隨著人工智慧對社會的應用潛力和價值越來越大，智能技術發展越來越迅速，國家對未來人才的培養需求也在不斷與時俱進，未來公民所需的人工智慧意識及技能已成為教育的客觀需求，因此人工智慧教育的興起與發展有著重要而深遠的意義，它將幫助學生形成智能社會意識，適應智能社會發展。
目前我國對吸引和培養高科技人才高度重視，從基礎教育階段開始普及人工智慧教育，培養未來公民所需的智能意識、技能和素養。
自2017年國務院頒布了《新一代人工智慧發展規劃》開始，國內陸續出台各項教育政策，逐步開展全民智能教育項目，強調將在中小學階段引入人工智慧普及教育，並推出人工智慧課程開發標準，發布了人工智慧技術與工程素養框架。
今年教育部在最新發布的《義務教育課程方案和課程標準》中明確成立了新科目——信息科技，其中也對人工智慧課程進行了詳細的目標及內容設定。
至此，學校單位和家長都開始關注科技創新素養類的話題，重視培養孩子的科創能力及特長。「科技特長生」也成為了升學選拔階段的特別青睞。對此，很多學校、教育機構及家長都對具有前瞻性的人工智慧教育產生關注的同時，也產生不少疑惑，為了讓大家能更清晰了解人工智慧課程、編程教育、科技創客的學習內容，了解青少年人工智慧學科到底學些什麼？需要掌握什麼？小鈦今天為你分析解讀，希望能幫助大家做好教育發展的準備。
人工智慧學科的應知應會
（小學）
根據2021年11月26日中央電化教育館正式發布的《中小學人工智慧技術與工程素養框架》，提出人工智慧領域涉及自然科學與社會科學的交叉應用，尤其涉及到人的思想、行為、能力等方面的內容，其中滲透了倫理、道德、責任等相關問題，所以需要陪養學生從工程的角度學習、認識和使用人工智慧，並主動思考人工智慧與人類、與社會的關係。
「素養框架」的目標不是為了培養人工智慧領域的專家,而是為了幫助學生掌握適應智能社會所需的必備品格和關鍵能力，使學生能夠更好地在智能社會生存與發展。
「素養框架」包含了人工智慧與人類、人工智慧與社會、人工智慧技術、人工智慧系統設計與開發 4 個領域內容。並對應每個領域，詳細設定12 個一級指標及 31 個二級指標。分別就小學、初中、高中三個學段的應知應會內容做了詳細的界定。
小學學段內容解讀
01人工智慧與人類
人工智慧能模擬人類，像人類那樣思考。人工智慧技術在發展過程中一方面會促進人類的快速進步，甚至有可能會超過人類的智能；另一方面人工智慧技術的發展應當受到人類的制約，實現未來人工智慧與人類的和諧共生。我們應樹立科學合理的倫理觀，正確看待和處理人機關係。
（1）人工智慧與人類的關係
應知： 生活中的智能產品能夠像人類一樣能聽會說、能看會認、能理解會思考。人工智慧能讓機器替代人類做簡單、重複性的工作，從而對人類的就業產生了影響。
應會： 能列舉生活中常用的人工智慧產品，分析這些智能產品都模擬了人類的哪些能力；能列舉人工智慧代替人類工作的具體場景；能描述目前人工智慧能夠代替的工作有何特點；能列舉生活中人機協同的具體案例。
（2）倫理道德
應知： 人工智慧存在許多優勢，為人類帶來許多便利，但同樣存在一定的不足。在使用人工智慧產品的時候可能會泄露人們的個人信息，存在一定風險。
應會： 能分析說明人工智慧產品的優點，以及在應用過程中可能存在的風險。
02人工智慧與社會
以人工智慧技術為代表的第四次科技革命正在改變人類社會的各個方面，如生活環境、學習環境、工作環境等，它的發展將促使新型社會狀態的誕生與變化。在此過程中，要健全人工智慧發展相關的法律條款，以保證人機協同、跨界融合、共創分享智能時代的健康與高效。
（1）人工智慧與社會的交互
應知： 人工智慧是社會不斷進步和發展的產物；人工智慧產品已經進入社會的各個領域，並促進了社會的發展，例如人臉識別、無人駕駛、智能機器人等。
應會： 能描述特定人類社會需求是如何影響人工智慧產品的應用以及分析他們的功能。
（2）人工智慧對社會的影響
應知： 人工智慧已應用於社會諸多領域，使人類社會發生巨大變化，人們設計和開發人工智慧產品的目的是對社會產生積極影響。
應會： 針對特定人工智慧產品，列舉對社會有哪些影響；可採取什麼措施來減少負面影響。
（3）社會規範
應知： 了解當使用人工智慧產品時，會涉及的社會公平問題，可能對他人造成的危害；需要遵守相關的法律規定。
應會： 能列舉指出特定人工智慧產品在適用條件或範圍上的局限性，能列舉滿足特定需求人群的人工智慧產品，能說明如何更安全地使用特定人工智慧產品。
03人工智慧技術
人工智慧技術能使機器勝任一些人類智能才能完成的複雜工作，能幫助人類解決許多問題。不同時代、不同應用領域需要不同的人工智慧技術來模擬不同的人類智能。人工智慧技術通過演算法來實現，深度學習演算法是目前人工智慧發展的核心力量，它需要大量的數據和強大的算力作為支撐。目前深度學習已經在圖像識別、語音識別與合成、自然語言處理等多個領域取得突破，一些基礎應用技術逐漸成熟，並形成了相應的產品和服務。
（1）人工智慧技術能夠解決的問題
應知： 人工智慧產品通過模擬人的思維和行為，獲得感知、交流與行動的能力，能幫助人解決問題；機器能具有知識推理能力，能對事件做出正確的判斷，這些技術可以更好地解決生活、工作、學習中的多種問題。
應會： 能闡述人工智慧產品如何做到像人一樣具有感知、交流與行動的能力，人工智慧產品是如何解決簡單的感知、交流與行動的問題。能識別特定人工智慧產品是否具有推理與決策的能力。
（2）人工智慧支撐技術
應知： 人工智慧技術會通過不同途徑採集數據，挖掘數據中有用信息，計算機是通過演算法來實現人工智慧技術，不同的人工智慧問題採用不同的演算法來解決，每個演算法有各自的優點和局限性。計算機使用 CPU、GPU 等硬體來實現人工智慧產品的功能，不同的硬體具有不同的計算能力。
應會： 能使用某個人工智慧產品採集數據，並觀察採集到的數據。通過觀察數據，闡述能獲得哪些信息和發現哪些規律。針對某個簡單的人工智慧問題，能通過流程圖呈現解決步驟。可用程序模塊實現某個人工智慧產品功能的演算法。能觀察在不同硬體平台上運行的性能差異。能觀察某個人工智慧產品具有哪些算力晶元和硬體配置。
（3）人工智慧基礎應用技術
應知： 人工智慧感知與識別技術可以模擬人對外界環境的感知與識別能力；自然語言處理技術能夠實現人與計算機之間進行交流與溝通；人機交互技術實現了人和計算機之間的信息交換，可以像人與人交互一樣自然、方便；一些人工智慧產品可以模擬人通過思考進行規劃與決策的過程；機器人模擬了人的行動和控制能力，其形態多樣，被應用於不同領域，機器人的行動和控制是通過編寫的程序來實現的。
應會： 能針對某個具體的人工智慧產品，識別其模擬了哪些感知或識別的能力或自然語言處理技術，並能用編程實現這些技術的應用；通過感受不同的人機交互過程，能闡述各種人機交互方式之間的差別，並能編程實現簡單的語音或體感交互應用；能識別人工智慧產品是否模擬了人的規劃和決策的能力；能識別生活中不同種類的機器人，並編寫程序實現讓機器人說話和行動。
（4）選擇和使用人工智慧工具
應知： 人工智慧產品的開發可以採用現成的人工智慧工具，這些工具有不同的用途。如一些工具用於語音識別和圖像識別，一些人工智慧工具則適合於文字處理。使用人工智慧工具能實現人工智慧產品(如智能對話機器人，送餐機器人等)。
應會： 針對具體的人工智慧產品，能指出可以使用什麼人工智慧工具來實現它。
04人工智慧系統設計與開發
在人工智慧應用系統的設計與開發中，需要運用系統工程的思想和方法，通過設計、開發、測試等環節，實現能夠最大限度滿足需求的人工智慧系統。人工智慧應用系統設計、開發後，需要根據設計的定位和目標，對運行結果不斷評估，並針對出現的問題和可能遇到的新問題，進行持續性的維護和升級。
（1）系統工程
應知： 生活中的人工智慧產品是多要素共同配合實現功能的；生活中的人工智慧系統是通過對資源的合理調配實現問題解決的。
應會： 能描述生活中人工智慧產品是如何共同配合完成相應功能的；能描述某一特定人工智慧產品都對哪些資源進行了合理調配以實現問題的解決。
（2）人工智慧應用系統設計與開發
應知： 開發一個人工智慧產品前，需要根據解決問題的目標進行設計；需要在需求分析的基礎上完成產品方案設計；人工智慧產品是在軟、硬體及演算法的共同控制下實現的；開發一個特定的人工智慧產品需要使用相應的程序模塊編程實現，並在計算機或硬體平台上運行；需要在開發人工智慧產品時進行測試以發現存在的問題。
應會： 能根據某個特定人工智慧產品的應用，提供簡單的設計方案；能利用實驗平台開發某個特定人工智慧產品，並測試該產品是否有不足或錯誤，給出解決方法。
（3）人工智慧系統的評估及維護
應知： 人工智慧產品性能的好壞需要在實際應用中去評估；產品會存在缺陷，需要監測產品運行狀態，並對產品進行維護。必要時，需要對產品進行升級。
應會： 能針對對特定人工智慧產品，進行闡述該產品性能上的優劣；對開發的人工智慧產品，說出一些維護的方法。
中小學生人工智慧素養評價內容
- 新知學習：
考察學生對所涉及的課程內容的掌握情況。可以通過學生在課堂中、活動小組中的參與程度、回答問題的情況、合作互助的情況來評價。
- 自主探究：
考查學生解決問題的方式和能力。包括：
（1）自信心：有強烈參與活動的意識，不迴避困難；
（2）探究性：積極探究、 獨立思考，尋求解決問題的思路；
（3）反思：具有反思自己操作過程的意識，並通過反思優化自己的認知結構。
- 合作交流：
考查學生進行人工智慧課程學習和探究所必須具備的基本態度。包括：
（1）交流：對老師出的問題踴躍發言，作為小組成員仔細地傾聽他人觀點；
（2）協作：作為小組成員尊重他人並公平分配學習任務，小組學習、討論氣氛熱烈，操作有序、和諧；
（3）分享：創設多維、多視角的動態思維和批判方式，體驗、分享創造成功的喜悅。
- 學習效果：
考查學生對知識掌握和動手實踐能力的綜合應用。包括：
（1）達成度：利用已經學習的基本知識，結合「探究實驗」、學習單、教具操作指南，正確認識和分析項目問題，並發揮創意、有邏輯地給出解決問題的思路，最終合作完成項目；
（2）情感：在參與學習活動過程中，培養好奇心、求知慾，通過成功體驗鍛煉意志、增強自信心。
