栾慧哲 陶贺
开原市高级中学 辽宁 开原 112300
开原市第六中学 辽宁 开原112300
摘要：一个国家的崛起，一方面依赖于国民素养不断的提升，另一方面与社会生产力的变革密切关联。人类社会自从发展到工业社会阶段，蒸汽机、电气、集成电路与网络等关键技术的发明，促进了世界生产力的阶段性飞跃。在现代制造业基础上的人工智能发展，已然成为引领下一轮产业革命的重要契机。2019年5月16日，国际人工智能与教育大会在北京召开。国家主席习近平在贺信中明确指出：“培养大批具有创新能力和合作精神的人工智能高端人才，是教育的重要使命”。
关键词：中小学；工程教育；价值、内容与路径
引言
2019年5月16日，国际人工智能与教育大会在北京召开。教育部部长陈宝生做主旨报告，强调要走好智能时代人工智能教育的“普及之路”，根据大中小学生的不同认知特点，让人工智能新技术和新知识进学科、进专业、进课程、进教材、进课堂、进教案、进学生头脑，让学生对人工智能有基本的意识、基本的概念、基本的素养和基本的兴趣。
1中小学工程教育的价值
1.1有助于满足学生的造物兴趣，改变女孩不适合学习工程专业的刻板印象
中小学校开展工程教育，有助于满足学生的好奇与造物兴趣，实现科学、数学、技术等学科的整合与应用。只有动手去创造，并且通过所创造之物才能获得生动而深刻的认识。”事实上，经常动手实验和建造可以促进大脑运动中枢的发展，而大脑运动区的发展又促进手的灵活程度，二者互相促进、相得益彰。其中，儿童经常动手操作更为重要:经常动手实验和建造，会使手变得灵巧，可为掌握写字、画图、体育动作、演奏技巧、生物实验、理化实验等各种知识技能提供有利条件;经常动手实验和建造，可促进动作记忆、形象记忆、情绪记忆以及逻辑记忆和思维的发展;经常动手实验和建造，还可以培养人的坚韧性、自制力等意志品质。如果将工程教育引人中小学校，则有助于克服家长在选择玩具方面所导致的学生职业选择的一些性别偏见。
1.2有助于吸引更多优秀学生报考各种工程学科和专业
工程教育的重要性归根结底源于工程之于人类社会发展的重要作用。特别是在21世纪，世界各国尤其是发达国家都将工程科技进步及“再工业化”作为实现未来可持续增长、在全球竞争中保持国家地位的基石和支撑。习近平在2014年国际工程科技大会上发表主旨演讲时指出，工程科技进步和创新是推动人类社会发展的重要引擎，中国4200多万人的工程科技人才队伍是中国开创未来最可宝贵的资源。走新型工业化道路、建设创新型国家的战略发展目标，迫切需要培养大批高素质劳动者和创新型人才，这正是工程教育的价值所在，也是中小学工程教育的价值所在。
2中小学工程教育内容
2.1工程思维
工程思维是一种系统思维，表现出运筹性、决策性、权衡性、集成性、复杂性和跨学科性的特点。工程思维也是一种创造性思维，是科学性与艺术性、想象性与逻辑性、形象性与抽象性、发散性与聚合性思维的辩证统一。由于客观上存在许多不确定性因素，加上主观上人的认识局限和盲区，使工程思维不可避免地带有一定风险性和不确定性特征。更为重要的是，工程思维是一种价值导向的理性思维，它是关注人类福扯的思维活动。工程思维和工程活动不但以一定的价值目标为导向，而且还希望这个价值目标能够尽可能地得以实现。在具体操作层面，工程思维的核心是了解、设计和测试等形成的高效迭代思考闭环(有时也可以说是“两头开环、中间分岔”等)，中间又要佐以实证、遴选等方法。
在工程过程(工程活动、工程思维)中，设计过程(设计活动、设计思维)居于特别重要的地位。
2.2专门领域工程
专门领域工程问题研究是让学生接触真实或者更接近真实的工程问题，这是中小学工程教育的更高要求，也是与高等学校工程教育专业联系更为紧密的课程内容。例如，美国在适合于高中学生的《工程原理》中，就安排了机械构造、能量、电气系统、液体压力传递系统、控制系统等专门领域的工程问题单元，大大丰富了学生对于现实世界真实工程问题的理解与体验。当然，也可以基于人类社会在21世纪面临的“充分利用太阳能、开发核聚变能源、开发碳封存技术、管理氮循环、提供清洁水源、修复与改善城市基础建设、研制更好的药物”等14项工程大挑战来开发和设计中小学工程课程，借此促进学生对未来工程类学科和专业的理解，提升工程技术职业的选择意向。
3中小学工程教育路径
3.1加强课程资源建设
课程资源是开展人工智能教育的主要载体，课程建设既要符合国家创新人才培养的战略需求，又要尊重人工智能技术发展规律。目前，我国还没有全国适用的中小学人工智能课程标准和学业质量标准，经审定的高质量教材也比较缺乏，给学校开设人工智能课程造成了制约。因此，要加强国家和地方对人工智能课程的顶层制度设计，健全和完善人工智能课程标准、学业质量标准和课程体系。既要加快组织开发专门的人工智能教育课程，也要将人工智能教育与现行的中小学课程相结合，在语文、科学、物理、信息技术等课程中增加人工智能相关内容，让人工智能新理念、新技术、新文化、新素养进入中小学课程、教材、课堂和学生头脑，让学生逐步了解、掌握人工智能的相关知识和技能，激发学习兴趣，培养科学精神，提升信息素养，成为人工智能时代的合格公民。课程资源的内容，可以在“人工智能”大概念的基础上进行建构，涵盖人工智能发展历程、人工智能技术及其在各个领域和行业中的应用、人工智能基本原理和算法、人工智能故事、人工智能游戏、人工智能伦理等。人工智能教育课程的开发与实施要把握三个重点：一是融合性，人工智能是综合信息技术、生物技术、哲学、认知科学、纳米技术等多学科的交叉学科，中小学人工智能教育需要与数学、科学、生物、思想政治、信息技术、通用技术、美术等多学科实现融合；二是实践性，人工智能的学习需要综合运用实践、体验等多元化的学习方式，引导学生多动手、勤动脑、多考察等；三是时代性，不同于教育的线性发展，人工智能具有指数性发展的特征，人工智能教育应与人工智能技术实现同步发展。此外，进行人工智能教育实践需要专业硬件的支撑，造价较高，需要综合协调学校、企业、政府、科研机构等共同参与，建设多方协同参与的优质教育资源共建共享开放系统，为教育资源的配置提供坚实的制度支撑和稳定的资金支持，为人工智能教育落地实施提供现实条件。
3.2构建人工智能教育生态圈
2015年5月22日，习近平在致国际教育信息化大会的贺信中提到，“构建网络化、数字化、个性化、终身化的教育体系，建设‘人人皆学、处处能学、时时可学’的学习型社会”。中小学人工智能教育的开展，可基于教育生态圈的理念，通过资源汇聚、市场化运作等多种模式，采取建设区域性人工智能学习平台、学习体验公共中心、青少年科学院、实验室、研学中心、学习空间等方式，构建起网络化、数字化和个性化的人工智能教育生态体系，实现人工智能教育资源的共建共享，实现学生在学校、家庭和社会中处处能学、时时可学，实现认知、学习、体验的有机统一。
结语
国家技术素养中心开发的《工程创造未来》(面向9一12年级)，旨在帮助今天的高中学生理解他们会以怎样的方式利用工程改变未来的世界，不管他们是不是追求技术生涯。这些实践探索为我国中小学校开展工程教育提供了可以借鉴的经验。
参考文献
[1]新华网.习近平向国际人工智能与教育大会致贺信[EB/OL].
[2]国务院.国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知[EB/OL].