摘要：《义务教育信息科技课程标准(2022年版)》遵循学生身心发展规律，力图构建提升数字素养，培育数字时代创新力、学习力和迁移力的完整信息科技教育体系。从人工智能教育视角，分析新课标下人工智能在中小学教学中的设计安排，能够促进人工智能的教育落实。新课标以人工智能教育为逻辑主线，人工智能课程的学习与实现从智能设备的体验开始，到认识、理解，再到尝试设计，最后进行创新设计。其中，入门、迁移、数据基础、实践创新的逻辑主线方式，贯穿整个人工智能课程中，在学习者的认知水平范围内，逐步提高，环环相扣，最终实现学生数字素养和技能的提升。基于此，从人工智能的工具性作用和教育落实方面提出，人工智能教育要打破常规，在教学组织形式、教学内容安排、交流分享等环节上，不断创新，以适应学生的发展需求，在新课标下稳步扎实做好人工智能知识的传授。
关键词：信息科技；人工智能；核心素养；课程标准；人工智能教育
中图分类号：G434
文献标志码：A
文章编号：1673-8454(2023)07-0106-07
作者简介：杨炳会，宁夏吴忠市第五中学高级教师，省级骨干，省级名师网络工作室主持人(宁夏吴忠 751100)
一、引言
2022年4月，教育部正式发布《义务教育信息科技课程标准(2022年版)》(以下简称新课标)。新课标遵循学生身心发展规律，力图构建提升数字素养，培育数字时代创新力、学习力和迁移力的完整信息科技教育体系。信息科技课程主要研究以数字形式表达的信息及其应用中的科学原理、思维方法、处理过程和工程实现，旨在培养科学精神和科技伦理，提升自主可控意识，培育社会主义核心价值观，树立总体国家安全观，提升数字素养与技能。小学低年级注重生活体验，小学中高年级初步学习基本概念和基本原理，并体验其应用;初中阶段深化原理认识，探索利用信息科技手段解决问题的过程和方法。新课标突出人工智能作为逻辑主线的地位，这与《新一代人工智能发展规划》中指出的“在中小学阶段设置人工智能相关课程、逐步推广编程教育、建设人工智能学科”一致，同时可作为高中阶段进一步深层次教育的基础，形成我国人工智能人才培养高地[1]。
二、人工智能教育在新课标中的逻辑主线
信息科技课程具有基础性、实践性和综合性，促进学习者身心发展、认知水平的不断螺旋上升，进而提升学生数字素养和技能。人工智能在义务教育阶段没有以单独的课程呈现，但在信息科技课程中，以提升数字素养和技能为目的，作为逻辑主线，在整个义务教育阶段从体验开始，逐步渗透。如图1所示，在信息科技课程中，以人工智能为主线的内容设计分四个阶段，每个阶段分为内容模块和跨学科主题两个部分，而每个阶段的最后一项为跨学科主题实践教学内容安排。
图1信息科技课程人工智能主线内容设计
新课标中设计了跨学科主题，分别为数字设备体验、数据编码探秘、小型系统模拟、互联智能设计四个层次阶段，以螺旋上升、逐步提高的方式进行。这四个方面的跨学科主题重点突出人工智能教育，突显跨学科、综合性、实践性的特点，整体在课程中的陈述表达也分布于义务教育段的整个过程，其中将小学1至2年级划分为第一学段、3至4年级为第二学段、5至6年级为第三学段、7至9年级为第四学段，并以学生的身心发展和心智水平逐级安排不同的学习内容。在信息科技课程的内容模块安排中，也分为相同的四个学段，从信息的交流分享开始，到最终的人工智能与智慧社会，中间穿插在线学习、数据与编码、算法、过程与控制、物联网、互联网等关键内容。
(一)第一学段(1至2年级)
人工智能教育从此阶段的信息交流、分享、安全与隐私中开始，结合数字设备体验的表达与陈述，开启人工智能教育的入门阶段。信息无处不在，其依附于各种载体以多样化的形式不断进行呈现表达、交换传递。物理世界和数字世界都在不断地产生信息，获取、存储、处理、交流分享信息的方式各具特点，智能化时代数字信息显得尤为重要。图、文、动画、音视频等信息的数字化更利于交流传递。利用智能设备进行文字、图符、语音等多种输入方式的表达与交流，以及用恰当的数字化方式表达个人见闻和想法，乐于与他人分享信息，成为“智能”机器化时代的入门技能。智能时代要求学习者具有主动使用数字设备的兴趣与意识，体验数字信息的人与人、人与智能设备(系统)、机器与机器间的交流传递过程，了解信息的多种表示方式，用图符的方式进行表达，包括情感的数字化表达，如点赞、笑脸、五星好评等，并尝试使用数字设备及数字资源开展学习活动，在公共场合文明使用数字设备等。
在第一学段，安排学生进行数字设备的体验，以使其初步形成利用数字设备开展数字化学习与交流的意识。通过体验扫码点餐、刷脸进门、语音输入、智能手环、智能衣柜、智能纽扣等，结合生活中已经很普遍的智能应用，让学生学习体验智能化社会，感知智能的便利和价值，激发和形成数字意识。同时，还要强调安全负责地使用数字设备，使学生具有信息安全意识。在该学段，通过个人信息管理、网络礼仪等跨学科主题任务的实践学习，进一步为数字素养奠基，这是一、二年级学生学习的入门阶段。该阶段的学习与实现，注重“体验”，引领学生去认识和感知学习生活中的人工智能，以激发和形成数字意识为主。
(二)第二学段(3至4年级)
第二学段开始安排学生体验在线学习与生活、数据与编码、数据编码探秘三部分。通过网络聊天、网络购物来学习信息的获取与处理。合理选用数字化工具解决简单问题并分解，进行数字化描述。在教学过程中，用可视化方式呈现数据之间的关系，如数据图表、思维导图、用数据讲故事等。通过扫描支付、扫码下载等功能来认识自主可控技术的意义，逐步为今后的人工智能教育做准备。“用数据讲故事”则尝试用已获取的信息来进行表达，赋予智能机器人讲故事的思维，根据应用场景选择信息载体表示信息，用数字化工具收集、组织数据，并表达观点或预测结果。这是一个迁移的阶段，用图表、思维导图等形式，来收集、组织数据，以适应人工智能社会数据的获取、传递、交流、分享、处理与应用。跨学科主题安排了数据编码探秘，可以进一步体验、感知数据编码，为人工智能教育打好理论基础。“用数据表达”是人工智能的需要，数据表达是人类去设计自主可控智能设备与智能系统必经的过程和环节。
(三)第三学段(5至6年级)
在新课标中，该学段的人工智能教育由入门转到算法上来。人和智能设备(系统)需要主动获取、筛选、分析数据，寻找最优的算法解决问题。用自然语言处理、流程图等方式描述算法，表达问题的解决过程，通过基本控制结构简单描述问题解决的实施过程，并能用程序验证。有意识地将算法应用于数字化学习过程中，利用恰当的数字设备规划方案、描述创作步骤，也是一个用算法表达“智能”的过程。其中，重要的是了解并认识算法及自主可控技术，包括程序的三种基本控制结构统一规则下的不断应用。这种表达适合个体、团队、系统的解读，是通用的算法表达亮点优势所在。跨学科主题安排了小型系统的模拟，整合已有学习资源，拓展和提升对人工智能的进一步认识;学习体验小型化的人工智能系统，结合算法、过程与控制，实践中感悟理论，在将理论内化于实践中的应用，不断提升、积淀。
算法是计算思维的核心要素之一，也是人工智能得以普遍应用的三大支柱之一。这一阶段安排猜数字游戏、韩信点兵、最短路径等任务实践的学习体验，将数据、算法正式引入到学生的视线。该阶段学生学习了解过程与控制的特征及实现方式、特点和规律，知道反馈、环路、优化的方法。教师以生活中家用空调的磁控管、电机、控制电路、温度传感器等为例，介绍智能设备的工作情况;在教学中也可仿照空调的工作构件机理，拓展