海淀区中小学人工智能教育发展之路

马涛，赵峰，王有学，高洁

(北京市海淀区教育科学研究院，北京100089)

摘要：《新一代人工智能发展规划》和高中2017版《信息技术课程标准》提出了在中小学进行人工智能教育的要求。海淀区的人工智能教育注重学科方向性，注重人工智能教育的核心内容与核心素养定位，注重基于人工智能核心内容的课堂活动设计，注重基于人工智能思维方式的课堂活动组织实施，努力建设出方向正确、核心内容突出、具有海淀特色的人工智能教育课程体系，促进海淀区中小学人工智能教育健康发展。

关键词：人工智能教育；学科核心素养；课堂结构

中图分类号：G434 文献标识码：A

随着我国《新一代人工智能发展规划》和高中2017版《信息技术课程标准》[1]“人工智能初步”模块的颁布，人工智能逐步进入了教育领域，从信息化产品中人工智能的呈现，到人工智能作为课堂教学的内容，对各个教育场景产生着影响。海淀区内高校林立，科研院所众多，中关村高科技园区也地处海淀，同时海淀基础教育具有比较悠久的信息技术教育积累，具有探索人工智能教育的优势。

对人工智能教育的认识

人工智能是体现高新技术的科技方向，一方面体现了科技领域的快速发展，另一方面体现了基于人工智能应用的思维方式转变。

1.人工智能科技领域的发展：人工智能科技进步在算法方面逐渐成熟和普及，启发式搜索和决策树等核心算法的应用逐步增多，贝叶斯推理、分类器、马尔可夫模型等理论方法更是推进了深度学习的实现。中小学的学科知识体系中，由于知识爆炸产生的新知识经常会出现“知识下放”现象，大学课程的部分知识会进入中学阶段课程内容中。所以，来自于大学人工智能学科知识体系的部分内容，也可能会成为中小学人工智能教育的学习内容。

2.人工智能层面的思维方式转变：在中小学教育中，除了学科知识的学习，学生的学科能力、学科思维、学科素养也需要在学习期间不断培养、增长。人工智能作为今后解决学习、生活问题的一种方式，有其自身的方法与思维方式，教会学生能够以人工智能的思维方式看待知识应用与社会发展，有利于培养新时代的接班人和国家建设者。在人工智能教育体系中，人工智能作为学习本体，可以在课堂的情境创设、知识学习、练习实践、拓展应用等环节实施教育，引导学生亲历人工智能解决问题的相关过程，引发应用人工智能解决问题的思维意识培养。

由于人工智能的兴起，人工智能在教育中的应用也会出现明显增长。人工智能注重人类感知功能和决策功能，人工智能的听觉、视觉、理解、决策等特点能够提升现有信息系统的智能性，从而实现以人工智能功能为主要呈现方式的教育环境信息系统功能提升。在这类功能实现中，人工智能应用多以“黑箱”方式呈现给基础用户，注重其功能，而不会过多呈现技术实现细节。所以，以人工智能促进教育信息化发展这类内容，目前暂不作为中小学人工智能教育课程的内容。

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海淀区中小学信息技术课程的基础与现状

海淀区自二十世纪八十年代开始进行中小学信息技术教育以来，师资、设施、课程等均有了长足发展和深厚积淀，中小学信息技术课程内容既包含程序设计、应用软件、数字艺术设计等偏软件内容，也包含创客、机器人等偏硬件内容。程序设计的算法基础、创客和机器人的硬件功能实现基础、应用软件的解决问题基础，均为开展人工智能教育奠定了基础。

海淀区义务教育阶段信息技术教育教材采用海淀区自主编写的《信息技术》[2]，课程体系以引导学生解决问题、自主探究软件使用、梳理工作流程的方式呈现，以促进思维方法的培养，促进学生信息素养的提升，也符合新的信息技术学科核心素养的基本要求。

在海淀区现有信息技术学科教育的基础上开设人工智能课程，面临着具备人工智能教学能力的师资不足、教学资源不足、相关参考案例不足等问题，全面开设中小学人工智能课程的难度较大。但海淀区同时也具备一定的优势，近年海淀区补充了一定数量的具备计算机专业能力的硕士、博士进入信息技术教师行列，结合海淀区内高校和科研院所的专业资源，在海淀区中小学开设了大量的选修课和大学先修课，一些教学内容和资源已经指向了人工智能教育方面的内容。由此，海淀区确定了以人工智能教育研究、区域示范引领及教师培训、部分学校先行试点为工作方向，研究人工智能教育目标和方向，积累课堂实施案例，促进师资成长。自2017年至今已积累了一定的成果，为今后大面积推进中小学人工智能教育做好了准备工作。海淀区人工智教育研究工作方向如图1所示。

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