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[专题]中小学人工智能教育:何以探索与实践

文_祁荣宾/上海人工智能实验室智能教育中心 王艳芳/教育部课程教材研究所课程改革实验研究中心

2024-04/总第337期

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随着人工智能技术的迅猛崛起,人才培养正迎来一场前所未有的深刻变革。昔日,教育的重心在于传授基础知识和技能,以满足工业时代的迫切需求。然而,随着数字时代的翩然而至,教育的焦点已悄然转变,更加聚焦于培养创新思维和数字素养等高阶能力。

我国政府对人工智能领域的人才培养给予了高度重视,并将人工智能教育列为国家发展战略的关键一环。特别是中小学阶段的人工智能教育,作为孕育未来创新人才的摇篮,正逐渐受到社会各界的热切关注。早在2017年,国务院发布《新一代人工智能发展规划》,明确提出在中小学阶段设置人工智能相关课程。2022年,教育部印发的《义务教育信息科技课程标准(2022年版)》明确提出将人工智能作为课程内容。

当前,中小学人工智能教育正站在时代的风口浪尖,既迎来了前所未有的发展机遇,也面临着诸多挑战与问题,亟待深入思考与解决。本文将从中小学人工智能教育的推进之策,以及如何提升教师专业水平两个方面进行分析,以期为我国中小学人工智能教育实践提供有益的参考和启示。


中小学人工智能教育推进之策

健全中小学人工智能教育生态

国家对中小学人工智能教育高度重视,但现实中仍面临诸多挑战。人工智能已作为教学内容纳入信息课程标准,但在课程标准、课时安排、教学评价等方面缺乏统一规范。地方区域层面,经费和人力投入不足,缺乏自上而下的有效统筹;学校方面,人工智能教育尚处于摸索阶段,资源和师资匮乏,且融入日常教学体系不足;企业和高校方面,尽管拥有丰富的教育产品和深厚的成果沉淀,但其提供的产品和服务与中小学人工智能教育的实际需求还有一定距离。因此,建立起一个健康、稳定、可持续的中小学人工智能教育生态环境,需要政府、学校、企业、高校和科研机构等多方面的协同努力。

教育相关部门应出台更加具体和有针对性的政策,明确中小学人工智能教育的建设目标,做好顶层设计和统筹管理;对人工智能课程标准和各学段开设的课时量提供指导;组织专业力量,研发课程内容;加强教师培训,提升教师的专业素养和教学能力;提供人工智能实验室建设规划与指导,确保教育资源的合理配置和高效利用;对发展不平衡的区域,分层有序推进人工智能教育落地。学校应加强对人工智能教育的重视和投入,为教师提供足够的发展空间,鼓励和激励教师积极开设人工智能相关课程,参与相关展示交流活动,以学促教,以赛促学,提升教师和学生的获得感和成就感。区域或学校可以通过政策引导、建立合作机制、加强监管和评估等措施,联合企业和高校,提供更加优质的教育产品和服务。只有各方齐心协力、形成合力,才能推动中小学人工智能教育走向更加美好的未来。

研究机构可以充分发挥专业引领作用,为区域和学校人工智能教育发展提供有力支撑。比如课程教材研究所与上海人工智能实验室联合开展了“中小学人工智能教育实践研究”项目,通过顶层设计,明确任务规划,构建了教材所—实验区—实验校三方联动的工作推进机制,形成了专家指导—区教研引领—实验校全员参与—教师校本化实践的教研机制,通过专业指导、示范引领,促进区域人工智能教育实践全方位发展。

规范中小学人工智能课程内容

中小学人工智能教育面临课程内容规范性不足的问题,课程缺乏标准指导,课程定位不准确。有的过于追求技术前沿,有的过于简单,还有的将编程、机器人、STEM等课程等同于人工智能课程。此外,课程内容零散、缺乏系统性,学生难以建构人工智能思维模式;不同地区对课程内容的深度和广度需求差异大,规范建设难度高。不同地区可以结合自身发展水平和人工智能教育目标规划,组织专业的研发团队,从课程目标、课程内容、课程评价等方面进行课程和资源开发,也可以结合企业或科研机构研发的课程进行优选或本土化再加工。

中小学人工智能课程内容要体现基础性、注重实践性,课程内容应符合中小学生的知识体系和理解能力,强调以情境体验和动手实践驱动知识习得。内容选择上需要与人工智能技术发展保持同步,应有一定的前瞻性、开放性和灵活性。

课程体系设计以小学、初中、高中一体化为出发点,构建具有高度连贯性的中小学人工智能课程体系。围绕人工智能核心理念,数据、算法、算力三大要素,确保课程内容合理贯穿于小、初、高全学段,各阶段课程内容能够很好地衔接,使知识累积呈现循序渐进的过程。依据《中小学人工智能课程指南》[1],上海人工智能实验室联合一线教师研发了适合中小学阶段开课的进阶式课程和项目,表1列出了部分推荐的内容。

提升中小学人工智能师资水平

中小学信息科技教师在人工智能教育中扮演关键角色,但专业背景的局限性成为他们面临的一大挑战。许多教师缺乏人工智能的核心知识和技能,他们更侧重于编程技巧或工具使用。

首先,加强现有教师专业培训是关键,为教师提供系统的人工智能知识和教育教学方法的学习机会。同时,还可以建立教师学习共同体,通过联合校内和地区教师之间教研,进行经验分享和交流,共同提升专业素养。建立人才梯队,激励有能力的教师脱颖而出,带动示范和引领其他教师的成长。

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