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[专题]面向人工智能时代的编程启蒙教育

文_卢 宇 许 雄 宋广晨/北京师范大学 凌琪斌 彭玥珺/腾讯青少年编程与人工智能项目组

2023-04/总第325期

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人工智能(Artificial Intelligence,AI)是模拟、延伸和拓展人类智能的技术方法与手段。随着生成式人工智能(Generative AI)技术的快速演进,社会的专业分工与我们的日常生活将发生重要变化,人类社会也将逐步进入人与智能机器协作的人工智能时代。

面向人工智能时代,我国积极推进中小学阶段编程教育及相关人才培养。2017年7月,国务院印发《新一代人工智能发展规划》,明确指出要“实施全民智能教育项目,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。”2019年3月,教育部公布的《2019年教育信息化和网络安全工作要点》提出,将“推动在中小学阶段设置人工智能相关课程,逐步推广编程教育。”2022年5月,教育部发布《义务教育信息科技课程标准(2022年版)》,信息科技课程正式纳入义务教育,且明确需要培养学生的“信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任”,这些核心素养与编程教育都密不可分。


传统的编程教育

2011年,美国计算机科学教师协会(CSTA)和计算机协会(ACM)基于全美中小学计算机教育调研,研制了《K—12计算机科学教育标准》。该标准将编程教育分为两个层次:培养计算思维;计算实践与编程。目的是通过学习编程语言培养学习者的计算思维,提高批判性思维和解决问题的能力,最终培养学习者的创新与创造能力。编程教育涵盖儿童编程教育与成人编程教育。儿童编程教育主要通过编程游戏、可视化图形编程等方式开展,并迅速在全球范围内普及,已有超过20个国家(地区)将编程教育纳入中小学课程大纲与教学内容。

儿童编程教育的重要性不仅在于满足未来就业和社会需求,更关注于其所带来的“思维启蒙”价值。特别是面向零基础编程学习的学生,编程教育可以培养其计算思维能力并启发其思考问题,通过“简化问题—找出路径—解决问题”的思维过程最终解决实际问题。从20世纪60年代LOGO语言诞生以来,儿童编程教育的实施方式经历了较为漫长的发展时期,并取得了两次跨越性的进步。第一次跨越是编程语法的简化,为儿童打开了编程学习的大门;第二次跨越是将文本编程语言转变为图形化编程语言,让尚不具备良好抽象思维能力的儿童也能通过编程完成具体任务。


面向人工智能时代的儿童编程的转变

随着人工智能时代的到来,儿童编程教育,特别是在启蒙阶段,也需要从课程理念、课程设计、课程内容及课程形式上有所转变。

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课程理念上的转变

随着以生成式人工智能为代表的通用人工智能技术的逐步成熟,社会专业分工将更加强调人机协作模式,对人的高阶思维能力的培养也更加重要。儿童编程教育理念也需要随之变革,并更加强调对计算思维等能力的培养。人工智能时代的编程方式将从传统的手动编写代码方式,逐渐演变成基于人工智能技术辅助的新型人机协作方式,学习者习得和使用编程技能的方式也将完全不同。在此基础上,编程教育不需要过多关注编程技能的培养,而应更多强调学生计算思维等高阶思维能力的培养。在可以设想的未来,开发者不再需要过多关心底层的技术细节和各种程序接口,撰写长篇幅的代码,而是通过一系列简洁且精确的指令,将自己的需求告诉人工智能模型,由模型自主产生高可用性的代码。人工智能不再是枯燥的技术,而可以成为学生学习编程的协作伙伴,帮助学生完成编程启蒙与较为复杂的编程任务。最终,编程教育可以帮助学生树立对人机共存与人机协作的正确认知。同时,学生只有具备了必要的人工智能素养,才能正确合理使用智能时代的各种工具,满足智能时代对人才的基本需求。


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