《教育信息化2.0行动计划专题解读》
人工智能技术将对未来社会产生重大影响。
国务院《新一代人工智能发展规划》指出，人工智能已成为国际竞争的新焦点。人工智能是引领未来的战略技术。人工智能将深刻改变人类的生产生活方式和思维方式。人工智能的快速发展将深刻改变人类和世界的社会生活。
随着机器学习、自然语言处理、计算机视觉、人机交互、生物识别、虚拟现实/增强现实等人工智能(AI)关键技术的突破，AI技术已经转化为医学图像辅助诊断、视频图像识别、智能翻译、智能监控、工业机器人、无人驾驶、声纹识别、人脸识别、指纹识别等系统和产品。通过产业发展，它已经迅速进入人们的生活和工作环境，并AI化。整个人类社会的产业结构、经济结构、生活方式和工作环境都将得到重构。
中小学开展人工智能技术与工程素养教育的必要性
中小学生将首先面临智能社会的巨大挑战。人工智能作为影响社会方方面面的颠覆性技术，将对学生的生活和学习产生重大影响。学生在居家生活、观光旅游、娱乐交流等社会活动中，始终处于人工智能系统和产品的环境中。学习期间，学生将被放置在智能在线学习平台，在智能学习系统的帮助和指导下，在智能导师和智能学习伙伴的协助下，开展自主学习、体验式学习、合作学习、探究式学习、游戏式学习等学习活动。2025年和2035年我们将面临怎样的社会？每一个都很难准确推断。人工智能将使许多现有的职业消失，并创造许多新的职业。也许a《职业分类大典》在完成之前需要修改。人工智能必然会对医学、军事科学、工程、教育、法学、哲学、经济学等学科的人才的知识和技能提出新的要求，甚至会对这些学科进行改造，形成新的人才培养体系。
面对人工智能对产业结构、法律、社会伦理、社会治理等方面的综合影响，公众因认知不同而表现出新鲜、好奇、兴奋、渴望、恐惧、排斥、对抗等复杂的心理活动。如今，中小学生将走在智慧社会的前沿，他们必须适应智慧社会的学习、生活和工作环境。中小学迫切需要开展人工智能技术与工程素养教育，让学生了解人工智能技术的特点和应用范围，了解工程师开发新设备的设计过程，了解技术如何影响人类和社会，让中小学正确认识、对待和使用人工智能技术和产品。《教育信息化2.0行动计划》提出“完善课程方案和课程标准，丰富适应信息时代和智能时代发展需要的人工智能与编程课程内容”的思路，表明国家层面对人工智能进入中小学教育有明确要求。人工智能技术和工程素养教育涵盖的领域
目前我国还缺乏与人工智能技术和工程素养相关的标准或大纲，规定如何让小学、初中、高中的学生从不同层面了解人工智能技术，如何有效利用人工智能技术。人工智能对社会的影响体现在两个方面。一是人工智能技术，如自然语言处理、计算机视觉、生物识别等。二是人工智能技术通过工程化转化为各种应用系统和产品，如智能翻译系统、智能监控系统、声纹识别系统、指纹锁等。技术突破和技术应用会产生两个不同维度的社会影响，应用会带来更多的伦理和社会问题。例如，核技术与核武器、核农学、核医学和核电厂都是技术和应用的典型表现。开展人工智能教育，需要开展人工智能技术与工程素养的融合教育，使用、理解和评价人工智能技术，理解和制定人工智能问题的解决方案，系统培养实现目标所需的技术原理和策略。它至少应该涵盖人工智能技术与社会、人工智能技术、人工智能设计与系统的知识与技能。人工智能技术和工程素养框架是我们研究团队正在进行的研究活动。这里，我们从三个字段中选择一个子字段进行解释。
1.道德、公平和责任
小学生要知道，不小心使用人工智能工具和机器可能会伤害到他人，要承担起合理选择人工智能工具和机器的责任，能够识别人工智能技术的误用。初中生应该认识到，不是每个人都能使用同样的人工智能技术，应该承担起减少技术负面影响，增加其正面影响的责任。高中生应该能够考虑不同的观点，认识到将人工智能技术从一个社会转移到另一个社会是复杂的，并考虑不道德使用技术的后果。
2.选择和使用人工智能工具素养
小学的时候就知道不同的人工智能工具有不同的用途，用在不同的产品上，用各种人工智能技术和工具来实现。在初中阶段，我们可以根据功能进行分类，选择合适的应用来实现某个功能。高中阶段，我有能力使用各种人工智能工具，也能说明为什么选择一些工具来完成任务，有能力分析各种人工智能应用中使用了哪些技术和工具，能实现更复杂的人工智能应用。
3.系统思维素养
学生应该能够识别日常生活中遇到的人工智能系统、子系统、组件和边界，并构建简单的系统来实现特定的目标。初中生要能描述系统的目标、输入、输出和过程；利用逆向工程和生命周期分析系统的反馈和数据流；并以中等复杂度修改系统。高中生应该能够理解小系统可以嵌入到更大的系统中，识别稳定系统的因素，使用系统进行预测，重新设计复杂系统以提高可靠性。人工智能技术与工程素养教育首先需要在学段明确素养的内容框架，根据框架形成课程标准或大纲，最后完成教材。目前，经济发达地区已开展人工智能教育，部分人工智能企业积极参与人工智能技术和工程素养教育活动。他们正在开发和推广人工智能实验室，并设计相应的实验方案。人工智能技术与工程素养教育的内容涉及脑科学、神经生理学、数学、心理学、艺术设计、工程学、计算机科学、电子技术等多学科知识和技能。其内容涵盖了maker education、STEAM education、robotics等课程的内容和理念。目前正在中小学开展。随着人工智能技术和工程素养教育的成熟和发展，它将被整合为一门完整、系统的基础教育核心课程。
用一句话来总结：K12人工智能技术与工程素养教育的根本目标是让每一个孩子都能顺利进入智能社会，学习、工作、生活无阻碍。
(作者分别为西北师范大学教育技术学院、电子工程系教授)
《中国教育报》2018年7月7日第3版：信息化
