AI教育白皮书：智能时代的教育变革与创新实践.pdf

AI 教育白皮书 智能时代的教育变革与创新实践 编写单位： 商汤智能产业研究院 青岛商汤人工智能教育研究院 编写组指导： 杨 小 帆 商汤科技联合创始人、副总裁 柳 小 钢 新兴创新事业群总裁兼深圳公司总经理 戴 小 娟 新兴创新事业群教育事业部总经理 田 丰 商汤智能产业研究院院长 编写组： 刘志毅 商汤智能产业研究院主任 孙 小 强 新兴创新事业群教育事业部解决方案总监 张 小 驰 品牌市场传播部市场经理 刘啸宇 新兴创新事业群教育事业部教研经理 郭俊翔 商汤智能产业研究院助理研究员 目录 前言 .7 第 一章：智能时代AI教育的新命题 1.1 智能时代人才核心价值的转变：变革与新生 .10 1.2 AI 教育变革的要素 .12 1.3 AI 教育的赋能价值：满足经济社会发展对人才的要求 .14 第 二章：智能时代的AI教育新模式 2.1 传统信息技术教育与人工智能教育的核心差异 . 18 2.2 案例：青岛市 AI 教育的生态模式 . 21 2.3 智能时代 AI 教育的核心价值 . 27 第三章：以无界作为目标的AI教育演化路径 3.1 数字鸿沟的存在使得“普惠而均衡的 AI 教育”理念应运而生 . 29 3.2 案例 : 山西晋中的普惠 AI 教育实践 . 31 3.3 推动 AI 教育的在线网络协同 . 34 第四章：实现AI教育平台与创新平台建设 4.1 AI 教育平台是人工智能教育的“操作系统”. 37 4.2 AI 教育平台的建设与生态 . 39 4.3 案例 : AI 教育下的学生创新实践 . 41 6 CONTENTS 第 五章：建设开放共享的AI教育体系 5.1 夯实 AI 教育基础设施，从 AI 智能硬件到硬件课程 .44 5.2 智能化生态下的 AI 教材及平台课程 .48 5.3 双轨并行，实现 AI 教育的基础和高端需求全覆盖 .50 第 六章：AI教育的大风，2021年扬帆起航 6.1 政策引导，促进人工智能教育加速推进 . 57 6.2 观念的转变：人工智能教育是普及性素养教育 . 58 6.3 人工智能教育落地开花 . 60 7 前言 作为功在当代、利在千秋的国之大计与德政工程，教育对提高人民综合素质、促进人的全面发展、增强中华民族创新创 造活力、实现中华民族伟大复兴具有决定性意义。纵观历史，新中国成立之初，人才紧缺，教育资源匮乏。那时中国适 龄儿童小学入学率不到20%，初中入学率仅为6%，80%以上的人口是文盲。历经七十余年艰苦奋斗至今，我国基础 教育已发展成为世界历史上一国之内规模最大、地域分布最广的教育事业，义务教育普及程度得到了进一步巩固，普及 水平已超过世界高收入国家的平均水平。 在成就斐然的同时，我们null应当时刻保持对于现状的反思与潜在问题的审视，一方面，我国虽然总体上基本实现义务教 育全覆盖，但教育资源结构化矛盾依然严峻。大量优质教育资源集中在发达地区与头部城市的一线名校，而一些欠发达 地区虽然普及了基本教育，但教学内容null难以应对当前飞速发展的社会生产生活，劳动力文化水平总体偏低，教育资源 均衡发展任重而道远；另一方面，我国人才培养导向和产业实际需求存在一定错位，这样的结构性问题在高等教育和职 业教育方面尤为凸显；教育直接决定就业结构与劳动力特性，而我国就业结构与产业结构的不协调已经影响到我国国民 经济诸多产业布局与发展，亟需从根本加以优化调整；最后，智能经济时代人才的核心价值在于终身学null而非满足单一“知 识与技能”的需求，这对当前教育体系提出了观念上的挑战。 基于智能时代人才的核心价值正在出现根本性转变这一宏观背景，我们寻求攻破当前教育宏观困境的解决之道。传统教 育主要受财政与政策的驱动，长期依赖教师资源；同时短时期内地区间教学与师资力量分配不均的问题难以得到有效解决， 且不同地区教育基础设施条件差异悬殊，相关从业者缺乏对数据的敏锐洞察，教学质量参差不齐；教学参与者未充分意 识到科技对知识学null的积极价值，导致教育行业整体数字化程度较低，早期数字化技术多着眼于多媒体教学，落地效果 表现一般。而随着信息基础设施的建设与发展，当前人工智能技术不断渗透各行各业并已然成为数字经济时代最典型的 技术范式；加之手机、平板电脑等消费级移动终端的大规模普及，市场消费者对数字化教育尤其是人工智能教育的需求 被逐渐发掘释放；与此同时国家从政策层面大力支持数字化产业新业态发展，而 AI 教育作为其中最典型的应用案例，正 在从根本上改变现有教学模式。以人工智能为代表的新兴产业与技术对人才的强烈需求，让传统教育不能不反思既定教 学模式并积极拥抱数字产业，从观念和方式上革新教书育人之道以为产业端提供更加符合其需求的人才。 人工智能对于当前教育体系的革新主要有两方面，一个是教学元素的革新，null就是AI赋能下的智能化教学器具与AI为 教育提供更加丰富多样的展现形式；另一方面是教学内容的革新，null就是将人工智能看似高深莫测的技术原理与应用转 化为通俗易懂的科普性内容以供当前中小学生提高自身数字化素养，拓展创新思维。二者所形成的一套包括软硬件、平台、 解决方案在内的完整教育体系，才是人工智能对于现有教育模式的最彻底变革。而其根本目的在于，通过一系列改革培 AI教育白皮书 8 养更适应当前数字经济发展的复合型人才，同时为每个人提供一条探索未来数字世界的启蒙之路。落实到目标驱动上， 教育的提质升级与个性化教育的下沉覆盖，旨在有效解决当下校内外教育产业供需结构化矛盾凸显的发展痛点，分担教 师队伍沉重的工作压力，盘活优质教育资源并改善产业商业模式不清晰的现状，以智能化解决方案加速教育现代化的进程。 商汤作为全球领先的人工智能科创企业，希望借自身发展经验与产业布局思考，为当前我国智能时代下数字化教育的新 命题新挑战提供解决方案。一方面，通过推动 AI 对教育事业的深化赋能，培养全面发展性格鲜明积极健康的社会主义建 设者和接班人，实现人才培养事业满足经济社会发展要求，为国家发展注入新鲜力量；另一方面通过人工智能教育对当 前数字化人才的变革与影响力，为数字经济产业发展引入新动能，促进产业发展；同时以科技的澎湃力量消除数字鸿沟 推动普惠教育的有效落实，扭转我国教育资源不均衡与劳动力供需结构性矛盾的困境，为我国经济社会发展与新时代中 国特色社会主义事业进步贡献力量。 前言 9 AI教育白皮书 1.1 智能时代人才核心价值的转变：变革与新生 1.2 AI 教育变革的要素 1.3 AI 教育的赋能价值：满足经济社会发展对人才的要求 智能时代 AI 教育 的新命题 第 一章 10 1.1 智能时代人才核心价值的转变：变革与新生 1996 年，联合国教科文组织部 21 世纪委员会发布德洛尔报告学null：内在的财富，提出了学null“四大支柱”的问题， 全面阐述了国际社会对人类未来和学null问题的理解，成为国际社会的一份学null宣言。报告认为，教育仅从数量上去满足 人们对 “知识和技能” 的无止境需求，既不可能null不合适。因为信息的流通、储存和传播将会在新世纪迎来前所未有的 变革与飞跃；教育的功能是：培养人具有适应变革的能力，使之在自己的一生中能够抓住和利用各种机会，去更新、深 化和进一步充实最初获得的知识。 这份以欧洲委员会前主席雅克德洛尔命名的 德洛尔报告孕育了经济发展与人性进步整合的学null价值观,学会求知、 学会做事、学会共处和学会成人共生的学null内容观 , 生活时间即学null时间和生活空间即学null空间的学null时空观 , 以及人人 都是学null者的学null主体观。德洛尔报告作为世界许多国家和地区教育政策制定的基础参考材料，具有堪比“白皮书” 的影响力,引发了人们针对教育目的、内容和评价等层面的思考与政策创新。20年来,人们不断讨论、续写和回应德 洛尔报告,实施了一系列深化”学null为本”教育进程的研究课题和项目。随着人工智能时代的到来，报告中所提到的“一 系列强化这种教育所需的变革”null就随着到来，人们真正进入了报告中所提到的终身学null时代。 人工智能的出现正在改变人们的职业结构与生活方式，这是一场在智能时代来临之后最重要的变革。工业革命时代那种 只在人生前三十年接受教育（以职业教育为核心）的方式已经不足以应对这个快速变化的时代，人们必须在整个职业生 涯中时刻保持着学null的状态，以从容应对外部的环境变革带来的挑战。因此，人工智能教育带来的变化核心就是：变革 带来了挑战与风险，而教育则要适应这种终身学null的需求。在我国教育体系中主要包含基础教育、高等教育和职业教育 三个阶段，学历教育包括基础教育（包括学前至高中教育）、中等职业教育以及高等教育（专科及大学）；在中国，主 要针对三至六岁的学前教育不属于义务教育范畴，中小学教育是中国九年制义务教育的核心形式，而中国大多数小学由 政府或公共资金投资及经营。因此，作为基础教育，中小学阶段的教育具有非常重要的意义，我们在报告中主要探讨的 案例null是关于 K12 阶段 AI 基础教育的典型实践。 第一章：智能时代 AI 教育的新命题 11 随着技术的发展，传统的教、学、研以及治理机构，面对人工智能教育这一新兴课题与当前终身学null的教育趋势，出现 了以下三种基本变化趋势： 01 人才培养的目标不再以成绩为本，而是以“学生为中心” ，我们看到很多中小学将教育理念逐步从“帮助学生考出好成绩” 的惯性思维中脱离出来，更加注重培养学生的创造性思维与解决问题的能力。而在 AI 教育的过程中，最重要的就是培养 学生适应时代变革的素养，即“应对变化、提升心智以及在陌生环境中保持心态的平和”，从而为终身学null奠定良好的基础。 尤其对于K12阶段的基础教育来说，如何培养学生良好的性格、思维方式与主动探索的能力非常重要，知识不能仅仅是 应对考试的工具，更应成为培养学生综合素养的重要方式。回顾过去数年的中考和高考的创新，null能看出教育部门在培 养学生思维方式上的转变。 02 教育信息化成为教育现代化中的关键环节，AI教育的发展推动教育信息化进入智能化时代。 从历史上来看，教育信息化 发展会经历起步、应用、融合、创新四个典型阶段，中国教育信息化“起步”与“应用”两个阶段，现已基本完成，即 将进入“融合”和“创新”的新阶段，即处于从教育信息化1.0向2.0阶段跃升的关键节点。回望教育信息化1.0 阶段， 我国教育信息化发展先后经历了“信息技术教学应用”和“信息技术与教育教学融合”两个阶段，凝炼形成了“信息技 术与教育教学深度融合”的核心发展理念，以及“应用驱动”和“机制创新”两大基本发展方针。但信息技术对教育而 言主要还停留于工具层面的简单应用，信息技术支撑下的教育教学模式变革和学校管理体系重构仍鲜有发生，信息技术 对教育发展的革命性影响还没有得到充分彰显。我们要准确认识教育信息化2.0的显著特征，以科学的战略规划引领新 方向，以交叉的科学研究把握新规律，以信息技术支持的结构性变革推动信息化教育的创生发展。 03 随着AI智能时代的来临，知识社会与智能社会成为当代的主题，因此各国越来越重视科技人才的培养，发展由科学、技 术、工程、数学构成的STEM学科组合成为各国教育的焦点。 在以美国、德国等为代表的发达国家中，STEM教育均 位于国家行动的战略高度，承担着本国在全球化演变中发挥核心竞争力的重大任务。在斯坦福大学发于2016年9月发 布的2030年的人工智能与生活报告中提到了AI对人类未来的重塑，null提出了AI教育面临的挑战。智能时代的人 才若要在当今复杂世界中保持竞争优势，需要具有快速掌握新的知识技能以解决复杂问题，具备收集和评估信息的能力； 尤其是从各种数字渠道中获取信息并深度发掘其价值。所以，AI 教育就成为了 STEAM 教育不可缺少的一部分，其有助 于培养学生的科学探究能力、创新意识、批判性思维、信息技术能力等未来社会必备的技能，并在其终身学null的过程中 持续发挥作用。 AI教育白皮书 12 1.2 AI 教育变革的要素 毫无疑问，AI教育是具备变革性的。教育部门提出的全面深化改革，其本质就是推动“工业化教育模式”向“智能化教 育模式”转变。所谓智能化教育模式就是从平台、内容到教学教研方法都需要变革，我们在这里总结为以下三个层面的变革： 教育环境、教学方式以及教学生态，这null是 AI 教育变革最关键要素。 从教育环境来说，学null环境的变化在“工业化教育模式”下并不是很重要，教育的过程就像在流水线上生产的过程，而 AI 教育则需要改变这样的模式，将学生们的教育环境变成更加能够被全面感知的、可实现灵活创新的教育场所。实现这 样的变革，人工智能技术是不可或缺的基础，在此之上建立至少以下四个方面的变革： 第一章：智能时代 AI 教育的新命题 13 01 基于计算机视觉、智能人机交互等技术，AI教育实现全面可感知，校园智能化渐成显著趋势。 人工智能教育意味着 AI 不仅仅被应用在教学过程中，还应用在校园管理与建设的各个环节，包括校园预警和绿色出行、 针对学生的健康分析报告、与机器人互动的交流场景等等。智能化教育的基础在于提供一个全面可感知的教育环境，商 汤科技在实践过程中所提供的教育平台和实验室一体化交付实际上就体现了该理念。 02 基于信息通与数字媒体，AI教育可与网络空间建立深度交互，实现在线实时互动与教学内容的同步更新。 目前全国的中小学都开拓了网络学null空间，数量从五年前的 60 万增长到了 6300 万，这null支撑了教育教学形式的变革。 但不容忽视的是，在 AI 教育领域的网络空间，学生的学null活跃程度并不高；同时交互行为null停留在较浅层面。因此，网 络空间的教育需要从“配角”变成“主角”，从“教育课堂的延展”变为“教育形态的重塑”。 03 基于神经网络等技术的有效应用，教育必然是深度学习的。 在人工智能的语境下，深度学null指的是一种新的算法。它通过模拟人类神经网络，构建具有多隐含层的机器学null模型和 海量训练数据，让机器自动学null关键特征，从而提升分类或预测的准确性。巧合的是，深度学null决定人工智能兴衰null决 定未来教育的成败。人类想要从人工智能时代的职业竞争中胜出，就必须从强调记忆和练null的传统学null中脱离出来。学 null绝不能停留于知识的浅层理解和重复记忆，学生要在已有知识的基础上，将所学新知与原有知识建立联系，获取对知 识的深层次理解，建立一套独有的思维框架，并有效迁移到其他问题情境中，从而实现对知识与思维的有机运用。 04 基于人工智能技术范式的不断拓展，教育的变革必然是跨学科的。 现行的分科教学有利于系统知识的null得，但不利于完整知识体系的形成和综合思维能力的培养。近年来兴起的“STEM” 教育、创客教育等都把跨学科作为重点，强调通过不同学科的交叉融合，培养学生的创新精神和实践能力。跨学科学null 倡导根据生活中的问题设置主题，将不同学科围绕同一个主题联系起来，构建相互衔接贯通的课程体系。值得说明的是， 跨学科学null需要构筑坚实的基础学科素养，没有基础学科就没有跨学科，两者是相辅相成、互为依存的，一定要处理好 分科教学和跨学科学null之间的关系。 AI教育白皮书 14 以上就是我们看到的基于基础技术架构，AI教育对现有教育体系所带来的四个方面的变革， 包括全面可感知、深度交互、 深度学null以及跨学科四个特点 ，在认知到AI教育的这四个方面特点之后，我们才能理解AI教育对现有教育体系的变革 意义和价值所在，null才能理解商汤教育在实施相关战略时，所秉持的关键思路和决策的逻辑基础。 1.3 AI 教育的赋能价值：满足经济社会发展对人才的要求 回顾教育发展的历史，每一次技术变革都会带来教育理念的重大变化，其本质在于技术对于人类社会发展的赋能作用。 人工智能技术是一种生产能力的变革，正在推动社会经济发展的底层要素的变化，教育理念和教育体系为了适应这种变 化null必然会发生新的演变；除此之外，人工智能技术null改变了传统传播方式，教育革命null在传播层面实现了进一步拓展。 为了不在新一轮科技和教育竞争中掉队，各国都在热情拥抱新技术。 2016年10月，白宫科技政策办公室在为人工智能的未来做好准备报告中，提出“全体公民准备接受人工智能教育”， 建议“在中学乃至小学就引进数据科学课程，可以有效改善国民的数据知识水平；同时为学生在高中之后理解更高级别 的数据科学概念和课程做好准备。”英国连续发布机器人和人工智能人工智能对未来决策的机会和影响现代 工业战略和数字战略等多项涉及人工智能教育的政策；欧盟、德国和日本政府null先后制定了人工智能发展的路线图， 推出“超能社会”“人脑项目”“智慧数据项目”等高科技战略项目。中国政府在 2010 年发布的国家中长期教育改 第一章：智能时代 AI 教育的新命题 15 革和发展规划纲要（20102020年）中就把教育信息化纳入国家信息化整体战略，纲要指出，信息技术对教育具有 革命性影响，必须予以高度重视。2017年，中国正式将“人工智能”写入政府工作报告。2017年7月，国务院印发新 一代人工智能发展规划，人工智能上升为国家战略，明确指出人工智能已经成为国际竞争的新焦点，应逐步开展全民 智能教育项目，构建包括智能学null、交互式学null的新型教育体系，推动人工智能在教学、管理、资源建设等全流程应用。 2018年4月，教育部印发教育信息化2.0行动计划，强调通过大数据分析等技术将人工智能切实融入实际教学环境中， 实现因材施教、个性化教学。 技术视角 从技术视角来看，人工智能技术与教育教学的融合，正在成为教育发展的核心驱动力之一。人工智能对教育的积极作用 主要体现在：（1）知识表示。人工智能基于互联网构建日益丰富的知识库，现已成为全球学null者的知识来源，有效拓展 了人类记忆智能；（2）机器学null。通过对教育数据深挖、学null与分析，人工智能技术促进教育管理和决策科学化，帮助 教育者实现因材施教；（3）模式识别。通过语言识别、情感识别等，人工智能有效帮助学null者定制个性化学null资料；（4） 自然语言处理。人工智能可以作为辅助工具应用到语言教学，或者作为人机交互手段应用到智能教学系统；（5）智能机 器人。基于人工智能技术的智能机器人可以有效提升学生的学null效果；（6）智能教学系统。模仿教师帮助学null者在某一 领域专注学null，人工智能可增强学null者的参与感与专注度。总之，人工智能技术与教育教学的融合将促进教育的个性化、 精准性、自适应性与普适性，提高教学效率和质量，助力实现教育现代化。 社会需求 从社会需求来说，人工智能教育越来越被重视的需求背景是我们正处于一个经济社会转型的大时代，我国劳动力总量处 于世界首位，但是高新技术人才的匮乏null是摆在我们面前的现实问题，中国与主要发达国家的人才竞争力之间仍然存在 巨大鸿沟。在我国现有人力资源的组成结构中，中低层次人才多而高层次高技能人才少，凸显了人才结构不合理的问题。 根据2016年世界人才报告，我国“熟练工人的可获得性”、“高级管理人才的可获得性”以及“高级管理人员国 际经验”等多个指标在61个国家中都位于40名开外，与我国的第一人口大国和世界第二经济大国的地位并不匹配。因此， 在这个大变革时代，教育的发展肩负了建设人力资源强国的责任，必然要适应社会经济发展的新变化、新要求和新挑战， 必须提升教育对经济增长的服务能力，提升学生的实践能力和创新能力，为经济社会发展提供更优秀、更合适的人才， 基于我们之前讨论的 AI 教育的特点，显然 AI 教育能够满足这样的要求。 在本章节最后我们null要强调人工智能教育将要带来的挑战，任何一种新的变革的发生必然对原来的机制产生新的挑战， 我们需要理性客观地看待技术带来的教育变革，教育的本质是对于人的教育，null就是对人的价值和意义的教育提高 生命的质量，提升生命的价值。因此不能过度注重功能性而忽视了本体性，陷入“纯技术化”的谬误中。我们需要思考 人工智能时代教育将如何存在，重新思考教育将致力于培养什么样的人，以什么方式培养人，明确和坚定教育的价值选 择和方向等教育基本问题；同时null要关注到 AI 教育对教育功能性的拓展：人工智能技术的发展需要高等学校和科研院所 AI教育白皮书 16 提供创新的源头，在前沿基础理论、关键共性技术、人才队伍建设等方面提供支持；需要中小学校培养学生更好的数字素养， 通过STEAM教育、计算机课程、人工智能和数据科学课程等培养学生的科学素养和知识融合能力及创造力；需要人工 智能技术与数学、计算机科学、物理、生物、以及社会科学的交叉融合，提供强大的科学储备。最后要提及的是 AI 教育 必然会对劳动力市场产生直接影响，人工智能比人类更精于计算概率和模式识别，简单、重复性劳动将首先被取代，一 大批职业会逐渐消亡。同时，传统职业内涵不断更新，新的职业不断产生，比如人工智能的维护和运用等。新兴职业将 会更加需要高深的专业知识，如何在这样的背景下设置相应的学科培养计划null是 AI 教育面临的巨大挑战。 以上就是我们对AI教育带来的“变革与新生”主题的讨论，AI是教育信息化的新的变革要素，我们需要全面的理解这 个过程中的机会与风险，而商汤教育正是在这样的趋势下去探索 AI 教育这条充满挑战和机遇的新航道。 第一章：智能时代 AI 教育的新命题 17 2.1 传统信息技术教育与人工智能教育的核心差异 2.2 案例：青岛市 AI 教育的生态模式 2.3 智能时代 AI 教育的核心价值 智能时代的AI教育 新模式 第 二章 AI教育白皮书 18 2017 年，国务院年正式印发新一代人工智能发展规划，其中明确提出中小学阶段开展人工智能课程的要求。人工智 能在教育中的开始被广泛关注。除了人工智能技术赋能教育行业通过智能评测、个性化推荐等技术来提升教育的有效性， 在国家开始各阶段开设人工智能课程null成为当前科技教育的新形势。人工智能教育在教育领域的应用意味着对传统教育 模式的挑战和颠覆：AI 技术既改变了传统教育的育人目标，null突破了传统教育的育人方式，真正的从“高分教育”到“育 人教育”，我们称之为“AI 教育新形态”。 2.1 传统信息技术教育与人工智能教育的核心差异 2019年7月，北京市教委印发北京促进人工智能与教育融合发展行动计划，提出实施青少年人工智能素养提升工程， 强化实践育人功能，推动人工智能学null纳入综合社会实践活动和开放性科学实践活动。同时，广州市教育局发布关于 开展人工智能课程改革实验区、校遴选的通知，提出在广州市遴选实验区和实验校，开展中小学人工智能课程实验。 随着相关政策文件的印发，地方各级教育主管部门开始致力于打造智能时代信息技术教学的新模式。逐步完善课程标准， 使之适应智能时代的发展规律，研发人工智能和编程课程内容；推动落实在各级各类学校中开设人工智能和编程课程， 重新丰富信息技术课程，将新时代的信息技术课程纳入初、高中学业水平考试。 实际上，在基础教育阶段开展人工智能教育并不是首次提出，早在 2003 年版的普通高中信息技术课程标准中就设计了 “人工智能初步”的课程内容；但由于人工智能技术尚没有大规模应用在日常生活中，同时过于困难的教学内容，导致“人 工智能初步”在所有 2003 版信息技术课程模块中选修率最低。随着 2017 年国务院印发的新一代人工智能发展规划， 国家各个层面开始重视基础教育阶段开设人工智能课程。2017 年版本的普通高中信息技术课程标准 (2017 年版 )再次 重新设计了“人工智能初步”模块。同时将课程性质从 03 版本中的选修上升为选择性必修。同时在 2017 版普通高中信 息技术课程标准中，将“人工智能初步”定位成为了学生个性化发展而设计的课程，学生可以根据自身的发展需要进行选学。 从课标的变化上来看，传统信息技术教育注重软件技术的学null，而当前的人工智能教育更注重核心素养的培养，包括计算思 维与智能意识。“人工智能初步”课程的开展的要求更加符合实际，侧重项目式教学，同时课程体系强调对学生的个性化培养。 如表 2-1 所示，对比分析 2003 版与 2017 版普通高中信息技术课程标准中对人工智能的描述，可以发现人工智能教学目标 从了解技术变为了解原理与算法，重视知识的运用能力和对人工智能的客观认识和了解，着重强调信息社会责任。这就再次 说明了传统信息技术课程与现在的人工智能课程的区别。 第二章：智能时代的 AI 教育新模式 19 表2-1 2003版课标与2017版课标关于“人工智能”的对比 2003版本 2017版 内容方向 1. 了解人工智能的基本概念、特点； 2. 会简单使用一种人工智能语言解决问题； 3.能够用专家系统外壳开发简单的专家系统； 4. 感受人工智能的丰富魅力，知道人工智能 对人类学null、生活的营销观念； 5. 增强对信息技术发展和未来生活的向往和 追求。 1. 知道人工智能的概念、特征和发展历程、典型应 用与趋势； 2. 了解人工智能核心算法，熟悉智能技术应用的基 本过程和实现原理； 3. 知道人工智能应用系统开发工具和开发平台； 4. 利用开源框架，搭建简单应用模块； 6. 了解社会智能化面临的伦理及安全挑战，增强安 全防护意识与责任感； 7. 辩证认识人工智能对未来的价值与威胁，自觉维 护和遵守规范和法规。 教学提示 强调让学生体验典型人工智能技术的应用过 程，了解基本原理，结合学生知识基础和本 校实际开展教学，对采用的人工智能语言与 专家系统工具不作具体要求。 教师既可以通过案例分析、项目设计等方式引导学 生拓展思维，null可以向学生展示或剖析比较典型的 智能系统。强调在学null过程中注重小组合作、项目 式学null等方式，发挥学生自主学null和探究学null的能 力，激发创新思维。 培养导向 以体验为主，强调掌握技术。 以培养信息技术核心素养为主，强调理解概念，了 解技术的进展并将之运用于学null生活中，尤其强调 了解发展历程能够客观认识并分析影响。 近年来教育的发展强调基于真实情境的项目式教学，强调培养智能时代，学生的计算思维与智能意识。将真实的项目剖 析出来，让学生了解技术背后的原理，掌握计算思维，能够利用技术分析并解决问题。比如在2019年，为纪念中华人 民共和国成立70周年，很多教授人工智能课程的老师设计了采用人脸识别技术的小任务指导学生开发一款能够给 照片中的人物脸部自然张贴小国旗的人工智能程序，任务强调学生解决真实问题，强调动手实践能力。 学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学null逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力，null是 传统信息技术教育与人工智能教育的核心差异。未来基础教育阶段人工智能学科核心素养由智能意识、智能计算思维、 智能化学null与创新、智慧社会责任四个核心要素组成。它们是基础教育阶段学生在接受人工智能教育过程中逐渐形成的 人工智能知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的综合表现。 AI教育白皮书 20 AI 教育培养的是四个智能化素养，包括智能意识、智能计算思维、智能化学null与创新能力以及智能社会责任。 （1）智能意识 智能意识是指个体对智能的敏感度和对智能价值的判断力。通过课程学null，学生会逐渐具备智能意识，认识到借助人工 智能这个好帮手，可极大地提升学null工作效率，更高效地获取信息、处理信息、生成信息。具备智能意识的学生能够根 据解决问题的需要，自觉、主动地寻求恰当的人工智能工具用于问题的解决；能够敏锐感觉到人工智能应用在解决问题 中产生的价值，同时对应用技能技术可能产生的影响进行预期分析，为解决问题提供参考；在合作解决问题的过程中， 与团队成员共同讨论人工智能技术的应用手段，实现人工智能的更大价值。 （2）智能计算思维 智能计算思维是指个体运用人工智能领域的思想方法，在形成问题解决方案的过程中产生的一系列思维活动。具备智能 计算思维的学生，在学null活动中能够采用人工智能思想及原理去界定问题、抽象特征、建立模型、收集组织数据；通过 对问题的分析，运用合理的人工智能算法形成解决问题的方案；总结利用人工智能解决问题的过程与方法，并迁移到与 之相关的其他问题解决中。 （3）智能化学习与创新 智能化学null与创新是指个体通过评估并选用常见的智能化资源与工具，有效地管理学null过程和学null资源，创造性地解决 问题，从而完成学null任务，形成创新作品的能力。具备智能化学null与创新的学生，能够认识到智能化学null环境的优势与 局限性，适应智能化学null环境，养成智能化学null与创新的null惯；掌握智能化学null系统、学null资源与学null工具的操作技能， 用于开展自主学null、协同工作、知识分享与创新创造，助力终生学null的能力的提高。 （4）智慧社会责任 智慧社会责任是指人工智能社会中个体在文化修养、道德规范和行为自律等方面应尽的责任。具备智慧社会责任的学生， 具有一定的智能安全意识与能力，能够遵守人工智能相关法律法规，信守智能社会的道德与伦理准则，在现实空间与虚 拟空间中遵守公共规范，既能有效地维护人工智能时代个人的合法权益，又能积极地维护他人合法权益和公共信息安全； 关注人工智能技术革命所带来的环境问题与人文问题；对人工智能技术创新所产生的新观念和新事物，具有积极的学null 态度、理性判断和负责行动的能力。 第二章：智能时代的 AI 教育新模式 21 2.2 案例：青岛市 AI 教育的生态模式 人工智能技术自身的快速发展及其在社会领域的快速爆发，给教育尤其是基础教育留出太多结构性调整的时间。在中小 学推动人工智能教育的发展，面临着学科归属、课程标准、内容开发、师资力量、课时空间、配套实验装备等一系列问题。 针对这些问题，山东省青岛市作为全国优秀的二线城市，利用过去在机器人教育与STEAM教育领域积累的教育经验， 在市委引领，教育局规划下快速建立了自己人工智能课程建设模式。 2019 年 2 月 21 日在市委十二届五次会第二次全体会上王清宪书记就“人工智能教育推进工作”做出的重要指示，提出 以“人工智能赋能百业”，构建新时代人工智能人才培养体系，以课程为载体，培养操作性、技术型人才，占据人才高 地为目标，具体落实由市教育局负责。 2019年3月29日下午，商汤科技全球布局的第一所人工智能教育研究院正式落户青岛并进行揭牌仪式。青岛市教育局、 崂山区政府分别与商汤科技签署合作备忘录，确定在“人工智能+教育”领域展开全面合作，充分利用国家新一代 人工智能开放创新平台商汤科技的技术优势、人才优势以及青岛教育的信息化优势，通力合作，助力青岛市教育改革战 略目标的实现，同时促进人工智能教育课程在青岛各学段的全面展开。青岛市副市长朱培吉、商汤人工智能教育研究院 院长林达华、青岛市教育局局长刘鹏照、崂山区委书记江敦涛、崂山区政府区长赵燕等出席活动。 2019 年 9 月，全市小、初、高全学段百余试点校正式推开由商汤科技开发的人工智能课程，2 万余名学生参与其中。 2020年3月，市教育局携手商汤人工智能教育研究院成功申报教育部人工智能教育课程教学及应用研究实践共同体 课题，致力于深入探索人工智能教育。 2.2.1 青岛模式下人工智能课程内容及组织开展形式 2019 年 8 月 19 日，青岛市教育局副巡视员姜林在 2302 会议室主持召开青岛市人工智能课程实施工作推进会。会议确 定青岛市“1+4+1+100N”的工作组织架构，即以教育装备信息中心牵头，崂山、城阳、西海岸新区、胶州四个实验区 共同推进，打造综合实践中心为全市人工智能学生高端培训基地，青岛全市以百所试点校为基点不断扩大试点规模，全 面推进人工智能课程建设。 AI教育白皮书 22 全市借鉴过去的教育经验，建立人工智能课程的实施标准。确定青岛市人工智能课程教材为：小学人工智能启蒙（商 务印书馆出版）、初中人工智能入门（商务印书馆出版）、高中人工智能基础（商务印书馆和华东师范大学出 版社联合出版）。课时方面，课程作为学校校本课程开设，可以利用地方课程的课时或者校本课程的课时进行课程学null。 开设年级为小学学段四、五、六年级，初中学段七、八年级，高中学段高一、高二年级。课时分配为每周一课时，高中 课时作为选修学分计入学生发展档案。小学、初中学段，每学期完成一本书的教学任务，高中学段，两年完成一本书的 教学任务。平台使用分配，基础部分占1/4，实验部分占3/4。原则上每所实验校学校遴选200名学生，形成人工智能 学null团队。 第二章：智能时代的 AI 教育新模式 23 经过一年的教学实践探索，2020 年 8 月 12 日青岛市教育局印发青岛市人工智能教育实施意见，意见提出“随着青 岛市人工智能教育的快速领先发展，人工智能赋能教育效能不明显，课程推进覆盖面不足等问题逐渐显现，需从教育内容、 教学标准、师资建设、评估评价、赋能应用等维度全面构建人工智能教育体系”。为了保障人工智能教育的可持续发展， 青岛市提出“按照山东龙头、国内一流、全球影响的战略部署，构建青岛人工智能教育课程体系，完善基础环境， 汇聚教育资源，建设专业教室队伍，提升人工智能素养，培养专业人才，争创全国人工智能教育示范引领城市”的建设 目标。为了支持建设目标的落实，意见中提出了八项工程任务，分别是人工智能教育课程普及工程、人工智能教育基础 建设工程、人工智能教育资源建设工程、人工智能教师队伍建设工程、学生人工智能素养培育工程、人工智能技能人才 培养工程、人工智能教育示范引领工程、人工智能教育品牌建设工程。 2.2.2 青岛市教师培训模式教师培训在 AI 教育中的重要性 人工智能是一门新兴的综合性学科，研究如何用机器来模仿人脑所从事的推理、证明、识别、理解、学null、规划、诊断 等智能活动。人工智能是当前科学技术中正在迅速发展，新思想、新观点、新技术不断涌现的一个学科，null是一门涉及 数学、计算机科学、控制论、信息论、心理学、哲学等学科的交叉和边缘学科。通常来说基础教育阶段人工智能教育的 现有师资队伍，主体来源于信息技术教师群体，在此群体中，鲜有具备人工智能专业培养经历的教师。人工智能是一门 交叉学科，需要数学、信息科学、自然科学等多方面的补充，教师在进行人工智能专业知识培训方面，还需要一定时间 的积累才能达到相关要求。所以目前，有待加强的师资队伍建设成为人工智能教育实施过程中的痛点。 对此青岛市设计了师资培训+教学研讨的模式用于培养人工智能教师，2019年3至6月，青岛市教育局依托商汤科技 人工智能教育研究院，聘请商汤科技人工智能教育团队，对青岛全市百所试点校 300 余名骨干教师进行了培训。 教师的继续教育是提升教师教育教学能力、适应学科教学新生事物、落实教育改革的主要方式，是保障现有教师队伍素 质的有力支撑。伴随人工智能课程开展的需求，通过继续教育可以提升教师的知识储备和实践经验。除了开课前的内容 性培训，还应当设计持续的教学研讨形式的培训工作，据此，青岛市在课程开设后借助青岛市教研、教学平台，结合商 汤科技教研团队的力量，推动人工智能课程开展和教师教研、集备工作，每月至少召开一次教研活动。计划通过课题引领， AI教育白皮书 24 建立团队，组建青岛人工智能教师宣讲团，在全国范围内推介青岛市骨干优秀人工智能教师，形成青岛市人工智能教育 的品牌效应。持续加强人工智能教育骨干教师培训工作，并将培训纳入2020年教师培训重点工作，计入培训学分登记 体系，为人工智能教育提供师资储备。 在青岛模式下，崂山区作为青岛市较为优良的试验区，快速在青岛模式下打造了独特的崂山教研模式用于保障课程的高 效开设。崂山区教体局认为人工智能课程的实施，关键在于教师的教学，教师要结合课程理念，了解课程思路，设计具 体的教学目标，在教学中突出人工智能课程特点，理论与实践结合，避免抽象的理论讲解，充分利用平台资源，关注培 养学生的学null兴趣、提升学null能力