看点丨以“做中学”“用中学”“创中学”优化人工智能教育实践

2017年，国务院印发《新一代人工智能发展规划纲要》，首次将人工智能发展上升到国家战略层面，提出实施全民智能教育项目，要求在中小学设置人工智能相关课程。此后教育部 信息科技 课程标准 将人工智能纳入课程内容，推进中小学人工智能教育的开展。但是，人工智能作为一项全新的学习内容，因教师教学经验不足、教育理论研究不充分，在教学实施中出现了一些需要关注的问题 。

素养是人在特定情境中综合运用知识、技能和态度解决问题的高级能力与人性能力 。在智能环境下学生需具有的人工智能素养是人工智能的基本知识与技能、应用人工智能技术解决问题的过程与方法以及人工智能伦理、道德、社会责任的综合表现。 然而，在教学实践中，因受知识本位论的影响，一些人工智能教育将素养培育简化为人工智能知识与技能传授，机械地向学生讲解人工智能概念、原理和技术方法。

例如，在人工智能教学设计中，有教师将教学目标界定为“了解一种程序设计语言，知道程序设计语言的数据类型、表达式和运算符，能够正确定义变量数据类型”的编程学习结果，也有教师将教学目标设定为“非监督学习、监督学习、强化学习的基本概念、算法设计和技术路线”的机器学习原理内容。

如果忽视学生的内在发展，未能从整体层面上界定人工智能教学目标，过于强调人工智能知识与技能学习，不仅窄化了人工智能课程育人价值的内涵，还会因为过于强调已有知识的“绝对性”正确和不容置疑的结论而将探究与实践排除在学习之外，导致学生创新精神和实践能力严重弱化。

中小学科技教育注重从实践出发，帮助学生理解科学的基本概念和基本原理，掌握技术应用的基本方法，引导学生认识科学技术对人类社会的贡献，提升学生的知识迁移能力和学科思维水平，体现“科”与“技”并重。

人工智能作为科技教育的一项重要内容，其教育实施不仅要让学生知其然，也要知其所以然；不仅要让学生掌握人工智能技术工具的基本操作，也要让学生学习一些基本原理和学科方法，提高学生应用人工智能解决问题的能力。 但 是，受软硬件技术操作教学的影响，当前人工智能教育还存在着“重操练，轻探究”“重模仿，轻创新”的问题。

例如，在“应用智能工具识别植物” 的教学过程中，教师并没有引导学生思考和探索如何选择智能工具、怎样探索智能工具识别植物的新方法和新策略、如何思考智能工具识别植物的优势和潜在问题等“人工智能+”问题解决的过程与方法，而是让学生重复演练自己讲解的操作步骤，即“第一步，打开智能移动终端中的智能工具；第二步，拍照上传所识花朵图片；第三步，获取花朵相关信息”。

事实上，在人工智能教学过程中，如果过于强调学生对智能工具的操练而忽视其对人工智能应用过程的基本原理与特征的理解，那么，随着人工智能技术的持续创新发展，学生就很难将已有的操作方法迁移至新的智能情境，人工智能教学就不能起到“举一反三”的效果。

素养不能等同于知识，但发展学生核心素养离不开知识，没有知识，素养就是无源之水、无本之木。 人工智能素养教育不能等同于人工智能知识的积累，而是要“活化”知识，培养学生能根据需要应用人工智能知识解决问题的能力。 因此，发展学生人工智能核心素养就是要化知识为素养，加强课程内容与实践活动的结合，通过“做中学”“用中学”“创中学”优化实践活动的实施方式与路径，引导学生在实践探究中建构知识，在实践应用中内化素养，在创造性解决问题过程中提升素养。

“做中学”是把学生日常学习、生活中的活动结合起来，让学生在实践过程中建构知识。基于“做中学”的人工智能教育，教师需要为学生创设适合他们经验的活动主题，引导学生在动手实践中完成任务，在实践过程中思考解决问题的方法与策略，建构人工智能知识。

例如，在制作“智能分类器”主题活动中，学生在明确物品分类的基础上借助人工智能学习平台采集数据，体验机器应用数据学习的过程，完成模型训练，应用训练模型对物品进行识别。通过主题活动，学生了解了机器学习的基本过程与方法，为进一步深入学习“机器学习”打下基础。

基于“做中学”的人工智能教育方式关注人工智能教育的实践性，强调学生在主题活动中将人工智能知识建构与动手实践结合起来，以适应所生存的智能环境，避免了人工智能教育中理论学习与实践应用脱节的问题。

“用中学”是指让学生将所学知识应用于实践中，在应用知识解决真实性问题时把知识内化为素养。基于“用中学”的人工智能教育，教师需要将挑战性问题融入主题情境，引导学生经历“问题分析—方案设计—人工智能应用—问题解决”的过程，为学生内化人工智能素养创设体验路径。

例如，在开发“智能购鞋提示系统”主题活动中，学生要解决如何根据顾客的身高来预测相应鞋码的问题。学生应用人工智能学习平台所提供的身高和鞋码的数据，探索数据之间的关系，应用人工智能知识建立回归模型，编写程序实现模型的自动化预测。 “ 用中学”和“做中学”的结合实现了学生在实践中学习人工智能的闭环，帮助学生在应用人工智能解决问题的过程中将知识内化为解决问题的创新性思维方式。

创新实践是人工智能发展的动力，既表现为人工智能自身技术的创新突破，也反映在将人工智能应用于各领域产生的新方法和新模式。因此，为提高学生的人工智能创新能力，人工智能教育就不应停留于把学生培养成智能工具的消费者层面，而应将学生培养成人工智能的创新应用者，将“创中学” 教育理念与方法融入教学。基于“创中学” 的人工智能教育，可通过创设跨领域的复杂主题情境引导学生应用人工智能创造解决问题的新方法和新模式。

基于“创中学”的人工智能教育不仅要求学生能分析问题，而且还要求学生能够敏锐地发现问题，设计应用人工智能解决问题的创新方案，在方案执行的过程中判断其优势和潜在问题，针对问题进行方案优化和产品迭代。“创中学”突破了“用中学”和“做中学”的闭环路径， 引导学生在不断发现问题、解决问题的过程中，以螺旋上升的方式发展核心素养。