中小学人工智能课程存在的问题及其对策研究

【摘 要】目前中小学人工智能课程存在课程定位模糊、教学内容分化、课程资源与体系繁杂等问题。为此，需要采取明确课程定位、加强内容建设、统一教材标准等策略，以促进中小学人工智能教育健康发展。

【关键词】中小学；人工智能；课程；对策

【中图分类号】G434 【文献标志码】B

【论文编号】1671-7384（2024）09-014-02

基础教育阶段的人工智能教育越来越被广泛重视。中小学的人工智能课程建设在2017年被国务院纳入了《新一代人工智能发展规划》纲要中。

中小学人工智能课程存在的问题

1.课程定位模糊

人工智能是在数字化技术快速发展过程中所形成的跨领域新型学科，覆盖的知识面较广，理论性与实践性较强，现正处于快速发展与创新阶段，在应用领域仍存在需要深入探索的问题。同时，中小学人工智能课程建设相应地也处于初创时期，有些教育工作者易将人工智能学科与编程教育、机器人教育等学科混淆。部分中小学在开设人工智能课程时，往往将编程课程或机器人课程稍作修改，这也导致了课程定位模糊且偏离教育方向等一系列问题。人工智能课程需结合前沿技术发展需求以及人工智能核心内容进行探索，否则无法有效提升学生的综合素养[1]。

2.教学内容泛化

人工智能学科所包含的子学科内容较为繁杂，而且大多与数学逻辑推理能力相关。面对抽象性的内容，有些中小学生难以理解和消化，容易产生抵触情绪。例如，人工神经网络是人工智能发展的重要技术，很多中小学生所接受的教育是卷积运算，在前期导学阶段教师会为学生进行神经网络运算展示，在一定程度上学生们会被新奇事物所吸引，但是这仅仅停留在知识表面，没能深入体会到人工智能的运算思想，这易导致教学内容出现泛化的问题。

3.课程资源与体系繁杂

人工智能技术正处于发展初级阶段，很多中小学校开展教学时都以个性化教育内容为主，属于学校自身的校本教育。这虽然结合了本校学生的年龄特点以及成长规律，但是还未能形成系统性的学科体系。其中，包括各学段之间的教学连贯性不足，有的内容未能与现代人工智能技术发展相结合等。人工智能课程体系可利用的教学资源较为繁杂，不同学校和不同教育工作者对此认识也不同，因此在教材编选、教学模式设定以及教学理念选择等方面，存在着显著的差异[2]。

中小学人工智能课程存在问题的原因

1.课程建设无标准

当前阶段，我国中小学阶段没有专门针对人工智能的全国统一课程设置标准，而是将其作为信息技术课程或选修课程的一部分内容。这样做的好处是可以利用已有的课程体系和资源，避免增加学生的学习负担，但同时导致了课程定位较为模糊的问题。究其原因是信息技术课程的内容过于广泛和杂乱，人工智能只占据了其中很小的比例，难以体现其重要性和特色；选修课程的开设和参与受到了学校、教师和学生多方面因素的影响。学校和教师对其重视程度较低，存在着挤占人工智能课程时间的问题。

2.课程内容成人化

当前中小学人工智能课程中抽象化内容太多。中小学生并未形成完整的逻辑思维与抽象思维，而人工智能需要通过利用数据构建场景，也就是说抽象化的场景必须以数据形式进行描述或表达。这要提升学生的逻辑思维意识，让学生了解数字资源在人工智能领域的重要性。鉴于学生的年龄特点以及成长规律，在课程内容中应更多地采取以具象化与形象化的语言或可视化方式进行表达，当学生产生一定的学习兴趣后，再通过量化数据与抽象思维解释具象化事物背后的关键信息，多以定量方式呈现问题特征，这能够更好地引导学生深入学习人工智能。

3.教材编写主体多

当前阶段，我国中小学阶段并未采用统一的人工智能教材，而是由各地、各校、各出版社自行编写。这样做的好处是可以根据不同的地区、学校和年级的特点和需求，灵活地选择和调整教材内容和形式，但同时也导致了教材的编写水平不一。各地方所采用的教材标准也不统一，甚至出现一个地方存在多种教材资源和课程体系同时使用的情况，从而导致了课程资源与体系较为繁杂。

中小学人工智能课程建设应采取的措施

1.明确课程定位

明确课程定位，保障人工智能课程与教材的质量和安全。中小学人工智能课程教学本质上是一种普惠教育，在中小学开设这门课程的目的是为了让所有学生都具备成为智能时代公民所必需的数字素养，而不是把所有学生都培养成为人工智能技术专家。因此只有做好人工智能课程的定位，才能够更好地开展人工智能教学。对此，在进行人工智能课程定位时，应以培养学生的数据思维和对尖端科学兴趣为主要教学目标，使其了解人工智能基本的运行原理和“思维方式”。教师应结合中小学生的年龄特点和认知特征，通过深入浅出和生动有趣的课程设计来激发学生对计算思维的兴趣，在他们心中种下人工智能的种子。

2.培育学生信息数据素养

当中小学生具备了一定的数据基础及其理论知识、数据意识思维后，还要注重培育学生的信息数据素养。学生的信息数据思维与素养主要是指学生在数据统计以及信息科学基础上的数据检索以及归纳能力。如在讲解神经网络知识时，教师可结合学生的实际学习情况进行难度降低或提升，主要目的是通过连接关系，让学生了解单个神经元的结构图以及传播方式[3]。通过分组的方式让学生在小组内部先行讨论，学生在交流过程中会利用数据思维分析问题，有利于培养学生的数据素养。

3.统一教材标准和内容

由于中学生人工智能课程内容较为分散和繁杂，各个学校所使用教材不统一，内容更是千差万别，导致学生们对于人工智能的认知结构也存在着较大差异，这对后续学生的深造带来诸多问题，如学校难以统一教学进度等。目前人工智能教学存在一个误区，就是更多的教师倾向帮助学生形成知识框架，这种教学模式可以快速地让学生掌握相关概念与知识。但是这种按照成人的思维方式对人工智能课程进行讲授，却忽略了现有人工智能课程内容的应用性与操作性，从而造成学生运用知识解决实际问题的能力较弱。因此，只有统一人工智能教材标准和内容，学生才能够在学习过程中形成大体一致的知识体系，才有利于教学评价和学生能力的培养。同时，应该及时地更新和调整教材的内容和形式，以跟进人工智能技术的最新动态和发展趋势。

人工智能特别是生成式人工智能是人类社会发展的必然趋势，因此其相关的教育必须结合相关技术的前沿发展步伐和学生的学习特点开展教学模式创新。本文的分析与探讨旨在提升我国基础教育阶段的人工智能教育质量，促进更拔尖创新人才涌现和中国式现代化的实现。

注：本文系2022年度徐州市规划课题“乡村小学‘机器人’教学与项目化学习整合案例研究”（课题编号：GH14-22-X004）和2022年度江苏省教育科学规划重点课题“智能社会背景下高校教师数字素养现状调查与提升路径研究”（课题编号：B/2022/01/156）的阶段成果

参考文献

王本陆，千京龙，卢亿雷，等. 简论中小学人工智能课程的建构[J]. 教育研究与实验，2018（4）： 37-43.

何聚厚，李天宇，何秀青. 中小学人工智能教育大单元设计的意蕴、困境和路径[J]. 中国电化教育，2022（2）： 30-37.

何文涛，庞兴会，朱悦，等. 人工智能时代中小学教师信息化教学能力发展现状与提升策略[J]. 现代教育技术，2022，32（3）： 92-101.