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全國中小學人工智能課程內容設計探究

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  全國中小學人工智能課程內容設計探究-贵州快三網

  人工智能作為引領未來的戰略性新興技術,正在深刻影響著社會的方方麵麵,也將深刻改變我們的生產生活方式。2017年國務院印發的《新一代人工智能發展規劃》明確指出人工智能已成為國際競爭的新焦點,我國應逐步開展全民智能教育項目,在中小學階段設置人工智能相關課程、逐步推廣編程教育、建設人工智能學科[1]。2018年教育部印發《教育信息化2.0行動計劃》,明確要求要完善課程方案和課程標準,使中小學人工智能和編程課程內容能充分適應信息時代、智能時代發展需要[2]。

  在中小學開設人工智能課程,從小學、初中到高中分學段、係統化地進行人工智能教育,是具有前瞻性的舉措。本文將在分析中小學人工智能相關課程現狀的基礎上,從學生認知發展的視角提出對中小學人工智能課程內容建設的想法,以期為中小學人工智能課程內容的建設提供一些參考。

  現階段,中小學的人工智能教育課程更多的是在計算機科學教育及計算機課程、信息技術課程、科學課程、STEM課程、創客課程中引入人工智能相關的教學內容。可以說,當前國內外中小學人工智能教育課程是以人工智能教育為主題的泛在課程係列。

  20世紀80年代,人工智能課程以選修課的形式出現在英國的ICT課程中,主要講解人工智能的基礎知識、人工智能的應用知識。2013年,英國在中小學教學大綱的全麵改革中將原有的信息通信技術(ICT)課程修訂為計算(Computing)課程,教學目標轉向關注計算思維和人文價值。在人工智能教學方麵,英國多與高校協作開展,比如將來自高校的實習教師作為中小學人工智能教育的外部師資、依托高校力量為中小學搭建人工智能教學網站、邀請高校專家參與中小學師生的討論和答疑等。

  在美國,人工智能課程是計算機科學課程的一部分,且多以選修課的形式開設[3]。目前,美國中小學的編程課主要是引導學生組裝編寫好的程序模塊來控製機器人完成簡單動作,進而培養編程興趣。在人工智能教學方麵,與高校合作開辦課程是美國中小學人工智能教學經常采用的方式,比如,卡耐基·梅隆大學將本科計算機專業學生的可擴展狀態機器語言課程改進之後供參加暑期夏令營的高中生使用[4]。

  我國在2003年正式啟動中小學人工智能教育,經過十幾年的教育實踐,當前的人工智能教育主要在信息技術課程、STEM課程、創客課程中開展。《普通高中信息技術課程標準(2017年版)》將“人工智能初步”列為選擇性必修模塊,分為人工智能基礎、簡單智能係統開發、人工智能技術的發展與應用三部分內容[5]。隨著STEM課程和創客課程的廣泛開展,部分學校和一線教師嚐試在STEM和創客等跨學科課程中探索人工智能教育。比如,中國人民大學附屬中學將人工智能教育內容和STEAM課程相整合,從感知、認知和創新三個層次構建了“STEAM+人工智能教育”校本課程體係。此外,在高中通用技術的“智能家居應用設計”模塊和“機器人設計與製作”模塊中,也將人工智能、大數據處理等技術的學習融入其中,深化學生對人機關係的認識。

  盡管當前人工智能教育被給予足夠的重視,但縱觀國內中小學人工智能課程現狀,當前的課程尚存在如下不足。

  1.人工智能課程重視技能訓練,輕視計算思維的培養

  從當前的課程實踐來看,中小學的人工智能教育主要依托編程教育和機器人教育來開展。編程教育,無論是校內還是校外,多停留在指導學生利用程序設計語言完成具體的編程題目。機器人教育,多停留在簡單的實體安裝層次,在設計思維能力的培養方麵並沒有發揮機器人教育的自身優勢。而中小學生大多以參加競賽為目的而接受編程教育,在學習過程中更多地關注編程技能的提升。此外,現階段中小學人工智能教育的教材大多屬於產品說明書或用戶指南類[6],缺少對學生思維能力培養的科學引導。

  新一輪課改將我國基礎教育的總目標落實到“學生發展核心素養”。其中,信息意識、計算思維、數字化實踐能力、信息社會責任是學生需要具備的四個方麵的信息技術核心素養[7]。人工智能可為計算思維培養提供生動案例,同時,人工智能的很多作品也是計算思維支持下的成果。因此,以計算思維的培養目標指引人工智能的課程設計與教學,能有效地將人工智能教學實踐上升至更高水平。

  2.人工智能課程缺少完善的課程內容體係

  從課程內容來看,人工智能教育主要依托於信息技術課程、STEM課程、創客課程、計算機科學課程來開展,人工智能教育的課程目標隻是對應課程目標的一部分。雖然從小學、初中到高中都有不同專題的人工智能相關課程,但是這些課程是碎片化的,缺少對人工智能意識、方法、能力目標的係統化設計。從課程的學段設置來看,人工智能教育多在初中、高中開展,小學甚少涉及。這種小學、初中、高中人工智能教育的脫節不僅會增加學生的學習障礙,也會因為認知延遲而降低學生的能力水平。因此,人工智能課程需要建立覆蓋小學到高中的完善的課程體係,從而讓學生接受係統的人工智能教育。

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