人工智能學科學什麼？——中小學生人工智能應知應會（小學段）

2022年07月15日18:02:29 科技 1769

隨着人工智能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能意識及技能已成為教育的客觀需求，因此人工智能教育的興起與發展有着重要而深遠的意義，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能教育，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《新一代人工智能發展規劃》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能普及教育，並推出人工智能課程開發標準，發布了人工智能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，其中也對人工智能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能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能課程、編程教育、科技創客的學習內容，了解青少年人工智能學科到底學些什麼？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。

人工智能學科的應知應會

（小學）

根據2021年11月26日中央電化教育館正式發布的《中小學人工智能技術與工程素養框架》，提出人工智能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、認識和使用人工智能，並主動思考人工智能與人類、與社會的關係。

“素養框架”的目標不是為了培養人工智能領域的專家,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”包含了人工智能與人類、人工智能與社會、人工智能技術、人工智能系統設計與開發 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人工智能與人類

人工智能能模擬人類，像人類那樣思考。人工智能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；另一方面人工智能技術的發展應當受到人類的制約，實現未來人工智能與人類的和諧共生。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）人工智能與人類的關係

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。人工智能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能產品，分析這些智能產品都模擬了人類的哪些能力；能列舉人工智能代替人類工作的具體場景；能描述目前人工智能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： 人工智能存在許多優勢，為人類帶來許多便利，但同樣存在一定的不足。在使用人工智能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： 能分析說明人工智能產品的優點，以及在應用過程中可能存在的風險。

02人工智能與社會

以人工智能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，要健全人工智能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）人工智能與社會的交互

應知： 人工智能是社會不斷進步和發展的產物；人工智能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能產品的應用以及分析他們的功能。

（2）人工智能對社會的影響

應知： 人工智能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能產品的目的是對社會產生積極影響。

應會： 針對特定人工智能產品，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： 了解當使用人工智能產品時，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能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能產品，能說明如何更安全地使用特定人工智能產品。

03人工智能技術

人工智能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能技術來模擬不同的人類智能。人工智能技術通過算法來實現，深度學習算法是目前人工智能發展的核心力量，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）人工智能技術能夠解決的問題

應知： 人工智能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： 能闡述人工智能產品如何做到像人一樣具有感知、交流與行動的能力，人工智能產品是如何解決簡單的感知、交流與行動的問題。能識別特定人工智能產品是否具有推理與決策的能力。

（2）人工智能支撐技術

應知： 人工智能技術會通過不同途徑採集數據，挖掘數據中有用信息，計算機是通過算法來實現人工智能技術，不同的人工智能問題採用不同的算法來解決，每個算法有各自的優點和局限性。計算機使用 CPU、GPU 等硬件來實現人工智能產品的功能，不同的硬件具有不同的計算能力。

應會： 能使用某個人工智能產品採集數據，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能問題，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能產品功能的算法。能觀察在不同硬件平台上運行的性能差異。能觀察某個人工智能產品具有哪些算力芯片和硬件配置。

（3）人工智能基礎應用技術

應知： 人工智能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；一些人工智能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能產品，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；能識別人工智能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。