中小学人工智能课程内容设计探究

中小学人工智能课程内容设计探究

中小学是学生学习的基础阶段，在这个阶段开设人工智能教育系列课程，重在以人工智能思维方式转变和思维能力提升为培养目标，以激发探索兴趣、理解基本思想为出发点，通过系统的、科学的课程内容设计，让学生在小学、初中和高中接受体系化的、符合其认知发展规律的人工智能教育，使学生在建立兴趣的基础上，提高运用人工智能相关技术思想来分析和解决问题的能力、动手实践能力及创新创造能力。

(一)基于认知发展规律的中小学人工智能课程目标设计

皮亚杰的认知发展理论指出，小学阶段的学生可以将感知动作内化，并能在具体内容的支持下进行简单的抽象逻辑思维；初中阶段开始，学生能够摆脱具体内容进行抽象逻辑，并能进行假设——演绎推理[8]。基于此，中小学人工智能课程建议分为认知、理解、应用、实践、创新五步走，人工智能思维方式和思维能力的课程培养目标将与这五步有机融合。

1.认知。通过“人机大战”等故事讲述，通过看、听、说、想等多感官维度的人工智能场景产品体验，使学生建立对人工智能的直观认识，感受人工智能给生活带来的巨大改变。

2.理解。通过类比、游戏活动等形式，使学生初步理解人工智能的基础知识与基本思想，能对人工智能产品背后的原理作简单解释。

3.应用。通过体验各种人工智能产品，使学生学会与智能工具打交道，能够利用智能工具改变学习和生活的方式。

4.实践。通过编程的系统化学习，培养学生的计算思维和动手实践能力，使学生能够在实践中完成简单的人工智能作品。

5.创新。通过对人工智能的整体学习，使学生能够在理解人工智能原理的基础上，完成人工智能产品的创新性设计与开发。

(二)中小学人工智能课程内容设计

随着知识的增加，学生的认知能力与对知识的接受能力有很大的不同，三个学段人工智能课程的开设在普及人工智能知识的基础上，内容的侧重点应有所不同，如图1所示。

1.小学人工智能课程，重在感悟

小学人工智能课程应重在让学生感悟人工智能对生活和学习的影响，体验生活中的人工智能，直观地了解人工智能的特点，激发探究的热情和积极性。例如，通过播放科幻片、人工智能“人机大战”等相关视频让学生对人工智能的应用领域等建立直观的认识，让学生知道人工智能可以做什么、不可以做什么；从认知视角体验人工智能的用途，学习如何与人工智能机器人合作，如何利用简单的人工智能工具来提高工作效率，让生活更加美好等。小学人工智能课程内容可以从三个主要方面来展开，具体如图2所示。

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