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摘要：人工智能近年来发展迅速，人工智能与教育的结合越来越受到人们的关注， 越来越多的学者开始研究“人工智能教育应用”。在人工智能教育普及资源匮乏的 背景下，如何有效地完成教育普及需要探索。为培养中小学生科技创新思维和科 技创新能力，激发中小学生创新意识，培养实践动手能力，全面推进素质教育， 各地中小学开设了各具特色的科技创新培养课程、机器人课程等，人工智能教育 得到了蓬勃发展。龙岩市永定区是位于农村的五线县城，经济欠发达，中小学人 工智能教育发展发何？存在哪些不足？如何解决不足？存在哪些亟需解决的问题？这是调查的主要内容。为提升龙岩市永定区人工智能实力，培养人工智能方面的人才，对人工智能方面的调查及研究对策很有必要。 

一、国外人工智能教育现状

20世纪中期，来自数学、哲学、工程和经济等不同领域的科学家讨论了人工大脑的可能性。1950年图灵在文章《计算机器与智能》中提出了“图灵测试”为人工智能的发展奠定基础。大多数学者在1956年夏天在达特默斯大学讨论思维机器时，决定用约翰麦卡锡提出的人工智能（Artificialintelligence）这个新名称，并从那时开始发展。亚瑟塞缪尔（ArthurSamuel）在1959年称机器学习为人工智能。机器学习是从数据中提取某种规律的统计方法之一。机器学习应用领域有文字识别，人脸识别，疾病诊断，股票预测，物体识别，声音识别，自动驾驶等多种应用领域。机器学习有神经网络模型。神经网络模型是机器学习的一种方法，神经网络模型的种类之一是深度学习。

国外关于人工智能教育主要在以下几个方面应用，1）形成交互式学习环境，使得教师可以获得有效的教学反馈，同时计算机可以协助教师提高多学科的辅导[1]。智能教学系统方法多样，卡耐基学习是通过对人类认知过程建立模型，并对模型所呈现的规律进行分析[2]。2）提供了一种评估学生表现的新方法。2013年，时任美国总统奥巴马要求全国中小学开展编程一小时活动。韩国在分析相关新闻报道的论文中表示：“软件教育是国家主导的政策。”并在多所学校试点将编程教育设为必修课，2018年编程教育已经成为必修课。新加坡从2017年起，把编程加入中小学考试科目。英国2014年在中小学全面实施编程教育。国外可以说非常重视编程教育。

综上所述，国外人工智能重点学习的核心概念研究不足。研究的方向大部分是人工智能教育的程序或课程的开发研究。大部分人工智能体验学习程序是为了适用于中、小学生信息课程而进行的研究。人工智能学习方法是运用指导学习的分类方法来学习的，因此对人工智能的学习方法有不足之处。

二、国内中小学人工智能教育现状

关于人工智能的新闻报道数量在2016年3月阿尔法围棋和李世乭的围棋对决之后呈现出爆发性的增长。人们确认了人工智能在社会、经济、文化、技术等各个领域的可能性，人工智能就像我们使用的智能手机一样，已经潜移默化地影响着我们的日常生活[3]。数字化数据的积累和共享，硬件的快速发展，深度学习等人工智能技术的实现，将成为人工智能实现的基石。就像政府的人工智能国家战略和人工智能教育政策方向一样，说人工智能教育是我国未来教育的核心战略也不为过。

随着《新一代人工智能发展规划》的发布，国务院制定了2030年新一代人工智能（Al）的发展目标——成为全球人工智能创新的主要中心。为确保这一目标的顺利实现，国家明确了大力加强人工智能劳动培训、广泛开展人工智能科普活动等多项保障措施。而人工智能教育要想在学校取得成功，需要积累相关的研究和资料，尤其需要对人工智能教育的目的和必要性进行基础研究。如果计算能力证明了软件教育从小学到中学的必要性，那么人工智能教育的必要性就应该从人工智能思考力出发，这就是本研究的主题。要想落实好小学、初中和大学的专门教育，需要系统性的批准费。人工智能教育和人工智能综合教育的必要性相关的逻辑说服、实际教育所需的教育课程和教学所需的教材和资料、相关的教学、学习法和评价工具等的整体研究、开发和普及应该系统地进行[4]。

在这种情况下，教育也迅速向人工智能的应用方向转变。教育重要的是尽快运用新技术，在教育的各个领域有意义地加以运用。因此，小学教师们必须对人工智能有一个理解，并且要善于使用人工智能工具，并将其运用到每门课程中，利用一个真正最新的人工智能神经网络来学习的程序[5]。所以在这项研究中，小学教师在理解人工智能并体验人工智能工具的同时，还需要测试人工智能程序的教育程序。一般在放假期间进行的研修等方面，小学教师们接受研修后不会进行实践并给予反馈。几乎没有培训课程评估新技术的应用。因此，不能在研修项目中评价研修项目的内容或实践程度等。今后的培训需要进行最新的教育和技术理论的培训，然后根据学校在课堂上的实验来评估教育和技术内容。

2.1课程方面

我们国家也非常重视编程教育，2021年“双减”之后，很多原学科教育的机构增加编程教育内容。通常情况下，人工智能的教学可以分为硬件学习和软件学习两部分。

1）硬件部分

学生可以利用这些部件建造各种形状的机械结构，调动学生学习机器人课程的兴趣，培养学生的综合能力，如智能汽车、机械臂、起重机等。硬件部分的优势在于1）提供丰富的配套硬件资源;2）提供丰富的网络接口和友好的外设接口。学习者可以根据自己的需要自由选配各种扩展板和外部设备;为学生提供了广阔的玩耍空间和实现各种预期功能。

2）软件部分

通过图形化编程工具的教学，学生更能理解计算机语言的内在逻辑和原理。学生根据不同的需要选择代码编程或图形编程，有利于一些编程基础或零基础的学生进行简单的项目开发教学。对于那些已经精通代码编写并主要从事项目开发的人来说，他们不需要在代码编程上浪费大量的时间。你可以快速执行你的想法，并验证它们是否可行。

2.2教育活动方面

为了促进中小学生创新能力，人工智能教育广泛开展，福建省推出80所人工智能学校试点学校，其中龙岩小学、中学、高中共有9所，永定区有二所试点学校，分别是永定区实验小学、永定三中。

在现在的人工智能时代，小学教师们需要理解人工智能，以此为基础，体验人工智能工具，简单地实践实际的人工智能程序。将人工智能教育分为三个阶段，第一阶段，小学教师们要了解人工智能的概念和现在的人工智能时代是什么。这是一个为小学教师们定义关于人工智能的概念的阶段。第二阶段，我们需要了解什么是人工智能工具，以及如何在教育中使用。各种人工智能试验并应用于教育，这是第二阶段，人工智能工具和教育的运用阶段。第三阶段是理解和利用人工智能程序。这是小学教师将数据输入人工智能程序设计中，看到结果，并将其运用到教育中的阶段。

2.3竞赛活动方面

为了使人工智能（Al）学习过程更具吸引力，在人工智能的经典教学中引入了竞赛活动。相比往年，近年来关于人工智能方面的竞赛日益增多，我们将常规的课堂课程扩展为竞赛活动，相比于传统的实践课程，也就是现实生活经验所不能提供的。作为一个实际的例子，我们描述了移动机器人的机械结构以及软件开发过程。

2.4校外培训机构方面

在国家政策对人工智能教育的推动下，各类以编程为主体的校外培训机构如雨后春笋般出现。学生在这些课外机构进行学习，不仅提高了自身素质，同时更有利于每个学生的个性化发展，弥补了学校教育的不全面性。但是，课外机构现阶段发展管理不够完善，教学教学质量有待提高，内容设计难度较大，不符合“双减” 工作的目标。

三、 中小学人工智能教育存在的问题及建议

3.1 人工智能教育的优势

学生利用基于人工智能的教学资源，通过小组学习、讨论、创作、动手制作 的过程，并最终建立了一套完整的智能课堂系统，使学生对所学的知识有一个深 刻的理解和实践。除此之外，这个活动还可以全面培养学生的综合能力。

（1）培养学生的观察力和创造力。活动与生活密切相关。学生可以根据自己 的所见所闻独立设计和实现智能课堂系统的功能;

（2）通过创意设计、项目协调、总结分享，锻炼活动组织、沟通、协作能力;

（3）培养学生的逻辑思维。学生在研究相关函数的实现时必须思考自己的逻 辑关系，通过不断的尝试、错误、纠正培养正确的逻辑思维;

（4）促进学生学习和巩固编程知识。这种教学资源可以带来教学形式的创新，

3.2 龙岩市永定区中小学人工智能教育存在的问题

根据永定区实际，通过与专家沟通交流汇总几方面问题编制进问卷，然后制定教师和家长两份调查问卷，对永定区的教师和学生家长进行访问。永定区共有 24 个乡镇和一个街道，中小学共有 69 所学校。教师调查问卷发出 50 份，收回 43 份，家长调查问卷发出 100 份，收回 85 份。教师调查问卷包括学校的信息技术课程开设情况、教师对开展人工智能教育的观点等。家长调查问卷内容有所了解到的信息技术课程的基本情况及对开展人工智能教育的态度等。具体问卷问题如表 1 所示。

 通过上述调查问卷得出一个结论，人工智能教育在实践教育过程中运用的次数较少，很多教师在自我的学科教授中常以传统的教学方式为主，很少会将现代技术以及多媒体技术为主的现代化教育。在学校里对于人工智能教育理念有深刻认识的一部分群体是信息化技术教师，但信息化技术教师在整体的教师占比中并不高，对于主体的教学影响也并不大。因此，可以看得出在各学校教师队伍中，各学科教师对于自我学科的教授形式与方法过多的是采用经验为主的教学形式，很少去结合新鲜的事物以及有趣的方式，这是当前传统教育与应试教育在改革过程中无法避免的问题。除此之外，在教学过程中，教师与学生们对于人工智能相关内容的探讨也比较少，学生们很少会跟老师询问人工智能教育的方式方法。而人工智能本身的含义，教师在无法认知和理解的过程中也减少了与学生们进行讲述，所以人工智能教育在各学校的实际推广中，其表现并不如意。除了学校，校外的家长们因工作压力及其他方面的社会压力而导致对于人工智能本身的含义只有简单的理解，并没有对人工智能教育有深刻的认知。因此，对于很多非人化的教育形式，家长很难理解和甚至想要劝服家长使用人工智能教育的手段，家长是有抵触情绪。可以看得出，家长对于人工智能教育这一理念根本不重视，在一定程度上孩子在缺乏家长、教师的引导难以提升信息技术科目的学习，只是围绕现有的主科语、数、英、物、理、化等学科为导向开展学习，内容重视程度是来源于家长与教师内心出发的核心要点，家长和教师所关注的方向仍然是孩子的学习成绩。而人工智能教育在当前的发展过程中无法有效地提高孩子的成绩，家长就不会给予过多的重视。除了这一问题以外，在调查问卷中还了解到，学生和学校在对待人工智能教育时有两种截然不同的态度。首先，在很多中小学里，没有专业性特别高的信息技术教师，因此信息技术的课程往往起不到任何作用，学生也没有在这期间学习到受益终身的知识。甚至，很多初中和高中年级的信息教师只有四到六人，学校设置这门的课程形式化比较明显，只是为了完成国家的授课任务，而不从计算机角度出发，激发学生的学习兴趣，增强学生们在计算机助力下扩展眼界。所以，人工智能教育的理念，以及所需要的环境、土壤都并不存在。

3.3中小学人工智能教育对策建议

1.加大教育监管部门的统筹规划以及相关政策的落实力度

人工智能教育的顺利实施是来源于社会环境对于人工智能教育的认知，而社会舆论的引导与人们学习内容的趋势，都需要政府部门主导。政府部门在人工智能教育的实施过程中是关键，教育与人工智能二者融合是当前教育界所研究的课题之一。作为国家的教育、科技部门，如何进一步通过合作等形式来推动学校在人工智能方面的发展，是当前关系到人工智能教育在未来教育中发挥作用的重要途径。从我国以往的实践案例中可以看到，部分省市对于人工智能教育的重视程度，所采取的主要方式是通过加强与各专业类的企业进行战略合作，保证在企业研制相关人工智能教育内容时，第一时间将其内容的成果转化到实践教育领域中，并通过政府的政策以及教育部门的督导等多重行为推动和营造人工智能+教育的氛围。上述建议有利于未来人工智能教育相关技术成熟后的快速转化，对推动高质量教学有必要的帮助，早早的谋略和观察人工智能教育发展是教育主管部门的责任。因此，各地区、各部门可以通过试点和针对性的政策，开创智慧教育示范区的建设推动各地的智能教育发展。在具体的实施过程中，教育部门要设立具体方案，根据现实状况完善细节。很多城市的中学在开展校企合作时，要根据学校本身的实际状况进行合作，以避免在合作过程中因各类不必要的问题而导致正常教学过程产生问题。除此之外，人工智能教育一定是通过搭建学习平台、普惠政策两种手段来推进。作为政府，要在购买服务之后为当前的人们构建出一个免费、共享的资源平台，以多种形式和多渠道帮助学生和家长在网络学习过程中建立人工智能教育的初步认识。

2.提升教师队伍对于人工智能教育的认识程度

在实际教学中，师生之间的互动形式多以传统的教学方法提问、被提问为主，很多的现代化教学技术在实际的教学应用中占比并不大。作为老师如何把握未来教育发展的方向，如何根据学生实际发展的情况，以及时代发展的脉络，开展新型教育，以创新教育作为主体教育内容，是时代所交付与当代老师的一项历史任务。人工智能时代下，信息技术必然会发展迅速，因此在日常生活和工作中进一步熟练操作计算机是各行业领域中的每一名从业者需要学习的工作任务。将原有的计算机中的技术融合到课堂教学中是目前教育改革中不可忽略的一方面，作为老师首先要增强自身的认识和对计算机技术学习的兴趣，以保证计算机技术在自身的熟练掌握下，引导学生更好的在智能化教育环境中进行学习。

想要学好计算机相关的智能教育理念，首先要加大对计算思维和逻辑思维的培养，这是帮助老师快速识别智能教育理念的手段。老师的培训方式一定要避免产生矛盾化，要根据现有的状况，引导教师在培训中产生对于未来教育发展的好奇心，推动老师在思想落后过程中有动力、有兴趣的去学习。师资培训的常态化是未来发展的方向，在稳步提高教师队伍整体的人工智能教育理念及相关技术的运用中，所得出的实践成果就是我国现有阶段学生的先进思想水平获得大幅度增长的空间。除此之外，培训教师的方法除了正常的授课外，还可以组织各类参观和亲身体验等相关活动，使教师在对外开展眼界的过程中，丰富自身对于其他领域知识的水平。上述内容是从教师自身出发，推动教师在未来人工智能教育中发挥重要作用。

3.多角度开展科普活动，推动中小学师生加深对于人工智能的认识。

科普活动是目前我国推动学生在校园内学习科普知识、培养科学兴趣的活动，学生们在活动中能加深对科普内容的认识。学习科普知识是开展该类活动的主题，在活动中，作为学校要积极结合自身教学经验与当地的科学组织、科技工作者进行沟通，定期开展相应的科普活动，从而提升中小学师生自身对于科普内容的认识，在活动中穿插人工智能教育是借助科普活动推广的一种形式。

4.加强中小学与高校对接，推动人工智能教育向前发展

部分地区在开展人工智能教育时，一定要对自身学校内部发展给予战略规划，通过阶段性的目标设定，积极联系高校开展对接服务，挖掘中小学自身在未来发展过程中的人工智能教育潜力。各高校的教师在对接过程中可以通过发挥高校的技术水平，以保证在对接过程中深度强化中小学师资的技术水平和设备力量，推动人工智能教育在对接过程中获得新的发展。

四、结论

在我国“新一代人工智能发展规划”的指导下，人工智能技术的普及已成为教育领域不可忽视的任务。但中国教育由于应试教育的长期影响，人工智能在中国教育领域的普及存在着现实困难。一方面，教育部门对智能技术培训和普及教育不够重视。另一方面，探索人工智能教育方法的教师严重不足，教学资源不足，难以开展有效的普及教育。总之，我国的人工智能教育目前的发展还处于探索阶段，地区之间发展不均衡，有些地区学校人工智能教育发展较快，取得成果明显，但是大多数地区的教育程度落后，教育资源欠缺。另外，我们还在国家政策支持和教师素质提升两方面进行改善，从而促进人工智能教育的全面普及。

参考文献

[1] Nwana H. Intelligent tutoring systems： an overview//Artif. Intell. Rev. 1990.

[2] Sabo K. E. et a1. Searching for the two sigma advantage： Evaluating algebra intelligent tutors//Comput. Human Behav. 2013.

[3] 李立新.中小学校人工智能与编程教育普及应用现状调查研究——以重庆市 为例[J].中国信息技术教育，2021（20）：99-102.

[4] 沈晨，柏宏权.中小学人工智能课程学习平台建设现状与优化策略[J].电化教育 研究，2021，42（10）：77-83.

[5]贺德富 ，杨莉 .中小学人工智能普及教育的难点与探索 [J].科教文汇 （下旬 刊），2021（08）：160-162.