中小学人工智能教育的现状及发展策略

王志平

广州大同中学 广东广州 510545

摘要：如今的时代已由信息化时代转向了人工智能时代，因此将人工智能教育引入中小学教育已是大势所趋。近年来，世界各国都在积极倡导在中小学阶段开展人工智能教育。然而，如何科学、 高效、全面开展中小学的人工智能教育，仍然是我国基础教育领域所面临的难题。本文从我国目前中小学人工智能教育发展的现状及存在问题出发，针对我国中小学人工智能教育课程存在的不足提出了一些基本建议。

关键词：中小学教育；人工智能现状；发展策略

引言：人工智能作为新一代的产业革命和科学技术正在兴起，人工智能时代已经来临。有关人工智能发展的新模式和新应用加速涌现出新，我国也提出了要在中小学开展人工智能的普及教育，为我国转型成为科技强国做准备。显然，中小学人工智能教育目前已成为各国政府竞相关注的焦点。

1、中小学人工智能教育的现状

1.1中小学人工智能师资情况

继国务院2017年7月《新一代人工智能发展规划》、教育部2018年4月《教育信息化2.0行动计划》、2018年9月《关于人工智能背景下中小学编程教育发展的建议》之后，广州市也出台了《广州市创建“全国智慧教育示范区”实施方案》。广州市教育研究院积极开展人工智能方面的教研，并形成了主题引领下小专题集体备课的制度。而且从全广州市中小学信息技术科教师中甄选，建立起人工智能教师队伍。并由广州市教育研究院负责教研指导和培训，广州市电教馆人工智能教学平台使用，在2022年8月25日对教师队伍进行线上培训。切实提升中小学人工智能教师的数量和质量，为进一步落实“人工智能从娃娃抓起”的理念奠定基础。

1.2中小学信息技术课程开展现状

目前中小学人工智能课程单独开设正在部分地区试行，绝大多数地区仍然只开设信息技术课程，但在创客课程内容上侧重人工智能，而且各地内容不同，有Arduino创意开发、树莓派和Python编程等。主要内容是让学生了解人工智能是什么及人工智能的应用领域，学会人工智能的初步编程并进行创意开发。在学生心中撒下人工智能的种子，方能切实提升新时代少年的创新思维和能力。

当前在中小学开展人工智能教育也面临着很多困难和挑战。首先，在中小学阶段，人工智能的课程定位普遍还比较模糊。由于人工智能学科涉及计算机科学、数学、神经科学等多个领域，并且本身正处于快速发展的阶段，中小学的管理者也好，教师也好，基本都缺乏对人工智能学科的清晰认识，容易将其与编程教育、创客教育和机器人教育等混淆。其次，当前中小学人工智能教育会陷入不是太过注重理论，就是太过注重实践的两个极端。有些中小学的人工智能课堂教学照搬人工智能学科中较为深奥和复杂的理论模型，这些内容对学生的逻辑和数理能力均有较高要求，普通学生很难有深入的认知和全面的理解；有些课堂教学则只片面强调对人工智能应用的简单体验和实践，学生对人工智能概念和原理的学习往往停留在浅层认知阶段。另外，人工智能课程目前多以“校本课程”的形式开设，课程体系的庞杂造成了教材和资源的良莠不齐。总之，当前中小学人工智能教育领域的机遇与挑战并存，其实施方式和发展方向也需进一步明确。

在广州，这种现象从2022年9月开始有所不同。广东省中小学教材审定委员会已经审定通过了3-8年级的《人工智能》专用教材，并且由广州市统一提供了配套的教学资源。还有由广州市电化教育馆统一部署的人工智能课程教学平台，按照云端+终端，以线上加线下相结合的方式，这就为全广州市中小学人工智能课程的顺利实施提供了市级的托底资源。这一举措将会让广州市中小学信息技术课程开展变得更加的全面化和规范化。

2、中小学人工智能教育存在的不足

2.1人工智能课程开发不完善

关于中小学人工智能课程的开发，从国家级课程、地方课程到校本课程，基本上都缺乏完善的课程体系。教学内容的碎片化，使得教学目标难以明晰。另外，各个学段之间的人工智能教育内容联系也不紧密，这就使得很难学生计算思维的培养与技能学习，同时教师也难以把握学情，直接的后果就是教学目标跟教学效果之间存在不少落差。而且像知识表示、推理方法、搜索策略、智能计算、机器学习、人工神经网络、模式识别等这些人工智能技术中的典型代表，其核心都是“大数据+算法”，一方面这些跟中小学生的生活和实践关联都不大，另一方面这些算法对于中小学生来说，太深奥晦涩了，运行过程也难以可视化。这就导致了课程教学两极分化：一类是纯讲授、满堂灌，完全没办法吸引学生的兴趣；另一类是纯操作，实践加演示，但不人工智能的基本原理和方法技术却没有涉及，这样的课堂看似热闹，但学生实际收获不大。广州市统一的《人工智能》教材的实施，使广州市人工智能这一课程的规范化变得指日可待。

1.2人工智能师范生培养人数不足

目前中小学缺少既具备人工智能专业知识又具备教育方法的人工智能教师，这主要有以下两方面原因：一是中小学人工智能教育不纳入中考和会考的科目范围，人工智能师范生对口就业学校招聘教师名额较少。师范生就职成功后，在学校除承担信息技术教学外，还需要负责全校的电脑、网络维护等工作，工作繁重。 二是随着互联网的快速发展，企业对计算机类人才的需求量日益加大，甚至不惜以高薪“抢人”，致使部分师范生在毕业之后选择进入企业工作。有资料表明，现有中小学信息技术教师团队中，仅有不到35%的教师是出身信息技术专业的师范生，这些教师可以为学生讲解部分人工智能课程。虽然广州市对信息技术教师进行了统一的培训，但也摆脱不了人工智能教师师资不足的矛盾。还有待市、区出台相关的政策来解决这个问题。

1.3人工智能教育教学资源不均衡

广州等一线城市的中小学已单独开设人工智能课程，正式使用人工智能教材，实验资源完备；部分地区的学校有创客教育实验室，但没有专业的人工智能师资，只有信息技术教师，可以借助部分实验资源，让学生简单了解人工智能；有些地区的中小学没有设立人工智能实验室，甚至全校仅有一名信息技术教师，还是其他学科教师转岗而来。 可见，不同地区人工智能的教学资源严重不均衡。

3、中小学人工智能教育发展建议

3.1完善人工智能课程体系

中小学应确立人工智能课程教学目标，丰富教学内容，组织人工智能课程的优秀教师、高校知名学者以及企业专家共同参与人工智能课程的开发，开发出一套适合中小学生身心发展的人工智能课程体系。学校在开设人工智能课程之前要先做好定位，组织校内外教师进行校本教材开发，结合区域特色开办校本课程。人工智能虽然是新兴学科。但它并不是一门孤立的学科，教师在教学过程中要关注人工智能课程和其他学科之间的联系，站在学生的角度去考虑，如何通过人工智能课程促进学生的身心和智力发展，使人工智能课程变得更具科学性和知识性。

3.2重视高校人工智能人才培养

重视高等学校人工智能师范专业的人才培养是十分必要的。对于设置人工智能专业的高等师范院校，政府应加大支持力度，适当增加高校师范专业的招生人数。高校要认真落实国家制定的培养人工智能教师的标准，注重师范生培养。学生在校学习期间，要进入中小学进行教育见习、教育实习和教育研习，通过实践来提高自身的专业能力和教学水平。中小学要严格把控教师的教学质量，综合评定教师教学效果。 教师可结合学生特点，创设情境，营造氛围轻松、助于思考的课堂，将人工智能专业知识有效地传授学生，有效地调动学生学习积极性。 同时，教师可以运用以赛促学的方式，加深学生对创客及人工智能的认识。

3.3加大人工智能教育的资金投入

为了推进中小学人工智能教学资源建设，政府应加大对落后地区中小学人工智能教育的资金投入，为当地学校配备人工智能教学实验室等相关资源。 对于不发达地区，国家应支持不同学校的学生跨校学习，共同使用一个人工智能教学实验室，分批次进行操作。 随着教育技术的发展，教师的教法和学生的学法也发生了变化。 线上线下混合式教学使学生从传统的课堂学习转向了不受时间和空间约束的学习，并且线上录播课程可以让学生反复观看学习。 国家鼓励创建线上共享的自主学习平台，将知识点通过媒体手段以通俗易懂的形式向学生呈现，为学生提供学习所需的丰富电子资源以及能与教师直接进行交流的网上论坛，使得偏远地区的学生也有机会共享到与城市学生同样的学习资源。

结束语：

如今的时代已由信息化时代转向了人工智能时代，在中小学课堂中开展人工智能课程，有利于促进学生相关的高阶思维能力的发展。目前我国开展人工智能教育课程在中小学开设效果不是特别乐观，中小学人工智能课程应研制出完整的课程标准，明确其教学的目标和内容，建立起一支人工智能专业素质过硬的教师队伍，完善课程的体系以及教学资源，为人工智能教育保驾护航。

参考文献：

[1] 郭芳竹,刘光洁,刘妍.中小学人工智能教育现状及发展策略[J].长春师范大学学报,2022,41(4):147-150.

[2] 卢宇,宋佳宸.中小学人工智能教育的现状、实施与发展[J].人工智能,2022(2):8-13.

[3] 王冬青,汪婷婷,汤化涛.我国中小学人工智能课程发展现状及策略研究[J].教育信息技术,2022(1):3-8.