我國中小學(xué)人工智能教育研究現(xiàn)狀與趨勢
——基于CNKI中文文獻(xiàn)的可視化分析

謝惜珍 盛 瑤 黃德財(cái) 陳 莉

（江西師范大學(xué) 新聞與傳播學(xué)院，江西 南昌 330022）

近年來，伴隨著人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，國家和各省市著手規(guī)劃和開展中小學(xué)人工智能教育。2017年，國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中指出，要在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程和開展人工智能競賽，逐步推廣編程教育，鼓勵(lì)社會(huì)力量參與編程教學(xué)等[1]。2018年，教育部印發(fā)的《教育信息化2.0 行動(dòng)計(jì)劃》通知中提到，要“完善中小學(xué)人工智能課程方案、標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)容”。[2]2019年，教育部印發(fā)的《2019年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點(diǎn)》中指出：“要推動(dòng)在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育。”[3]在國家政策的引領(lǐng)下，多個(gè)省市逐步出臺(tái)相關(guān)政策，設(shè)置課程，開發(fā)教材。目前，我國在中小學(xué)階段開展人工智能教育尚處于探索期，亟待從當(dāng)前的研究和實(shí)踐中探索未來中小學(xué)人工智能教育的發(fā)展方向。本研究使用SATI 在線分析和Cite Space 5.7.R5W 軟件對中小學(xué)人工智能教育研究的文獻(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與梳理，采用文獻(xiàn)分析法和定量研究法對該領(lǐng)域的總體發(fā)展趨勢、文獻(xiàn)來源、機(jī)構(gòu)分布、關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、關(guān)鍵詞聚類和關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)圖等方面進(jìn)行研究，從數(shù)據(jù)與圖譜中分析我國中小學(xué)人工智能教育的現(xiàn)狀、問題和發(fā)展趨勢，以期為我國中小學(xué)人工智能教育的研究提供參考和借鑒。

一、文獻(xiàn)來源與分布

（一）文獻(xiàn)來源

（二）文獻(xiàn)分布

對不同年份的發(fā)文數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如圖1 所示。從文獻(xiàn)數(shù)量與年份的分布來看，2017年及其之前的年份中相關(guān)研究較少，自2017年開始，有關(guān)中小學(xué)人工智能教育的文獻(xiàn)數(shù)量呈較大幅度增加，尤其在2020年達(dá)到了110 篇的峰值，這與我國頒布的相關(guān)政策有關(guān)，如2017年7月《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》的頒布，標(biāo)志著我國中小學(xué)人工智能教育的正式展開。在國家政策的引領(lǐng)下，一線教師和相關(guān)研究領(lǐng)域的學(xué)者更加關(guān)注中小學(xué)人工智能教育，從理論研究和教學(xué)實(shí)踐多方面、深層次探討人工智能教育的發(fā)展路徑。

圖1 發(fā)文量隨年份變化圖

通過SATI 在線分析，對檢索到的文獻(xiàn)進(jìn)行文獻(xiàn)來源分析，結(jié)果見表1。從文獻(xiàn)來源分布來看，通過對中小學(xué)人工智能教育文獻(xiàn)來源期刊及載文量進(jìn)行分析，得到載文量排名前20 位的期刊。由表1 可知，中小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)領(lǐng)域和數(shù)字化、信息化教學(xué)領(lǐng)域的期刊在中小學(xué)人工智能教育中發(fā)揮著“領(lǐng)頭羊”的作用，其中不乏一線教師對人工智能教育的思考，涵蓋豐富的實(shí)踐教學(xué)案例，我國相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者也對人工智能教育開展了研究，讓實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與理論指導(dǎo)更加緊密結(jié)合，從而形成良性的教學(xué)—研究循環(huán)。

表1 載文量排名前20 位的期刊及載文情況

根據(jù)發(fā)文機(jī)構(gòu)的關(guān)注度，本研究選取發(fā)文量在3 篇以上的機(jī)構(gòu)，如表2 所示，北京地區(qū)的高校、科研機(jī)構(gòu)和中小學(xué)校對中小學(xué)人工智能教育的關(guān)注度較高，反映出首都地區(qū)優(yōu)越的教育環(huán)境和政策落地的先發(fā)優(yōu)勢，因此也成為人工智能教育改革的重要風(fēng)向標(biāo)。此外，江蘇師范大學(xué)和西北師范大學(xué)也緊隨其后，其中西北師范大學(xué)設(shè)立了我國第一個(gè)智能教育博士點(diǎn)，可見我國高校正嘗試從高等教育發(fā)力探索開展人工智能教育的途徑。

表2 發(fā)文量在3 篇及以上的機(jī)構(gòu)分布

二、研究過程

（一）研究熱點(diǎn)

關(guān)鍵詞是文章主題與內(nèi)容的高度凝練與概括,高頻關(guān)鍵詞則代表了某一領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本研究選取關(guān)鍵詞作為分析節(jié)點(diǎn),時(shí)間間隔為一年，分析項(xiàng)目選擇方法為“Top N=50”，關(guān)鍵詞顯示的閾值調(diào)為10，生成了關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖譜（如圖2）。圖中每一個(gè)圓形節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)關(guān)鍵詞,頻次越高則圓圈越大，連線的密集程度則代表著關(guān)鍵詞間相互聯(lián)系的密切程度。圖2 中的熱點(diǎn)詞匯包括“人工智能”“中小學(xué)”“機(jī)器人”“人工智能課程”“人工智能技術(shù)”“創(chuàng)客教育”等。為了更好歸納高頻關(guān)鍵詞，將頻次排名位于前十五的關(guān)鍵詞列于表3 中。此外，節(jié)點(diǎn)中介中心性大于0.1，說明該節(jié)點(diǎn)在整體網(wǎng)絡(luò)中的位置越重要。中介中心性大于0.1 的關(guān)鍵詞有“人工智能”“人工智能教育”“中小學(xué)”“機(jī)器人”“人工智能課程”“機(jī)器人教育”“人工智能技術(shù)”“中小學(xué)信息技術(shù)課程”。可見，中介中心性大于0.1 的關(guān)鍵詞與頻次排名前幾位的關(guān)鍵詞基本一致，它們是我國中小學(xué)人工智能教育的重點(diǎn)內(nèi)容。其中，創(chuàng)客教育、編程、信息素養(yǎng)等也是中小學(xué)人工智能教育重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容，將人工智能教育融入這些內(nèi)容，體現(xiàn)了我國中小學(xué)人工智能教育的發(fā)展特色。

根據(jù)圖2 和表3 可將關(guān)鍵詞的內(nèi)容歸納為個(gè)三個(gè)方面：

表3 頻次位于前十五的關(guān)鍵詞及頻次

圖2 關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖譜

1.人工智能教育。主要體現(xiàn)在人工智能課程的形式和人工智能技術(shù)兩方面。人工智能課程開展的形式有以下三種：第一種是單獨(dú)開設(shè)一門人工智能課程，編制或使用專門的“人工智能教材”來上課，學(xué)習(xí)的內(nèi)容也與人工智能知識(shí)相關(guān)[4]；第二種是將人工智能內(nèi)容與其他相關(guān)課程內(nèi)容相融合，在這些課程中涉及人工智能的內(nèi)容，包括信息技術(shù)課、機(jī)器人課程、計(jì)算思維教育、編程教學(xué)、STEAM 教育和創(chuàng)客教育等[5]；第三種是將人工智能與其他學(xué)科進(jìn)行跨學(xué)科課程設(shè)計(jì)，如與語文、數(shù)學(xué)、生物和化學(xué)等學(xué)科內(nèi)容結(jié)合[5]。人工智能教育的關(guān)鍵技術(shù)則包括機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語言處理、計(jì)算機(jī)視覺、知識(shí)圖譜、人機(jī)交互和機(jī)器人。[6]

2.機(jī)器人教育。“機(jī)器人教育是指學(xué)習(xí)、利用機(jī)器人，優(yōu)化教育效果及師生勞動(dòng)方式的理論與實(shí)踐。”[7]我國中小學(xué)機(jī)器人教育大部分是通過學(xué)校采購機(jī)器人設(shè)備和器材，如鍛煉動(dòng)手能力的Arduino 機(jī)器人、程序開發(fā)Raspberry Pi 機(jī)器人和功能性機(jī)器人，再由信息技術(shù)課程教師指導(dǎo)學(xué)生組裝、編程機(jī)器人，并參加機(jī)器人相關(guān)的競賽。[8]隨著智能技術(shù)和設(shè)備的進(jìn)步，還可借助圖形化編程軟件Dobot Block 及其內(nèi)部嵌入的人工智能模塊接口，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)識(shí)別貨物并將其安放到指定位置[9]。

3.編程和創(chuàng)客教育。學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)知識(shí)時(shí)，需要通過編程來實(shí)現(xiàn)對智能機(jī)器的控制，所以編程教育也成為人工智能教育中重要的環(huán)節(jié)。麻省理工學(xué)院開發(fā)的青少年編程工具Scratch、APP Inventor 和我國本土研發(fā)的編程貓等工具，為低年齡學(xué)段的學(xué)生提供了趣味編程，能讓學(xué)生在實(shí)現(xiàn)編程創(chuàng)作樂趣的同時(shí)也逐漸接觸人工智能知識(shí)。我國高中信息技術(shù)課程的編程語言從Prolog 語言更替為在人工智能應(yīng)用范圍更廣的Python 語言，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)人工智能打下基礎(chǔ)。創(chuàng)客的興起讓創(chuàng)客教育成為技術(shù)教育的聚集地，信息技術(shù)課程和創(chuàng)客教育旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造和動(dòng)手能力，與人工智能教育旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新、創(chuàng)造思想相契合。

講到汽車市場的起伏，我們也并不擔(dān)心，因?yàn)椋旱谝唬嚰夹g(shù)本身正在快速升級(jí)，麥格納機(jī)電智能系統(tǒng)已經(jīng)在技術(shù)儲(chǔ)備方面大大超出了同業(yè)；第二點(diǎn)，即便有所波動(dòng)，但是汽車電子化和智能化的趨勢不會(huì)變；最后，其實(shí)當(dāng)市場在下滑的時(shí)候，對于那些真正的強(qiáng)者反而意味著更多機(jī)遇，因?yàn)槭袌鲇锌赡艹霈F(xiàn)新一輪洗牌過程。

（二）研究領(lǐng)域

關(guān)鍵詞聚類分析是通過統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，將關(guān)鍵詞的共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系簡化為數(shù)目相對較少的聚類的過程，以了解本領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究范圍。本研究使用Log-likelihood ratio(LLR)算法進(jìn)行聚類統(tǒng)計(jì),得到了聚類數(shù)量為10 的知識(shí)圖譜（如圖3）。在該聚類圖中，Q=0.5032>0.3，S=0.8072>0.7，所以該聚類是顯著的和令人信服的。可將聚類的結(jié)果劃分為四大領(lǐng)域，分別是人工智能技術(shù)、機(jī)器人教育、中小學(xué)智慧教育和中小學(xué)人工智能課程。

圖3 關(guān)鍵詞聚類網(wǎng)絡(luò)圖譜

1.與人工智能技術(shù)相關(guān)的有2 個(gè)聚類，分別是#0 人工智能和#9 問題解決。主題詞包括“問題解決”“Prolog語言”“專家系統(tǒng)”“知識(shí)表示”等。其中，Prolog 不僅是一種邏輯型人工智能程序設(shè)計(jì)語言，也是問題求解的工具，有學(xué)者研究如何開展Prolog 教學(xué)，將“人工智能初步”知識(shí)點(diǎn)與 Prolog 語言的聯(lián)系進(jìn)行歸納，并設(shè)計(jì)教學(xué)案例[10]。此外，這些主題詞大多是人工智能應(yīng)用的具體技術(shù)，在中小學(xué)人工智能教育中，學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)不僅能讓學(xué)生體會(huì)使用人工智能技術(shù)解決問題的過程和方法，也為后續(xù)的深入學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

2.與機(jī)器人教育相關(guān)的有3 個(gè)聚類，分別是#2 機(jī)器人、#3 機(jī)器人教育、#7 智能機(jī)器人。主題詞包括“機(jī)器人”“教學(xué)”“創(chuàng)新教育”“機(jī)器人教育”等。該聚類領(lǐng)域與關(guān)鍵詞突現(xiàn)一致，該研究領(lǐng)域主要體現(xiàn)在中小學(xué)機(jī)器人的課程設(shè)計(jì)中，如將課程分為初、中、高三大階段，內(nèi)容涵蓋程序設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)和機(jī)器人操作[11]。除此之外，該領(lǐng)域的研究還聚焦STEAM 教育理念下的人工智能課程設(shè)計(jì)、基于STEAM 教育的中小學(xué)人工智能教育模式以及創(chuàng)客課程建設(shè)[12]。可見我國機(jī)器人教育、STEAM 教育和創(chuàng)客教育這三者與人工智能教育有著緊密的聯(lián)系，它們也是我國目前開展人工智能教育的主要形式。

3.與中小學(xué)智慧教育相關(guān)的有2 個(gè)聚類，分別是#4智慧教育和#6 中小學(xué)教育。主題詞包括“智慧教育”“大數(shù)據(jù)”“人工智能技術(shù)”“創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”等。智慧教育就是通過人機(jī)協(xié)同作用來優(yōu)化教學(xué)過程和促進(jìn)學(xué)習(xí)者更好發(fā)展的一種未來教育范式[13]。通過使用人工智能技術(shù)、AR、VR 等技術(shù)來構(gòu)建學(xué)習(xí)場景、實(shí)時(shí)交互，提升智慧教育的質(zhì)量，同時(shí)智慧教育的發(fā)展又能為中小學(xué)人工智能教育提供更有利的環(huán)境、資源和平臺(tái)等。

4.與中小學(xué)人工智能課程相關(guān)的有3 個(gè)聚類，分別是#1 人工智能課程、#5 中小學(xué)信息技術(shù)課程、#8 校本課程。主題詞包括人工智能課程、人工智能應(yīng)用、中小學(xué)信息技術(shù)課程、校本課程、圖形化編程等。目前在小學(xué)和初中階段，國家尚未明確人工智能教育相關(guān)課程標(biāo)準(zhǔn)，所以總體來看，人工智能在中小學(xué)尚屬于選修內(nèi)容，主要在校本課程和信息技術(shù)課程中開展，如北京宏志中學(xué)等以Kitten block 軟件的體驗(yàn)型人工智能校本課程，使學(xué)生完成語音識(shí)別、人臉識(shí)別和機(jī)器學(xué)習(xí)的輕量化學(xué)習(xí)[14]。深圳市高級(jí)中學(xué)開設(shè)基于AI 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的綜合性探究活動(dòng)課程，為學(xué)生分層教學(xué)提供了有效課程機(jī)制[15]。

（三）研究趨勢

在關(guān)鍵詞聚類的基礎(chǔ)上，以一年作為時(shí)間間隔片段，利用Time View 功能制作出關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)圖譜，如圖4所示。

圖4 關(guān)鍵詞時(shí)區(qū)圖譜

根據(jù)時(shí)區(qū)圖可將我國中小學(xué)人工智能教育劃分為以下三個(gè)階段：

1.中小學(xué)人工智能教育初探期（2002—2010年）

2001年6月，教育部印發(fā)了《基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行）》的通知，將信息技術(shù)教育設(shè)置為小學(xué)、初中和高中的必修課程。隨后在2003年教育部頒布的《普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》中，把“人工智能初步”和“簡易機(jī)器人制作”設(shè)為技術(shù)領(lǐng)域的選修模塊,這表明我國開始逐步普及和推廣人工智能和機(jī)器人教育。在此背景下，人工智能教育在機(jī)器人教育、人工智能課程和信息技術(shù)課程等相關(guān)課程的開設(shè)中不斷發(fā)展。這一時(shí)期主要探討中小學(xué)機(jī)器人教育和高中人工智能教育課程，涌現(xiàn)了較豐富的教學(xué)案例，但由于當(dāng)時(shí)技術(shù)的發(fā)展還未成熟，相關(guān)的配套措施還不完善，以致出現(xiàn)課程性質(zhì)不明確、師資力量不足、外部環(huán)境不容樂觀等問題。所以這一時(shí)期的中小學(xué)人工智能教育是以課程標(biāo)準(zhǔn)為導(dǎo)向，主要面向高中學(xué)生開展人工智能教學(xué)。

2.中小學(xué)人工智能教育滯緩期（2011—2016年）

在這個(gè)時(shí)期，有關(guān)中小學(xué)人工智能教育的研究數(shù)量減少，發(fā)文量和關(guān)鍵詞頻次有所下降。我國自2003年發(fā)布《普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》以來，在其后5～6年，中小學(xué)人工智能教育受到較多的關(guān)注，一線教師積極進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐。但受限于當(dāng)時(shí)人工智能技術(shù)在我國的應(yīng)用水平，以及相關(guān)教學(xué)資源的匱乏，我國學(xué)界和一線教師對中小學(xué)人工智能教育的探索逐漸減少。該時(shí)期研究內(nèi)容和頻率較少，有關(guān)研究基本延續(xù)了上一時(shí)期的高頻研究內(nèi)容，包括編程、機(jī)器人教育、創(chuàng)客教育等，彼時(shí)與人工智能教育直接相關(guān)的政策文件還未出臺(tái)，所以中小學(xué)人工智能教育仍處于緩慢的探索期當(dāng)中。

3.中小學(xué)人工智能教育發(fā)展期（2017—2021年）

2017年被譽(yù)為“人工智能元年”，在這一年，國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中提出：“在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程和開展人工智能競賽，逐步推廣編程教育，鼓勵(lì)社會(huì)力量參與編程教學(xué)等。”這是我國首次提出開展中小學(xué)人工智能教育，中小學(xué)人工智能教育正式拉開了帷幕。2018年1月，《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》不僅在必修一“數(shù)據(jù)與計(jì)算”中納入了人工智能的相關(guān)內(nèi)容，還將“人工智能初步”列為選擇性必修模塊內(nèi)容。在政策和課程標(biāo)準(zhǔn)的指引下，我國中小學(xué)人工智能教育的相關(guān)研究迅速發(fā)展，總體研究類型可概括為三類。第一類研究是有關(guān)中小學(xué)人工智能教育課程的設(shè)計(jì)與實(shí)施，此類研究數(shù)量明顯多于前期同類研究，以實(shí)踐教學(xué)結(jié)合理論闡述為主，如人大附中開創(chuàng)的人工智能教育STEAM 金字塔模式；上海市浦東新區(qū)將中小學(xué)人工智能教育分為融入課程、科普主題、學(xué)科開展、興趣社團(tuán)、競賽活動(dòng)五種形式。第二類研究是關(guān)于人工智能教材的研究，由于相關(guān)政策和課標(biāo)的相繼發(fā)布，各地紛紛實(shí)施相關(guān)舉措，中小學(xué)人工智能教材也在不斷更新發(fā)展，對教材的比較和分析也成為人工智能教育研究的關(guān)注點(diǎn)。第三類是與人工智能教育相關(guān)的內(nèi)容定位研究，因人工智能具有跨學(xué)科的特點(diǎn)，課程定位容易模糊，常見與機(jī)器人教育、STEAM 教育、計(jì)算思維和編程教育混淆，因此“教什么”也是大家關(guān)注的重點(diǎn)。如中小學(xué)人工智能教育可依據(jù)學(xué)生的發(fā)展水平分為感悟、體驗(yàn)和創(chuàng)造，并設(shè)計(jì)不同水平的教學(xué)內(nèi)容；也可將人工智能課程分為基礎(chǔ)、核心與進(jìn)階三個(gè)層次。總之，我國對中小學(xué)人工智能教學(xué)內(nèi)容的探索仍在不斷開展中。

三、建議和展望

通過對我國中小學(xué)人工智能教育近二十年來的梳理與分析，可以看出相關(guān)研究基本呈穩(wěn)定向上發(fā)展的趨勢，但頂層設(shè)計(jì)研究相對較少，未形成統(tǒng)一、完備的中小學(xué)人工智能教育體系，沒有一套國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范化的操作指標(biāo)，缺少專業(yè)的師資力量，課程內(nèi)容定位模糊，相關(guān)研究還處于探索階段。所以還需從頂層到底層清晰規(guī)劃，完善學(xué)科設(shè)置，強(qiáng)化師資培養(yǎng)，進(jìn)一步深入探索中小學(xué)人工智能教育的實(shí)施路徑。

（一）政府進(jìn)行頂層規(guī)劃，聯(lián)合多方合作研究

縱觀我國中小學(xué)人工智能教育發(fā)展，各地多以校本課程的形式開展人工智能教育，雖各有特色，但未能明確指出我國中小學(xué)人工智能教育的一條發(fā)展主線和實(shí)施底線。所以我國政府部門需制定相應(yīng)的課程標(biāo)準(zhǔn)，聯(lián)合相關(guān)的科研機(jī)構(gòu)、高校專家學(xué)者、科技企業(yè)以及中小學(xué)教師開展合作研究，加強(qiáng)信息技術(shù)課程中人工智能內(nèi)容的建設(shè)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)、技術(shù)研發(fā)、資源設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)與開發(fā)，將優(yōu)質(zhì)內(nèi)容合理整合，形成規(guī)范化與系統(tǒng)化的人工智能教育教學(xué)體系。積極借鑒國際上開展人工智能教學(xué)的優(yōu)勢國家，如美國及歐洲等國，通過比較與分析，結(jié)合我國實(shí)際的學(xué)情，探索適合我國中小學(xué)的人工智能教育內(nèi)容。

（二）學(xué)校依據(jù)自身發(fā)展特色，開展融合式與跨學(xué)科的人工智能教育

通過對文獻(xiàn)的梳理中發(fā)現(xiàn)，我國開展人工智能教育多與機(jī)器人教育、信息技術(shù)課程、創(chuàng)客教育、STEAM 教育、編程教育、計(jì)算思維等內(nèi)容相聯(lián)系，而這些內(nèi)容中或多或少都體現(xiàn)出了人工智能教育的相關(guān)特征，如通過編程和計(jì)算思維強(qiáng)化邏輯思維能力，在創(chuàng)客教育中激發(fā)創(chuàng)造力和動(dòng)手操作能力等。所以在現(xiàn)有課程的基礎(chǔ)上，適當(dāng)將人工智能教育與現(xiàn)有的課程體系相融合，將能更好、更快探索發(fā)展之道。此外，基于人工智能的跨學(xué)科特性，決定了人工智能教育可通過跨學(xué)科整合來實(shí)現(xiàn)其教育功能的最大化。如在數(shù)學(xué)、物理、生物等學(xué)科融合相應(yīng)的人工智能知識(shí)，在數(shù)學(xué)教學(xué)中滲透人工智能中的概率等知識(shí)，在智能設(shè)備中講解其中蘊(yùn)含的光學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)，在生物學(xué)中將人類神經(jīng)元與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較，等等。

（三）加強(qiáng)師資培養(yǎng)，共建共享資源

在職前教育培養(yǎng)方面，師范類高校可以嘗試開設(shè)人工智能教育師范類專業(yè)，通過師范院校培養(yǎng)人工智能相關(guān)人才，經(jīng)過資格考試和系統(tǒng)培訓(xùn)后可為我國中小學(xué)人工智能教育持續(xù)輸出人才，有利于長遠(yuǎn)發(fā)展。在職后教育發(fā)展方面，首先需要開展大規(guī)模在職教師培訓(xùn)活動(dòng)，如參加各類教研、“國培”“省培”等，提升教師專業(yè)技能，拓展教師發(fā)展視野。中小學(xué)校可與高校合作，鼓勵(lì)教師參加相關(guān)線上和線下課程，讓教師在高校教師的指導(dǎo)下進(jìn)行教育活動(dòng)和科研探究，鼓勵(lì)教師將優(yōu)秀的中小學(xué)人工智能教育案例進(jìn)行參展和評(píng)比，讓教師在分享、交流與合作中學(xué)習(xí)先進(jìn)的教育理念，提升教學(xué)水平。中小學(xué)還可以聘請相關(guān)技術(shù)與教育專家參與到中小學(xué)人工智能教育體系中來，包括從課程的設(shè)計(jì)、開發(fā)、實(shí)施與評(píng)價(jià)等方面，也能促進(jìn)教師的技術(shù)能力的提升。

（四）教師選取合適的資源，探索相適應(yīng)的教學(xué)方法

教師是教學(xué)過程中十分重要的要素，沒有教師的現(xiàn)代化，就沒有教育的現(xiàn)代化。首先，中小學(xué)人工智能教育是一門理論與實(shí)踐并重的學(xué)科，其中實(shí)踐在課程中占據(jù)較大比重，所以教師依據(jù)合適的教學(xué)資源并采用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，將取得事半功倍的效果。當(dāng)前中小學(xué)人工智能課程存在著資源短缺、案例不足的情況，教師可積極參與高校、各教育單位開展的人工智能課程培訓(xùn)，主動(dòng)學(xué)習(xí)相關(guān)課程與教學(xué)案例，提升自身技術(shù)水平；其次，教師可在課前對人工智能教材進(jìn)行研讀，比較不同教材的編寫特色與優(yōu)缺點(diǎn)，取長補(bǔ)短，選取適合本學(xué)段學(xué)生認(rèn)知基礎(chǔ)的內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)，如小學(xué)以感知類內(nèi)容為主，初中以體驗(yàn)類內(nèi)容為主，高中以創(chuàng)新類內(nèi)容為主，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；最后，教師可通過參與人工智能教學(xué)評(píng)比活動(dòng)，如各類“精品課”“優(yōu)課”，與同行教師進(jìn)行交流，積累教學(xué)素材，獲得教學(xué)靈感。

四、總結(jié)

中小學(xué)人工智能教育體系的完善需要從政府、企業(yè)、科研院所、社會(huì)、中小學(xué)校、教師等多方著手，共同努力，才能緊跟人工智能時(shí)代發(fā)展的步伐。在開設(shè)相關(guān)課程的過程中，需要綜合考慮多種因素，包括內(nèi)容的編排與設(shè)計(jì)等均需符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律。重點(diǎn)關(guān)注用技術(shù)賦能教師專業(yè)發(fā)展，從而促進(jìn)人工智能教育的發(fā)展，通過共建共享資源打造人工智能教育的實(shí)踐資源庫，以學(xué)生為主體，真正實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。此外，還應(yīng)注重采用多樣化評(píng)價(jià)手段，聯(lián)絡(luò)學(xué)校、家長、企業(yè)等多方主體對學(xué)生進(jìn)行多維評(píng)價(jià)，為人工智能教育的全面發(fā)展提供保障。