人工智能行业对政府认可人工智能课程的调研：中小学阶段的人工智能课程

中小学阶段的人工智能课程 对政府认可人工智能课程的调研 ED-2022/FLI-ICT/K-12 UNESCO──全球教育领导机构 教育是联合国教科文组织工作的重中之重，它既是一项基本人权，也是建设和平和推动可持续发展的基础。教科文组织是主管教育的联合国专门机构，在全球和地区的教育领域发挥领导作用，以推动各国教育系统的发展，增强其韧性和能力，从而服务所有学习者。教科文组织通过变革性学习引领应对当今全球挑战的行动，并在所有业务领域重视性别平等和非洲。 2030年全球教育议程 教科文组织作为主管教育的联合国专门机构，负责领导并协调2030年教育议程──旨在通过17项可持续发展目标在2030年前消除贫穷的全球运动的一部分。教育既是实现各项可持续发展目标的关键，同时自身也是单独一项目标（可持续发展目标4），即“确保包容和公平的优质教育，让全民终身享有学习机会”。《2030年教育行动框架》为落实这一宏伟目标及各项承诺提供了指导方针。 CLD1032.22 联合国教育、科学及文化组织，丰特努瓦广场7号，75352巴黎07SP，法国 ©UNESCO2022 本出版物为开放获取出版物，授权协议为Attribution-ShareAlike3.0IGO(CC-BY-SA3.0IGO)(http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/igo/)。用户使用本出版物内容，即表明同意接受教科文组织开放获取资源库使用条件的约束(www.unesco.org/open-access/terms-use-ccbysa-chi)。 原版书籍或期刊名称:K-12AIcurricula:amappingofgovernment-endorsedAIcurricula 联合国教育、科学及文化组织2021 本出版物所用名称及其材料的编制方式并不意味着教科文组织对于任何国家、领土、城市、地区或其当局的法律地位，或对于其边界或界线的划分，表示任何意见。 本出版物表达的是作者的看法和意见，而不一定是教科文组织的看法和意见，因此本组织对此不承担责任。封面设计:MarieMoncet 封面来源:Ryzhi/Ryzhi/Shutterstock.com 内页图标(pp.51-53):MarieMoncet 协调:苗逢春 联合国教科文组织出版 巴黎印刷 中小学阶段的人工智能课程 对政府认可人工智能课程的调研 致谢 本报告由联合国教科文组织教育信息化和教育人工智能部门制作，该部门隶属于未来学习和创新团队。 该部门负责人苗逢春负责数据收集方法的构思和执行，调查的设计和管理，并领导报告的撰写。JET教育服务的KellyShiohira协助实施数据收集，分析调查数据，进行课程调研，并起草本了本报告。 特别感谢该部门的成员JuanDavidPlazaOsses和IaroslavaKharkova，他们负责组织对会员国提名的重点专家进行调查和访谈的管理工作，同时也在此感谢GlenHertelendy和SamuelGrimonprez协调了本报告的编写。 联合国教科文组织在此感谢各位国家的代表，他们在访谈期间努力提供有关其各自国家人工智能课程的详细信息，他们是：卡塔尔教育和高等教育部，课程和学习资源司信息与通信技术教育专家NohaAlomari，奥地利HTBLALeonding信息学和媒体技术系主任PeterBauer，比利时瓦隆布鲁塞尔联合会教育总局中等教育督导Marie-ThérèseDelhoune，葡萄牙教育部教育理事会课程发展司司长HelderPais、北京航空航天大学计算机学院教授熊璋。 以下重点人员的采访中收集到的资料也为本报告提供了宝贵信息：IBM的ShaliniKapoor,BettinaCulter,AnneForbesJoyeetaDas和LucyQu,英特尔的AnshulSonak和ShwetaKhurana，韩国国立教育大学的Ki-SangSong，微软的AlexaJoyce和SimranJha,麻省理工学院的IreneLee和CynthiaBreazeal，来自科威特的MunaAlAnsari，来自约旦的LailaMohammendAlAtawy，来自沙特阿拉伯的MohammedJumahF.Al-enazi，来自塞尔维亚的StefanBadza，来自韩国的KyungsukChang，来自印度的SaffinMathew,Marília，来自葡萄牙的Neres，来自印度的AshutoshRaina，来自保加利亚的RalitsaVoynova，来自德国的IsabelleSieh，来自加拿大的PaulaThompson，来自亚美尼亚的ArtashesTorosyan，来自保加利亚共和国的RalitsaVoynova和来自奥地利的StephanWaba。 感谢JET教育服务的PatrickMolokwane提供的桌面研究支持。 感谢JennyWebster为本报告提供的文本编辑和校对，以及MarieMoncet提供的版面设计。 最后，联合国教科文组织在此感谢好未来教育集团为启动“人工智能和未来学习”项目提供的资金支持，正是通过这个项目，本报告才得以落地实现。 目录 致谢2 调研的目的和范围6 调研的范围6 引言7 人工智能技术术语和技术简介8 人工智能9 人工智能底层技术9 人工智能技术10 合乎伦理的人工智能10 人工智能素养11 教学法的概念和术语11 现有人工智能课程参考框架12 人工智能素养：能力和设计的主要考虑因素13 AI4K12：五个基本概念与中小学阶段人工智能课程指南14 机器学习教育框架16 研究方法18 数据收集18 政府认可的人工智能课程选择标准18 政府认可的人工智能课程列表19 本调查分析的局限性20 政府认可的人工智能课程分析：主要结果21 课程开发和认可21 人工智能课程的开发和认可机制21 人工智能课程开发的愿景和动机22 人工智能课程的试用和评估22 示例：卡塔尔课程开发的基础和原则23 课程整合与管理25 人工智能课程的课时分配26 支持人工智能课程的必要条件27 示例：印度中央中等教育委员会引入人工智能课程28 人工智能课程内容30 人工智能课程内容的主要类别30 人工智能课程分领域的课时分配30 人工智能课程分领域的覆盖范围31 示例：奥地利的人工智能课程内容36 人工智能课程学习结果38 学习结果：分析方法38 学习结果：分类框架38 学习结果：调研情况（按人工智能课程领域分类）39 示例：韩国的人工智能学习结果45 课程实施46 教师培训和支持46 学习工具和环境46 教学法建议48 示例：中国高中信息科技课程的实施49 主要结果和建议51 课程开发与认可51 课程整合与管理51 课程内容与学习结果52 课程实施53 结论意见54 参考文献55 附录58 发送给会员国代表的调查58 联合国教科文组织对政府认可人工智能课程的调研58 基本信息58 人工智能课程158 图目录 图1.按整合类型划分的人工智能课程数量(n=27，可能有多个回答)25 图2.人工智能课程每年的课时分配情况，n=2226 图3.各学段的人工智能课程占比(n=27)27 图4.为课程实施提供的支持28 图5.人工智能课程跨学科整合的专题方法29 图6.人工智能课程实施的参与者和过程29 图7.主要课程领域课时占比箱线图21(n=21)31 图8.课时分配-按专题领域划分(n=23)32 图9.人工智能基础课程领域的课时分配(n=21)33 图10.伦理和社交影响课程领域的课时分配(n=21)34 图11.理解、应用和开发人工智能课程领域的课时分配(n=21)35 图12.按专题领域划分的课时分配37 图13.韩国人工智能课程标准45 图14.教学法的平均使用情况(n=27)49 表目录 表1.人工智能素养能力框架13 表2.“基本概念1：知觉”的学习概念、概念构成要素和学习结果15 表3.机器学习教育框架-学习结果和定义17 表4.政府认可并实施的中小学阶段人工智能课程19 表5.政府组织开发中的中小学阶段人工智能课程20 表6.本研究中作为基准的非政府人工智能课程20 表7.支持人工智能课程的必要条件27 表8.人工智能课程领域30 表9.课程参与度-按专题领域划分31 表10.人工智能基础课程领域的参与度-按专题领域划分33 表11.伦理和社交影响课程领域的参与度-按专题领域划分34 表12.理解、应用和开发人工智能课程领域的参与度-按专题领域划分36 表13.对知识结果的调研39 表14.对技能结果的调研42 表15.对价值观和态度结果的调研44 表16.教学法建议及说明48 调研的目的和范围 人工智能技术已经成为了全球中小学的新学科领域，然而政府、学校和教师在定义人工智能能力和设计人工智能课程时依旧缺乏背景知识。本调研工作对现有的人工智能课程进行了分析，重点考察了人工智能课程的内容和学习结果，并探讨了其开发和验证机制、课程衔接，学习工具及所需环境的准备，教学法建议和教师培训。该研究分析得出了人工智能课程的重点考虑因素，以期能指导未来人工智能课程扶持性政策的规划、国家课程或机构研究项目的设计以及人工智能能力发展的实施战略。 调研的范围 教科文组织从全球视角出发，调查当前中小学教育中开发和实施人工智能课程的实践。本研究中的“人工智能课程”指的是人工智能相关主题的结构化学习项目：1)由国家或地区政府批准；2)对象为接受常规学校教育的幼儿园至12年级的学生。本研究不涵盖为职业技术教育与培训(TVET)机构、高等教育机构或非正式学习机会而设计的人工智能课程。 引言 目前，多种多样的人工智能技术正在全球范围内使用，人们愈发认识到人工智能在劳动市场中的重要性及其对日常生活的影响。人工智能将“影响各个收入水平和教育水平的职业”(RoyalSocietyUK,2018,citedintheMicrosoftComputerScienceFramework,2021)。麦肯锡公司2018年的一项分析指出，到2030年，预计70%的全球企业将至少使用一种人工智能技术。然而，人工智能的使用会导致各国之间的现有差距逐步拉大(Bughinetal.，2018a)。目前在美国，机器承担了多达30%的劳动力任务(Kelly,2020)。此外，不断发展的自动化水平和人工智能集成水平也会导致学校、职业技术教育与培训机构中所教授的技能与就业市场所需技能愈发不匹配(Bughinetal.，2018b)。新冠疫情加快了自动化的步伐，预计到2020年，会有多达1/16的工人需要接受再培训1，中、低技能工作所需的劳动力数量会进一步下降(Lundetal.,2021)。 人工智能技术带来的影响并不局限于劳动力。它对文化、多样性、教育、科学知识、交流和信息都具有深远意义，特别是在涉及和平、可持续性、性别平等和非洲的具体挑战方面也影响颇深(COMEST,2019)。这些都是注重发展和政策的全球以及国家机构非常关注的领域。无论是有意为之还是潜移默化，人们与人工智能的互动在不断增加。人工智能目前已被应用于汽车驾驶、自动化客户服务、军事炸弹目标识别、国家入境口岸申请人员筛查、警务工作指导、分数评定、大学入学和奖学金选拔，以及个人财务决策(Engler,2021;FrantzmanandAtherton,2019; Shiohira,2021)。 国际政策指南建议，应通过不同的情景化方法来寻求共同领域的发展，例如促进教育中人工智能 的开放和公平使用；利用人工智能加强教育和学习；采用人工智能促进就业和生活技能开发；保护教育数据，使其运用合乎伦理、透明且可审计(UNESCO，2019a)。然而，目前关注中小学人工智能课程的项目相对较少，这也促使政策制定者最近颁发了一项建议，即应该“为探索人工智能提供有利的政策环境和课程空间”(Miaoetal.,2021,p.34)。