□ 柳瑞雪■
作者简介柳瑞雪 女，华东师范大学在读博士，研究方向为人工智能/虚拟现实在教育领域的应用

人工智能在基础教育中的现状及对策

基本对策

重视信息技术课程教育，培养信息素养

在人工智能时代的大背景下，大数据、云计算等新兴技术的发展使得信息技术工具融入社会各领域。在信息化时代，信息素养是每个公民必不可少的时代要素。1998年，美国发布的《Ｋ-12信息素养标准》中指出，信息素养不仅是指信息获取、检索、表达、交流等技能，而且还包括学习态度与方法，包括将已获得的信息用于问题的解决、进行创新性思维等综合能力。信息素养的培养方案一方面要求我们能够利用数字化工具进行学习，另一方面也要求我们能够利用信息化的思维方式思考遇到的问题，合理做好信息化决策，最终达到个体知识的建构和信息化能力的发展。

人工智能是一门依赖于信息技术学科的课程，人工智能的不少研究领域，如机器学习、模式识别、自适应技术、人工神经网络等，都属于信息技术发展的前沿知识，它在一定程度上代表了未来技术领域的发展方向，并深刻地影响着人类社会生活的方方面面。而人工智能对信息素养的综合锻炼、解决复杂问题以及逻辑思维能力提升等方面具有积极的促进作用。因此，国家和教育管理者需要重视信息技术课程，并利用人工智能技术的优势促进学生信息素养的提升。具体做法可以将人工智能课程纳入信息技术类教学课程当中，使学生对人工智能基础知识有初步的了解，逐渐适应未来数字化社会的生活。

图 以信息技术课程为载体的具体教学内容

推广基础性的编程教育，培养计算思维

数字化环境中，以“数据抽象和自动化处理”为代表的计算方式在改变人们行为方式的同时，也转变着人们的心理认知历程，计算思维逐步成为社会成员处理信息问题的一种重要思考方式。人工智能强调利用计算机完成数据运算来模仿人类大脑的思维活动，从这个角度，“计算+思维”便成为人工智能的核心内容。从认知发展角度，中小学阶段的学生抽象逻辑思维发展处于不是很成熟的阶段，而人工智能课程的内容比较抽象，实践应用类课程较少，学生在学习知识的过程中难免会枯燥，对人工智能失去兴趣。著名法国教育思想家卢梭曾在其作品《爱弥儿》中提出了一个著名的教育原则：“让孩子从生活实践中直接学习经验，让手和脚当第一任教师。”传统课堂教学即使讲解得再生动形象，学生也无法亲身体会到实践带来的乐趣，更何况是抽象的人工智能。人工智能教育的核心理念在于让孩子从做中学，从实践中学习。

美国是K-12领域开展编程教育较早的国家，早在1968年美国就出现了LOGO编程语言。该语言利用拼图、搭积木等游戏化的方式让一些初学者和青少年来学习编写基本程序。这种寓教于乐的游戏化教学方式，不仅培养了学习者的“程序性”思维，也激发了他们对编程学习的热爱，发挥了他们的创造能力。继LOGO编程语言后，美国又开发出了一款类似搭积木的编程语言——Scratch，如今Scratch已经成为美国第二大编程语言，很多四五岁的儿童已经开始通过计算机语言来创造他们自己喜欢的卡通作品。中小学生是未来智能时代的储备人才，此阶段刚好是学习基础知识的阶段，可以让学生学习简单的编程知识，进行可视化编程教育，并且能够利用易操作的可视化编程工具来实现基础性的游戏化编程任务、培养他们的编程思维和逻辑思维。此外，还可以借助编程工具来控制机器人的运动、开展机器人科普活动。

人工智能技术应用于基础教育领域的优势

解脱教师的机械劳动，做到“人性”释放

教师在很多时候需要耗费大量的时间和精力做重复性的机械劳动，例如备课、批改作业、考试阅卷等，这些工作是非常枯燥乏味的。工具化的人工智能帮助教师更好地完成工作。教师逐渐由“教书匠”变成了“艺术者”，教师越来越摆脱工具性、重复性，拥有艺术性和创造性。

同时，教师也拥有了更多的尊严和个性，而不是像复述知识的工具。教师拥有了更多的时间和精力进行教学创新、经验传授、情感关怀。

打造精准的个性化和定制化教育

奇点大学著名创始人彼得·戴曼迪斯曾预言：“在几十年后，世界上最好的教育将会来自人工智能，因为它能根据学生的兴趣爱好和学习偏好提供相应的私人教育。”从目前社会的发展形势来看，未来人工智能将变革传统教育领域千篇一律的“书呆子”式学习者形象，取而代之的是智能教育领域个性化的“创新型”学习者。

传统课堂教学模式过分强调教学过程的一致步调和整齐划一，教师在授课过程中也难以顾及不同学生的学习需求，自然也就抑制了学生个性的形成和发展。此外，学习者学习需求也会随着现代社会的发展以及自身能力的提高而不断变化。未来教育要培养的是具有智能化、个性化的人，而智能化、个性化的人需要智能化的教育。人工智能（尤其是自适应学习技术）作为个性化学习的核心技术之一，为个性化的教学策略和学习过程提供了技术支撑，真正做到了“因材施教”。

在教学方面，人工智能可以代替教师的部分工作，诸如批阅作业、单元测验等机械性的工作，因此它能让教学真正个性化。此外，基于自适应技术的智能学习系统能够基于学习者特征，自动识别学习者知识需求，为其推荐符合个人喜好的学习资源和学习方式，为每个学习者定制个性化的学习方案，做到真正的学习个性化，还能提供高度个性化的学习环境。

助推教育管理者进行宏观教育决策

随着未来智能化教学系统的普及，其产生的所有数据都会被记录和存储。其中学习者学习过程和教师教学过程的所有数据都将被收集形成教育大数据。基于人工智能的深度学习技术拥有高性能的“计算能力”和学习能力，能够从海量的教育大数据中挖掘出有价值的教育信息，总结规律，作出精准的判断和预测。大数据作为机器学习核心要素之一，数据越丰富，预测越精准，能够充分满足教育大数据的预测需求，例如判断学校在信息化建设过程中的整体情况、教学优势和不足，提供解决策略，预测未来信息化走向，等等。

人工智能在基础教育中应用的困境

首先，人工智能对教师专业知识能力提出了更高的要求。人工智能是一门综合性极强的学科，且包含内容十分广泛。这就需要从事人工智能教学的教育工作者必须懂得计算机、心理学、语言学、哲学等相关知识。因此，教师要提高自身专业知识水平，具有国际化视野，积极探索人工智能技术与其他学科深度融合的思路与方法，并将其作为辅助教学、学校教育现代化的工具。目前有些研究者已经探索了教育人工智能技术对STEM教育的支持，并构建了教育人工智能技术支持下的STEM跨学科融合模式。

此外，还可以积极探索“人工智能+教育”的新模式，打破固态的流水线教学形式，实现教育范式的转变。例如人工智能主体性融入模式、功能性嵌入模式以及人工智能作为辅助技术的模式等。

其次，教师的传统教学角色正在被“智能机器”取代，那么人工智能是否会取代教师？答案是否定的。因为教育教学是一门面向学生个体的复杂性活动，它不仅仅传递知识和技能，还要启发学生思维，培养学习者的情感态度、价值观以及科学的世界观的形成。虽然利用人工智能技术可以做到知识和技能的传授，但却无法培育学生正确的情感、态度和科学的价值观、世界观等。而这些知识的培养离不开教师的精心指导。

技术从来都不会替代教师，人工智能亦如此，即使智能机器人大规模进驻中小学课堂，教师“主导”课堂的教学形式也不会发生改变。

未来人工智能发展新走向

随着教育信息化进程的不断推进，未来人工智能教育应用也将表现出人工智能技术与其他的前沿技术结合并应用于教育的趋势。人工智能与虚拟现实技术的结合，衍生出基于人工智能的虚拟课堂教学。利用人工智能技术识别学习者在虚拟学习情境中的眼动范围，跟踪学习者注意力数据，分析学习者的学习兴趣、内容偏好等，为其提供精准的个性化学习内容。

人工智能专家曾经预测：在未来10~20年之内，人工智能产生的新型劳动力将代替传统劳动力，只有变革教育培养模式才能适应智能时代的生活。学校作为推动人工智能教育的主要场所，应该具有前瞻性视野，要充分认识到人工智能课程对中小学阶段的重要性，加强人工智能教育，培养人工智能时代原住民。