触手可及的攀登阶梯——青少年学习人工智能进入快车道
近年来，人工智能领域炙手可热，各所名牌大学也响应国家战略，纷纷开设人工智能相关专业。然而在中小学阶段，人工智能教育方兴未艾，且由于人工智能概念覆盖面广、学科交叉融合性强、注重想象力和创新等特点，在中小学阶段要学什么、如何评价学习效果是一大难点。正是在这一背景下，“青少年人工智能核心素养测评”应需而生。 青少年人工智能核心素养测评项目的英文全称是“ArtificialIntelligenceCompetenciesEvaluation”，简称“AICE测评”。项目由中国自动化学会主办，在中国科学院大学人工智能学院的学术指导下，于2021年10月正式启动。该项目致力于推动人工智能在基础教育阶段的规范发展，为国家选拔适应未来的优秀AI技术人才做储备，引领人工智能普及新路径。AICE测评每年举行四期，每个季度一期。2022年第三季度的测评正在报名中，测评将于8月20日-21日进行。 人工智能素养在中小学阶段的培养需要循序渐进，阶梯式逐步攀登。AICE测评明确了这一阶梯路径，让学生、老师和家长都有一个清晰的进阶方向指引。AICE测评由中国自动化学会发起，聚集了全国高校和中小学名校在信息技术和人工智能方向上的教授、资深教师等一大批专家资源，在专家论证阶段就确定了将评价体系分为入门普及、进阶提高两个阶段，对处在人工智能不同学习阶段和不同兴趣方向的学生，有针对性地匹配恰当的评价模块。 AICE测评分为两个阶段——入门普及阶段和进阶提高阶段。AICE测评在内容上分为人工智能程序设计、人工智能感知控制、人工智能产品结构、人工智能算法基础模块、人工智能应用领域模块等几大板块，每个板块有多项具体评测内容，每项具体内容的测评结果将呈现为不同级别而非分数。 AICE测评像一面镜子，能够映照出各学校中小学人工智能教育的成果，也能映照出单个学生的人工智能核心素养水准。也因此，AICE测评将成为中小学人工智能教育的旗帜，其经过专家论证和校验的大纲，可资全国各地中小学进行参考，以此为纲目来进行课程设计和课程资源整合。截至目前，全国已有105所中小学校经申请和审核成为“AICE中学共建示范校”。 人工智能是国家核心竞争力 教育关系着国家和民族的未来，而青少年人工智能教育的重要性日益显著。人工智能时代的到来，是已经存在、无法回避的现实。人工智能上的创造力和生产力，是国家的核心竞争力之一。 复旦大学的张军平教授两年前曾指出，随着国内人工智能研究能力的提高，中国科研机构在国际AI期刊或会议上发表论文的数量有明显攀升，目前我国论文的发表数排全球第二便是很好的明证。然而，我们在原创性上还较弱，比如论文的引用数在国际上未排进前十名，说明论文的影响力不够；在人工智能必需的硬件环境上，我们仍严重依赖于目前还无法国产化的GPU显卡；在软件平台上，我们仍依赖于PyTorch、Tensorflow等国外软件；在深度学习的核心算法上，国内提供的关键算法相对较少，多是在国外团队设计的相关算法上的小修小改。 因此，培育一批人工智能领域的创新领军人才迫在眉睫。要想有领军人才涌现，就需要有宽阔而肥沃的苗圃——针对青少年进行人工智能核心素养的培育是治本之策。 规范、系统化推进人工智能普及教育正当其时 如果一个孩子连人工智能都没接触过，他怎么有机会做出基于人工智能的发明创造和创新呢？中小学人工智能素养的培育，实际上就是要创造出整个国家的科技教育生态，不管是大城市的孩子，还是二三线城市、农村的孩子，都尽量为他创造接触科技教育和人工智能教育的机会，让他能够发现自己的智能领域。 4月21日上午，教育部召开发布会介绍新修订的《义务教育课程设置实验方案》，新《方案》中对课程方案、课程标准等均作了调整，其中，“信息技术课”更名为“信息科技课”，并且从综合实践活动课中独立出来，成为享有独立课时的必修课，也就是成了国家课程。与此同时，教育部还印发了信息科技课的课程标准（新课标），并要求研制学业质量标准，以评估各学段学生的学业成果。 随着教育部这一重大举措的出台，全国各地的中小学校都对信息科技这门课提高了重视度，校内外的信息科技老师及人工智能相关课程的老师们也都备受鼓舞，深感重任在肩。对于教育部要求的“学生学业质量的评估”，众多学校也开始关注，在信息科技课的学业成果评估上，老师们对于中国自动化学会发起的“青少年人工智能核心素养测评”（简称AICE）有了更强烈的需求，许多老师表示AICE测评的推出恰逢其时，全国已有10余家“AICE共建示范校”将学生获得“AICE等级评定证书”作为入选校内信息科技类社团或竞赛队伍的必要申请材料。 学习人工智能，学生和老师都需要方向指引 华中师范大学第一附属中学（简称“华师一附中”）是湖北省首批重点中学、首批省级示范高中，湖北省人民政府命名的“窗口学校”。华师一附中是首批参与AICE测评的学校之一，在2021年12月正式成为“AICE共建示范校”，AICE项目的学生评价和公益教研教学资源支持，在华师一附中校内的人工智能课程教学中发挥了重要的辅助平台功能。查成林老师是华师一附中人工智能课程主讲教师，也是湖北省信息学奥林匹克竞赛优秀教师。 査老师指出，AICE测评为学生提供了一个分级的测评体系，这个体系是在很多知名学科专家的共同努力下建设起来的，具有权威性和科学性，能为基础教育阶段学习人工智能学科的学生提供考试锻炼的机会，也能够让他们对自己当前的水平有一个客观的认知，为从事相关学科教育的老师提供一些方向上的指引。 査老师认为，测评包括人工智能程序设计、人工智能感知控制、人工智能产品结构以及人工智能应用领域四大模块，9个项目，在人工智能程序设计模块涵盖了当前主流的程序设计语言。测评大纲中对不同项目的不同等级有明确的划分，通过逐级测评，学生确实会有一个相对更为清晰的学科发展体系，从而能够稳步成长。 展示机会促进持续学习的动力 华南师范大学附属中学是广东省首批示范性高中，也是一所百年名校。在近年来的高考中，华南师大附中的高优率达98%以上，“双一流”高校录取率达70％以上，每年考取清华大学、北京大学的达30人左右。霍颖怡老师是华南师大附中人工智能课程的创建人，也是广州天河区信息技术中心组成员。 霍颖怡老师既教初中，也教高中。她认为，中学阶段的人工智能课应该是横向跨学科、纵向有深度的项目式课程，这种培养模式可以多维度培养孩子们的综合素养，比单纯地学数学和编程更具有现实意义，更贴近生活场景，有利于培养学生的综合素养和信息科技学科核心素养。 作为AICE共建示范校的一名信息科技骨干教师，霍颖怡老师认为，AICE测评分类别、分层次，给不同阶段的学生以展示机会，给学生很好的激励和持续学习的动力，能真正推动人工智能教育在中小学的普及。而且，AICE测评参与出题和审题的都是在这方面很有经验的一线资深教师或专家，学生能在测评中收获比平时学习更专业的引导和帮助。 此外，霍老师还认为，AICE通过逐级测评，对于学生有正向激励的作用，让学生感受到这个学科的系统性和完整性，感受到学无止境才能保持学习动力。 提升学生信息素养，引领人工智能阶梯式学习 北京市大兴一中的刘征老师是大兴区信息技术学科带头人，大兴区名师工作室成员。刘征老师在校内创建的”AI初级班”已成规模，现有学生350人左右；他开办的“爱编程”社团，也有100多名学生参加；该校的“开源硬件社团”也开始组建，已有20多名成员。 刘征老师是AICE测评专家组的成员，他深切感受到，在中小学阶段开设人工智能相关课程，对于培养学生的思维逻辑、协作意识、自信心和解决问题能力都有很大的益处。而通过AICE测评，学生的人工智能之路如何开启、该学什么、朝哪个方向走、如何一步步前进，这些疑问都迎刃而解。如今，AICE测评在大兴一中已被列为“科技精品社团”成员选拔的参考标准之一。 作为AICE专家组成员，刘征老师参与了AICE测评部分题目的出题和审题。他指出，AICE测评按照不同层次、不同年龄段的孩子们所应该和能够掌握的知识来设计考题，这些题目对于相应层次的学生来讲并不难，测评起到了引领人工智能阶梯式学习、普及人工智能启蒙教育的作用；孩子们通过考试可以对人工智能有更多的了解、更深的领会，对自己所学知识有更系统的梳理和认知。因此，大兴一中已将AICE测评作为“科技精品社团”选拔的参考标准之一。 刘征老师认为，AICE测评有助于提高学生的信息素养，通过等级证书的认证来鼓励学生继续学习，有助于有些学生将来走向人工智能专业的学习的道路，他们将很有机会成为这方面的精英，为国家做出贡献。我们需要怎样的人工智能基础教育
加强人工智能基础教育，是未雨绸缪应对未来社会发展的必然选择和要求。在促进教育高质量发展的过程中，人工智能不仅要被作为“术”，即提供科学知识与核心技术的内容载体和工具方法，更要被作为“道”，提供观念理念与思维认知，助力“实现人的自由”“促进人的全面发展”。
人工智能被视为影响第四次工业革命和教育革命的标志性技术，人工智能基础教育的重要性也已成为社会共识。随着《新一代人工智能发展规划》的颁布，教育部先后提出将有关编程教育纳入中小学生必修课程及高考等政策，并在北京、广州等5个城市进行试点。这被普遍认为有利于推动人工智能在基础教育阶段的发展。
尽管不少学生将编程列入校外学习清单，高中生对信息学奥赛的参与度也大热，但据《开发者技能报告》数据显示，中国学校的编程教育渗透率仅为0.96%，美国和英国则分别为44.8%、9.31%。此外，在资本的驱动和教育竞争焦虑的“哄抬”下，人工智能基础教育出现的一些乱象，不可不察。
比如，人工智能被窄化理解为编程，国家义务教育阶段课程标准付之阙如，专任教师队伍专业化程度较低，课程教材等资源配置质量良莠不齐；学校教育受到校外培训挤压的同时又严重依赖于校外力量，学校教育社团化、小众化、择优化倾向严重；区域差异、城乡差异、校际差异及性别差异较大；教学评价单一化与竞赛功利化并存等问题凸显，等等。人工智能基础教育随着其重要性的提升，愈发呈现工具化、资本化、分层化和功利化倾向，这显然与人工智能基础教育的初心和科技向善的价值理念相违背。
加强人工智能基础教育，是未雨绸缪应对未来社会发展的必然选择和要求。在促进教育高质量发展的过程中，人工智能不仅要被作为“术”，即提供科学知识与核心技术的内容载体和工具方法，更要被作为“道”，提供观念理念与思维认知，助力“实现人的自由”“促进人的全面发展”。
基础教育不同于职业教育和高等教育，不是为了培养受教育者专业的技能、习得精深的知识，而是旨在为儿童打下未来身体发展、人格发展、学力发展和社会发展的基础。科学素质、科学素养已是现代社会的基本素质和必备素养，可以预见的是，面向未来智能社会，计算机科学等必将纳入核心科学的范畴。那么，我们究竟需要怎样的人工智能基础教育？
计算机科学作为一门真正要深入到中小学教育中的科学，被赋予了促进公平的更多责任和期待。从教育对象的全纳性出发，作为计算机科学分支的人工智能，应贯穿从小学到高中的连续学校教育过程。以科学或信息技术课为载体的人工智能教育，不应只是部分学生的“特长”、部分学校的“增光项目”、部分地区的“优先权”，而应是面向所有学生的普及教育、扎根于日常课堂教学中的基本素养和必修学科，注重可教性、可学性与可获得性。越是欠发达地区，越应落实课程的普及化开设和差异化教学，并将其作为促进公平、提高学校吸引力的抓手。
学校教育的知识传授目标之本在于“传道”，之末在于“授业”。知识的增加是一种外显的行为变化，而知识随着技术发展与社会更迭会不断发展和变化，知识的学习也是无法穷尽的。人工智能的发展正在重新定义人类知识和能力的价值，强化对知识机械记忆的教育将越来越没有价值，而学校教育和课本教材的更新速度也远不及科技知识发展的速度。况且学校教育的时间非常有限，知识的传授并不是越多越好，通过知识的学习来培养学生的能力和素养才是内隐的核心。
有必要指出，教中小学生编程，不是为了让他们会背代码、算数学、写程序，人工智能作为学习的内容载体和路径形式，最终的目标应是让学生掌握基本原理、问题解决的思路与方法、培养批判性思维的科学精神及学习兴趣。当前，各级各类的编程类、信息学等竞赛激励过早介入，形成了恶性竞争和拔尖筛选机制，同样扼杀了人工智能基础教育的可能性和公平性。未来，有必要进一步优化竞赛机制和功能。同时，也应通过多种方式的引导，增强人们对人工智能基础教育厚基础、重实践、强思维、求创新这些核心目标的关注和理解。
（作者：王学男，系中国教育科学研究院博士、助理研究员）
《光明日报》（2021年02月03日02版）
(责编：何淼、申亚欣)分享让更多人看到
智能化向善 专家论道青少年人工智能普及教育
7月26日，主题为“智能时代 智创未来”的2021年中国人工智能普及教育发展论坛在山东烟台举行。与会专家围绕提升人工智能科普工作者的信息素养、专业化水平和创新能力，搭建跨界融合、共商共建、共创共享的青少年人工智能科普资源开放平台，促进人工智能科普活动在全社会的普及推广等话题进行分享交流。
论坛由中国科协青少年科技中心、中国青少年科技辅导员协会和山东省科协共同主办，近万名教师通过线上线下结合方式收看。
中国新一代人工智能发展战略研究院执行院长龚克在《关于人工智能普及教育的三层思考：WHY、WHAT、HOW》的报告中指出，人工智能教育可以从三个角度来看：首先是为智能化生存的教育，教育第一个问题是学会生存；其次是为智能化发展的教育，要培养一批专家发展核心技术；最后是为智能化向善的教育，所有人共同保证技术向善，即人类创造的工具要对人类及共生存环境有利。“我理解我们的普及教育，就是面向所有人的教育，适应智能化生存是所有人的问题，另外要保证智能化向善也是所有人的问题，我想这是人工智能普及教育的重点，以培养有高尚品德的、掌握智能化生存发展基本能力的一代新人。”
龚克表示，人工智能普及教育是面向全民的，尤其是青少年人工智能素养和科技基础教育，要“以德为先，重在基础，先习后学”。首先要摆脱单纯技术观点，高度重视品德伦理培养，负责任地与人工智能打交道；要跳出既有学科教育的思路，充分认识到人工智能多学科交叉融合的特点，增强跨学科能力，认识到有效人机协作需要具备一系列人工智能素养，同时不能忽视对语文和数学基本技能的需求；人工智能要转变重理论轻实践的学习的模式，以体验为先，而不是以教条为先，努力让人工智能学习沉浸在智能化生活中，闯出一条手脑结合的“做中学”的新路。
“在中华民族伟大复兴的征程中，教育如何担当，助力创造性人才培养，实现基础理论研究的腾飞？很重要一点就是借助于AI来振兴教育。”清华大学计算机科学系教授、中国人工智能学会副理事长孙富春在《复兴路上的中国智能教育》报告中表示，教育有三大要素，即能力培养、价值塑造和知识传授，叫“三位一体”。“三位一体”当中，人工智能主要是创新教育内容，改革教学方法，培育创造性人才。
孙富春表示，老师要从知识本位教育转向能力本位教育，充分用人工智能改变课堂教学，包括师生互动、智能班级排课、校园安防、学生心理分析、数据分析、全息教育等；要利用人工智能发挥潜力，把人工智能技术和教育相关部门的工作结合起来，通过人工智能辅助孩子更快地学会思考。未来人工智能教育发展最关键的是培养未来中国发展所需要的创造性人才。
中国科学院自动化研究所王飞跃做的《智能时代新范式：平行智能、平行教育、平行社会》主旨报告认为，人工智能最重要的应用领域是教育，其次才是管理，然后才是制造其他东西。人工智能教育核心理念是平行教育，而且以学习者为中心，学生是学习者，老师也是学习者。要激励学生的创新思维，其次才是智能化，每做一件事需要把信息搜一遍，再次要关注学科交叉，通过学科交叉形成跨学科体系，最后是国际化，共同构建人类命运共同体。
据悉，本次论坛暨交流活动以人工智能普及教育发展为目标，研究和讨论现阶段我国人工智能科普教育深度融合的发展方向，通过举办专题论坛、云直播课堂、主题工作坊、AI项目式教学设计、国内外经典案例解读、分组展示交流等多项活动，进一步提升人工智能科普工作者的信息素养、专业化水平和创新能力，搭建跨界融合、共商共建、共创共享的青少年人工智能科普资源开放平台，促进人工智能科普活动在全社会的普及推广。
第八届“互联网+教育”创新周青少年人工智能科普教育论坛：普及AI，智慧未来
8月18日,第八届“互联网+教育”创新周-青少年人工智能科普教育论坛在北京中关村顺利召开,来自全国各地的政府领导、教育界专家学者、校长、教师、教育企业家近万名嘉宾,通过线上线下的形式共话青少年人工智能教育的机遇、挑战与应用实践。
本次论坛以“普及AI,智惠未来”为主题,由中关村互联网教育创新中心、中国教育发展战略学会人工智能与机器人教育专业委员会主办,广州中望龙腾软件股份有限公司承办。
参会领导嘉宾合影
教育部基础教育司原副司长郑增仪,教育部教育技术与资源发展中心处长刘俊波,中国教育发展战略学会常务理事、人工智能与机器人教育专业委员会常务副理事长韩力群,北京润丰学校校长、北京市特级校长张义宝,海淀区青少年活动管理中心、海淀区科技竞赛负责人刘毅,中望软件副总经理、教育发展部总经理王长民及中望软件教育发展部副总经理蒋礼出席本次论坛并发布主旨演讲,重点围绕青少年人工智能教育普及难点,探讨促进中小学阶段人工智能教育普及的有效路径。
青少年人工智能科普教育势在必行
近年来,以人工智能为代表的新兴技术正在引领新一轮的科技革命,并逐渐成为推动社会经济发展、改善产业服务模式、促进技术创新的核心驱动力。目前,人工智能已成为国际竞争的新焦点,人才是竞争的关键。教育部基础教育司原副司长郑增仪强调,人工智能发展必须从娃娃抓起,必须重视中小学生人工智能科普教育,建立完善覆盖从K12到本硕高等教育的人工智能教育体系。
教育部基础教育司原副司长郑增仪为论坛致辞
教育部教育技术与资源发展中心刘俊波处长指出,未来应当从政府推动、学校落实、课程教研与学生参与四个角度去全面深化我国人工智能科普教育发展,建立完善的人工智能科普教育体系。
教育部教育技术与资源发展中心刘俊波处长
“实现工业强国、科技强国这一目标的决定性因素是我们自己的核心技术和创新人才”,中望软件副总经理、教育发展部总经理王长民分享道,作为一家自主研发国产工业软件的企业,从2008年开始,中望软件就开始持续投入教育事业,从教材建设、课程服务、比赛支持、能力认证等多个维度,帮助青少年进行3D设计、3DOneAI人工智能等科技创新的启蒙。
中望软件副总经理、教育发展部总经理王长民致辞
《中小学人工智能课程教学指南》助力AI教育课程搭建
早在2017年,国务院就指出要在中小学阶段设置人工智能相关课程;2019年教育部进一步将人工智能教育内容纳入初中和小学阶段《信息科技》课程中。但目前我国中小学人工智能科普教育仍然面临着课程定位不清晰、教材知识碎片化、教材体系有所缺失等问题,亟需完善。
论坛现场,由中国教育发展战略学会人工智能与机器人教育专业委员会组织编写的《中小学人工智能课程教学指南》(下文简称《指南》)在现场嘉宾的见证下正式发布!
中国教育发展战略学会常务理事、人工智能与机器人教育专业委员会常务副理事长韩力群教授指出,《指南》旨在指导和帮助全国中小学顺利开展人工智能课程教学活动,使广大中小学教师在人工智能课程教学工作中有章可循,推动我国中小学人工智能教学工作进一步科学化、规范化、专业化、系统化。
《中小学人工智能课程教学指南》发布
“中小学AI课程是一门以培养智能化时代思维方式、创新意识、综合能力和AI科技人文素养为目的的综合素质教育课程”。韩力群教授特别指出,青少年人工智能教育的教学装备不应局限于传统“硬件”建设思维,软件形态的教学工具也应该成为中小学人工智能教育的重要教育装备,从而真正帮助培养学生成为具有较高AI科技素养、能适应智能化时代发展的建设者。
中国教育发展战略学会常务理事韩力群教授
“《指南》以培养智能化时代思维方式、创新意识、综合能力和人工智能科技人文素养为目的,这也是北京润丰学校开展中小学人工智能教育的理念基础”,北京润丰学校校长、北京市特级校长张义宝补充到,并向与会嘉宾分享了本校构建AI课堂实践的具体做法。北京润丰学校从2020年9月开始,将原有的信息课程、信息技术以及其他的相关学科进行了整合,开设了人工智能的课程,并在实践中不断总结经验,针对AI教育的整体架构,提出了“3125模型”,从三大意识理念、一堂问学课堂、两大教学场景、五大读本板块出发,不断完善人工智能科普教育课程体系,推动人工智能科普教育革新。
北京润丰学校校长、北京市特级校长张义宝
国产核心技术赋能AI科普教育落地
中国科技的发展更需要依赖于自身实力,中国青少年人工智能教育普及离不开3DOneAI国产自研技术的支撑。论坛上,中望软件教育发展部副总经理蒋礼分享了中望软件依托“自主可控”核心技术赋能我国人工智能科普教育的经验。
中望软件教育发展部副总经理蒋礼
中望软件是一家自主研发国产工业软件的企业,也是我国首个同时拥有二、三维CAD、仿真分析CAE自主知识产权和几何内核能力的中国软件企业,结合新课标为青少年人工智能科普教育提供基于“自主可控”核心技术的3DOneAI产品支持、教学资源和教学平台支撑。
中望三维虚拟仿真人工智能教育解决方案
中望软件创造性地将三维虚拟仿真与人工智能、虚拟开源硬件、编程等技术结合,研发了以3DOneAI人工智能三维仿真软件为核心的人工智能教育解决方案,集”工具+内容+培训+平台+服务“为一体,帮助学校打破以硬件开展人工智能课程的局限,推动中小学低成本普及化开展人工智能科普教育,打造“文化自信+科技创新“为主题的人工智能科普实践课程。仅2022年,由中望软件主办、协办的全国各项人工智能类竞赛就已超100场。
中望3DOneAI大大降低了人工智能科普教育的门槛
人工智能科普教育实践革新
论坛现场,海淀区青少年活动管理中心、海淀区科技竞赛负责人刘毅结合人工智能科普教育实践活动,进一步分享了青少年人工智能教育的落地经验。刘毅老师谈到,人工智能竞赛活动是普及青少年人工智能的有效手段,在疫情常态化的背景下,海淀区的人工智能科普教育实践活动也逐步打破原来以实物教育装备、线下集中活动等的传统形式,借助以中望3DOneAI人工智能三维仿真软件为代表的新技术、新课程、新平台助力活动创新、进一步向高水平活动发展。
海淀区青少年活动管理中心、海淀区科技竞赛负责人刘毅
本次“普及AI,智惠未来—青少年人工智能科普教育论坛”从教育政策、行业支持、课程建设、实践活动等多角度全方位地深度剖析了当下青少年人工智能科普教育体系建设和人才培养现状,为未来进一步提升青少年人工智能素养及应用能力指明了前进方向,并提出了未来发展的有效建议,共同绘制了我国人工智能科普教育发展蓝图。
相信在不久的将来,我国教育将从上到下形成浓厚的人工智能科普教育氛围,也将涌现更多像中望3DOneAI人工智能三维仿真软件这样的优质教学工具,助力科技人才梯队建设,培养出一批批具有自主创新意识的新时代科创人才,让中国跻身世界科技强国之列!
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