【摘要】人工智能快速發(fā)展的今天，不少人對人工智能的認識存在三種偏差，即神化、泛化和窄化。本文從認知程度不夠、定位不準、實施條件不足三個方面闡述了中小學開展人工智能通識教育“難”在哪里，思考破解之策，并提出基礎教育必須要順應AI的發(fā)展，才能培養(yǎng)適應未來社會發(fā)展的人才。【關鍵詞】中小學人工智能教育；數(shù)據(jù)；模型；算力2024年秋季，全國多所高校面向本科生開設人工智能通識課。比如，北京宣布市屬公辦本科高校人工智能通識課全覆蓋；天津面向全市高校開放首批3門市級人工智能通識課。與高校的動作幾乎同步，中小學也在緊鑼密鼓地出臺各種政策。9月，上海發(fā)布推進實施人工智能賦能基礎教育高質(zhì)量發(fā)展的行動方案。11月底，教育部辦公廳發(fā)布了《關于加強中小學人工智能教育的通知》，提出要“統(tǒng)籌高校、教科研機構(gòu)、高科技企業(yè)、中小學校等各方力量，統(tǒng)籌推進中小學和大學人工智能教育一體化發(fā)展，統(tǒng)籌課程、教材、裝備、教學、評價等各個環(huán)節(jié)，積極穩(wěn)妥推進，鼓勵有條件的地方和學校先行先試”。近幾年，國內(nèi)各級各類研究機構(gòu)和教育管理部門舉辦了各種人工智能教育相關的會議。歸納起來，討論的內(nèi)容聚焦以下幾點：一是中小學要不要開展人工智能教育；二是中小學能不能開展人工智能教育；三是中小學如何開展人工智能教育。現(xiàn)在討論“要不要開展”似乎已經(jīng)沒有必要，但教育部文件真正要落地實施人工智能教育時，無論是教育管理部門、學校還是教師，都會發(fā)現(xiàn)困難重重。那么，中小學實施人工智能通識教育，究竟“難”在哪里？“難”在對人工智能的認知程度不夠人工智能并非一個新的名詞。早在20世紀80年代，“人工智能”一詞就經(jīng)常出現(xiàn)在各類科普文章和科幻小說中。2023年，高中信息技術課標中已經(jīng)有了“人工智能初步”選修模塊。正因為如此，在人工智能快速發(fā)展的今天，很多人對人工智能的認識存在偏差，大致可以分為三種。一是“神化”人工智能。認為人工智能是很高端、很深奧的技術，是普通人只能使用而無法駕馭的一種技術。學習人工智能僅限于極少數(shù)在數(shù)學、計算機方面有天賦的學生。二是“窄化”人工智能。這類人多見于之前的計算機領域?qū)＜遥麄儠眠^去的眼光審視人工智能，認為人工智能不過是計算機科學的分支。他們往往會把人工智能等同于各種與人工智能密切關聯(lián)的計算機科學領域名詞，如物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、大數(shù)據(jù)和自動化等。三是“泛化”人工智能。他們跟“窄化”人工智能的群體很相似，也會把人工智能和各種計算機領域概念等同起來，但更加寬泛。在他們眼里，凡是和“智能”“創(chuàng)新”沾點邊的都算人工智能。除了機器人、無人機、單片機和傳感器技術外，連3D打印、激光切割等都覆蓋了。不同的是，“窄化”者往往在計算機領域，而“泛化”者則遍布很多群體，教育界最為普遍。“難”在對人工智能教育的定位不準人工智能教育到底是一門課程，還是一種類似過去“信息技術與學科整合”的理念？曾經(jīng)有一段時間，人們常將人工智能教育和人工智能賦能教育（即人工智能+教育）混為一談。教育部辦公廳的文件頒布后，這類爭論大約會慢慢消失。因為文件中已經(jīng)明確指出要“研究制訂中小學人工智能通識教育指南和普及讀本”，并“鼓勵將人工智能教育納入地方課程和校本課程”。為了減少歧義，有些政策文件開始采用“人工智能通識教育”這一表述。即使如此，大家對人工智能通識教育的定位依然不明確。究其原因，有以下兩個方面。1.亟需形成清晰的人工智能教育目標因為對人工智能的認知程度不夠，自然影響了人工智能通識教育的目標定位。人工智能通識教育的教育目標到底是什么？浙江大學人工智能教育教學研究中心推出中英文《大學生人工智能素養(yǎng)紅皮書（2024版）》，其關于大學生人工智能素養(yǎng)培養(yǎng)的四大愿景對中小學同樣有重要的參考價值，即形成人工智能思辨模式、具備人工智能解決問題的能力、創(chuàng)造人類增量知識的價值、堅持以人為本的倫理底線。聯(lián)合國教科文組織發(fā)布的《學生人工智能能力框架》（2024年8月發(fā)布），將學生的人工智能能力分為四個方面：以人為本的思維方式、人工智能倫理、人工智能技術和應用以及人工智能系統(tǒng)設計。不難看出，這兩份報告都強調(diào)學生要真正掌握人工智能，而不是簡單了解和體驗。著名人工智能科學家李飛飛同樣堅持類似的觀點。她創(chuàng)辦了一個叫做AI4ALL的公益組織，其宣傳語稱：“AI會改變世界，那誰來改變AI？”（AIWillChangetheWorld.WhoWillChangeAI？）很顯然，如果將目標定位在培養(yǎng)改變?nèi)斯ぶ悄艿娜耍敲淳筒荒軡M足于體驗人工智能應用，滿足于學習生成式人工智能的應用，滿足于為大模型寫提示詞，而應該落在問題解決能力培養(yǎng)這一要點上。以筆者所見，在浙江大學提出的大學生人工智能素養(yǎng)中，“具備人工智能解決問題的能力”才是四大愿景的核心。只有具備解決問題的能力，才具備了思辨模式、創(chuàng)造知識和倫理底線的基本條件。2.亟需梳理合適的人工智能教育內(nèi)容不同的教育目標，直接影響學習內(nèi)容的選擇。如果定位在用人工智能解決問題，那么以機器學習和深度學習為代表的新一代人工智能技術，顯然要成為學習內(nèi)容中的核心。前段時間，圖靈獎得主YannLeCun（楊立昆）接受NikhilKamath的專訪[1]，在談到如何畫一棵人工智能的知識樹時，他表示：正確的結(jié)構(gòu)頂部是人工智能，之后機器學習是解決人工智能問題的一種特殊方法。深度學習，確實是當今人工智能的基礎，然后神經(jīng)網(wǎng)絡有很多層，這仍然是我們所做一切的基礎。在此之下有幾個架構(gòu)系列，包括卷積網(wǎng)絡、Transformer及其組合，在Transformer下面會放置圖像或音頻識別、自然語言表示這些功能。楊立昆提供的人工智能知識樹，實際上就是他眼里的“人工智能學習大綱”。北京十一學校教師鄭子杰從機器學習、計算機視覺和自然語言處理三個方面設計了6個必做的人工智能實驗[2]，與楊立昆的知識樹重合度很高，如表1所示。值得慶幸的是，國內(nèi)教育專家們也積極迭代，與人工智能科學家們的最新認識保持一致。以深圳為例，教育部門分別在2023年和2024年先后推出了兩版《深圳市義務教育人工智能課程綱要》，其內(nèi)容框架發(fā)生了重大的改變。原綱要中“表示與推理”屬于早期的符號主義，“機器感知”和“人機交互”與新一代人工智能的關聯(lián)度很低。而新綱要中，則突出了“機器學習和深度學習”。“難”在實施人工智能教育的條件不足對于新一代人工智能中的神經(jīng)網(wǎng)絡和機器學習等內(nèi)容，尤其是深度學習，絕大多數(shù)的教育工作者之前毫無了解。辛頓在2006年提出“深度學習”一詞，而這一名詞直到2012年卷積神經(jīng)網(wǎng)絡在ImageNet大賽中表現(xiàn)優(yōu)異，才引發(fā)學術界的關注，最終促成了人工智能的大爆發(fā)。正因為對人工智能原理和發(fā)展現(xiàn)狀的不了解，才會有張冠李戴的“泛人工智能教育”流行。當然，這也造成了實施人工智能通識教育的困難，即教學條件的不足，具體表現(xiàn)在師資、資源等。1.勝任人工智能教育的師資嚴重不足中小學具備實施人工智能教育的合格師資極少。從嚴格意義上講，2018年前畢業(yè)的本科生很少學習過人工智能。哪怕截至今天，師范類高校開設與機器學習、深度學習相關課程的仍然寥寥無幾。筆者多次負責中國科協(xié)、上海教委等部門組織的人工智能教師培訓。從調(diào)研數(shù)據(jù)看，接觸過神經(jīng)網(wǎng)絡、深度學習的教師鳳毛麟角。推動人工智能教育普及，需要教育主管部門實施推進“脫產(chǎn)式”的教師培訓，讓教師們在電腦前“真刀真槍”地學習訓練模型和部署模型。培訓完成后還要考核，通過考核的教師就基本具備了實施教學的能力。人工智能教師的選擇，前期也要以信息科技教師為主，盡可能選擇有學習動力的年輕教師。2.適合中小學的人工智能學習資源匱乏普及人工智能教育不僅需要一系列的政策文件，還需要有明確指導意義的課標、綱要或者指南，更需要合適的學習資源。這里說的教學資源除了教材、讀本、教學課件，還包括一系列的教學工具，尤其是適合初學者的人工智能學習和開發(fā)工具。實際上，當“智能”可以通過喂養(yǎng)數(shù)據(jù)而獲得，人工智能的技術門檻就開始“降維”。只要擁有足夠豐富的數(shù)據(jù)，借助算力和開源算法，很多人都能像“煉丹”一樣，批量訓練AI模型。換句話說，人工智能成為一種新的工具，只要掌握了機器學習的流程，即使不了解背后的數(shù)學原理，能用它來解決問題。如圖1所示，用機器學習的方式解決問題的流程大致可以分為4個環(huán)節(jié)。圖1"用機器學習解決問題的一般流程一般來說，人工智能教育關注的是圖1中的1～3環(huán)節(jié)，而到了“模型應用”環(huán)節(jié)，已經(jīng)屬于計算機編程的部分。隨著大語言模型輔助編程的能力越來越強大，編程不再是學習人工智能的基礎。學生能否用訓練模型的方式解決真實問題，取決于學習和開發(fā)工具是否適合。一代一代的計算機科學家、程序員不斷努力，就是為了設計出更好用的開發(fā)和學習工具。3.社會力量對中小學教育支持力度需要加強普及人工智能教育，需要社會力量的支持。教育部辦公廳《關于加強中小學人工智能教育的通知》中也提出，要“聯(lián)合人工智能企業(yè)、高校、研究機構(gòu)、行業(yè)協(xié)會等，研發(fā)一批人工智能教育學習類課程和教學案例，為教學提供支持”。“數(shù)據(jù)是燃料、模型是引擎、算力是加速器”，這個類比幾乎已經(jīng)成為AI領域的共識。但在各地各校的人工智能教育經(jīng)驗介紹中，涉及算力設備建設和管理的寥寥無幾。無法想象，在沒有算力設備的情況下，那些人工智能實驗如何開展。再如學習平臺和工具的問題，適合初學者入門的人工智能學習和開發(fā)工具目前也沒有企業(yè)投入開發(fā)。即使是編程教育企業(yè)，至今沒有一家開發(fā)了適合入門學習的Python庫。結(jié)"語不管從哪個角度看，中小學普及人工智能通識教育的難度都很大。文中提到的三個“難”點，歸結(jié)起來還是在于認知。王陽明說過“破山中賊易，破心中賊難”。認知的偏差帶來了一系列的困難。而實際上存在認知偏差并不奇怪，人工智能之父麥卡錫曾經(jīng)自嘲“一