■“教育信息化2.0行动计划专题解读”

    人工智能技术对未来社会产生重大影响

    国务院《新一代人工智能发展规划》指出，人工智能成为国际竞争的新焦点。人工智能是引领未来的战略性技术，人工智能将深刻改变人类生产生活方式和思维模式，人工智能的迅速发展将深刻改变人类社会生活、改变世界。

    随着机器学习、自然语言处理、计算机视觉、人机交互、生物特征识别、虚拟现实/增强现实等人工智能（AI）关键技术突破，人工智能技术通过产业化开发转化为医疗影像辅助诊断、视频图像身份识别、智能翻译、智能监控、工业机器人、无人驾驶、声纹识别、脸部识别、指纹识别等系统与产品，快速进入人们的生活与工作环境，人工智能对教育、医疗、养老、环境保护、城市运行、司法服务、交通、农业、金融、文化等领域产生重大变革作用。整个人类社会的产业结构、经济格局、生活方式、工作环境等将被重构。

    开展中小学人工智能技术与工程素养教育的必要性

    中小学生将首先面临智能社会的巨大挑战，人工智能作为影响社会方方面面的颠覆性技术，会对学生的生活与学习产生重大影响，学生在居家生活、参观旅游、娱乐交际等社会活动中，随时处于人工智能系统与产品的环境中。在学习中，学生将置于智能在线学习平台之中，在智能学习系统的帮助与引导下，在智能导师、智能学伴的协助下进行自主学习、体验学习、合作学习、探究学习、游戏学习等学习活动；2025年、2035年我们将面临什么样的社会？每一个都难以准确推断。人工智能将使许多现有职业消失，再造许多新职业，也许一部《职业分类大典》还没有编写完成就需要进行修订了，人工智能势必对医学、军事学、工学、教育学、法学、哲学、经济学等学科人才的知识与技能提出新要求，甚至改造这些学科，形成人才培养新体系。

    社会大众面对人工智能对产业结构、法律、社会伦理、社会治理等方面的综合冲击，由于认知的不同，表现出新鲜、好奇、激动、渴望、恐惧、排斥、对抗等复杂的心理活动。而现在的中小学生将处于智能社会风口浪尖，必须适应智能社会的学习、生活与工作环境。在中小学开展人工智能技术与工程素养教育，使学生了解人工智能技术特性和应用范围，工程师开发新设备的设计过程，以及技术如何影响人类与社会等，使中小学能够正确认识、对待与使用人工智能技术与产品，显得十分迫切。《教育信息化2.0行动计划》提出“完善课程方案和课程标准，充实适应信息时代、智能时代发展需要的人工智能和编程课程内容”，表明从国家层面对人工智能进入中小学教育有了明确的要求。

    人工智能技术与工程素养教育涵盖领域

    目前国内还缺少人工智能技术与工程素养相关内容的标准或纲要，规定如何让小学、初中、高中三个学段的学生，从不同的水平上理解人工智能技术以及如何有效利用人工智能技术。人工智能对社会的影响体现在两个方面，一是人工智能技术，如自然语言处理、计算机视觉、生物特征识别等。二是人工智能技术通过工程化转化为各类应用系统与产品，如智能翻译系统、智能监控系统、声纹识别系统、指纹锁等。技术突破与技术的应用会产生两个不同维度的社会影响，应用会带来更多的伦理与社会问题。例如：核技术与核武器、核农学、核医学、核电站即是技术与应用典型表现。开展人工智能教育，要进行人工智能技术与工程素养的融合教育，使用、理解和评价人工智能技术，理解制定人工智能问题的解决方案，实现目标所需的技术原则和策略的能力的系统培养。至少应涵盖人工智能技术与社会、人工智能技术、人工智能设计和系统三个领域的知识与技能。人工智能技术与工程素养框架是本研究团队正在进行的研究活动，这里从三个领域中各选一个子领域进行说明。

    1.伦理、公平和责任素养

    小学生应该知道人工智能工具和机器的使用不慎可能会伤害别人，需要担负起合理选择人工智能工具和机器的责任，并能识别出对人工智能技术的误用。初中生应认识到，同样的人工智能技术并非人人都可利用，应承担责任，减少技术的负面影响，并增加它们的积极影响。高中生应该能够考虑到不同的观点，认识到将人工智能技术从一个社会转移到另一个社会是复杂的，并考虑不道德地使用技术的后果。

    2.选择和使用人工智能工具素养

    小学阶段知道不同的人工智能工具有不同的用途，应用在不同的产品中，采用各种人工智能技术和工具来实现。初中阶段可以按功能分类，选择合适的实现某种功能的应用。高中阶段有能力使用各种各样的人工智能工具，也可以解释为什么要选择某些工具来完成任务，有能力分析各种人工智能应用采用了哪些技术和工具，并能够实现较为复杂的人工智能应用。

    3.系统思维素养

    小学生应该能够识别日常生活中碰到的人工智能系统、子系统、组件和边界，并构建完成特定目标的简单系统。初中生应该能够描述系统的目标、输入、输出和过程；使用逆向工程和生命周期来分析系统的反馈和数据流；修改和构造中等复杂的系统。高中生应该能理解小的系统能够嵌入较大的系统，识别稳定系统的因素，使用系统进行预测，重新设计复杂的系统以提高可靠性。

    人工智能技术与工程素养教育首先需要明确学段素养内容框架，根据框架形成课标或大纲，最后完成教材。目前经济发达地区已经开展人工智能教育，一些人工智能企业积极参与了人工智能技术与工程素养教育活动，它们在开发与推广人工智能实验室，设计相应的实验方案。人工智能技术与工程素养教育内容涉及脑科学、神经生理学、数学、心理学、艺术设计学、工程、计算机科学、电子技术等多学科知识与技能，其内容涵盖了当前中小学正在开展的创客教育、STEAM教育、机器人等课程的内容与理念。随着人工智能技术与工程素养教育的成熟与发展，它将整合而成完整体系化的基础教育核心课程。

    用一句话来总结：K12人工智能技术与工程素养教育的根本目标是让每个孩子都能够顺利走进智能社会，无障碍地学习、工作与生活。

    （作者分别为西北师范大学教育技术学院和电子工程系教授）