當(dāng)前，人工智能教育的重要性日益彰顯。教育部以及上海市、北京市、青島市教委等先后出臺政策文件，要求加強中小學(xué)人工智能教育。從學(xué)科屬性上看，中小學(xué)人工智能教育是科學(xué)教育的一部分，[1] 具有較強的綜合性與實踐性，教學(xué)中不僅需要傳授人工智能的基本知識和理念，更需要在科學(xué)實踐中幫助學(xué)生培養(yǎng)對人工智能的興趣，激發(fā)人工智能思維，掌握人工智能技術(shù)和應(yīng)用方法，培育人工智能應(yīng)用的社會責(zé)任。這需要教師在相應(yīng)的環(huán)境、在學(xué)生完成任務(wù)的過程中，引導(dǎo)學(xué)生掌握相應(yīng)的技術(shù)、創(chuàng)新思維方式、明晰倫理責(zé)任等。

實踐中，人工智能教學(xué)實驗室是集“課程教學(xué)、應(yīng)用實踐、互動體驗”于一體的綜合性教學(xué)場地，是學(xué)校高水平實施人工智能教學(xué)必不可少的教學(xué)空間。許多人工智能教育的實驗校、實踐基地正在陸續(xù)建設(shè)和使用人工智能教學(xué)實驗室，以此展開高水平教學(xué)。例如，同濟大學(xué)第一附屬中學(xué)在校內(nèi)建設(shè)了“AI+深度學(xué)習(xí)館”、大國交通為主題的智能實驗室，開展人工智能特色課程建設(shè)；上海市徐匯中學(xué)建設(shè)了“智能交通”“智能飛行”等場館，培養(yǎng)智能時代學(xué)生的工程素養(yǎng)；吉林省實驗中學(xué)建設(shè)了人工智能賦能跨學(xué)科教學(xué)的功能教室；江蘇省靖江高級中學(xué)計劃新建大模型與學(xué)科融合應(yīng)用中心、智慧生活館、數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)室等，為開展跨學(xué)科綜合性學(xué)習(xí)、體驗前沿技術(shù)等人工智能教育營造更好的教學(xué)環(huán)境。[2] 青島市教育局先后為全市中小學(xué)建設(shè)了200余間人工智能實驗室。

上述人工智能教學(xué)實驗室的建設(shè)和教學(xué)實踐為提高人工智能教學(xué)質(zhì)量提供了諸多經(jīng)驗借鑒。然而，實踐中一定程度上存在著實驗室建設(shè)定位不明、保障不足和教學(xué)中目標不清、支持不到位以及資源浪費等現(xiàn)象。因而，建設(shè)和使用人工智能教學(xué)實驗室并展開高水平人工智能教學(xué)是當(dāng)前亟須關(guān)注的時代教學(xué)問題。

一、人工智能教學(xué)實驗室的建設(shè)思路

1.以學(xué)校為主導(dǎo)定位實驗室功能。學(xué)校要結(jié)合自身辦學(xué)定位、學(xué)生發(fā)展目標、教師培訓(xùn)目標，制定人工智能實驗室建設(shè)的功能、思路、目標以及實驗領(lǐng)域。實驗室建設(shè)需要聚焦當(dāng)前社會生產(chǎn)生活的常見現(xiàn)象和場景，以學(xué)?，F(xiàn)有條件和潛在資源為基礎(chǔ)，設(shè)計學(xué)校人工智能教學(xué)的場景，如智能交通、智慧農(nóng)場、智能醫(yī)療、智慧工廠、智能家居、智慧旅游等，并基于具體場景和教學(xué)需求為人工智能教學(xué)實驗室進行定位和命名。應(yīng)當(dāng)成立學(xué)校人工智能教學(xué)的領(lǐng)導(dǎo)與管理機構(gòu)，由專人具體負責(zé)和專門團隊支持，在此基礎(chǔ)上尋找相關(guān)企業(yè)的技術(shù)支持和科研機構(gòu)的研究支持。

2.以學(xué)生發(fā)展為主設(shè)計課程教學(xué)。為更好挖掘?qū)嶒炇医ㄔO(shè)與應(yīng)用的育人價值，需要針對學(xué)生發(fā)展需求設(shè)計與開發(fā)相適應(yīng)的實驗課程內(nèi)容。實驗課程內(nèi)容需要符合學(xué)生的認知能力，形成螺旋式上升的實驗活動體系。例如，小學(xué)階段可采用“機器人探索”提高學(xué)生對人工智能的學(xué)習(xí)興趣；初中階段可以引導(dǎo)學(xué)生借助“智能物聯(lián)系統(tǒng)”體驗人工智能感知、推理、學(xué)習(xí)、預(yù)測、生成的簡單原理；高中階段可以通過“計算機視覺”項目發(fā)展學(xué)生的“人工智能+”能力。此外，實驗課程內(nèi)容也要注重綜合性和實踐性，將人工智能與其他學(xué)科知識有機融合，在跨學(xué)科實驗項目實施過程中引導(dǎo)學(xué)生“做中學(xué)”“用中學(xué)”和“創(chuàng)中學(xué)”。因此，要注意實驗室課程教學(xué)資源的選用不應(yīng)是企業(yè)產(chǎn)品的直接套用或者是高校產(chǎn)品的簡單下放，而是要充分結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)特點，選擇和開發(fā)適合學(xué)生需求的課程和產(chǎn)品。

3.不斷完善實驗室建設(shè)標準和應(yīng)用規(guī)范。為確保實驗室教學(xué)正?？沙掷m(xù)應(yīng)用，需要不斷建設(shè)和完善實驗室的標準和應(yīng)用規(guī)范。一是依據(jù)中小學(xué)人工智能的教育教學(xué)發(fā)展需要，從軟硬件環(huán)境、課程資源、數(shù)據(jù)集、實踐工具等方面明確基本的配置要求；二是建立實驗室管理制度，包括設(shè)備使用管理制度、學(xué)生實驗守則、安全操作規(guī)程等，確保實驗室的正常運行和設(shè)備的安全使用；三是制定與完善實驗室數(shù)據(jù)安全管理辦法。人工智能實驗教學(xué)過程中會應(yīng)用到大量的數(shù)據(jù)收集和處理，要明確數(shù)據(jù)安全和隱私保護的注意事項等。同時，由于智能技術(shù)、課程資源的迭代更新速度較快，學(xué)校人工智能實驗室的建設(shè)同樣需要在軟件平臺、課程資源以及硬件方面及時迭代，并在教學(xué)過程中不斷反思和改進。

二、人工智能教學(xué)實驗室的建設(shè)路徑

不同學(xué)校應(yīng)當(dāng)基于自身基礎(chǔ)和潛在優(yōu)勢，選擇合適的人工智能教學(xué)實驗室建設(shè)路徑。

1.升級原有的信息技術(shù)實驗室。首先是網(wǎng)絡(luò)升級，確保有線和無線網(wǎng)絡(luò)的暢通。在網(wǎng)絡(luò)暢通的基礎(chǔ)上，豐富和優(yōu)化課程資源，升級軟件工具和平臺；添置硬件設(shè)施設(shè)備，豐富實驗平臺的資源包、數(shù)據(jù)庫，配置相關(guān)實驗工具、設(shè)備，為師生配置必備的智能終端等。

2.改造相關(guān)的學(xué)科實驗室或功能室。基于學(xué)校原有的物理、化學(xué)、生物學(xué)、地理等學(xué)科的實驗室或功能教室，升級實驗室網(wǎng)絡(luò)、改造實驗室平臺、接入學(xué)科智能體或AI學(xué)伴等，讓學(xué)科實驗室和功能教室插上AI的翅膀、享有數(shù)據(jù)的支持，促進AI與學(xué)科教學(xué)的有機融合。

3.新建智慧教學(xué)場景?；趯W(xué)校條件和資源，一體化設(shè)計和建設(shè)智慧交通、智慧農(nóng)場、智能家居、智能藝術(shù)、智慧養(yǎng)老等場景或場館，借助AR/VR等技術(shù)實現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實資源的深度融合。

4.共享附近教育資源。有些中小學(xué)處于區(qū)域科技發(fā)展的核心區(qū)，周邊有較多的人工智能企業(yè)、場館、高校人工智能實驗室等，學(xué)?？烧舷嚓P(guān)資源、建設(shè)相關(guān)機制，共享周邊人工智能企業(yè)和場館資源，服務(wù)師生的教學(xué)需要。

三、人工智能教學(xué)實驗室的建設(shè)難點

1.持續(xù)優(yōu)化課程教學(xué)資源。當(dāng)前已經(jīng)實施人工智能教學(xué)的學(xué)校通常將課程分為三層：一是面向全體學(xué)生的基礎(chǔ)性課程，以信息科技或信息技術(shù)課程為依托，強化全體學(xué)生的人工智能基礎(chǔ)素養(yǎng)；二是面向部分有興趣學(xué)生的擴展性課程，即各類人工智能校本選修課程，滿足學(xué)生的多樣化發(fā)展需求，如無人機與人工智能、智能機器開發(fā)、AI大模型等；三是面向少數(shù)學(xué)生的特長性課程，滿足在人工智能領(lǐng)域有天賦、肯鉆研學(xué)生的特殊學(xué)習(xí)需求，著力培養(yǎng)人工智能領(lǐng)域的創(chuàng)新人才。[3] 比較而言，人工智能教學(xué)實驗室的課程更多是第二層和第三層的類型，需要較為豐富的課程資源包、工具集、模型庫。因而，實驗室內(nèi)的課程資源建設(shè)需要不斷優(yōu)化、及時迭代，并非一次性投入和建設(shè)。尤其是面向人工智能領(lǐng)域的創(chuàng)新人才培養(yǎng)，學(xué)校實驗室有時需要與校外高端實驗室開展適切合作。

2.不斷提升教師智能素養(yǎng)。人工智能教學(xué)實驗室內(nèi)有特定的場景或需要解決的任務(wù)。在解決問題或者完成任務(wù)的過程中，學(xué)生需要動腦與動手相結(jié)合，需要融合運用人工智能技術(shù)與生物學(xué)、物理等學(xué)科知識，這不僅對學(xué)生提出了更高要求，也對教師提出了具備人工智能素養(yǎng)和其他學(xué)科基礎(chǔ)的要求。因此，培養(yǎng)具有人工智能素養(yǎng)和跨學(xué)科知識背景且能夠勝任人工智能教學(xué)實驗室教學(xué)的教師隊伍是當(dāng)務(wù)之急。一方面，學(xué)校要以信息技術(shù)、數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科教師為基礎(chǔ)進行人工智能素養(yǎng)的培訓(xùn)與提升；另一方面，高等師范院校有必要進行及時的課程改革，為各學(xué)科師范生開設(shè)人工智能素養(yǎng)的相關(guān)課程，培養(yǎng)師范生具有基礎(chǔ)的人工智能素養(yǎng)。

3.加強人工智能實驗均衡性教育。中小學(xué)人工智能教育既要鼓勵“試點學(xué)?！毕刃刑剿飨冗M實驗室的建設(shè)與應(yīng)用經(jīng)驗，也要避免出現(xiàn)區(qū)域性和學(xué)校間的人工智能教育“鴻溝”。因此，在推進人工智能實驗室建設(shè)與應(yīng)用過程中，一方面需要建立“先行試點—逐步推廣—共同發(fā)展”的推進機制，通過研制和實施中小學(xué)人工智能實驗標準確保每個學(xué)生人工智能素養(yǎng)都能得到提升；另一方面要加強真實實驗室與虛擬實驗室的結(jié)合應(yīng)用，拓展學(xué)生開展人工智能實驗活動的空間，創(chuàng)新實驗室教學(xué)方式，提高實驗室應(yīng)用效果。

四、人工智能實驗室教學(xué)的基本遵循

1.制定具體可達的教學(xué)目標。在人工智能教學(xué)中，不同學(xué)段應(yīng)當(dāng)有不同的任務(wù)分工。小學(xué)階段重在感知和體驗，初中階段側(cè)重理解與應(yīng)用，高中階段重在項目創(chuàng)作和前沿應(yīng)用。各學(xué)校應(yīng)根據(jù)學(xué)校實際情況，明確本校人工智能教學(xué)在人工智能意識與思維、基礎(chǔ)與技術(shù)、應(yīng)用與創(chuàng)新、安全與責(zé)任等方面的具體教學(xué)目標。教學(xué)目標的確定與敘寫要以學(xué)生為主體，兼顧具體目標如“做出、說出”與抽象目標如“感知、體會、領(lǐng)悟”，以及當(dāng)前目標與長遠目標。

2.實施多樣的評價方式。人工智能教育重在引導(dǎo)學(xué)生掌握人工智能技術(shù)和工具，激發(fā)學(xué)生的好奇心、想象力與創(chuàng)造力。要達成這一目標，學(xué)校需要設(shè)計適合的評價方式與方法。一是人工評價與智能評價相結(jié)合。標準化答案以及模型建構(gòu)等可由平臺智能評價，但在教學(xué)過程中，教師要尤為重視學(xué)生的個性化表現(xiàn)，尤其是學(xué)生的創(chuàng)造性思維、設(shè)計與想法。二是過程評價與結(jié)果評價相結(jié)合。教師應(yīng)當(dāng)明確，學(xué)生在學(xué)習(xí)和作品設(shè)計與創(chuàng)造過程中表現(xiàn)出的學(xué)習(xí)品質(zhì)如對人工智能的熱情、好奇、韌性，要比掌握的知識量和完成的具體成果更加重要。三是問答測試與作品呈現(xiàn)相結(jié)合。評價中要更加重視學(xué)生基于智能技術(shù)搭建的作品和完成的項目。四是線上與線下相結(jié)合。要充分利用線上的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)、展示的作品等綜合評價學(xué)生的人工智能素養(yǎng)。

3.設(shè)計靈活的教學(xué)方式。人工智能教學(xué)的實施既需要講授式的知識傳遞，更需要項目化、任務(wù)式等的情境教學(xué)和研究型教學(xué)。在運用人工智能思維和理念、技術(shù)解決具體問題時，師生需要一同進行實踐和實驗，使用人工智能模型并不斷調(diào)整與優(yōu)化技術(shù)參數(shù)，完成用傳統(tǒng)工具和技術(shù)所不能完成的任務(wù)。同時，教師需要注重設(shè)計線上與線下結(jié)合、實體與虛擬融合、動腦與動手并重以及課內(nèi)與課外實踐互通、教學(xué)與參賽結(jié)合等多種多樣的教學(xué)方式。

4.保障課時安排與使用?；谌斯ぶ悄芙虒W(xué)任務(wù)以及所需的教學(xué)形式，學(xué)校要打破固定的40分鐘授課時長，根據(jù)教學(xué)需要設(shè)置長短課。學(xué)?？梢酝ㄟ^整合課后服務(wù)、社團活動的時間，統(tǒng)籌安排校內(nèi)課時與課外時間、線下課時與線上學(xué)時，平衡好人工智能教學(xué)與其他課程教學(xué)的時間，處理好全體學(xué)生人工智能教學(xué)基礎(chǔ)學(xué)時、提高型教學(xué)時間安排以及專業(yè)型人工智能人才培養(yǎng)的時間安排。

（作者田愛麗系華東師范大學(xué)教育學(xué)部教授、教育部中學(xué)校長培訓(xùn)中心副主任；李鋒系華東師范大學(xué)教育學(xué)部教授、國家高中信息技術(shù)課程標準修訂組成員）

《人民教育》2025年第8期

參考文獻：

[1] 熊璋，張潔. 瞄準教育強國戰(zhàn)略目標加強中小學(xué)人工智能教育[J]. 人民教育，2024（24）：7-11.

[2] 江蘇省靖江高級中學(xué)：AI賦能，智慧成長，探索“人工智能+課程”的特色實踐[EB/OL].（2024-12-13）[2025-03-01]. https://mp.weixin.qq.com/s/kvlYuORhoj8UHy2NXov04A.

[3] 胡正勇，李元博. 打造人工智能課程體系  培育適應(yīng)智能社會發(fā)展的時代新人[J]. 人民教育，2024（24）：21-22.