小学人工智能校本课程开发依据及其组织逻辑

[摘" "要] 智能技术的蓬勃发展对建立学段贯通的人工智能课程体系提出了迫切要求，然而我国现行的课程标准中，暂时仅将人工智能列为中学阶段的学习安排。政策的暂时“空窗”使得小学人工智能校本课程的开发在确定内容范畴、体系结构、实施载体等方面陷入困境。具体来说，在课程开发实践中表现为三方面困境：一是课程内容的价值定位模糊，二是课程内容与素养培育的关系松散，三是课程内容的难度把握不准。这使得小学人工智能校本课程的应有价值未能实现。研究提出，从课程内容开发取向研究明确内容定位，从基本范畴研究探析课程内容的广度与深度，从体系框架研究明确课程内容全貌，进而确定课程内容的开发依据；从内容呈现形式、顺序安排和组织样态三方面进行探析，达成以立德树人为根本、学生需求为标准、问题解决为核心的课程内容组织逻辑，以期为完善我国小学人工智能教育体系建设提供镜鉴。

[关键词] 人工智能课程； 课程内容开发； 校本课程； 人工智能教学； 人工智能教育体系

[中图分类号] G434" " " " " " [文献标志码] A

[作者简介] 仇立岗（1979—），男，山东青岛人。中小学一级教师，博士研究生，主要从事中小学课程与教学研究。E-mail：qiuqiume@163.com。

一、引" "言

课程内容不仅是育人目标和课程目标的关键载体，更是学科教学活动的核心要素。其选取质量及其组织水平，直接影响着学科教学的品质与层次，与学生能否达到课程核心素养的要求密切相关。当前，由于小学阶段缺少对应国家课程标准和权威教材的指引，小学人工智能校本课程内容的开发与组织存在一些问题，主要体现在如下三个方面：一是课程内容的价值定位模糊，导致课程内容选择标准错杂，如一些学校过分强调内容的外在“展示性”和“新颖性”，而忽视了对人工智能内容核心价值的思考，从而导致教学内容与人工智能关键技术和理念的脱节；二是课程内容与素养培育的关系松散，引发课程内容的“鱼龙混杂”，如一些学校盲目引进或自编“人工智能”校本课程，对于何种课程内容可以承载数字素养的学习缺乏鉴别能力，导致了课程内容的杂乱；三是课程内容的难度把握不准，致使课程内容缺乏衔接梯度，造成了课程内容的低效。

为破解上述课程建设难题，必须充分把握人工智能课程的育人特性，将其特有的学科概念和方法论嵌入课程内容之中，使课程内容成为人工智能育人价值的有效载体。同时还要充分认识到人工智能的学习不仅仅是传统意义上的“知识”学习，它要求将课程内容置于具体应用的背景中予以呈现，使得这些内容能够“智能”地解决小学生可真实感知的具体问题。

二、小学人工智能校本课程内容开发的依据

“教什么”和“教多深”是各科教学都需要面对的关键问题，求解这个问题，必须明确课程的基本定位。对于小学人工智能校本课程而言，内容开发要着眼于为中学乃至大学阶段人工智能学习奠定基础，同时也要为小学生了解和应用生活中的人工智能设备做准备，还要定位于培养小学生对人工智能的兴趣。因此，小学人工智能校本课程内容的开发需要从人工智能特有的学科思维规律和小学阶段开展教学的客观规律的统筹思考中寻找依据，既找到隐含着人工智能学科的核心价值，以及人工智能学科要解决的核心问题，同时还要考虑小学生学习经验在人工智能学习中对内容接纳的可能性。这就需要明晰小学人工智能校本课程内容开发的取向和课程内容的基本范畴等问题。

（一）小学人工智能校本课程内容的开发取向

课程内容应当是一个学科智慧的结晶，既要符合时代的需要，又要承载起学科的价值，还要连接教师和学生的活动。脱离对蕴含学科素养的课程内容之探讨，课程便是无源之水、无本之木[1]。因而在进行小学人工智能校本课程内容开发时，必须厘清“课程内容来源的时代性”“课程内容对学科素养的承载性”以及“课程内容对学科知识范畴的代表性”三个问题。这就要结合小学生认知特点，科学地锁定课程内容的开发取向，保证开发的课程内容与课程育人目标的阶段性定位相兼容，进而更好地服务于课程的实施。

1. 遵循时代需求取向

在全球竞争日益激烈的背景下，战略性科技创新人才成为国家竞争力的关键组成。目前，高等教育层面已着手布局，加强创新人才的自主培养。部分地市的高中学校也已开始科技创新类人才的预备工作。在这一大背景下，小学人工智能校本课程的内容选择应与中等教育和高等教育阶段的人工智能创新人才培养所需的“学科思维方式”“学科敏锐性”“学科必备知识”等根基性的素养需求相衔接，为提升我国科技后备人才的质量做好奠基性工作。同时，由于人工智能技术的快速发展和普及，从容使用生活中的人工智能设施成为学生的兴趣和需要。因此，在小学人工智能校本课程内容的选择上，必须确保其与学科的发展趋势相符合，确保课程内容的科学性和时代性[2]。如在课程中，引入“ChatGPT为何会理解人的语言”“导航系统如何感知信号灯切换时间”等内容，引导小学生感受到人工智能对当下世界的影响，激发小学生的学习兴趣。

2. 聚焦数字素养取向

2021年，中央网络安全和信息化委员会发布《提升全民数字素养与技能行动纲要》，将数字素养界定为数字社会公民学习、工作和生活应具备的数字获取、制作、使用、评价、交互、分享、创新、安全保障、伦理道德等一系列素质与能力[3]。数字素养是数字时代的基本素质，也是我们应对人工智能时代的必备能力。海德格尔在追问技术价值的时候，他的目的并不是单纯去探讨技术，而是通过对技术的研究去探索人类的自由[4]。于小学生而言，人工智能教育能够让其更好地理解和应用人工智能技术，促进其更顺畅地融入数字化世界。因此，小学人工智能教育应当聚焦学生数字素养的发展，以提高学生运用人工智能相关技术思想来分析和解决问题的能力、动手实践能力及创新创造能力[5]。尤其不能忽视对小学生人工智能伦理问题认识的渗透，如在设计机器人相关学习内容时，有必要向学生介绍“机器人三原则”，确保学生能力与素养的协调发展。

3. 坚守学科知识取向

“课程表现为一种知识体系，课程研制的核心内容也就主要表现为对知识的选择与组织”[6]，学到的知识能否发挥作用，取决于学生是不是掌握了有结构的知识[7]。因而，在选择小学人工智能校本课程内容时，要充分考虑人工智能学科知识体系的系统性、完整性，以体现与中学阶段课程的“衔接性”，同时内容要涵盖人工智能的核心知识概念，以保有课程内容的“专业性”。另外，要把握学习内容这一客体与学生的主体相关性，确保学生成为学习活动的主体[8]。以小学生能够理解和掌握的人工智能场景为背景融入相关学科知识，以降低人工智能专业知识学习的难度，如在学习计算机视觉时，可以将学习重点放在“百度识图”等具体应用层面，弱化对相关原理的学习，保持课程内容的“入门性”。概言之，内容选取既要服务于小学生像专家一样全面且有条理地看问题，还要有助于小学生清晰且生动地找到问题的解法。

（二）小学人工智能校本课程内容的基本范畴

小学阶段人工智能课程缺少对应学段课程标准的指导，因而在确定小学人工智能教学内容的基本范畴时，需要考虑如何在人工智能课程标准的“断位”处做好衔接，以促成中小学人工智能课程内容的贯通。同时还应参照人工智能校本课程内容的开发取向，明确小学人工智能课程内容该“教什么”“教多深”，即廓清内容的广度和深度。

首先要参照信息科技（技术）课程标准界定课程内容的广度。义务教育信息科技课程标准中“人工智能与智能社会”模块的教学目标主要包含对人工智能作用的理解、分析选择，以及对伦理与安全挑战的认识和相应规范的遵守。进一步参考高中信息技术课程标准对于人工智能教学内容的规定，可以发现人工智能课程内容应涵盖人工智能的相关概念和发展历程、核心算法、典型应用与系统开发以及人工智能安全与伦理四个模块[9]。具体学习内容都是由这四个模块经由感知体验和反思实践衍生出来的。为了确保人工智能校本课程内容的向上衔接，可以将小学阶段教学内容领域圈定为人工智能的历史发展、实际体验、思维方式、初步算法、基础应用以及伦理等方面，确保课程内容的多元性和全面性。

其次要结合小学生认知能力和特点界定课程内容的深度。小学生的认知水平主要处于皮亚杰认知发展阶段理论中的具体运算阶段，开始从具体形象思维逐步向抽象逻辑思维过渡，因而对新鲜、有趣的学习内容比较敏感，经历着从模仿学习到再现和创造学习的转型。基于此，小学阶段的人工智能课程内容的深度，要定位于“入门”，引导学生通过模仿、再现人工智能案例，得以“略窥堂奥”[10]。同时，小学人工智能课程要为承接中学阶段的专业学习打基础。初中阶段强调学生理解物联网、大数据与人工智能的关系和技术基础的作用，以及正确对待伦理与安全挑战；高中阶段则侧重于描述人工智能特征，利用开源框架搭建简单智能系统，了解新进展，并客观认识智能技术的社会影响。由此，小学阶段的人工智能校本课程内容难度可以定位于感知、理解、应用的认知层级，探究具体场景下的应用，辨析应用的利与弊，初步形成人工智能感性经验[11]，确保课程内容的适宜性和实用性。此外，课程内容还应尽可能地保护和培养小学生特有的对人工智能未来应用的想象力和创造力，课程内容选取要有一定的开放性和设计性，要为学生发挥“奇思妙想”留有探索空间。

（三）小学人工智能校本课程内容的体系框架

本研究梳理了来自中国教育部、中国教育学会、美国人工智能促进协会等机构的中小学人工智能教育参考标准，对相关资料中规定的人工智能课程内容模块进行了比较，见表1。发现不同机构对于中小学人工智能教学内容领域的表述虽有差异，但在实际范畴划定方面取得了相对一致的认识。四个覆盖小学阶段的参考标准在各自内容范畴界定时，并未针对小学进行专门删减，而是通过能力（素养）标准或是教学要求的分层表述予以区分。

结合上述研究确定的小学人工智能校本课程开发取向和基本范畴，对上述内容中适于小学阶段开设的人工智能课程内容进行了筛选和层次划分。同时，为了使小学校本课程开发者更加明晰内容之间的关系，本研究除了对内容维度进行区分外，还对同维度领域内容间的难度关系也予以呈现。因此，考虑将小学人工智能校本课程内容分为四层，即以人工智能发展史、相关软硬件介绍、问题表达与求解为核心的“基础内容”；以人工智能算法基础、智能感知、自然交互为核心的“技术内容”；以人工智能应用场景识别、应用体验、思维认知、应用设计为核心的\"应用内容\"；以人工智能哲学基础与伦理、智能社会与人文、安全和发展为核心的“伦理内容”。具体内容体系框架如图1所示。

三、小学人工智能校本课程内容的组织逻辑

小学人工智能校本课程内容的组织，要遵循人工智能学科特有的“跨学科交叉融合”特征，以综合性的学习任务组织内容，即课程内容需要依托真实问题和现实任务组织，既能服务于小学生掌握人工智能专有的知识和技能，又能助力小学生理解人工智能特有的问题解决方法。

（一）服务价值导向的内容呈现形式

人工智能几乎可以完成人类赋予它的所有任务，甚至超过人类，但人工智能的灵魂和精神总是来自于人类[18]。这表明知识具有人的意识形态性，也决定了学科知识和教材的选择应当呈现出“社会价值”的标准。因而，小学人工智能校本课程在内容呈现上首先需要响应育人的根本职能，强调学科特有的育人属性。青少年人工智能教育应当具有鲜明的价值观导向，其核心在于教育青少年形成正确的使用目的、科学的使用方法和健康的使用生态[19]。在课程实施过程中，选择的案例和教学内容应贴合人工智能促进人类和谐发展的理念，避免夸大或忽略人工智能发展中的潜在问题。

结合上述原则，在内容框架体系中可以提炼出六大类课程内容形式。一是呈现实践、探究类内容，如设计手势识别课程内容，让孩子体验与计算机玩剪子、包袱、锤的游戏，以任务（项目）为载体，让学生在做中学，培养学生的人工智能操作能力；二是呈现体验、鉴赏类的内容，如设计车牌识别系统的学习内容，可选择视频案例观摩或是人工智能实景体验作为内容，培养学生对人工智能场景的观察和理解能力；三是呈现理解类学习内容，即以问题链、启发式对话等形式展示学习内容，如在学习人脸识别时，就应用领域展开讨论，培养学生对人工智能价值的思考和辨别能力；四是呈现区域特色限定条件下的区域特色应用场景，运用情景模拟附加文化氛围营造的形式，培养学生的人工智能与本土文化融合能力；五是呈现参与性、互动性、自选性的学习内容，如在学习语言处理时，体验机器人作诗、写新闻等，旨在培养学生人工智能学科兴趣；六是呈现技术哲学和道德两难性问题讨论、技术问题引发的灾难分析、人工智能相关科幻片评析等内容，以培养学生的人工智能伦理认知能力。

概言之，人工智能教育实践活动的初心是激发学生的智能智趣[20]，同时，内容呈现形式既要涵盖应用人工智能改造当下世界的方式，又要包括探索人工智能未来发展的旨趣，还要承载学生应用人工智能造福人类世界的责任感和使命感，“使儿童必须为他们日后将要履行的职能做好准备”[21]。

（二）满足学生认知需求的内容安排顺序

在规划小学人工智能校本课程内容的顺序时，核心的考虑因素应是学生的认知需求和发展阶段。教师需要把教学内容的安排与学生全部生活经验所相关的因素一并考虑[22]，确保课程内容的“主体相关性”。这意味着教学内容的组织不仅需要考虑其与不同年龄段学生的适宜性，还要关注不同专题之间如何有效衔接，确保课程内容既具实践性又兼顾基础性。依据难度水平分层设置专题，实现人工智能教学内容的递进和深化。

首先，明晰内容的主次关系。在小学阶段，人工智能教学应以应用于不同场域的案例为低年级的主要学习内容，如设计体验语音识别、指纹识别的课程，以培养他们在日常生活中应用人工智能的初步能力。对于中高年级，则应重点关注技术类内容，如在学习颜色识别原理的基础上，用模块化编程和传感器进行实验，帮助学生夯实人工智能的基础知识，同时助力特长的发展。依据学生需求安排学习内容，可以使学生亲身体验知识的具体用途，感受所学知识的内在价值[23]，使人工智能学习更富魅力。

其次，理顺内容的结构关系。在联通主义哲学观看来，学习不是为了获得或积累特定的内容，而是为了不断发展成长以应对复杂多变的情境[24]。因而基础类、技术类、应用类、伦理类四大类内容不应是单线性地依次排列、逐步实施的关系，而应是在人工智能主题案例学习中互为一体的融合关系。在小学人工智能课程的实施中，应以应用类内容为载体，以基础类内容为要素，以技术类内容为支撑点，以伦理类内容为反思点，一体化设计各部分学习内容，让人工智能学习内容与学生的真实世界相连接，构建一个知行合一、生动实践的课堂实践学习样态[25]。

（三）指向问题解决的内容组织样态

任何对知识的认知都涉及特定的、具体的认知个体，且个人知识是与实在世界相接触的[26]。情境学习理论认为，学习不仅仅是个体的意义建构过程，更是社会性、实践性的参与过程[27]。让课程内容所承载的学科知识发挥其应有价值，小学人工智能校本课程内容的组织样态应满足实践性需求。为此，课程内容的组织应匹配大单元、项目化等综合性教学方法。参照义务教育信息科技课程标准的建议，人工智能校本课程内容的组织应以基于真实情境的问题式、任务化、游戏化等主题活动为主，旨在实现对人工智能校本课程相关素养的有效关联，引导学生将人工智能思维和数字素养应用于解决生活实际问题[28]。如学习语音合成技术时，学习任务可设计为“给开网约车的爸爸制作一个自己的语音导航包，让自己的声音时刻陪伴爸爸左右”。

此外，由于学校、地区间经济发展水平的差异，投入小学人工智能教学的软硬件资源差异巨大。因而，教学内容的组织应以多样性、关联性、综合性为特点，以满足不同条件下的教学需求。如在讲授初步算法时，可根据学校实际情况，提供不插电、模块化编程或代码编程等多种工具的使用建议；在讲授计算机视觉时，可提供针对简易内置摄像头和高端人脸识别摄像头等不同资源条件下的解决方案。同时，课程内容的组织样态也需要充分考虑与小学机器人竞赛、校外人工智能相关培训机构等其他人工智能教育方式的融合，以丰富教学资源和拓展学习渠道。另外，学校还可以组织学生发挥想象，就“未来世界”可能遇到的问题提出挑战性任务，并设计如何用人工智能加以解决的蓝图，为学生提供创造力发展空间。

四、结 束 语

人工智能教育的重点内容不是编写代码，也不是培训未来程序员和工程师所需的专业知识，而是要帮助学生理解与智能系统进行交互的方式，并获得利用人工智能解决问题的思维方式[29]。而承载这些交互方式和思维方式的素养是无法直接教和学的，需要经过课程内容这一载体进行合理有效的转化，因而小学人工智能校本课程内容的开发研究，其本质就是探究“以何种知识教授人工智能最为有效”这一问题。教育择取最有价值的知识是知识进化和个人发展两方面的需要，也是在人与知识之间建立有效关系的需要[30]。对这一问题的探究能力体现了学校信息科技课程的管理者和实施者对于课程标准的理解深度以及向下延伸和向上贯通的课程设计能力。课程内容的选取和实施，既要考虑学生的兴趣和接受能力，又要兼顾学生特长发展的需求，还要服务于国家创新型人才的基础储备。小学阶段的课程开发者应当动态把握人工智能发展趋势，结合学校以及地区条件，强化个人的反思和探索精神，自主地探索有价值的课程知识[31]，选取合适的教学材料，积极改造或自主编写课程内容。同时根据课程内容的呈现需要，大胆创新与内容相匹配的教学方法，最终实现从素养要求到课堂实践的有效转化。

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Development Basis of School-based Artificial Intelligence Curriculum in

Primary Schools and Its Organizational Logic

QIU Ligang， HU Wenyue

（Faculty of Education， Qufu Normal University， Qufu Shandong 273165）

[Abstract] The rapid development of intelligent technology has put forward an urgent requirement for the establishment of a coherent artificial intelligence （AI） curriculum system for school segments. However， in the current curriculum standards in China， AI is only temporarily arranged for study in the secondary school stage. This temporary policy \"gap\" leads to difficulties in the development of school-based AI curriculum in primary school in terms of determining content scope， system structure， implementation carriers. Specifically， there are three dilemmas in the practice of curriculum development， namely the vague value orientation of curriculum content， a loose relationship between curriculum content and competency cultivation， and imprecise grasp of the difficulty of curriculum content. This prevents the realization of the intended value of school-based AI curriculum in primary school. This study proposes to clarify the content positioning from the perspective of curriculum content development， to explore the breadth and depth of curriculum content from the perspective of basic category， and to define the overall picture of curriculum content from the perspective of system framework， thereby determining the development basis for curriculum content. Furthermore， this study explores content presentation forms， sequence arrangements and organizational patterns to achieve an organizational logic of curriculum content that is fundamentally based on cultivating virtue and fostering talent， standardized by student needs， and focused on problem-solving. The aim is to provide a reference for improving the construction of AI education system in primary school in China.

[Keywords] Artificial Intelligence Curriculum; Curriculum Content Development; School-based Curriculum; Artificial Intelligence Teaching; Artificial Intelligence Education System