高中阶段实施人工智能教育的思考

摘 要：在高中阶段实施人工智能教育，对适应国家意志教育主张和新任务、满足社会需求夯实人工智能专业人才培养基础、培养学生素质和能力具有重要意义。在实践中面临着课程体系不完善、师资队伍严重短缺、传统教学方式不适应等问题，需要我们采取针对性解决措施，确保在高中阶段有效实施人工智能教育。

关键词：高中阶段;人工智能教育;师资队伍;项目制教学

中图分类号：G63          文献标识码：A

文章编号：1673-9132（2019）28-0184-02

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2019.28.176

一、普通高中开设人工智能教育的背景和意义

20世纪中叶，美国计算机专家约翰·麦卡锡最早提出了“人工智能”一词。人工智能（Artificial Intelligence），英文缩写为AI，它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的技术科学，其研究领域包括机器人、语言识别、图像识别、语言处理和专家系统等。其研究的核心目标是使机器能够胜任部分人类智能才能完成的复杂工作，其中智能机器人是最典型的应用。由谷歌（Google）团队开发的阿尔法狗（AlphaGo）因多次战胜围棋世界冠军成为目前最著名的智能机器人，其工作原理是模拟人大脑的神经网络进行深度学习。

随着人工智能迅速发展和应用，人工智能教育备受发达国家重视。早在1999年，英国就将人工智能课程纳入中学的信息技术课程，其后，美国和澳大利亚也将人工智能课程纳入中学的科学与信息技术教育体系。人工智能教育在我国起步较晚。2003年以前，全国仅有沿海发达城市的少数高中设有人工智能选修课和实验。2003年4月教育部颁布的《普通高中技术课程标准（实验）》中将“人工智能初步”选修模塊纳入高中信息技术科目，是我国在高中实施人工智能教育的标志，具有非常重要的现实意义。

（一）适应国家意志教育主张，承担新的任务和责任的需要

2017年7月8日，为抢抓人工智能发展的重大战略机遇，构筑我国人工智能发展的先发优势，加快建设创新型国家和世界科技强国，国务院印发《新一代人工智能发展规划》，明确提出：“实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程。”2018年1月16日，教育部宣布，正式将人工智能、物联网、大数据处理、算法、开源硬件项目设计等划入高中新课标，并于2018年秋季学期开始执行。因此，高中阶段开设人工智能教育，是新时代对基础教育提出了新的任务和要求，是满足国家意志的教育主张的需要，更是基础教育应该担当的新任务和责任。

（二）满足社会需求，夯实人工智能专业人才培养基础的需要

人工智能应用前景广泛，但目前人才缺口巨大。据有关资料表明，目前全球共有190多万深度学习与数据挖掘的人才，其中85万都在美国，中国只有5万人。据《人民日报》报道，我国人工智能的人才缺口超过500万，供求比例仅为1：10。因此，社会对人工智能人才的需要与巨大的人才缺口，使人工智能教育成为国家的战略性选择。人工智能人才培养必须从基础教育抓起，高中阶段实施人工智能教育，既有利于培养具有智能时代信息素养的“智能型公民”，也能夯实了大学阶段人工智能专业人才培养的基础。

（三）满足教育的本质要求，培养学生素质和能力的需要

教育的本质是促进人的发展，其核心是关注学生的品格与核心素质能力的培养。未来社会发展一定离不开人工智能。在此背景下，教育部门需要思考提供给学生怎样的思维方式、认知方法和核心技能，使青少年能从容面对人工智能时代。高中阶段实施人工智能教育，不仅仅可以开阔学生视野，拓展知识面，使其了解人工智能对物质生产、社会关系与社会行为的影响，学会使用常用的智能工具、机器、设备，更重要的是在于通过进行项目教学法为核心的教学改革，激发学生的好奇心、想象力、创造力，培养学生的科学探究精神和解决系统复杂问题的思维能力和操作能力。

二、高中阶段人工智能教育问题及对策探讨

当前高中阶段实施人工智能教育主要存在课程体系不完善、师资队伍严重短缺、传统教学方式不适应等问题。我建议从以下几个方面予以针对性的改进和完善。

（一）完善课程标准与体系

当前绝大多数学校仍是依据教育部2003年4月颁布的《普通高中技术课程标准 （实验） 》中的“人工智能初步”选修模块进行人工智能教育，该选修模块与先行实施人工智能教育的发达国家相比，人工智能的历史、内涵和外延、对社会的影响、技术体系、最新应用领域与许多新概念未得到体现，其内容和体系亟待补充完善。

2018年4月华东师范大学出版社出版了我国第一本面向中学生的人工智能教材《人工智能基础（高中版）》，这是国内人工智能研究与应用的先行者商汤智能科技公司与华东师范大学慕课中心合作，邀请上海部分中学的教师共同编写的。该教材不仅重视人工智能原理的介绍，更注重这些原理在生活中的运用，特别设计了22个实验，并让学生动手将其转化为独具特色的作品。目前，全国已有40所学校引入该教材作为选修课或校本课程，成为首批“人工智能教育实验基地学校”。为此，我建议以《人工智能基础（高中版）》为基础，加快制定高中阶段人工智能课程国家标准，明确课程目标、内容、模块和基本要求及条件保障，并鼓励、支持学校和教师根据国家课程标准开发具有各自特色的校本课程和实验，不断完善课程标准与体系。

（二）加快师资培养与建设

优秀的教师队伍是有效实施人工智能教育的关键。实事求是地说，一方面由于普通高中以高考核心课程为重心，普通高中信息技术课程教师本身配备不足且其知识储备也不够，另一方面由于人工智能人才短缺造成薪水普遍很高，使得人才难以向中学流动。因此，数量不足、专业素养不高的教师队伍是制约高中阶段实施人工智能教育的主要因素。

对此，我建议从六个方面加快师资培养与建设：一是通过网络教育和短期培训等多种方式提升中学任课教师的人工智能知识储备和专业素养，如遴选教师参加华东师范大学慕课中心的“人工智能教师研修班”，地方教育主管部门组织定期培训等;二是制定激励政策，支持高校和科研院所的人工智能专业人才担任高中的兼职教师;三是引导高校相关专业的高年级本科生和研究生以社会实践方式参与高中人工智能教育;四是鼓励人工智能领域的高新技术企业为学生提供课堂以外的人工智能实训项目，由相关工程技术人员担任课外实训导师;五是加大与开班人工智能课程培训班社会培训机构合作，实现教师资源共享;六是要求具备条件的综合性大学，尤其是师范高校开设人工智能教育专业，培养面向中学人工智能教育的教师队伍。

（三）推行“做中学”的實验项目制教学改革

人工智能的科学技术含量极高，尤其是一些算法涉及高等数学的知识，远远超出了高中生掌握的知识范畴。因此高中阶段人工智能教育必须有别于大学专业教育，基于知识结构及学习目标的差异，高中阶段的人工智能教育不仅应重视人工智能原理知识的传授，更应注重这些原理在生活中的运用，以激发学生的兴趣爱好为主。这就需要更加生动和富有创造性的教学方式，传统的课堂讲授为主的教学方式明显不适应高中阶段的人工智能教育。

为此，学校应根据课程教学要求，结合自身实际，创建人工智能教育实验室，设计多个在高中阶段有限时间和知识范围内能完成的实验项目，在此基础上推行“做中学”的实验项目制教学改革，引导学生根据兴趣爱好自主选择实验项目并组建团队，开展团队协作和共同探究，激发学生求知、探索的热情，体验学习科学、探究科学的过程，培养学生的科学素养，提升学生解决系统复杂问题的思维能力和实践操作能力。

参考文献：

[1]张剑平，张家华.中英两国高中人工智能课程标准之比较[J].中小学电教（上），2005（9）.

[2]国务院：新一代人工智能发展规划[J].重庆与世界，2018.

[3]汤晓鸥，陈玉琨.人工智能基础（高中版）[M].上海：华东师范大学出版社.

[4]蔡连玉，韩倩倩.人工智能与教育的融合研究：一种纲领性探索[J].电化教育研究，2018（10）.

[责任编辑 杜建立]

作者简介： 郑书乐（2002— ），女，土家族，湖北宜昌人，现就读于湖北省宜昌市夷陵中学。