黃蓓蓓 宋子昀 韓云云 錢小龍

一、引言

教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型已成為教育創(chuàng)新與變革的重要趨勢。黨的二十大報(bào)告提出“推進(jìn)教育數(shù)字化”[1]，明確了新時(shí)代教育的發(fā)展方向和任務(wù)使命?；A(chǔ)教育是國民教育的奠基性工程，在人才培養(yǎng)、教育發(fā)展和社會主義現(xiàn)代化建設(shè)中起到了基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性的作用，因此基礎(chǔ)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型尤為關(guān)鍵?！督逃炕A(chǔ)教育司2022年工作要點(diǎn)》明確提出“深化信息技術(shù)應(yīng)用改革，實(shí)施基礎(chǔ)教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動(dòng)”[2]?；A(chǔ)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型是實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)教育高質(zhì)量發(fā)展和基礎(chǔ)教育現(xiàn)代化的必由之路。

以人工智能為代表的數(shù)字技術(shù)迅猛發(fā)展，為教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型賦能，并催生社會各行業(yè)對人工智能人才的迫切需求。教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的根本目的是“為人服務(wù)”，人才培養(yǎng)是教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型實(shí)踐的起點(diǎn)和導(dǎo)向。[3]因此，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型要解決社會發(fā)展與人才供需矛盾[4]，關(guān)注人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新，培養(yǎng)適應(yīng)未來數(shù)字時(shí)代的創(chuàng)新型人才。其中，人工智能課程教學(xué)旨在培養(yǎng)中小學(xué)生的創(chuàng)造力、人文素養(yǎng)和計(jì)算思維等[5]，為人工智能人才培養(yǎng)提供有效支持。2017年，國務(wù)院《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出“在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程”[6]。由此來看，通過中小學(xué)人工智能課程教學(xué)改革完善人才培養(yǎng)模式對基礎(chǔ)教育的數(shù)字化轉(zhuǎn)型具有重要意義。

我國中小學(xué)人工智能教育起步不久，尚未形成體系化的教育設(shè)計(jì)與實(shí)施方案[7]，在人工智能課程教學(xué)方面還處于探索階段。[8]澳大利亞政府重視依靠人工智能創(chuàng)造繁榮的經(jīng)濟(jì)和社會環(huán)境，并于2021年發(fā)布了《澳大利亞人工智能行動(dòng)計(jì)劃》(Australia’s Artificial Intelligence Action Plan)。[9]為了讓青年能夠適應(yīng)數(shù)字時(shí)代的變革，澳大利亞教育部開發(fā)了數(shù)字技術(shù)課程(Digital Technologies)。其中，人工智能便是數(shù)字技術(shù)課程的一個(gè)重要組成部分。通過這種方式，澳大利亞的中小學(xué)逐漸實(shí)施人工智能教育，開展人工智能課程教學(xué)，推動(dòng)教育的創(chuàng)新發(fā)展。本研究對澳大利亞中小學(xué)人工智能課程教學(xué)進(jìn)行研究，以期對我國的人工智能教育改革提供參考，并推動(dòng)落實(shí)基礎(chǔ)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

二、澳大利亞人工智能課程教學(xué)的目標(biāo)定位

在基礎(chǔ)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的背景下，澳大利亞中小學(xué)人工智能課程教學(xué)目標(biāo)聚焦未來數(shù)字時(shí)代對人才培養(yǎng)的新要求，凸顯編程技能和計(jì)算思維，重視倫理導(dǎo)向的數(shù)字素養(yǎng)，注重人工智能技術(shù)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用。

(一)發(fā)展編程技能和計(jì)算思維

澳大利亞在2015年發(fā)布的《國家創(chuàng)新與科學(xué)議程》(National Innovation and Science Agenda)中提出：“在學(xué)校推廣編程和強(qiáng)調(diào)計(jì)算思維來支持所有的澳大利亞學(xué)生擁抱數(shù)字時(shí)代，以確保學(xué)生具有問題解決和批判性思維能力。”[10]從2016年開始，澳大利亞在中小學(xué)開展編程教育。具體而言，學(xué)生從5年級開始學(xué)習(xí)“21世紀(jì)的計(jì)算機(jī)編碼”(21st Century Computer Coding)，從7年級開始學(xué)習(xí)編程。[11]同時(shí)，澳大利亞將編程教育落實(shí)到數(shù)字技術(shù)課程中[12]，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。

澳大利亞將計(jì)算思維(Computational Thinking)定義為一種解決問題的方法，用于創(chuàng)建可以使用數(shù)字技術(shù)實(shí)施的解決方案，計(jì)算思維的關(guān)鍵要素包括邏輯地組織信息和數(shù)據(jù)、將問題分解為多個(gè)部分、了解模式和模型、創(chuàng)建算法等。[13]澳大利亞中小學(xué)人工智能課程教學(xué)的目標(biāo)是讓所有學(xué)生具備計(jì)算思維，能夠收集和解釋數(shù)據(jù)，創(chuàng)建數(shù)字化的解決方案，并通過算法加以實(shí)現(xiàn)。此外，澳大利亞針對不同年級的學(xué)生，細(xì)化了計(jì)算思維的培養(yǎng)目標(biāo)。如，2年級的學(xué)生“側(cè)重于培養(yǎng)計(jì)算思維的基本技能”，9年級和10年級則需要“進(jìn)一步發(fā)展對計(jì)算思維的理解和技能，如準(zhǔn)確地描述問題以及使用模塊化的方法解決問題”[14]?？傊?，澳大利亞政府重視開展編程教育，通過強(qiáng)化編程技能培養(yǎng)計(jì)算思維，讓中小學(xué)適應(yīng)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的要求。

(二)提高倫理導(dǎo)向的數(shù)字素養(yǎng)

伴隨數(shù)字化轉(zhuǎn)型的加快，為培養(yǎng)能夠適應(yīng)數(shù)字時(shí)代變革的人才，澳大利亞教育部對澳大利亞課程(Australian Curriculum)進(jìn)行了修訂，把一般能力(General Capabilities)中的信息和通信技術(shù)(Information and Communication Technologies,ICT)能力更改為數(shù)字素養(yǎng)(Digital Literacy),并在數(shù)字技術(shù)課程中增加隱私和安全。

從結(jié)構(gòu)上看，數(shù)字素養(yǎng)包括踐行數(shù)字安全和福祉、調(diào)查、創(chuàng)建和交換、管理和實(shí)施這四個(gè)要素。[15]其中，踐行數(shù)字安全和福祉包括管理在線安全、管理數(shù)字隱私和身份、管理數(shù)字健康，這些都與人工智能倫理密切相關(guān)。澳大利亞的中小學(xué)人工智能課程把提高數(shù)字素養(yǎng)作為目標(biāo)，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)增強(qiáng)學(xué)生的人工智能倫理意識。如，《基于倫理理解的人工智能應(yīng)用分析》旨在讓學(xué)生通過分析人工智能系統(tǒng)和批判性思考人工智能應(yīng)用程序的全生命周期，掌握人工智能如何對社會產(chǎn)生積極和消極的影響，理解其中的倫理概念，并做出合乎道德的決定。[16]總之，澳大利亞重視提高學(xué)生的數(shù)字素養(yǎng)，尤為關(guān)注使用人工智能技術(shù)時(shí)形成的倫理意識，即強(qiáng)調(diào)倫理導(dǎo)向的數(shù)字素養(yǎng)。

(三)學(xué)習(xí)和應(yīng)用人工智能技術(shù)

基礎(chǔ)教育的數(shù)字化轉(zhuǎn)型需要數(shù)字技術(shù)的驅(qū)動(dòng)，也需要能夠認(rèn)識和利用數(shù)字技術(shù)的人才作為支持。隨著人工智能的擴(kuò)展和普及，所有的中小學(xué)生都需要理解人工智能技術(shù)本身的原理與相關(guān)概念，并能夠應(yīng)用人工智能技術(shù)。在此背景之下，2015年9月，澳大利亞政府教育委員會批準(zhǔn)實(shí)施了《澳大利亞課程：數(shù)字技術(shù)》(The Australian Curriculum：Digital Technologies)，并基于十個(gè)關(guān)鍵概念進(jìn)行了內(nèi)容設(shè)計(jì)，包括數(shù)據(jù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)表示、數(shù)據(jù)解釋、算法、程序設(shè)計(jì)或應(yīng)用、人機(jī)交互等[17]，這些概念與人工智能緊密相關(guān)。5-6、7-8、9-10年級的《澳大利亞課程：數(shù)字技術(shù)》課程標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)描述了人工智能課程內(nèi)容和課程要求。

澳大利亞注重讓學(xué)生運(yùn)用知識和技能，借助技術(shù)和其他資源獨(dú)立和協(xié)作地形成創(chuàng)新的解決方案，以創(chuàng)造性地滿足當(dāng)前和未來的需求。[18]具體到人工智能領(lǐng)域，澳大利亞注重讓中小學(xué)生通過使用和討論人工智能技術(shù)了解人工智能的局限性、機(jī)會、道德影響和風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，促使學(xué)生創(chuàng)建利用人工智能的技術(shù)解決方案，為學(xué)生從事計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的創(chuàng)新打開大門?？傊?，以人工智能為代表的數(shù)字技術(shù)是教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心引擎，澳大利亞強(qiáng)調(diào)讓基礎(chǔ)教育階段的學(xué)生認(rèn)識和應(yīng)用人工智能。

三、澳大利亞人工智能課程教學(xué)的實(shí)施保障

在目標(biāo)的指引下，澳大利亞積極推動(dòng)中小學(xué)人工智能課程教學(xué)的實(shí)施。為保障人工智能課程的順利開展，澳大利亞政府在物質(zhì)基礎(chǔ)層面加大資金投入，在教師發(fā)展層面提供資源與服務(wù)，在教學(xué)活動(dòng)層面支持開展人工智能競賽。

(一)進(jìn)行人工智能教育資金投入

無論是人工智能課程教學(xué)，還是基礎(chǔ)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型，都強(qiáng)調(diào)數(shù)字技術(shù)在教育中的應(yīng)用，而這都離不開資金的支持。雖然澳大利亞政府沒有專門制定針對中小學(xué)人工智能教育的政策與資金撥款方案，但其在近年頒布的數(shù)字技術(shù)課程、STEM(科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué))教育、ICT等教育創(chuàng)新方針與戰(zhàn)略均體現(xiàn)了發(fā)展人工智能教育的核心思想，并強(qiáng)調(diào)對人工智能教育進(jìn)行投資。2015年11月，澳大利亞政府發(fā)布《國家創(chuàng)新與科學(xué)議程》，投資5100萬美元用于培養(yǎng)澳大利亞青年創(chuàng)造和使用數(shù)字技術(shù)的能力，具體包括以下措施[19]：第一，讓5年級和7年級學(xué)生通過在線計(jì)算挑戰(zhàn)(Online Computing Challenges)學(xué)習(xí)編程；第二，通過在線學(xué)習(xí)活動(dòng)和專家?guī)椭岣呓處煂?shí)施數(shù)字技術(shù)課程的技能；第三，開展有針對性的ICT和STEM項(xiàng)目，如ICT暑期學(xué)校(針對9年級和10年級的學(xué)生)、STEM伙伴關(guān)系，將科學(xué)家以及ICT專業(yè)人員帶入課堂。為了提高學(xué)生的STEM素養(yǎng)，政府還投資4800萬美元鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)和數(shù)學(xué)競賽,激發(fā)學(xué)生對STEM的好奇心。在學(xué)校和早期學(xué)習(xí)STEM計(jì)劃(School and Early Learning STEM Initiatives)中,澳大利亞政府特別強(qiáng)調(diào)要實(shí)施“在學(xué)校支持人工智能”計(jì)劃，資助學(xué)校開發(fā)一系列的人工智能課程資源。為此，澳大利亞的人工智能能力基金撥款2990萬元資助“在學(xué)校支持人工智能”計(jì)劃，旨在增強(qiáng)學(xué)生的人工智能能力，并提供新的就業(yè)機(jī)會。此外，根據(jù)澳大利亞技術(shù)和科學(xué)增長計(jì)劃(the Australian Technology and Science Growth Plan)[20]，澳大利亞政府在2018年至2022年，撥款150萬澳元用于支持學(xué)校開展人工智能課程，而這正屬于人工智能能力基金的一部分?？傊?，鑒于人工智能教育對中小學(xué)生未來發(fā)展的重要意義，澳大利亞政府投入一定的資金，為人工智能課程教學(xué)提供支持和保障。

(二)為教師提供數(shù)字資源與服務(wù)

教師是推進(jìn)基礎(chǔ)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要行動(dòng)者。借助人工智能課程教學(xué)落實(shí)基礎(chǔ)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型要求教師了解人工智能的基礎(chǔ)知識并掌握利用人工智能課程教學(xué)的方法，不斷促進(jìn)專業(yè)發(fā)展與能力提高。然而，澳大利亞很多中小學(xué)教師對人工智能非常陌生，各個(gè)中小學(xué)的人工智能專任教師也十分緊缺。為了改變這一現(xiàn)狀，澳大利亞政府和學(xué)校為教師提供了多元化的數(shù)字資源與服務(wù)。第一，澳大利亞政府和澳大利亞教育服務(wù)局共同建立數(shù)字技術(shù)中心(Digital Technology Hub)，為教師提供免費(fèi)的專業(yè)學(xué)習(xí)機(jī)會。數(shù)字技術(shù)中心專門設(shè)置了“課堂中的人工智能”模塊和人工智能主題資源[21]，讓教師能夠掌握人工智能的基礎(chǔ)知識，了解如何對人工智能課程進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計(jì)，借助網(wǎng)絡(luò)研討會分享人工智能課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)等。第二，在澳大利亞教育部的資助下，阿德萊德大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)教育研究組(The Computer Science Education Research Group，CSER)為中小學(xué)教師開展人工智能課程教學(xué)提供了一系列免費(fèi)的服務(wù)[22]，具體包括入門級別的人工智能慕課、課堂上利用人工智能的課程計(jì)劃示例、人工智能課堂使用指南、專業(yè)學(xué)習(xí)研討會等。第三，澳大利亞教育研究理事會(Australian Council for Educational Research,ACER)發(fā)行在線出版物——《教師》(Teacher)雜志[23]，發(fā)布與人工智能教育相關(guān)的文章。此外，還有專欄作家分享人工智能教育教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。這些都為教師開展人工智能課程教學(xué)提供理論和實(shí)踐層面的指導(dǎo)。總之，澳大利亞各界為人工智能課程教學(xué)提供的數(shù)字資源與服務(wù)非常豐富，涉及專業(yè)學(xué)習(xí)課程、討論會、教學(xué)案例等。

(三)支持開展人工智能競賽活動(dòng)

在澳大利亞，讓中小學(xué)生掌握人工智能知識只是一個(gè)最基礎(chǔ)的目標(biāo)，如何進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的求知欲、計(jì)算思維、創(chuàng)新能力、探究精神才是讓基礎(chǔ)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型對接數(shù)字時(shí)代人才需求的關(guān)鍵。因此，澳大利亞政府和教育部廣泛開展人工智能競賽活動(dòng)，并鼓勵(lì)學(xué)生積極參賽。其中，較為著名的是澳大利亞數(shù)字技術(shù)挑戰(zhàn)賽(Australian Digital Technologies Challenges)[24]。該挑戰(zhàn)賽由悉尼大學(xué)的澳大利亞計(jì)算機(jī)學(xué)院(Australian Computing Academy)負(fù)責(zé)實(shí)施，為學(xué)生提供一系列免費(fèi)的課堂活動(dòng)。這些活動(dòng)旨在讓學(xué)生掌握5至8年級數(shù)字技術(shù)課程中最具挑戰(zhàn)性的內(nèi)容，包括算法、編碼、數(shù)據(jù)表示和數(shù)據(jù)解釋。每一項(xiàng)挑戰(zhàn)都提供了在線學(xué)習(xí)資源、真實(shí)的現(xiàn)實(shí)問題、模塊化的課程計(jì)劃以及教師的在線培訓(xùn)和支持。如，“聊天機(jī)器人”(Chatbot)挑戰(zhàn)賽[25]，讓學(xué)生了解如何使用代碼設(shè)計(jì)文字游戲，最終創(chuàng)建屬于自己的聊天機(jī)器人。總之，澳大利亞通過開展人工智能競賽豐富人工智能課程教學(xué)的形式，鍛煉學(xué)生的計(jì)算思維、創(chuàng)新思維、人際交往能力等，為加快培養(yǎng)數(shù)字時(shí)代的人才提供了有效支持。

四、澳大利亞人工智能課程教學(xué)的實(shí)施路徑

伴隨基礎(chǔ)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的加快，澳大利亞按照人工智能時(shí)代人才的特征，在資金與資源等的保障下，調(diào)整中小學(xué)人工智能課程教學(xué)的目標(biāo)、內(nèi)容與方法等，并在實(shí)踐中探索人工智能課程教學(xué)的路徑。

(一)澳大利亞人工智能課程教學(xué)實(shí)施案例

在開展人工智能教育的浪潮下，澳大利亞的眾多中小學(xué)紛紛探索人工智能課程教學(xué)實(shí)踐。其中，巴林加州立小學(xué)(Baringa State Primary School)和阿什伍德學(xué)校(Ashwood School)在開展人工智能課程教學(xué)方面積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1.巴林加州立小學(xué)的人工智能課程教學(xué)實(shí)踐

巴林加州立小學(xué)以STEM課程為抓手，開展人工智能課程教學(xué)。為了培養(yǎng)學(xué)生的技能、意愿和適應(yīng)能力，使他們能夠在真正的學(xué)習(xí)環(huán)境中解決問題，巴林加州立小學(xué)的人工智能課程采用跨學(xué)科方法，圍繞相關(guān)背景整合相關(guān)學(xué)科，根據(jù)澳大利亞課程設(shè)置一個(gè)關(guān)鍵的學(xué)習(xí)領(lǐng)域，并借助澳大利亞課程成績標(biāo)準(zhǔn)評估學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。[26]學(xué)校將人工智能與科學(xué)、設(shè)計(jì)、數(shù)學(xué)等領(lǐng)域相融合，讓學(xué)生在課程情境中以合作的方式探究問題的解決方案，這在一定程度上培養(yǎng)了學(xué)生的設(shè)計(jì)思維、系統(tǒng)思維、計(jì)算思維等，鍛煉了學(xué)生處理復(fù)雜和陌生問題的能力。在內(nèi)容方面，學(xué)校為3-4年級的學(xué)生提供不同主題的人工智能課程，包括《燈塔管理員的午餐》《植物澆水系統(tǒng)》等。該校還強(qiáng)調(diào)教師能力提升，尤為關(guān)注教師的數(shù)字化領(lǐng)導(dǎo)力。學(xué)校創(chuàng)建了一個(gè)專家教學(xué)團(tuán)隊(duì)，讓所有的教師都參與到人工智能課程教學(xué)中來，確保他們掌握人工智能相關(guān)的編程、機(jī)器人技術(shù)等知識，從而為學(xué)校培養(yǎng)人工智能領(lǐng)導(dǎo)者和專家。

2.阿什伍德學(xué)校的人工智能課程教學(xué)實(shí)踐

阿什伍德學(xué)校面向輕度智障的中小學(xué)生，更加關(guān)注每個(gè)學(xué)生的人工智能學(xué)習(xí)需求和綜合能力培養(yǎng)。該校以澳大利亞數(shù)字技術(shù)課程為依據(jù)，用三種方式實(shí)施人工智能課程[27]：第一，為6-10年級的學(xué)生提供專業(yè)的數(shù)字技術(shù)課程；第二，每周安排45分鐘的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)；第三，將人工智能的關(guān)鍵概念整合到學(xué)校的各個(gè)項(xiàng)目中。由于大多數(shù)學(xué)生難以理解抽象的概念，阿什伍德學(xué)校通過使用精心選擇的材料和視覺輔助工具支持學(xué)生學(xué)習(xí)。如，阿什伍德學(xué)校在課堂中引入數(shù)字寵物機(jī)器人Cozmo，讓學(xué)生在與機(jī)器人的互動(dòng)中，以可視化的方式掌握人工智能的關(guān)鍵概念。通過使用Cozmo附帶的可視化編程語言以及Anki提供的免費(fèi)軟件開發(fā)工具包，學(xué)生可以進(jìn)行編程，發(fā)展計(jì)算思維。[28]此外，Cozmo可以說話和唱歌，能夠識別并回應(yīng)人類的五種基本情緒。Cozmo等人工智能輔助工具的使用加強(qiáng)了學(xué)生的人工智能體驗(yàn)和感受，還激發(fā)了他們的求知欲和好奇心，繼而促使他們在后續(xù)學(xué)習(xí)中深入學(xué)習(xí)人工智能技術(shù)。

(二)澳大利亞人工智能課程教學(xué)的路徑分析

在分析巴林加州立小學(xué)和阿什伍德學(xué)校人工智能課程教學(xué)實(shí)施案例的基礎(chǔ)上，本文將進(jìn)一步總結(jié)和分析澳大利亞人工智能課程教學(xué)的實(shí)施路徑。

1.強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科融合

跨學(xué)科越來越成為一種教育教學(xué)趨勢。人工智能課程涉及數(shù)學(xué)、信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等內(nèi)容，具備顯著的跨學(xué)科特征。澳大利亞中小學(xué)人工智能課程強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科互動(dòng)，彰顯著STEM教育的特征，體現(xiàn)對科學(xué)、技術(shù)、工程以及數(shù)學(xué)等學(xué)科相關(guān)知識的集成與交叉。如，巴林加州立小學(xué)的人工智能課程教學(xué)整合了科學(xué)、數(shù)字技術(shù)、數(shù)學(xué)、設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的知識，讓學(xué)生在多學(xué)科領(lǐng)域的學(xué)習(xí)中認(rèn)識人工智能，掌握人工智能中的關(guān)鍵概念，發(fā)展計(jì)算思維、設(shè)計(jì)思維、創(chuàng)新思維等。

計(jì)算機(jī)科學(xué)教育研究組和數(shù)字技術(shù)研究所(The Digital Technologies Institute)指出人工智能與澳大利亞課程緊密相關(guān)，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面[29]：一方面，人工智能影響數(shù)字技術(shù)學(xué)習(xí)領(lǐng)域。如，人工智能為數(shù)據(jù)和算法方面課程技能和知識的學(xué)習(xí)提供有趣的背景和問題情境以及提供智能的應(yīng)用程序，還適合讓學(xué)生討論技術(shù)對倫理和社會的影響，提高中小學(xué)生的概念理解能力等。另一方面，人工智能影響其他學(xué)習(xí)領(lǐng)域和一般能力。如，人工智能的學(xué)習(xí)促使學(xué)生反思自己的學(xué)習(xí)策略，從而使他們成為更有效的學(xué)習(xí)者。對人工智能的學(xué)習(xí)，可以讓學(xué)習(xí)者掌握多個(gè)學(xué)科的知識，如使用人工智能解決方案產(chǎn)生的問題涉及倫理、社會和跨文化領(lǐng)域，機(jī)器學(xué)習(xí)解決方案經(jīng)常利用歷史、地理、媒體研究和英語等不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與生物學(xué)密切相關(guān)。在此背景下，為了更好地開展人工智能課程和發(fā)展學(xué)生的一般能力，澳大利亞政府正在委托開發(fā)一系列人工智能課程資源。如，數(shù)字技術(shù)中心提出的AI(人工智能)課程規(guī)劃，針對不同年級提供不同的AI課程，而這些課程往往置于不同的學(xué)科背景下，如課程《人工智能如何識別看到的東西？》將人工智能與數(shù)學(xué)、科學(xué)相結(jié)合。[30]

2.注重探究式教學(xué)

澳大利亞中小學(xué)人工智能課程教學(xué)形式與傳統(tǒng)的講授式不同，而是注重探究式教學(xué)。具體而言，課程內(nèi)容往往從一個(gè)主題出發(fā)，讓學(xué)生自主探究問題的解決方案，其特點(diǎn)是以項(xiàng)目為核心或圍繞案例進(jìn)行分享，而這個(gè)項(xiàng)目需要幾周甚至是一個(gè)學(xué)期來開展，這有利于學(xué)生循序漸進(jìn)地掌握深?yuàn)W的概念。在教學(xué)情境的設(shè)計(jì)方面，教師通常根據(jù)生活中的真實(shí)問題創(chuàng)設(shè)情境。如，在《反欺凌AI》課中，鑒于人們在社交媒體上匆忙撰寫和發(fā)布內(nèi)容可能導(dǎo)致霸凌別人的問題，教師引導(dǎo)學(xué)生探索開發(fā)可以檢查帖子是否有害的人工智能應(yīng)用程序。[31]在教學(xué)過程中，為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究熱情，教師還靈活采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，以游戲化或競賽的形式進(jìn)行教學(xué)。

澳大利亞中小學(xué)人工智能課程教學(xué)致力于為學(xué)生的未來做好準(zhǔn)備，為他們提供在數(shù)字化世界中茁壯成長所需的全部知識、技能與價(jià)值觀。顯然，對探究式教學(xué)策略的運(yùn)用使得澳大利亞中小學(xué)人工智能課程教學(xué)有效地踐行了這一目標(biāo)。一方面，澳大利亞在中小學(xué)人工智能課程教學(xué)的過程中注重溝通、協(xié)作以及問題解決。澳大利亞人工智能課程通常以任務(wù)探究的方式進(jìn)行，當(dāng)學(xué)生遇到問題后需要通過溝通與協(xié)作解決問題。學(xué)生在集體目標(biāo)達(dá)成的過程中會逐步磨煉交流溝通技能，形成團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識，提高問題解決能力。另一方面，在探究人工智能的過程中，學(xué)生能夠充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，積極參與到課堂活動(dòng)中來，這可以幫助學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，促使學(xué)生成為積極主動(dòng)的終身學(xué)習(xí)者。在充滿變化的數(shù)字時(shí)代，只有終身學(xué)習(xí)，及時(shí)認(rèn)識并有效應(yīng)用人工智能技術(shù)，才能適應(yīng)數(shù)字化生存。

五、澳大利亞人工智能課程教學(xué)的總結(jié)與啟示

在過去十多年，我國已經(jīng)對人工智能教育進(jìn)行了初步的探索，但還面臨人工智能課程體系不夠完善、人工智能課程教學(xué)資源較為匱乏、人工智能在基礎(chǔ)教育中的應(yīng)用不夠充分等困境?；A(chǔ)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型可以借鑒澳大利亞的經(jīng)驗(yàn)推動(dòng)我國的人工智能課程教學(xué)改革。

(一)調(diào)動(dòng)多元主體參與，保障人工智能教育質(zhì)量

政府、國家機(jī)構(gòu)、學(xué)校和教師是澳大利亞中小學(xué)人工智能教育的主要參與者，為人工智能教育的發(fā)展提供了關(guān)鍵動(dòng)力。澳大利亞各方為探索中小學(xué)人工智能教育做出許多嘗試：政府出臺中小學(xué)人工智能教育支持計(jì)劃，并為其制定撥款方案；教育部、學(xué)校、教師、國家機(jī)構(gòu)之間尋求合作，提供豐富的數(shù)字化資源；政府和學(xué)校為師生提供廣泛的人工智能競賽機(jī)會。這些舉措為澳大利亞人工智能課程的實(shí)施提供了有效保障，也保證了人工智能教育的質(zhì)量。我國已經(jīng)制訂相應(yīng)的人工智能政策并發(fā)布了中小學(xué)人工智能課程開發(fā)的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。但是，在課程實(shí)施中，人工智能教育的質(zhì)量無法得到有效保證，面臨眾多問題，如人工智能課程資源建設(shè)監(jiān)管不足、人工智能教育的實(shí)施缺少科學(xué)有效的指導(dǎo)、人工智能課程內(nèi)容源于簡化的大學(xué)人工智能專業(yè)性知識而與中小學(xué)教育要求脫節(jié)等。[32]

我國中小學(xué)人工智能課程教學(xué)可以借鑒澳大利亞的做法，調(diào)動(dòng)教育利益相關(guān)者協(xié)同參與，借多主體之力保障教育質(zhì)量，推動(dòng)人工智能教育高質(zhì)量發(fā)展。第一，政府、企業(yè)、學(xué)校之間要通力合作。如，從學(xué)校的實(shí)際需求出發(fā)，借助科技企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢搭建人工智能教育數(shù)字網(wǎng)站。再如，在政府的支持下，組織學(xué)生參加國內(nèi)國外項(xiàng)目和機(jī)器人比賽，到人工智能企業(yè)研學(xué)等。第二，中小學(xué)要有效利用高校的優(yōu)質(zhì)師資力量。相較于我國基礎(chǔ)教育領(lǐng)域的人工智能教育，高校具備明顯的優(yōu)勢，中小學(xué)可以邀請高校專家定期來校開設(shè)人工智能教育專題講座，解答師生在學(xué)習(xí)和使用人工智能過程中的困惑。第三，中小學(xué)可以結(jié)合高校及社會培訓(xùn)機(jī)構(gòu)已有的課程內(nèi)容，開發(fā)具有學(xué)校特色的校本人工智能課程。

(二)重視專任教師培養(yǎng)，加強(qiáng)學(xué)校教師隊(duì)伍建設(shè)

師資缺乏是澳大利亞實(shí)施人工智能課程教學(xué)面臨的一大挑戰(zhàn)。對此，澳大利亞教育部通過開展專門的教師培訓(xùn)項(xiàng)目[33]、開發(fā)數(shù)字化資源和資助教師開展在線學(xué)習(xí)活動(dòng)[34]以及優(yōu)先錄用人工智能相關(guān)專業(yè)的新教師等舉措克服師資缺乏等困難。目前，我國中小學(xué)人工智能相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)工作主要由信息科技教師和信息技術(shù)教師承擔(dān)。盡管此類教師對計(jì)算機(jī)和其他先進(jìn)設(shè)備具有較強(qiáng)的應(yīng)用能力，能夠在編程等方面給學(xué)生基本的指導(dǎo)，但很多教師的知識儲備和計(jì)算機(jī)操作技能距離專業(yè)水平還有一定的差距，專業(yè)的人工智能教師比較匱乏。中小學(xué)校很難招到理想的人工智能課程教師，嚴(yán)重制約了人工智能課程的開設(shè)和實(shí)施。

中小學(xué)人工智能課程教學(xué)是一項(xiàng)復(fù)雜且綜合性要求很高的活動(dòng)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中需要學(xué)科知識、技術(shù)工具、靈感啟發(fā)等方面的專業(yè)指導(dǎo)和及時(shí)反饋。因此，加強(qiáng)專任教師培養(yǎng)并建設(shè)完善的教師隊(duì)伍刻不容緩。借鑒澳大利亞的經(jīng)驗(yàn)，我國中小學(xué)人工智能課程教學(xué)可以從兩方面著手。一方面，對于在職教師，教育部門和學(xué)校要加大培訓(xùn)力度。教育部門和學(xué)校應(yīng)支持人工智能課程教師到高校進(jìn)修，還可以利用國家中小學(xué)智慧教育平臺開展人工智能課程教學(xué)專題培訓(xùn)，豐富教師的人工智能知識，提高教師的專業(yè)能力。另一方面，教育部要重視人工智能專業(yè)人才的培養(yǎng)，致力于打造高水平、大規(guī)模的人工智能課程教師隊(duì)伍。此外，要充分挖掘數(shù)字技術(shù)的潛能，利用技術(shù)賦能人工智能課程教師隊(duì)伍的專業(yè)化建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展。

(三)完善課程體系建設(shè)，運(yùn)用跨學(xué)科融合的方法

在教學(xué)實(shí)踐中，澳大利亞委托國家機(jī)構(gòu)開發(fā)了一系列人工智能課程，從真實(shí)問題出發(fā)，將人工智能內(nèi)容與各學(xué)科相融合，為不同年級的學(xué)生量身定制人工智能課程，極大地激發(fā)了學(xué)生的求知欲，有效地推廣了人工智能教育。我國基礎(chǔ)教育領(lǐng)域也在持續(xù)嘗試將人工智能納入中小學(xué)課程。2017年，我國教育部頒布《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》[35]，正式將人工智能內(nèi)容納入高中課程，強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)人工智能教育。2018年4月，教育部發(fā)布《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》，指出未來將在中小學(xué)階段引入人工智能普及教育。[36]盡管教育部一再強(qiáng)調(diào)要在中小學(xué)實(shí)施人工智能教育，但目前我國人工智能教育主要依托在信息科技和信息技術(shù)的教學(xué)中進(jìn)行。此外，大部分中小學(xué)信息科技和信息技術(shù)教學(xué)依舊以計(jì)算機(jī)及其軟件的應(yīng)用為主，人工智能還未真正走入中小學(xué)課堂。

與澳大利亞的人工智能課程相比，國內(nèi)開設(shè)的人工智能課程零碎、形式單一，應(yīng)進(jìn)一步完善人工智能課程體系建設(shè)，注重采用跨學(xué)科的方法。第一，開展綜合實(shí)踐活動(dòng)。學(xué)?？梢詫⑷斯ぶ悄芙逃谌氍F(xiàn)有學(xué)科教學(xué)當(dāng)中，將其與數(shù)學(xué)、科學(xué)、藝術(shù)等多學(xué)科融合，培養(yǎng)學(xué)生交叉學(xué)科思維。[37]第二，在義務(wù)教育階段的信息科技課和高中階段的信息技術(shù)課上，開展人工智能專題學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生對人工智能產(chǎn)品的體驗(yàn)，讓學(xué)生進(jìn)行可視化編程，提高學(xué)生的編程技能并培養(yǎng)其計(jì)算思維。第三，創(chuàng)建人工智能社團(tuán)，并建立完善的課程開發(fā)與評價(jià)機(jī)制，將對人工智能感興趣的學(xué)生組織起來，開展項(xiàng)目學(xué)習(xí)，切實(shí)提高人工智能社團(tuán)的實(shí)效性。

(四)推動(dòng)教學(xué)模式創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)探究式教學(xué)的實(shí)施

澳大利亞的中小學(xué)在開展人工智能課程教學(xué)時(shí)，避免采用灌輸式、講授式教學(xué)，多運(yùn)用探究式教學(xué)策略，將人工智能的相關(guān)內(nèi)容融入到真實(shí)的生活情境中，幫助學(xué)生尋求問題的解決方案。此外，澳大利亞注重引導(dǎo)高度熱愛人工智能的學(xué)生參加相關(guān)競賽，激發(fā)學(xué)生探究的深度和廣度。如，一小時(shí)代碼、國際機(jī)器人奧林匹克競賽、世界教育機(jī)器人大賽等。相比于記憶、復(fù)述等低層次的認(rèn)知能力，人工智能能力更強(qiáng)調(diào)問題識別、邏輯推理、意義建構(gòu)、自我指導(dǎo)等高層次的認(rèn)知能力。[38]探究式教學(xué)在學(xué)生自主建構(gòu)知識方面具有獨(dú)特優(yōu)勢，在人工智能課程教學(xué)中的作用不言而喻。

當(dāng)前，國內(nèi)開展的人工智能課程也采用了探究式教學(xué)，但還需要注意以下兩個(gè)方面。一方面，教師要從現(xiàn)實(shí)的問題出發(fā)，在真實(shí)的教學(xué)情境中設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動(dòng)，讓學(xué)生探索基于主題的、基于問題的、基于項(xiàng)目的任務(wù)，鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，更鍛煉學(xué)生的思維能力。教師可以通過觀察學(xué)生的探究過程把握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并依據(jù)該過程細(xì)化人工智能教學(xué)目標(biāo)的操作要點(diǎn)，最終建立一套清晰規(guī)范的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。[39]另一方面，要引導(dǎo)學(xué)生參加機(jī)器人比賽、創(chuàng)客比賽、編程比賽等，鼓勵(lì)學(xué)生挑戰(zhàn)自我，在參與人工智能賽事的過程中進(jìn)行自主探究與合作探究，通過創(chuàng)新創(chuàng)造建立自信，繼而激發(fā)其深入探究人工智能的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力。

人工智能課程教學(xué)除了通過促進(jìn)人才培養(yǎng)來為基礎(chǔ)教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供助力，自身也有著數(shù)字化轉(zhuǎn)型的內(nèi)在要求。人工智能課程內(nèi)容的前沿性并不意味著教學(xué)理念和教學(xué)方法的先進(jìn)性，人工智能課程教學(xué)也需要積極推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。首先，重視數(shù)字化人工智能課程教學(xué)資源建設(shè)，通過靈活運(yùn)用優(yōu)質(zhì)數(shù)字化資源來引發(fā)學(xué)生的情感共鳴，豐富認(rèn)知過程和促進(jìn)知識遷移與問題解決，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生數(shù)字化時(shí)代的自主學(xué)習(xí)能力。其次，加強(qiáng)數(shù)字化人工智能課程教學(xué)環(huán)境建設(shè)，基于數(shù)字化教學(xué)工具、軟件、平臺來設(shè)計(jì)和開展系列教學(xué)活動(dòng)，進(jìn)而通過激活師生互動(dòng)、生生互動(dòng)、師生與教學(xué)環(huán)境的互動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)與數(shù)字化環(huán)境的深度融合。再次，關(guān)注基于證據(jù)的人工智能課程精準(zhǔn)教學(xué)與作業(yè)設(shè)計(jì)，針對數(shù)字技術(shù)支持下的測評機(jī)制、智能閱卷系統(tǒng)和作業(yè)管理系統(tǒng)開展積極探索，注重教與學(xué)過程中數(shù)據(jù)的收集、分析和利用，形成大數(shù)據(jù)支持下的學(xué)生綜合素質(zhì)評價(jià)方法，助力教師精準(zhǔn)教學(xué)與學(xué)生減負(fù)。最后，探索基于空間變革的人工智能課程混合式教學(xué)模式，融會貫通課內(nèi)課外、課上課下、線上線下、本地異地，將實(shí)體空間與虛擬空間進(jìn)行融合，滿足學(xué)生無處不在的學(xué)習(xí)需求。