“教育信息化2.0行動計劃” 專題解讀 中小學人工智能技術與工程素養(yǎng)教育—— 走進智能社會的“底氣” 人工智能技術對未來社會產(chǎn)生重大影響 國務院《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》指出，人工智能成為國際競爭的新焦點。人工智能是引領未來的戰(zhàn)略性技術，人工智能將深刻改變人類生產(chǎn)生活方式和思維模式，人工智能的迅速發(fā)展將深刻改變人類社會生活、改變世界。 隨著機器學習、自然語言處理、計算機視覺、人機交互、生物特征識別、虛擬現(xiàn)實/增強現(xiàn)實等人工智能（AI）關鍵技術突破，人工智能技術通過產(chǎn)業(yè)化開發(fā)轉化為醫(yī)療影像輔助診斷、視頻圖像身份識別、智能翻譯、智能監(jiān)控、工業(yè)機器人、無人駕駛、聲紋識別、臉部識別、指紋識別等系統(tǒng)與產(chǎn)品，快速進入人們的生活與工作環(huán)境，人工智能對教育、醫(yī)療、養(yǎng)老、環(huán)境保護、城市運行、司法服務、交通、農(nóng)業(yè)、金融、文化等領域產(chǎn)生重大變革作用。整個人類社會的產(chǎn)業(yè)結構、經(jīng)濟格局、生活方式、工作環(huán)境等將被重構。 開展中小學人工智能技術與工程素養(yǎng)教育的必要性 中小學生將首先面臨智能社會的巨大挑戰(zhàn)，人工智能作為影響社會方方面面的顛覆性技術，會對學生的生活與學習產(chǎn)生重大影響，學生在居家生活、參觀旅游、娛樂交際等社會活動中，隨時處于人工智能系統(tǒng)與產(chǎn)品的環(huán)境中。在學習中，學生將置于智能在線學習平臺之中，在智能學習系統(tǒng)的幫助與引導下，在智能導師、智能學伴的協(xié)助下進行自主學習、體驗學習、合作學習、探究學習、游戲學習等學習活動；2025年、2035年我們將面臨什么樣的社會？每一個都難以準確推斷。人工智能將使許多現(xiàn)有職業(yè)消失，再造許多新職業(yè)，也許一部《職業(yè)分類大典》還沒有編寫完成就需要進行修訂了，人工智能勢必對醫(yī)學、軍事學、工學、教育學、法學、哲學、經(jīng)濟學等學科人才的知識與技能提出新要求，甚至改造這些學科，形成人才培養(yǎng)新體系。 社會大眾面對人工智能對產(chǎn)業(yè)結構、法律、社會倫理、社會治理等方面的綜合沖擊，由于認知的不同，表現(xiàn)出新鮮、好奇、激動、渴望、恐懼、排斥、對抗等復雜的心理活動。而現(xiàn)在的中小學生將處于智能社會風口浪尖，必須適應智能社會的學習、生活與工作環(huán)境。在中小學開展人工智能技術與工程素養(yǎng)教育，使學生了解人工智能技術特性和應用范圍，工程師開發(fā)新設備的設計過程，以及技術如何影響人類與社會等，使中小學能夠正確認識、對待與使用人工智能技術與產(chǎn)品，顯得十分迫切?！督逃畔⒒?.0行動計劃》提出“完善課程方案和課程標準，充實適應信息時代、智能時代發(fā)展需要的人工智能和編程課程內容”，表明從國家層面對人工智能進入中小學教育有了明確的要求。 人工智能技術與工程素養(yǎng)教育涵蓋領域 目前國內還缺少人工智能技術與工程素養(yǎng)相關內容的標準或綱要，規(guī)定如何讓小學、初中、高中三個學段的學生，從不同的水平上理解人工智能技術以及如何有效利用人工智能技術。人工智能對社會的影響體現(xiàn)在兩個方面，一是人工智能技術，如自然語言處理、計算機視覺、生物特征識別等。二是人工智能技術通過工程化轉化為各類應用系統(tǒng)與產(chǎn)品，如智能翻譯系統(tǒng)、智能監(jiān)控系統(tǒng)、聲紋識別系統(tǒng)、指紋鎖等。技術突破與技術的應用會產(chǎn)生兩個不同維度的社會影響，應用會帶來更多的倫理與社會問題。例如：核技術與核武器、核農(nóng)學、核醫(yī)學、核電站即是技術與應用典型表現(xiàn)。開展人工智能教育，要進行人工智能技術與工程素養(yǎng)的融合教育，使用、理解和評價人工智能技術，理解制定人工智能問題的解決方案，實現(xiàn)目標所需的技術原則和策略的能力的系統(tǒng)培養(yǎng)。至少應涵蓋人工智能技術與社會、人工智能技術、人工智能設計和系統(tǒng)三個領域的知識與技能。人工智能技術與工程素養(yǎng)框架是本研究團隊正在進行的研究活動，這里從三個領域中各選一個子領域進行說明。 1.倫理、公平和責任素養(yǎng) 小學生應該知道人工智能工具和機器的使用不慎可能會傷害別人，需要擔負起合理選擇人工智能工具和機器的責任，并能識別出對人工智能技術的誤用。初中生應認識到，同樣的人工智能技術并非人人都可利用，應承擔責任，減少技術的負面影響，并增加它們的積極影響。高中生應該能夠考慮到不同的觀點，認識到將人工智能技術從一個社會轉移到另一個社會是復雜的，并考慮不道德地使用技術的后果。 2.選擇和使用人工智能工具素養(yǎng) 小學階段知道不同的人工智能工具有不同的用途，應用在不同的產(chǎn)品中，采用各種人工智能技術和工具來實現(xiàn)。初中階段可以按功能分類，選擇合適的實現(xiàn)某種功能的應用。高中階段有能力使用各種各樣的人工智能工具，也可以解釋為什么要選擇某些工具來完成任務，有能力分析各種人工智能應用采用了哪些技術和工具，并能夠實現(xiàn)較為復雜的人工智能應用。 3.系統(tǒng)思維素養(yǎng) 小學生應該能夠識別日常生活中碰到的人工智能系統(tǒng)、子系統(tǒng)、組件和邊界，并構建完成特定目標的簡單系統(tǒng)。初中生應該能夠描述系統(tǒng)的目標、輸入、輸出和過程；使用逆向工程和生命周期來分析系統(tǒng)的反饋和數(shù)據(jù)流；修改和構造中等復雜的系統(tǒng)。高中生應該能理解小的系統(tǒng)能夠嵌入較大的系統(tǒng)，識別穩(wěn)定系統(tǒng)的因素，使用系統(tǒng)進行預測，重新設計復雜的系統(tǒng)以提高可靠性。 人工智能技術與工程素養(yǎng)教育首先需要明確學段素養(yǎng)內容框架，根據(jù)框架形成課標或大綱，最后完成教材。目前經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)已經(jīng)開展人工智能教育，一些人工智能企業(yè)積極參與了人工智能技術與工程素養(yǎng)教育活動，它們在開發(fā)與推廣人工智能實驗室，設計相應的實驗方案。人工智能技術與工程素養(yǎng)教育內容涉及腦科學、神經(jīng)生理學、數(shù)學、心理學、藝術設計學、工程、計算機科學、電子技術等多學科知識與技能，其內容涵蓋了當前中小學正在開展的創(chuàng)客教育、STEAM教育、機器人等課程的內容與理念。隨著人工智能技術與工程素養(yǎng)教育的成熟與發(fā)展，它將整合而成完整體系化的基礎教育核心課程。 用一句話來總結：K12人工智能技術與工程素養(yǎng)教育的根本目標是讓每個孩子都能夠順利走進智能社會，無障礙地學習、工作與生活。
作者分別為西北師范大學教育技術學院和電子工程系教授
來源：中國教育報2018年7月7日 03版
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