近年来 ， 在国家相关政策的大力支持下 ， 我国中小学人工智能教育从无到有 ， 正在逐步进入快速发展时期 。 开展高质量的中小学人工智能教育 ， 需要首先关注当前所面临的一些挑战 。 在此基础上 ， 需要规范和明确课程的核心内容与范围 ， 遵循人工智能学科本身特点进行课程设计 ， 从而帮助广大中小学教师了解和掌握“教什么”与“怎么教” 。
中小学人工智能教育的痛点有哪些
随着人工智能技术的快速发展 ， 我国高度重视人工智能课程进入中小学课堂 。 早在2003年 ， 教育部就将“人工智能初步”作为选修模块 ， 纳入国家《普通高中信息技术课程标准》 。 近年来 ， 国家陆续出台了系列相关政策和指导意见 ， 倡导在基础教育阶段设置人工智能课程 ， 推动了我国中小学人工智能教育的开展与实施 。 当前 ， 在基础教育阶段 ， 尤其是义务教育阶段 ， 人工智能教育也面临着一些痛点问题 。
一是人工智能课程定位模糊 。 人工智能课程当前多作为选修或校本课程 ， 属于“个性化课程” 。 相当一部分中小学与课外培训机构缺乏对其清晰的认识 ， 将传统的创客教育、STEM教育或编程教育中的教学内容 ， 经过简单改造后直接搬到人工智能课堂中 。 学生所学到的知识与人工智能学科本身的基本思想和方法相去甚远 。
二是课堂教学内容分化 。 有些教学内容没有考虑学生的基本认知能力和数理基础 ， 倾向于讲授人工智能特定子领域的复杂模型和理论 ， 以抽象性知识为线索组织教学 。 例如 ， 在中小学课堂上直接讲授机器学习领域的“对抗网络”等复杂模型 ， 学生很难对其有深入完整的认识和理解 。 有些教学内容则只强调体验式学习 ， 侧重于简单的动手实践活动 ， 学生通常难以学习到人工智能领域的基本原理和知识 。 相应地 ， 教学资源建设水平也参差不齐 。 迄今为止 ， 全国范围内已出版超过30种人工智能教材及配套资源 ， 相当一部分是以购买实践环节所需的软硬件平台为导向 ， 受商业利益驱动明显 。
三是人工智能课程师资缺乏 。 我国高等教育正在加快人工智能学科建设与人才培养 ， 但在师范院校存在一定的滞后性 。 许多师范院校在本科和研究生阶段还没有开设人工智能课程 。 因此 ， 毕业生缺乏系统的人工智能知识 ， 不具备设计和讲授中小学人工智能课程的能力 。 在职的中小学教师队伍中 ， 更加缺乏具备相关知识与教学能力的教师 。 而非师范类院校或信息类专业培养的毕业生 ， 受薪酬待遇等因素影响 ， 进入基础教育领域的数量很少 。
中小学人工智能教育教什么
总体而言 ， 人工智能学科的目标是研究和开发用于模拟、延伸和扩展人类智能的理论方法与技术 ， 以构建不同形态的智能机器 。 智能机器既可以是硬件形态 ， 如服务类智能机器人 ， 也可以是软件形态 ， 如围棋博弈程序 。 在中小学阶段 ， 人工智能教育需要让学生了解智能机器的基本能力 ， 理解人工智能处理问题与人类的异同 ， 并认识其对社会生活的影响 。 具体可以包括以下核心内容：
一是智能机器的感知能力 。 该项能力可以概括为“采集信息、了解世界” 。 各类传感器对外部世界的信息进行采集并提取有意义的知识 ， 使智能机器了解世界 ， 具备和人一样的“看”和“听”等能力 。 同时 ， 智能机器还可以感知很多人类所不能或难以精确感知到的信息 ， 例如地理位置信息（GPS）等 。
二是智能机器的推理能力 。 该项能力可以概括为“逻辑思维、求解问题” 。 智能机器可以模拟人类逻辑思维过程 ， 得到新的知识 。 例如可以像人类一样 ， 进行归纳或演绎推理 。 虽然智能机器已经可以进行非常复杂的逻辑推理和问题求解 ， 但是它们目前仍然不能像人类一样进行创造性思考 。