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义务教育阶段人工智能课程开发的思考与探索
编辑:滁小邓宇静 发布时间:2018-11-06 【 】【打印】 阅读次数:108

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  • 来源:中国信息技术教育 

  •   2017年7月,国务院印发的《新一代人工智能发展规划》明确提出:实施全民智能教育项目,在中小学阶段设置人工智能相关课程,逐步推广编程教育,鼓励社会力量参与寓教于乐的编程教学软件、游戏的开发和推广。《规划》的颁布为我国在基础教育领域布局“人工智能教育”提供了政策上的保障,并指明了发展方向。 
      人工智能是复杂的综合性学科。在中小学阶段设置人工智能相关课程,并不是要把大学阶段学科专业课程简单地下放到中小学,单独设立人工智能课程,而是通过探究式学习,充分调动学生对人工智能的兴趣,并积极地参与进来。在新颁布的《普通高中信息技术课程标准(2017年版)》中,“人工智能初步”作为选择性必修模块进入高中课程方案。新课标对高中阶段人工智能课程结构和内容作了明确规范,并给出教学实施意见。而在义务教育阶段,并没有类似的纲领性文件可供参考。因此,本文从分析国内外基础教育人工智能课程现状入手,探究义务教育阶段人工智能课程开发的定位与途径。 
      国内外基础教育人工智能课程现状的分析与思考 
      1.从国家层面上看教学规划 
      英国是较早开展人工智能基础教育的国家。现行英国基础教育的教学大纲中将“计算机科学”列为基础必修课程,内容分为“计算”和“信息系统”两部分。“计算”部分的选修课程中设置了人工智能基础类模块,介绍基础知识;“信息系统”部分的选修课程中设置了人工智能应用类模块,介绍技术应用。 
      美国认为人工智能是连接未来的教育,着重在K12(6~18岁青少年)阶段的学生中开展人工智能教育。美国的中学信息技术课程中,在高中階段开有人工智能概论,内容包含认识人工智能的意义及其应用,并介绍自动化系统、机器人、虚拟现实技术等。 
      我国人工智能教育的开展相对发达国家较迟。教育部在2003年4月颁布的《普通高中技术课程标准(实验)》中首次在信息技术课程中设立“人工智能初步”选修模块。2012年版的《中小学信息技术课程标准》中,首次将机器人科普和入门级开发作为选修内容纳入小学和初中信息技术教学。在《普通高中信息技术课程标准(2017年版)》中,“人工智能初步”作为选择性必修模块进入高中课程方案,包括人工智能基础、简单智能系统开发、AI技术的发展与应用三部分内容。 
      2.从学校层面上看教学实践 
      英国很多中学开设了人工智能课程,并通过开展相关教育竞赛活动来扩展和延伸人工智能教育,鼓励中小学生学习程序设计和人工智能相关知识和技术。 
      美国中小学人工智能教育更多的是融入计算机教学中。从幼儿园到高中教育,美国教育部门都会有意识地配置计算机科学课程,增强学生的计算机思维能力。 
      在我国,各中小学校人工智能课程开设较少,涉及层面比较简单。相对国家课程体系内人工智能教育资源的匮乏,我国STEM教育和创客教育中包含了丰富的人工智能教学内容。STEM教育和创客教育的目的是创新教育,采用基于学科融合的跨学科项目式教学模式,但它们未能体现对人工智能学科思维、计算思维能力的培养。 
      综合以上分析可知,目前,我国中小学课程体系中人工智能教育课程资源匮乏,没有形成完善的课程体系。普及人工智能教育需加大课程建设力度,以“培养学生计算思维和编程能力”为出发点,面向不同层次的学生,找准定位,开发课程资源。 
      义务教育人工智能课程开发的定位与主要内容 
      1.开发的定位 
      面向义务教育阶段开发人工智能课程,重在培养学生的计算思维和编程能力,为培养“符合智能化社会需求的、具备良好计算思维和编程能力的创新人才”奠定基础。课程的内容选择、难度等级符合学生认知水平,侧重于人工智能技术的应用;采用探究式的学习形式,融入科学、信息技术、综合实践活动等课程。通过课程学习,帮助小学生明白“人工智能是什么”,提升学习、使用人工智能技术的兴趣;帮助初中生初步理解“人工智能如何实现”,能运用简单的人工智能技术解决实际问题。 
      2.主要内容 
      (1)小初一体化课程设计:课程内容序列化,建立目标体系;细化各学段、各年级课程的教学内容和实施方案,与高中人工智能课程衔接;建构多元化评价策略。 
      小初一体化人工智能课程设计是重点。首先,人工智能教育引入小学科学课程教学。根据《义务教育小学科学课程标准(2017版)》,“技术与工程”主题(5~6年级)的学段目标为:了解技术是人们改造周围环境的方法,是人类能力的延伸,工程是依据科学原理设计和制造物品、解决技术应用的难题、创造丰富多彩的人工世界的一系列活动。把人工智能教育引入小学5~6年级科学课程,具有创新性;着重培养学生对技术的感性认识,培养学生使用技术的兴趣,与科学课标要求一致。其次,在人工智能教育课程中培养初中生的计算思维能力。在课程内容设计上,联系真实情境讲授一些计算机科学的基本概念,引导初中生理解技术背后的知识和原理。教学内容的创新,有助于提高学生的抽象思维能力、逻辑思维能力和创新能力。 
      (2)课程资源建设:建立在线学习平台,延伸学生学习的时间和空间,引导其自主学习;整合课程数字化教学资源,含教学素材和辅助程序两大类,教学素材包括微课、教学案例及课件、电子教程、学习素材等,辅助程序包括教学游戏、学习工具、编程助手、网上答疑室等;共建共享优秀课例和实践活动案例。 
      结束语 
      开展人工智能教育是面向人工智能时代所赋予的使命和任务。在义务教育阶段开发课程,普及人工智能教育,使之成为小学生和初中生学习人工智能的引导者,能使他们具备基础的计算思维和编程能力,帮助他们提前做好准备,以适应人工智能时代的快速发展。 
      参考文献: 
      [1]国发〔2017〕35号.新一代人工智能发展规划[Z].2017-07-08. 
      [2]段青.《基础教育信息技术课程标准(2012版)》义务教育阶段基础模块内容标准解读[J].中国电化教育,2012(10):28-32. 
      [3]中华人民共和国教育部.义务教育小学科学课程标准[EB/OL].[2017-11-26].http://www.edu.cn/20020327/3023657.shtml. 
      [4]陈凯泉,何瑶,仲国强.人工智能视域下的信息素养内涵转型及AI教育目标定位[J].远程教育杂志,2018(1). 
      [5]艾伦.中小学人工智能课程定位分析[J].中国现代教育装备,2017(10).
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