看点丨国际视野下的特色人工智能课程开发实践

中关村互联网教育创新中心 · 公众号 · · 2024-07-22 11:39

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新型人工智能技术给教育带来了新的机遇和挑战，教育亟须思考如何使学生做好迎接智能时代的准备，由此，人工智能成为全球中小学新的学科领域。教育范畴内的“人工智能课程”是指涵盖人工智能领域主题并结合人工智能相关应用的结构化学习项目。

近年来，国际组织和部分国家关注中小学阶段人工智能课程的开发和实施。比如，联合国教科文组织撰写了《K-12人工智能课程：政府认可的人工智能课程图景》报告，描绘了人工智能基础教育课程的全球图谱。奥地利、印度、韩国、比利时、卡塔尔等国家已经开发出了政府核准和实施的人工智能课程。沙特阿拉伯、塞尔维亚等国家正在研制中小学阶段的人工智能课程。这些课程既有覆盖小学至高中所有年级的，也有只覆盖其中一个或两个学段的。根据已有案例，目前中小学人工智能课程具有两个显著特点，即能力本位和多元统筹实施。

课程目标和内容坚持能力本位

经济合作与发展组织将“能力”定义为在特定情境下应对复杂问题所需的知识、技能、态度和价值观。随着时代的发展，“能力”这一概念的内涵和外延在不断拓展。联合国教科文组织发表的《人工智能时代的能力培养综合报告》指出，人工智能时代的公民需要了解人工智能的功能、局限和潜在影响，同时要学会批判性地应用。引导人工智能为公众利益服务，需要每个人都具备一定程度的人工智能能力，包括掌握一定的人工智能知识、理解和运用人工智能以及把握人工智能的价值取向，即具备“人工智能素养”。

依据能力本位的课程目标，全球中小学人工智能课程主要围绕三大领域的九个专题内容展开，聚焦智能时代工作和生活所需的技能和价值观，依据全球和各自国家的发展目标，结合特定的教学环境灵活开发。 三大领域是指人工智能基础，伦理和社交影响，理解、应用和开发人工智能。 九个专题包括算法和编程、数据素养、情景化问题解决、人工智能伦理、人工智能的社会影响、人工智能在其他领域的应用、理解和应用人工智能底层技术、理解和应用人工智能技术、开发人工智能应用程序。其中，人工智能基础课程领域包含算法和编程、数据素养以及情景化问题解决等内容，构成了大多数中小学人工智能课程的基础，占总课时分配的41%，其中，算法和编程占据的课时比例最大。伦理和社交影响课程领域包含人工智能伦理、人工智能的社会影响和人工智能在其他领域的应用等内容，与我们日常使用人工智能息息相关。这类课程占据总课时的24%。理解、应用和开发人工智能课程领域包括理解和应用人工智能技术、现有的人工智能工具以及开发人工智能应用程序等内容，占总课时的25%，其中，理解和应用人工智能技术的课程内容占该类别一半以上的课时。

多方协作统筹课程的实施和评估

人工智能课程的实施和评估是将课程理论转化为教学实践的关键环节。《K-12人工智能课程：政府认可的人工智能课程图景》显示，国家或政府主导的人工智能课程以学生利益为主，注重组建专家、学者和教师专业团队，借鉴来自国内外学科专家和教育从业者的专业建议，以最优的方式实现课程资源统筹，以国家引导、多方协作的方式规划和落实。

其一，引导人工智能赋能教师。 教师是微观层面的课程设计者和实施者。人工智能正在改变教育方式和教育的数字基础设施，颠覆了以往对教师教学能力的定义。人工智能课程实施需要重新界定教师在人工智能教育环境中所需的能力，引导人工智能赋能教师。当下，大多数国家在尝试提升现有教师的数字技能。比如，中国和葡萄牙利用国家的培训项目对涉及人工智能课程的教师进行培训，奥地利将人工智能相关专题纳入高等教育机构的教师职前培训。此外，一些国家和地区还会在人工智能课程实施前为教师提供教材和评估指南等资源。

其二，采用创新的项目式学习方法。 人工智能课程涉及的领域很广泛，课程的实施需要采用创新的教学方法。项目式学习关注实践技能的发展和实际问题的解决，是培养批判性思维、创新精神和团队合作能力的有效教学方式。基于项目进行学习是当下许多国家和行业开发人工智能课程的突出特点，全世界约有1/3的人工智能课程将基于项目的学习作为一种教学策略。

其三，优化课程的学习工具和环境。 人工智能课程需利用外在资源来支持其实施和评估。要使学生掌握在各领域和多元环境中应用人工智能的基本能力、形成可迁移技能和价值取向，需要创建公共在线学习平台和学习工具，同时开发适当的学习环境，来支持人工智能教学工作的开展。比如，塞尔维亚等国家正在开发包含互动任务等功能的在线工具，旨在通过该工具来提升人工智能课程的有效性。

其四，建立人工智能课程质量评估系统。 当下，由于全球人工智能课程开发尚未普及，有关人工智能课程评估的研究相对较少，人工智能课程质量和有效性的评估大部分依赖于专家对课程的审查。未来，应逐步建立并完善人工智能课程质量评估系统，进行试点教学研究，同时向教师、学生、学术或业界专家寻求反馈，以提供评估证据基础。

较有特色的课程开发案例

卡塔尔“计算和信息技术”课程。 卡塔尔“2030国家愿景”将科技视为现代知识型经济发展的关键因素。卡塔尔国家课程框架坚持以学生为中心，基于实践项目，将“计算和信息技术”列为中小学所有年级的必修课程，同时在高中阶段设置“高科技方向”选修课程，目标是“在逻辑和数学思维、语言和交流、读写能力和创造力培养方面，为孩子们提供有益的学习机会”。这些课程涵盖算法、编程、伦理和社交影响、对人工智能工具和技术的理解和应用等内容。此外，选修“高科技方向”课程的学生还要进行人工智能产品开发的学习。

总体来说，卡塔尔“计算和信息技术”课程涵盖了知识、技能和态度三个维度，重点关注计算机科学原理和实践、数字素养和软技能提升，着重提升学生协作、沟通、批判性思维和解决问题的能力。在社会协同方面，课程管理者会定期审查课程标准，以确保课程符合计算机科学和信息技术领域最新的发展趋势。在更新课程标准时，课程管理者还会广泛收集教师反馈和国际层面的有益经验。该课程不依赖于特定的技术、平台或应用程序，以充分保证课程实施的可持续性。

印度“Atal Tinker实验室人工智能模块”课程。 为确保印度学生能够了解人工智能，并在未来应用人工智能技术解决本地和全球性的问题，印度中等教育中央委员会在其管辖的2.2万余所学校中开设了人工智能选修课程。该课程主张“在做中学”，让学生有机会使用人工智能解决现实挑战并从中学习人工智能新技术。在社会协同方面，印度中等教育中央委员会与英特尔、微软等行业供应商合作，共同开发培训内容和支持性材料，编写符合印度中等教育中央委员会课程目标的教科书。师资方面，印度中等教育中央委员会安排了教师和导师培训，并编制了一系列材料，包括指南、多学科教案和教材。

课程实施过程中，为使人工智能课程顺利地融入学校，印度中等教育中央委员会还开展了一系列活动，包括竞赛、研讨会、夏令营等多种形式，旨在为学生探索人工智能技术提供更多机会。比如在为期3天的“AI-thon”夏令营中，学生可利用人工智能完成项目设计。类似的活动已经吸引了超过1万名教师和12万名学生接受人工智能方面的培训。此外，学校在课程整合和统筹上发挥着巨大的作用。课程进度、教学大纲、教学方法和教学途径的设计以及必要资源的采购等，都需要学校层面统一管理。印度学校积极开展教师培训，统筹各利益攸关方，动员学生和家长参与进来，确保人工智能课程目标的实现。

奥地利“数据科学和人工智能”课程。 该课程以学分制的必修课形式在高中开设，共有144课时，其中50%的课时用于教授人工智能基础，包括算法和编程、情景化问题解决和数据素养；伦理和社交影响占据35%的课时，教授人工智能在其他领域的应用、人工智能伦理和人工智能的社会影响；剩下15%的课时用于教授理解、应用和开发人工智能。

参与课程学习后，学生能掌握以下知识和技能：了解编程语言和算法，学习数据素养的基本原理；应用一定标准评估数据来源和数字内容的可信度和可靠性；了解信息通信技术领域新兴技术在社会中的应用；了解数字媒体，学习有关“云”的知识和网络计算机相关理论；知晓使用人工智能技术会导致的伦理困境，并能够积极参与相关问题的社会讨论。奥地利将人工智能相关专题纳入高等教育机构的教师职前培训，不仅讲授通用的人工智能知识，还指导教师如何使用人工智能来支持教和学。在社会协同方面，奥地利统筹多方资源来实施人工智能课程，依据年级和学生水平的不同，使用不同的资源和平台。

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