契合媒介素養培養的初中AI教育課程教學實施路徑
——基于人工智能的視角

王浩宇

(北京市第二十七中學，北京，100006)

一、引言

隨著信息時代的高速發展，作為信息科學的前沿領域，人工智能(Artificial Intelligence，AI)受到全社會的普遍關注。歷經60余載的發展，人工智能已經在航空航天、醫療衛生、交通、農業、教育等領域產生重大的影響。人工智能不僅能在單位時間內創造出更多的勞動剩余價值，而且使人類思維方式發生了重大轉變。未來，人工智能將推進大數據信息化社會向智能化社會轉型。

隨著人工智能應用的深入，國家相繼發布了《中國制造2025》《“互聯網+”人工智能三年行動實施方案》《新一代人工智能發展規劃》《教育信息化2.0行動計劃》等文件，明確了實施人工智能教育(以下簡稱AI教育)是智能化社會發展的歷史使命，培養具有問題探索、創新意識和多學科思維解決問題的人才是當下教育所面臨的重大挑戰。中國學生發展核心素養研究成果發布的《中國學生發展核心素養》闡述了學生發展核心素養的總體框架和基本內涵，其中包含了理性思維、信息意識、技術應用等基本要點。[1]這意味著推進學習者應用人工智能技術和形成人機協同的思維方式較為迫切。伴隨著智能化社會的發展，學習者個性化發展的要求愈高，媒介素養教育愈要順應時代的發展，符合國家的發展戰略。滿足智能化社會發展需要的人才，除要具備以往媒介素養內涵的要點外，更要具備對智能化社會的科學認知、計算思維和編程能力。[2]本文將在分析媒介素養的基礎上，明確AI教育在初中課程體系中的目標定位，探索初中人工智能課程教學實施路徑。

二、人工智能時代與媒介素養

(一)人工智能與教育

由Stanford University發布的《2030年人工智能與生活》(ArtificialIntelligenceandLifein2030)報告中詳細闡述了人工智能在教育領域產生的深遠影響及顛覆性的變革。[3]建立在計算機輔助教學基礎上的智能導師系統(Intelligent Tutoring System)，是模擬人類教師進行一對一個性幫輔、進行智能化教學的典型應用。[4]作為語言識別測評領域的人工智能應用，國內“科大訊飛”已經實現了用戶跟讀、發音評估、翻譯等功能，其研發的“訊飛學習機”在教學、考試和管理等方面共構形成智慧教育體系。而基于生物反饋發展起來的眼動數據跟蹤系統，更是可以收集除學習者表情以外的學習興趣和內容偏好等信息。[5]由新媒體聯盟(NMC)發布的《新媒體聯盟地平線報告：基礎教育版》對未來人工智能在教育領域的應用趨勢進行了大膽預測，人工智能將在深度學習方法、設計學習空間及重構教育過程等方面具有更廣泛的應用。[6]此外，人工智能在教育領域的應用將提升學習者的創新能力，促進教育教學目標的有效實現。

(二)人工智能時代下的媒介素養

1933年，由英國學者E.R.利維斯和丹尼斯·桑普森提出的“媒介素養”這一概念，在兩人發表的文化批評著作《文化和環境：培養批判意識》一書中首次出現。之后，無論是加拿大學者強調的媒介使用技巧和手段，還是美國學者對其內涵界定中突出要求的創新能力，都可以歸納為是基于媒介接觸和利用、媒介認知、媒介評價三個維度對媒介素養內涵進行的界定。[7-9]傳統的媒介素養可以理解為，個體是媒介信息的接受者也是創造者，可以有效利用編碼再現系統對各種形式的媒介信息進行解讀。[10-11]在智能化社會背景下，媒介素養更要符合時代要求，將具有計算思維、編程能力和人機協同技能等內容融入其內涵。

1.計算思維是人工智能時代需具備的重要素養

由美國聯邦教育部教育技術辦公室發布的《重新思考技術在教育中的角色：2017年國家教育技術計劃更新》，對智能時代技術賦權視角下的學習目標提出了新的詮釋，即讓所有學生都具有參與和提升在正式或非正式學習環境中的學習體驗，并讓他們成為在網絡化社會中具有能動作用、有創造力和知識淵博的道德參與者。[12]他們在學習方面提出了“知覺學習模塊”，認為知覺學習可以幫助學生對環境做出迅速的判斷，從復雜的信息中篩選出最為重要的信息，在知識記憶能力和反應能力方面得到整體學習效能的提升。[12]

這一計劃對媒介素養的外延進行了拓展，認為媒介素養是指學習者在智能網絡時代中，學會通過對繁雜的媒介信息進行篩選，把信息抽象和分解，以具備完成復雜任務的能力。這一信息抽象和分解的過程需要學習者掌握并完成問題的提出與界定，信息數據的組織、分析和應用，并解決問題。這一能力與2011年美國發布的《CSTAK-12標準(2011修訂版)》以及2018年ISTE發布的《教育者計算思維能力標準》所提出的計算思維內涵和要求基本一致。計算思維的操作性定義是指在問題解決過程中，個體對問題進行組織和闡述，對數據進行分析和呈現，其中既涵蓋了資源整合、步驟優化及解決其他問題過程的遷移，也涵蓋了為解決方案設置、甄別、分析、實施和解決問題過程的遷移。[13]

2.編程能力是展現創新能力的技術支點

《新媒體聯盟地平線報告：基礎教育版》指出編程是激發計算機式思維的方式，STEM教育可以打破傳統教學障礙，讓學習者融入跨學科多元學習環境。[6]作為STEM教育的重要組成部分，編程可以幫助學習者了解計算運行規范，提高學習者的自主創造能力，讓學習者更好地適應未來智能化社會發展的需求。隨著國家對計算思維的重視，越來越多的學校開設了STEM課程，并將編程作為重要的教學內容。人工智能理論與技術的快速發展，為跨學科多元學習環境搭建了有力平臺。人工智能技術為教學環境改善和學習者現有學習方式改進提供了助力，學習者從被動轉向主動，教學內容與實際生活聯系得更加密切，教學目標也從學習者知識獲取轉向創造知識和問題解決能力的培養。學習者依靠編程能力有效地完成復雜性計算和協作性問題的解決。[14]

3.人機協同技能是智能化社會必備的工作技能之一

隨著人工智能技術的快速發展，人力資源市場受到不小的沖擊，不僅體現在不少藍領工作被人工智能替代，而且學校、家庭和社會的培養需求也會產生變化。然而，當下的學校教育課程體系中并沒有充分體現出人工智能技術的作用，諸如計算思維和編程課程的開設以及教學目標的設定還需要進一步細化，學習者的創造能力需進一步提升。[15]在未來的勞動力市場上，人機協同工作將成為常態。對此，學校的培養目標應隨著智能化社會的發展需要而進一步豐富，將培養學生的解決問題能力、協作能力、創造能力作為培養重點，讓學生掌握更多的人工智能知識和技術，清楚合作解決問題的意義。[16]總而言之，智能化社會對未來人力資源的需求更多地傾向于人機協同的工作技能，人機協同技能將成為智能化社會下學習者必備的素養。

三、AI教育在初中課程體系中的目標定位

大數據信息化社會向智能化社會轉型，媒介素養教育在初中學段課程體系中的教學目標也發生著變化，媒介素養教育從最開始的概念梳理轉變為操作性的實訓提升。人工智能技術的大踏步發展，勢必推動AI教育在初中課程體系中的目標定位。

(一)初中各課程媒介素養教育和AI教育的設置

英國是最早將媒介素養教育納入學校課程體系的國家，1997年便在中學開設媒介素養課程，中學媒介素養教育體系完備。[17]美國媒介素養教育始于20世紀60年代末，主要是為了讓學生能夠更好地形成公民和民主意識，掌握媒介信息工具，理解和使用媒介。[18]日本是開展媒介素養教育較早的亞洲國家之一，側重于對媒介信息的接受和利用、傳播能力的培養。[19]我國媒介素養教育發展較晚，經歷了從認知、面對和轉變的階段。我國初中各課程相應結合學科特點設置了媒介素養教育培養目標，具體如表1所示。表1突出強調了初中生要掌握信息獲取、加工和組織的方法，要求初中生能夠在實踐中解決問題，要求教師引導學生探究與合作。

由表1可知，初中信息技術課程和綜合實踐活動課程都涉及AI教育相關內容。分析初中信息技術課程和綜合實踐活動課程AI教育目標及內容設置可知，AI教育以培養初中生程序設計和機器人制作與應用為主，以個性塑造為宗旨，目的是讓初中生在激發興趣的基礎上進一步了解知識和掌握技能。具體如表2所示。

表1 初中各課程媒介素養教育目標設置

表2 初中信息技術課程和綜合實踐活動課程 AI教育目標及內容設置

(二)初中AI課程的目標定位

1.重點培養學生計算思維和編程能力

在大數據信息化社會向智能化社會轉型發展的初期，媒介素養教育更側重于培養學習者媒介設備的應用。隨著科學技術的高速發展，媒介素養教育不再局限在學習者的被動接受，更加強調學習者的主動學習和創造。

教育部發布《教育信息化“十三五”規劃》，強調要積極探索信息技術在眾創空間、跨學科學習、創客教育等新的教育模式中的應用，鼓勵學校在課程體系中增設STEM課程和創客課程，培養學生的創新意識和能力。[20]這些教學實踐的開展，為信息技術課程和綜合實踐活動課程提供了更加廣闊的發展空間，學習者在學習了解理論知識的同時，還可以借助新技術的掌握，提升自己的分析和解決問題的能力。

在人工智能技術快速發展和普及應用的今天，計算思維和編程能力成為媒介素養的重要組成部分。在搜索引擎中檢索“青少年編程培訓”，出現至少295萬條信息，內容包括了培訓課程、動手制作、家長咨詢、培訓機構等多方面。編程培訓已經成為校外培訓機構新的關注熱點，體現出家長對學生思維訓練、提升計算思維和編程能力的重視程度。計算思維和編程可以幫助學生將現實問題抽象化，進而進行建模求解，有效提高學生大腦的運轉，塑造學生大腦的學習認知。

2.突出人工智能技術與應用

《義務教育初中科學課程標準》將課程內容分為“科學探究”“生命科學”“物質科學”“地球和宇宙”“科學、技術、社會、環境”五個主題。[21]初中科學課程是以對科學本質的認識為基礎，以提高學生科學素養為宗旨的綜合課程。[21]初中科學課程突出“整合”與“探究”兩個特點，注重不同學科知識和技能的融合與連接、理論與實踐的結合，培養初中生的問題意識和問題解決的能力。在“科學、技術、社會、環境”這一主題上，初中科學課程側重于讓初中生了解技術設計的過程與環節，并具有初步的設計能力，運用簡單的技術解決實際問題。

人工智能理論和技術作為初中信息技術課程和綜合實踐活動課程重要內容，應該納入初中科學課程，重點培養初中生對人工智能技術的興趣，引導初中生運用AI解決生活中的問題，使教學內容設置和課程標準要求相一致。人工智能涉及多學科的知識，教師應該將人工智能相關內容作為科學課程中“技術類”專題的要素展開，重點培養初中生的計算編程能力，以及對人工智能機器人的操控能力，即編程和智能設備操控的能力。此外，課程設計要符合初中生身心發展規律。

四、初中人工智能課程教學實施路徑

人工智能視域下媒介素養的培養要基于課程的教學實施，AI教育教學應該根據初中生的身心發展特點，由淺入深、由簡入繁，從教學目標、教學內容、課程設置等方面切入，在初級編程能力培養的基礎上增設編程語言教學，強化在數據算法方面的訓練，讓初中生能夠基本掌握智能識別、人機協同、自然語言理解等人工智能理論和技術。隨著社會向智能化的轉型，人工智能的應用將更加廣泛，對我們的影響也更加深刻。雖然我國近年相繼出臺了不少促進人工智能發展的政策文件，AI教育的探索在不斷深入，但人工智能課程系統還不完善，設備和師資相對匱乏，AI教育教學體系發展還不夠充分等問題仍較突出。對此，發展AI教育，開設人工智能課程，在配置人工智能設備的基礎上，學校還需要培養專業的教師，完善課程體系，摸索更多的課程教學路徑，提高教學實踐的有效性。

(一)明確初中人工智能課程教學目標及內容

當下，人工智能理論和技術涉及九個要素的內容，包含人工智能基礎、程序設計語言與工具、數據與知識的標識方法、探索原理和推理技術、機器學習、專家系統、自然語言理解、智能控制、理解規劃的作用任務。[22]基于初中生的身心發展特點和知識結構，根據教育教學的科學規律，本文提出人工智能教學目標和內容的設置框架，如表3所示。對人工智能理論和技術涉及內容進行篩選后，不同學校在實際的教育教學實踐過程中可以根據自身的設備資源、師資配置進行調整。

表3 初中人工智能課程教學目標及內容設置

(二)創新初中人工智能課程教學方式

1.強調學科教學融合

初中科學課程是以提高學生科學素養為宗旨的課程，主要培養學生的科學探究能力、創新意識和實踐能力。[21]AI教育豐富了學習者的科學體驗，并成為科學知識與技能探究的重要教學實踐載體?！吨行W信息技術課程導綱要(試行)》強調了人機協同、編程、計算思維等能力的培養，讓初中生清晰地認識到信息技術對人類生活產生的深刻影響。[23]《中小學綜合實踐活動課程指導綱要》側重通過探究、服務、制作、體驗等方式，培養學生跨學科實踐的綜合素質。[24]將“創意物化”作為初中教育學段重要的培養目標，為AI教育開展提供了保障。

初中的科學課程、信息技術課程、綜合實踐活動課程是開展人工智能教學實踐的重要平臺。教師可以將AI教育與學科教學融合在一起，結合初中生的特點和知識水平，利用人工智技術創設智能化、個性化的英語教學環境，幫助初中生理解數學課程的復雜算法，感受力、光、聲、電等物理學科內容的科學魅力。此外，學?？梢詫㈤_設的STEM校本課程、創客課程與AI教育融合在一起，利用人工智能教學內容吸引更多的初中生參與到創意實踐中。

2.突出探究式教學

AI教育課程是多學科融合的跨學科性課程，對尚處身心發展期的初中生而言，教師更應該充分結合初中生的身心發展特點和規律，讓人工智能知識與技術以初中生可以理解接受的形式出現，以主題探究的形式讓初中生自主進行科學實踐，幫助他們認識到人工智能與日常生活密不可分。在學校開設的STEM校本課程和創客課程中，更是將探索式教學實踐作為常規教學策略進行應用，更好地激發初中生的學習探究興趣，將初中生帶入真實情境，讓初中生運用知識解決實際問題。學校利用校外教育平臺，鼓勵初中生增強探究深度和實踐廣度，參加各級機器人、編程、創客等多種競賽。教師需要制訂一套科學的評價標準，明確探究活動的操作規范，弱化等級指標，強化表現性指標，構建人工智能教學的測評體系。

(三)加強AI教育專任教師培養和課程體系建設

AI教育是一項跨學科綜合教學實踐，需要教師同時具備學科知識、應用技能、創新意識和指導學生的能力，需要大量的具有跨學科素養的專業教師。針對部分教師對人工智能理論和技術的儲備相對薄弱，專業的人工智能課程教師相對匱乏，不同學校的軟硬件設備不均衡等現狀，高等教育機構有針對性地培養AI教育人才十分必要。當下的AI教育主要依托學科教育，人工智能知識的學習和技術實踐相對分散，學生對人工智能概念、發展等認識模糊。《中國教育現代化2035》強調要利用現代技術加快推動人才培養模式改革，實現規?；逃c個性化培養的有機結合。[25]為了更好開展AI教育，培養學生計算思維、掌握編程語言、提高人機協同能力，國家應該出臺AI教育課程標準，包含課程性質、課程基本理念、課程設計思路、課程目標、課程內容、教學建議、評價建議、課程資源開發與利用建議等。

(四)加大與高等教育機構、校外教育機構合作力度

義務教育階段的學校的課程資源和設備配置遠不及高等教育機構，高等教育機構的人工智能課程建設相較于初中更具有經驗。對此，依據初中學生的認知特點，可以將高等教育機構的教學實踐轉化遷移到初中教學實踐活動。初中在進行人工智能教學實踐時，可以邀請專家、教研員走進校園，進行有針對性的教學實踐指導。當前，校外教育機構在AI教育教學資源建設方面更加多樣，校外教育機構研發的編程、機器人、算法、概率論等課程內容更加豐富，能由淺入深、由簡入繁地對初中生進行系統培訓。對此，初中學校可以借鑒校外教育機構的現有課程內容，結合自身實際情況，開發符合自身的校本人工智能課程。

五、結語

隨著智能化社會的發展，推進初中生應用人工智能技術和形成人機協同的思維方式更加迫切。為培養智能化社會發展需要的人才，初中學校應深入分析媒介素養的內涵與外延，充分考慮初中課程AI教育的目標和內容，開設符合初中生身心發展特點、學校自身實際的AI教育課程。