摘要：我國選擇了人工智能作為新一輪產業(yè)革命的突破口之一，很多研究者已經在中小學人工智能課程的建設與探索上做出了貢獻。隨著人工智能課程在中小學的推進，課程建設中存在的問題日益顯現(xiàn)。該文從人工智能本體知識領域認識出發(fā)，提出了中小學人工智能課程群建設一種可能的跨領域開放框架，分主干學科科目組、基礎學科科目組、應用領域科目組，突破了單一學科實施途徑，力求充分發(fā)揮已有學校課程在智能時代可能的育人價值，彰顯人工智能課程的基礎性、跨領域特征。
關鍵詞：中小學教育;人工智能課程;校本課程
一、研究背景
一個國家的崛起，一方面依賴于國民素養(yǎng)不斷的提升，另一方面與社會生產力的變革密切關聯(lián)。人類社會自從發(fā)展到工業(yè)社會階段，蒸汽機、電氣、集成電路與網絡等關鍵技術的發(fā)明，促進了世界生產力的階段性飛躍。在現(xiàn)代制造業(yè)基礎上的人工智能發(fā)展，已然成為引領下一輪產業(yè)革命的重要契機。2019年5月16日，國際人工智能與教育大會在北京召開。國家主席習近平在賀信中明確指出：“培養(yǎng)大批具有創(chuàng)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”[1]。
2017年國務院就發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確了發(fā)展的倡議目標： “到2025年，人工智能基礎理論實現(xiàn)重大突破，部分技術與應用達到世界領先水平，人工智能成為我國產業(yè)升級和經濟轉型的主要動力，智能社會建設取得積極進展;到2030年，人工智能理論、技術與應用總體達到世界領先水平，成為世界主要人工智能創(chuàng)新中心”[2]。2019年4月11日，教育部發(fā)布了《高等學校人工智能創(chuàng)新行動計劃》，從前沿創(chuàng)新、人材培養(yǎng)、科技成果轉化與示范應用提出了具體的行動目標，明確指出了人工智能人材培養(yǎng)中專業(yè)領域的復合性、教育體系的多層次[3]。
教育部發(fā)布2017版《普通高中信息技術課程標準》中將人工智能作為“選擇性必修”模塊的學習內容，能力目標層次定為“通過本模塊的學習，學生應該了解人工智能的發(fā)展歷程及其概念，能描述典型人工智能算法的實現(xiàn)過程，通過開發(fā)簡單的智能技術應用模塊，親歷設計與實現(xiàn)簡單智能系統(tǒng)的基本過程與方法，增強利用智能技術服務人類發(fā)展的責任感”[4]?；A教育領域也在積極行動，各地已經出版了多套中小學學段的《人工智能》教材。部分區(qū)域學校先行先試，在校本課程板塊中開出了自己的人工智能類選修課。根據我們有限的觀察，這些探索存在著這樣幾個特點：(1)這些課程和讀本在學習內容上主要集中在信息技術領域內的圖像識別、語音識別等技術手段的體驗活動，人工智能整體性特征沒有得到更為充分的考慮;(2)這些人工智能課程實踐常常因為學習者數(shù)學的準備狀態(tài)跟不上，算法改進在高中階段比較難以落實(3)人工智能課程執(zhí)教教師非常缺乏，學校常常運用購買服務的方式，引入臨時性師資。
同時，在與人工智能從業(yè)人員的交流中發(fā)現(xiàn)，人工智能的具體運用不但需要數(shù)學家在核心算法上的突破、IT科技人員的代碼實現(xiàn)，更需要從應用領域的實踐出發(fā)明確應用場景、激發(fā)并細化應用需求。應用導向的需求激發(fā)需要更多行業(yè)主動對接人工智能領域從業(yè)人員。同時在一些算法的設計上也面臨著諸多倫理與法律問題，有待我們認真思考與解決。故而，筆者試圖從人工智能本體知識領域認識出發(fā)，尋找中小學人工智能課程群建設一種可能的跨領域開放框架，力求突破單一學科實施途徑，充分發(fā)揮已有學校課程在智能時代可能的育人價值，以彰顯人工智能課程的基礎性、跨領域特征。
二、開發(fā)思路
在現(xiàn)代社會生活中，圖1反映了一類常見的問題解決大致流程，涉及人工智能的社會實踐也是類似。據此，在構建中小學人工智能課程方案的時候，從探求人工智能領域本體知識結構著手，依據人是社會發(fā)展最可寶貴的要素、人是學習的主體等基本理念[5]，遵循學習者發(fā)展的基本規(guī)律，從整體性視野出發(fā)來構建中小學人工智能課程群，主要通過校本課程途徑實施。
之所以選擇“課程群”這個課程呈現(xiàn)形態(tài)，其一是因為人工智能本身是—個正在發(fā)展中的科學與技術領域，它的核心、構成等要素處在—個不斷演進的過程之中。具有相對穩(wěn)定構架、科目動態(tài)演進的課程群，能夠很好地應對這類變化。其二，不同學校的物理條件、教師條件和學生發(fā)展形態(tài)，固然有其共性，但存在較大差異是科學合理的常態(tài)。—個新興領域的內容轉化為課程，要考慮兼容這些差異。
在課程開發(fā)的過程中，諸如“人工智能的邏輯起點是什么?”“它的知識結構可能是怎樣的?”“在中小學課程框架中，人工智能究竟是單一學科實現(xiàn)，還是多學科廣域融合?” “若是廣域融合，那究竟會是什么樣子的”等等問題有待回答。盡管后現(xiàn)代課程觀強調教師與學生的共生與陪伴，但這是從關照學生個體成長的角度來看待課程。從學校教育的角度來說，泰勒的課程開發(fā)方式比較適合注意學生群體規(guī)?；⒄n程發(fā)展相對穩(wěn)定性的課程開發(fā)需求。故而，我們選擇了泰勒的課程開發(fā)框架(如圖2所示)作為本項目的基本方法路線。
三、開發(fā)過程：知識結構、培養(yǎng)規(guī)格與課程框架
(一)對中小學人工智能課程知識結構的梳理
1.對人工智能領域發(fā)展的認識
至今為止，就人工智能的定義與領域劃分尚未取得一致性的意見，形成穩(wěn)定的概念與分類。所以尋蹤溯源是我們第一步要做的工作。領域發(fā)展史和行業(yè)當前歸類能夠給出相應的啟示。
人工智能的思想源頭，或可追朔到17-18世紀的機械制造技術發(fā)展時期，較為典型的是“人是機器”隱喻與各類精密的鐘表?，F(xiàn)代人工智能的發(fā)展基本伴隨著信息科技的發(fā)展而發(fā)展，從李理的《人工智能六十年技術簡史》[6]中，可以看到算法的創(chuàng)新和實現(xiàn)成本是人工智能發(fā)展的重要約束條件;同時伴隨著算力、應用等方面的發(fā)展，人工智能的爆發(fā)也就是近10年來的事件。
鐘義信先生指出：“人工智能的研究目的，是要在理解自然智能(特別是人類智能)基礎上，創(chuàng)制具有一定智能水平的智能機器”[7]。這是人工智能課程開發(fā)的邏輯起點。在鐘先生的全信息理論中，目前人工智能所指代的事件相當一部分屬于“智能信息處理”范疇，如表1所示。2017年，他著重強調在開展人工智能領域的探究與實踐中，不能夠將系統(tǒng)要素割裂開， “分而治之”相互獨立研究，要重視信息方法生態(tài)論這類整體性的思想方法。
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