专题：中小学人工智能教育教什么（下）

中小学人工智能教育教什么

——以《深圳市义务教育人工智能课程纲要（修订版）》为例

文_顾荣桢1　李惠乾1　余峻展2　谢作如3　钟柏昌1*

（1. 华南师范大学教育信息技术学院；2. 深圳市致理中学；3. 温州市科技高级中学；*通讯作者）

中小学人工智能课程的内容与学业要求

按照中小学阶段学生的认知发展规律，课程内容设计应体现出循序渐进和螺旋式发展的特征[31]。因此，中小学人工智能课程的内容设计需要实现邻近学段之间的有机衔接，同时避免盲目求新、求深、求全[9]。此外，作为一门多学科交叉融合的课程，中小学人工智能课程应加强与其他学科课程的整合[22]，让学生深刻感受人工智能是如何渗透在其他学科，以及日常生活中的[32]。

基于此，《纲要》吸纳国内外人工智能前沿的研发与应用成果，将中小学人工智能课程学习划分为4个学段（1—8年级）。其中，第一学段（1—2年级）侧重于直观感受和体验，以激发学生对人工智能的兴趣为主；第二学段（3—4年级）和第三学段（5—6年级）强调在体验的过程中初步接触人工智能基本概念及原理，探索利用人工智能解决问题的过程和方法；第四学段（7—8年级）则进一步深化对人工智能原理的理解，强化学生利用人工智能解决问题的实践能动性。同时，课程设计注重从跨学科视角规划各阶段学习内容，促进数学、物理、信息科技等学科知识的同步累积，实现人工智能技术与各学科知识的融会贯通。此外，针对当前人工智能课程课时紧缺的情况，课程设计了选学内容（内容与学业要求中标有*的内容），以供各学校结合本校实际开展第二课堂（如430课堂）教学，帮助学生完整学习人工智能课程内容。各学段具体的课程内容与学业要求如下。

一

第一学段（1—2年级）

数学知识是人工智能的重要学习基础之一。考虑到1—2年级学生尚处于认识数字与培养数感的初级阶段，人工智能学习的知识储备较为薄弱，故本学段课程内容不宜涉及较为抽象的人工智能技术基础、机器学习与深度学习模块相关内容，仅设立“人工智能概述”与“人工智能伦理与社会”2个模块，引导学生建立对人工智能的初步认知。其中，“人工智能概述”模块旨在引导学生初步了解人工智能的概念及其实际应用价值。“人工智能伦理与社会”模块与“人工智能概述”模块的技术与应用紧密相关，旨在引导学生初步认识人工智能对人类和社会的影响。

一

第二学段（3—4年级）

在本学段，学生通过信息科技和数学课程学习具备了一定的数据知识基础，故引入人工智能技术基础的相关内容，为后续的机器学习和深度学习项目实践奠定基础。“人工智能概述”模块旨在引导学生了解人工智能的基本特征、发展过程及其在国家各领域发挥的作用，以更为全面地掌握人工智能知识。“人工智能技术基础”模块旨在引导学生认识数据在人工智能中的作用，掌握数据的采集与处理方法。“机器学习与深度学习”模块内容对应中小学人工智能教育的五级进阶框架的第一层“体验级”，旨在引导学生认识机器学习的概念，掌握调用人工智能模型制作简易智能交互系统的方法，进而培养人工智能思维。“人工智能伦理与社会”模块与“人工智能概述”模块相呼应，强调人工智能与人类、社会的相互作用，旨在引导学生初步培养人工智能安全与伦理意识。

图2　“体验级”项目制作示例

一

第三学段（5—6年级）

本学段学生的认知发展处于从具象思维到抽象思维的过渡时期。为平衡具象内容和抽象内容的关系，“人工智能概述”模块突出人工智能抽象概念的学习，旨在引导学生辨析机器智能与人类智能的异同，了解人工智能的核心技术途径、主要流派和关键技术，同时与时俱进增加了生成式人工智能和智能体相关内容。“人工智能技术基础”模块新增了算法部分，旨在引导学生理解算法与人工智能的关系，并围绕数据集这一概念进一步理解数据在人工智能中的作用，掌握整理数据、构建数据集等方法。“机器学习与深度学习”模块对应中小学人工智能教育的五级进阶框架的第二层“理解级”与第三层“应用级”，在广度和深度上相比第二学段有明显提升，旨在引导学生辨别常见的机器学习类型，理解监督学习的一般过程，并运用人工智能平台和简易开发工具完成模型训练，制作具有特定功能的智能交互系统以解决简易问题。为呼应本学段其他模块的学习，“人工智能伦理与社会”模块新增人工智能伦理道德和人工智能社会规范两部分内容，旨在引导学生正确看待人工智能对人类和社会的影响，合理、合法使用人工智能技术，进一步培养人工智能情感。

图3　“”项目制作示例

一

第四学段（7—8年级）

作为与高中人工智能教育相衔接的重要阶段，本学段的课程难度整体上有所提高。“人工智能概述”模块旨在引导学生理解人工智能关键技术的基本原理与应用方法，应用以生成式人工智能为代表的各类技术解决实际问题，并了解人工智能技术最新发展态势。“人工智能技术基础”模块实现了数据、算法和算力三大技术基础的全面教学，与同一学段信息科技课程相关知识的学习形成联动，旨在引导学生认识算力与人工智能的关系，掌握数据集的划分方法，了解人工智能算法的常见类型。同时，参考“101”计划《人工智能引论》对算法类型进行细致划分，为后续更高层次的人工智能知识学习奠定基础。“机器学习与深度学习”模块对应中小学人工智能教育的五级进阶框架的第三层“应用级”与第四层“综合级”，新增了深度学习相关内容，旨在引导学生了解深度学习的含义与特征，辨析深度学习与神经网络的关系，掌握传统机器学习算法的训练推理过程与深度学习的一般过程，应用人工智能技术解决复杂现实问题。“人工智能伦理与社会”模块的思辨性相比第三学段进一步增强，旨在引导学生理解在人工智能开发与应用过程中人类的主体地位，提升学生的自主可控意识。

图4 “应用级”项目制作示例

图5　“综合级”作品示例

小结

作为中小学人工智能教育的指导性文件，《纲要》结合人工智能学科特色，遵循学生的认知发展规律和人工智能素养发展需求，从跨学科课程整合视角设计了螺旋上升的课程内容体系，为中小学人工智能课程内容的系统化设计提供了参考，为教师的人工智能课程教学实践提供了有力支持。在新一代人工智能技术飞速发展的背景下，教师也应不断提高自身的人工智能素养，强化基于人工智能的情感化人能力、跨学科教学创新能力、合作育人能力及教学问题发现能力[33]，以确保人工智能课程有效落地实施，培养出能够适应并引领智能时代发展的未来公民。

参考文献

[29] 谢作如，方建文．让学生真正理解数据、算法和算力——谈新一代人工智能教育教什么和怎么教[J]．中小学信息技术教育，2023，（06）：8-10．

[30] 钟柏昌，顾荣桢．中小学人工智能教育的五级框架——以“停车场自动抬杆系统的优化”案例为例[J]．中国科技教育，2024，（04）：14-20．

[31] 李锋，李冬梅，魏雄鹰，等．发展关键能力提升数字素养与技能——《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》的内容设计与实施建议[J]．教师教育学报，2022，9（04）：55-62．

[32] 李树英．澳门中小学开展人工智能教育的经验、问题与未来举措[J]．现代远程教育研究，2022，34（04）：41-46+54．

[33] 钟柏昌．教师智能素养的四大能力支柱[J]．中小学数字化教学，2024，（08）：1．■

完结

《中国科技教育》（CN 11-4765/N、ISSN 1671-4350）是由中国科协主管、中国青少年科技教育工作者协会主办的国家级期刊，是目前唯一专注于服务广大科技教育工作者的专业性、综合性刊物。杂志始终致力于推动科教融合，引领青少年科技教育发展方向，服务教育、科技、人才一体化发展，通过提供权威、丰富、生动的国内外科学教育研究成果和案例，赋能中国青少年科技教育发展和科技教师队伍建设。

《中国科技教育》已入驻中国知网、维普网、龙源期刊网等权威数据库，是中国科协认定的领域权威期刊。经过多年的发展，杂志已经成为广大科技教育工作者获取国家教育科技人才政策信息的重要窗口，探索校内外科技教育改革理论与实践的互动交流平台，提供最新科技教育资源的服务载体，以及展现国内外科技教育发展动态的资讯汇聚平台。

微店订阅流程

step 1

step 2

点击图片直接跳小程序

来源 | 《中国科技教育》2024-12，文章编辑：毕晨辉

编辑、排版 | 孟想