人工智能课只是好学校的专利吗？
2017 年 7 月 20 日，国务院颁布了《新一代人工智能发展规划 ( 国发〔2017〕35 号 )》，指出人工智能已成为国际竞争的新焦点，明确规定要实施全民智能教育项目，并在中小学设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育。而针对中小学课时资源紧缺的状况，如何科学且有效地设置人工智能课程教学是首先需要解决的难题。
本文节选自艾伦教授的《中小学人工智能课程定位分析》，期望对你有启发。
关于中小学人工智能课程标准的思考
中小学课程建设应该具备 3 个必要条件：教师、教材、教具 ( 实验仪器设备 )，这被 20 世纪 50 年代时任教育部副部长的蒋南翔先生称为“教育的三大基石”。在这 3 个必要条件中最核心的部分是教材建设，因为教材内容决定了教学内容和教学要求，以此为基础才能够进行教师的培养与培训，才能够进行实验仪器设备的科学配备。
但是，教材建设的依据应该是课程标准，在课程标准中规定了该课程的教学目标、教学内容以及课时和课型。其中教学目标的制订是最为关键的，教学目标确定了，也就决定了教学内容，并根据教学内容的数量决定课时数，同时根据教学内容的表现形式决定课型。
下面以中小学人工智能课程建设为例对此内容与过程做一简要说明。
1. 教学目标的制订：制订教学目标应该依据两个条件，第一是教学需求分析，第二是教学对象分析。
教学需求的本质是社会需求问题，即社会发展到目前这个阶段，人工智能科学与技术的发展已经达到了一个新的水平，作为中国的一个中小学生应该具备人工智能哪些方面的知识和掌握哪些方面的能力。
教学对象分析就是了解目前的中小学生在人工智能方面已经具备了哪些知识和掌握了哪些能力。应该具备的知识和能力与学生实际具备的知识和能力之间的差即为我们制订的教学目标，其中知识部分的差为知识目标建立的依据，能力部分的差为能力目标建立的依据。
2. 教学内容的选择：教学目标制订后就要根据这一目标选择合适的教学内容。一般地讲，教学目标多是较为抽象的，选择教学内容的过程就是将教学目标具象化，使得这些内容可以方便地被组织成为教材。
3. 课时：课时被认为是中小学最紧缺的资源，目前开设的课程已经占据了学生在校的全部时间，在此基础上增加新的课时是十分困难的事情。
2001 年 11 月教育部印发了《义务教育课程设置实验方案》( 教基〔2001〕28 号 )，方案规定义务教育阶段 9 年学校的总课时数为 9522 节，其中小学学段的一、二年级每周课时数为 26 节，小学学段的三年级至六年级每周课时数为30 节，初中学段七年级至九年级每周课时数为 34 节 。
2003 年 3 月教育部印发了《普通高中课程方案 ( 实验 )》( 教基〔2003〕6 号 )，方案规定学生高中毕业必须修够144 学分，其中每 2 学分对应一个学习模块 ( 信息技术和通用技术每个学习模块对应 1 学分 )，每个学习模块占据 36 节课时，所以高中 3 年总课时数约为 2700 节，则平均每周课时数约为 26 节。但是由于高中三年级最后一个学期面临高考，其实前 5 个学期的每周课时数可达 28 节至 29 节。按照每周 5 天上课时间计算，各个学段平均每天的课时数基本上在 6 ～ 7 节，上午 4 节课，下午2～3节课。
中小学人工智能课程若成为必修内容，就只能在这些已有的课时中寻找空间，这在人工智能课程标准制订的过程中是必须要给予考虑的。
4. 课型：不同的课型采用不同的教学模式和教学策略，而课型的确定取决于教学内容的选择。粗略地讲，中小学课程的课型可以分为两类：一类为分析类课程，用于了解事物的原理与规律 ( 如课文分析、数学题分析、科学现象分析等 )，对应科学知识的获得；另一类为设计类课程，用于实现某些事物目标 ( 如绘画练习、编程训练、木工制作等 )，对应技术 ( 与艺术 ) 能力的提高。人工智能课程标准应该对其课型做出规定，并根据课型推荐合适的教学模式和教学策略。
在中小学人工智能课程建设的过程中，课程标准的制订是一个必要且关键的环节，是无法回避的问题，必须对此加以重视，科学认真地完成其中的每一个内容。
中小学人工智能课程如何定位
通过上面的分析，我们大致可以将中小学人工智能课程在教学目标、教学内容、课时设置以及课型选择4 个方面的问题确定下来。课程定位简略说明基本如下。
1. 教学目标定位
这里所说的中小学人工智能课程教学目标定位并非教学目标具体内容的详细描述，而是对该目标的指向做出的规定。
如前文所述，人工智能课程可以定位为科学类课程，讲授人工智能科学知识，也可以定位于技术类课程，训练人工智能技术技能。但是人工智能科学涉及的知识范围过宽，例如脑科学、神经科学、认知心理学等这样的内容对中小学生来说要求过高，所以中小学人工智能课程的方向要定位于人工智能技术比较合适。
也就是说该课程的教学目标定位应该是培养学生在相关领域内的技术技能，特别是人工智能程序设计方面的技能。其中，小学生主要是体验人工智能技术产品，初中生可进行简单编程和对智能设备实现控制，高中生则要求在人工智能技术上进行较高层次的设计。
2. 教学内容定位
根据上述教学目标指向的定位，可以大致确定教学内容的种类范围，即中小学人工智能课程教学内容应该定位于人工智能技术中使得机器能够会看 ( 机器视觉识别技术 )、会听 ( 机器听觉识别技术 )、会说 ( 人机对话技术 )、会行动 ( 机器人技术 ) 等方面的相关内容。
3. 课时设置定位
在中小学课时资源紧缺的情况下，人工智能课程的课时设置定位已经不是讨论如何增加课时的问题，而是研究在现有情况下怎样更加合理地占用已有学科课程的课时，使得学生知识的获得与能力的提高更加符合时代要求，更加均衡地发展。
既然在教学目标定位时已将人工智能课程确定为技术类课程，则该课程就应该在其他技术类课程中挤占原有那些已经过时的 ( 如 DB2 数据库 ) 和重复出现的 ( 如 Word 字处理 ) 技术知识的课时。
在小学学段，人工智能课程可以在科学课程中占据一定的空间。因为小学科学课程的教学内容并非都是真正的科学类知识，许多内容实际上是属于技术类型的，在 2017 年 1 月教育部印发的《义务教育小学科学标准》中规定该课程的目的是提高学生的科学素养，而“科学素养是指了解必要的科学技术知识及其对社会与个人的影响……”；同时规定该课程的教学目标定位为：科学知识，科学探究，科学态度，科学、技术、社会与环境四方面；而在教学内容规定中则明确具有“技术与工程领域”。所以，人工智能技术教学内容安排在小学科学课程中是完全可行的。
在初中学段，人工智能课程可以在“综合实践活动”( 占初中课时总数的16% ～ 20%) 课程中做出适当安排，因为在《义务教育课程设置实验方案》中规定了“综合实践活动主要包括：信息技术教育、研究新学习、社区服务与社会实践以及劳动与技术教育。”
高中学段已经设置的技术类课程包括信息技术和通用技术，其中信息技术课程标准中规定了人工智能初步模块，而通用技术课程标准中则规定了机器人的相关内容，这些都为人工智能技术课程的课时设置提供了有利条件。
4. 课型选择定位
中小学人工智能课程的课型由其教学目标与教学内容的定位决定，显然应该选择技术类的课型。技术类课型的课程多以培养学生相关能力为主要目的，所以它的教学模式常采用任务驱动型，而教学策略常以 PBL 方式为主。PBL 是基于项目的学习 (Project BasedLearning) 或基于问题的学习 (Problem Based Learning)教学策略的英文缩写。
本文虽然对中小学人工智能课程的定位做出了一些分析，但是在操作性层面并未提供该课程设置的具体实施方案。中小学人工智能课程设置的工作还有许多问题需要解决，期待着人们为此做出更加深入的研究，提出更加可行的计划，采取更加有效的措施。
作者系《中国现代教育装备》特约撰稿人。
文章来源：《中国现代教育装备》，原文标题《中小学人工智能课程定位分析》
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