基礎教育中人工智能教學問題初探

當今社會，人工智能、大數據等新技術的應用場景越來越多，這些新技術在社會、政治、經濟、文化等各個領域的影響會越來越深遠。世界各國都在爭分奪秒地搶奪這些技術的制高點，以便在未來的國際競爭中掌握話語權。所以，我國在近些年不斷出臺了一系列相關政策及法律法規，以大力推動人工智能技術在國內的設計、研發及應用，同時也加速了人工智能人才的儲備。

基礎教育中人工智能課程就是培養相關人才的啟蒙教育課程。雖然我國的人工智能在技術層面上取得了非常喜人的成績，但和國際上人工智能技術領先的國家相比，各個方面還是有一定的差距。要趕超世界強國在人工智能領域的技術，相關人才的培養和儲備則顯得尤為重要。

一、問題

基礎教育有義務和責任做好人工智能素養的初級普及和提升。在我國的基礎教育中，人工智能人才的啟蒙培養目前還存在很多問題。筆者認為，目前我國基礎教育中的人工智能現狀還不能適應社會的高速發展和科技日新月異的變革，具體如下。

第一，中小學人工智能教學專職師資力量的嚴重匱乏是造成基礎教育人工智能課程無法有效開展的一個主要原因。目前的中小學人工智能教師，大多是由原來的信息技術課或科技輔導類教師擔任。這些教師一般都是信息技術相關專業畢業的，他們在人工智能方面的相關知識本身比較欠缺。其他專業的教師，大都從事著本專業或相近專業的教育教學工作，其本身所學知識不足以成為擔任人工智能課程教學的合格教師。師資專業的單一性使人工智能教學無法有效開展，再加上知識結構的老化與人工智能教學所需的先進知識相距甚遠。所以，基礎教育急需一批具有多學科知識的復合型人工智能專職教師，他們不僅要有專業的信息技術知識素養，還需具備數學、物理、化學、英語等專業相關的基礎知識儲備，更重要的是還要具有機械、電學等工科類的專業知識。只有這些具有復合型知識結構的師資隊伍，才能應對未來教育給基礎教育提出的挑戰。另外，人工智能技術對知識的更新速度要求比其他學科更高，所以，這些教師還要具備學習新知識、新技術的能力。未來的人工智能教師，只有不斷學習更新自身的知識儲備，才能不斷滿足基礎教育對他們的要求。

第二，基礎教育中與人工智能相關的硬件及實踐基地匱乏，也是制約中小學有效開展人工智能教育教學的重要因素。一本教材、一個教師，是不足以解決基礎教育中人工智能教學的所有問題的。目前，基礎教育中的人工智能實踐設備，大多是各學校原有的科技活動所用的設備，這些設備陳舊老化，根本不能滿足新時代對人工智能教育發展的要求。如學生用于實驗的機器人，大多是多年前的充電舞蹈機器人，其功能簡單，也無編程創意的加持。此類機器人與目前人工智能要求的機器人相差甚遠。另外，像語音識別技術、視頻識別技術等所需的教學設施更是寥寥無幾。巧婦難為無米之炊就是目前中小學人工智能教育相關硬件及設施的現狀。所以，硬件設施的大力投入及實踐基地的建立和更新是當務之急。

第三，各地政府及教育負責機構，對人工智能教學在基礎教育階段開展和普及的重要性沒有引起足夠的重視。這也是導致基礎教育階段人工智能課程無法有效開展的一個重要因素。當前我國政治、經濟、文化、軍事等領域都面臨眾多問題，這些問題的解決急需政府投入大量時間、精力及財力。相對地，他們對基礎教育中人工智能教育的關注度、重視度就會減弱，導致中小學人工智能課程方面的人、財、物的投入不足。然而，人工智能基礎教育的滯后，將直接影響我國未來人工智能技術相關人才數量和質量的儲備，而且，這種影響會直接對未來科技強國戰略產生很大的負面影響。所以，大力推進基礎教育中的人工智能教育的投入是當務之急。

為了解決這一問題，首先，政府層面要對基礎教育人工智能人才的培養有一個高度的認知；同時，有計劃地加大財政對基礎教育中人工智能所需要的軟硬件投入。制訂未來五到十年的資金投入計劃，并按時足額予以撥付；嚴格規劃經費的使用范圍，確保每一分錢都能用在刀刃上；促使基礎教育階段人工智能教學相關的實踐設備和場地都能不斷更新，確保數量、質量和技術上都不落后。

各地教育行政主管單位，要出臺相關政策，使人工智能技術專職教師在職稱晉升等方面擁有一個良好的環境，鼓勵這些教師安于本職工作，不斷學習新知識、新技術，滿足當前人工智能的發展需求。

人是生產力中最活躍的因素，只有充分發揮一線人工智能教師的主觀能動性，使其想干事、能干事、想教學，才能教好學。只有保證我國基礎教育中人工智能人才的啟蒙教育不落后、不掉隊，才能在未來的國際人工智能技術競爭中占據有利地位。

第四，我國基礎教育中現有的人工智能教材方面的問題，這些問題也是制約人工智能教育有效在中小學開展的因素之一。全國各地的中小學有極少數自行開發的校本課程，其內容相對簡單，不成系統。各省市教育機構也有自行組織人員開發的課程，但因開發人員水平有限，都或多或少存在著一些問題。

目前，我國基礎教育階段的人工智能教材主要有兩種版本：一種是教育部教育技術與資源發展中心（中央電化教育館）編寫的人工智能教育系列用書，一種是中央電化教育館編寫的中小學人工智能教育系列用書。這兩個版本目前存在的主要問題是：教材更新速度緩慢，教材的編著時間周期長，印量大，導致教材中部分內容缺乏時效性。人工智能教材有其自身的特殊性，內容的及時有效是其特點之一。而目前教材內容的更新緩慢與日新月異發展的人工智能技術相矛盾。

如中央電化教育館編著的教材中，涉及人工智能產品設計與開發，其中關于我國“嫦娥工程”的內容，只介紹到“嫦娥二號”的基本情況。從這個方面我們可以看出來，這個版本的教材應該是多年前編著而成的，顯然教材這部分的描述已比較滯后。而人工智能課程的特點應具有先進性和時效性。當學生在學習本節內容并發現課本上的這段內容后，會形成一種這本教材已過時的印象，這會對學生進一步探究本門課程的積極性和主動性造成影響。

教材是學校教育教學的基本依據，它對教學效果的影響是顯而易見的。而一個成熟的教材，需要通過長期的實踐，在不斷循環的反饋更新中才能打造出來。我國人工智能教材出版時間短，但這并不能成為人工智能教材不能及時更新的理由。從這個意義上來說，人工智能教材不僅要有系統性和科學性，還應該具有時代性和時效性。這需要我國相關部門高度重視，專門組織大批優秀的教材編著人員，不斷地發現問題、解決問題，及時更新，為基礎教育的廣大師生提供一本優質的人工智能教材，只有這樣，才能保證基礎教育中人工智能技術課程的教育教學效果。

第五，基礎教育中人工智能教學效果評價機制不健全，導致人工智能課中、課后無法開展有效的評價。作為一門課程，人工智能的教育教學效果必須有一套完備的評價標準，只有這樣，才能對師生的教學活動給出一個科學的教學評價。目前，我國中小學教育中的人工智能課程還沒有一個完善的教育教學評價標準，這導致人工智能課程成了一門無法科學進行教學效果評價的課程。顯然，這與目前我國對人工智能人才培養的目標是不一致的。造成這種現象的主要原因是多方面的。首先是基礎教育中人工智能教學開展時間較短。人工智能課程在中小學的開展是近幾年才有的事情，教材、教師、教學模式等都是倉促上陣，致使各種問題都涌現了出來。比如，教材內容與現實發展相比相對滯后的問題，教師人工智能知識儲備的問題，教學模式單一的問題。在這種狀況下，人工智能教學沒有一套完備的評價標準，一切都是在實踐中不斷地總結經驗，再不斷地進行完善。評價標準也是在不斷地更新和探索中。然而，時不我待，全球人工智能技術的發展日新月異，為此，我們有必要抓緊時間召集一批專家學者，為我國基礎教育人工智能教學制訂一個切實可行的評價標準。只有這樣，教師在教學過程中才有尺度可量，使教學不再是漫無目的，學生的學習也就有了依據。只有這樣，才能促進我國基礎教育中人工智能教學的發展，才能為我國中小學人工智能人才的培養提供幫助。

第六，我國中小學開設人工智能課程的進度緩慢，大部分中小學還沒有開展，整體形勢有待改善?；A教育人工智能課程在全國開展的現狀，難免會影響到我國未來人才的儲備。

我國地域廣闊，各地發展不均衡，南部地區經濟發達，教育教學上的投入大，教育的理念及軟硬件都比較先進，這是一個不爭的事實。以筆者所處的北方省份甘肅為例，與南方各省市相比，經濟欠發達，教育理念滯后，教育教學的軟硬件投入明顯不足，即使是省內各地市的差異也是非常大，這就造成人工智能教學無法在省內各中小學同步開展。作為省會城市的蘭州，全市僅有為數不多的幾所中小學開設了人工智能教學試點，甘肅的其他市縣開展此類教學的情況較少。加之開展人工智能教學的學校，因為課時有限，也無法有效地在有限的時間段內完成整個教材的教學過程，最終只能以蜻蜓點水式的教學方式完成整個教材的教學內容。

窺一斑而知全豹，由此可見，全國基礎教育中人工智能教育的現狀是不容樂觀的。這種局面與我們發展科技強國的要求形成了強烈的反差。我們必須及時有效地改變這種現狀，才能保證通過我國的基礎教育為儲備未來的人工智能人才提供堅實的保障。

二、建設及思考

以上問題不是哪一個部門哪一個單位能解決的，這是一個系統工程，需要全社會參與，全民參與，才能有效解決。時間的緊迫性不容置疑，這里僅提供一點本人不成熟的建議和思考。

（一）全社會要形成一種共識

人工智能教育的啟蒙教育事關國家發展，必須高度重視。人工智能在未來幾十年的發展是決定大國競爭的關鍵，不亞于歷次的技術革命。技術革命事關國家命運，影響的是國家前途。為此我們必須形成一種共識：人工智能人才的培養是決定未來國家之間競爭成敗的關鍵因素之一，只有我們自上而下的重視，才有可能在未來人才的培養中不缺課、不落后，才能給我國未來的科技進步打下堅實的人才基礎。

如何讓全社會高度重視人工智能教育是一個大的系統工程。國家層面要出臺相關的政策法規，將人工智能教育提到一個高度。這些政策法規將引導全社會的人財物向人工智能教育領域投入，同時會增強人們對人工智能重要性的認知。另外，媒體方面要大力宣傳學習人工智能相關知識的方法及手段，讓民眾認識到人工智能對我們的影響，深刻認識到人工智能不僅會影響我們的日常生活，還會對政治、軍事、經濟等領域產生重大而深刻的影響。事關國家發展，每個人都有責任和義務高度重視，只有這樣，才能在全社會形成高度統一的認知。

（二）制訂系統的人工智能人才培養計劃

各省市縣依據國家計劃，制訂出本地區的詳細計劃。這些計劃包括但不限于人財物的投入、政策的鼓勵支持，還包括最大限度地提升全社會的人工智能素養，并按計劃分階段分步驟實施。只有在合理科學的計劃下，不折不扣地予以實施，我們才有可能在未來的競爭中取得勝利。

基礎教育人工智能師資隊伍的培訓要注意以下幾個問題：

1.現有的人工智能教師均有一定的計算機網絡相關的基礎知識，但其系統的人工智能知識匱乏，所以培訓的首要內容應該是建立系統的人工智能基礎知識。只有具備扎實的人工智能基礎知識的教師才能適應現階段我國人工智能的發展。

2.培訓現有教師使其具有多學科整合的能力。人工智能本身是一個多學科整合的產物，所以我們的教師要具備將科學、美術、數學、語文等多學科整合的能力。為此，我們在培訓教師的過程中應該有計劃、有步驟地進行，將以上多學科的內容逐一、分階段給教師進行培訓。只有這些掌握多學科知識的教師，才有可能在未來的教學中完成跨學科的整合，才能適應現階段基礎教育對人工智能教師的需求。

3.培訓教師使其具備理論和實踐相結合的能力。紙上談兵的教師是無法教出一個具有實戰能力的學生的，所以我們的教師一定要在具備多學科知識的基礎之上，理論和實踐相結合，結合經典人工智能場景，應用人工智能技術分析問題和解決問題，將人工智能技術融入日常教學，用通俗易懂的講解使學生深入理解人工智能基礎知識和典型應用場景。

4.創新意識的培養。人工智能本身就是一個創新產物，所以創新意識的培養不僅對學生重要，對教師依然重要。為此，我們培訓教師的過程中要重點強調創新意識的重要性，教師創新意識的培養包括創新性教學活動設計能力和管理評價能力。

（三）加強監管

教育主管部門要加強基礎教育中人工智能課程的監管，為中小學教育提供充分的人財物保障。比如，中小學人工智能教材的編寫是一個大的系統工程，我們要匯集全國各地人工智能方面的專家、學者組成科研團隊，對課程的內容結構及其他進行有效深入的分析，通過不斷論證測試，開發出一系列符合學生認知特點和社會發展需要的人工智能教材。而且此教材要及時更新，保證在未來的教育、教學中與時俱進。

另外，人工智能實驗室的計劃實施必須實實在在地在各中小學落地，所謂“工欲善其事，必先利其器”就是這個道理。人工智能實驗室是學生近距離接觸和實踐相關內容的課堂，這個課堂應是設備先進，能及時更新實驗器材，這樣學生學習的內容才能與市場及人工智能技術要求相一致。

同時，加大人工智能教師的培訓，讓從事基礎教育人工智能課程教育的教師，無論從知識結構還是內容更新上都能滿足我國對人工智能戰略發展的需要。對這些教師的職稱評定制訂良好的政策，以激勵廣大一線人工智能教師的干勁，充分調動他們的積極性和主動性，讓他們把人工智能課程教育教學落到實處。

各中小學主要負責人要切實重視人工智能課程的開展，充分保障人工智能課程課時量不被擠壓，使人工智能課程充分、有效地開展。

（四）更新知識架構

基礎教育的人工智能教師必須不斷更新自己的知識架構，不斷學習新知識新技術，及時有效地掌握最新人工智能發展的前沿信息，在課程教學中采用各種方法，及時將最新的知識和技術傳授給學生。如通過不同級別的競賽，為不同年齡段的學生設置不同難度的內容，有效地將具有人工智能天賦的孩子選拔出來，我們可以進行重點培養，進一步開發他們在人工智能方面的天賦，通過專業的講授、引導，使其進入我國人工智能人才早期優先培養的通道，讓他們在未來我國人工智能與其他國家的競爭中貢獻自己的力量。

如果社會各界都能認識到人工智能在教育中的重要性，并能及時發現問題，用行之有效的方法解決它，我們相信，未來我國人工智能基礎教育的狀況會發生巨大變化。這樣，基礎教育也定能為我國人工智能技術在世界上搶占制高點作出其應有的貢獻。

（作者單位：蘭州市第四十八中學）

編輯：蔚慧敏