做智能化社会的合格公民<br/>——探讨智能化时代人工智能教育的核心素养

做智能化社会的合格公民
——探讨智能化时代人工智能教育的核心素养

2018-06-09艾伦

中国现代教育装备 2018年8期

艾伦

当中小学人工智能课程设立的课题被提出后，课程标准、教材建设、师资培训、实验室配置等一系列问题都摆在了人们的面前。其中，最为核心的问题是中小学人工智能课程标准的建立，而课程标准中的教育教学目标成为人们关注的焦点，这是因为在此教育教学目标中必须首先将人工智能课程的核心素养目标加以确定。于是，人工智能课程的核心素养是什么，它的作用是什么，如何对它进行评价等都成为亟待解决的问题。本文从智能化社会对合格公民的要求出发，分析智能化时代中小学生应具备的技能和价值观(competencies and values)，并希望据此初步讨论清楚中小学人工智能课程的核心素养概念。

一、智能化社会与智能化时代

人类社会经历了几千年的农业化和几百年的工业化以后，正在从几十年的信息化时代快速地转入人工智能(Artificial Intelligence，简写为AI)化，对即将来临的这样一个社会或时代，人们将其称为智能化社会或智能化时代。智能化社会与智能化时代是对同一个事物的两种不同称呼，从社会历史发展的角度看，它们都是时间概念，都标志着人类的发展进入了某个特定的阶段。但是，如果从社会通常的定义“在特定环境下形成的个体间的存在关系之总和”出发，用智能化社会这个称呼是强调了人们的一种空间关系，而用智能化时代这个称呼则强调了具有这种“特定环境”的一个时间概念。我们在这里使用两种不同的名称，并强调它们的空间性和时间性，是为了在后面讨论中小学人工智能教育核心素养时使得一些问题更加容易表述。

1.智能化时代的工具

智能化时代其实是人工智能科学与技术以及实际应用得到快速发展的时代。人工智能的发明为人类创造出一种全新概念的工具，人工智能产品是为人类进一步发展和提高生活水平而制造出的高级装备。工具或装备的发明总是为了延伸或取代人类肌体一些器官的功能，从工具论或装备论的角度审视人类的身体，人体具有肢体(四肢)、感官(眼耳鼻舌身)和大脑这些主要功能器官，而人类发展的不同时期，工具或装备对这些功能器官的作用不断地在延伸与取代之间变化着：(1)农牧猎时代，人类发明的简陋工具延伸了人类肢体的功能；(2)工业化时代，人类发明的工业技术工具取代了人类肢体的功能，且延伸了人类感觉器官和发声器官的功能；(3)信息化时代，人类发明的信息技术工具取代了人类感觉器官和发声器官的功能，且延伸了人类大脑的部分功能；(4)智能化时代，人类发明的人工智能工具将取代人类大脑的部分功能。表1更加直观地开列出了这些变化的具体内容。

表1 工具的时代变化

其实，上述这些时代之间并不存在明显的时间界限，社会发展是一个渐进过程，我们目前所处的时代就是从信息化时代向智能化时代发展的过渡时期，这一时期的人工智能被称为“弱人工智能”。

2.智能化社会的3个版本

在人工智能研究领域，为了更加深入地进行研究，人们又将上述的智能化社会做了进一步细分，分为3个不同的版本，并赋予了它们相应的概念。

(1)弱人工智能[1](Artificial Narrow Intelligence，简写为ANI)社会。在ANI社会，人们已经能够制造出进行推理和问题解决的智能机器，这些机器看起来像是具有了人类智能，但因为没有自主意识所以并非真正拥有人类智能。这类智能机器一般表现为单一功能型或专用型，其特点是它不能根据自己的意识独立完成其他类型的任务或复合型的任务。例如：“Alpha Go”可以战胜人类世界围棋冠军却不会打桥牌；扫地智能机器人可以将地面清理干净却不能洗去衣服上的污渍。

(2)强人工智能[2](Artificial General Intelligence，简写为AGI)社会。在AGI社会，电脑(计算机硬件)已经具备了人类大脑的类似结构，程序(计算机软件)则实现了人类意识与思维，这样的智能机器具有了人类的所有感觉器官功能，并完全像人类一样思维和行动。近期在中国、美国、英国以及日本等国家出现的仿人机器人应该属于AGI的雏形。

(3)超人工智能[3](Artificial Super intelligence，简写为ASI)社会。英国牛津大学哲学系教授、人类未来研究院主任尼克·波斯特洛姆首先提出了ASI社会的概念，在他的《超级智能：路线图、危险性与应对策略》一书中把ASI定义为“在几乎所有领域都比最聪明的人类大脑都聪明很多，包括科学创新、通识和社交技能。”ASI社会在目前还只是作为一个概念提出来，是否真的能够实现，或者在AGI后时代发展过程中又会出现什么突变情况而使得人类社会走向了另一条道路还在人们的争论中。

3.人工智能引发的哲学问题

面对即将到来的智能化时代，人类会在各个领域接受各种新的挑战，其中最为根本的是来自哲学的挑战，因为哲学本来就是为了解决人的生死观而产生的学问。成素梅在《智能化社会的十大哲学挑战》一文中提出了人类面临的伦理、道德、人生观等问题[4]。该文中，作者以哲学家的口吻，用哲学语言描述了智能化社会人工智能对人类的挑战。哲学语言一般都是十分晦涩、难懂的语言，因为哲学家就是要说出那些最难以说的话、最难以阐释的道理。本节，笔者则要尝试将那些哲学论述按照原来的顺序用通俗的语言做一些“翻译”工作，以使我们对智能化社会面临的问题更加清晰，对人工智能教育核心素养的分析更加有利。

(1)对智能的理解。人工智能是模仿与延伸人类智能，所以对人类智能概念的界定就决定了人工智能的发展。在人们对智能的确切概念还没有建立起来时，人工智能技术与产品已经扑面而来，于是给人们带来了神秘感与恐惧感。早期，人们认为智能就是逻辑性思维与推理，所以对人工智能的实现就是依靠计算机逻辑性的智能算法程序；这个时期的人工智能理论称为符号主义或逻辑主义。以后，人们通过对人类大脑和神经系统的研究，认为智能是由于各个相关单元相互有机地联结在一起时自行产生的一种功能(非线性、自组织)，只要具有大型的计算机系统、并行计算，人工智能就能实现；这个时期的人工智能理论称为联结主义、结构主义或建构主义。再以后，网络化、大数据、云计算的出现使得智能机器可以通过计算机网络进行自主学习，自动建立知识体系，则智能与人工智能又被赋予了新的概念。智能到底是什么？人工智能到底如何实现？这些基本概念是人们亟待解决的问题。

(2)思维方式的变更。这是《智能化社会的十大哲学挑战》一文中作者提出的第二大哲学挑战，并指出是由于出现了“大数据”这个事物而产生的。但是，大数据的出现不仅是智能化社会的标志，同时也是信息化社会的产物，所以将其认定为只有在智能化社会才出现的挑战就显得有些牵强。人类的思维被认为是人类智能的最主要表现，所以人工智能的最主要功能也就是用来模拟或延伸人类的思维，而大数据的出现却改变了传统的思维方式。被称为大数据时代预言家的维克托·迈尔-舍恩伯格在他《大数据时代》一书中对大数据及其特点做出了详细的描述，指出作为预测和分析的重要工具，大数据具有3个非常典型的特征：①“全数据模式，样本 = 总体”；②“不是精确性，而是混杂性”；③“不是因果关系，而是相关关系”[5]。思维方式是人类在遇到问题时分析问题、解决问题的思路。大数据出现前，人们的思维方式是还原论式的，即为因果性思维或使问题简单化。例如：对复杂的宏观物体运动过程，牛顿用简单的动力学定律解析表达式 f = ma 描述；对复杂的物质世界本质，爱因斯坦用简单的质能关系解析表达式 E = mc2描述；这些表达式使复杂问题简单化，它们等号两边的变量之间具有因果关系。大数据思维方式“不是因果关系，而是相关关系”，它是建立在统计学基础上的相关性分析，事物之间的相关性关系不是因果性关系，相关性只是因果性的必要条件而非充分条件。大数据虽然不能提供描述事物间因果关系的简明解析表达式，但却告诉了人们解决问题的可能性，为了解决问题不必非要去寻找产生问题的原因，只要有办法解决问题即可，其思维方式发生了重大变化。智能化社会、智能机器都具有大数据互联网智能终端的特性，它们的知识来源于网络大数据，其思维方式与还原论思维方式截然不同，人类必须快速适应这种新型的思维方式。

(3)个人隐私问题。与上述的第二大挑战一样，个人隐私的暴露和不可控现象同样是信息化社会带来的问题，只是在智能化社会问题更加严重、突出。信息化社会人们对无线互联网的依赖已经形成，社会中每个人的行踪轨迹、取向爱好、性格特点等都毫无保留地被记录在大数据中。另外，智能化社会的智能机器同时也都是互联网云终端，它们与互联网之间的数据交换是双方向的，家庭服务的智能化使得人们的个人隐私公开化，而且自己对这些隐私数据没有控制权与删除权。这种情况下，使得人类的伦理道德和社会法律都面临新的挑战。道德是讲求自律，它约束着人们的思想意识，告诉人们应该怎样做；法律是要求他律，它限制着人们的行为举止，规定人们不该做什么。人们隐私权的丧失，对掌控互联网大数据的人类和智能机器来说都具有伦理道德如何重新定位，社会法律如何重新制定的问题，而对智能机器的道德自律和法律限定在技术上如何实现显然应该成为一个重要的研究课题。

(4)新的生死观。人类早期哲学、宗教以及艺术的产生，皆是因为人人都要面对那终将到来的死亡而做出的选择。人们希望自己的肉体虽然死亡了，但是只要灵魂或精神仍然存在就不可怕，哲学、宗教和艺术则给出了灵魂的不同含义。而人工智能的出现又给人们提供了一个新的选择，试想一个智能机器完全可以将一个人的思维、心灵、精神等接受和继承过来，当这个人的肉体消失后，他或她的精神意识、音容笑貌、行为举止仍然被这台智能机器继续表现着，于是这个人的灵魂甚至肌体(被智能机器取代了的)都得到了永生。如果这点能够被人们接受或认可，这将是智能化社会对人类最大的哲学挑战了，因为它改变了人们的生死观，同时也就改变了人们的世界观、价值观。看待现存的自然世界，人们有两个基本的变量：时间和空间，这个时间是由于人人都要面对那终将到来的死亡而感悟出来的本征的时间，这个空间则是因为人们肌体的存在而察觉到的三维的空间。灵魂与肌体的永生在改变人的世界观的同时必然会使得人们对人生价值的理解也发生相应的变化。

(5)新出现的生命体。这是上一个挑战的延续，只不过表现形式不同，在这里强调了人类的肌体逐渐地被其他非源生物所代替而引发的问题。随着生物医学的发展，人们身体上那些因疾患而失效的器官可以用其他人的、其他生物(动物)的甚至人工制造的相应器官或器件进行移植与取代。设想当一个人为了生命的延长以至于永生，他或她的所有器官都被替换掉后，这个人还是原来那个人吗？这个问题不一定只有智能化社会才会被提出，但智能化社会使得人类面临的这个挑战更加现实而且严峻。古希腊哲学家赫拉克利特认为世界万物是在流变着的，“人不能两次踏入同一条河”。其实人的身体也是在流变着的，构成身体的细胞无时无刻不在更新着，每一个人既是他自己，同时又不是他自己。一颗小树苗长成了参天大树，但仍然是原来这棵树；一个初生的婴儿长成了成年人，但仍然是原来这个人；他(它)们虽然变化了，但仍然是原来那个东西，这是人们对生命体的基本认知。可是现在的问题变成了这样：一颗经过嫁接的树是否还是原来那棵树？一个经历了换头手术的人是否还是原来那个人？或者说做换头手术的两者中哪一个才是现在的这个人？新出现的这个生命体不是自然成长起来的，而是人工创造的，它的出现同样会带来社会伦理问题的震动。

(6)自我意识的改变。在《智能化社会的十大哲学挑战》一文中被赋予第六大挑战的是人类对“自我意识”的改变，文章认为“人的数字化生存，有可能使得理性——自主的、与身体无关的自我意识，被第三空间中的社会——关系的、与身体相关的自我意识取而代之，这是人类面临的重构自我概念的挑战。”这段论述是该文中最难理解的一部分，同时也是最不具有挑战性的一个问题。说它不具有挑战性，是因为中西方的文化差异性造成了对这个问题具有完全不同的认知。自我意识(Self-consciousness)就是如何看待和对待“自我”，这在西方是一个被十分看重的概念，与人格、自主、自由、人权、私有财产等紧密联系在一起。一个人的人格(Personality)是与他的肉体无关的，“自我”与人格具有高度相关性[6]，而私有财产是人格的外部体现，黑格尔在他的《法哲学原理》一书中说：“私有财产是人格的外部定在”。同样，笛卡尔所谓“我思故我在”的“我”也不是肉体的我，而是那个人格的“自我”。为了尝试着把这个问题解释清楚，在这里举一个通俗的例子。设想某人甲有一部不错的手机，这个手机是甲的私有财产，别人无权把这部手机拿走归为己有，如果拿走就是不尊重甲的人格，侵犯了甲的人权，甲的人格既被社会道德约束同时也受到社会法律保护。但是在西方，人们其实是将具有这个手机占有权的事物理解为那个与甲肉体无关的人格，因为即使甲已经去世了，他的肉体被烧成了灰，别人也无权将他的手机私自拿走，而必须遵照他的遗嘱，尊重他的人格，保证他的人权。在具有宗教信仰的西方，人们认为私有财产是神圣不可侵犯的，人的这种权力是上帝赋予的，即所谓“天赋人权”。西方上述这些观念对于中国人来说就表现得非常淡漠，中国人并不将人格与人的肉体做严格意义上的区分，所以在信息化时代，在网络环境下，在微信朋友圈中，在所谓的“第三空间”中，对人们自我意识的观念也就不会造成重大影响。

(7)新的价值观。这个在智能化社会来自剩余时间的挑战，实质上是对人生价值意义上的考验，人生的价值就是人的存在价值，也就是如何有效利用自己人生时间的态度[7]。智能机器的大量涌现将会逐步取替人类的全部劳动，表现为逐步取代人们社会中所有种类的工作，其中既有体力劳动也有脑力劳动。即使有人认为人类虽然失去了原有的工作，却会出现一些更新的、智能机器不能胜任的工作必须由人类去完成，但是按照人工智能的发展模式，这样的一些工作也终将会被人类开发出更加新型的智能机器所取代，这个总的趋势将促使人类被闲置下来。不仅如此，还存在一个人类基因面临转变的问题。一般认为，人类的出现是基因突变的结果，这一突变使人类脱离类人猿而成为人类，以后人类就一直客观上为维持自己的基因不再发生变化而不断地通过劳动改变着自己的生存环境，而不是通过改变自己的基因来适应自然环境。人类存在于两个世界，一个是自然世界，另一个是社会世界，人类在面对自然世界时是自私的、利己的(利于人类自身)，反映了基因的本性[8]；而人类在面对自己的社会世界时所奉献的劳动则是利他的(利于整个社会发展)，“自私的基因”在这里被人性抑制住了。智能化社会智能机器对人类劳动的取代，以及能够改变人类基因的技术的出现都将要使人类做出一些彻底的改变，特别是价值观方面面临的挑战，因为这是人与非人类最根本的区别。

(8)人工智能具有的思维形态。这是在《智能化社会的十大哲学挑战》一文中描述得最清楚不过的一个挑战，所以这里仅做一些简单补充。从工具论或装备论的角度分析，人类农业化社会、工业化社会以及信息化社会被制造出来的所有物化的技术工具(或装备)都具有物质的形态。但是信息化社会开始出现非物化的技术工具(或装备)，如各种形式的计算机软件，这些软件在制作时就被赋予了制作者本人的意志，反映着制作者的意识形态。到智能化社会，物化的智能机器不仅在其主宰的软件中反映着制作者的意识形态，人工智能的发展使得智能机器自己都有可能成为具有意识形态的新型存在物。我们知道，意识形态属于思维形态(thought form)，思维形态是不同于物质形态(physical form)的，物质形态没有正误之分，而思维形态是具有正误之别的。例如，日出日落是一种物质形态，我们不能说日出日落谁正谁误，或者日出日落现象是正确的还是错误的。但是，思维形态却不是这样，由于人们存在文化信仰、专业背景、知识结构、观察视角以及价值取向等方面的差异，就会对同一个事物产生截然不同的判断结论与迥然相异的态度立场。社会中，人的思想靠道德约束，人的行为靠法律限制，智能机器是人工制造，所以它们的思维应该由技术标准规定进行控制。

(9)人工智能产生的知识。这似乎应该仅是对哲学认识论形成的挑战，在这里笔者无能对其进行深入解释，只可做个简单的说明。对世界本原(本体)的认识，不同的哲学学派有着不同的观点，有可知论与不可知论，有一元论与二元论，有先验论与“后验论”，有主观论与客观论，有内因论与外因论，有感知与顿悟，有行为主义、认知主义与建构主义等等。但是这些认识都是人的思维形态，是人类头脑中概念的建立，是独立思考后形成的。从信息化社会就开始出现了智能软件，这些智能软件能够通过互联网、大数据等获得信息(或知识)，而智能化社会的智能软件和智能机器功能更加强大，人类的知识和对世界的认识是与智能机器共同建立的，不再只是通过自己头脑独立形成的了，哲学认识论面临着智能机器思维的挑战。

(10)问责与法律。智能机器犯法应该向谁问责，是否应该对智能机器的社会行为进行法律约束？这些都是智能化社会到来时人们面临的社会问题。由于人的思维形态是有正误之别的，而人工智能又是由人类赋予了自己意志的，所以智能机器不犯错误的概率几乎为零。当智能机器在社会中出现了问题、触犯了人类法律，对其追责的依据是技术标准还是社会法律?这个疑问涉及阿西莫夫三定律(或三原则)，需要讨论的内容较多，笔者将其放到下面的“4 人工智能标准化与元标准”中进行详细讨论。

面对智能化社会即将到来，人们的思维方式和价值取向都要发生变化，这对中小学人工智能课程的学生核心素养的建立也要发生重要影响，在这里讨论上述这些哲学挑战问题，就是为探讨中小学学生与教师智能化时代核心素养的建立与培养问题做好思想准备。总结上述相对于《智能化社会的十大哲学挑战》的十个问题，大致可以分为以下三类。

(1)人与工具的关系。这里所谓的工具既包括物化的工具也包括认知工具(人文的和科学的)。上述“十大挑战”中“对智能的理解”“思维方式的变更”“人工智能产生的知识”“人工智能具有的思维形态”4个问题应属于工具变化带来的挑战，反映了在智能化社会人类面对新的工具如何重塑与它们之间的关系。

(2)人与自我的关系。上述“十大挑战”中“新的生死观”“自我意识的改变”“新的价值观”3个问题应属于对新的“自我”认识造成的挑战，反映了智能化社会人类如何重新建立与“自我”的关系。

(3)人与社会的关系。上述“十大挑战”中“个人隐私问题”“新出现的生命体”“问责与法律”3个问题应属于对形成新的社会关系而造成的挑战，反映了智能化社会人类如何面对各种新的社会关系。

4.人工智能标准化与元标准

面对ANI，AGI，ASI社会的接踵而至，社会问题也会扑面而来，面对人类的社会问题人们依靠的是道德与法律，而对于人机(智能机器)共融的社会，笔者认为除了道德与法律之外还应该有更加科学的技术标准。

(1)阿西莫夫三定律

1950年美籍犹太人艾萨克·阿西莫夫的《我，机器人》一书正式出版，该书提出了“机器人学的三大法则”(Three Laws of Robotics)，也被称为“阿西莫夫三定律”，其内容后被该领域学者们扩充为四定律，开列如下：第零定律，机器人必须保护人类的整体利益不受伤害；第一定律，机器人不得伤害人类个体，或者目睹人类个体将遭受危险而袖手不管，除非这违反了机器人学第零定律；第二定律，机器人必须服从人给予它的命令，当该命令与第零定律或者第一定律冲突时例外；第三定律，机器人在不违反第零、第一、第二定律的情况下要尽可能保护自己的生存。

这些定律不断引起人们的争论，为了完善它们又先后出现了“五定律”或“五原则”，“七定律”或“七原则”等。在这无休止的争论中，人们其实忽略一个问题，那就是这些定律或原则是针对开发、设计、生产人工智能的人类的规定还是针对被开发的智能机器的规定，或者说这些定律或原则是属于道德规范、属于法律条文还是属于技术标准，进一步引发的问题是智能机器是否应该像人一样被对待，它们是否必须也要主动遵守社会道德和法律，还是被动地被技术标准限定住。

(2)对“机器智能”的限制

由人类设计、开发、制造与生产的智能机器属于人工智能，到AGI与ASI时代，人工智能有可能具有设计、开发、制造与生产智能机器的能力，由智能机器生产的智能机器似乎不应再属于人工智能，此处给它一个新的名称“机器智能”。为了保证人类的利益与社会的稳定，“机器智能”应该是被限制或被禁止的，人工智能技术标准应该对此做出严格规定。这是因为智能机器不受道德与法律的约束，人类赋予智能机器的负面思想意识有可能通过再造的“机器智能”得以放大。

(3)人工智能标准体系

工具或装备工业标准体系中，标准的类型可分为两大类：配备标准和质量标准。其中配备标准一般只出现在教育领域，特别是基础教育(中小学)与学前教育阶段，其他领域几乎都不存在配备标准。质量标准(包括工业产品质量标准和企事业管理质量标准等)在各个领域都普遍使用，其中产品质量标准对于人工智能的开发、设计、制造来说是十分重要的。而产品质量标准又可以细分为三类，它们是产品的性能质量标准、安全质量标准和功能质量标准。智能机器属于工业产品，所以人工智能标准体系的类型也应该有对其性能质量、安全质量和功能质量的标准规定。性能质量标准是对产品在几何结构、物理、化学、生物、电气等特性上的技术指标规定；安全质量标准是对产品在涉及使用者或消费者个人、生态环境、社会与国家安全方面的规定；功能质量标准则是对产品在适用性(Fitness for Purpose)、有效性方面的规定。其中，人工智能功能质量标准与性能质量标准分别是对智能机器产品在实现功能上和技术指标上的具体规定，在标准强度上为推荐性标准，标准体制可是国际标准、国家标准、行业标准、企业标准、地方标准和团体标准；人工智能安全质量标准是对智能机器产品在安全性方面的具体规定，涉及人类社会的安全、人身的安全，在强度上应为强制性标准，标准体制应为国际标准或国家标准。

(4)人工智能元标准

所谓元标准(Meta-Standard)，简单地说就是制定标准的标准；从规定内容上看，元标准更加像法律文件。人工智能元标准与人工智能产品性能质量标准、功能质量标准以及安全质量标准是完全不同的，它是对智能机器产品的原则性规定，而不是具体项目的规定。人工智能元标准的内容正是以“阿西莫夫三定律”、四定律、五定律以及七定律的形式出现的原则性规定，它是保障智能机器产品不出现与人类伦理道德相悖、与人类社会法律相违的技术上的原始性要求。人工智能元标准在语言上的特点是否定句，即告知智能机器的开发、设计、制造者在原则上不应该做什么，所以它是制定智能机器产品性能质量标准、功能质量标准和安全质量标准的依据，是制定那些标准的标准。前文谈到，法律规定与道德约束不同，道德是讲求自律，它约束着人们的思想意识，告诉人们应该怎样做；法律是要求他律，它限制着人们的行为举止，规定人们不该做什么。在这一点上人工智能元标准更像法律文件。

总之，即将到来的智能化社会或智能化时代会带来一系列的社会问题，预测这些问题的出现，讨论如何设计有效的手段、采取必要的措施对于形成中小学人工智能课程教育教学的核心素养都是十分必要的。

二、核心素养

2014年3月30日，《教育部关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见(教基二〔2014〕4号)》(以下简称《意见》)正式发布，《意见》提出了要“研究制订学生发展核心素养体系和学业质量标准”，并依据学生发展核心素养体系实施“修订课程方案和课程标准”“改进学科教学的育人功能”“强化教师育人能力培养”等教育教学改革的具体任务。此后，关于中国学生发展核心素养的讨论逐渐热了起来。表2开列的信息是在网上进行“学生核心素养”关键词搜索，从2008年开始到2016年期间相关文献条目数、文献重点讨论内容以及高频次“核心素养”英文关键词变化的情况。从表2可见，2013年之前“学生核心素养”词汇已经出现，但是没有明确的概念界定，从2013年开始，尤其是2014年教育部发布了《意见》以后，对学生发展核心素养的讨论热情逐年成倍数地上升。

表2 “学生核心素养”关键词搜索结果

1.为什么要讨论学生核心素养问题

我们在此处讨论学生核心素养问题的目的有3个，它们都是围绕中小学开设人工智能课程以及中小学生进入即将到来的智能化社会所面对问题而展开的。

(1)建立学生核心素养与社会需求

其实在教育部2014年《意见》正式发布之前，关于学生核心素养的问题已经在进行研究了。中国学生发展核心素养研究课题组与北京师范大学发展心理研究所辛涛教授在他2013年撰写的《我国义务教育阶段学生核心素养模型的构建》一文中指出：“学生核心素养是从人的全面发展角度出发，体现‘促进人的全面发展、适应社会需要’这一要求，按照学生发展规律规定了一定教育经历后其必须拥有的基本素养和能力，解决的是‘培养什么样的人’的教育问题，是对教育目标的另一种诠释。”显然，让学生能够很好地适应社会是建立学生核心素养的最根本目的之一。中国作为人工智能快速发展的大国，帮助学生了解、认识和正确对待即将到来的智能化社会，适应这个社会的需求是中国学生发展核心素养体系应该体现和必须认真对待的问题。

(2)学生核心素养与中小学人工智能课程教学目标

2016年9月14日，《中国教育报》刊出的中国学生发展核心素养研究课题组负责人答记者问的文章中提到：“在价值定位方面，核心素养是党的教育方针的具体化，是连接宏观教育理念、培养目标与具体教育教学实践的中间环节。党的教育方针通过核心素养这一桥梁，可以转化为教育教学实践可用的、教育工作者易于理解的具体要求，明确学生应具备的必备品格和关键能力，从中观层面深入回答‘立什么德、树什么人’的根本问题，引领课程改革和育人模式变革。”[9]可以看出，党的教育方针以及素质教育是宏观的培养目标，中小学各个学科课程标准中的目标规定是微观的教学目标，而作为中观层面的学生核心素养是链接宏观目标与微观目标之间的一座“桥梁”。所以，为了将中小学人工智能课程教学目标准确定位，必须在此处将中国学生发展核心素养问题以及与中小学人工智能课程教学目标中学科核心素养目标的关系讨论清楚。

(3)政府文件对中小学人工智能课程的定位

2017年7月20日，国务院颁布了《新一代人工智能发展规划(国发〔2017〕35号)》。该规划的第五部分是“五、保障措施”，这部分由6个方面的问题构成，分别为：“制定促进人工智能发展的法律法规和伦理规范”“完善支持人工智能发展的重点政策”“建立人工智能技术标准和知识产权体系”“建立人工智能安全监管和评估体系”“大力加强人工智能劳动力培训”“广泛开展人工智能科普活动”。在第六方面“广泛开展人工智能科普活动”中明确指出：“支持开展形式多样的人工智能科普活动，鼓励广大科技工作者投身人工智能的科普与推广，全面提高全社会对人工智能的整体认知和应用水平。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。”[10]人工智能已成为国际竞争的新焦点，其事业的发展需要有一个牢固的社会基础，中小学人工智能课程就是为了这一目的而开设，以使得全民族的应用水平普遍提高、社会基础逐步牢固。在上述政府规划文件中，中小学人工智能课程是为了加强和巩固人工智能事业发展的社会基础而建立的。但是，要保障中小学生人工智能课程真正发挥作用，保证中小学生能够成为人工智能事业发展的牢固社会基础，就必须使他们逐步成为智能化社会的合格公民，所以无论对于人工智能发展的法律法规和道德规范、人工智能发展的重点政策、人工智能技术标准和知识产权体系、人工智能安全监管和评估体系以及人工智能劳动力培训等方面，学生的智能化社会核心素养问题都是至关重要的研究内容。

2.学生发展核心素养体系

世界上的先进国家和地区的教育几乎都具有针对本国的核心素养体系，一些国际组织出于全球发展和稳定的目的也都提出了核心素养教育问题。中国也不例外，于2014年正式构建了中国学生发展核心素养体系，目的是能够落实党的教育方针、培养全面发展的人。

(1)素质教育与核心素养

1993年2月13日中共中央、国务院印发了《中国教育改革和发展纲要(中发〔1993〕3号)》，该文件在“教育事业发展的目标、战略和指导方针”部分明确指出：“基础教育是提高民族素质的奠基工程，必须大力加强”和“中小学要由‘应试教育’转向全面提高国民素质的轨道”。此后，教育界有关“素质教育”与“应试教育”关系的讨论逐渐热烈起来，素质教育的概念由此而生。2010年7月29日正式发布的《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010～2020年)》对素质教育做出了最终的概念界定，素质教育就是“德育为先，能力为重，全面发展”培养人才的教育。所以，素质反映了一个被培养对象在知识的获得、能力的提高、道德的养成等多方面全方位发展的情况。

关于素质的概念，《教育大辞典》[11]将其界定为：“①(quality)个人先天具有的解剖生理特点。包括神经系统、感觉器官和运动器官的机能特点。②(quality)指公民或某种专门人才的基本品质。③(diathesis)指易患某种心理异常疾病的遗传因素。”其中前两个解释的英文词汇使用了“quality”，这个词同时具有质量、品质、才能、能力、技能等汉语的多种词意，但总的来说素质这个词所强调的是人具有的能力，而能力属于隐性知识，隐性知识中有许多具有“先验知识”的特点，即它们是先天具有、与生俱来的，后天的教育与训练可以加强它们的强度。素质的“质”，在这里有本质、本性的意思。

素养的“养”，在这里有养成、培养的意思。在《新华字典》中，对“素”的解释是“本色”，对“养”的解释是“培养”。而“在线新华字典”(http://xh.5156edu.com/html3/17069.html)中将词组“素养”的英文词汇译为“accomplishment”，汉语词义为：由训练和实践而获得的技巧或能力。所以，素质所谓的能力包括了先验的能力，素养所谓的能力则只强调后天获得的能力与技能。素养一词除了英译为accomplishment外，还可译为attainment，literacy，competency等。

国际上核心素养概念的提出是为了解决人们能够成功地生活和形成健全的社会，为此而使得人们具有满足上述要求的自觉意识和思维习惯。人们在讨论核心素养时使用更多的英译词汇是“core competencies and values”，其中competency亦可译为能力，而value则是价值或价值观的意思。所以，核心素养概念与素质教育的“德育为先，能力为重”要求是不相矛盾的，只是更加具体化和具有现实性。提出素质教育并非是完全排除应试教育，而是反对“唯应试教育”，中国现行公平教育制度下不可能根本消灭应试教育，应试能力是学生必备的能力之一。同样，现在提出的核心素养培养也不是要否定素质教育，而是要更好地达成素质教育的目标

(2)中国学生发展核心素养

根据辛涛教授在《我国义务教育阶段学生核心素养模型的构建》一文中的描述，中国学生发展核心素养体系是根据国际上的经济合作与发展组织(简称经合组织，英文缩写OECD)提出的核心素养框架以及多个国际组织和国家、地区的核心素养内容，并根据中国具体情况而建立起来的。经合组织提出的核心素养框架是围绕3个核心问题展开的，这3个核心问题分别是：使用工具、自主行动、在社会异质群体中互动；最终要达成的两个目标是：成功的生活、健全的社会。多个国际组织和国家、地区的核心素养内容基本上都是依据经合组织提出的核心素养框架而建立，他们将核心素养分为3个维度，并分别与经合组织核心素养框架中的3个核心问题一一对应，这3个维度及对应关系为：人与工具(对应使用工具)、人与自己(对应自主行动)、人与社会(对应在社会异质群体中互动)。

在《中国教育报》2016年9月14日刊出的中国学生发展核心素养研究课题组负责人答记者问的文章中，中国学生发展核心素养体系内容被归纳为三个维度、六大素养和十八个基本点，整理成表格形式后其详细内容开列在表3中。分析可见，表3中显示核心素养的三个维度与经合组织提出的3个核心问题以及多个国际组织和国家、地区核心素养内容的3个维度都是一一对应的，即：文化基础对应人与工具和使用工具、自主发展对应人与自己和自主行动、社会参与对应人与社会和社会异质群体互动。

表3 学生核心素养体系

(3)信息化社会与智能化社会的素养体现

核心素养问题的提出，最重要的是解决人们如何了解社会、面对社会和融入社会，针对不同的社会特点应该具有不同的考虑。对于目前的信息化社会特点，国际上提出的核心素养内容与中国学生发展核心素养内容存在着相同点，也存在着差异性。为了将该问题讨论清楚，此处引用了辛涛教授2013年《我国义务教育阶段学生核心素养模型的构建》一文中提供的国际组织、各国及地区核心素养内容详情的表格(见表4)。

表4 国际组织、各国及地区核心素养内容

表4(续)

通过对表3与表4的分析，可以看出以下一些问题。

①针对信息化社会，国际上和中国提出的核心素养都有相应的内容，如：经合组织的“互动地使用知识和信息”、欧盟的“信息素养”、美国的“信息技术素养”、芬兰的“信息素养与交际”、英国的“信息通讯”以及中国的“信息意识”等。

②针对智能化社会，国际上和中国提出的核心素养都没有相应的具体描述，或者说还都没有关于如何面对智能化社会的考虑。

③关于对信息素养的要求，国际上将这部分内容都放在了“人与工具”维度中，而中国则将这部分内容放在了“自主发展”维度，即相当于国际上的“人与自己”维度中。这一差异性反映出国际上大多数的国家和地区都把信息素养当作对信息技术这个工具的掌握程度，而中国则把信息素养当作重视与应用信息技术的能力水平。

④对学生核心素养目标达成程度的测量与评价有4种方式：主观定性评价、主观定量评价、客观定性评价以及客观定量评价，其中最科学的测量与评价方式是客观定量评价。国际上大多数的国家和地区都把信息素养要求放在“人与工具”维度，使测量学生对信息技术工具掌握程度的过程更加便于量化；而放在“人与自己”维度，采取测量学生重视与应用信息技术的能力水平这种方式是不易对这个能力变量进行量化的。

3.核心素养体系中对智能化社会问题缺失的原因分析

核心素养的核心是如何对待社会的问题，智能化时代的快速到来以及智能化社会带来的挑战使得我们不得不重新审视核心素养体系的完备性。造成核心素养体系中对智能化社会问题缺失的原因有多种，但最主要的是以下三点。

(1)相比较其他社会形式，智能化社会来得太快。前文谈到，人类经历了上千年的农业化社会、几百年的工业化社会和几十年的信息化社会，智能化社会的突然到来使得人们猝不及防，人们还没有时间认真梳理智能化社会将要带来的问题，更不能将这些问题体现在核心素养体系中，成为要求学生达成的目标。

(2)针对一个社会的核心素养体系的构建应该是在形成了的这个社会中进行的。例如，1993年美国政府提出了建设“国家信息基础设施”(National Information Infrastructure)的概念，亦称“信息高速公路”(Information Superhighway)计划，其特点是发展以国际互联网(Internet)为核心的信息技术(InformationTechno1ogy)在社会上各领域的应用，人们普遍认为人类从此进入了信息化社会。此后，1997年世界经合组织OECD启动了“素养的界定与遴选：理论和概念基础”项目(Definition and Selection of Competencies: Theoretical and Conceptual Foundations，简称DeSeCo)，并建立了核心素养体系，提出了对信息技术的要求。所以，在人类还未真正进入智能化社会的时期，核心素养中没有针对该社会的要求是可以理解的。

(3)构建核心素养体系的专家必须具有针对相关社会认知的知识结构，所以他们必须经历了那个社会，熟悉那个社会，从那个社会的需求出发对学生提出素养要求。在智能化社会还未正式到来的情况下构建核心素养体系时针对该社会提出具体要求是要求过高了一些。

中国学生发展核心素养体系中没有涉及针对智能化社会的相关内容，并不是说这个内容不重要，面对即将到来的智能化社会，考虑到中国学生的全面发展以及即将面临的考验，这部分内容应该和必须在中小学人工智能课程的核心素养中加以体现。

三、面对智能化时代中小学生核心素养的建立

在中小学课程标准的教学目标中对学生核心素养的要求称为学科核心素养或课程核心素养，中小学人工智能课程标准的建立必须考虑这个学科(或课程)的核心素养问题。在此，有3个方面的问题需要加以认真讨论：(1)这个学科核心素养的名称；(2)这个学科核心素养的内容；(3)这个学科核心素养的教学实现与质量评价。

1.中小学人工智能课程学科核心素养的名称

笔者曾撰文《中小学人工智能课程定位分析》，文中根据中小学课程分布的现状和人工智能知识体系结构分析的结果将人工智能课程定位于技术类课程，并与现有的信息技术课程做了融合性处理[12]。中小学信息技术课程教学目标中提出的核心素养被称为信息素养(或信息技术素养、信息化素养等)。信息素养是针对学生要面对信息化社会而提出的，那么，针对智能化社会，是否应称为智能素养或智能化素养呢？笔者认为这样的称呼是非常不合适的，说它不合适的原因有以下两点。

(1)信息素养是对人(学生)提出的要求，而人已经具有了智能，智能或智能化是对人工智能机器提出的要求，所以对人(学生)提出智能素养或智能化素养以及人工智能素养等要求都是不正确的提法。

(2)中小学各个学科的核心素养通常使用学科名称简称，如：语文、历史、数学、物理以及信息技术学科的核心素养分别被简称为语文素养、历史素养、数学素养、物理素养与信息素养；但并非是说所有学科的核心素养都可以使用类似的简称，例如通用技术学科就不能使用简称“通用素养”，同样，人工智能学科也不好使用“人工智能素养”或“智能素养”。

中小学人工智能学科的核心素养名称最好使用全称“人工智能学科核心素养”或“人工智能课程核心素养”更为恰当、妥帖。

2.中小学人工智能课程学科核心素养的内容

2016年，教育部领导下的普通高中语文课程标准修订组公布了《普通高中各学科核心素养一览表》，其中对15个学科(外语学科共涉及6个不同语种)的核心素养要求做了较详细的描述，此处节选了对信息技术学科核心素养的要求部分(见表5，并将原表中第1列的信息技术改为信息素养)，作为讨论中小学人工智能学科(课程)核心素养问题的参考。通过对表5内容的分析可见，如果按照中国学生发展核心素养体系进行维度划分的话，其中信息意识、计算思维、数字化学习与创新3项要求应属于文化基础(或人与工具)维度，而信息社会责任则包含了自主发展(或人与自己)、社会参与(或人与社会)两个维度的部分要求。如果对《普通高中各学科核心素养一览表》中其他学科的要求做仔细分析，就会发现它们在相关维度这点上具有相同的特点，于是我们可以得出这个结论：各个学科(课程)的核心素养要求基本上都是把注意力放在课程的知识与相关能力方面，即重点关注文化基础(或人与工具)维度，其他两个维度相关要求内容较少。其实这正是学科核心素养或课程核心素养的特点，也是与中国学生发展核心素养体系的区别之处。

表5 普通高中信息技术学科核心素养要求

为了能将中小学人工智能学科核心素养问题讨论清楚，首先应对人工智能学科的知识体系做一个简单的分析。图1是人工智能知识体系的结构与层次关系，笔者特意将它们按照中小学生核心素养体系的结构做了排列，是希望能够一目了然地把中小学人工智能学科(课程)核心素养问题表现出来。但是，知识体系就是知识体系，按照核心素养体系结构在表述知识时仅在二级目录(三个维度)上形成一致，而三级目录(六大素养)和四级目录(十八个基本点)上都无法对应起来。即便如此，对中小学人工智能学科(课程)核心素养的建立这一目标已经很有帮助了。

图1 人工智能知识体系

与其他学科课程不同，中小学人工智能学科课程不是在已经具备课程标准的情况下根据教学目标和教学内容设定该课程的学生核心素养，而是在首先建立核心素养的条件下确定教学目标和教学内容，从而形成课程标准。表6的内容就是通过对图1(人工智能知识体系)的分析，根据表3(学生核心素养体系)的要求，形成的中小学生人工智能课程标准框架。该框架的合理性与科学性还有待探讨，但是该框架建立的过程与方法是科学的。

表6 中小学生人工智能课程核心素养教学目标与内容(中小学生人工智能课程标准框架)

3.中小学人工智能课程标准框架分析

在此针对上述表6描述的中小学生人工智能课程标准框架内容做一些必要性与可行性方面的具体分析，以便更加理解和确认它建立方法的科学性。

(1)该中小学生人工智能课程标准框架仅是一个纲领性的东西，要形成真正的课程标准还需要进一步确定具体的教学目标、详细的教学内容、推荐的教学方法、科学的质量评价标准。其中，特别是质量评价标准的建立尤为重要，这一标准可以在课程标准中体现，但更应该单独建立。课程标准必须从“条件指向性”或“内容指向性”向“目标指向性”方向发展[13]，不仅要规定教学内容，还要确定量化的教学质量测量与评价指标体系。

(2)该中小学生人工智能课程标准框架没有区分小学、初中、高中，所以称其为框架，而不是真正的课程标准，建立小学、初中以及高中人工智能课程标准时可根据此框架进行编撰。特别应该指出的是各个学段教学内容的分配问题，它们不应该仅在层次上区别而在内容上重复，不能像信息技术课程一样出现在小学、初中、高中甚至到了大学学生还都在学习Office、学习Word的现象，不同层次内容上的学段分配是十分重要的。

(3)让学生掌握人工智能的概念是非常重要的教学内容，但是掌握概念不等于会背定义，“概念”与“定义”是两个完全不同的概念，概念是人对事物本质的思维规定，而定义是对概念的语言表达，概念完全相同时对这个概念的语言表述有可能完全不同，所以就会出现对一个概念出现诸多定义的情况，信息技术课程中对“信息”概念的定义就曾出现过这种现象，不同的教材上对信息有着不同的定义。判断学生人工智能概念是否清晰的方法不是背诵定义，而是使学生能够正确地判断哪些事物属于人工智能，哪些不是。这是编写教材时必须给予重视的问题。

(4)人工智能对人类的冲击主要表现在前文介绍的《智能化社会的十大哲学挑战》一文中提出的伦理、道德、人生观等问题方面。要成为智能化社会的合格公民，对这些问题必须要有所了解，所以将这些问题体现在教学内容中是十分必要的，它们是面对智能化社会学生核心素养的重要组成部分。

(5)素养即是可以后天养成的能力，而学生后天养成的能力可以按照图2所示分类[14]，这一分类是按照学生实验教学相关能力特点做出的，对应到中小学人工智能学科(课程)学生核心素养要求，可以得到如表7所示的关系。虽然一些对应关系并不是十分完备，但是却基本上能够反映两个体系对应的相关性，它们是从不同的角度探讨学生能力问题，而最终是殊途同归的。

图2 学生能力分类

表7 中小学人工智能课程核心素养的具体能力关系

四、智能化时代教师素养问题

面对快速到来的智能化社会，教师的时代素养问题也是同样重要的，但是因为本文重点讨论的是中小学生智能化时代的核心素养问题，教师的时代素养在这里就不能过多阐述了，此处仅就素质教育与应试教育在教师工作中的表现做一些简单分析。

在英国“BBC News”网站上有一个关于测算人类未来工作(职业)有可能被智能机器所取代之概率的网页(如图3所示，网址：http://www.bbc.com/news/technology-34066941)。

图3 BBC网站关于未来工作被智能机器取代概率的网页

该网页的测算功能是根据牛津大学研究者Michael Osborne和Carl Frey提供的数据，由英国国家统计局和德勤英国公司(Deloitte UK)提供的算法实现的。当我们在该网页“I am a...”对话框中输入“teacher”(教师)时，对话框中会出现7个不同的选项(如表8第2列所示)，它们的中文意思开列在表8的第3列(职业)。选择不同的选项，点击网页上“Find out my automation risk >”(发现我的自动化风险)按钮，网页上将呈现相关选项职业被智能机器取代的概率数值(见表8第4列)。

表8 不同教师被智能机器取代的概率

分析表8所呈现的数据，其中小学与学前教育教学专业教师被智能机器取代的概率为9%，数值显得比较大，其原因可能是小学教师受到学前教育教师比例的“拖累”，其实小学教师应该与中学教师被智能机器取代的概率相当，都在1%左右才比较合理，而学前教育教师的被取代概率显然应该高一些才对(以下的分析可以验证这一点)。另外，上述结论是根据英国的数据计算的，但是由于各国教师职业特点基本相同，这些数据与结论用于其他国家也不会出现太大偏差。此处，我们将要根据这些结论做进一步的分析。表8的最后一行是计算出的平均概率4.14%，意为智能化时代全部教师职业被智能机器取代的可能性为4.14%。而对于在智能化时代教师职业被人工智能所淘汰的概率为4.14%这一点可以做出以下3种解释：(1)智能化时代智能机器完全取代教师是小概率事件，其可能性仅为4.14%；(2)智能化时代教师全部工作的4.14%将被智能机器取代；(3)智能化时代将有4.14%的教师被智能机器取代。

上述第(1)点与本文讨论的问题无关，此处我们重点分析第(2)和第(3)点。后两点存在的可能性都是具备的，关键是教师的哪些工作或者说哪些教师是即将被淘汰的对象。为了把问题讨论清楚我们先来考查一下信息技术，特别是大数据在教育领域的应用情况。进入21世纪，信息技术、大数据技术的发展迅速，它们在农业、工业、经济、军事、医疗以及科学研究等各个领域都具有大量成功的应用案例，信息技术与大数据正逐渐部分或全部地取代了人的作用，这些领域已经离不开它们。可以想象出，人工智能的发展也必然会最先在这些领域取代人的作用，或者说这些领域的一些职业将会首先被智能机器淘汰掉。但是，信息技术、大数据技术在教育领域成功的应用案例并不很多，许多问题仍在研究之中，而少数的成功案例都集中在应试教育方面，如：S - P分析(学生—问题分析)软件、学生学习行为分析系统、配合高考改革的选课排课系统、利用大数据为提高学生高考成绩而设计的各种分析系统等，以及最近出现的那个被称为Aidam的高考答题人工智能机器人(曾用9分47秒以134分的成绩答完一份满分150分的数学试卷)[15]。素质教育是德育为先、能力为重的教育，可以预想到，信息技术、大数据技术以及人工智能能够解决应试教育中的难题，帮助提高学生的应试能力，甚至能够预测来年的高考试题，却在德育和学生核心素养方面难有建树。回到我们前面提出的问题，智能化时代那被智能机器取代的4.14%的教育工作必定是应试教育的教学工作，被智能机器取代的那4.14%的教师也必定是只会做应试教育的教师。要论证这一点并不难，从教育装备论的观点出发，农业装备、工业装备、自然科学研究装备的作用对象是物；军事装备、体育装备、医疗装备的作用对象虽然是人，但只是人的身体；只有教育装备的作用对象是宇宙间最为复杂的人类的大脑[16]。所以，当智能机器作为工具或教育装备出现时，它们取代人类的可能性就是非常小的，针对人类大脑的工作仍然应该由人类自己完成，农牧业时代是这样，工业时代是这样，信息时代与智能化时代依旧是这样。

五、结语

本文讨论了智能化社会带来的问题，从教育装备的角度探讨了智能机器在教育教学中的功能与作用，重点分析了智能化社会中小学生核心素养的构成，并在此基础上提出了中小学人工智能课程标准的框架结构。中小学人工智能课程的开设应该以培养智能化社会的合格公民为主旨，该课程的核心素养问题就成了讨论的焦点。文章认为，在首先建立该课程的核心素养的条件下确定教学目标和教学内容，从而形成课程标准是课程建设的科学的过程与方法。

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