如何有效推進中小學人工智能教育

【摘 要】人工智能時代，開展中小學人工智能教育具有歷史必然性與現實必要性。首先，要理解正確的教育理念，把握中小學人工智能教育的目的性、規律性與復合性。其次，通過教師角色多元化、教學內容開放化、教學方式創新化、教育評價模糊化將人工智能教育理念轉化為實踐。最后，以教育初心應對形式主義、商業化侵蝕、地區差異的挑戰，才能有效推進中小學人工智能教育。

【關鍵詞】中小學 人工智能教育 教育理念 實踐策略 教育挑戰

近日，教育部辦公廳印發通知，強調加強中小學人工智能教育，積極探索中小學人工智能教育實施途徑。人類進入人工智能時代之后，人工智能已成為人類生活的重要組成部分。進行人工智能教育是人類歷史發展的必然，有利于促進新質生產力的發展，滿足未來生產對勞動者的最低需求，有助于人類形成正確的人工智能觀，決定著人類與人工智能未來關系走向，防止人類過度依賴技術、淪為人工智能的奴隸。中小學階段作為培養學生數字素養、創新思維的關鍵期，開展人工智能教育不僅是技術傳承的需要，更是培養未來創新人才的戰略行動。有效推進中小學人工智能教育需要中小學教師形成正確的教育理念，進行適切的教學實踐與應對未來挑戰。

一、中小學人工智能教育的理念

人工智能教育理念是對人工智能教育本質、目的、價值、內容和方法等的基本觀點或深層次理解，是指導教育實踐的理論基礎，是教育實踐的靈魂。人工智能教育需要強調三項教育理念：目的性、規律性和復合性。

1. 目的性：普及教育而非專業教育

目的性強調教學應該有的放矢。人工智能教育旨在幫助中小學生了解人工智能的基礎知識，理解其功能范圍，合理使用人工智能工具，正確處理人與人工智能的關系，應用人工智能解決現實問題，培養創新精神。中小學人工智能教育重點在于普遍提升學生的數字素養，而不是人工智能的專業教育。為了實現上述目的，中小學人工智能教育至少應包含三類教學內容。第一，人工智能基礎，包括對人工智能底層邏輯的理解，以及數據、編程、算法等[1]，這是學習復雜技術的基石，能夠幫助學生對先進技術產生興趣和學習動力。第二，倫理與人機互動，包括人工智能對社會的影響、人類如何與人工智能合作共事等，這是為了確保學生在使用人工智能工具的同時，也能夠深入體悟人工智能的文化價值，以批判性思維保持對倫理問題的敏感性，如隱私侵犯、數據濫用、算法偏見等。第三，人工智能的巧妙應用。學生需要具備快速掌握新技術的能力，實現理論知識向實踐技能的轉化。積極提升學生在人工智能方面的實踐智慧，在社會活動中選擇最佳技術而做出正確的行動，并基于經驗進行人工智能實踐反思。

2. 規律性：教育與技術的雙重限制

規律性強調教育活動必須遵循教育規律和學生發展規律，同時也要適應技術發展的趨勢和規律。教育規律和學生發展規律是開展人工智能教育的首要遵循。在低年級，人工智能教育的重點應培養學生對人工智能的興趣，了解基本知識和作用，而不必深入探討復雜原理，允許學生“知其然而不知其所以然”。有幼兒園園長試圖在幼兒園階段就進行STEM教育是不可取的。隨著年級的提高，教育內容應逐漸轉向深入，學生探索人工智能的基本原理、嘗試創作簡單的人工智能作品，并進一步發展批判性思維，提升問題解決能力，不僅“知其然”，還要“知其所以然”。扎實、系統的知識體系是學習人工智能的基礎。此外，人工智能教育深受人工智能技術發展的限制。人工智能技術發展迅速，幾乎到了日新月異的程度，此時，需特別當心避免“盲目追新”，不可直接將最新算法和模型當作學習內容，應在學習基礎知識和技能的基礎上，適度引入新技術，以促進學生掌握人工智能技術。

3. 復合性：多方因素的深度融合

復合性在人工智能教育中體現為多方因素的深度融合，涵蓋跨學科整合、理論與實踐結合、長線與短期并存多個維度。首先，人工智能本身具有跨學科性質，涉及數學、科學、社會學、倫理學等多個學科領域。因此，人工智能教育需要引導學生從多學科視角考察人工智能。其次，人工智能教育應避免純理論的抽象講解，須將基本原理與學生的現實生活世界相聯系。如果單純強調理論學習而忽視動手實操，會缺乏對人工智能的技術性學習，影響學生的技術體驗，學生也就無法建立人工智能思維方式。最后，人工智能教育須平衡長線與短期之間的關系，確保教育過程既能滿足學生長期發展需要，又能適應眼前學習需求和變化，兩者相輔相成，共同促進學生成長。

二、中小學人工智能教育的實踐策略

人工智能教育的實踐策略是將教育理念轉化為教學活動實際效果的關鍵橋梁，可以指導教師將人工智能教育理念融入日常教學。

1. 教師角色多元化

要進行有效的人工智能教育，需厘清教師的職責。在人工智能時代，人工智能教育不僅是計算機課程教師的任務，也是所有學科教師的工作。基礎教育的基本屬性決定了在所有學科實施人工智能教育的需要。首先，無論教授任何學科的教師，都應該具備寬廣的人工智能知識和技能，明確人工智能教育所追求的關鍵能力內涵；都應該引導學生探索人工智能的廣度和深度；都能夠設計和實施跨學科課程，以幫助學生將多學科問題與人工智能技術相結合。其次，教師需要按照古人所說的忠恕之道行事，在要求學生使用人工智能之時，教師自己必須身體力行、以身作則，形成“指揮和調度人工智能幫助自己做事的能力”[2]。最后，為了給學生提供豐富多元的學習體驗，培養學生的全球視野和責任感，教師需要整合各種教育資源，包括教師個人長期積累的教學資源、互聯網上的教學資源等。

2. 教學內容開放化

近年來，人工智能技術飛速發展，新技術層出不窮。如算法與模型創新、硬件與算力創新應用領域創新等。因此，人工智能教育內容必須與人工智能技術發展保持同步。人工智能教育的課程內容開發應以思想性、科學性、時代性、實踐性為原則[3]，結合前沿科研成果和教學實踐，既包含核心原理和思想，也要注重實際應用和案例分析。教學內容的設置需滿足不同學生的學習需求，體現人工智能課程在各階段的多樣性、系統性和開放性，允許學生根據自己的興趣和能力選擇學習路徑、鼓勵學生在不同的問題情境中綜合運用學科知識形成解決方案。各學段可共用一個主題框架，以由易到難、由簡到繁、由淺入深螺旋上升的原則組織每一部分的內容，形成對人工智能意識、方法和能力目標的連貫設計[4]。以“人工智能倫理”主題為例，小學階段可以讓學生了解人工智能為人類帶來的便利，討論人工智能存在的潛在危害；初中階段則可要求學生透過便利和危害現象深入理解其背后的社會規律和技術基礎；高中階段則培養學生對人工智能與社會互動的深刻理解，完善人工智能的辯證思維。此外，教學內容的開放化還體現在教育資源的共建共享方面。在人工智能教育的探索階段，人工智能教育相關者可以通過國家中小學智慧教育平臺等渠道，匯聚和分享優質教育資源，不斷促進教育內容的豐富與完善。

3. 教學方式創新化

人工智能教學應鼓勵學生主動探索，為學生提供豐富的實驗和實踐機會，通過實踐創新深化對知識的理解，提升實操能力。首先，人工智能教學應該落實到實踐技能的培養和創新思維的錘煉上。學生理解了知識不等于形成了相應的技能，形成了技能，也不等于會解決實際問題而有所創新。因此，學習人工智能技術單靠動腦不行，還必須通過教學性實踐，激發學生對人工智能技術的激情，體驗創造過程，引導學生動手，進行反復練習和實際操作，在動手實踐和創造探索的過程中逐步構建起系統的知識結構和技能體系。其次，建議學生采用項目式學習方式。學生在教師的指導下，通過積極參與對問題的分析探索、頭腦風暴、創意工作坊等活動，主動發現或建構新知、獲得技術方法和能力，形成自己獨特的技術觀念和人文精神。

4. 教育評價模糊化

人類在人工智能領域所提出的多種問題大都沒有唯一性標準答案，所產出的人工智能工具也獨具特色。這樣，恰為學生的全面、自主、和諧發展提供了良機，使學生面對難題的不確定性迸發出無限想象力和創造力。這樣，就要求教師不能使用應試教育的老辦法對學生進行評價，不可僅使用線性關系評價以及事前確定呆板僵硬的評價指標，需要綜合考慮多個因素的影響，從而適應這種模糊狀態。教育的模糊性評價是用于評價事物界限不明確、具有不確定性的復雜問題，處理難以用精確的數值表示，或者評價標準模糊的評價對象。學生的人工智能技術能力就是一個比較模糊的概念，它包含多種要素，并且每個方面難以使用絕對精確的數字衡量，需要進一步解釋和分析從而得出綜合評價值，正適用于模糊評價對象。同時，人工智能教育的效果具有滯后性。有些學習結果需要數年甚至數十年后才能體現出來。人工智能教育需鼓勵學生自由探索和嘗試，重點關注學生在學習過程中的思維過程和解決問題的策略，而不僅僅是關注結果。幫助學生將刻苦鉆研養成為一種習慣。關于標準答案的問題，既是一個評價問題，也是一個教學觀念問題，既有標準又無標準，不能采取二元分立的態度。評價的模糊化是人工智能教育評價的第一原則，在模糊中才能孕育出興趣、勇氣、創造、獨特、堅忍與信念。

三、中小學人工智能教育的挑戰

人工智能教育對中小學而言，既是一項新的教育內容，又是一種新的教學形態。學校與廣大教師在實施人工智能教育過程中，勢必會遇到新問題、新困難，這些挑戰不僅影響教育目標的達成，也考驗著教育系統適應新技術和社會變遷的能力。

1. 警惕形式主義：注重教學實效

幾乎每次教育變革都會不知不覺地遭遇“新瓶裝舊酒”的形式主義問題，中小學人工智能教育的普及也不例外。中小學人工智能教育面臨的形式主義主要表現為不根據實際情況，盲目套用各類新工具、新方法，只求外在表現而忽視實質內容和學生實際能力發展的教育方式。如果學校過于注重形式上的無意義互動和非發展性表演等，僅追求名義上的示范校，那么就剝奪了學生智慧發展的自由與權利。跨學科教學、游戲化教學、項目式教學只是教學形式，學生的全面發展才是真正的教育目的。學校應注重人工智能教育的教學實效，在戰術上不能采取“一刀切”的辦法，不搞大運動、大工程，不掀大高潮，針對各自學校和教師的實際情況，避免形式主義的人工智能教育。

2. 抵御商業化侵蝕：維護教育本質與公益性

人工智能教育的實踐活動，往往需要技術產品支持。這些產品大多是由科技公司開發之后推銷給學校。但這種商業運行模式專注于產品的開發和配套資源的裝飾，很少對相關課程內容和教學方法進行深入研究[5]。如果教師只是將產品附帶的“教學應用手冊”作為教材，將嚴重脫離人工智能教育的本真。政府應制定相關政策，對教育商業化行為進行積極監管，并增加對公共教育事業的投入，確保教育的公益性與本質不被侵蝕。此外，商業化侵蝕還會造成家長的經濟焦慮，出現教師忙于推銷等問題。因此，需要探索教育與商業合作的新模式，既合理有效利用商業資源，又需確保教育目的不受資本戕害。人工智能教育所用教具既可高大上，也可簡易實用，關鍵在于創造性地利用有限資源輔助教學目標的實現。對于教師而言，復雜技術硬件與軟件不僅增加工作負擔，更可能影響教學效果。可以說，只有當教師能夠輕松自如地、得心應手地、自動化地在教學中使用工具，才能集中精力、專心致志地與學生互動，而不是分心于解決技術問題。

3. 均衡地區差異：保障教育公平

目前，中小學人工智能教育尚處于探索階段，需要靈活應對技術條件方面的地區差異，采取多種方式謹防人工智能帶來更大的教育不公平。技術條件相對不足地區的學校，在實施人工智能教育中應采取與發達地區學校不同的策略。有些地區甚至可以采取“不插電”的方式幫助學生體驗人工智能技術原理與應用。當然，這只是在社會資源不足時的權宜之計，未來需要努力縮小區域差異，保障教育公平。第一，鼓勵技術公司和高等教育機構與條件較差地區的中小學合作，提供技術和教學支持；第二，開發和推廣開放教育資源，使所有學校都能免費獲取高質量的教學材料；第三，建立教師交流平臺，幫助不同地區的教師分享經驗和案例；第四，設立教師與學生互動項目，幫助不同地區的教師與學生接觸不同學校的人工智能教育；第五，制定專項政策，為條件相對不足的地區提供教育資金和資源，以支持人工智能教育。

中小學人工智能教育不是針對少數人的，而是21世紀公民必須參與的基本教育[6]。只有當時代問題促使人們思考與改進教育體系時，只有當人工智能教育真正影響教育觀念時，只有當人工智能教育真正融入整個教育體系時，中小學人工智能教育才能真正發揮作用，才能使學生在未來學習和工作中有效使用人工智能技術，以負責任的態度參與數字世界的建設，成為引領未來、塑造人工智能社會的數字公民。

參考文獻

[1] MIAO F， SHIOHIRA K. K-12 AI curricula. A mapping of government-endorsed AI curricula[R/OL]. （2022-03）[2025-01-10]. https：//unesdoc.unesco.org/ark：/48223/pf0000380602.

[2] 李芒.新時代教師應提升數字化指揮力[J].中小學數字化教學，2024（11）：1.

[3] 中小學人工智能課程指南課題組，江波.中小學人工智能課程指南[J].華東師范大學學報（教育科學版），2023，41（3）：121-134.

[4] 謝忠新，曹楊璐，李盈.中小學人工智能課程內容設計探究[J].中國電化教育，2019（4）：17-22.

[5] 袁磊，鄭開玲，張志.STEAM教育：問題與思考[J].開放教育研究，2020，26（3）：51-57+90.

[6] 鐘柏昌，詹澤慧.人工智能教育的頂層設計：共識、差異與問題——基于4套標準文件的內容分析[J].現代遠程教育研究，2022，34（4）：29-40.

（作者單位：北京師范大學教育技術基本理論研究中心）

責任編輯：孫昕