林榮輝 陳佐宇

（1.福州第八中學(xué)，福建 福州 350004；2.福州市電化教育館，福建 福州 350001）

2021 年11 月30 日，為響應(yīng)國(guó)務(wù)院《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，同時(shí)落實(shí)教育部“在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程”的前瞻要求，中央電化教育館組織研制了《中小學(xué)人工智能技術(shù)與工程素養(yǎng)框架》（以下簡(jiǎn)稱《框架》）《框架》的發(fā)布明確了基礎(chǔ)教育階段實(shí)施人工智能教學(xué)所需的核心素養(yǎng)、外延知識(shí)及教學(xué)框架。［1］《框架》的推出，為化解該階段人工智能教學(xué)存在的定位模糊、評(píng)價(jià)失準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)不清等問題提供了參考標(biāo)準(zhǔn)，也對(duì)智能教學(xué)軟硬件環(huán)境的建設(shè)提供了依據(jù)。經(jīng)由《框架》的指導(dǎo)，各地教育行政部門編撰本地化教材、開設(shè)校本化課程或進(jìn)行學(xué)科融合探索也有了清晰的方向。

以基礎(chǔ)教育階段人工智能人才培養(yǎng)目標(biāo)為例，《框架》的目標(biāo)既不是在覆蓋人群中尋求智能算法專家，也不專注于在中小學(xué)階段培養(yǎng)硬件搭建人才。《框架》的核心訴求指向?qū)W生經(jīng)歷接觸、理解和領(lǐng)悟智能的過程，逐步具備適應(yīng)未來(lái)智能化環(huán)境要求的必備品格和關(guān)鍵能力。［2］《框架》明確了此類能力的提升與品格的養(yǎng)成需以跨學(xué)科、單元化、項(xiàng)目化的方式，與現(xiàn)實(shí)情境對(duì)人才的要求，共同促進(jìn)學(xué)生掌握在智能社會(huì)生存與發(fā)展的能力。

在涉及學(xué)科領(lǐng)域上，《框架》提及的人工智能教育本身即具備跨學(xué)科與跨領(lǐng)域特質(zhì)，故以基礎(chǔ)教育階段學(xué)生接受的學(xué)科教學(xué)測(cè)定與綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)的角度分析，匯集了程序編寫、數(shù)學(xué)建模、材料選擇與工藝磨合的《框架》要求同樣適用于對(duì)信息科技、信息技術(shù)、勞動(dòng)技術(shù)、綜合實(shí)踐、通用技術(shù)等課程領(lǐng)域的指導(dǎo)。但在本地化或校本化實(shí)施環(huán)境中，人工智能學(xué)科本位的認(rèn)知需求若能與特色校園創(chuàng)建或校園信息化、智能化建設(shè)共同推進(jìn)，則更能形成一個(gè)兼顧教學(xué)上“因材施教”與學(xué)科建設(shè)上“因財(cái)適配”的良好態(tài)勢(shì)。

一、人工智能技術(shù)與工程素養(yǎng)框架與校本化落地解讀

（一）人工智能與人類

兼具賦能、競(jìng)爭(zhēng)與協(xié)同作用的人工智能依靠細(xì)胞化功能架構(gòu)——神經(jīng)元模擬人類行為與思維。憑借強(qiáng)大算力和基礎(chǔ)算法的不斷發(fā)展，人工智能脫離了簡(jiǎn)單模仿人類身體機(jī)能與大腦認(rèn)知獲取的前期階段，正朝著復(fù)現(xiàn)或構(gòu)建人類社會(huì)復(fù)雜關(guān)系，如輔助、協(xié)作、競(jìng)爭(zhēng)的中期階段發(fā)展。在人工智能教學(xué)校本化實(shí)施過程接受并引入人工智能技術(shù)，既可在“戰(zhàn)術(shù)”層面提升基礎(chǔ)學(xué)科教育的深度，又可在“戰(zhàn)略”層面拓展校園智能化管理的廣度，進(jìn)而依托智能感知、大數(shù)據(jù)與行為分析，減輕“雙減”背景下師生雙重?cái)?shù)據(jù)焦慮并弱化師生對(duì)“人機(jī)競(jìng)爭(zhēng)”的公平顧慮。

《框架》以全向視域剖析智能技術(shù)發(fā)展歷程，借周密解讀智能技術(shù)特性的范式，為人工智能與人類行為之間的倫理道德紐帶梳理構(gòu)建了總體框架。總體觀念可理解為：在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，人工智能具有算力的局部?jī)?yōu)勢(shì)，但在創(chuàng)新性的算法創(chuàng)造及未來(lái)理念擴(kuò)展上，AI 還與人類決策存在明顯差異。也就是說(shuō)，人工智能因定位為人類的輔助者而不是人類未來(lái)活動(dòng)意愿的制定者，甚至在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，人工智能因技術(shù)發(fā)展方向的離散性，仍存在導(dǎo)致數(shù)據(jù)泄露、數(shù)源篡改、信息解讀偏差等普遍社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)。此類風(fēng)險(xiǎn)的階段性呈現(xiàn)與事件性化解，反之也能為人工智能教育本地化、校本化實(shí)施情境提供足量素材，使教學(xué)對(duì)象形成樂觀應(yīng)對(duì)與規(guī)范遵守的共同認(rèn)識(shí)。

（二）人工智能與社會(huì)

如何做到智能與社會(huì)的和諧共生，是推進(jìn)智能教育走向普及的關(guān)鍵所在。《框架》以“相互促進(jìn)”與“相互融合”兩個(gè)關(guān)鍵詞，闡述了人工智能與人類社會(huì)的不可分離性，即人工智能推動(dòng)人類社會(huì)進(jìn)步與人類社會(huì)支撐人工智能發(fā)展的態(tài)勢(shì)長(zhǎng)存。人工智能曲折、螺旋式發(fā)展的前進(jìn)動(dòng)力，既源于人類社會(huì)發(fā)展過程中關(guān)聯(lián)領(lǐng)域知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的積累，也源于當(dāng)前社會(huì)形態(tài)轉(zhuǎn)變中新元素的加入。這些新元素的聚合發(fā)力，促使人工智能由學(xué)術(shù)牽引式發(fā)展向需求牽引式發(fā)展快速轉(zhuǎn)換。

在本地化與校本化實(shí)施層面，人工智能課程體系以信息社會(huì)變革中人工智能關(guān)聯(lián)事件的離散表現(xiàn)，以技能手段解決現(xiàn)實(shí)問題數(shù)量的量變到質(zhì)變敘事，以教育、交通、制造、物流與安全等傳統(tǒng)角度，與人類社會(huì)的各個(gè)行業(yè)進(jìn)行重構(gòu)呈現(xiàn)。人工智能教育與城市產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展，與國(guó)家/省/市級(jí)數(shù)字實(shí)驗(yàn)區(qū)風(fēng)潮合流，最終與社會(huì)經(jīng)濟(jì)變革、教育變革、思想文化變革一起，掀起新一輪的產(chǎn)業(yè)革命。

在人工智能教育推動(dòng)過程中，除去計(jì)算機(jī)與數(shù)理本位的數(shù)據(jù)化、算法化與結(jié)構(gòu)化的展現(xiàn)，科技發(fā)展過程中并發(fā)的公平與法制問題，也是AI 教育在具體實(shí)施層面，需要人類考量并應(yīng)對(duì)的問題。不光是師與生之間有關(guān)授業(yè)與學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)雙向傳導(dǎo)，校與校，師與師之間的數(shù)字鴻溝與公平性質(zhì)疑也呈現(xiàn)連片化趨勢(shì)。中老年教師具有較長(zhǎng)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、較扎實(shí)的教學(xué)功底，然而也存在較強(qiáng)的教育技術(shù)抵觸心理和人工智能恐懼心理。此類認(rèn)識(shí)性的誤解可歸結(jié)于千百年來(lái)中華法系對(duì)透明與公正的追求。中華法系獨(dú)立于海洋法系和（歐洲）大陸法系，本身自成一體，其特點(diǎn)是刑禮結(jié)合、德主刑輔、慎刑恤罰，在責(zé)罰上對(duì)弱勢(shì)群體保持傾斜。應(yīng)用到本地化、本地化智能推進(jìn)管理上，便是落實(shí)推行公平而非西方法系強(qiáng)調(diào)的粗暴平等。一味強(qiáng)調(diào)全學(xué)段全教師拉平智能要求的“平等”，破壞的是教育系統(tǒng)的公序良俗，受摧殘的是良好的傳統(tǒng)教學(xué)風(fēng)氣。

（三）人工智能技術(shù)

人工智能基礎(chǔ)應(yīng)用技術(shù)從感知、交流、思考、決策、行動(dòng)等方面模擬、延伸和擴(kuò)展了人的智能，為人工智能的行業(yè)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)；人工智能基礎(chǔ)應(yīng)用技術(shù)涉及多個(gè)學(xué)科，其發(fā)展受各相關(guān)學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)的影響，也對(duì)相關(guān)學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生影響。人工智能需要數(shù)據(jù)作為原料，需要算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，還需要一定的算力支持。三者中，數(shù)據(jù)為算法和模型提供基礎(chǔ)，算法是智能技術(shù)的核心，海量的數(shù)據(jù)和高效的算力是支撐目前機(jī)器學(xué)習(xí)算法實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。

不同的問題需要不同的人工智能技術(shù)解決［1］。對(duì)人腦思維能力進(jìn)行合理推理最終做出規(guī)劃與決策，或是利用人工智能三要素——數(shù)據(jù)、算法和算力推動(dòng)的信息提取為校園信息化或智慧化服務(wù)。因此，即便從原始人工智能教育核心概念延伸出來(lái)的智能教育發(fā)展方向存在不可預(yù)測(cè)性，但智能技術(shù)的發(fā)展在教育行政主管部門政策落地、未來(lái)學(xué)校與數(shù)字城市協(xié)同發(fā)展上，依然具有一致性。以新一代信息技術(shù)、數(shù)字經(jīng)濟(jì)、文化教育為核心，聚焦面向未來(lái)的學(xué)校和教育形態(tài)，形成若干可控的、優(yōu)質(zhì)的項(xiàng)目輻射區(qū)域的目標(biāo)已逐漸明朗。

人工智能應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)包含設(shè)計(jì)、開發(fā)與測(cè)試三個(gè)組件［1］。在設(shè)計(jì)人工智能系統(tǒng)時(shí)，為實(shí)現(xiàn)特定目的，需要針對(duì)具體問題，遵循科學(xué)、創(chuàng)新、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、人機(jī)、倫理、可持續(xù)、通用及安全等設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)人工智能系統(tǒng)解決方案。在設(shè)計(jì)滿足最佳能效需求的智能化系統(tǒng)時(shí)，需要根據(jù)設(shè)計(jì)的流程和方法，將現(xiàn)有知識(shí)有效組合，把握系統(tǒng)組成要素間的相互作用?？梢姡诩夹g(shù)與系統(tǒng)的內(nèi)含與外延上，《框架》將人工智能技術(shù)的選用與人工智能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)劃分為不同領(lǐng)域，然而綜合考量筆者所在區(qū)域的基礎(chǔ)教育實(shí)施部門，即大部分省市縣域中小學(xué)目前皆無(wú)法獨(dú)立完成智慧教育平臺(tái)的搭建。在2022 年3 月教育部“通過關(guān)鍵工程推動(dòng)教育數(shù)字化和信息化工作”的大背景下，區(qū)域性智慧教育平臺(tái)的搭建往往由域內(nèi)教育行政主管部門牽頭，聯(lián)合智慧教育數(shù)據(jù)資源方，依據(jù)教育部的倡議和要求，以“教育大數(shù)據(jù)”為核心，構(gòu)建市、縣、校三級(jí)教育管理、教學(xué)應(yīng)用體系，為教育管理者提供科學(xué)管理工具，為教師、學(xué)生及家長(zhǎng)提供優(yōu)質(zhì)教育資源和應(yīng)用服務(wù)，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)教育資源共享及信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，形成區(qū)域“智慧教育大腦”，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化驅(qū)動(dòng)下的區(qū)域教育現(xiàn)代化進(jìn)程。

二、《框架》與全民數(shù)字素養(yǎng)與技能的關(guān)聯(lián)

2022 年，中央網(wǎng)信辦、教育部、工業(yè)和信息化部、人力資源和社會(huì)保障部聯(lián)合印發(fā)《2022 年提升全民數(shù)字素養(yǎng)與技能工作要點(diǎn)》。四部門提出，要以滿足人民日益增長(zhǎng)的美好生活需要、促進(jìn)人的全面發(fā)展和全體人民共同富裕為根本目的，堅(jiān)持目標(biāo)導(dǎo)向、問題導(dǎo)向、結(jié)果導(dǎo)向，多措并舉提升全民數(shù)字素養(yǎng)與技能。《工作要點(diǎn)》明確了工作目標(biāo)：到2022 年底，提升全民數(shù)字素養(yǎng)與技能工作取得積極進(jìn)展，系統(tǒng)推進(jìn)工作格局基本建立。數(shù)字資源供給更加豐富，全民終身數(shù)字學(xué)習(xí)體系初步構(gòu)建，勞動(dòng)者數(shù)字工作能力加快提升，人民群眾數(shù)字生活水平不斷提高，數(shù)字創(chuàng)新活力競(jìng)相迸發(fā)，數(shù)字安全防護(hù)屏障更加堅(jiān)固，數(shù)字社會(huì)法治道德水平持續(xù)提高，全民數(shù)字素養(yǎng)與技能發(fā)展環(huán)境不斷優(yōu)化。

四部門部署了8 個(gè)方面29 項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)，有關(guān)數(shù)字教育的內(nèi)容就占了兩方面，其中，“強(qiáng)調(diào)終身學(xué)習(xí)，既是時(shí)代發(fā)展的要求，也是滿足人民群眾日益增長(zhǎng)的美好生活需要的要求，充分體現(xiàn)了“以人為本”的數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向?！保?］在具體素養(yǎng)的提升途徑與能力要求上看，參照《面向21 世紀(jì)學(xué)習(xí)者的21 世紀(jì)能力：數(shù)字時(shí)代的基本素養(yǎng)》報(bào)告，我們可將數(shù)字時(shí)代的素養(yǎng)分為基本素養(yǎng)、創(chuàng)造革新思維、有效的溝通、高效能產(chǎn)出與高效能學(xué)習(xí)幾個(gè)方面（圖1）。

圖1 數(shù)字時(shí)代的基本素養(yǎng)

2022 年4 月，教育部印發(fā)《義務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)（2022 年版）》，該標(biāo)準(zhǔn)的推出，與原有《普通高中課程方案（2017 年版2020 年修訂）》一道，組成了橫跨小初高多階段的綜合智能教育體系。兩套課程方案都明確了人工智能教學(xué)實(shí)施要點(diǎn)，即中小學(xué)人工課程與信息科技/信息技術(shù)學(xué)科關(guān)聯(lián)，人工智能在基礎(chǔ)教育階段采取項(xiàng)目化教學(xué)推進(jìn)，人工智能教學(xué)同樣對(duì)接信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新和信息社會(huì)責(zé)任四大核心素養(yǎng)。

根據(jù)教育“十四五”規(guī)劃中培養(yǎng)具有全面發(fā)展、突出特長(zhǎng)、創(chuàng)新精神與高備品德的育人目標(biāo)（圖2），基礎(chǔ)教育階段的人工智能教與學(xué)應(yīng)全面指向以學(xué)生為中心、以問題為基礎(chǔ)、循序漸進(jìn)認(rèn)知、教學(xué)相長(zhǎng)的項(xiàng)目化模式建構(gòu)（圖2）。

圖2 數(shù)字時(shí)代育人目標(biāo)

圖3 人工智能項(xiàng)目化步驟

三、人工智能校本項(xiàng)目化構(gòu)建的特點(diǎn)與難點(diǎn)

（一）人工智能校本項(xiàng)目化構(gòu)建特點(diǎn)

人工智能校本項(xiàng)目化系統(tǒng)構(gòu)建，是傳統(tǒng)教學(xué)項(xiàng)目化系統(tǒng)構(gòu)建的進(jìn)階形態(tài)，意即在現(xiàn)有真實(shí)情境相互構(gòu)建中強(qiáng)化“新的信息”的收集能力。此類信息的收集過程主要依靠師生反饋互動(dòng)推進(jìn)，既不拘泥于教師指導(dǎo)、師生交流與生生交流的表單式的項(xiàng)目推進(jìn)，又呈現(xiàn)“全民終身數(shù)字學(xué)習(xí)”的教育協(xié)同推進(jìn)態(tài)勢(shì)。

（二）人工智能校本項(xiàng)目化構(gòu)建難點(diǎn)

基礎(chǔ)教育階段，學(xué)校推進(jìn)《框架》涉及的雙重技術(shù)——人工智能基礎(chǔ)應(yīng)用技術(shù)與基礎(chǔ)支撐技術(shù)的難點(diǎn)在于兩者涉及的關(guān)鍵技術(shù)與思維手段皆源于上游高等教育階段計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的成熟體系，其高校知識(shí)起源與能力考查規(guī)范的高門檻直接映射于區(qū)域化中小學(xué)人工智能教學(xué)推進(jìn)，強(qiáng)化了現(xiàn)有信息技術(shù)與信息科技教師學(xué)科本位認(rèn)識(shí)與培養(yǎng)體系不成熟之間的矛盾，擴(kuò)大了當(dāng)下高校初生人工智能專向人才輸送出口與信息技術(shù)/信息科技教師師范生源入口的不一致性。［4］上述問題期望依托時(shí)代的發(fā)展、教師隊(duì)伍的階段性能力提升與校園教育信息化水平的提高逐步解決。

（三）人工智能校本化實(shí)施案例分析

以福建省福州第八中學(xué)開設(shè)的校本化案例——《尋樟》為例，該案例以福州地區(qū)方興未艾的中學(xué)多校區(qū)化趨勢(shì)為研究對(duì)象，在項(xiàng)目主題上以“樟樹”留存與否拷問多校區(qū)間校園文化傳承現(xiàn)狀，在活動(dòng)上通過雙校區(qū)綠植樣本調(diào)查獲取第一手?jǐn)?shù)據(jù)，在教學(xué)上結(jié)合信息技術(shù)學(xué)科的數(shù)據(jù)排序算法，人工智能領(lǐng)域的K 近鄰算法共同推進(jìn)，以完成度較高的方式實(shí)現(xiàn)了初、高中一體化項(xiàng)目的教學(xué)實(shí)踐。項(xiàng)目特色為：

一是融合人工智能、信息技術(shù)和現(xiàn)實(shí)情感紐帶。歲月是老校的回憶，這些回憶大多隨著初高分設(shè)和新校區(qū)的外移變得割裂。福州八中老校區(qū)的百年歷程一直有棵大樟樹的陪伴，如今新區(qū)在外，試問新區(qū)是否留存大樟樹的血脈？我們嘗試用信息技術(shù)手段，特別是人工智能理念來(lái)回答。

二是采用廣播節(jié)目方式記錄，作品與校園需求融合。依托校園FM 節(jié)目《吉祥播報(bào)》形式設(shè)計(jì)（蜻蜓FM 可收聽），作品設(shè)計(jì)、校園推廣與師生信息提升提交平臺(tái)一并執(zhí)行，用音頻護(hù)佑師生綿長(zhǎng)的校車征程。

三是樣本和工具互補(bǔ)，算法與項(xiàng)目適配。數(shù)百份葉片樣本均經(jīng)過仔細(xì)規(guī)整，標(biāo)明信息，數(shù)據(jù)采集工具簡(jiǎn)約高效，算法難度選擇適中，項(xiàng)目推進(jìn)以學(xué)生為線索。

圖4 《尋樟》跨校區(qū)項(xiàng)目

在教育領(lǐng)域，人工智能教育應(yīng)用與發(fā)展正從獨(dú)立的、針對(duì)特定領(lǐng)域的智能導(dǎo)師系統(tǒng)向基礎(chǔ)人工智能技術(shù)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境演進(jìn)。［5］本案例的實(shí)施過程，嘗試從智慧學(xué)習(xí)環(huán)境營(yíng)造上與普適化與項(xiàng)目化——中小學(xué)開展人工智能教學(xué)過程中的痛點(diǎn)相匹配。在如今校園群體源生數(shù)字化屬性較高與升學(xué)選拔導(dǎo)致的信息能力低下的實(shí)際矛盾下，得以兼顧認(rèn)知水平與項(xiàng)目推進(jìn)。中小學(xué)生可依托他們成長(zhǎng)的時(shí)代特色與經(jīng)過設(shè)計(jì)的校本屬性，依托人工智能學(xué)科融合與人工智能硬件平臺(tái)的良好“兼容性”，順暢地體驗(yàn)兼具“因材施教”與“因財(cái)適配”的校本化優(yōu)勢(shì)。

課程標(biāo)準(zhǔn)是教材編寫、教學(xué)、評(píng)價(jià)的依據(jù)，教材是課程標(biāo)準(zhǔn)的具體化，高位知識(shí)體系建構(gòu)與工程素養(yǎng)達(dá)到程度是實(shí)踐追求。在基礎(chǔ)教育階段實(shí)施智能教學(xué)的是人，無(wú)論是財(cái)力限制，還是能力限制，人工智能教育決策者和推進(jìn)者都不應(yīng)受制于局部資源的限制，應(yīng)通過平臺(tái)驅(qū)動(dòng)、政策支持與市場(chǎng)化運(yùn)作，充分發(fā)揮平臺(tái)資源優(yōu)勢(shì)，根據(jù)國(guó)家教育政策和市場(chǎng)環(huán)境靈活調(diào)整，不斷創(chuàng)建新的智能教學(xué)策略。