为智能时代奠基：中小学人工智能课程如何定位与开展

人工智能人才紧缺，中小学有必要开设人工智能课程

教育应当与社会发展相匹配，而现在基础教育阶段的必修知识体系仍然是第二次工业革命时代所奠定的。进入人工智能时代，人才也在快速迭代转型，新时代呼唤更多的人工智能人才。放眼全球，各国的人工智能人才都非常稀缺，人工智能公司ElementAI发布的《2019年度全球AI人才报告》指出，全球人工智能人才的数量不断攀升，但顶级人才仍然供不应求。根据中国教育部门测算，我国人工智能人才目前缺口超过500万，国内的供求比例为1：10，供需比例严重失衡。不断加强人才培养，补齐人才短板，是我国的当务之急。

人才缺口的补齐不可能一蹴而就，人才培养应该重视基础教育，应将人工智能课程纳入中小学生的必（选）修课之中，为尖端人才做储备。不仅如此，在智能时代，人们的生活方式和思维方式都会随着新技术的应用而变化，每一个智能时代的公民都需要提高自己的技术素养，树立正确的科学观。未来我们不一定会成为人工智能的开发者，但一定会成为人工智能的使用者。因此，将人工智能课程纳入中小学，对社会和个人的发展都具有重大意义。目前，部分发达国家已经发布相关课程标准。例如英国在2013年发布国家计算课程的标准；美国则在2016年由美国计算机科学教师协会研制了“K12计算机科学课程标准”。而在科技发展飞速的智能时代，人们不仅需要技术素养，更需要正确的科学价值观来引导，新加坡在国家层面制定的信息通讯科技应用于教育的最新总体规划已经体现了这一点。

我国中小学人工智能教育存在的问题与瓶颈

在我国，中小学人工智能课程还处于起步阶段。许多中小学与社会机构都在尝试开设不同的与人工智能相关的课程。中国教育发展战略学会人工智能与机器人教育专业委员会常务副理事长兼秘书长韩力群教授在首届人工智能与机器人教育大会中小学人工智能课程研讨会上表示，现阶段人工智能教育存在三个比较严重的问题：

其一，是把人工智能课程定义为计算机技术课，其内容就是高深的技术原理。这样过早地把高深地数理知识呈现在基础知识不完备的中小学生面前，会造成揠苗助长的反效果。

其二，是把创客教育、STEAM教育等内容移植到人工智能课程名下，只是换了标签，却不调整课程内容。这两个问题不仅影响了人工智能课程的教学效果，更无法锻炼学生的计算思维和培养对人工智能的学科兴趣。

其三，部分人工智能课程也暴露出了把人工智能课程窄化为编程语言课程的问题。例如，最近掀起的学习 Python编程语言的热潮，更有甚者还要求从幼儿园就开始教Python，似乎人工智能课程就是学Python。这种枉顾基础教育自身规律，把人工智能课程的基本内容窄化为一种编程语言的学习做法，是以点概面，不恰当的。

除了定位不清，人工智能课程还存在的一个实施瓶颈，就是对教师、教学硬件要求非常高。教师作为指导学生开展实践和运用知识的角色，需要精心设计内容引导学生主动思考、自主学习并指导学生解决问题。教师必须具有AI教学平台操作、问题解决策略、学生个别化指导、跨学科知识整合等方面的专业素养，需要一定的知识储备和教学技巧。此外，一些实践项目的开展也需要配套的专业硬件，造价较高。上述问题对一些不发达地区的学校开班人工智能课程造成了阻碍。现在没有全国适用的中小学人工智能课程大纲，缺少高质量教材，人工智能并没有被纳入考试范围。然而，在中小学开设人工智能课程仍是必要的，需要明确课程定位，开发教材与配套硬件，减少学校开展课程的阻力。

中小学人工智能课程的定位

基础教育是一种普惠教育，在中小学开设人工智能课程的目的是让所有学生都具备成为智能时代公民所必需的技术素养，而不是把所有学生都培养成为人工智能技术专家。人工智能专门人才的培养固然很重要，但对于基础教育而言，如何使人更好地适应人工智能新时代，是一个更加具有全局性的问题。

在中小学阶段开设人工智能课程，就是为了培养学生的计算思维和对尖端科学的兴趣。过去四十年，我国在中小学开设计算机课程，培养学生对计算机的操作，以适应信息时代的发展和对公民素质的要求。而在未来的智能时代，如果我们想要有效运用人工智能，那么就必须要了解人工智能基本的运行原理和“思维方式”。计算思维是人工智能时代的独特能力要求。基础教育阶段，学生的个性、能力与兴趣千差万别，学生们通过接触计算思维的一些方法和模型，从培养兴趣人手，一步步熟练运用计算思维解决问题，进而可以像计算机科学家一样工作和思考，这是基础教育中计算思维培养的主要目标。使用计算设备，运用计算思维解决问题，将是智能时代每个人都必须具备的基本思维方式。此外，通过深入浅出、生动有趣的课程设计，激发学生对计算思维的兴趣，也会让部分孩子走上计算科学的道路，通过继续深入的专业学习，最终成为计算机和人工智能领域的专门人才。

人工智能课程开展的建议

中小学人工智能课程内容不能是复杂的编程算法、深奥的数理公式，而是要考虑到孩子们的年龄背景，把人工智能新技术、新知识、新变化提炼为符合中小学生年龄背景的话语体系。机器人可以作为人工智能的载体，吸引学生的兴趣。

人工智能与机器人教育大会执行主席、中国教育发展战略学会人工智能与机器人教育专业委员会常务副理事长兼秘书长、发展中世界工程技术科学院院士韩力群教授对于我国的人工智能课程教育做出了以下的初步架构：

小学生：兴趣吸引，玩中学。为他们提供相应的器材设备，但是一定要在“玩”中学到与人工智能相关的东西，不能简单地移植乐高机器人课程。

初中生：兴趣吸引，做中学。例如编程课程，在做中体验、学习。

高中生：兴趣培养，学中做。将学到的东西拿来实践。

在此基础上，韩教授又提出了现在人工智能教育所需要的教材应该遵守的两个原则：一是少而精，二是浅而不偏，编写符合孩子们认知水平、富有人工智能技术内涵的教材。韩教授认为人工智能教材中可以包含人工智能概述、人类劳动工具的进化、机器感知、人工神经网络、机器学习、机器推理、群体智能等内容，结合生活实际。