高中階段實施人工智能教育的思考

摘 要：在高中階段實施人工智能教育，對適應(yīng)國家意志教育主張和新任務(wù)、滿足社會需求夯實人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)基礎(chǔ)、培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)和能力具有重要意義。在實踐中面臨著課程體系不完善、師資隊伍嚴(yán)重短缺、傳統(tǒng)教學(xué)方式不適應(yīng)等問題，需要我們采取針對性解決措施，確保在高中階段有效實施人工智能教育。

關(guān)鍵詞：高中階段;人工智能教育;師資隊伍;項目制教學(xué)

中圖分類號：G63? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1673-9132（2019）28-0184-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2019.28.176

一、普通高中開設(shè)人工智能教育的背景和意義

20世紀(jì)中葉，美國計算機(jī)專家約翰·麥卡錫最早提出了“人工智能”一詞。人工智能（Artificial Intelligence），英文縮寫為AI，它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)科學(xué)，其研究領(lǐng)域包括機(jī)器人、語言識別、圖像識別、語言處理和專家系統(tǒng)等。其研究的核心目標(biāo)是使機(jī)器能夠勝任部分人類智能才能完成的復(fù)雜工作，其中智能機(jī)器人是最典型的應(yīng)用。由谷歌（Google）團(tuán)隊開發(fā)的阿爾法狗（AlphaGo）因多次戰(zhàn)勝圍棋世界冠軍成為目前最著名的智能機(jī)器人，其工作原理是模擬人大腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。

隨著人工智能迅速發(fā)展和應(yīng)用，人工智能教育備受發(fā)達(dá)國家重視。早在1999年，英國就將人工智能課程納入中學(xué)的信息技術(shù)課程，其后，美國和澳大利亞也將人工智能課程納入中學(xué)的科學(xué)與信息技術(shù)教育體系。人工智能教育在我國起步較晚。2003年以前，全國僅有沿海發(fā)達(dá)城市的少數(shù)高中設(shè)有人工智能選修課和實驗。2003年4月教育部頒布的《普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》中將“人工智能初步”選修模塊納入高中信息技術(shù)科目，是我國在高中實施人工智能教育的標(biāo)志，具有非常重要的現(xiàn)實意義。

（一）適應(yīng)國家意志教育主張，承擔(dān)新的任務(wù)和責(zé)任的需要

2017年7月8日，為搶抓人工智能發(fā)展的重大戰(zhàn)略機(jī)遇，構(gòu)筑我國人工智能發(fā)展的先發(fā)優(yōu)勢，加快建設(shè)創(chuàng)新型國家和世界科技強(qiáng)國，國務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確提出：“實施全民智能教育項目，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程?！?018年1月16日，教育部宣布，正式將人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)處理、算法、開源硬件項目設(shè)計等劃入高中新課標(biāo)，并于2018年秋季學(xué)期開始執(zhí)行。因此，高中階段開設(shè)人工智能教育，是新時代對基礎(chǔ)教育提出了新的任務(wù)和要求，是滿足國家意志的教育主張的需要，更是基礎(chǔ)教育應(yīng)該擔(dān)當(dāng)?shù)男氯蝿?wù)和責(zé)任。

（二）滿足社會需求，夯實人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)基礎(chǔ)的需要

人工智能應(yīng)用前景廣泛，但目前人才缺口巨大。據(jù)有關(guān)資料表明，目前全球共有190多萬深度學(xué)習(xí)與數(shù)據(jù)挖掘的人才，其中85萬都在美國，中國只有5萬人。據(jù)《人民日報》報道，我國人工智能的人才缺口超過500萬，供求比例僅為1：10。因此，社會對人工智能人才的需要與巨大的人才缺口，使人工智能教育成為國家的戰(zhàn)略性選擇。人工智能人才培養(yǎng)必須從基礎(chǔ)教育抓起，高中階段實施人工智能教育，既有利于培養(yǎng)具有智能時代信息素養(yǎng)的“智能型公民”，也能夯實了大學(xué)階段人工智能專業(yè)人才培養(yǎng)的基礎(chǔ)。

（三）滿足教育的本質(zhì)要求，培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)和能力的需要

教育的本質(zhì)是促進(jìn)人的發(fā)展，其核心是關(guān)注學(xué)生的品格與核心素質(zhì)能力的培養(yǎng)。未來社會發(fā)展一定離不開人工智能。在此背景下，教育部門需要思考提供給學(xué)生怎樣的思維方式、認(rèn)知方法和核心技能，使青少年能從容面對人工智能時代。高中階段實施人工智能教育，不僅僅可以開闊學(xué)生視野，拓展知識面，使其了解人工智能對物質(zhì)生產(chǎn)、社會關(guān)系與社會行為的影響，學(xué)會使用常用的智能工具、機(jī)器、設(shè)備，更重要的是在于通過進(jìn)行項目教學(xué)法為核心的教學(xué)改革，激發(fā)學(xué)生的好奇心、想象力、創(chuàng)造力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神和解決系統(tǒng)復(fù)雜問題的思維能力和操作能力。

二、高中階段人工智能教育問題及對策探討

當(dāng)前高中階段實施人工智能教育主要存在課程體系不完善、師資隊伍嚴(yán)重短缺、傳統(tǒng)教學(xué)方式不適應(yīng)等問題。我建議從以下幾個方面予以針對性的改進(jìn)和完善。

（一）完善課程標(biāo)準(zhǔn)與體系

當(dāng)前絕大多數(shù)學(xué)校仍是依據(jù)教育部2003年4月頒布的《普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn) （實驗） 》中的“人工智能初步”選修模塊進(jìn)行人工智能教育，該選修模塊與先行實施人工智能教育的發(fā)達(dá)國家相比，人工智能的歷史、內(nèi)涵和外延、對社會的影響、技術(shù)體系、最新應(yīng)用領(lǐng)域與許多新概念未得到體現(xiàn)，其內(nèi)容和體系亟待補(bǔ)充完善。

2018年4月華東師范大學(xué)出版社出版了我國第一本面向中學(xué)生的人工智能教材《人工智能基礎(chǔ)（高中版）》，這是國內(nèi)人工智能研究與應(yīng)用的先行者商湯智能科技公司與華東師范大學(xué)慕課中心合作，邀請上海部分中學(xué)的教師共同編寫的。該教材不僅重視人工智能原理的介紹，更注重這些原理在生活中的運(yùn)用，特別設(shè)計了22個實驗，并讓學(xué)生動手將其轉(zhuǎn)化為獨具特色的作品。目前，全國已有40所學(xué)校引入該教材作為選修課或校本課程，成為首批“人工智能教育實驗基地學(xué)?！?。為此，我建議以《人工智能基礎(chǔ)（高中版）》為基礎(chǔ)，加快制定高中階段人工智能課程國家標(biāo)準(zhǔn)，明確課程目標(biāo)、內(nèi)容、模塊和基本要求及條件保障，并鼓勵、支持學(xué)校和教師根據(jù)國家課程標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)具有各自特色的校本課程和實驗，不斷完善課程標(biāo)準(zhǔn)與體系。

（二）加快師資培養(yǎng)與建設(shè)

優(yōu)秀的教師隊伍是有效實施人工智能教育的關(guān)鍵。實事求是地說，一方面由于普通高中以高考核心課程為重心，普通高中信息技術(shù)課程教師本身配備不足且其知識儲備也不夠，另一方面由于人工智能人才短缺造成薪水普遍很高，使得人才難以向中學(xué)流動。因此，數(shù)量不足、專業(yè)素養(yǎng)不高的教師隊伍是制約高中階段實施人工智能教育的主要因素。

對此，我建議從六個方面加快師資培養(yǎng)與建設(shè)：一是通過網(wǎng)絡(luò)教育和短期培訓(xùn)等多種方式提升中學(xué)任課教師的人工智能知識儲備和專業(yè)素養(yǎng)，如遴選教師參加華東師范大學(xué)慕課中心的“人工智能教師研修班”，地方教育主管部門組織定期培訓(xùn)等;二是制定激勵政策，支持高校和科研院所的人工智能專業(yè)人才擔(dān)任高中的兼職教師;三是引導(dǎo)高校相關(guān)專業(yè)的高年級本科生和研究生以社會實踐方式參與高中人工智能教育;四是鼓勵人工智能領(lǐng)域的高新技術(shù)企業(yè)為學(xué)生提供課堂以外的人工智能實訓(xùn)項目，由相關(guān)工程技術(shù)人員擔(dān)任課外實訓(xùn)導(dǎo)師;五是加大與開班人工智能課程培訓(xùn)班社會培訓(xùn)機(jī)構(gòu)合作，實現(xiàn)教師資源共享;六是要求具備條件的綜合性大學(xué)，尤其是師范高校開設(shè)人工智能教育專業(yè)，培養(yǎng)面向中學(xué)人工智能教育的教師隊伍。

（三）推行“做中學(xué)”的實驗項目制教學(xué)改革

人工智能的科學(xué)技術(shù)含量極高，尤其是一些算法涉及高等數(shù)學(xué)的知識，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了高中生掌握的知識范疇。因此高中階段人工智能教育必須有別于大學(xué)專業(yè)教育，基于知識結(jié)構(gòu)及學(xué)習(xí)目標(biāo)的差異，高中階段的人工智能教育不僅應(yīng)重視人工智能原理知識的傳授，更應(yīng)注重這些原理在生活中的運(yùn)用，以激發(fā)學(xué)生的興趣愛好為主。這就需要更加生動和富有創(chuàng)造性的教學(xué)方式，傳統(tǒng)的課堂講授為主的教學(xué)方式明顯不適應(yīng)高中階段的人工智能教育。

為此，學(xué)校應(yīng)根據(jù)課程教學(xué)要求，結(jié)合自身實際，創(chuàng)建人工智能教育實驗室，設(shè)計多個在高中階段有限時間和知識范圍內(nèi)能完成的實驗項目，在此基礎(chǔ)上推行“做中學(xué)”的實驗項目制教學(xué)改革，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)興趣愛好自主選擇實驗項目并組建團(tuán)隊，開展團(tuán)隊協(xié)作和共同探究，激發(fā)學(xué)生求知、探索的熱情，體驗學(xué)習(xí)科學(xué)、探究科學(xué)的過程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，提升學(xué)生解決系統(tǒng)復(fù)雜問題的思維能力和實踐操作能力。

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[責(zé)任編輯 杜建立]

作者簡介： 鄭書樂（2002— ），女，土家族，湖北宜昌人，現(xiàn)就讀于湖北省宜昌市夷陵中學(xué)。