人工智能（Artificial Intelligence，以下簡稱AI），廣義上指的是通過深度學(xué)習(xí)人類或生物的智能行為來構(gòu)建有用的軟件系統(tǒng)的技術(shù)。這類技術(shù)可以應(yīng)用于模擬人類的思維過程和行為，并用來執(zhí)行各種復(fù)雜的任務(wù)。近年來，人工智能在教育領(lǐng)域也產(chǎn)生了諸多應(yīng)用成果，在日本廣泛使用“AI×教育”這一術(shù)語來泛指在教育中應(yīng)用AI技術(shù)，而不僅限于通過AI技術(shù)輔助教育（基于AI的教育）或者培養(yǎng)具有AI技術(shù)的人才（以AI為教學(xué)內(nèi)容的教育）。本文從政府、企業(yè)和學(xué)校等多個維度出發(fā)，旨在探討日本中小學(xué)教育中人工智能教育的實踐和前沿研究。

日本政府出臺AI×教育政策

近年來，日本政府在教育領(lǐng)域積極制定AI相關(guān)的政策。例如，日本內(nèi)閣府制定的《AI戰(zhàn)略2019》，以“尊重人類”“多樣性”“可持續(xù)性”三個理念為中心，旨在達成以下四個目標：在基礎(chǔ)素養(yǎng)方面，積極引進外部人才，為每個學(xué)生配備一臺終端設(shè)備；在應(yīng)用基礎(chǔ)方面，促進AI與專業(yè)領(lǐng)域的雙專業(yè)教育；在專家培養(yǎng)方面，擴大年輕人參與海外挑戰(zhàn)的機會，建立AI實踐學(xué)校制度；在教育項目認證方面，建立由政府認證的優(yōu)秀AI×教育項目制度。

此外，日本文部科學(xué)省于2023年頒布了《初等中等教育階段生成式AI利用暫行指南》，在指定學(xué)校試行生成式AI與教育融合，并提供了生成式AI的使用指南，強調(diào)校園內(nèi)應(yīng)重視保護個人隱私、信息安全和版權(quán)等，校園外則需舉辦增強信息辨別和利用能力的教育活動，包括積極開展信息真?zhèn)螜z驗實踐以提升全員的信息素養(yǎng)和能力、通過教師培訓(xùn)和工作訓(xùn)練提高教師的AI素養(yǎng)等。

隨著AI在各領(lǐng)域的積極推廣，日本政府逐年增加相關(guān)財政投入。以2024年為例，AI相關(guān)國家財政預(yù)算超過1500億日元，比上一年度增加44%；其中，文部科學(xué)省以強化AI研究事業(yè)為中心，預(yù)算高達238億日元，主要投入項目包括下一代校務(wù)數(shù)字化應(yīng)用、教育場景中前沿技術(shù)及教育數(shù)據(jù)應(yīng)用、面向英語課程的AI增強表達能力實證、GIGA（Global and Innovation Gateway for All）學(xué)習(xí)效果實證等。

綜合而言，日本在AI×教育領(lǐng)域的特點主要體現(xiàn)在以下幾個方面——

首先，以國家頂層設(shè)計引導(dǎo)整體規(guī)劃，內(nèi)閣府、經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省、總務(wù)省及文部科學(xué)省等相關(guān)部委緊密配合，以具體AI×教育項目為落腳點逐步推動政策的落實；其次，加大財政投入，積極聯(lián)合產(chǎn)政學(xué)各界資源，推動校企聯(lián)合研發(fā)，加強教育硬軟件的投入和應(yīng)用，為各項政策的實施提供了堅實的財力保障；最后，強化師資培訓(xùn)和教學(xué)應(yīng)用實證研究，推動一線教育方法和數(shù)字化教材改革，通過數(shù)字化資源研發(fā)和引企入校等方式，積極提升教學(xué)效果。

日本中小學(xué)AI×教育的實踐模式

2023年，日本文部科學(xué)省率先推出了“領(lǐng)航數(shù)字化轉(zhuǎn)型學(xué)校事業(yè)”。作為日本中小學(xué)AI×教育實踐的特色項目，該項目充分利用標準定制的信息化設(shè)備和教育云系統(tǒng)，跨越地區(qū)和學(xué)校類型等方面的限制，全面推廣數(shù)字化教育，并重點開展基于個性化學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)的教學(xué)實踐活動以及基于AI的跨學(xué)科教學(xué)活動，以期實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的教學(xué)效果。截至2023年底，該項目已推廣至全國200多所試點學(xué)校中，其中52所為生成式AI指定實踐校。例如，札幌市立中央小學(xué)以六年級國語課程為實驗對象，學(xué)生通過信息化設(shè)備開展探究式學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)，同時采用基于AI的視覺和聽覺輔助功能完成詩歌寫作，學(xué)生在創(chuàng)作過程中可以不斷體味語感和詞語的使用，并通過AI自動生成場景豐富作品的可視化效果。

作為政府出資的引企入校的典型案例，日本野田塾公司與atama plus株式會社聯(lián)合研發(fā)了基于AI的初中數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)系統(tǒng)“atama＋”。該系統(tǒng)不僅可以分析學(xué)生的答題情況，并對學(xué)生的知識弱點作出判斷，進而啟動有針對性的個性化學(xué)習(xí)功能，而且可以同步監(jiān)控教學(xué)過程，尤其當檢測到學(xué)生學(xué)習(xí)疲勞或?qū)W習(xí)進度緩慢時，會實時向教師提供相關(guān)建議，強化師生互動。此外，教師授課與使用輔導(dǎo)系統(tǒng)學(xué)習(xí)的學(xué)時比例接近1：1，以確保學(xué)生有充分的自主學(xué)習(xí)時間，提升學(xué)習(xí)理解力，穩(wěn)定學(xué)習(xí)效果。

八丈町立富士中學(xué)同樣作為文部科學(xué)省數(shù)字化轉(zhuǎn)型指定實踐校，于2024年開展了基于生成式AI聊天機器人的教學(xué)實踐，比如讓學(xué)生以“地區(qū)財政提案”為目標任務(wù)，利用Life is Tech公司提供的生成式AI服務(wù)，將田野調(diào)查地區(qū)的優(yōu)勢與劣勢輸入AI，以生成地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展解決方案。在這一過程中，學(xué)生通過與AI的深度互動，不斷改進創(chuàng)意，擬定地區(qū)財政方案和執(zhí)行計劃，并通過生成式AI系統(tǒng)融合圖像、文字等多媒體素材來創(chuàng)建匯報材料，并以小組形式進行項目展示和反饋，使得學(xué)生能深度理解編程和大數(shù)據(jù)分析的實際含義。

除政府引導(dǎo)的項目外，日本各地學(xué)校也在積極投入資源開展自研實踐活動。2020年，東京的立前原小學(xué)與夏普合作，利用夏普開發(fā)的對話交流型機器人“RoBoHoN”開展STEAM教育活動。其中，針對高年級小學(xué)生則采用堆積式可視化編程工具，同時由機器人“RoBoHoN”提供多語種AI教輔功能，以機器人攝像頭對學(xué)生的面部表情和教具等進行實時影像識別，并由AI推送同類教學(xué)素材，從而完成一系列的可視化編程教學(xué)活動。該教學(xué)方式使學(xué)生能感受到AI的實際應(yīng)用方法，體驗自然語言生成和圖像識別技術(shù)，從而提高學(xué)生對數(shù)據(jù)分析和智能化學(xué)習(xí)的興趣。值得一提的是，2022年，SoftBank公司投資開展面向中小學(xué)的“AI挑戰(zhàn)項目”，研發(fā)了基于生成式AI的數(shù)字化教材（如下圖所示），其項目實施框架分為了解AI、制定AI方案、體驗AI應(yīng)用和發(fā)揮AI作用等四個階段，其內(nèi)容涵蓋AI種類與機制、應(yīng)用實例、風(fēng)險與科技倫理等基礎(chǔ)知識，以探究式學(xué)習(xí)開展AI應(yīng)用體驗及創(chuàng)新研發(fā)等實踐活動。目前，該項目已經(jīng)在日本52所學(xué)校中開始實施，并設(shè)置了面向中小學(xué)生的教學(xué)實踐比賽。2024年的比賽包括基于人形機器人的教學(xué)應(yīng)用、數(shù)學(xué)可視化教材、家庭食品過度消費防范機制等應(yīng)用型創(chuàng)新項目。

此外，在科研實踐方面，日本的高等教育機構(gòu)也紛紛開展AI×教育領(lǐng)域的科學(xué)研究。例如，東京學(xué)藝大學(xué)以AI技術(shù)構(gòu)建了教員綜合性大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，以附屬小學(xué)和初中為研究對象，通過采集學(xué)生的文本反饋、教學(xué)過程性數(shù)據(jù)、教學(xué)成果等資料，最終形成量化的師資評估定性分析。又如，京都女子大學(xué)的研究人員使用AI教材“Qubena”，對138名中學(xué)生進行了數(shù)學(xué)課程的個性化學(xué)習(xí)教育實踐，該研究項目在學(xué)校和家庭兩個場所開展為期一年半的學(xué)習(xí)跟蹤調(diào)研，收集AI教材的使用情況、使用體驗和學(xué)業(yè)成績等數(shù)據(jù)，其研究結(jié)果顯示基于AI的個性化學(xué)習(xí)可有效提高學(xué)生的數(shù)學(xué)成績和學(xué)習(xí)興趣，但同時也側(cè)面驗證了AI教學(xué)的局限性，即教學(xué)過程的整體規(guī)劃和學(xué)習(xí)任務(wù)的分配仍然需要教師的積極跟進和及時協(xié)調(diào)。

日本AI×教育實踐面臨的問題

日本采用政府積極引導(dǎo)、企業(yè)聯(lián)合研發(fā)、學(xué)校創(chuàng)新實踐相結(jié)合的方式，在中小學(xué)階段開展AI×教育實踐活動。日本政府在政策制定、預(yù)算投入和實踐驗證方面表現(xiàn)出了高度的系統(tǒng)性和前瞻性，并通過加大政府投入和校企合作的方式，整體上確保了AI×教育在中小學(xué)義務(wù)階段的教育公平性。除此之外，在教學(xué)方式改革和數(shù)字化教學(xué)資源研發(fā)方面，涌現(xiàn)出了許多由產(chǎn)政學(xué)聯(lián)合研發(fā)的優(yōu)秀案例，有效促進了中小學(xué)課程教育、師資培養(yǎng)以及數(shù)字化轉(zhuǎn)型改革，值得持續(xù)關(guān)注。

但是，日本的AI×教育也存在一些明顯的問題。首先，日本政府的投入預(yù)算雖然逐年遞增，但整體經(jīng)費仍然非常有限，而AI涉及信息技術(shù)基礎(chǔ)建設(shè)和產(chǎn)業(yè)規(guī)劃等多個方面，這導(dǎo)致政府各部門之間的經(jīng)費協(xié)調(diào)工作仍然存在著一定的難度。其次，受到信息安全、個人隱私保護、知識產(chǎn)權(quán)等法律法規(guī)的限制，以及具備AI應(yīng)用能力的師資缺乏的影響，教學(xué)實踐數(shù)據(jù)的收集困難重重，加之各地區(qū)各自為政的形勢使得AI×教育的實踐模式難以在全國范圍內(nèi)進行普及和推廣，迫切需要政府實施統(tǒng)一的戰(zhàn)略布局，以及各產(chǎn)業(yè)的多元化支持。

（作者單位：日本大阪大學(xué)大學(xué)院人間科學(xué)研究科）