教育思考：中小学如何构建人工智能课程

宁夏银川市兴庆区第二十五小学人工智能系列课程AR体验课授课中。学校供图

福建省厦门市大同小学四年级学生动手实践，感受3D打印魅力。学校供图

中小学开展人工智能教育，课程是关键要素之一，人工智能课程既要符合国家人才培养战略，又要尊重人工智能技术发展规律。人工智能课程如何与实际相结合？如何在有限的时空内达到更好的教育效果，使学生理解AI、提升AI应用能力？围绕以上问题，本期专刊邀请专家、学者和一线教师进行探讨。

近年来，人工智能技术进步迅速，应用广泛，引起社会各界广泛关注。同时，社会各界对在中小学要不要开展人工智能教育已经形成了广泛共识，特别是随着多项文件的出台，各地各校积极增设人工智能课程，但对于中小学究竟要开展什么样的人工智能课程则是很多学校和教师面临的首要问题。

1 人工智能教育内在地 具有跨学科性质

人工智能表面上看起来是工程和技术，但其实在工程和技术的背后起基础支撑作用的是数学与科学。那中小学开展人工智能教育究竟应该教什么？是以教工程和技术为主，还是要下沉到数学和科学？

笔者认为，鉴于基础教育的基础性，人工智能教育需要在教工程和技术的基础上能够下沉到数学和科学。所谓基础教育的基础性，是指无论学生长大后从事什么职业都需要用到的知识与能力，这是在基础教育阶段需要教给他们的。对于中小学的人工智能教育来说，也应该贯彻这个基本原则。尤其是现在的人工智能在工程和技术层面迭代速度持续加快，很多内容还没有来得及转化到课程就已经过时。而相应地，在人工智能领域内，科学和数学层面的内容却具有相对的稳定性，而且也具有更强的基础性。

因此，中小学人工智能教育需要从工程实践和技术应用开始，逐渐下沉到数学与科学的底层基础。这在国家高度重视基础研究，日益重视科学教育的情况下，显得更加有必要。

如果在中小学人工智能教育中需要从工程和技术开始，下沉到数学与科学，就需要把握好这四个不同学科之间的层次关系，实现真正意义上的跨学科教学。

要想做到真正意义上的跨学科教学，首先需要弄清楚学科与学科之间的联系，即澄清科学、技术、工程与数学四者之间究竟是什么关系。

仔细思考会发现，工程的背后是技术，技术的背后是科学，科学的背后是数学。所谓工程，就是利用工具来改造世界，这叫工程实践。任何工具都是技术的物化体现。而技术之所以有效，是由科学原理来保证的。科学原理之所以科学，又离不开数学证明。例如，用吊机盖一栋大楼叫工程，吊机这种工具本质上是一个杆杠，杠杆就是技术，保证杠杆有效的杠杆原理就是科学。而杠杆原理是靠数学“算”（即证明）出来的。