中小学人工智能教育的全球实践

　　文_ 杨敏

　　2016 年3 月，DeepMind 公司开发的人工智能AlphaGo 以4:1 的成绩战胜了韩国围棋职业九段棋手李世石，举世震惊。作为第四次工业革命的技术引领，人工智能成为新一轮产业变革的重要驱动力量，并将为人类社会的发展带来根本性变革。培养人工智能人才，成为世界各国实现人工智能国家战略和提升全球竞争力的重中之重。2019 年5 月，联合国教科文组织在《北京共识——人工智能与教育》报告中提出，“将人工智能相关技能纳入中小学校课程和职业技术教育与培训以及高等教育的资历认证体系中”。在基础教育阶段布局人工智能教育，不仅是培养学生适应未来智能时代的必然要求，更是世界各国应对人工智能高速发展趋势的必然路径。

　　中小学人工智能教育的顶层设计

　　在席卷全球的人工智能大潮下，世界主要国家纷纷出台了在基础教育阶段实施人工智能教育的国家政策。2018 年5 月，美国人工智能协会（AAAI）和美国计算机科学教师协会（CSTA）联合成立了中小学人工智能教育指导工作组，由卡耐基梅隆大学教授、美国人工智能领域著名研究者大卫·图雷斯基担任工作组组长。该工作组负责为K-12 阶段的人工智能教育设计国家指南、为教师开发人工智能资源目录，以及推动形成K-12AI 资源的开发社区。

　　作为全球创新型国家，日本在《人工智能战略2019》中提出了要在2025 年成为“世界第一人工智能人才大国”的战略目标。而早在2018 年３月，日本即出台了《小学编程教育实施步骤》，强调编程教育要与各学科相结合，培养学生的科学思维、创新思维，以适应未来人工智能时代的要求。

　　芬兰是欧盟成员国中最早将人工智能发展列入国家战略的国家，也是尤其注重创新型教育的国家。早在2014 年，芬兰就将编程课纳入新的课程标准《国家基础教育核心课程2014》。2016 年，将编程课作为中小学必修课实施。

　　中小学人工智能教育的实施现状

　　作为在基础教育阶段实施人工智能教育的第一梯队国家，美国、日本、新加坡、芬兰等国家均制定了分阶段的课程目标和课程体系。小学阶段一般以了解基本概念、体验人工智能的简易应用为主，教学方式相对灵活，旨在激发学生对人工智能的兴趣。中学阶段则要求学生参与操作和实践，以提升其创新思维和解决问题的能力。

　　由美国中小学人工智能教育指导工作组制定的国家指南将中小学生需要了解的人工智能知识分成了5 个主题：感知、表示和推理、机器学习、人机交互、社会影响。其规划的中小学生人工智能教育均以这5 个主题为基本框架，并在此基础上设计了各主题的主要概念和各学段不同层次的学习目标。日本、芬兰等国家将编程课纳入人工智能教育培养体系，以培养学生的计算思维、设计思维和问题解决能力。由芬兰政府支持的芬兰教育协会（Education Finland）与芬兰教育联盟（Education Alliance Finland）创建了专门的编程学校，深度挖掘编程与人工智能之间的内在逻辑，为中小学校提供了从理论到实践的指导。日本以编程教育为抓手，按学生的认知能力划分课程阶段，逐步提升学生对人工智能的认知能力与技术能力。截至目前，日本所有的中小学校都将编程教育列为必修课，同时注重将编程思维融入其他科目。

　　在中小学阶段实施人工智能教育，对教师的数字素养也提出了更高的要求。《北京共识——人工智能与教育》指出，要“强化教师培训机构并制定适当的能力建设方案，支持教师为在富含人工智能的教育环境中有效工作做好准备”。芬兰国家教育委员会投入了充分的资金大力开展教师编程培训，帮助教师理解编程并将之作为教学和学习的工具。韩国教育部将“数字素养”纳入教师的职业标准，并建立了人工智能教育联盟与政策实验室（AI Eduction Alliance &Policy Lab），作为未来教师人工智能素养提升的专门机构和学习平台。

　　社会资源体系建设

　　人工智能教育的实施是一项系统工程，涉及政府、学校、教师等多方主体。一般来说，世界主要发达国家多以“政府为主导，地方协同，企业、民间组织和高校参与”的方式，从资源平台、可视化环境建设等方面来构建人工智能教育体系。

　　美国中小学人工智能教育指导工作组推出了“AI4K12”在线平台，对现有的人工智能教育的实体资源，诸如教科书等进行了信息化处理，并建立了面向全美50 个州的免费资源库，以支持全美各地的中小学人工智能教育。韩国教育部近年来重点推广“人工智能数字教科书”，在中小学的多个学科中引入AI 数字教科书，以支持中小学生的个性化学习。

　　除了数字资源平台建设，芬兰、日本为帮助教师在课堂上顺利开展编程教育，还特别重视可视化编程环境的建设。芬兰政府一方面加大资金投入，并与知名IT 公司合作，为学生提供编程学习的硬件支持；另一方面，部分学校与游戏公司共同开发基于游戏的数字资源和平台，以激发学生对编程的兴趣。日本文部科学省在２０１８年制定了《教育领域ＩＣＴ环境发展五年计划（２０１８—２０２２）》，提出每年提供1805 亿日元用于学校ＩＣＴ环境的建设。

　　在全球中小学阶段的人工智能教育实践中，目前仍存在着软硬件资源缺乏、教学模式较为单一、师资紧缺等问题，但联合国教科文组织对于人工智能教育可能带来的各地区数字鸿沟加剧的现象格外关注。《北京共识——人工智能与教育》认为，人工智能教育的相关政策必须促进公平和普惠地获取人工智能技术，以在全球范围内促进教育公平和教育平等。

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