人工智能作为引领未来的战略性技术，近年来受到世界各国高度重视，人工智能与教育融合也迅速成为教育热点。

2017年7月，国务院印发《新一代人工智能发展规划》，提出“实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育”。同年颁布的《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》强调在课程结构设计上加入人工智能模块，人工智能开始走进基础教育领域。2018年，教育部进一步明确要“构建人工智能多层次教育体系，在中小学阶段引入人工智能普及教育”。随着国家政策的相继发布，教育界和社会各界大力支持，我国人工智能教育得以迅速发展。

目前，人工智能课程在全国各地中小学中已得到较大范围开设，但仍存在未打破传统课程理念，课程定位不清、方向不明等问题。作为教育工作者，我们需要不断更新对新兴课程的理解，以在普及人工智能教育的同时，提升学生应用创新的能力与思维，为我国人工智能的创新发展提供人才支撑。

一

开设人工智能课程的意义

在谈及人工智能课程之前，首先要区分两个概念：人工智能教育和教育人工智能。人工智能教育是对人工智能的普及教育。它强调的主体是“人”，也就是智能时代下需要具备信息素养的公民。教育人工智能则是通过人工智能技术，更深入、更微观地理解学习是如何发生的，是如何受到外界各种因素影响的，进而为学生高效地学习创造条件。它强调的主体是“技术”。本文所探讨的人工智能课程属于人工智能教育的范畴，主要指的是在各级各类学校开设相关课程，培养适应智能时代发展的人才。

（一）为人工智能相关领域储备创新型人才

人工智能是新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量。2019年5月，国家主席习近平在国际人工智能与教育大会的贺信中强调，“把握全球人工智能发展态势，找准突破口和主攻方向，培养大批具有创新能力和合作精神的人工智能高端人才，是教育的重要使命”。放眼全球，美、英、法、日、德等国家都特别重视人工智能专业人才的培养，将数字素养培养纳入基础教育的课程体系，以确保在全球科技竞争中的领先地位。

通过完善我国人工智能教育体系，开设人工智能课程，可让中小学生切实体验到人工智能处理或解决较复杂的现实问题的过程，培养对人工智能所涉及较复杂算法、大数据和信息系统全局观等的学习与研究兴趣，提高学生勇于探索的创新精神和善于解决问题的实践能力，为国家储备大量创新型人才。

（二）为学生适应智能社会做好充分准备

人工智能课程对培养人工智能专门人才固然重要，但在中小学阶段，面向全体学生，培养适应智能时代的全面发展的人才是重中之重。换言之，人工智能课程应成为中小学信息素养教育的组成部分。智能手机、机器翻译、网站购买推荐、实时客服等功能的相继出现，说明人工智能已经融入了现代生活。而中小学生作为智能时代的主要建设者，掌握基本的人工智能知识，能够以人工智能的思维方式看待社会发展，是他们今后在人机协同、跨界融合的社会中赖以生存的手段。因此，在中小学开设人工智能课程，培养学生的信息素养和智能社会意识，才能为他们适应智能社会、驾驭智能技术做好提前准备。

此外，人工智能的广泛应用性可促进学科之间的深度融合，有利于对学生核心素养的培养。

二

人工智能课程的目标与设计原则

在基础教育阶段开设人工智能教育课程，重在以人工智能思维方式的培养和应用创新能力的提升为目标，通过科学的课程内容设计，让学生在小学、初中和高中学习过程中，接受系统化的、符合其认知发展规律的人工智能教育，使学生在建立兴趣的基础上，理解基本知识，掌握相关智能技术的操作方式，提高运用人工智能思想分析解决问题的能力，塑造全面发展的创新型人才。具体而言，主要包括以下方面。

（一）课程目标

一是学会与各种智能系统的共生、共存。科技的不断发展改变着我们的生产生活方式。人工智能走进教育领域，首先要引导学生接受和认可新事物，在感受到智能系统为生活带来便利的同时，学会与其共生、共存。

二是具备掌握和控制智能技术的能力。人工智能课程的开设，意在加深学生利用计算思维（特别是抽象、模块化及分解等问题求解方法）设计并实现解决方案的能力。此外，面对不断更新的各种智能技术，学生应具备相应的鉴别、理解、掌握和控制能力，而不是束手无策。

三是将智能技术创新地用于服务社会，成就自我、改善生活。人工智能的广泛应用已渗透到各个领域。通过人工智能课程的学习，培养学生具备用人工智能解决实际问题的能力，在掌握智能技术的同时，能够将其应用到生活中，进而改善生活。

四是以主动并负责任的态度使用、开发和监督智能技术。在掌握知识的基础上，引导学生关注智能系统应用所带来的一系列道德、伦理、隐私、安全等问题，培养学生的信息社会责任，合理、合法地使用智能技术，积极维护每个人的合法权益和公共信息安全。

（二）设计原则

当然，现阶段人工智能还存在以下问题：一是可用的算法、可获取的数据集种类有限，罕有适合中小学教学需要的范例。二是人工智能平台同质化现象较为突出，原创性欠缺。课程内容和形式易出现模式化、趋同化、功利化的倾向。三是软硬件环境和平台严重依赖国外开源硬软件系统。为此，课程设计应遵循以下原则。

1.体系严谨，厚今薄古。与信息技术必修模块紧密关联，形成完整的内在逻辑链条。遵循人工智能学科的主流观点和体系，突出当前成就。

2.内容聚焦，描述直观。聚焦学科核心概念与核心算法，使用学生易于理解的形象直观的方法描述算法，算法要逻辑清晰、过程直接。

3.项目导向，设计体验。通过设置一系列易于上手的项目来实现简单智能应用（或模块），项目不追求完整性和实用性，重在体验设计与实现的过程。

4.贴近生活，真实数据。应用场景应尽可能贴近现实，项目使用的数据集，最好来自于学生的生活及实践。如学生在社会实践、锻炼、旅游、考察等日常活动中所采集到的数据。

5.遵守规则，行为负责。通过剖析典型案例，引导学生关注和思考智能技术社会化应用所产生的价值，以及随之带来的伦理、安全、法律等方面的问题。

三

人工智能课程的实施建议

（一）课程实施模式

教师应根据学生的认知水平、知识掌握程度、创新意识等多方面因素，合理编排课程内容，并对各个学段的课程内容进行从体验、应用到实现的分层设计，逐步加深学生对人工智能相关知识的掌握程度，从而达到合理使用人工智能的目的。总体来看，中小学人工智能课程可采用以下三种模式实施。

一是体验模式。通过现有人工智能创新应用平台，体验人工智能的功能及应用潜力。适用于所有年龄段，方式可以多样化。

二是应用模式。使用一种编程语言调用人工智能平台提供的特色服务与功能，并将其集成进学生的自主项目中。这种模式适用于小学三年级及以上学生。

三是实现模式。使用编程语言+人工智能平台+数据集，实现基本人工智能算法，并针对特定应用训练模型，调谐模型参数，优化并改进模型等。这种模式适用于初二以上学生。

（二）如何与学科深度融合

学科融合指的是在承认学科差异的基础上，不断地打破学科边界，促进学科间相互渗透、交叉的活动。学科融合既是未来学科发展的必然趋势，也是产生创新性成果的重要途径。《新一代人工智能发展规划》强调形成“人工智能+X”的复合专业培养新模式，重视人工智能与数学、计算机科学、物理学、生物学等多学科的交叉融合。那么，如何更好地使人工智能与各学科融合呢？笔者认为可以从以下层面着手推进。

在观念层面，人工智能可作为连接真实世界问题与综合课程目标的桥梁，使学生在真实世界的所观、所感融入自己的认知，养成用人工智能解决问题的意识。

在思维层面，人工智能应用领域广泛，学生通过对人工智能的学习，可以促进其设计思维、数学思维、计算思维、工程思维等形成，对学科融合具有促进作用。

在方法层面，人工智能可将现代科学方法——理论、模拟、仿真和实践连接为一个整体，使学生在学习时形成完整的知识体系，做到学以致用，而不局限于对书本知识的掌握。

在课程层面，“AI+Python”作为国家当前大力倡导的STEM类课程的“胶水”，能极大地促进STEM课程的落实，从而在各个学科相互交叉和融合中实现深层次的教学。

在工具层面，人工智能技术与学科教学深度融合而出现的各种专业学科工具，如数学教学中的几何画板、物理和化学实验中的各种传感器等，不仅能帮助学生更深入地了解人工智能技术，还能大大提高学生的学习效果。

在基础教育阶段开设人工智能课程是具有前瞻性的重要举措，人工智能课程在中小学的普及势在必行。但人工智能涉及领域多、发展速度快，而我国人工智能课程的实施仍处于初步发展阶段。这需要教师、专家和学者们共同努力，打造更加完善的课程实施体系，更好地落实人工智能课程的开展，提升学生的信息素养、人工智能思维方式和应用创新能力。