开好人工智能“第一课”

马进亮 魏一静

【摘 要】国家一直大力倡导在中小学开设人工智能课程，《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》将人工智能课程列入选择性必修模块。但由于受各种因素影响，开设该课程的学校少之又少。以校本课程“人工智能”的第一课“走近人工智能”为例，谈该校本课程的开发。

【关键词】人工智能;校本课程;课程开发

【中图分类号】G633.67  【文献标志码】A  【文章编号】1005-6009（2019）51-0056-04

【作者简介】1.马进亮，江苏省锡山高级中学（江苏无锡，214000）教师，二级教师;2.魏一静，江苏省锡山高级中学（江苏无锡，214000）教师，一级教师。

一、引言

2017年7月8日，国务院发布了《新一代人工智能发展规划》（国发〔2017〕35号，以下简称“《规划》”）。《规划》中明确提出：逐步开展全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育，建设人工智能学科，形成我国人工智能人才高地。自2003年以来，高中信息技术课程结构采用的是“1+5”的模式，人工智能就是选修模块之一。肖广德、郭芳等学者在《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》（以下简称“2017年版课标”）修订之前曾对旧版（2003年版）的课程标准实施情况进行了调研。调查结果显示，人工智能课程由于受到师资力量、硬件环境、评价体系、学业水平考试导向等因素影响，在抽样调查的71所学校中开设比例只有1.8%，且开设的学校都位于经济发达地区。2017年版课标再次提出在高中阶段开设人工智能课程，并将其提升到国家的战略层面。由此可见，在高中阶段开设人工智能课程是非常有必要的，是符合时代发展的必然选择。

每轮课改，学校都会对自己的课程体系进行开发和规划，整合国家、地方、校本课程，构建适合每个学生发展的课程，使国家课程得以校本化实施。这样既能落实国家课程方案的价值取向，又能满足学生个性成长需求。我校从2003年起就将人工智能课作为选修课程进行开设。随着课程开展的深入以及信息化时代的发展，我们在课程实施中也遇到了一些問题和困惑：内容和案例陈旧，与信息化高速发展的现状不相适应，无法满足新的教学要求;环境设施落后，没有后续的投入，影响日常教学的效果，无法激发学生的学习兴趣;教师专业发展跟不上，知识的广度和深度有待提升;等等。这些问题随着2015年我校“想象·创造”省级课程基地的批准立项迎来了转机。学校同时携手地区周边的研究院、高校共建该课程基地。这样既为课程实施提供了良好的课程资源支持平台，又为教师的专业成长提供了支持平台。以此为契机，我校人工智能课程又焕发了活力。

面对2017年版课标，很多一线教师可能会感到迷茫、困惑：究竟该如何实施“人工智能”这一课程呢？为此，笔者基于自己的探索，分享人工智能的课例——“走近人工智能”。（教学设计见表1）

二、课程目标定位

2017年版课标颁布之前，我校已开展校本人工智能课程数年，课程内容是根据2003年版课标、学生学习反馈、当下人工智能发展趋势来选择组织的，每个学期都会根据实际情况有所调整。2017年版课标的颁布，对课程的目标、内容、学业质量进行了规定并提出了实施建议。这为人工智能课程进一步实施指明了方向。但有了方向却无具体的技术路径——教材，那么第一课该学什么呢？通过本课的学习，学生会发生怎样的变化呢？

对这种情况，我们首先梳理了2017年版课标中的内容要求和学业要求。2017年版课标中必修课程模块1“数据与计算”和选择性必修·模块4“人工智能初步”中内容要求如下：描述人工智能的概念与基本特征;知道人工智能的发展历程、典型应用以及趋势;熟悉智能技术应用的基本过程和实现原理;引导学生关注人工智能带来的一系列道德、伦理、隐私、安全等问题。学业要求表述如下：学生能描述人工智能的基本特征;了解人工智能的新进展、新应用，并能适当运用在学习和生活中;了解人工智能的发展历程，能客观认识智能技术对社会生活的影响。

其次，对学习对象进行分析。学生对人工智能的体验与认知现状是学生的先前知识经验，这些经验主要通过大众传媒、实际生活体验、学校组织的讲座等途径来获得。例如，观看影视作品或参观科技展览、使用地图导航、扫地机器人等等。从我校每学期《学生信息素养情况调查问卷》的分析结果来看，他们对人工智能的情感与态度现状如下：学生是愿意学习与人工智能有关的课程的，也愿意在未来从事与人工智能相关的职业。学生参与学习人工智能的积极性比较高，有很强的求知欲。通过分析可以看出，学生已经具备了一定的人工智能知识经验以及学习人工智能的动力，但他们对人工智能的发展历程以及背后的技术原理缺乏系统的、整体的认识，容易出现技术与应用、理论与实践相脱节的现象。所以教师需要引导学生从日常的情境中进行体验和观察，并通过具体的案例剖析来整体认识人工智能。

通过梳理内容要求和学业要求，我们明确了本课的作用和地位：既要体现必修模块的基础性，又要为选修模块“人工智能初步”的自然延伸和拓展作铺垫。对学情的分析，为我们了解学生的“最近发展区”，为“脚手架”的搭建提供了支撑。这些梳理和分析也为学习目标的设定和学习内容的选择提供了依据。学习目标是通过本课的学习，期望学生在知识、能力、观念方面所发生的变化，它也是教、学、评的依据。所以，在教学目标的表达上需要由过去的“技术技能”取向转为“核心素养”取向。笔者拟定本课的教学目标如下：

（1）通过对智能玩伴小天机器人的观察、亲身体验以及教师的讲解，学生能够知道人工智能的概念以及基本特征。（信息意识）

（2）通过智能玩伴小天机器人和智能家居百度小度机器人的分析对比，学生能够了解人工智能的发展历程，分析小度机器技术优势（自然语言理解和百度大脑），并理解百度人工智能应用的基本过程和实现原理。（计算思维和数字学习与创新）

（3）通过观看视频和小组讨论，学生能够探讨人工智能带来的一系列道德、伦理、隐私、安全等问题，理性地看待人工智能技术，担负起信息社会责任。（信息社会责任）

有了学习目标，就需要围绕目标来选择学习内容。为此，笔者查阅了大量与人工智能相关的资料，并整合之前校本课程的课程资源，最终选择了与学科核心素养和学科大概念相关联的内容：人工智能、图灵测试、自然语言理解、人工神经网络、知识图谱、算法、算力、数据等等作为本节课的知识内容。

三、课程实施策略设计

确定好目标和内容之后，接下来需要解决策略设计的问题，即如何组织和呈现学习内容以达到学习目标。在信息超载和知识碎片化的今天，教学应该围绕个人意义建构和问题解决这两个中心来组织，即选择那些对个人意义建构和问题解决有帮助的信息與知识。在以上分析的基础上，本课形成了一明一暗两条主线。（1）教学明线。从学生的认知特征出发设置了明线：初识人工智能—了解人工智能—分析人工智能—总结人工智能—反思人工智能。（2）教学暗线。从人工智能的发展历程出发设置了暗线：弱人工智能阶段—通用人工智能阶段（AI生态）—强人工智能阶段。（见图1）

根据两条线来搭建学生认知支架，明晰概念（人工智能AI、图灵测试、自然语言理解、百度大脑等等），侧重应用（智能家居百度小度机器人、百度AI开放平台等），以“点”（自然语言理解、人工神经网络、知识图谱、算法、算力、数据等等）深入，以“面”（AI生态：基础层、技术层、应用层）归类，“点”“面”结合，引发学生意义建构。

综上，2017年版课标的颁布，为人工智能课程进一步发展指明了方向。我们应以新版课标为依据，结合技术发展趋势，不断探索、完善人工智能课程的建设，助力学生的技术素养发展。

【参考文献】

[1]肖广德，郭芳，樊磊，黄荣怀.《普通高中信息技术课程标准》实施情况调研结果与启示[J].课程·教材·教法，2014（1）：50-55.

[2]刘向永.普通高中信息技术课程标准（2017年版）概览[J].中国信息技术教育，2018（5）：5-6.

[3]李锋，柳瑞雪，任友群.确立核心素养、培养关键能力——高中信息技术学科课程标准修订的再思考[J].全球教育展望，2018（1）：46-55.

[4]刘向永.走向高中新课标的“五大”关键词[J].中国信息技术教育，2018（5）：24-25.