解析中小学人工智能课程：从内容体系到实践取径

人工智能作为第四次工业革命的重要驱动力和关键技术，促进了各行业系统性、深层次变革，成为各个国家社会改革和人才竞争的关键力量，人工智能教育也日益成为各国政府布局未来发展的核心战略设计。就当前我国中小学人工智能课程建设来说，在实践推进中还存在以下问题——

首先，人工智能课程国家课标体系还不完善。目前，只有在初中信息科技课程标准和高中信息技术课程标准涉及人工智能课程内容，小学阶段则还缺乏课程标准的引导，不利于人工智能教育普及；另一方面，人工智能教材缺乏一致性，中小学采用的人工智能教材多由各地、各出版社、各校自行编写，编写主体多元但缺少统一规范，导致教材内容与质量参差不齐。其次，人工智能课程知识内容及其学习设计有待进一步提升。当前的人工智能课程重视技能训练，轻视学生智能素养培育；课程内容知识成人化，不符合中小学生认知特点和心理特点；课程知识碎片化，没有有效形成小、初、高螺旋上升的知识体系。最后，人工智能课程实践路径不明晰。目前中小学人工智能课程实施路径多元，大多基于信息科技课程、校本课程或社团课开展，即便有少数学校专门开设了人工智能课程，也并没有面向所有学段全部学生，人工智能课程实践校际差异大。此外，一些学校对人工智能课程实践理解存在偏差，如认为创客、机器人、编程、STEAM课程等就是人工智能课程。

基于此，本文尝试剖析人工智能课程内容的具体指向，为广大中小学提供课程设计思路、明晰课程实践路径。

中小学人工智能课程的内容指向

同频时代发展。科技日新月异，教育工作者须紧跟时代发展趋势，密切关注人工智能领域最新动态和前沿技术，并及时将其融入课程与教学。多元化的课程内容和课程资源获取更加及时、快捷和高效，尤其是生成式人工智能技术，如文心一言、Kimi、豆包、讯飞星火等大语言模型及其应用的出现，使师生能依据自身需求快速生成个性化课程内容，师生与智能体交互也促使课程内容伴随式生成。因此，应在中小学人工智能课程内容中融入人工智能领域的前沿知识和应用案例，这不仅可以让学生了解人工智能技术的最新发展方向，还能培养其对新兴技术的敏感性和适应性，使其能更好地在智能社会中健康成长。

聚焦智能素养。中小学人工智能课程建设应以提升中小学生智能素养为宗旨，包含智能意识、智能思维、智能应用与创造以及智能社会责任这四个核心要素。它们是中小学生在接受人工智能教育过程中，逐步形成的有关人工智能知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的综合表现。

具体来说，在智能意识方面，课程应聚焦在学生对不同场景中人工智能应用情况的判断，例如区分人类智能与机器智能，知晓人工智能发展历史、基本分类与概念，理解其有限替代作用、优势与缺陷及其未来发展方向。在智能思维方面，课程应聚焦在学生对于人工智能核心理念的理解，比如能在学习任务里运用相关概念以界定、分析问题，用合适方法处理数据、提取特征，经判断、分析、实验选取或创造正确算法形成方案，同时能总结利用人工智能解决问题的过程与方法，并将其迁移至其他领域同类问题。在智能应用与创造方面，课程应聚焦在学生对人工智能技术相关优势与局限的认识，例如用人工智能技术优化实践并开展创造性活动。在智能社会责任方面，课程应聚焦于学生对人工智能所起作用的理解，以及对数据和算法偏见所产生影响的认识，如形成数据安全意识与能力，关注技术创新对社会的影响，对相关新观念和新事物持积极态度并具备理性判断与责任行动能力等。

迭代知识体系。中小学人工智能课程建设的核心是对人工智能知识的选择与组织，学生能否有效理解并创新应用其所学内容，取决于其是否掌握完备的知识体系。鉴于时代发展性，中小学人工智能课程知识体系应具备以下特征——

一是科学性，课程知识要符合学生认知发展规律，且不能出现科学性错误；二是系统性，课程知识应贯通小学、初中和高中各阶段，呈现螺旋式上升的知识逻辑，涵盖人工智能基本概念、原理、伦理和应用等方面，从基础到进阶，循序渐进地引导学生深入学习；三是动态发展性，课程知识应兼顾前沿型、应用型和创新型知识的融合，依据人工智能技术进展而动态发展。只有兼具以上特征，人工智能课程才能让学生基于明晰的知识体系，在“做中学”建构知识、在“用中学”内化素养，在“创中学”提升能力。

面向学科整合。从人工智能自身属性来看，其与数学、物理、计算机科学、心理学等众多学科紧密相关。从学生智能素养培养来看，单一课程的内容不足以支撑学生智能素养的有效培养，因此需要融合其他课程内容协同发力。中小学人工智能课程内容应充分体现跨学科融合特性，促进跨学科知识的交叉与融合。在设计课程内容时，应引导学生运用多学科知识理解人工智能问题，如利用数学知识理解算法原理，借助物理学理论理解传感器工作机制等。通过跨学科学习，能够拓宽学生的知识视野，培养其综合运用系统性知识解决复杂问题的能力。

中小学人工智能课程的内容设计

以主题概念建构中小学人工智能课程体系。学科主题概念是学科核心知识的重要体现，具有相对稳定性、共识性和统领性特征，涵盖了学科知识的逻辑架构及综合应用方法。面对当前人工智能课程知识复杂化、碎片化问题，学科主题概念提供了有效的解决思路，它能够整合碎片化知识，为学生提供具有逻辑性和连贯性的知识框架，避免出现“知识迷航”现象。

有关中小学人工智能课程主题概念，经过近些年的发展，国内外相关政策文件或研究给出了日益明确的定位——

2020年，教育部发布的《普通高中信息技术课程标准（2017年版2020年修订）》提到，选择性必修课程中的“人工智能初步”模块包括人工智能基础、简单人工智能应用模块开发、人工智能技术的发展与应用三部分内容。

2021年，中国教育学会中小学信息技术教育专业委员会发布的《中小学人工智能课程开发标准（试行）》指出，小初阶段人工智能课程内容应涵盖人工智能与社会、人工智能与人类智能、人工智能原理与技术。

2021年，中央电化教育馆发布的《中小学人工智能技术与工程素养框架》指出，在小初高阶段应培养学生人工智能与人类、人工智能与社会、人工智能技术、人工智能系统设计与开发四个方面的内容。

2022年，教育部发布的《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》提到，初中阶段“人工智能与智慧社会”模块包括三部分内容：人工智能的基本概念和常见应用，人工智能的实现方式，智慧社会下人工智能的伦理、安全与发展。

2022年，北京师范大学未来教育高精尖创新中心、腾讯开展合作，围绕“人工智能知识体系与项目实践”进行人工智能课程开发，所涉及的内容包括智能设备初识、数据与编码、基础算法、过程与控制、人工智能的基础与实现、人工智能的应用与伦理等。

2023年，华东师范大学、上海人工智能实验室联合发布的《中小学人工智能课程指南》指出，小初高阶段人工智能课程内容包括人工智能概念与历史、人工智能应用与技术、人工智能感知与数据、人工智能方法与实现、人工智能伦理与社会。

2024年，联合国教科文组织发布的《学生人工智能能力框架》指出，小初高阶段学生应具备的关键能力包括以人为本的人工智能观念、人工智能伦理、人工智能底层技术和应用、人工智能系统设计。

通过对比、梳理上述各文件中有关人工智能的内容可知，经过这些年的发展，中小学人工智能课程主题概念正逐步明晰，为中小学人工智能课程内容设计提供了参考经纬。我们可将这些主题概念作为逻辑出发点，以螺旋上升方式贯通设计中小学人工智能课程内容体系。

基于学生认知特征设计人工智能课程。中小学人工智能教育要依据学生的认知特征，分层、系统地推进人工智能课程建设。

小学阶段：小学生的认知处于由具体形象思维向抽象逻辑思维过渡的阶段，对新鲜、有趣的学习内容充满好奇。低年级时以具体形象思维为主，随着年级升高，逐渐向抽象逻辑思维过渡。小学阶段人工智能课程目标应强调“感知”和“体验”，课程内容应定位为“基础课程”。低年级段应侧重感知体验，通过展示有趣的人工智能应用实例，如智能语音助手、图像识别游戏等，让学生直观感受人工智能的魅力，激发其学习兴趣。高年级段则应在感知体验的基础上，进一步引导学生通过模仿简单的人工智能案例，如利用编程工具实现简易的智能分类程序，初步理解人工智能的基本原理和应用场景，为后续学习打下基础。

初中阶段：初中生开始具备抽象逻辑思维以及假设、演绎推理能力。初中阶段人工智能课程目标应强调“理解”和“应用”，课程内容应定位为“进阶课程”。课程需着重让学生理解物联网、大数据与人工智能的关系，使他们认识到这些技术相互支撑、共同推动社会发展的作用。例如通过实践项目，使学生了解智能家居系统里物联网设备采集数据的方式、大数据技术处理与分析数据的过程以及理解人工智能算法依据数据展开智能决策的原理。同时，引导学生正确对待人工智能带来的伦理与安全挑战，培养其在技术应用中的责任意识和道德观念。

高中阶段：高中生的抽象逻辑思维更为成熟。因此，高中阶段人工智能课程目标应强调“创新”和“发展”，课程内容应定位为“创新课程”。课程应侧重于让学生深入描述人工智能的特征，并能够利用开源框架搭建相对复杂的智能系统，如开发一个基于深度学习的图像识别应用或自然语言处理聊天机器人。此外，要让学生了解人工智能领域的最新进展，关注国际前沿研究成果，并能客观分析智能技术对社会的影响，包括就业结构、社会伦理、文化传播等方面，从而培养其独立思考和批判性思维能力。

中小学人工智能课程的实践取径

在实际开展人工智能课程时，需要基于不同学生的群体定位采用不同的课程实践方式，建议分层实施，以多层次发展学生智能素养，如面向所有学生群体，应开设人工智能普适性课程，采用信息科技和校本课程相结合的方式。信息科技课程作为国家课程，是每个学生必学的内容，也是学生们学习人工智能知识的主要方式，但目前人工智能课程知识体系并不完善，课程内容也存在一定的滞后性，因此需要与校本课程相融合，从而提高人工智能课程的系统性与前沿性。学校的人工智能校本课程可整合已有的国家和区域资源，结合自身特色和学生需求自行开发，确保每个学生都有机会接触和学习人工智能知识。如针对学有余力、对人工智能有浓厚兴趣的学生，可以采用社团课、竞赛班等形式，为学生提供深入学习、实践的平台以及充足的个性化发展空间，满足不同学生的兴趣爱好和特长发展需求。

中小学人工智能课程建设对智能时代培养创新潜质青少年具有重要意义。需要教育工作者、研究者以及社会各界共同努力，不断探索和完善课程体系，迭代优化教学方法和资源配置，持续创新深化并不断总结实践经验，以确保中小学人工智能课程有效实施，为学生的未来发展奠定坚实基础，助力我国在人工智能时代的教育创新与人才培养。