近年来，人工智能已经渗透进人们生活的各个方面，使人们的生产生活方式更加便捷。与此同时，由于智能机器承担了大部分生产工作，人与人之间、人与机器之间的竞争压力日益增大。如何保证个体在人工智能时代依然具有不可替代的核心竞争力，提高人工智能素养成为关键。教育领域的相关研究表明，到2030年人工智能有望将中小学教师工作的40%实现自动化，并且在校车路线优化、校园安全预警等方面的应用也将逐步深入。在此时代背景下，人工智能素养和阅读、写作、数学素养一样，已经成为应对智能时代所必需的技能。
人工智能素养的内涵
01 能力论
人工智能素养代表的是一种公民适应智能社会的基本能力，即个体适应人工智能时代工作、学习和生活所需的能力。乔治亚理工学院的Long等认为人工智能素养既是一种个人能够批判性地评估人工智能技术、与人工智能进行有效沟通和协作的能力，也是一种能够将人工智能作为在线、家庭和工作等场所中学习工具的能力。
02 综合素质论
人工智能素养象征着一种综合素质，不仅包括人工智能相关的知识和能力，还包括与人工智能技术使用相关的态度和伦理等。香港大学的Gary等认为人工智能素养包括“AI概念、AI应用、AI伦理”三个部分，其中“AI概念”主要指了解基本的人工智能知识及其起源，“AI应用”指人工智能技术在现实世界中的应用，而“AI伦理”指在实践中应用人工智能技术面临的道德挑战和安全问题。
03 总结
不论是能力论的人工智能素养，还是综合素质论的人工智能素养，都表现了两个明显的特征：都包含AI知识、AI能力和看待AI的态度等要素，研究的侧重点虽不尽相同，但都认为其是公民适应智能社会所必备的素质，对人的发展至关重要。
人工智能素养的理论基础
由国际中小学人工智能教育指导工作组提出的“人工智能五大理念”，为人工智能素养的研究奠定了坚实的理论基础。这五大理念阐述了机器是如何获得“智能”、“智能”外显以及“智能”交互，如下图所示：
01 五大理念组成部分
人工智能五大理念包括：
①感知是指智能计算机用传感器感知世界，即智能计算机从传感器信号中提取意义的过程。
②表示与推理是指智能代理对物理世界进行表征并利用算法模型进行推理。
③机器学习是指一种在大量数据中找规律的统计推理方法，这种方法需要大量人工提供的或机器自动获取的“训练数据”。
④人机交互是指掌握多种知识技能的智能代理与人类自然交互的技术或过程。为达到与人类自然交互的目的，智能代理需要用人类的语言进行交谈、能够识别人类的面部表情，并利用人类的文化和社会习俗来推断人类行为的含义。
⑤社会影响是指人工智能技术既会给社会带来正面影响，也会带来负面影响，其正在改变人类工作、出行和沟通的方式，但其也可能给人类带来一些挑战与威胁。
人工智能素养模型
01 人工智能素养模型的构成
在人工智能素养模型中，如下图所示，AI知识、AI能力和AI伦理是人工智能素养的三个基本维度。这三个维度经过反思实践、动态调控、创新驱动、综合评价四种机制的干预与调节，衍生出人工智能素养培养的三大目标：内核目标、使能目标和发展目标。其中，内核目标引领智能时代学生文化基础的前进方向，而文化基础则为学生内核目标的达成提供原料；使能目标作为学生AI能力发展的向导，与强调发掘自身潜力，培养解决复杂问题能力的自主发展理念不谋而合，为培养学生能力同向助力；发展目标和社会参与都强调社会责任感和道德准则，发展目标特指与AI相关的责任和道德，与社会参与呈现出一种包含与被包含的关系。
培养学生人工智能素养的实施路径
01 知识路径：促进人工智能素养原动力培养的基本条件
AI知识的系统培养离不开人工智能教育。构建多层次人工智能教育体系，成为学生建立系统、连贯的人工智能知识体系的基本条件，具体可从两个层面入手：宏观上可以明确人工智能教育的定位和基本框架，确立人工智能教育的发展目标，建立AI知识的评价标准；微观上根据各级各类教育的特点，可以制定不同的人工智能教育实施方法，如中小学开设人工智能教育的校本课程、在信息技术课程融入人工智能、将人工智能与STEM教育和创客教育相结合等，而高等教育应开设专门的人工智能课程，让学生接受系统的人工智能教育。
02 能力路径：促进人工智能素养内生力发展的有效方式
AI能力的培养需要学生经历真正有意义的学习活动，故设计并实施高质量的人工智能竞赛、科普活动对于提高学生的AI能力大有裨益。基于人工智能设计的游戏化活动强调多人协作、人机协作，能极大地锻炼学生的人机协同、算法、编程、计算思维等AI能力。如搭建一辆智能小车，在让小车逐渐获得“智能”的过程中，小组成员不仅需要不断交流、共同协作解决问题，还需要根据自己的知识、能力乃至喜好，创建不同的小车游戏活动。而不同成员的智慧贡献，使小组的整体AI能力得到了提升。显然，开发基于人工智能的游戏化教学活动有利于培养学生的AI能力，但具体如何开展这些工作还需要教师进行深刻的思考。
03 伦理路径：促进人工智能素养内驱力生成的重要举措
AI伦理具有内隐性特征，其培养不仅要与AI知识和AI能力相结合，还要渗透进人工智能素养的评价体系之中，利用“以评促学”的方式帮助学生建立正确的AI伦理观，因此公平、可靠的评价体系就显得尤为重要了。针对该评价体系的建立提出了外延向内涵发展转型的三个具体思路：①评价学科上要从“单一学科”向“多学科”转型，由数据科学专家、计算机专家、教育心理学家和一线教学工作者开展跨学科跨领域的合作，以保证评价的科学性、真实性和全面性；②评价手段上要从“注重结果”向“注重过程与结果相结合”转型，将学习过程数据和表现结果数据相结合，以保证评价的准确性；③评价内容上既要关注学生的认知过程，也要关注学生对人工智能的态度和公平意识等非认知过程。
参考资料
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[3]Wong G, Ma X, Dillenbourg P, et al. Broadening artificial intelligence education in K-12: Where to start?[J]. ACM Inroads, 2020,(1):20-29.
转载来源：视频课程与教师发展
转载编辑：李斯然，丁羽翔
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