张磊

摘要：如何构建和完善中学人工智能课程体系，是人工智能浪潮给予基础教育的新课题。深圳市高级中学依托和深圳腾讯公司共建的AI创新实验室，将STEM理念与课程开发相融合，构建了由通识课、选修课、社团课和重点课程构成的人工智能课程体系，为在高中阶段深入开展人工智能教育提供了借鉴与参考。

关键词：人工智能;课程开发;STEM理念;高中

中图分类号：G632.3 文献标识码：A文章编号：1992-7711（2020）16-070-2

从1956年美国达特茅斯会议首次提出“人工智能”的概念，人工智能已经历了六十多年的风风雨雨。2016年3月，AlphaGo击败围棋世界冠军、职业九段棋手李世石，象征着计算机技术已进入人工智能的新信息技术时代。此后，全球各国政府高度重视人工智能发展。

一、我国中学人工智能课程开发的现状与问题

国家大力扶持，极大推动了以人工智能相关课程为代表的人工智能教育在基础教育领域的开展。以编程、机器人、创客、STEM、无人机、3D打印为主题的各类人工智能课程纷纷涌现。由于我国中学人工智能教育才刚刚起步，虽然在课程开发上取得一些成绩与进展，但也存在诸多的问题：

1.面向中小学的人工智能正规教材数量较少，课程建设和教材开发缺少整体规划，研究力量仍较为薄弱。

2.缺乏有特色的人工智能校本课程，很多学校的人工智能教育主要依托科学、信息技术、劳动技术、通用技术等课程来进行实施。

3.对人工智能课程内容认识不清，很多学校将人工智能与程序设计混为一谈，或将教育机器人活动项目等同于人工智能课程。

4.缺乏完善的贯穿小学、初中、高中的人工智能课程体系。目前我国人工智能教育没有形成完整的系统性方案，各学段内容和目标不衔接。

二、STEM理念与人工智能教育

人工智能课程无论在教学内容，还是教学目标上都与STEM教育理念有相当高的契合度。STEM是用科学、数学知识和先进技术，以工程思维解决现实世界的问题。STEM不是科学、技术、工程和数学知识的简单叠加。其基本方式是：发现问题—设计解决方法—利用科学、技术、数学知识实施解决方法—将解决方法传达给大家，这种整合具有天然的跨学科性、情境性、实践性、协作性、实证性。其核心理念是：以提升学生的科学精神和创新能力为目标，培养学生的批判思维和逻辑思维;以寻找问题的解决方法为学习任务，进行任务驱动学习，培养学生的创造性和解决问题的能力;以团队协作和群体知识构建为途径，培养学生的沟通协作能力。

人工智能本身就是跨学科的科学探索工程，无论是人脸识别、无人驾驶汽车、云计算等，都是源于我们需要用更为科学、先进的知识和技术去解决我们目前遇到的问题，而STEM的核心也正是“解决问题”。 人工智能是T（Technology）之大者，人工智能与STEM具有天然的接口，STEM教育专注于培养学生解决问题的能力，让学生从一个知识概念的“存储器”，转变成一个面对问题、解决问题的“处理器”。人工智能正是我们解决问题的有效科技工具。

三、基于STEM理念的人工智能课程内容的构建原则

人工智能技术中的许多代表性内容，如计算机视觉、自然语言理解与交流、机器学习、认知与推理、博弈与伦理及机器人学，技术核心均是以“大数据+深度学习”为标识人工智能算法，但这些算法深奥晦涩，需要学生具备深厚的知识基础和能力储备才能理解。学校基于STEM强调学科整合、聚焦真实情境、强调合作探究、注重工程设计的理念，按照以下原则来进行了课程内容的选择与设计：

1.层次性

充分考量学生的知识水平，合理设计由易到难、进阶式的课程体系。学校构建了由人工智能通识课程、选修课、社团课程和重点课程构成的、由普及到深入的课程体系。

2.衔接性

课程设计上，充分考虑和初中的衔接。初中的人工智能课程以培养兴趣、了解应用场景和基本概念为主，高中课程应注重学生思维的培养，加强开发设计与算法学习。

3.整合性

人工智能作为一门前沿学科，涉及多门学科的交叉。可将网络通信、感测技术、自动控制、3D打印、数学、艺术等多门学科的内容整合到课程之中，或以人工智能课程核心内容为主来连结其它学科。

4.实践性

教学内容的组织和教学模块的设计，要立足于解决情境化的真实问题，强调调动学生主动积极地利用跨学科的相关知识设计解决方案，提高学生解决实际问题的能力。

5.趣味性

STEM强调分享、创造，强调让学生体验和获得分享中的快乐感与创造中的成就感。要把知识融于具有挑战性、与学生生活相关的趣味性问题中，问题和活动的设计要能激发学习者内在的学习动机。

四、人工智能课程的课程体系

我校的人工智能课程，是一种基于全新技术实验平台（AI创新实验室）的综合性探究活动课程。具体实施方式是：首先开展人工智能通识课的教学，让学生体验、了解人工智能课程的前沿发展和知识结构，了解AI创新实验室的基本功能与设施设备;然后让学生根据自己的兴趣爱好，借助选课平台，选择本学期自己研修的选修课程和研究性社团课程。对学有专长的学生，选拔进入工作室进行重点课程的培养。

五、结语

大力发展人工智能技术已经成为国家战略，基础教育顺应国家发展、时代发展的需要责无旁贷。作为和高等院校直接衔接的普通高中，我们必须承担为大學培养、输送优秀的人工智能后备人才的责任与使命。作为人工智能教育的核心载体的课程建设，需要政府、科研院所、高新科技企业和学校及广大师生一起探讨和实践，共同推进高中人工智能课程体系的建构与完善。

[参考文献]

[1]《中国STEM教育白皮书》.中国教育科学研究院，2017.

[2]杜圣东.大数据智能核心技术入门：从大数据到人工智能[M].北京：电子工业出版社，2019.

（作者单位：广东省深圳市高级中学，广东 深圳 518040）