新课标背景下中学人工智能启蒙教学的案例设计与实施路径

引言：人工智能普及教育越来越受到社会重视，很多中学尝试开设人工智能启蒙课程。本文探讨如何在新课标的背景下，开展人工智能启蒙教育，以促进不同年龄和知识背景学生的学习，为中学教师探索人工智能启蒙课程教学提供实践参考。于是教师可以借鸡生蛋，从文字识别、人脸识别、语音技术、自然语言处理等方面引领学生操作体验，感受人工智能技术，尝试解决生活、学习中的问题，并探究这些技术的工作流程与原理，实现人工智能启蒙教学。

一、新课标背景下中学人工智能启蒙教学的意义

1.顺应时代发展需求，培养未来社会必备素养

在科技飞速发展的今天，人工智能由一项先进技术变成了改造世界的关键性力量，大大地改变人们的生活方式和生产方式，改变了人们的未来职业前景。对于中学阶段的学生而言，开展人工智能启蒙教育是合乎时代发展规律的选择，也是培育未来社会发展的人的重要一步。普及人工智能要求每个人要有技的能力和技术的意识，而启蒙教育则是要让学生掌握人机协调的基本逻辑，理解和懂得算法、数据等基本的概念，避免被技术差距边缘化。

2.推动学科融合创新，促进核心素养全面发展

当前学科交叉融合是创新驱动发展的重要力量，而中学人工智能启蒙正是冲破学校传统课程之间的壁垒、培育学生综合发展水平和核心素养的有效途径之一，人工智能是一门集计算机科学、数学、逻辑学、认知科学等知识于一体的学科，教学实施可以推动各学科知识融通；为了让学生掌握算法的基本思想以及功能实现的过程，学生不仅需要应用数学建模和逻辑推理解析算法，当探究人机交互的环节时也必须依托于心理学和语言学知识，使产品更具人性化和易用性。

二、新课标背景下中学人工智能启蒙教学的案例设计

1.以真实问题驱动技术探索

人工智能启蒙教学的根本目的就是以真实问题为出发点，驱动学生开始主动探究新技术。真实的问题是从学生的生活中来或是来自社会生活的热点问题，其本身具有复杂度高、难度大的特点，并且具有一定的开放性以及真实性，可以自然产生认知冲突，触发学生的求知欲，在解决问题过程中，自主建立知识结构。该模式需要老师把技术原理转变成问题解决的工具包，引导学生从问题本身出发去选择适合的技术路线。同时学生需要经历完整的“问题定义—数据采集—模型训练—方案迭代”的过程，在不断试错中感悟技术局限，在不断改进中养成计算思维。

2.在价值冲突中培育责任意识

在人工智能启蒙阶段，通过对价值冲突进行积极应对，有助于培养学生的责任意识。随着技术的发展，出现了利益、伦理、文化方面的多方碰撞，在此背景下遇到的“效率与公平”“创新与规范”“个人自由与社会责任”等各方面问题就是价值冲突的体现。教师要在教学过程中设计结构化的反思工具，引导学生有条理地对各方面的合理性和局限性加以权衡。

三、新课标背景下中学人工智能启蒙教学的实施路径

1.分层递进式课程设计

分层递进式课程设计下，中学人工智能启蒙采用“基础认知-场景应用-创新拓展”的三阶式培养路径，实现由浅入深，由表及里，由知其然到知其所以然的培养目标。

基础认知层主要是向学生介绍“人工智能是什么”，对相关知识及伦理进行启蒙，如：在“人工智能初探”环节中，学生分解智能音箱的语音交互逻辑“输入—处理—输出”，了解技术的技术逻辑；观看“AI 换脸诈骗”等案例，结合对技术滥用造成的法律和道德风险，形成“技术双刃剑”的初步认识。场景应用层突出学科融合与解决问题。在此项目中学生在挖掘数据背后隐含信息的同时增强了技术让生活更加美好、更加便捷、更加高效、更为绿色的理念。

2.跨学科融合教学

中学人工智能启蒙的跨学科融合教学需要借助于“技术—人文—社会”三维联动“知行合一”的育人场域建构出来。“AI 赋能文化遗产保护”的项目包含了三个方面的要求：第一，技术维度上要采用3D 扫描、图像修复等技术手段开展残损文物保护的数字重建工作；第二，人文维度上要依据历史文献发掘出文物身上的文化符号；第三，社会维度上要面向大众就“虚拟文物”接受度开展调查研究并作出线上线下融合的传播方案。这种依托真问题驱动学生将自身置于真实的实践活动情景中打破原有的学科束缚让学生将知与行有机结合起来促使他们真正理解人文情怀对于技术带来的负面影响具有极端重要的意义同样也在价值冲突之中树立其责任感和使命感“科技有温度，创新有边界”的育人目标落到了实处。

3.伦理浸润式教育

在伦理浸润式教育情境下，中学阶段的人工智能启蒙可以在技术实践中给予学生以技术实践活动价值观方面的培养，以培养学生责任担当的情怀。教师可以组织学生应用“结果正义”和“程序正义”的双框架展开论辩，并组织模拟听证会，模拟技术组、患者代表、法律人员进行公开辩论的方式来决策，最后由学生完善本次技术的开源代码，并对改进的数据采样方法予以演示说明，同时指出“技术开发人员对算法偏见应具有终身追溯的责任”。

学生在实践的过程中，通过对“数据最小化原则”的角色扮演，来了解技术选择，并且由他们自己通过投票的方式选择更合适的技术方案，真正体会到技术不仅仅是写程序那么简单，而是做出承诺：保护人的尊严和促进社会公平。

结束语

文章描述了人工智能启蒙教育的各方面价值，学校推行人工智能启蒙教育课程，重视信息技术在教学中的应用，为师生开展数字化学习提供技术支持，使其可以灵活运用各类人工智能工具和平台进行教与学的活动，从而创新教学模式，提升教学质量，发展创新能力和信息素养。

参考文献

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