AI时代来临：中小学如何打造人工智能课程丨育见“AI+”

中关村互联网教育创新中心 · 公众号 · · 2024-10-06 11:30

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2017年，国务院《新一代人工智能发展规划》首次将人工智能发展上升到国家战略层面，明确指出要在中小学阶段设置人工智能相关课程。中小学阶段是学生认知发展和技能培养的关键时期，面对未来高度智能化的时代趋势，提升青少年AI科技素养，在中小学阶段设置人工智能相关课程意义尤为重大。北京市教委今年8月发布的《北京市深化基础教育课程教学改革实施方案》，也提出了要鼓励中小学开设人工智能校本课程。然而，当前中小学人工智能课程开发与建设仍面临颇多困境。 「育见“AI+”」 栏目今日与您一同聚焦 人工智能课程建设 ，一起来看——

人工智能课程建设首先要明确课程目标

当前，我国中小学人工智能教育仍处于探索阶段，存在课程价值取向不明确、课程内容与人工智能核心技术理念脱节等问题。为解决这些问题，学校首先需要明确课程目标，这是人工智能课程建设的逻辑起点。2021年，中央电教馆发布《中小学人工智能技术与工程素养框架》（以下简称《素养框架》），从人工智能与人类、人工智能与社会、人工智能技术、人工智能系统设计与开发四个领域提出了中小学生应具备的核心素养。2022年教育部印发《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下简称《课程标准》），从信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任四个维度明确了课程核心素养基本要求。

《素养框架》和《课程标准》的发布不仅界定了中小学阶段人工智能教学中“最有价值的内容”，也明确了 如何在中小学教学实践中体现人工智能的核心价值和教学目标 。具体为：

第一， 明确人工智能技术能够解决的问题，了解人工智能技术的基本原理、过程和实现方法，并能选择最优的人工智能工具或模型框架，进而形成计算思维，具备利用人工智能技术解决问题的能力。

第二， 能够整合人工智能技术和其他学科知识解决复杂问题，具备人工智能系统设计与开发、人工智能系统的评估与维护能力，培养系统工程思维，确保人工智能技术服务于全体人类社会。

第三， 培养和树立科学合理的伦理观，正确看待和处理人机关系。认识人工智能与人类的关系、人工智能与社会的交互及对社会的影响，潜在的公平性问题、伦理问题、法律挑战，树立科学合理的伦理观，保证人工智能健康、合法地发展。

人工智能课程建设要围绕核心素养开发内容

课程内容是育人目标和课程目标的关键载体，也是学科教学活动的核心要素。学校应将课程内容的构建放置于时代意义、学科价值以及学生认知能力的整体框架中进行考量，关注学生学习经验对内容接纳的可能性及科学技术学科特有的实践特性，避免出现高深莫测的“虚幻”内容或囿于某一特定软硬件平台的内容。

结合《素养框架》和《课程标准》，学校人工智能课程内容可以包括以下四类内容：

第一， 人工智能相关概念和发展历程为核心的基础内容。以学生能够理解和掌握的与生活实际相联系的人工智能应用场景为背景，认识芯片、传感器，理解数据和计算、问题表达与求解。

第二， 以人工智能算法、自然语言处理、计算机视觉、机器学习、深度学习、模型开发等为核心的技术内容。结合语音识别、人脸识别、影像诊断、智能家居等让学生理解人工智能技术及应用原理和实现过程，初步形成人工智能感性经验。

第三， 机器人、无人驾驶、智慧医疗等典型场景的应用内容。从工业、医疗、交通、法律、教育等不同领域提取人工智能技术应用真实场景和典型案例，理解人工智能特有的问题解决方法，培养学生利用智能技术解决现实问题的意识和能力。

第四， 以人工智能社会与人文、人工智能安全和发展为核心的伦理内容。呈现人工智能技术应用潜在的伦理挑战以及对个人、社会等的潜在影响，关注人工智能技术引发的公平、安全、道德、法律等问题，引导学生辨析应用的利与弊，树立正确的人工智能价值观念，确保“技术向善”。需要注意的是，以上四类内容不应是单线性的依次排列、逐步实施的关系，而应是互为一体的融合。

构建知行合一的课堂实践学习样态

人工智能学科的实践特性决定了课程实施要结合学生认知规律和生活经验，依托真实问题和现实任务，体现真实性、挑战性、进阶性等特征。在人工智能课程教学中，应以应用类内容为载体，以基础类内容为要素，以技术类内容为支撑点，以伦理类内容为反思点，统整各部分学习内容，让人工智能学习内容与学生的真实世界相连接，构建一个知行合一、生动实践的课堂实践学习样态。

一是选择感知、体验类案例进行观摩，或将人工智能实景体验作为内容，帮助学生形象感知、深入体会人工智能技术的功能和实际应用，培养学生对人工智能场景的观察和理解能力，激发学生的学习兴趣和创新能力。如语音识别技术在汽车驾驶、智能家居、智能助教、医疗助手等场景的应用，帮助学生感受泛在的人工智能技术应用、体会人工智能技术为人类生活带来的便利；通过手机刷脸解锁、人脸识别支付、虚拟自动驾驶室等实景体验，助力学生理解智能交互，并能够将数字世界与现实世界相结合。

二是以问题链、启发式对话等形式展示学习内容，引导学生通过探索和思考来理解人工智能的概念和原理，增进对人工智能价值的思考和辨别能力。如将计算机视觉技术与人类视觉的形成进行类比，帮助学生理解摄像头类似人的眼睛，感知外界环境，理解外界环境。在体验、理解、实践人工智能技术的过程中，合理设置人工智能有哪些应用，将产生什么影响，应该怎么应对等问题链，引导学生正确认识人工智能、深入思考人工智能价值、合理应对人工智能带来的挑战。

三是基于“做中学”理念，开展项目式学习实践。将课程内容转化为可执行、可操作的探究项目。如引导和组织学生设计智能机器人编程项目、智能语音助手开发项目或探索设计智能决策系统模型构建项目，以项目为载体整合学生需要掌握的基础知识、实践能力和伦理态度，运用基本的身体动作、心智活动或人际关系促进认知结构整合，形成采用模式思考、识别和处理新问题的能力。

四是运用情景模拟营造文化氛围的形式，加深学生对区域特色文化的认知和理解，培养学生具备人工智能与本土文化融合能力。如模拟本地文化遗产保护情景，引导学生将人工智能和本土文化相结合，通过设计文物保护监测、文化遗产数字化展示、文化遗产保护规划等，使学生了解并思考运用人工智能技术推动民俗文化发展。

五是设计技术哲学和道德两难性问题讨论、技术问题引发的灾难分析、人工智能相关科幻片评析等内容，引导学生形成人工智能伦理意识和思考技术的问题习惯，以培养学生人工智能伦理认知能力。如通过研究算法失误导致的医疗事故案例，引导学生认真思考技术问题可能带来的灾难性后果，探索提出改进和解决方案，启发学生思考智能技术发展中如何保持人机关系的平衡，理性看待人工智能技术与人类社会的互动、共生、协同、依存等关系。

人工智能课程开发应当动态把握人工智能发展趋势，结合学校及地区条件，选取合适的教学材料，积极改造或自主编写课程内容。同时根据课程内容的呈现需要，创新与内容相匹配的教学方法，合理规划不同类别内容的比例，让人工智能课程内容适切学生实际生活中的人工智能应用需求，适应学生对于复杂问题的认知层次，最终实现从素养要求到课堂实践的有效转化。

作为全国著名的科教大区、科教强区，北京市海淀区已形成人工智能教育教学应用的生动实践和领先范式，打造了课程牵引下的“人工智能+教育应用”深度融合路径——

在教育部教育技术与资源发展中心的“央馆人工智能课程”规模化应用试点区（含试点校）项目中，海淀区作为第一批试点区之一，先后有北京市中关村中学、北京市玉渊潭中学、海淀区实验小学、海淀区第二实验小学、首都师范大学附属小学等13所学校获批试点校。

在“央馆人工智能课程”规模化应用试点区（含试点校）项目推进过程中，海淀教科院坚持课程牵引的原则，以试点区（试点校）的创建为契机，积极协调项目责任专家组北京师范大学李玉顺教授团队深入各试点校开展教研指导活动，推动海淀区人工智能课程的高质量建设与发展，为培养面向未来智能社会的人工智能人才奠定基础。

截至目前，海淀区试点校累计获批的全国人工智能优秀课例数量居北京市三个试点区之首。此外，首都师范大学附属小学教师汪晨燕经考核获得“全国中小学人工智能教育培训师”，是北京市三个试点区中唯一一位荣获此资格的教师。

作为海淀区政府打造的教育创新创业生态服务平台，中关村互联网教育创新中心与教科研机构、相关委办局等单位合力推动人工智能相关产学研资源深度融合，致力于新一代智能技术在中小学教育教学场景中的应用落地。

中心汇聚产学研专家团队开发基于《中小学人工智能课程教学指南》与《义务教育信息科技课程标准》的系列AI科技教育产品，包括教材编写、课程内容设计、教学课件与教学资源开发、师资培训等，为探索“人工智能+教育”应用贡献力量。

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