中小學人工智能教育如何評
——以《深圳市義務教育人工智能課程綱要（修訂版）》為例
文_萬 珺1 林小紅1 謝作如2 鐘柏昌1*
（1. 華南師范大學教育信息技術學院；2. 溫州市科技高級中學；*通訊作者）
為推進中小學人工智能教育普及，探索形成具有深圳特色的人工智能教育區(qū)域推進模式，深圳市教育局于2023年制定了《深圳市推進中小學人工智能教育工作方案》，頒布了《深圳市義務教育人工智能課程綱要》。2024年3月，深圳市教育科學研究院組織專家對課程綱要進行修訂完善，形成了《深圳市義務教育人工智能課程綱要（修訂版）》（以下簡稱《綱要》）。為深化新時代教育評價改革相關要求，促進中小學人工智能教育健康發(fā)展，本研究將以《綱要》為例，探討中小學人工智能教育評價的價值旨歸、核心要素、關鍵舉措和教學應用。
為何評：中小學人工智能教育的價值旨歸
隨著新一輪人工智能科技競爭的演進，人工智能素養(yǎng)逐漸成為全球每一位公民應當具備的核心素養(yǎng)和生存能力[1]，甚至與閱讀、寫作等傳統(tǒng)素養(yǎng)同等重要[2]。2024年11月，《教育部辦公廳關于加強中小學人工智能教育的通知》[3]印發(fā)，提出“2030年前在中小學基本普及人工智能教育”“探索將人工智能素養(yǎng)納入學生綜合素養(yǎng)評價體系，納入國家義務教育質(zhì)量監(jiān)測”，表明人工智能素養(yǎng)的培養(yǎng)已經(jīng)上升為國家行為。
在此背景下，人工智能教育特指以人工智能為學習內(nèi)容，以機器人、編程等為工具手段，以作品開發(fā)、創(chuàng)意設計等為活動形式，培養(yǎng)學生人工智能素養(yǎng)的教育形式[4]。智能時代，推動中小學人工智能教育普及和發(fā)展，有利于加強創(chuàng)新型人才培養(yǎng)，為我國搶占人工智能制高點提供人才支撐。然而，由于缺少相應的國家課程標準，且主要依托信息科技課、機器人教育與創(chuàng)客教育等途徑開展，中小學人工智能教育仍存在目標模糊、內(nèi)容泛化、方式固化、成效不佳等不足[5]。如果此類現(xiàn)象長期持續(xù)存在，中小學人工智能教育的目標與特色將被淡化、異化，從而讓創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)流于形式。
評價是教育的“指揮棒”，充分發(fā)揮教育評價的引導、診斷、改進和激勵功能[6]，能夠為課程教學提供反饋，幫助教師掌握學生學習情況，靈活調(diào)整教學策略，從而有效提升教學質(zhì)量。加強中小學人工智能教育評價改革，是檢驗學生人工智能素養(yǎng)情況和教育教學成效的必然路徑，也是深化新時代教育評價改革的應然要求。因此，有必要制訂針對課程開設情況、環(huán)境與資源情況、課堂教學實施情況、學生學習成效等的教育評價方案，促進中小學人工智能教育“教—學—評”一體化，實現(xiàn)以評促教、以評促學、教學相長，進而推動教育、科技、人才“三位一體”融合發(fā)展。
評什么：中小學人工智能教育的評價要素
梳理中小學人工智能教育的評價要素，有利于明確評價的方向與重點。一般而言，教育評價體系包含評價目標、評價主體、評價客體、評價內(nèi)容、評價標準、評價方式、評價手段、評價結果及其運用等要素[7]。開展中小學人工智能教育評價，也應當考慮上述要素。同時，鑒于學生評價是教育評價最基本、最核心的組成部分[8]，中小學人工智能教育評價應當重點關注學生學習成效的評價，助力學生人工智能素養(yǎng)的培養(yǎng)。
《深化新時代教育評價改革總體方案》指出，要“堅持統(tǒng)籌兼顧，針對不同主體和不同學段、不同類型教育特點，分類設計、穩(wěn)步推進，增強改革的系統(tǒng)性、整體性、協(xié)同性”[9]。作為智能時代的關鍵教育類型，中小學人工智能教育強調(diào)“做、學、創(chuàng)”合一，引導學生通過軟硬結合、虛實結合的方式，綜合運用跨學科知識解決較為復雜的實際問題，具有明顯的跨學科性、實踐性、協(xié)作性、創(chuàng)新性和技術增強性。基于此，中小學人工智能教育評價應當體現(xiàn)中小學人工智能教育的特點，突出多元化、多角度、過程性、發(fā)展性，以彌補當下義務教育存在功利主義和學科中心主義的不足[10]。
綜上所述，《綱要》圍繞學生學習成效評價，以人工智能素養(yǎng)評價為導向，強調(diào)教師、學生、家長、社會等多元主體融合，注重知識、情感、思維等多維度分析，促進過程性與結果性、自評與他評等多種方式相結合，以及利用成長記錄袋、量表測量、學習系統(tǒng)分析等多種手段，實現(xiàn)多要素、多層次、立體化的學習評價。
怎么評：中小學人工智能教育評價關鍵舉措
評價目標：強化人工智能素養(yǎng)導向
《義務教育課程方案（2022年版）》指出，要“強化素養(yǎng)導向，注重對正確價值觀、必備品格和關鍵能力的考查，開展綜合素質(zhì)評價”[11]。由此可見，素養(yǎng)導向的評價改革成為落實立德樹人根本任務的重要方向。前述《教育部辦公廳關于加強中小學人工智能教育的通知》也進一步明確了將人工智能素養(yǎng)納入學生綜合素養(yǎng)評價體系。以人工智能素養(yǎng)為評價目標導向，不僅為中小學人工智能教育評價提供了重要抓手，而且有利于提高評價的專業(yè)性。
《綱要》中介紹了人工智能素養(yǎng)的內(nèi)涵與構成，包括人工智能知識、人工智能思維、人工智能情感3個維度[12]。其中，人工智能知識是指學生所需掌握的人工智能基本概念、人工智能技術要素和人工智能技術應用相關知識；人工智能情感是指學生對人工智能與人類、人工智能與社會所應具備的價值、觀念或態(tài)度；人工智能思維是指學生在設計、開發(fā)、測試與優(yōu)化智能交互系統(tǒng)過程中所應具備的設計思維、工程思維、計算思維與系統(tǒng)思維。在此基礎上，《綱要》制定了人工智能課程學業(yè)質(zhì)量標準，為課程學習評價提供了評價標準參考。例如，在第一學段（1—2年級）中，將“能識別實際情境中的人工智能產(chǎn)品，描述人工智能的含義與作用，認識人工智能應用的多樣性和廣泛性”作為人工智能知識目標；在第二學段（3—4年級）中，將“能根據(jù)具體的機器學習應用，描述機器學習的含義與特征，辨析機器學習與人類學習的異同”作為人工智能知識目標；在第三學段（5—6年級）中，將“能正確看待人工智能帶來的問題與挑戰(zhàn)，合理、合規(guī)地使用人工智能技術，認識自主可控技術的重要性”作為人工智能情感和人工智能思維目標；在第四學段（7—8年級）中，將“能描述深度學習的含義與特征，辨析深度學習與神經(jīng)網(wǎng)絡的關系，掌握傳統(tǒng)機器學習算法的訓練推理過程與深度學習的一般過程”作為人工智能知識和人工智能思維目標。如此，從目標層面建立了人工智能素養(yǎng)與學習內(nèi)容的關聯(lián)，便于教師實施人工智能素養(yǎng)導向的學習評價。
具體而言，教師首先需要轉變教育評價觀念，將人工智能素養(yǎng)作為人工智能課程學習評價的核心；其次要掌握人工智能素養(yǎng)的內(nèi)涵、構成及其與教學內(nèi)容的關聯(lián)，將人工智能素養(yǎng)體現(xiàn)在教學設計與教學實施過程中；最后要結合人工智能素養(yǎng)的特點設計相應的評價任務，并選擇合適的評價方式和評價手段。
評價任務：體現(xiàn)真實性和可操作性
與核心素養(yǎng)的整體性、情境性與反思性特點[13]一致，人工智能素養(yǎng)反映了學生在特定情境下利用人工智能技術解決實際問題的綜合表現(xiàn)，是學生發(fā)揮主觀能動性的結果。評價任務的設計與實施是檢驗學生人工智能素養(yǎng)達成情況的重要活動。開展人工智能素養(yǎng)導向的學習評價，教師應當綜合考慮學生人工智能素養(yǎng)的培養(yǎng)要求，設計面向真實情境、具有可操作性的評價任務，全面、客觀地評價學生的人工智能素養(yǎng)表現(xiàn)。
第一，評價任務需體現(xiàn)出真實性。一方面，任務情境要貼近實際，通過各種開放的、具有不同復雜程度的現(xiàn)實情境刺激學生的學習表現(xiàn)，確保學生能夠從中獲得素養(yǎng)的培養(yǎng)。例如，在第一學段（1—2年級）中，《綱要》建議教師組織“打卡身邊的人工智能”活動，引導學生尋找與發(fā)現(xiàn)身邊的人工智能應用，就體現(xiàn)了基于現(xiàn)實情境刺激學生學習表現(xiàn)的設計。另一方面，任務內(nèi)容需與素養(yǎng)目標一致，能夠刺激學生深入反應，直接考查學生真實的學習表現(xiàn)。為此，教師需要結合《綱要》中的學業(yè)質(zhì)量描述明確相應學段學生的人工智能素養(yǎng)培養(yǎng)要求，并結合不同場景、不同條件和不同需求設計任務內(nèi)容，以幫助學生有效提升自身的素養(yǎng)水平。例如，針對“打卡身邊的人工智能”這一活動，《綱要》中對應的素養(yǎng)目標為人工智能知識和人工智能情感，具體要求是“能舉例說明人工智能模擬了人類的哪些行為和思維能力，體會人工智能給生活帶來的便利”?；诖?，教師可以鼓勵學生通過觀察日志、視頻解說、繪畫創(chuàng)作等多樣化表達方式記錄人工智能應用的功能特征和使用體驗，并在課堂上組織學生進行分享交流，檢驗學生的素養(yǎng)發(fā)展情況。
第二，評價任務需具有可操作性。教師在設計評價任務時，應考慮學生的能力范圍，明確交代任務的目標、要求和步驟，并提供必要的資源和支持，確保任務能夠被有效執(zhí)行。同時，評價任務的設計需體現(xiàn)出一定的靈活性，以適應不同學生的能力和需求差異，激發(fā)學生的主觀能動性。此外，教師還需明確評價任務的評分標準與規(guī)則，確保評分的客觀性、公正性和可執(zhí)行性，真實反饋學生的學習效果。以第三學段（5—6年級）“AI生成繪畫”這一學習主題為例，教師需要知道學生是首次接觸生成式人工智能相關概念，且對應的學業(yè)質(zhì)量要求為“使用生成式人工智能工具開展跨學科學習創(chuàng)新實踐”。接著，以此為目標設計相應的評價任務。教師可以通過學習任務單／學歷案明確不同教學環(huán)節(jié)評價任務的目標、要求和步驟，提供人工智能繪畫工具操作指南和提示語編寫模板，引導學生結合語文、美術等學科知識分組編寫與優(yōu)化提示語，并觀察不同提示語對生成繪畫作品風格、內(nèi)容的影響。此外，教師需分環(huán)節(jié)、分類型、分層次，從概念理解、提示語編寫、作品主題契合度、作品創(chuàng)新性、團隊協(xié)作等方面明確評分標準與計分規(guī)則，助力學生順利完成評價任務。
圖 人工智能賦能的評價任務設計（深圳小學黃敏／供圖）
評價方式：注重多元化與適切性
與傳統(tǒng)科目不同，中小學人工智能教育強調(diào)“做中學”“用中學”“創(chuàng)中學”，且常以項目式學習方式開展實踐活動[14]。單一的評價方式難以滿足學生探究、實踐、合作、創(chuàng)造的多元化過程及其結果評價。因此，中小學人工智能教育評價需要整合多種評價方式，由單一的紙筆測試轉向多元化的基于證據(jù)的全過程、全要素評價[15]。此外，不同的評價目標對評價方式有不同的要求，教師需要根據(jù)實際情況選擇相匹配的評價方式，確保評價的科學性、可行性和準確性。
《深化新時代教育評價改革總體方案》指出，要“改進結果評價，強化過程評價，探索增值評價，健全綜合評價”[9]?！毒V要》積極響應上述要求，堅持過程性評價和結果性評價相結合，堅持基本知識考核與實踐應用考核相結合，綜合運用成長記錄袋、學習工作紙、方案設計、作品評價、量表測量、交流與展示等多種方式評價學生的學習表現(xiàn)，以更加準確地反映學生的真實水平和發(fā)展狀況。同時，《綱要》強調(diào)評價主體多元化，將自我評價與外部評價相結合。學生不僅是評價的客體，也是評價的主體。教師需要營造開放、寬松的評價氛圍，靈活使用學生自評、生生互評、教師總評，通過評價引導學生學會認知、學會思考、學會創(chuàng)造，促使學生在反思中學習成長。此外，積極促進校內(nèi)評價與校外評價相結合，引導家庭、社區(qū)、校外實踐基地等多方共同參與評價，提升評價的全面性和客觀性。
圖 人工智能素養(yǎng)導向的學習互評（深中南山創(chuàng)新學校張笑禹／供圖）
具體而言，針對人工智能知識目標，教師可開展結果性評價，通過學習工作紙、知識測試等方式評估學生對特定知識點的掌握程度；針對人工智能情感目標，教師可以結合學生評價、教師評價和校外評價，通過量表測量、交流與展示等方式，綜合評估學生的價值觀念或態(tài)度發(fā)展情況；針對人工智能思維目標，教師需要強化過程性評價，通過成長記錄袋、方案設計、作品評價等方式全面評價學生的設計思維、工程思維、計算思維與系統(tǒng)思維發(fā)展情況。針對多目標融合的情況，教師需要靈活運用各種評價方式，確保評價過程科學有序，評價結果公正有效。此外，教師需要尊重學生在能力、興趣、特長和學習風格等方面的個體差異，根據(jù)學生的實際情況和發(fā)展需求，分層、分類制訂學習評價方案。同時，通過持續(xù)的觀察、記錄和反饋，多維度評估學生的素養(yǎng)發(fā)展情況，并提供針對性的指導和支持，促進結果性評價與增值評價相結合。
評價手段：加強與智能技術的融合
促進人工智能與教育評價深度融合已經(jīng)成為教育評價改革的主流趨勢[16]。作為人工智能變革教育的主陣地，人工智能教育應當積極利用人工智能技術賦能自身的教育評價改革。然而，目前中小學人工智能教育領域更多是將人工智能作為學習內(nèi)容，在利用人工智能技術賦能自身學習評價創(chuàng)新方面有待深化。
圖3 基于人工智能作品的課堂學習評價（深中南山創(chuàng)新學校張笑禹／供圖）
人工智能素養(yǎng)評價是中小學人工智能教育評價的核心。當前，人工智能素養(yǎng)的評價手段主要有知識測試、調(diào)查、項目作品分析和基于人工制品的訪談三大類[17]。大多數(shù)研究通過傳統(tǒng)手段收集學生學習的結果性數(shù)據(jù)，例如Kaspersen等通過人工收集學生數(shù)據(jù)采集和標注、模型構建和測試的材料，評估學生人工智能模型和用戶界面設計的水平[18]。不足的是，這類評價手段的智能化程度不高，面臨成本高、耗時長和難以量化的挑戰(zhàn)，且難以追蹤學生人工智能素養(yǎng)發(fā)生發(fā)展的動態(tài)路徑，更難以全面、科學、精準、有效地對其進行全過程、實時性的診斷與反饋。此外，國內(nèi)外現(xiàn)有的人工智能教育平臺評價功能較為薄弱甚至缺失；部分評價系統(tǒng)獲取學生的最終表現(xiàn)進行等級認證，限期開放或計次收費，難以解釋學生人工智能素養(yǎng)的發(fā)展路徑和實現(xiàn)規(guī)模化應用。
基于此，《綱要》建議將智能技術嵌入教學生態(tài)，借助點陣筆、智能攝像頭、智能學習系統(tǒng)等技術手段記錄學生的學習行為，例如操作、討論、展示等，收集多層次、細粒度的學生學習過程性數(shù)據(jù)，將評價過程精細化。同時，利用學習者畫像與可視化分析等技術優(yōu)化評價數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、評價過程的分析與評價結果的展示[19]，生成學生個人畫像與班級群體畫像，實現(xiàn)全過程評價育人。此外，還可以探索基于智能技術的人工智能教育監(jiān)測體系與質(zhì)量預警體系，研發(fā)智能化評價工具，例如開發(fā)一款支持學生自測人工智能素養(yǎng)水平的應用程序[20]，以實現(xiàn)中小學人工智能教育評價的規(guī)模化與個性化。
評何用：推進中小學人工智能教育教學改進
《義務教育質(zhì)量評價指南》強調(diào)“要不斷完善義務教育質(zhì)量評價結果運用的機制，充分發(fā)揮評價結果對提高義務教育質(zhì)量的引領和促進作用”[21]。促進中小學人工智能教育評價結果運用，不僅是新時代義務教育質(zhì)量評價改革的應然要求，也是實現(xiàn)人工智能教育“教—學—評”一體化的必然路徑。
如何用好評價結果是一項系統(tǒng)工程。教師首先需要明確學生學習評價結果的價值與用途，將評價結果作為調(diào)整教學策略、優(yōu)化教學設計的重要依據(jù)，建立“教—學—評”一體化的人工智能課程教學模式；其次，要善于借助智能技術對評價結果進行深度解讀，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)背后的規(guī)律和趨勢，明確課程教學存在的問題，以及解決問題的突破口，從而實施更加精準的教學干預；最后，評價結果的運用是一個持續(xù)循環(huán)的過程，教師需要定期回顧評價結果運用的成效，不斷推進中小學人工智能教育教學改進。此外，學校和區(qū)域層面可以將人工智能教育納入學校及區(qū)域教育質(zhì)量評價體系中，將人工智能教育評價結果作為學校教育質(zhì)量評價和區(qū)域義務教育質(zhì)量評價的重要依據(jù)，促進學校教育和區(qū)域義務教育的協(xié)調(diào)、均衡發(fā)展，推動中小學人工智能教育的高質(zhì)量普及和創(chuàng)新發(fā)展。
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來源 | 《中國科技教育》2024-12，文章編輯：畢晨輝
編輯、排版 | 孟想
一校 | 孟想
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終校 | 朱志安
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