近日，中央电化馆发布《智能技术与工程素养框架》，该框架指出全球化趋势下“素养教育”的重要性，以及“素养教育”质量上面临的问题。
人工智能始于20世纪50年代。随着大数据的积聚、理论算法的革新、计算能力的提升，人工智能在很多应用领域取得了突破性进展，正深刻改变着人们的学习、生活和生产方式，为社会发展注入了新的动力，同时也为教育尤其是基础教育变革带来了重大机遇与挑战。
一、人工智能的背景
为应对人工智能带来的影响，世界多国政府高度重视人工智能发展，纷纷进行统筹布局和顶层设计，以期在未来的国际竞争中占据优势地位。美国、英国、欧盟、日本等世界主要国家和地区相继发布了一系列人工智能相关发展战略与行动计划。2017 年我国国务院印发《新一代人工智能发展规划》，提出了面向 2030 年我国新一代人工智能发展的指导思想、战略目标、重点任务和保障措施，部署构筑我国人工智能发展的先发优势，加快建设创新型国家和世界科技强国。相关国际组织也越来越多地关注人工智能的发展。联合国发布的《关于机器人伦理的研究报告》、联合国教科文组织与世界科学知识与技术伦理委员会联合发布的《关于机器人伦理的初步草案报告》都探讨了人工智能及机器人技术的发展带来的各种问题，并提出了全新的思考方式与解决路径。
人才是人工智能发展的基础和根本。人工智能的快速发展，迫切需要在各级各类教育中加强人工智能人才培养。我国高度重视人工智能人才培养工作。习近平总书记在致国际人工智能与教育大会的贺信中指出：“把握全球人工智能发展态势，找准突破口和主攻方向，培养大批具有创新能力和合作精神的人工智能高端人才，是教育的重要使命”。
国务院《新一代人工智能发展规划》提出:“实施全民人工智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育”。教育部《教育信息化 2.0 行动计划》要求“充实适应信息时代、智能时代发展需要的人工智能和编程课程内容”。
《普通高中信息技术课程标准(2017 年版)》正式纳入了人工智能、物联网、开源硬件、算法等相关内容。2019 年以来，教育部把“中小学人工智能教育”相关工作列入历年《教育信息化和网络安全工作要点》重点推进。
人工智能已经成为引领未来的战略性技术，现在的中小学生正处于智能社会的风口浪尖。一方面，国家鼓励高校在原有基础上拓宽人工智能专业教育内容，推进人工智能与数学、计算机科学、物理学、生物学、心理学、社会学、法学等学科专业教育的交叉融合，培养“人工智能+X”复合型人才。中学生在进入大学阶段后，各个学科知识的学习都将或多或少涉及人工智能相关知识。
另一方面，人工智能已经渗透到交通、教育、医疗、家居等社会各个领域，未来人们在日常生活、工作学习、外出旅游、娱乐社交等社会活动中，将随时处于人工智能应用与产品的环境中。面临智能社会的巨大挑战，中小学生必须为适应智能社会的学习、生活与工作环境做好准备。
国务院《新一代人工智能发展规划》发布以来，我国中小学人工智能教育开始进入快速发展轨道。但由于缺乏统一的学生能力素养框架、课程标准等，在中小学阶段开设人工智能课程仍然存在较多问题。比如：《高中信息技术课程标准》虽然纳入了人工智能相关内容，但只是作为选择性必修课程，且仅涉及“人工智能基础”、“简单人工智能应用模块开发”和“人工智能技术的发展与应用”三部分内容，缺乏从人工智能本质特性角度来系统培养学生人工智能学科核心素养的顶层设计。再如：据初步统计，2018 年以来市面上陆续推出了上千种人工智能教材，已有上千所中小学开设人工智能课程，但因为没有统一的素养框架和课程标准为指导，这些教材绝大部分并不适合培养学生的人工智能学科核心素养，也没有形成完整的面向中小学的人工智能课程体系。因此，制定人工智能学科核心素养框架，推动人工智能教育从知识教育到素养教育的转变，已经成为现阶段在中小学领域推进人工智能教育的迫切需求。
二、“素养框架”领域构成
（一）“素养框架”领域构成概述
人工智能技术是提高人类社会生产力的驱动力之一，而工程是生产力的直接转化，是改变人类生活、行业生产最直接的表现。人工智能对人和社会产生最直接影响的载体是智能产品。将人工智能技术转化为智能产品服务于人类和社会，需要研究者们利用人工智能技术规划、研究、设计和制造满足人类和社会需求的产品形态，并管理与控制生产出的产品服务于人类和社会，这是一个复杂的系统工程。培养学生具备改造世界的工程思维，是促进当今社会向智慧社会转型的重要举措之一。人工智能技术转化为产品的过程是自然科学和社会科学的交叉应用，尤其涉及到人的思想、行为、能力等方面的内容，其中渗透了伦理、道德、责任等相关问题，需要培养学生从工程的角度学习、认识和使用人工智能，并主动思考人工智能与人类、与社会的关系。
（二）人工智能技术区别于其他技术的关键之处
未来人工智能技术可能实现对人类思维方式的模仿，拥有思考能力的人工智能将直接威胁人类的主体地位，让人类这个物种遭遇到有史以来最大的挑战。同时，人类创造了复杂的社会结构，人类个体之间的社会交际创立了广泛的传统、习俗、制度、价值观以及法律，这些共同构成了人类社会的基础。未来的社会交际不仅仅局限于人类个体之间，更有可能出现在人类和人工智能之间。沙特阿拉伯已经授予汉森公司打造的“索菲亚”机器人公民身份，特别是“索菲亚”扬言要“毁灭人类”，这已经引发了人们的担忧。机器人拥有公民身份之后，是否和人类享有同样的权利，是否应该承担同样的义务，人们对此各执己见。如何合理看待人机关系，如何正确处理人机关系，值得我们深刻思考。因此，在“素养框架”中将“人工智能与人类”这一领域内容单独划分，以强调人工智能与人类之间复杂、深刻的关系，并进一步明确人工智能与人类之间可能产生的伦理道德问题是很有必要的。
（三）设计“人工智能与社会”领域的主要考虑
目前人工智能正在通过技术改变社会生产力，有可能进而改变生产关系，甚至改变社会结构和社会组成，从而完成对经济和社会的改变。我们结合唯物史观基本原理，通过研究人工智能对生产力、生产关系和上层建筑的正负面影响，发现人工智能正在作为特殊的因素以渗透性的方式影响生产力、生产关系上层建筑等，刺激社会基本矛盾运动，将调适乃至颠覆和重塑人类社会发展的观念、架构与演进轨迹。如何处理人工智能与社会的关系，值得人们深刻思考。从本质上看，人工智能是人类智慧发展的一种新的技术表现形式，与社会发展相互关联、相互依存、相互促进，一旦偏离人类社会全面发展的轨道，人工智能就会迷失方向，耗竭内生动力。同时，若人类社会忽视人工智能，人类社会文明进步的节奏将会滞缓，甚至可能发生方向性的偏离。因此，在“素养框架”中设计“人工智能与社会”这一领域内容，强调人工智能对人类社会发展可能产生的深远影响是很有必要的。
（四）设计“人工智能技术”领域的主要考虑
人工智能是计算机科学与其他学科交叉的新型学科，也是一门极富挑战性的学科。人工智能技术的实现涉及到其他多个学科，例如心理学、哲学、语言学、运筹学、工程学等。人工智能时代背景下的学习者们需要知道人工智能技术可以用于解决身边、社会、国家甚至世界的相关问题，并通过学习人工智能技术的原理和过程方法，思考如何去利用这些人工智能技术解决具体的问题，如何选择和利用人工智能工具解决问题，如何使用合适的人工智能产品便利人们的生活，从而真正达到服务人类和社会的目的。
（五）设计“人工智能系统设计与开发”领域的主要考虑
进入 21 世纪以来，技术的不断进步，特别是人工智能技术的发展，大大减轻了人类学习低阶知识与技能的负荷，使得相关问题的解决变得越来越智能、越来越便捷。当前世界各国教育竞争对创新人才素质的要求，也更多地反映在完成复杂任务、解决问题的高阶思维能力方面。在“素养框架”中设计“人工智能系统设计与开发”这一领域内容，旨在从系统工程的角度，引导学生设计、开发和测试人工智能应用系统，以实现问题解决的最优化，这对于提升学生解决复杂问题的能力以及创新思维等高阶思维能力是很有帮助的。
三、“素养框架”主要内容
“素养框架”的目标不是为了在专门的人工智能课程中培养人工智能领域的专家,而是帮助学生掌握适应智能社会所需的必备品格和关键能力。这些品格和能力涵盖多个学科和课程领域，使学生能够更好地在智能社会生存与发展。一方面，人工智能本身就是一门跨领域的交叉学科，涵盖了技术、工程、数学、编程等多个领域的知识，人工智能技术与工程素养的培养也需要多个学科的有机联系。从这个角度来说，“素养框架”同样适用于STEAM、创客、信息技术与通用技术等其他课程领域，以培养学生通用素养与各类相关学科素养。另一方面，“素养框架”既培养学生具备在智能社会生存与发展的基本伦理道德与社会规范，又培养学生系统设计、推理决策与管理评估等高阶思维能力，这些能力能够适当迁移应用到语文、数学、政治及其他相关学科，从而促进学生的全面发展。
在人工智能技术与工程素养的所有领域中，学生应该能够应用特定的思维和推理方式在实践中解决问题。具体从“理解人工智能技术原理、制定解决人工智能问题的方案并实现目标、沟通与协作”三个实践原则衡量学生的人工智能技术与工程素养。理解人工智能技术原理。使学生通过主题知识的学习，掌握人工智能技术的基本原理，在人工智能产品或方案的设计和应用中内化人工智能技术的原理，并将人工智能技术迁移到其他领域以解决实际问题。
制定问题的解决方案并实现目标。使学生能够系统地使用人工智能技术知识、工具和技能来制定方案以解决实际问题和实现特定目标。既要使学生学会如何利用人工智能技术制定问题解决方案，也要培养学生根据具体问题、场景选取合适的人工智能技术的能力，尤其要注重计算思维和系统思维的培养。在制定和实施问题解决方案的过程中，使学生能够辩证看待人工智能技术带来的影响，形成科学合理的伦理道德规范。
当前时期各地发布的政策都使学科类培训步履维艰，学科类培训转型迫在眉睫。
如果有一套教育体系，可以综合培养孩子全方位素质，你是否会对孩子的未来更有信心？
如果有一套课程方案，可以有效缓解当下机构运营困难，你是否对机构的未来更有把握？
STEAM教育以项目的学习为主要教学方式，提倡用跨学科的方法教授科学、技术、工程、艺术方面的知识，引导学生通过合作与实践，完成主题项目和解决生活中遇到的难题。以综合创新的形式改造世界，培养学生解决问题的创新能力。
STEAM教育是美国出于对21世纪国际高科技人才竞争的忧虑而发起的。
在STEAM教育中，不是将重点放在某个学科上，而是放在引导学生采用学科融合的学习方式，运用跨学科思维解决现实问题。
一些学科类机构想转型STEAM教育，希望能以较低成本和代价扩充相关STEAM培训项目。但市场上的STEAM课程也存在着参差不齐的问题，在选择上存在一定问题，而且即使选择相关课程，还需要配备相关师资，以及尽快熟悉相关课程内容等问题，因此转型并非易事。
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