圖/在 2023 年全國青少年人工智能創新實踐交流展示會上，學生向觀展者介紹自己的項目

作者

祁榮賓／上海人工智能實驗室智能教育中心

王艷芳／教育部課程教材研究所課程改革實驗研究中心

隨著人工智能技術的迅猛崛起，人才培養正迎來一場前所未有的深刻變革。昔日，教育的重心在于傳授基礎知識和技能，以滿足工業時代的迫切需求。然而，隨著數字時代的翩然而至，教育的焦點已悄然轉變，更加聚焦于培養創新思維和數字素養等高階能力。

我國政府對人工智能領域的人才培養給予了高度重視，并將人工智能教育列為國家發展戰略的關鍵一環。特別是中小學階段的人工智能教育，作為孕育未來創新人才的搖籃，正逐漸受到社會各界的熱切關注。早在2017年，國務院發布《新一代人工智能發展規劃》，明確提出在中小學階段設置人工智能相關課程。2022年，教育部印發的《義務教育信息科技課程標準（2022年版）》明確提出將人工智能作為課程內容。

當前，中小學人工智能教育正站在時代的風口浪尖，既迎來了前所未有的發展機遇，也面臨著諸多挑戰與問題，亟待深入思考與解決。本文將從中小學人工智能教育的推進之策，以及如何提升教師專業水平兩個方面進行分析，以期為我國中小學人工智能教育實踐提供有益的參考和啟示。

中小學人工智能教育推進之策

健全中小學人工智能教育生態

國家對中小學人工智能教育高度重視，但現實中仍面臨諸多挑戰。人工智能已作為教學內容納入信息課程標準，但在課程標準、課時安排、教學評價等方面缺乏統一規范。地方區域層面，經費和人力投入不足，缺乏自上而下的有效統籌；學校方面，人工智能教育尚處于摸索階段，資源和師資匱乏，且融入日常教學體系不足；企業和高校方面，盡管擁有豐富的教育產品和深厚的成果沉淀，但其提供的產品和服務與中小學人工智能教育的實際需求還有一定距離。因此，建立起一個健康、穩定、可持續的中小學人工智能教育生態環境，需要政府、學校、企業、高校和科研機構等多方面的協同努力。

教育相關部門應出臺更加具體和有針對性的政策，明確中小學人工智能教育的建設目標，做好頂層設計和統籌管理；對人工智能課程標準和各學段開設的課時量提供指導；組織專業力量，研發課程內容；加強教師培訓，提升教師的專業素養和教學能力；提供人工智能實驗室建設規劃與指導，確保教育資源的合理配置和高效利用；對發展不平衡的區域，分層有序推進人工智能教育落地。學校應加強對人工智能教育的重視和投入，為教師提供足夠的發展空間，鼓勵和激勵教師積極開設人工智能相關課程，參與相關展示交流活動，以學促教，以賽促學，提升教師和學生的獲得感和成就感。區域或學校可以通過政策引導、建立合作機制、加強監管和評估等措施，聯合企業和高校，提供更加優質的教育產品和服務。只有各方齊心協力、形成合力，才能推動中小學人工智能教育走向更加美好的未來。

研究機構可以充分發揮專業引領作用，為區域和學校人工智能教育發展提供有力支撐。比如課程教材研究所與上海人工智能實驗室聯合開展了“中小學人工智能教育實踐研究”項目，通過頂層設計，明確任務規劃，構建了教材所—實驗區—實驗校三方聯動的工作推進機制，形成了專家指導—區教研引領—實驗校全員參與—教師校本化實踐的教研機制，通過專業指導、示范引領，促進區域人工智能教育實踐全方位發展。

規范中小學人工智能課程內容

中小學人工智能教育面臨課程內容規范性不足的問題，課程缺乏標準指導，課程定位不準確。有的過于追求技術前沿，有的過于簡單，還有的將編程、機器人、STEM等課程等同于人工智能課程。此外，課程內容零散、缺乏系統性，學生難以建構人工智能思維模式；不同地區對課程內容的深度和廣度需求差異大，規范建設難度高。不同地區可以結合自身發展水平和人工智能教育目標規劃，組織專業的研發團隊，從課程目標、課程內容、課程評價等方面進行課程和資源開發，也可以結合企業或科研機構研發的課程進行優選或本土化再加工。

中小學人工智能課程內容要體現基礎性、注重實踐性，課程內容應符合中小學生的知識體系和理解能力，強調以情境體驗和動手實踐驅動知識習得。內容選擇上需要與人工智能技術發展保持同步，應有一定的前瞻性、開放性和靈活性。

課程體系設計以小學、初中、高中一體化為出發點，構建具有高度連貫性的中小學人工智能課程體系。圍繞人工智能核心理念，數據、算法、算力三大要素，確保課程內容合理貫穿于小、初、高全學段，各階段課程內容能夠很好地銜接，使知識累積呈現循序漸進的過程。依據《中小學人工智能課程指南》 [1]，上海人工智能實驗室聯合一線教師研發了適合中小學階段開課的進階式課程和項目，表1列出了部分推薦的內容。

提升中小學人工智能師資水平

中小學信息科技教師在人工智能教育中扮演關鍵角色，但專業背景的局限性成為他們面臨的一大挑戰。許多教師缺乏人工智能的核心知識和技能，他們更側重于編程技巧或工具使用。

首先，加強現有教師專業培訓是關鍵，為教師提供系統的人工智能知識和教育教學方法的學習機會。同時，還可以建立教師學習共同體，通過聯合校內和地區教師之間教研，進行經驗分享和交流，共同提升專業素養。建立人才梯隊，激勵有能力的教師脫穎而出，帶動示范和引領其他教師的成長。

針對人工智能師資不足的問題，可以從校內轉化或引進校外服務。很多數學、物理、化學等學科教師，因為有比較深厚的數學基礎和理工科思維，能夠快速進入人工智能領域的學習，同時又能運用人工智能技術解決本學科的問題，可以通過引導參與人工智能的教學。其次，可以借助企業或高校師范生等人工智能技術與教育相關專業的人員進校協同授課，與本校教師在教學和人工智能技術方面做到互補，形成邊教學、邊培養、邊成長的良性發展模式。

優化中小學人工智能教育實踐環境

人工智能作為一門實踐學科，其實施與落實離不開完善的實踐環境和配套設備。當前，中小學在推進人工智能教育時，面臨硬件設施落后、必要設備缺乏的瓶頸，計算機陳舊、硬件設備不足、網絡條件不佳，都嚴重影響學生的體驗和課程普及。

相關部門應盡快制定中小學人工智能教育實驗場所建設標準，規范學校實驗室建設，促進不同地區、學校、企業之間的深入合作，共同推動實驗室建設步伐。同時還要注重實驗室與人工智能課程資源的配合使用，優化資源配置，提升使用效率。

學校需要著力提升人工智能教學的軟硬件配置水平，包括性能良好的計算機、開源硬件、本地訓練需要的算力資源等。選擇功能全面，性能穩定，滿足日常教學、項目實踐、資源共享的一體化人工智能平臺也至關重要。此外，還需優化網絡環境，提升網絡帶寬和穩定性，確保教學平臺的流暢訪問，為學生提供良好的在線學習環境。

重視開展中小學人工智能科普實踐活動

人工智能教育的核心在于全面促進學生的培養與發展，這是一項集優質課程內容、專業教師團隊、適宜實踐環境及良好教育生態于一體的系統工程。科普實踐活動在其中扮演著重要的角色，作為連接各關鍵要素的橋梁與紐帶，可有效推動各要素間的深度融合與提升。通過科普實踐活動不僅能促進人工智能的教與學，還可助力構建創新人才評價體系，使優秀成果得以反哺課程內容，形成正向循環。同時，實踐活動應注重內容的豐富多彩，吸引學生積極參與，并通過廣泛輻射效應推動各地區人工智能教育協同發展。

由中國科協青少年科技中心、中國青少年科技教育工作者協會、上海人工智能實驗室和地方科協主辦的全國青少年人工智能創新實踐活動就是一個非常典型的科普實踐活動案例。該活動以“與AI共創未來”為主題，面向青少年開展人工智能藝術生成、人工智能交互設計、人工智能工程實踐及人工智能算法挑戰等實踐活動，普及推廣人工智能相關知識和技能，通過線上線下的人工智能學習體驗和創新實踐活動，引導青少年在當今“人機共智時代”，更好地運用人工智能技術為社會和人類未來的發展貢獻自己的力量。在2023年的全國青少年人工智能創新實踐活動中，經過嚴格評選，來自全國31個省（自治區、直轄市）及澳門特別行政區的8?000余份參賽作品中，最終有238項優秀人工智能科技實踐作品脫穎而出，參與現場展示與交流環節。這些作品充分展現了青少年在人工智能領域的創新精神和卓越才華，共同見證了他們在科技前沿的突破與成長。

理論與實踐全方位提升教師專業水平

如何從一個對人工智能知之甚少的“小白”，成長為具備人工智能素養的優秀教師呢？可以從認知轉變、學習提升、教學實踐、團隊協作入手，從被動接受到主動擁抱，從基礎入門到深入鉆研，從教學研究到課程落地，從單兵作戰到合作共贏，實現教師的自我成長。

認知轉變：從被動接受到主動擁抱

在數字化浪潮席卷而來的今天，信息科技教師正在面臨一場深刻的認知轉變。曾經，許多教師可能將人工智能視作一個遙不可及的高科技領域，與自己的教學工作關系不大。然而，隨著技術的飛速進步與廣泛普及，人工智能已悄然融入我們日常生活的每個角落，教育領域亦不可避免地受到了深刻影響。

人工智能對基礎教育的重要意義不言而喻。它不僅是國家戰略發展的基石，更是培養未來創新型人才的關鍵所在。因此，教師要深刻認識到人工智能技術發展對教育教學帶來的前所未有的機遇與挑戰，摒棄過去的陳舊觀念，積極擁抱新時代的科技力量。保持開放的心態和持續學習的熱情，保持對人工智能領域最新技術進展的敏銳嗅覺，時刻關注前沿研究成果和應用案例，緊跟時代步伐，不斷拓展視野，豐富認知，更新知識體系，為學生提供高質量的教學和指導。

學習提升：從基礎入門到深入鉆研

要成為一名具備人工智能素養的教師，學習無疑是開啟成功之門的金鑰匙。在眾多學習路徑中，有的以活動和項目為航標，在解決問題的過程中按需學習，逐步深化對人工智能的領悟；有的則從人工智能工具的使用和應用體驗切入，在熟練掌握操作技巧的同時，深究其背后的原理；還有的以專業系統學習為目標，致力于掌握人工智能的核心知識與技術，構建完整的知識體系。無論選擇哪條學習路徑，它們之間都相互交織、相互促進，通識性學習、案例實踐及視野拓展都是共同的追求。

通識性學習在人工智能入門階段尤為重要，它涵蓋了人工智能的基本概念、基本任務、基本應用及研究領域等，為教師提供了全面而基礎性的認知框架。案例實踐始終是學習的核心，它不僅是檢驗學習成果的試金石，更是提升解決問題能力的不二法門。通過實踐，教師能夠更好地將理論知識轉化為實際應用，不斷提升自己在人工智能領域的核心素養。華東師范大學出版的《人工智能基礎》系列讀本，每個單元都圍繞真實問題展開，采用項目式學習的方式，讓人工智能學以致用 [2]。

人工智能作為一門高度交叉與融合的學科，其深度與廣度超越了單一學科的界限，它融合了計算機科學的算法邏輯、高等數學的理論基石、神經科學的生物基礎，以及社會學與心理學的人文洞見。對于有志于深入探究人工智能奧妙的教師而言，夯實前置知識基礎是不可或缺的，這不僅有助于教師更好地理解人工智能的內在邏輯與應用價值，更能為未來在人工智能領域的創新與發展奠定堅實的基礎。

教學實踐：從教學研究到課程落地

教師不僅需要持續提升自身的人工智能素養，更應通過教學研究做好課程設計，提升教學方法，改變傳統育人模式，有效培養學生的人工智能素養。

在課程設計方面，教師應緊密結合學生的認知特點，設計層次清晰、實踐導向的人工智能大單元教學案例。這些案例應涵蓋問題分析、方案設計、實施驗證和迭代優化等環節，旨在引導學生逐步深入理解和掌握人工智能的核心方法。同時，教師需不斷汲取他人的教學經驗，通過開展公開課、仔細打磨課程細節，并接受同行和專家的評議與指導，以完善課程設計。

在教學方法上，教師應注重采用多樣化、創新性的教學手段，通過真實場景的構建，激發學生的學習興趣和主動性；利用創意設計吸引學生的注意力，提升課堂的趣味性；借助交互平臺增強師生間的互動，提高教學效果。此外，項目實踐是提升學生人工智能素養的重要途徑，教師應鼓勵學生直面挑戰，自主思考，通過解決實際問題深化對知識的理解和應用。

在育人模式上，教師應實現從注重知識傳遞向注重創新能力培養的轉變。通過問題導向、項目驅動等教學方法，引導學生主動探索與實踐，培養他們的創新思維和解決問題的能力。同時，教師還應關注學生的個體差異，因材施教，為每個學生提供適合自己的學習路徑和發展空間。此外，鑒于人工智能技術的倫理、法律和社會影響，教師在教學過程中還需注重培養學生的倫理意識和社會責任感，引導他們正確看待和應用人工智能技術。

圖1　《人工智能基礎》讀本內容框架

團隊協作：從單兵作戰到合作共贏

在當下這個日新月異的時代，中小學人工智能教師若固守單兵作戰的模式，顯然無法跟上時代的步伐。人工智能教育不僅要求教師擁有深厚的專業知識，更應積極參與合作，在合作過程中獲得更多實踐鍛煉的機會，與更多優秀人才和組織攜手共進。同時，教師可以共享優質教育資源，互通有無，形成強大的教育合力，共同推動人工智能教育的普及和發展。

通過探索與實踐，我們共同期待中小學人工智能教育能夠蓬勃發展，為國家的未來注入更多智慧與創新力量。

參考文獻

[1] 中小學人工智能課程指南課題組．中小學人工智能課程指南[J]．華東師范大學學報（教育科學版），2023，41（03），121-134．

[2] 湯曉鷗，潘云鶴，姚期智．人工智能基礎．上海：華東師范大學出版社，2022．■

內容編輯 | 孟想

來源 | 《中國科技教育》2024-4專題

一校 | 孟想

復校 | 劉科

終校 | 朱志安