当前，我国人工智能正进入技术创新和大规模应用的高潮期、智能企业的开创期和智能产业的形成期，AI技术正在为千行百业赋能，社会正在进入智能化时代。教育与人才培养业已成为人工智能领域国际竞争的重中之重。如何应对当前青少年AI科技普及教育存在的问题？中小学AI课程如何定位？如何设计中小学AI教材的教学内容？如何定位该课程的教学目标？是“在中小学阶段设置AI相关课程”必须解决的共性问题。
近日，中国教育发展战略学会人工智能与机器人教育专业委员会常务理事韩力群在「第八届“互联网+教育”创新周」“青少年人工智能科普教育论坛”以《提升中小学AI科技素养势在必行》为主题发表了演讲，对以上问题进行了分析。
中国教育发展战略学会人工智能与机器人教育专业委员会常务理事 韩力群
（以下根据嘉宾演讲实录编辑整理，略有删减）
为什么说“提升中小学AI科技素养势在必行”？因为“形势所迫，必须推行”。当前我们处于什么形势呢？我们认为：当前，我国人工智能正进入技术创新和大规模应用的高潮期、智能企业的开创期和智能产业的形成期，AI技术正在为千行百业赋能，标志着社会正在进入智能化时代！
在AI这个全球竞争的国际赛道上，中美目前几乎并驾齐驱。2021年3月3日，美国国家人工智能安全委员会(NSCAI)的年度报告中有这样一段文字：“尽管世界上有很多国家都有自己的人工智能战略，但只有中美两国真正地拥有嬴得人工智能竞赛的资源、商业实力、人才资源池以及创新生态。中国的各类规划、动用的资源、以及目前已经取得的成就都足以让全美国人担忧”。
显然，美国已明确地将我国视为人工智能领域的唯一竞争对手。为了赢得这场竞争的胜利，人才培养是重中之重！
一、国家关于青少年AI科技普及教育的战略布局与现状
面对如此激烈的竞争，我们在教育与人才培养方面应该如何应对？对此，2017年国务院发布的《新一代人工智能发展规划》给出一个明确的人才培养战略布局：在科普层面，应逐步开展全民智能教育项目；科技素质教育层面，要在中小学阶段设置人工智能相关课程；在专业人才培养层面，要建设人工智能学科，培养复合型人才；在顶尖AI人才培养层面，要形成我国人工智能人才高地。这样就形成一张AI教育全景图。其中第1和第2条与今天的主题相关。
五年多来，真正的AI教育尚未在中小学普遍开展起来。通过深入分析，我们发现普遍存在以下三类问题：
一是用近年流行的创客教育、机器人教育、编程教育、STEM或STEAM教育内容代替AI教育内容；
二是教材中的AI知识碎片化，缺乏对AI知识体系的系统梳理和整体设计，而且1至3年级AI教材缺位(美国已于2018年提出AI4K12的教育，即5至18岁的AI教育)；
三是将AI课程定位为技术普及课，过早地将大学阶段的理论知识呈现在基础知识远不完备的学生面前，试图用学生难以听懂的术语解释完全陌生的技术原理，这样的学习很难取得效果。
二、《中小学人工智能课程教学指南》简介
如何应对当前存在的问题？中小学AI课程如何定位？如何设计中小学AI教材的教学内容？如何定位该课程的教学目标？这是“在中小学阶段设置AI相关课程”必须解决的共性问题，需要从事AI教学与科研的相关组织进行深入研究并给出可行的解决方案，同时也需要社会力量深度参与。2019年，中国教育发展战略学会人工智能与机器人教育专业委员会开始就这些问题开展专题研究，今年1月1号，我们的研究成果，即《中小学人工智能课程教学指南》正式出版。
《指南》认为： 智能化时代需要从小培养学生对AI的正确认知，帮助他们了解AI技术的应用场景，体验AI技术带来的获得感，消除陌生感和畏惧感，做AI时代的主人。现在的孩子们即便未来不是AI专业的学生，也要学会拥抱AI技术，学会如何人-机交互与人-机融合，如何使用各种AI产品，提前为未来的生活方式做准备。
因此，《指南》将中小学AI课程定位为：一门以培养AI时代学生思维方式、创新意识、综合能力和AI科技素养为宗旨的素质教育课程。
基于这样的认识，《指南》梳理了人工智能学科领域的知识体系及其相互联系，总结了人工智能技术在各行各业的应用场景， 关注智能产品给人类的工作和生活带来的便利和影响。《指南》的应用价值在于：
① 使广大中小学教师在人工智能课程教学工作中有章可循，得到及时有效的帮助和专业指导；
② 使学生在人工智能课程学习中能够系统科学地提高关于人工智能基本概念、关键技术与主要应用的知识水平与素养；
③ 推动中小学人工智能教学工作的科学化、规范化、专业化、系统化；
④ 促进中小学人工智能课程整体教学质量的提高，真正落实国务院《新一代人工智能发展规划》提出的“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”的要求；
⑤ 为社会上的AI教育机构、AI教材编写团队、AI教学设备研发企业等相关从业人员提供指导或参考。
《指南》的设计思路：根据青少年发展的生理和心理特点，将12年的学习时间划分为四个学段，由浅入深、循序渐进、统筹规划12年的课程内容。关于教学内容设计，《指南》提出9个主题教学模块，各学段教学内容可这些模块中进行取舍与组合。
三、中小学AI系列课程研发成果
目前，在《指南》的指导下，已经完成一套面向中学生人工智能科普系列教材6册。下一步将这套丛书细化为初中版和职高版。同时，我们计划根据《指南》的知识体系，正在研发一套小学版的AI课程与学习手册，目前已经完成第一学段(1-3年级)的6册学习手册。
为解决中小学AI教师严重匮乏，以及教师对AI课程普遍有畏难情绪的问题，目前正在面向教师开发细化到每个课时的教师课前培训资料，包括每一节课的详细教案与课件。
为了确保AI课程的教学效果，必需有与教学内容高度配套的教学装备。传统意义上的教学装备(教具)都是有形的机电产品，而在数字经济时代和即将到来的元宇宙时代，装备的概念应既包括硬件形态也包括纯软件形态，既包括实体也包括虚体。事实上，所有AI算法的都是编程实现的，故软件和平台更适合做AI课程的教学工具。而最适合AI课程的教学装备或是以3D软件为载体的AI教学工具。
四、AI科技素质教育与创客、STEM、机器人、编程的主要区别
为了更好地推广并落实AI教育，特别有必要理清当前科技教育的概念与功能区别。
创客教育：培养创新思维、创新能力、倡导造物、鼓励分享、提高跨学科解决问题的能力。(作为一种教育理念源自美国MIT学院微观装配实验室的实验课题。)
STEM教育：以科学、技术、工程、数学为核心，基于项目及跨学科学习的教育模式。(作为一种教育模式源自1986年美国国家科学委员会发表的报告。)
机器人教育：以知识为线索、以能力为目标，发展学生探究、互助学习能力，提高综合实践素养的教育载体。(作为一种教育载体源自上世纪90年代末的国外机器人竞赛。21世纪初传入中国高校，并向中小学下沉)
编程教育：旨在提高学生信息意识，发展计算思维、逻辑思维、数字化学习能力等。(目的是培养信息技能，自2008年起美国MIT的团队开始探索如何将编程推广到低龄段孩子。同时，乐高先后推出了三个系列的可编程机器人。)
AI教育：旨在使中小学生了解AI基本知识、体验AI技术、熟悉AI技术的应用场景，旨在提升学生AI科技素养、更好地适应未来智能化时代的工作与竞争、学习与生活。(提升AI科技素养，源自我国2017年颁布的《新一代人工智能发展规划 》)
尽管五个领域有所交叉，但其核心知识各成体系，故教学内容不应混淆和替代。目前前四个领域开展得好是因为发展较早（国外80/90年代即开始），而AI科普教育尚无先例。在此，我们呼吁人工智能学界与教育界的专家联起手来，共同打造适合我国中小学生的AI精品系列课程，为提升我国青少年人工智能科技素养尽一份应尽的社会责任。
