人工智能教育：寻求中小学和大学“一体化”发展之路

《新一代人工智能发展规划》是本世纪以来中国发布的第一个人工智能系统性战略规划，其明确提出了五种人工智能的新技术形态，即从数据到知识到决策的大数据智能、从处理单一类型媒体数据到不同模态（视觉、听觉和自然语言等）综合利用的跨媒体智能、从“个体智能”研究到聚焦大规模自主协作的群体智能、从追求“机器智能”到迈向人机混合的增强智能、从机器人到智能自主系统。

编者按：2024年11月，教育部办公厅发布了《关于加强中小学人工智能教育的通知》，提出要“统筹高校、教科研机构、高科技企业、中小学校等各方力量，统筹推进中小学和大学人工智能教育一体化发展”。其中，研究制订中小学人工智能通识教育指南和普及读本，构建系统化课程体系，是主要任务之一。因此，本刊邀请来自温州科技高中的特级教师谢作如、浙江大学教授吴飞，就中小学人工智能通识课程知识体系的话题展开本期的“对话”。

》 谢作如

温州科技高中人工智能科创中心负责人，浙江省特级教师，中国电子学会现代教育技术分会副主任委员，上海人工智能实验室XEdu项目负责人，OpenHydra项目发起人。

》 吴  飞

浙江大学本科生学院院长、人工智能研究所所长、上海高等研究院常务副院长、人工智能教育教学研究中心主任，教授、博士生导师。曾任教育部人工智能科技创新专家工作组组长，目前担任中国人工智能学会教育工作委员会主任委员，浙江教育出版社高中信息技术《人工智能初步》教材主编。

缘起：为何会重视中小学AI教育？

谢作如：吴老师好，感谢您在百忙之中接受这期的对话。应该是2018年吧，您担任浙江教育出版社高中信息技术《人工智能初步》教材主编，把我们编写团队的整体学术水平拉高了很多。其实那时候我就想问一个问题，作为高校的大专家，您承担的科研任务已经非常繁重，为什么如此重视中小学教学，愿意来编写一本高中教材呢？

吴飞：这也是机缘巧合。当时浙江省信息技术教研员魏雄鹰老师找到我，希望我按照2017版课标来编写一本人工智能高中教材，当然我以工作忙碌和业务不熟悉为由婉拒了这一邀请。后来我在翻看女儿的信息技术教材时，感觉教材内容过于陈旧落伍，萌发了写一本与时俱进的人工智能高中教材的心愿。于是我主动请缨，回头去找魏老师，接受了这一光荣任务。我想说，基础教育和高等教育同样重要，实际上，作为大学教授来写基础教育教材，对我而言是一种全新的挑战。

谢作如：2022年教育部发布了《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》，信息科技终于成为一门国家课程。很多老师可能未必知道，如果没有国务院的《新一代人工智能发展规划》，高中就不会有《人工智能初步》模块，义务教育阶段也不会有信息科技课程。您深度参与了这个规划的撰写，能否介绍一下规划的撰写背景？它是如何一步一步成为国务院的文件的，最后促成了中国人工智能产业的爆发？

吴飞：随着互联网的普及、传感器的泛在、大数据的涌现、电子商务的发展、信息社区的兴起，人类社会、物理世界和信息空间不断交叉融合与相互作用，人工智能发展所处的信息环境和数据基础已经发生了巨大而深刻的变化，这些变化形成了驱动人工智能走向新阶段的外在动力，人工智能基本理论和研究方法出现了新的变化，正从传统人工智能向人工智能2.0（AI2.0）跃进。为了推动人工智能与经济社会深度融合、提升我国人工智能科技创新能力、抢抓人工智能发展的重大战略机遇、构筑我国人工智能的先发优势，必须加强人工智能研究和应用，将其作为当前我国实施国家战略创新发展的工作重点意义重大。

中国工程院于2015年12月批准启动了由潘云鹤院士负责的《中国人工智能2.0发展战略研究》重大咨询研究项目，将加强人工智能研究和应用作为当前我国实施国家战略创新发展非常重要的工作之一。项目先后聘请第十届全国政协副主席、中国工程院原院长徐匡迪院士，时任中国工程院院长周济院士，时任科学技术部党组书记、副部长王志刚和时任中国工程院副院长陈左宁院士担任项目顾问。潘云鹤院士联合参与《中国人工智能2.0发展战略研究》重大咨询项目的专家，于2016年3月向党中央呈报《建议我国启动“中国人工智能2.0”重大科技计划》，习近平总书记对这一建议进行了重要批示。科学技术部和中国工程院贯彻落实党中央、国务院的系列指示，组织项目组开展研究，完成了《新一代人工智能规划建议研究报告》的编制工作。

2017年7月，国务院印发《新一代人工智能发展规划》，开始整体部署我国人工智能发展战略规划，并提出了面向2030年我国新一代人工智能发展的指导思想、战略目标、重点任务和保障措施。为落实国务院印发《新一代人工智能发展规划》的总体部署，科学技术部于2018 年启动实施科技创新2030—“新一代人工智能”重大项目。《新一代人工智能发展规划》是本世纪以来中国发布的第一个人工智能系统性战略规划，其明确提出了五种人工智能的新技术形态，即从数据到知识到决策的大数据智能、从处理单一类型媒体数据到不同模态（视觉、听觉和自然语言等）综合利用的跨媒体智能、从“个体智能”研究到聚焦大规模自主协作的群体智能、从追求“机器智能”到迈向人机混合的增强智能、从机器人到智能自主系统。自《新一代人工智能发展规划》发布后，中央部委和各省市积极落实，人工智能发展生态逐步形成。

人工智能是引领科技革命和产业变革的战略性技术和重要驱动力量，具有多学科交叉综合、渗透力和支撑性强、高度复杂等特点，呈现技术属性和社会属性高度融合特色。

思考：高级AI专业发展对中小学的启示

谢作如：2023年，我读过一本关于浙江大学计算机科学学院的书，书名是《从“0”到“1”——浙江大学计算机科学与技术学院口述史》。在书中我了解到好多故事，也颇为感动，尤其是创系主任何志均先生的事迹。您是当年留校工作就开始讲授人工智能课程的吗？能否介绍一下这段经历？

吴飞：我2002年8月博士毕业留校后讲授的第一门课程是《计算理论》，这是一门偏计算机基础理论的课程，课程内容主要是探讨什么是可以计算的、什么是不可以计算的等。2016年，当时计算机学院主管教学工作的陈越教授找到我，希望我对学院人工智能课程进行重组，以响应社会上对统计学习、人工智能、大数据等人才的需求。为了做好这个工作，我在人工智能课程授课中先后使用了Pattern Recognition and Machine Learning（Christopher Bishop）和Artificial Intelligence：A Modern Approach（Stuart Russel，Peter Norvig）等教材。

在教学过程中我不断积累经验，萌发了自己写一本人工智能教材的想法。2018年11月，我尝试在中国大学慕课开设线上公开课（这门课程于2019年入选国家首批线上一流课程。目前已经开设13次，共计25万人次选学），之后，我结合自己的授课体会于2019年出版了《人工智能：模型与方法》，这是高等教育出版社组织出版的“新一代人工智能系列教材”中的第一本教材。于是，我慢慢开始在人工智能教育教材领域“打拼”起来。

还有个小故事可以分享，2010年年底，潘云鹤教授得知我刚刚从美国加州大学伯克利分校统计系访学回来，饶有兴趣地问我“是否带回了一门对计算机学院学生有用的课程”。从老校长的问话中，我深深感受到了一门好课程、一本好教材对学生成长的重要意义。浙江大学人工智能研究肇始于1978年何志均先生创建计算机系之初，那时是人工智能从达特茅斯学院启航12年后，也是符号主义人工智能和专家系统蓬勃发展之际。浙江大学计算机学院一贯重视人工智能教学工作，我与其他老师一样，很幸运地继承了这样的光荣传统。

谢作如：2021年12月，教育部决定在部分高校实施计算机领域本科教育教学改革试点工作计划，简称“101计划”。您是“101计划”核心课程中《人工智能引论》的负责人，请您介绍一下《人工智能引论》的核心内容，让中小学老师了解一下高校的人工智能专业课程。

吴飞：人工智能是引领科技革命和产业变革的战略性技术和重要驱动力量，具有多学科交叉综合、渗透力和支撑性强、高度复杂等特点，呈现技术属性和社会属性高度融合特色。《人工智能引论》核心课程以“厚基础、强交叉、养品行、促应用”为理念，希望同学们能够了解符号主义人工智能、连接主义人工智能和行为主义人工智能以及人工智能融合交叉等历史发展脉络，掌握知识表达与推理、搜索探寻与问题求解、统计机器学习、神经网络与深度学习、强化学习、人工智能博弈等基本算法，树立人工智能伦理与安全意识，理解保障人工智能安全、可信和公平的技术方法，会利应用人工智能工具、芯片和平台等，搭建具体场景所需的人工智能架构与系统，完成自然语言中机器翻译、视觉理解中图像分类、机器人中行为控制或科学计算等应用案例。

按照“厚算法基础、养伦理意识、匠工具平台、促赋能应用”的培养目标，课程设置了10个模块和63个知识点（含9个进阶知识点）。课程教学知识点包括可计算理论与图灵机、知识表达与推理、搜索探寻与问题求解、机器学习、神经网络与深度学习、强化学习、人工智能博弈、人工智能伦理与安全、人工智能架构与系统、人工智能应用。

谢作如：几年前，我发现当时在很多中小学人工智能的标准设计中，都会把“感知”作为重要组成部分，因此很多人工智能教材会增加关于“传感器”的内容。而您参与设计的“101计划”中的课程内容几乎没有出现“感知”一词，您能否再阐述一下您的观点？

吴飞：感知、认知、决策等均是人类智能的重要组成部分。我谈人工智能更多的是从算法模型的角度来描述如何人工制造智能，如符号主义人工智能基于逻辑推理角度、连接主义人工智能基于神经网络角度、行为主义人工智能基于强化学习角度等。如果谈感知，我个人希望能够考虑如何实现望、闻、问、切等感知方法，如何实现眼观六路、耳听八方等感知方法，即从具体算法和模型角度谈感知，这样更能“言之有物”。

谢作如：我之前是研究创客教育的，开过好几门关于单片机、传感器的课程。在我看来，传感器的原理仅仅是信息科技中的“数字化”，而跟人工智能无关。要实现智能感知，就无法绕过算法和模型。那么“智能感知”和“机器学习”是从属关系，还是并列关系呢？教材的内容逻辑都很难处理，何况信息科技中已经有“过程控制”，传感器的内容在信息科技中已经是核心内容。受“101计划”的课程目录影响，中小学的人工智能教材开始发生变化了。例如，2023年编写的《深圳市义务教育人工智能课程纲要》单列出“机器感知”模块，2024年修订时就去除了“机器感知”模块，突出了机器学习和深度学习。看来，高校的人工智能教育理念对中小学有着重要的指导意义。

定位：中小学AI教育要学什么？能学什么？

谢作如：2018年年底，当您编写的高中信息技术选修模块《人工智能初步》教材定稿后，我开始拜读。现在想起来还记忆犹新，您从可计算思想开始讲起，介绍了希尔伯特的难题和图灵的论文。虽然说我是一个颇为资深的信息技术教师，但之前从来没有接触过“可计算”方面的知识。即便是现在，全国各地的教师培训在不断强调“计算思维”，依然有很多信息科技教师并不了解什么是“计算”。虽然高中新课标中强调了“计算”，必修一的模块名称就叫“数据与计算”，但几乎所有的教材都没有介绍过计算的原理。也许这也是当前信息技术教材的一大缺失吧。您能否向广大读者科普一下人工智能与可计算思想之间的关系？

吴飞：人工智能是以机器为载体对数字化信息进行处理后所实现的人类智能或生物智能。古希腊哲学家毕达哥拉斯及其信徒组成的学派认为“万物皆数”，也就是说事物的性质是由某种数量关系决定的，万物按照一定的数量比例而构成和谐的秩序。“工欲善其事，必先利其器”，那么目前实现智能算法的计算之器，也就是现在广泛被用来对数据进行分析处理的计算机从何而来呢？任何事物的产生都需要有理论基础，人类从手工计算到自动计算经历了漫长的年代，是可计算思想的蓬勃发展直接推动了现代计算机的产生。因此，我们需要了解可计算思想的起源与发展，才能更好地理解人工智能。