中小学人工智能课程学什么
2017年国务院颁发了《新一代人工智能发展规划》。《规划》明确指出：应①逐步开展全民智能教育项目，②在中小学阶段设置人工智能相关课程、逐步推广编程教育、③建设人工智能学科，培养复合型人才，④形成我国人工智能人才高地。
经过15年的发展，目前AI学科建设已经取得一定基础，并呈现出大干快上之势，而中小学阶段的AI相关课程基本上是空白状态。
中小学AI课程可否从本科课程中筛选、提炼或简化？不妨先来看看本科AI专业的教育内容：
包括AI知识体系和智能科学与技术应用领域两部分。AI专业教育知识体系由八个知识领域、知识单元和知识点三个层次组成：
本科AI专业的教育内容：知识体系AI应用领域包括：面向机器人的智能系统、面向网络的智能系统、面向数据的智能分析和面向行业的智能系统等知识单元。各个知识单元有详尽的知识点。
本科AI专业的教育内容：应用领域显然，所有这些知识内容都远远超出中小学生(即使是高中生)的认知能力。在科技发展日新月异的时代，需要从小培养学生对人工智能的正确认知，帮助青少年了解技术、消除畏惧，做人工智能的主导，树立正确的人工智能伦理观非常重要。因此，中小学AI课程应定位为是一门以培养AI时代学生思维方式、创新意识、综合能力和科技人文素养为宗旨的综合素质教育课程。
中小学AI课程学什么？
要解决中小学AI课程学什么的问题，需要AI专家和教育专家密切合作，编制一部《中小学AI课程教学指南》，通过《指南》使广大中小学教师在AI教学工作中有章可循，得到及时有效的帮助和专业指导，推动中小学AI课程的科学化、规范化，从而整体提高教学质量。《指南》的内容应包括：AI课程的价值理念、教学目标、教学内容，以及教学方法、评价体系、教材开发、师资培养等各个实施方面，并对各学段学习的达成目标给出建议。
作者通过深入梳理适合中小学AI的主要教学内容，在这里抛砖引玉，给出一些粗浅的建议。中小学的AI教学内容可分为10个模块：
模块一、人工智能概述(AI定义和来龙去脉的历史故事)
模块二、工具的进化——从机械化到智能化
模块三、机器如何感知？(扫地机器人为啥能避障)
模块四、机器如何认知？(各类模式识别)
模块五、什么是人工神经网络？
模块六、机器如何处理知识(推理、决策、知识图谱等)？
模块七、了解机器学习的基本概念
模块八、见识机器学习的常用算法
模块九、好玩的群体智能(结合生物课中学的知识了解蜂群算法、蚁群算法、鱼群算法等优化算法)
模块十、了解和体验人机协同
师资条件好的学校还可以增加一些选修模块，如自然语言理解、进化计算、人工智能的主要技术流派等等。
开展中小学人工智能教育，很有必要！
《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。
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。
人工智能教育从娃娃抓起，
推助国民科学创新素质
信息数字化社会中，人工智能无处不在，融入到教育、交通、金融等改革发展的万花筒中。两会时间里，人工智能被写进2018年政府工作报告，引起社会各界尤其是教育领域的高度关注。
“人工智能时代刚刚来临，人工智能发展方面人才缺口大，同时国内中小学校的STEAM科学教育课程也亟待加强，这是促进素质教育的有力突破口。”中国教育科学研究院副研究员郁波说。
教育部发布的《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见》提出，鼓励中小学探索STEAM教育、创客教育等新教育模式，使学生具有较强的信息意识与创新意识，养成数字化学习习惯。
我国第一本面向中学生的人工智能教材——《人工智能基础（高中版）》正式发布，人工智能相关课程即将进入高中课堂。
鼓励高校在原有基础上拓宽人工智能专业教育内容，形成“人工智能+X”复合专业培养新模式，重视人工智能与数学、计算机科学、物理学、生物学、心理学、社会学、法学等学科专业教育的交叉融合。加强产学研合作，鼓励高校、科研院所与企业等机构合作开展人工智能学科建设。
除了高等学科建设外，还要在国内中小学大力拓展智能教育，利用智能技术加快推动人才培养模式、教学方法改革，构建包含智能学习、交互式学习的新型教育体系。开展智能校园建设，推动人工智能在教学、管理、资源建设等全流程应用。开发立体综合教学场、基于大数据智能的在线学习教育平台。开发智能教育助理，建立智能、快速、全面的教育分析系统。建立以学习者为中心的教育环境，提供精准推送的教育服务，实现日常教育和终身教育定制化。
“人工智能是改变人类未来生活方式的重要手段，是未来颠覆人类发展生活的大方向。”丁凤良表示，对国内中小学教育，人工智能和教育相结合势在必行，“让人工智能融入中小学课堂，推助国民科学创新素质，为国家的人工智能发展培育种子力量，这是我们每一位教育工作者应担起的社会责任。”
人工智能教育的基础——编程
人工智能时代的步伐已经势不可挡，据统计，未来10-20年，英美50%人类的工作，将会被人工智能所取代。在未来4-5年内，不但技术含量低的工人、司机、仓库管理人员会大量失业。甚至连像医生、律师、基金经理等技术含量高的金领也有可能会被人工智能所取代。
我们无法预测未来将会是怎样的，但是这些数据可以看出，未来必定是人工智能时代，机器人势必会取代人类的部分工作，那么，与其我们恐惧未来，还不如学会应对未来的能力——编程。
不免有家长会陷入这样的误区：编程不就是未来要当程序员吗？但是我家孩子未来并不想当程序员，所以学习编程还有必要吗？
学编程≠当程序员。那么学编程，究竟是学什么呢？
苹果创始人乔布斯曾说过：“这个国家的每个人都应该学习编程,因为它教你如何思考。计算机启蒙最大的好处是可以对人的思维方式进行训练，他是一个对思维完整性和逻辑性进行训练的过程，而在这个过程中我们可以培养一种新的看待问题和处理问题的方式。”
简而言之，学习编程就是学习编程思维。
“编程思维”并不是编写程序的技巧，而是一种高效解决问题的思维方式。“编程思维”就是“理解问题——找出路径”的思维过程。
因此，编程并不是培养孩子成为程序员，而是要让孩子学会编程思维。不仅对孩子综合能力的提升有很大的帮助，而且对孩子的学习课程也有很大的提升作用。
更重要的是，编程思维可以让孩子在面对复杂的问题时，不再退缩，而是迎难而上，将复杂问题分解成各种小问题，找到每个问题之间的联系，将问题逐一解决，在这一解决问题的过程中，编程思维显得尤为重要，这才是少儿编程教给孩子最重要的能力，也是孩子应对未来各种变革，能够从容不迫的必备技能。返回搜狐，查看更多
卢宇：中小学人工智能教育教什么怎么教―中国教育信息化网ICTEDU
近年来，在国家相关政策的大力支持下，我国中小学人工智能教育从无到有，正在逐步进入快速发展时期。开展高质量的中小学人工智能教育，需要首先关注当前所面临的一些挑战。在此基础上，需要规范和明确课程的核心内容与范围，遵循人工智能学科本身特点进行课程设计，从而帮助广大中小学教师了解和掌握“教什么”与“怎么教”。
中小学人工智能教育的痛点有哪些
随着人工智能技术的快速发展，我国高度重视人工智能课程进入中小学课堂。早在2003年，教育部就将“人工智能初步”作为选修模块，纳入国家《普通高中信息技术课程标准》。近年来，国家陆续出台了系列相关政策和指导意见，倡导在基础教育阶段设置人工智能课程，推动了我国中小学人工智能教育的开展与实施。当前，在基础教育阶段，尤其是义务教育阶段，人工智能教育也面临着一些痛点问题。
一是人工智能课程定位模糊。人工智能课程当前多作为选修或校本课程，属于“个性化课程”。相当一部分中小学与课外培训机构缺乏对其清晰的认识，将传统的创客教育、STEM教育或编程教育中的教学内容，经过简单改造后直接搬到人工智能课堂中。学生所学到的知识与人工智能学科本身的基本思想和方法相去甚远。
二是课堂教学内容分化。有些教学内容没有考虑学生的基本认知能力和数理基础，倾向于讲授人工智能特定子领域的复杂模型和理论，以抽象性知识为线索组织教学。例如，在中小学课堂上直接讲授机器学习领域的“对抗网络”等复杂模型，学生很难对其有深入完整的认识和理解。有些教学内容则只强调体验式学习，侧重于简单的动手实践活动，学生通常难以学习到人工智能领域的基本原理和知识。相应地，教学资源建设水平也参差不齐。迄今为止，全国范围内已出版超过30种人工智能教材及配套资源，相当一部分是以购买实践环节所需的软硬件平台为导向，受商业利益驱动明显。
三是人工智能课程师资缺乏。我国高等教育正在加快人工智能学科建设与人才培养，但在师范院校存在一定的滞后性。许多师范院校在本科和研究生阶段还没有开设人工智能课程。因此，毕业生缺乏系统的人工智能知识，不具备设计和讲授中小学人工智能课程的能力。在职的中小学教师队伍中，更加缺乏具备相关知识与教学能力的教师。而非师范类院校或信息类专业培养的毕业生，受薪酬待遇等因素影响，进入基础教育领域的数量很少。
中小学人工智能教育教什么
总体而言，人工智能学科的目标是研究和开发用于模拟、延伸和扩展人类智能的理论方法与技术，以构建不同形态的智能机器。智能机器既可以是硬件形态，如服务类智能机器人，也可以是软件形态，如围棋博弈程序。在中小学阶段，人工智能教育需要让学生了解智能机器的基本能力，理解人工智能处理问题与人类的异同，并认识其对社会生活的影响。具体可以包括以下核心内容：
一是智能机器的感知能力。该项能力可以概括为“采集信息、了解世界”。各类传感器对外部世界的信息进行采集并提取有意义的知识，使智能机器了解世界，具备和人一样的“看”和“听”等能力。同时，智能机器还可以感知很多人类所不能或难以精确感知到的信息，例如地理位置信息（GPS）等。
二是智能机器的推理能力。该项能力可以概括为“逻辑思维、求解问题”。智能机器可以模拟人类逻辑思维过程，得到新的知识。例如可以像人类一样，进行归纳或演绎推理。虽然智能机器已经可以进行非常复杂的逻辑推理和问题求解，但是它们目前仍然不能像人类一样进行创造性思考。
三是智能机器的学习能力。该项能力可以概括为“观察世界、寻找规律”。智能机器通过对客观世界的观察，从中寻找到规律或模式，从而提高自身的性能。观察的结果通常以数据的形式存储和使用，智能机器用特定的模型找到适用于新情况的规律或模式，也就是机器学习的过程。模拟人类大脑结构的人工神经网络模型，是迄今为止最成功的机器学习模型，在围棋博弈、图片分类等特定任务上已经超过了人类的能力。
四是智能机器的交互能力。该项能力可以概括为“理解人类、沟通交流”。智能机器需要用自然合理的方式与人进行沟通和交流，包括理解人类复杂的语言与情绪等。当前的各种智能音箱和智能手机助理，都是这方面能力的体现。智能机器的交互能力目前仍停留在较为初级的阶段，仅仅相当于人类儿童的水平。
五是智能机器的道德能力。该项能力可以概括为“信息安全、摒弃偏见”。各类智能机器一方面正在让我们的生活和工作更加方便和高效，但另一方面也可能给我们带来负面影响和危害。例如，智能机器可能会侵犯个人隐私或制造“信息茧房”，也可能会从人类社会产生的数据中学习到带有“偏见”的知识。因此，需要引导学生深入认识这些问题的存在和发生的可能，具备自我防护意识和信息社会责任。
这些核心内容都易于被中小学阶段的学生理解和掌握，且有一定的理论和实践深度，便于教师设计具体课程内容和构建教学资源。
中小学人工智能课程如何设计
中小学人工智能课程可以基于上述核心内容组织和规范教学内容，同时需要遵循科学合理的基本设计原则。
首先，课程设计应强调基础性概念和基本原理的掌握，而不能将大量仍处于探索阶段的所谓人工智能最新成果搬进课堂，陷入盲目“求新”的误区中。当前人工智能学科仍然处于快速演进的过程中，与数学、物理等传统学科相比，很多最新成果还未经过理论和实践的充分检验，缺乏经典性和稳定性。例如，机器学习相关课程可以侧重监督式与非监督式学习的基本思想和方法，避免涉及正在快速演进的各类复杂的深度学习模型。
其次，针对不同学段学生的认知能力和特点，设计相应的教学内容和课堂活动，不同学段之间要有明显区别。例如在小学阶段可以主要以体验性活动与课堂讨论为主；在初中阶段更多侧重于对基本原理的了解和简单实践；在高中阶段可以适当深化对重要概念和方法的理解并组织综合性实践。针对同一核心内容，不同学段的课程设置需要由浅入深，进行整体设计和规划。对于较为复杂的概念与方法的讲解，应尽量采用横向类比的方法，向学生直观呈现。
再其次，课程设计应多采用项目式或探究式学习，不必强调完备的知识和理论体系，从而让学生易于接受并产生深入探索的兴趣。可以选取学生在日常生活中常见的情境和主题，设计合理的驱动问题与教学支架，引导学生利用人工智能技术解决实际问题或制作项目作品。例如，可以选取“垃圾分类”主题，以“如何构建更智能的垃圾桶”为驱动问题，引导学生在完成智能垃圾桶的设计和制作过程中，完成相关核心内容的学习。
我国中小学人工智能教育，需要遵从人工智能学科本身的知识体系和思想方法，让学生在体验中了解人工智能可以用来解决什么问题，在学习中掌握人工智能的基本概念和思想方法，在实践中思考人工智能会带来什么新的问题和影响。同时，要鼓励领域专家、行业协会、人工智能企业等社会多元主体参与，共建共享优质课程设计方案、工具和案例，协同解决优质教师队伍匮乏等瓶颈性问题，为人工智能课程在中小学大规模、高质量落地提供保障。
（作者卢宇系北京师范大学教育学部副教授、未来教育高精尖创新中心人工智能实验室主任）