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中小学开展人工智能教育的挑战、重点和策略

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张珊珊杜晓敏张安然

摘要：开展人工智能教育是时代发展对于中小学教育提出的新要求。中小学人工智能教育的推进，首先需要厘清人工智能教育的概念和内涵，将人工智能的学习层面与应用层面予以区分。人工智能教育在顶层设计、课程设置、课程内容、教材开发、教学形态、实施路径等方面均面临着一系列挑战。中小学人工智能教育，可以将课程资源建设、教育生态圈建设、智能化校园、人工智能技术的价值引导等作为实施重点。基于创新扩散理论，对人工智能教育的认知、说服、决策、执行、确认五个阶段进行了梳理。

关键词：人工智能教育;挑战;创新扩散;策略

中图分类号：G434

文献标识码：A

时代的发展进步离不开科技创新和教育进步。新世纪以来，信息技术飞速发展，新技术、新知识正在以指数形态迅速膨胀、加速生成，信息化对于经济社会发展的重要支撑和引领作用日益凸显，人们的生产、生活和思维方式都发生了明显的变革。人工智能的发展已成为各个国家的重要战略，各国都亟需培养一批人工智能人才，在中小学实施人工智能教育已成为国际社会发展的共同趋势。发展人工智能教育已成为我国当前的重要战略任务。教育是面向未来的事业，承担着为党育人、为国育才的历史使命，在经济社会发展中具有全局性、战略性、基础性的作用，人工智能教育成为教育部门、学校亟需推进的一项重要工作。

一、中小学人工智能教育概念辨析

当前，人工智能教育有一系列相关概念，如人工智能教育、教育人工智能、人工智能+教育、智能教育、人工智能专题教育、人工智能学科教育、人工智能赋能教育、人工智能教育应用、人工智能化教育等。虽然这些概念在内涵和外延上有所异同，但是一般来说，按其内容指向性，主要有三种阐释：一是人工智能专项教育，是提升人的人工智能素养的泛学科性教育。主要指向人工智能学习层面，“培养学生人工智能的知识、原理，体验和实践人工智能的技术，并运用技术尝试创新性解决实际问题的一种课程”[1]。人工智能教育是指将人工智能作为教与学内容的教育型态，主要包括实施全民人工智能教育科普、在中小学设置人工智能相关课程，以及在高等教育开设人工智能专业培养高层次人才。培养大批具有创新能力和合作精神的人工智能人才，是其重要使命[2]。二是教育人工智能，又称为人工智能赋能教育、人工智能+教育等，这是对人工智能教育较为普适性的理解，是把人工智能技术作为改进学校管理、教师教学和学生学习的技术支持和核心方式，以提高管理效能、提高教学效率、实现个性化精准学习，主要指向于人工智能应用层面，如基于人工智能技术的自适应学习、英语口语评测、作业批改、小助教以及校园建设等。第三种对于人工智能教育的理解则是对上述两种阐释的统整，既包括专题教育，更涵盖人工智能技术在教育教学和管理中的应用，实现了学习和应用的统一性。此外，由于人工智能教育还处在起步阶段，许多中小学和社会机构虽然都在尝试开设不同的与人工智能相关的课程，但存在著不少误区，如简单地把人工智能课程定义为计算机技术课程;把创客教育、STEAM教育等内容完全移植到人工智能教育课程名下;把人工智能课程窄化为编程语言课程等等。

本文的研究重点为人工智能专项教育。在教育技术领域内，已经对人工智能教育有了一定的研究，这些研究主要探讨人工智能的内涵和外延、技术发展水平、教育应用热点、人工智能与STEAM课程的融合等。我国部分区域推进人工智能教育的探索实践方兴未艾，但是相关的推进模式、策略研究较少。本文将从中小学人工智能教育面临的挑战、实施重点等进行分析，并基于“创新扩散理论”模型，提出推进中小学人工智能教育的具体实施策略。

二、中小学人工智能教育面临的挑战

我国中小学人工智能教育政策始于2017年，国务院发布《新一代人工智能发展规划》，明确“人工智能成为国际竞争的新焦点，应逐步开展全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程、逐步推广编程教育、建设人工智能学科，以培养复合型人才，形成我国人工智能人才高地”。2018年4月，教育部印发的《高等学校人工智能创新行动计划》中提出，在中小学阶段引入人工智能普及教育[3]。我国部分省市、中小学校已经开始实施人工智能教育。2018年，是我国人工智能教育元年。2019年，教育部确定北京、广州、深圳、武汉和西安五个区域为全国第一批人工智能教育试点落地城市。2020年，中小学人工智能教育呈现出蓬勃发展之势。但是，由于人工智能教育属于新生事物，任何事物的发展都是曲折性和前进性的统一，需要经历萌芽、发生、发展、成熟等发展阶段。在人工智能教育发展的当前阶段，其规范性、统一性、完整性的缺失是一种客观存在，需要理性认识当前人工智能教育所面临的一系列挑战。

（一）顶层设计需要具体化

国家层面已经对中小学人工智能教育提出了明确要求。《新一代人工智能发展