中小学人工智能课程分析

中小学人工智能课程定位分析

( 原文刊于《中国现代教育装备》2017 年10 月基教版)

艾伦

摘要从人工智能的定义出发，指出人工智能科学与人工智能技术的区别，分析人工智能

技术与信息技术的关系，并以此为依据讨论中小学人工智能课程的定位、课程标准的制订以及

课程内容的设置。

关键词人工智能科学；人工智能技术；信息技术；课程设置；课程标准

2017 年7 月20 日，国务院颁布了《新一代人工智能发展规划（国发〔2017〕35 号）》，该规划指出人工智能已成为国际竞争的新焦点，明确规定要实施全民智能教育项目，并在中小学设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育。就像我国的信息技术迅速走在世界前列而

依赖社会需求与应用的同步发展一样，人工智能事业的发展也需要具有一个牢固的社会基础。

所以，中小学开设人工智能课程就是为了这一目的以使得全民族的应用水平普遍提高、社会基础逐步牢固的英明举措。该规划将中小学开设人工智能相关课程的指示放在了“五、保障措施”的“（六）广泛开展人工智能科普活动”部分，说明了它作为社会基础而起到我国人

工智能事业发展保障措施的重要作用。于是，在中小学开设人工智能课程的必要性、可行性以及操作性等问题摆在了人们的面前，而针对中小学课时资源的紧缺状况，如何科学且有效

地设置人工智能课程教学是首先需要解决的难题。

一、人工智能

要讨论中小学人工智能课程如何定位的问题，首先应该了解人工智能是什么，以及人工智能在课程中意味着什么。为此，我们对人工智能的定义以及研究与应用领域做一些介绍和

分析。

1 人工智能的定义

作为一个研究领域，人工智能（Artificial Intelligence ，简称AI ）出现于上个世纪的1956 年。此后人工智能科学与技术不断发展，人们对它的研究逐渐深入，并赋予了它一些定义。

这些定义大致可以分为两类，一类是从学科角度出发对人工智能进行概念界定，而另一类，

更多的则是从功能角度出发对其概念进行界定。

（1）从学科角度出发对人工智能的部分定义开列如下：

①人工智能是智能科学（Artificial Science ）中涉及研究、设计和应用智能机器和智能系

统的一个分支，而智能科学是一门与计算机科学并行的学科。

②人工智能是计算机科学中与智能行为的自动化有关的一个分支（Luger & Stubblefield, 1997）。

（2）从功能角度出发对人工智能做出的定义较多，部分开列如下[2]：

①人工智能是指智能机器所执行的与人类智能有关的功能，这些智能功能包括学习、感知、思考、理解、识别、规划、推理、决策、抽象、学习、创造和问题求解等，又称机器智

能（Machine Intelligence ）。（笔者注：原文中出现了两次“学习”，应该去掉重复的一个）

②人工智能是一种使计算机能够思维，使机器具有智力的激动人心新尝试

（Haugeland,1985 ）。

③人工智能是一种能执行人类智能的创造性机器技术（Kurzwell, 1990 ）。

④人工智能是研究那些使理解、推理和行为成为可能的计算（Winston, 1992 ）。

⑤人工智能是研究和设计具有智能行为的计算程序，以执行人或动物所具有的智能任务（Dean, Allen, Aloimonos, 2003 ）。

（3）百度百科上则是从学科与功能两个角度出发对人工智能进行了定义：

人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法、技术及应用系统的一门技术学科。

2 人工智能研究与应用领域

人工智能就是模拟和延伸人类智能，而人类智能最突出的表现在于人类的思维活动（包括识别、理解、分析、综合、判断、规划、推理、决策、抽象、创造和问题求解等）以及由

此而产生的有效的肢体动作。但是人类的正确思维及有效肢体活动又是依赖眼、耳、鼻、舌、身等器官对外部世界的感知才产生的，所以对人工智能的研究总是从机器如何实现会看（图像识别、文字识别、车牌识别）、会听（语音识别、说话人识别、机器翻译）、会说（语音

合成、人机对话）、会行动（机器人、自动驾驶汽车、无人机）、会思考（人机对弈、定理

证明、医疗诊断）、会学习（机器学习、知识表示）开始进行的。

目前，人工智能的实际应用可以大致归纳为以下这些领域。

（1）国家安全方面：大数据智能分析、智能视频监控、语音识别、机器翻译、,

（2）军事国防方面：无人机、作战机器人、智能驾驶、智能电子战、,

（3）医疗健康方面：分子影像、远程医疗、手术机器人、康复机器人、,

（4）先进制造方面：精密感知与控制、仿生机器鱼、智能装备、,

（5）生物认证方面：虹膜识别、人脸识别、指纹识别、掌纹识别、步态识别、,

（6）人机交互方面：智能感知、目标识别、语义理解、智能仿真、,

（7）家庭服务方面：扫地机器人、智能老弱病残孕服务、智能炊事、,

3 人工智能定位分析

通过对上述各种定义和研究应用领域的分析，可以得出如下结论：

（1）从学科角度出发对人工智能的定义基本上都认为人工智能学科与计算机学科是密切相

关的，也就是与信息技术学科紧密关联。

（2）从功能角度出发对人工智能的定义基本上都认为人工智能是模拟和延伸人类智能的一

种技术。

（3）人工智能技术的发展依靠对人类智能的科学研究，所以从学科角度讲只有对人类智能

活动深入理解的情况下才能够更加有效地模拟和延伸人类智能。

（4）人工智能的研究分为科学研究与技术研究，其中人工智能科学的研究范围要远大于人

工智能技术的研究。