xué)情、個人的教學(xué)智慧，定制開發(fā)出適合的人工智能課程，并進(jìn)行實(shí)踐及完善。如此，人工智能教育才能真正在中小學(xué)落地，為學(xué)生適應(yīng)社會發(fā)展助力。

（作者系北京教育學(xué)院信息科學(xué)與技術(shù)教育學(xué)院副教授）

責(zé)任編輯：孫冰