當(dāng)前，人工智能教育的重要性日益彰顯。教育部以及上海市、北京市、青島市教委等先后出臺政策文件，要求加強(qiáng)中小學(xué)人工智能教育。從學(xué)科屬性上看，中小學(xué)人工智能教育是科學(xué)教育的一部分，[1] 具有較強(qiáng)的綜合性與實(shí)踐性，教學(xué)中不僅需要傳授人工智能的基本知識和理念，更需要在科學(xué)實(shí)踐中幫助學(xué)生培養(yǎng)對人工智能的興趣，激發(fā)人工智能思維，掌握人工智能技術(shù)和應(yīng)用方法，培育人工智能應(yīng)用的社會(huì)責(zé)任。這需要教師在相應(yīng)的環(huán)境、在學(xué)生完成任務(wù)的過程中，引導(dǎo)學(xué)生掌握相應(yīng)的技術(shù)、創(chuàng)新思維方式、明晰倫理責(zé)任等。

實(shí)踐中，人工智能教學(xué)實(shí)驗(yàn)室是集“課程教學(xué)、應(yīng)用實(shí)踐、互動(dòng)體驗(yàn)”于一體的綜合性教學(xué)場地，是學(xué)校高水平實(shí)施人工智能教學(xué)必不可少的教學(xué)空間。許多人工智能教育的實(shí)驗(yàn)校、實(shí)踐基地正在陸續(xù)建設(shè)和使用人工智能教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，以此展開高水平教學(xué)。例如，同濟(jì)大學(xué)第一附屬中學(xué)在校內(nèi)建設(shè)了“AI+深度學(xué)習(xí)館”、大國交通為主題的智能實(shí)驗(yàn)室，開展人工智能特色課程建設(shè)；上海市徐匯中學(xué)建設(shè)了“智能交通”“智能飛行”等場館，培養(yǎng)智能時(shí)代學(xué)生的工程素養(yǎng)；吉林省實(shí)驗(yàn)中學(xué)建設(shè)了人工智能賦能跨學(xué)科教學(xué)的功能教室；江蘇省靖江高級中學(xué)計(jì)劃新建大模型與學(xué)科融合應(yīng)用中心、智慧生活館、數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)室等，為開展跨學(xué)科綜合性學(xué)習(xí)、體驗(yàn)前沿技術(shù)等人工智能教育營造更好的教學(xué)環(huán)境。[2] 青島市教育局先后為全市中小學(xué)建設(shè)了200余間人工智能實(shí)驗(yàn)室。

上述人工智能教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和教學(xué)實(shí)踐為提高人工智能教學(xué)質(zhì)量提供了諸多經(jīng)驗(yàn)借鑒。然而，實(shí)踐中一定程度上存在著實(shí)驗(yàn)室建設(shè)定位不明、保障不足和教學(xué)中目標(biāo)不清、支持不到位以及資源浪費(fèi)等現(xiàn)象。因而，建設(shè)和使用人工智能教學(xué)實(shí)驗(yàn)室并展開高水平人工智能教學(xué)是當(dāng)前亟須關(guān)注的時(shí)代教學(xué)問題。

一、人工智能教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)思路

1.以學(xué)校為主導(dǎo)定位實(shí)驗(yàn)室功能。學(xué)校要結(jié)合自身辦學(xué)定位、學(xué)生發(fā)展目標(biāo)、教師培訓(xùn)目標(biāo)，制定人工智能實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的功能、思路、目標(biāo)以及實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)需要聚焦當(dāng)前社會(huì)生產(chǎn)生活的常見現(xiàn)象和場景，以學(xué)校現(xiàn)有條件和潛在資源為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)學(xué)校人工智能教學(xué)的場景，如智能交通、智慧農(nóng)場、智能醫(yī)療、智慧工廠、智能家居、智慧旅游等，并基于具體場景和教學(xué)需求為人工智能教學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行定位和命名。應(yīng)當(dāng)成立學(xué)校人工智能教學(xué)的領(lǐng)導(dǎo)與管理機(jī)構(gòu)，由專人具體負(fù)責(zé)和專門團(tuán)隊(duì)支持，在此基礎(chǔ)上尋找相關(guān)企業(yè)的技術(shù)支持和科研機(jī)構(gòu)的研究支持。

2.以學(xué)生發(fā)展為主設(shè)計(jì)課程教學(xué)。為更好挖掘?qū)嶒?yàn)室建設(shè)與應(yīng)用的育人價(jià)值，需要針對學(xué)生發(fā)展需求設(shè)計(jì)與開發(fā)相適應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容需要符合學(xué)生的認(rèn)知能力，形成螺旋式上升的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)體系。例如，小學(xué)階段可采用“機(jī)器人探索”提高學(xué)生對人工智能的學(xué)習(xí)興趣；初中階段可以引導(dǎo)學(xué)生借助“智能物聯(lián)系統(tǒng)”體驗(yàn)人工智能感知、推理、學(xué)習(xí)、預(yù)測、生成的簡單原理；高中階段可以通過“計(jì)算機(jī)視覺”項(xiàng)目發(fā)展學(xué)生的“人工智能+”能力。此外，實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容也要注重綜合性和實(shí)踐性，將人工智能與其他學(xué)科知識有機(jī)融合，在跨學(xué)科實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施過程中引導(dǎo)學(xué)生“做中學(xué)”“用中學(xué)”和“創(chuàng)中學(xué)”。因此，要注意實(shí)驗(yàn)室課程教學(xué)資源的選用不應(yīng)是企業(yè)產(chǎn)品的直接套用或者是高校產(chǎn)品的簡單下放，而是要充分結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)，選擇和開發(fā)適合學(xué)生需求的課程和產(chǎn)品。

3.不斷完善實(shí)驗(yàn)室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用規(guī)范。為確保實(shí)驗(yàn)室教學(xué)正常可持續(xù)應(yīng)用，需要不斷建設(shè)和完善實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用規(guī)范。一是依據(jù)中小學(xué)人工智能的教育教學(xué)發(fā)展需要，從軟硬件環(huán)境、課程資源、數(shù)據(jù)集、實(shí)踐工具等方面明確基本的配置要求；二是建立實(shí)驗(yàn)室管理制度，包括設(shè)備使用管理制度、學(xué)生實(shí)驗(yàn)守則、安全操作規(guī)程等，確保實(shí)驗(yàn)室的正常運(yùn)行和設(shè)備的安全使用；三是制定與完善實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)安全管理辦法。人工智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中會(huì)應(yīng)用到大量的數(shù)據(jù)收集和處理，要明確數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)的注意事項(xiàng)等。同時(shí)，由于智能技術(shù)、課程資源的迭代更新速度較快，學(xué)校人工智能實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)同樣需要在軟件平臺、課程資源以及硬件方面及時(shí)迭代，并在教學(xué)過程中不斷反思和改進(jìn)。

二、人工智能教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)路徑

不同學(xué)校應(yīng)當(dāng)基于自身基礎(chǔ)和潛在優(yōu)勢，選擇合適的人工智能教學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)路徑。

1.升級原有的信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。首先是網(wǎng)絡(luò)升級，確保有線和無線網(wǎng)絡(luò)的暢通。在網(wǎng)絡(luò)暢通的基礎(chǔ)上，豐富和優(yōu)化課程資源，升級軟件工具和平臺；添置硬件設(shè)施設(shè)備，豐富實(shí)驗(yàn)平臺的資源包、數(shù)據(jù)庫，配置相關(guān)實(shí)驗(yàn)工具、設(shè)備，為師生配置必備的智能終端等。

2.改造相關(guān)的學(xué)科實(shí)驗(yàn)室或功能室。基于學(xué)校原有的物理、化學(xué)、生物學(xué)、地理等學(xué)科的實(shí)驗(yàn)室或功能教室，升級實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)、改造實(shí)驗(yàn)室平臺、接入學(xué)科智能體或AI學(xué)伴等，讓學(xué)科實(shí)驗(yàn)室和功能教室插上AI的翅膀、享有數(shù)據(jù)的支持，促進(jìn)AI與學(xué)科教學(xué)的有機(jī)融合。

3.新建智慧教學(xué)場景。基于學(xué)校條件和資源，一體化設(shè)計(jì)和建設(shè)智慧交通、智慧農(nóng)場、智能家居、智能藝術(shù)、智慧養(yǎng)老等場景或場館，借助AR/VR等技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實(shí)資源的深度融合。

4.共享附近教育資源。有些中小學(xué)處于區(qū)域科技發(fā)展的核心區(qū)，周邊有較多的人工智能企業(yè)、場館、高校人工智能實(shí)驗(yàn)室等，學(xué)校可整合相關(guān)資源、建設(shè)相關(guān)機(jī)制，共享周邊人工智能企業(yè)和場館資源，服務(wù)師生的教學(xué)需要。

三、人工智能教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)難點(diǎn)

1.持續(xù)優(yōu)化課程教學(xué)資源。當(dāng)前已經(jīng)實(shí)施人工智能教學(xué)的學(xué)校通常將課程分為三層：一是面向全體學(xué)生的基礎(chǔ)性課程，以信息科技或信息技術(shù)課程為依托，強(qiáng)化全體學(xué)生的人工智能基礎(chǔ)素養(yǎng)；二是面向部分有興趣學(xué)生的擴(kuò)展性課程，即各類人工智能校本選修課程，滿足學(xué)生的多樣化發(fā)展需求，如無人機(jī)與人工智能、智能機(jī)器開發(fā)、AI大模型等；三是面向少數(shù)學(xué)生的特長性課程，滿足在人工智能領(lǐng)域有天賦、肯鉆研學(xué)生的特殊學(xué)習(xí)需求，著力培養(yǎng)人工智能領(lǐng)域的創(chuàng)新人才。[3] 比較而言，人工智能教學(xué)實(shí)驗(yàn)室的課程更多是第二層和第三層的類型，需要較為豐富的課程資源包、工具集、模型庫。因而，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的課程資源建設(shè)需要不斷優(yōu)化、及時(shí)迭代，并非一次性投入和建設(shè)。尤其是面向人工智能領(lǐng)域的創(chuàng)新人才培養(yǎng)，學(xué)校實(shí)驗(yàn)室有時(shí)需要與校外高端實(shí)驗(yàn)室開展適切合作。

2.不斷提升教師智能素養(yǎng)。人工智能教學(xué)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)有特定的場景或需要解決的任務(wù)。在解決問題或者完成任務(wù)的過程中，學(xué)生需要?jiǎng)幽X與動(dòng)手相結(jié)合，需要融合運(yùn)用人工智能技術(shù)與生物學(xué)、物理等學(xué)科知識，這不僅對學(xué)生提出了更高要求，也對教師提出了具備人工智能素養(yǎng)和其他學(xué)科基礎(chǔ)的要求。因此，培養(yǎng)具有人工智能素養(yǎng)和跨學(xué)科知識背景且能夠勝任人工智能教學(xué)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的教師隊(duì)伍是當(dāng)務(wù)之急。一方面，學(xué)校要以信息技術(shù)、數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科教師為基礎(chǔ)進(jìn)行人工智能素養(yǎng)的培訓(xùn)與提升；另一方面，高等師范院校有必要進(jìn)行及時(shí)的課程改革，為各學(xué)科師范生開設(shè)人工智能素養(yǎng)的相關(guān)課程，培養(yǎng)師范生具有基礎(chǔ)的人工智能素養(yǎng)。

3.加強(qiáng)人工智能實(shí)驗(yàn)均衡性教育。中小學(xué)人工智能教育既要鼓勵(lì)“試點(diǎn)學(xué)校”先行探索先進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，也要避免出現(xiàn)區(qū)域性和學(xué)校間的人工智能教育“鴻溝”。因此，在推進(jìn)人工智能實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與應(yīng)用過程中，一方面需要建立“先行試點(diǎn)—逐步推廣—共同發(fā)展”的推進(jìn)機(jī)制，通過研制和實(shí)施中小學(xué)人工智能實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)確保每個(gè)學(xué)生人工智能素養(yǎng)都能得到提升；另一方面要加強(qiáng)真實(shí)實(shí)驗(yàn)室與虛擬實(shí)驗(yàn)室的結(jié)合應(yīng)用，拓展學(xué)生開展人工智能實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的空間，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室教學(xué)方式，提高實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用效果。

四、人工智能實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的基本遵循

1.制定具體可達(dá)的教學(xué)目標(biāo)。在人工智能教學(xué)中，不同學(xué)段應(yīng)當(dāng)有不同的任務(wù)分工。小學(xué)階段重在感知和體驗(yàn)，初中階段側(cè)重理解與應(yīng)用，高中階段重在項(xiàng)目創(chuàng)作和前沿應(yīng)用。各學(xué)校應(yīng)根據(jù)學(xué)校實(shí)際情況，明確本校人工智能教學(xué)在人工智能意識與思維、基礎(chǔ)與技術(shù)、應(yīng)用與創(chuàng)新、安全與責(zé)任等方面的具體教學(xué)目標(biāo)。教學(xué)目標(biāo)的確定與敘寫要以學(xué)生為主體，兼顧具體目標(biāo)如“做出、說出”與抽象目標(biāo)如“感知、體會(huì)、領(lǐng)悟”，以及當(dāng)前目標(biāo)與長遠(yuǎn)目標(biāo)。

2.實(shí)施多樣的評價(jià)方式。人工智能教育重在引導(dǎo)學(xué)生掌握人工智能技術(shù)和工具，激發(fā)學(xué)生的好奇心、想象力與創(chuàng)造力。要達(dá)成這一目標(biāo)，學(xué)校需要設(shè)計(jì)適合的評價(jià)方式與方法。一是人工評價(jià)與智能評價(jià)相結(jié)合。標(biāo)準(zhǔn)化答案以及模型建構(gòu)等可由平臺智能評價(jià)，但在教學(xué)過程中，教師要尤為重視學(xué)生的個(gè)性化表現(xiàn)，尤其是學(xué)生的創(chuàng)造性思維、設(shè)計(jì)與想法。二是過程評價(jià)與結(jié)果評價(jià)相結(jié)合。教師應(yīng)當(dāng)明確，學(xué)生在學(xué)習(xí)和作品設(shè)計(jì)與創(chuàng)造過程中表現(xiàn)出的學(xué)習(xí)品質(zhì)如對人工智能的熱情、好奇、韌性，要比掌握的知識量和完成的具體成果更加重要。三是問答測試與作品呈現(xiàn)相結(jié)合。評價(jià)中要更加重視學(xué)生基于智能技術(shù)搭建的作品和完成的項(xiàng)目。四是線上與線下相結(jié)合。要充分利用線上的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)、展示的作品等綜合評價(jià)學(xué)生的人工智能素養(yǎng)。

3.設(shè)計(jì)靈活的教學(xué)方式。人工智能教學(xué)的實(shí)施既需要講授式的知識傳遞，更需要項(xiàng)目化、任務(wù)式等的情境教學(xué)和研究型教學(xué)。在運(yùn)用人工智能思維和理念、技術(shù)解決具體問題時(shí)，師生需要一同進(jìn)行實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)，使用人工智能模型并不斷調(diào)整與優(yōu)化技術(shù)參數(shù)，完成用傳統(tǒng)工具和技術(shù)所不能完成的任務(wù)。同時(shí)，教師需要注重設(shè)計(jì)線上與線下結(jié)合、實(shí)體與虛擬融合、動(dòng)腦與動(dòng)手并重以及課內(nèi)與課外實(shí)踐互通、教學(xué)與參賽結(jié)合等多種多樣的教學(xué)方式。

4.保障課時(shí)安排與使用。基于人工智能教學(xué)任務(wù)以及所需的教學(xué)形式，學(xué)校要打破固定的40分鐘授課時(shí)長，根據(jù)教學(xué)需要設(shè)置長短課。學(xué)校可以通過整合課后服務(wù)、社團(tuán)活動(dòng)的時(shí)間，統(tǒng)籌安排校內(nèi)課時(shí)與課外時(shí)間、線下課時(shí)與線上學(xué)時(shí)，平衡好人工智能教學(xué)與其他課程教學(xué)的時(shí)間，處理好全體學(xué)生人工智能教學(xué)基礎(chǔ)學(xué)時(shí)、提高型教學(xué)時(shí)間安排以及專業(yè)型人工智能人才培養(yǎng)的時(shí)間安排。

（作者田愛麗系華東師范大學(xué)教育學(xué)部教授、教育部中學(xué)校長培訓(xùn)中心副主任；李鋒系華東師范大學(xué)教育學(xué)部教授、國家高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)修訂組成員）

《人民教育》2025年第8期

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[3] 胡正勇，李元博. 打造人工智能課程體系 培育適應(yīng)智能社會(huì)發(fā)展的時(shí)代新人[J]. 人民教育，2024（24）：21-22.

作者：田愛麗 李鋒