用課程的力量推動(dòng)人工智能教育普及

新型人工智能技術(shù)給教育帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，教育亟須思考如何使學(xué)生做好迎接智能時(shí)代的準(zhǔn)備，由此，人工智能成為全球中小學(xué)新的學(xué)科領(lǐng)域。教育范疇內(nèi)的“人工智能課程”是指涵蓋人工智能領(lǐng)域主題并結(jié)合人工智能相關(guān)應(yīng)用的結(jié)構(gòu)化學(xué)習(xí)項(xiàng)目。近年來，國際組織和部分國家關(guān)注中小學(xué)階段人工智能課程的開發(fā)和實(shí)施。比如，聯(lián)合國教科文組織撰寫了《K—12人工智能課程：政府認(rèn)可的人工智能課程圖景》報(bào)告，描繪了人工智能基礎(chǔ)教育課程的全球圖譜。奧地利、印度、韓國、比利時(shí)、卡塔爾等國家已經(jīng)開發(fā)出了政府核準(zhǔn)和實(shí)施的人工智能課程。沙特阿拉伯、塞爾維亞等國家正在研制中小學(xué)階段的人工智能課程。這些課程既有覆蓋小學(xué)至高中所有年級(jí)的，也有只覆蓋其中一個(gè)或兩個(gè)學(xué)段的。根據(jù)已有案例，目前中小學(xué)人工智能課程具有兩個(gè)顯著特點(diǎn)，即能力本位和多元統(tǒng)籌實(shí)施。

課程目標(biāo)和內(nèi)容堅(jiān)持能力本位

經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織將“能力”定義為在特定情境下應(yīng)對(duì)復(fù)雜問題所需的知識(shí)、技能、態(tài)度和價(jià)值觀。隨著時(shí)代的發(fā)展，“能力”這一概念的內(nèi)涵和外延在不斷拓展。聯(lián)合國教科文組織發(fā)表的《人工智能時(shí)代的能力培養(yǎng)綜合報(bào)告》指出，人工智能時(shí)代的公民需要了解人工智能的功能、局限和潛在影響，同時(shí)要學(xué)會(huì)批判性地應(yīng)用。引導(dǎo)人工智能為公眾利益服務(wù)，需要每個(gè)人都具備一定程度的人工智能能力，包括掌握一定的人工智能知識(shí)、理解和運(yùn)用人工智能以及把握人工智能的價(jià)值取向，即具備“人工智能素養(yǎng)”。

依據(jù)能力本位的課程目標(biāo)，全球中小學(xué)人工智能課程主要圍繞三大領(lǐng)域的九個(gè)專題內(nèi)容展開，聚焦智能時(shí)代工作和生活所需的技能和價(jià)值觀，依據(jù)全球和各自國家的發(fā)展目標(biāo)，結(jié)合特定的教學(xué)環(huán)境靈活開發(fā)。三大領(lǐng)域是指人工智能基礎(chǔ)，倫理和社交影響，理解、應(yīng)用和開發(fā)人工智能。九個(gè)專題包括算法和編程、數(shù)據(jù)素養(yǎng)、情景化問題解決、人工智能倫理、人工智能的社會(huì)影響、人工智能在其他領(lǐng)域的應(yīng)用、理解和應(yīng)用人工智能底層技術(shù)、理解和應(yīng)用人工智能技術(shù)、開發(fā)人工智能應(yīng)用程序。其中，人工智能基礎(chǔ)課程領(lǐng)域包含算法和編程、數(shù)據(jù)素養(yǎng)以及情景化問題解決等內(nèi)容，構(gòu)成了大多數(shù)中小學(xué)人工智能課程的基礎(chǔ)，占總課時(shí)分配的41%，其中，算法和編程占據(jù)的課時(shí)比例最大。倫理和社交影響課程領(lǐng)域包含人工智能倫理、人工智能的社會(huì)影響和人工智能在其他領(lǐng)域的應(yīng)用等內(nèi)容，與我們?nèi)粘Ｊ褂萌斯ぶ悄芟⑾⑾嚓P(guān)。這類課程占據(jù)總課時(shí)的24%。理解、應(yīng)用和開發(fā)人工智能課程領(lǐng)域包括理解和應(yīng)用人工智能技術(shù)、現(xiàn)有的人工智能工具以及開發(fā)人工智能應(yīng)用程序等內(nèi)容，占總課時(shí)的25%，其中，理解和應(yīng)用人工智能技術(shù)的課程內(nèi)容占該類別一半以上的課時(shí)。

多方協(xié)作統(tǒng)籌課程的實(shí)施和評(píng)估

人工智能課程的實(shí)施和評(píng)估是將課程理論轉(zhuǎn)化為教學(xué)實(shí)踐的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。《K—12人工智能課程：政府認(rèn)可的人工智能課程圖景》顯示，國家或政府主導(dǎo)的人工智能課程以學(xué)生利益為主，注重組建專家、學(xué)者和教師專業(yè)團(tuán)隊(duì)，借鑒來自國內(nèi)外學(xué)科專家和教育從業(yè)者的專業(yè)建議，以最優(yōu)的方式實(shí)現(xiàn)課程資源統(tǒng)籌，以國家引導(dǎo)、多方協(xié)作的方式規(guī)劃和落實(shí)。

其一，引導(dǎo)人工智能賦能教師。教師是微觀層面的課程設(shè)計(jì)者和實(shí)施者。人工智能正在改變教育方式和教育的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施，顛覆了以往對(duì)教師教學(xué)能力的定義。人工智能課程實(shí)施需要重新界定教師在人工智能教育環(huán)境中所需的能力，引導(dǎo)人工智能賦能教師。當(dāng)下，大多數(shù)國家在嘗試提升現(xiàn)有教師的數(shù)字技能。比如，中國和葡萄牙利用國家的培訓(xùn)項(xiàng)目對(duì)涉及人工智能課程的教師進(jìn)行培訓(xùn)，奧地利將人工智能相關(guān)專題納入高等教育機(jī)構(gòu)的教師職前培訓(xùn)。此外，一些國家和地區(qū)還會(huì)在人工智能課程實(shí)施前為教師提供教材和評(píng)估指南等資源。

其二，采用創(chuàng)新的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)方法。人工智能課程涉及的領(lǐng)域很廣泛，課程的實(shí)施需要采用創(chuàng)新的教學(xué)方法。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)關(guān)注實(shí)踐技能的發(fā)展和實(shí)際問題的解決，是培養(yǎng)批判性思維、創(chuàng)新精神和團(tuán)隊(duì)合作能力的有效教學(xué)方式。基于項(xiàng)目進(jìn)行學(xué)習(xí)是當(dāng)下許多國家和行業(yè)開發(fā)人工智能課程的突出特點(diǎn)，全世界約有1/3的人工智能課程將基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)作為一種教學(xué)策略。

其三，優(yōu)化課程的學(xué)習(xí)工具和環(huán)境。人工智能課程需利用外在資源來支持其實(shí)施和評(píng)估。要使學(xué)生掌握在各領(lǐng)域和多元環(huán)境中應(yīng)用人工智能的基本能力、形成可遷移技能和價(jià)值取向，需要?jiǎng)?chuàng)建公共在線學(xué)習(xí)平臺(tái)和學(xué)習(xí)工具，同時(shí)開發(fā)適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)環(huán)境，來支持人工智能教學(xué)工作的開展。比如，塞爾維亞等國家正在開發(fā)包含互動(dòng)任務(wù)等功能的在線工具，旨在通過該工具來提升人工智能課程的有效性。

其四，建立人工智能課程質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)。當(dāng)下，由于全球人工智能課程開發(fā)尚未普及，有關(guān)人工智能課程評(píng)估的研究相對(duì)較少，人工智能課程質(zhì)量和有效性的評(píng)估大部分依賴于專家對(duì)課程的審查。未來，應(yīng)逐步建立并完善人工智能課程質(zhì)量評(píng)估系統(tǒng)，進(jìn)行試點(diǎn)教學(xué)研究，同時(shí)向教師、學(xué)生、學(xué)術(shù)或業(yè)界專家尋求反饋，以提供評(píng)估證據(jù)基礎(chǔ)。

較有特色的課程開發(fā)案例

卡塔爾“計(jì)算和信息技術(shù)”課程?？ㄋ枴?030國家愿景”將科技視為現(xiàn)代知識(shí)型經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵因素?？ㄋ枃艺n程框架堅(jiān)持以學(xué)生為中心，基于實(shí)踐項(xiàng)目，將“計(jì)算和信息技術(shù)”列為中小學(xué)所有年級(jí)的必修課程，同時(shí)在高中階段設(shè)置“高科技方向”選修課程，目標(biāo)是“在邏輯和數(shù)學(xué)思維、語言和交流、讀寫能力和創(chuàng)造力培養(yǎng)方面，為孩子們提供有益的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)”。這些課程涵蓋算法、編程、倫理和社交影響、對(duì)人工智能工具和技術(shù)的理解和應(yīng)用等內(nèi)容。此外，選修“高科技方向”課程的學(xué)生還要進(jìn)行人工智能產(chǎn)品開發(fā)的學(xué)習(xí)?？傮w來說，卡塔爾“計(jì)算和信息技術(shù)”課程涵蓋了知識(shí)、技能和態(tài)度三個(gè)維度，重點(diǎn)關(guān)注計(jì)算機(jī)科學(xué)原理和實(shí)踐、數(shù)字素養(yǎng)和軟技能提升，著重提升學(xué)生協(xié)作、溝通、批判性思維和解決問題的能力。在社會(huì)協(xié)同方面，課程管理者會(huì)定期審查課程標(biāo)準(zhǔn)，以確保課程符合計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息技術(shù)領(lǐng)域最新的發(fā)展趨勢。在更新課程標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，課程管理者還會(huì)廣泛收集教師反饋和國際層面的有益經(jīng)驗(yàn)。該課程不依賴于特定的技術(shù)、平臺(tái)或應(yīng)用程序，以充分保證課程實(shí)施的可持續(xù)性。

印度“Atal Tinker實(shí)驗(yàn)室人工智能模塊”課程。為確保印度學(xué)生能夠了解人工智能，并在未來應(yīng)用人工智能技術(shù)解決本地和全球性的問題，印度中等教育中央委員會(huì)在其管轄的2.2萬余所學(xué)校中開設(shè)了人工智能選修課程。該課程主張“在做中學(xué)”，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)使用人工智能解決現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)并從中學(xué)習(xí)人工智能新技術(shù)。在社會(huì)協(xié)同方面，印度中等教育中央委員會(huì)與英特爾、微軟等行業(yè)供應(yīng)商合作，共同開發(fā)培訓(xùn)內(nèi)容和支持性材料，編寫符合印度中等教育中央委員會(huì)課程目標(biāo)的教科書。師資方面，印度中等教育中央委員會(huì)安排了教師和導(dǎo)師培訓(xùn)，并編制了一系列材料，包括指南、多學(xué)科教案和教材。課程實(shí)施過程中，為使人工智能課程順利地融入學(xué)校，印度中等教育中央委員會(huì)還開展了一系列活動(dòng)，包括競賽、研討會(huì)、夏令營等多種形式，旨在為學(xué)生探索人工智能技術(shù)提供更多機(jī)會(huì)。比如在為期3天的“AI-thon”夏令營中，學(xué)生可利用人工智能完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)。類似的活動(dòng)已經(jīng)吸引了超過1萬名教師和12萬名學(xué)生接受人工智能方面的培訓(xùn)。此外，學(xué)校在課程整合和統(tǒng)籌上發(fā)揮著巨大的作用。課程進(jìn)度、教學(xué)大綱、教學(xué)方法和教學(xué)途徑的設(shè)計(jì)以及必要資源的采購等，都需要學(xué)校層面統(tǒng)一管理。印度學(xué)校積極開展教師培訓(xùn)，統(tǒng)籌各利益攸關(guān)方，動(dòng)員學(xué)生和家長參與進(jìn)來，確保人工智能課程目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

奧地利“數(shù)據(jù)科學(xué)和人工智能”課程。該課程以學(xué)分制的必修課形式在高中開設(shè)，共有144課時(shí)，其中50%的課時(shí)用于教授人工智能基礎(chǔ)，包括算法和編程、情景化問題解決和數(shù)據(jù)素養(yǎng)；倫理和社交影響占據(jù)35%的課時(shí)，教授人工智能在其他領(lǐng)域的應(yīng)用、人工智能倫理和人工智能的社會(huì)影響；剩下15%的課時(shí)用于教授理解、應(yīng)用和開發(fā)人工智能。參與課程學(xué)習(xí)后，學(xué)生能掌握以下知識(shí)和技能：了解編程語言和算法，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)素養(yǎng)的基本原理；應(yīng)用一定標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估數(shù)據(jù)來源和數(shù)字內(nèi)容的可信度和可靠性；了解信息通信技術(shù)領(lǐng)域新興技術(shù)在社會(huì)中的應(yīng)用；了解數(shù)字媒體，學(xué)習(xí)有關(guān)“云”的知識(shí)和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)相關(guān)理論；知曉使用人工智能技術(shù)會(huì)導(dǎo)致的倫理困境，并能夠積極參與相關(guān)問題的社會(huì)討論。奧地利將人工智能相關(guān)專題納入高等教育機(jī)構(gòu)的教師職前培訓(xùn)，不僅講授通用的人工智能知識(shí)，還指導(dǎo)教師如何使用人工智能來支持教和學(xué)。在社會(huì)協(xié)同方面，奧地利統(tǒng)籌多方資源來實(shí)施人工智能課程，依據(jù)年級(jí)和學(xué)生水平的不同，使用不同的資源和平臺(tái)。

（作者單位系杭州科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院，溫正胞系該院校長、教授、博士生導(dǎo)師）

《中國教育報(bào)》2024年06月27日第9版