中小学人工智能教育课程体系与案例初探

中小学人工智能教育课程体系与案例初探科

技

缔

造

卓

世

·

教

育

改

变

未

来1

人工智能教育背景2解决方案3

课程体系建设4

Ai案例课程四类目

录背景和价值人工智能国际局势和国内政策人才储备不足预计2050年，我国人工智能人才缺口将达到3000万。习主席非常重视人工智能人工智能的

“头雁”效应，中共中央

政治局就人工智能发展现状和趋势举

行第九次集体学习。国家出台政策大力推进2017年7月，国务院印发的《新一代

人工智能发展规划》提出要在中小学

阶段设置人工智能相关课程。教育部

发布的《

2019年教育信息化和网络安

全工作要点》，明确要求推动在中小学阶段设置人工智能相关课程

，逐步推广编程教育。习主席

重视政策

推进中欧美三国杀美国是当仁不让的霸主地位，美国人工智能人才占全球50%

，中国人工

智能人才质量和数量在全球排名第7

，

但是我们在其应用需求却排名第一！人才

紧缺三国杀当前无法显示该图像。2017年7月，国务院发布《国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知》2017年10月，党的十九大报告提出，推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合。从国家顶层设计

方面，已经越来越重视到人工智能作为一项基础技术，能够渗透至各行各业，并助力传统行业实现跨越式升级，

提升行业效率，正在逐步成为掀起互联网颠覆性浪潮的新引擎。2017年12月，工信部发布《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划(2018-2020年)》我国国家政策大力促进2017年7月始，我国人工智能政策不断落地，技术应用商业化进程加快。030102国务院关于印发《新一代人工智能发展规划的通知》

明确提出“抢抓人工

智能发展的重大战略机遇”

，

并确

立了“三步走”目标。SUCCESS2017年7月到2025年部分技术与应用达到世界领先

水平，

核心产业规模超过

4000

亿元

，

带动相关产业规模超过5万亿元。到2020年人工智能总体技术和应用与世

界先进水平同步

，核心产业规

模超过1500

亿元

，

带动相关

产业规模超过1万亿元。技术与应用总体达到世界领先水平

，

核心产业规模超过1万

亿元

，

带动相关产业规模超过10万亿元。人工智能发展

“三步走”到2030年国家人工智能教育政策1年5发2018年1月16日：教育部发布高中新课标，人工智能纳入高中信息技术教学计划2018年1月24日：教育部发布2019年5城试点人工智能教育，北京、广州、深圳、武汉、西安，3——8年级2018年4月2日：教育部印发《高等学校人工智能创新行动计划》，发展目标2018年8月7日：教育部办公厅关于开展人工智能助推教师队伍建设行动试点工作的通知2018年9月2日：教育部办公厅关于成立教育部人工智能科技创新专家组的通知2018年：《教育部信息化2.0行动计划》2019年：《2019年教育信息化和网络安全工作要点》明确要求推动在中小学阶段设置人工智能相关

课程，逐步推广编程教育，鼓励社会力量参与，

鼓励进行形式多样的人工智能科普创作。国家教育信息化政策——人工智能教育方针新课标与核心素养培养学段旧课标当前课标新课标实施时间义务教育2001版2011版2012年9月实施（

18门课程）将我国沿用已久的教学大纲改为课程标准强调培养学生能力为重

，

坚持素质教育信息技术：综合实践活动

，

民间版课标高中阶段2003年版2017版2018年9月实施（

14门课程）提出了各学科的核心素养必修课程

、

选择性必修课程和选修课程——适应个性发展课标发展历程3学分／54课时2学分／36课时／1学期／模块高中信息技术新课标模块分布信息意识计算思维核心

素养信息技术要求人工智能附加要求信息技术学科核心素养数字化学习与创新信息社会责任AI应用力AI鉴赏力AI感知力AI理解力课程体系建设必须做好三件事情3

实验室建设2师资培训1课程体系创意与想象3

、

初中：感知；初步原理；不涉及算

法

；实践4

、

高中：感知＋原理＋算法＋实践创1

、

遵循青少年认知发展规律

；

AI研究创新2

、

小学：AI应用的感知

，

具象与体验，初中小学高中K12人工智能课程体系AI认知AI感知新前沿AI技术及应用国家信息技术新课标

（

2017.高中）美国计算机科学教育标准

CSTA－k12青少年认知发展规律编程教育体系机器人教育相关标准课程依据美国计算机教师协会K-12计算机教育标准编程教育人工智能

技术应用机器人教育思维培养计算思维等核心素养目标下的课程模块初中：AI认知与实践（

2年课程）高中：AI研究与创新（

2年课程）小学AI感知与体验（4

年课程

）

K12人工智能课程体系K12人工智能课程体系

010203小学AI感知课程

自然语言处理机器学习

人机互动

人脸识别机器人：生活中的应用小学AI感知课程内容机器翻译语音技术小学AI课程（4年）小学人工智能课程内容——体验与实践为主，知识教学为辅初中AI认知课程鱼骨图AI认知课程60课时，1学年Ai应用感知＋主要技术原理智能机器人搭建与编程Python＋Ai编程AI素养提升课程初中AI课程（1+1）初中AI课程智能硬件

（机器人）语音项目编

程物联网—感

知中国语音识别

语音合成无人机无人驾驶芯片与

传感器适合初中1-2年级60课时，1学年图像识

别知识图谱脑科学无人驾驶物联网语音

对话人脸识别语义理解高中AI课程（0.5+0.5+1）AI能力拓展课AI基础课（人工智能

初步

）深度学习等技术+最新最热前沿应用高中AI课程遵循新课标和新教材人工智能概念历史编程与计算思维60课时，1学年36课时，1学期AI伦理大讨论主要技术应用搭建与编程核心算法教学设计AI实践课1

、

problem－based

；project－based2

、

情境问题或项目为驱动3

、

强调问题分析

，

强调思维导图

、

流程图的绘

制

，

强调计算思维培养4

、

软硬件结合

，

强调动手实践PBL教学模式国

--

---

-----.

03人工智能拓展课程硬件

适用课程1.脑科学课2.计算机视觉课3.VR/MR/AR课4.无人车/无人车课5.机器人与其他拓展应用课人工智能基础课程硬件适用课程

l

-------●

1.小学AI感知/AI思维培育/AI+信息课2.初中AI认知/AI素养提升课3.高中AI基础/AI实践课人工智能竞赛训练硬件⃞

-

-----

----曾适用课程1.人工智能等级测试

2.计算思维大赛3.创新创意与其他相关竞赛0204人工智能进阶课程硬件适用课程1.高中AI能力拓展课2.高等院校AI专业教育课01教学辅助类硬件产品实践：智能硬件＋在线编程＋AI平台案例一：AI体验类课程——语音合成案例一：AI体验类课程——语音识别案例二：AI应用体验类课程——实验室语音控制设备场景问题中学校门以往进出校门需要门卫叔叔识别进出人员并开门，

防止放非本校人员进入，很是辛苦。

近来好多学校都启用了人脸识别功能，可通过机器识别人员身份

并选择是否开门。

同学都知道用到了AI的人脸识别技术，我们可否自己编程实现这个场景呢？案例三：AI编程类课程1.门卫机器人通过年龄检测判定每一位进入校园人员身份，年龄在12-15岁间则同意进入，否则不同意；

未检测通过的人员进入需登记留下自己的名字。2.为保证检测质量，需保证检测时未佩戴眼镜。

3.检测时需机器人发出一定的提示语。人脸识别案例课程：

任务描述小组讨论：1.对于一位进入校园同学，机器人需要检测几次？2.每次检测需要做出怎样的反馈给予提示？3.多个同学如何检测？人脸识别案例课程：

如何实现描述的场景？1.

门卫机器人检测一个同学时，首先需要佩戴眼镜的同学摘掉眼镜，提示

“请先摘掉眼镜重新检测”；2.对无眼镜同学进行年龄检测，如果是12-15岁，反馈

提示

“检测完毕，请进

”并开门；不是的话反馈

“对

不起，你不是我校的同学，不能进入。

若需进入，请

出示你的名字

。

”

记录名字后，开门放行并提示

“XXX你好，请进。

”

；3.以上步骤重新检测下一位同学。任务分解流程图绘制分组：每组4人，均要参与分工：1人负责机器人连接

2人负责语句的编写1人负责过程记录编程实践准备—小组合作1.机器人实现人员识别需使用图像识别技术，编程中调用图像识别—人脸检测语句

；2.机器人人员识别通过年龄特征，编程中调用图像识别—人脸（年龄）语句；3.非学生人员登记需要识别文字，编程中需设置变量和调用图像识别—文字识别语句

；4.动作判断需要进行判断，编程中调用逻辑—判断（如果）语句；

5.多次动作需要重复实现，编程中调用逻辑—循环（重复）语句。编程实践准备—编程语句这个语句就可以把文字识别的内容装填到名字叫

“访客名字”的变量里啦。变量：是计算机程序里可以存放和修改内容的容器，它可以保存我们需要的数据，文本、

数字都可以。文字识别：是图像识别的一种，把带有文字的信息经处理和计算机识别后，计算机可获得相应的文字内容。

编程中模块可以实现。是变量数值语句，就是往变量容器里装填内容的过程。编程实践准备—变量赋值语句编程步骤—打开图形编程界面上传程序并运行编程语句

菜单可视化编程区代码显示区打开文件保存实现门卫机器人2次检测，需调用2次判断语句：如果—否则如果。

在编程语句菜单逻辑中找到判断语句，拖放到编程区。调用逻辑判断语句——如果，执行，否则机器人需要通过图像识别技术读取人类的生物特征，图像识别——人脸检测的年龄判断语句。赋值语句年龄检测第二次检测：调用年龄检测语句条件判断重复语句判定条件为实