文 /蔡曉程

引 言

在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，人工智能取得了較大的發(fā)展，同時也在教育領(lǐng)域發(fā)揮了重要的價值和作用。在教育領(lǐng)域，人工智能產(chǎn)生的影響主要包括兩大方面：一方面是基于人工智能技術(shù)的智慧教育，主要是充分利用人工智能的成果，使其助力教育過程；另一方面是中小學(xué)人工智能課程，主要是指引導(dǎo)學(xué)生掌握人工智能技術(shù)，使其具備良好的人工智能素養(yǎng)。在具體的課程中，人工智能課程具有交叉學(xué)科知識的內(nèi)容，對學(xué)生的動手能力有較高的要求，并且在落實的過程中對課程、師資、設(shè)備等方面也有較高要求，需要根據(jù)實際的教學(xué)情況不斷地進行完善和改進。

一、人工智能課程概述

人工智能屬于計算機科學(xué)，從字面上看是指利用人工方法和技術(shù)，通過模仿來拓展人的智能，使機器變得智能化。該技術(shù)主要研究計算機模擬和延伸人腦功能的內(nèi)容。人工智能技術(shù)不僅影響了人類的生活，還對人類的工作過程和思維模式產(chǎn)生了較大的推動作用[1]。如今，人工智能技術(shù)已經(jīng)作為教育內(nèi)容納入了中小學(xué)課程體系中。人工智能課程的主要內(nèi)容是針對人工智能知識的集合學(xué)習(xí)以及進行與之對應(yīng)的活動，但具體的課程內(nèi)容并沒有局限在編程軟件的學(xué)習(xí)和使用上，還包括了機器人、模式識別及各種開源硬件等工具的學(xué)習(xí)。

二、人工智能課程特點

（一）交叉學(xué)科知識

在人工智能課程的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生需要在掌握計算機編程相關(guān)知識的基礎(chǔ)上，對物理、數(shù)學(xué)等學(xué)科知識擁有一定程度的了解。由此便能看出，人工智能課程是由多學(xué)科的知識融會貫通而形成的，這些學(xué)科知識相互融合，共同為人工智能課程提供支撐，進而有效推進人工智能課程的開展和落實。

另外，這門課程涉及的知識十分豐富，理論性較強，知識內(nèi)容十分抽象、難懂。因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)時需要具備較強的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)和邏輯能力。其內(nèi)容涉及的其他科目也較多，包括物理、數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)等。因此，編者在編寫教材時，還需要對其他科目的知識內(nèi)容進行考慮和填充，使教材內(nèi)容能夠?qū)崿F(xiàn)與其他學(xué)科的銜接。

（二）重視實踐操作

人工智能課程對學(xué)生的實踐能力要求較高。在課程進行的過程中，教師應(yīng)注重讓學(xué)生動手實操，使學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)過程中將理論知識充分落實。另外，這門課程開展的主要目的是讓學(xué)生能夠?qū)⒆约旱南敕ê蛣?chuàng)意實物化，讓學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)中提高創(chuàng)新思維和動手能力。

豐富的實踐活動能在一定程度上增強學(xué)生在課堂上的體驗感，使他們能夠更積極主動地投入課程學(xué)習(xí)，逐漸發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)人工智能課程的樂趣，并對此產(chǎn)生較大的熱情和動力，進而主動、積極地進行知識的學(xué)習(xí)和探究。這同時也是人工智能課程獨具的特色。

（三）拓展教學(xué)資源

靈活而豐富的教學(xué)始終是人工智能課程的教學(xué)主旨。綜合能力的培養(yǎng)最重要的就是要引入大量的教學(xué)資源。常規(guī)的人工智能課程設(shè)置缺少教學(xué)手段和內(nèi)容的變化，教學(xué)資源傾向于理論傳授，教學(xué)步驟完全按部就班，學(xué)生很難得到足夠的拓展空間，對于一些技術(shù)性理論知識的理解也不夠透徹。小學(xué)生需要豐富的學(xué)習(xí)資源來提高自己的技術(shù)能力。資源越多，涉及的范圍越廣泛，學(xué)生的思維就會得到更大的拓展。

人工智能教學(xué)本是以拓展教學(xué)為主，應(yīng)該成為鍛煉學(xué)生多方面能力的教學(xué)平臺，但目前很多人工智能課堂教學(xué)并沒有發(fā)揮出應(yīng)有的作用。另外，在人工智能教學(xué)過程中，還有一點需要教師注意，那就是怎樣能培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)，不能僅僅依靠教師的講解進行有限的操作。學(xué)生在實際操作過程中可能會遇到很多教材上未曾講過的問題，如果沒有良好的技術(shù)素養(yǎng)，只憑借書本內(nèi)容解決實際問題，那么學(xué)生將會遇到很多困難。

三、中小學(xué)人工智能教育課程實施的現(xiàn)狀

（一）課程設(shè)置滯后

如今，雖然許多學(xué)校已經(jīng)開始編寫人工智能相關(guān)教材，但從總體上看，大部分學(xué)校還是難以開展系統(tǒng)的人工智能課程，還依賴信息技術(shù)課程進行人工智能知識的滲透，這樣的人工智能知識具有片面性。同時，學(xué)生在學(xué)習(xí)時也難以將自己的學(xué)習(xí)重點放在掌握人工智能相關(guān)知識方面。在信息技術(shù)課堂上，學(xué)生主要是利用編程語言和軟件進行操作和學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)人工智能相關(guān)知識時，他們很難從虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境轉(zhuǎn)換到現(xiàn)實的學(xué)習(xí)過程中。

（二）專業(yè)教師匱乏

作為一門新興的交叉學(xué)科，人工智能教育的開展仍然存在許多難以解決的問題。其中，師資力量的匱乏便是明顯的問題。部分教師并沒有經(jīng)歷過系統(tǒng)的培訓(xùn)，甚至部分教師僅僅是通過自學(xué)相關(guān)的知識內(nèi)容而進行教學(xué)，并沒有真正了解人工智能。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)主要有兩方面原因。

一方面，各個高校輸出的人工智能專業(yè)人才大多不會進入中小學(xué)任教，這也進一步導(dǎo)致人工智能教育方面專業(yè)教師匱乏，成為開展人工智能課程的重大阻礙。另一方面，在中小學(xué)階段，教師很難系統(tǒng)地接觸人工智能方面的知識。雖然有一些教師投身于創(chuàng)客教育，對人工智能相關(guān)的知識有一定的了解，但這些教師的掌握還是不夠系統(tǒng)的，僅僅是了解零散的知識，很難迅速成長為這項課程的專業(yè)教師。

（三）硬件設(shè)施不足

當(dāng)下，部分地區(qū)的教材中已經(jīng)開始涉及機器人項目的學(xué)習(xí)。例如，燈光閃爍有規(guī)律、聲波測距離障礙等。但對應(yīng)的設(shè)備沒有到位。這一問題在大部分的學(xué)校中都出現(xiàn)了，普遍現(xiàn)象是有充足的編程軟件，但與之相匹配的設(shè)備十分缺乏。這就導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)時只能通過編程對知識進行理解和掌握，無法結(jié)合實物進行實踐體驗，其實踐能力和動手能力難以得到有效提升，也難以實現(xiàn)人工智能教育的目標(biāo)。當(dāng)前，人工智能設(shè)備價格昂貴，許多學(xué)校引進的設(shè)備數(shù)量不足，在一定程度上降低了普及人工智能課程的可能性。

四、中小學(xué)實施人工智能課程的相關(guān)策略

（一）研發(fā)人工智能課程教材

具有指導(dǎo)性的教材是開展人工智能課程的基礎(chǔ)和迫切需求。只有研發(fā)出適合的教材，才能為人工智能教師提供理論依據(jù)。教材的設(shè)計需要遵循人工智能的課程特點，充分體現(xiàn)交叉學(xué)科知識，并將一些實踐操作的主題進行詳細具體的闡述。教材開發(fā)既要考慮到學(xué)校課程的整體性，也要遵循學(xué)生知識學(xué)習(xí)的整體性。學(xué)校要從校本教材開發(fā)過程的整體性出發(fā)，全程確定好目標(biāo)，配置內(nèi)容，組織實施，改革課堂評價，培訓(xùn)實驗教師及保障教學(xué)條件。

人工智能的教材開發(fā)要通過學(xué)生自身經(jīng)歷而實現(xiàn)，所以學(xué)校要引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系實際，主動調(diào)查，主動實踐，主動查閱文獻，收集資料，提出和探討問題。教材應(yīng)符合學(xué)生生活和社會生活的實際，遵從“教材從問題開始，問題來源于生活”的實踐性原則。學(xué)校在教材開發(fā)的過程中，要根據(jù)學(xué)生的需求、學(xué)校以及社會教育資源的實際，確立校本課程開發(fā)的內(nèi)容，不跟風(fēng)、不盲從，量力而行。

（二）打造“雙師雙聘”教師隊伍

在中小學(xué)階段，雖然有一些教師具備計算機專業(yè)基礎(chǔ)，但目前仍然普遍缺乏人工智能的專業(yè)人才。因此，各學(xué)校需要通過培養(yǎng)或引進教師資源來增強學(xué)校的師資力量。學(xué)?？梢詮母咝Ｆ刚埲斯ぶ悄軐＜遥_展人工智能主題講座，為教師提供優(yōu)質(zhì)的人工智能學(xué)習(xí)環(huán)境，使教師能夠通過講座了解到全面、豐富的人工智能知識，其中包括人工智能的發(fā)展與應(yīng)用、人工智能現(xiàn)狀、機器學(xué)習(xí)概述、模式識別概述等內(nèi)容。

此外，學(xué)校還可以定期進行人工智能專題培訓(xùn)，內(nèi)容包括機器人培訓(xùn)、無人機培訓(xùn)等，讓教師通過實際的操作，逐漸提升實踐意識和動手能力。通過這些活動，中小學(xué)教師能夠不斷提升自己，逐漸成長為專業(yè)性較強的中小學(xué)人工智能教師。

（三）加強對優(yōu)秀教師隊伍的建設(shè)

人才的培養(yǎng)靠教育，教師也需要不斷學(xué)習(xí)。只有進行多元化的教師隊伍建設(shè)，才能激發(fā)教師對人工智能教學(xué)的工作熱情，并把全部精力投放到對學(xué)生的教育中去，促進教學(xué)水平的進步。教育環(huán)境的改變是外部保障，而培養(yǎng)教師要從激發(fā)教師的內(nèi)驅(qū)力入手。作為新時代的教師，尊重自己的職業(yè)，理解自己的職責(zé)，提升職業(yè)素養(yǎng)是發(fā)展之本。青年教師工作應(yīng)當(dāng)注重實效，而不是成績，讓學(xué)生能夠?qū)W會知識，能用技術(shù)，熱愛和享受學(xué)習(xí)。

基于此，學(xué)校應(yīng)投入更多的時間與精力，結(jié)合人文管理的教學(xué)理念，提升教師的專業(yè)素養(yǎng)，努力優(yōu)化教學(xué)方案，使人工智能教育能夠與時代的發(fā)展同步，與新時代的發(fā)展思想同步，在不斷的創(chuàng)新中為教學(xué)改革做出貢獻。另外，學(xué)校還應(yīng)制訂合理的鼓勵性措施，注重對教師的創(chuàng)新鼓勵，充分結(jié)合榮譽評比、評優(yōu)制度，激勵教師積極進行管理工作創(chuàng)新，完成人工智能教師隊伍的優(yōu)化[2]。

（四）加強場館教學(xué)資源開發(fā)

未來，科技館、智能技術(shù)館可以帶來真實場景、模擬設(shè)備、音響效果等立體的體驗。利用豐富的教學(xué)素材和教學(xué)情境把抽象化的書本學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化成更直接的感官感受，能夠顯著提升學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望和教師的教學(xué)效果。學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)對于學(xué)習(xí)質(zhì)量的提高有著顯著的促進作用。單純的課堂教學(xué)和語言授課很難讓學(xué)生充分理解教材上的諸多的公式和定理。場館課程將為學(xué)生創(chuàng)造一個真實的、立體的授課環(huán)境，加強學(xué)生多方位的感官感受。學(xué)生在模擬的教學(xué)情境中可以更容易融入人工智能的學(xué)習(xí)內(nèi)容，接受教師的指導(dǎo)并完成探究性學(xué)習(xí)，還能強化對人工智能知識的理解程度，加深學(xué)習(xí)的印象。同時，立體化教學(xué)將理解與運用相結(jié)合，能夠顯著提升學(xué)生對理論知識和相關(guān)定理的理解能力和邏輯思維能力，從而在根本上提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

教師利用逼真的教學(xué)情境可以優(yōu)化課程的設(shè)計，創(chuàng)新教學(xué)方法，充分調(diào)動學(xué)生的好奇心和興趣，使其期待能夠在教師的指導(dǎo)下學(xué)習(xí)到新的東西。場館課程提供了豐富的教學(xué)內(nèi)容和新鮮的學(xué)習(xí)體驗，學(xué)生能夠在活靈活現(xiàn)的情境中掌握教材的知識點，全方位提高感官體驗，在大腦中留下深刻的記憶。斯賓塞說過：“硬塞知識的辦法經(jīng)常引起人對書籍的厭惡，這樣就無法使人得到合理的教育所培養(yǎng)的那種自學(xué)能力，反而會使這種能力不斷地退步”?？梢?，相比于被動的灌輸式學(xué)習(xí)，開發(fā)場館資源能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的習(xí)慣，拓寬學(xué)生的視野，讓學(xué)生發(fā)自內(nèi)心地?zé)釔蹖W(xué)習(xí)、享受學(xué)習(xí)，養(yǎng)成良好的思考和觀察習(xí)慣[3]。

結(jié) 語

文章在闡述人工智能課程概念的基礎(chǔ)上，從幾方面講述了人工智能的課程特點，主要包括交叉學(xué)科知識、重視實踐操作這兩方面，同時指出，在中小學(xué)落實人工智能教育的過程中仍然存在著許多難以解決的問題，其中包括課程設(shè)置滯后、專業(yè)教師匱乏、硬件設(shè)施不足等問題。最后，文章又從幾方面提出了在中小學(xué)落實人工智能課程的相關(guān)策略，主要包括研發(fā)人工智能課程教材、打造“雙師雙聘”教師隊伍這兩方面。希望文章的內(nèi)容能夠給相關(guān)工作人員提供一些幫助。