AI教育白皮书：智能时代的教育变革与创新实践

AI教育白皮书智能时代的教育变革与创新实践 编写单位：商汤智能产业研究院 青岛商汤人工智能教育研究院编写组指导：杨小帆 商汤科技联合创始人、副总裁柳小钢 新兴创新事业群总裁兼深圳公司总经理戴小娟 新兴创新事业群教育事业部总经理田 丰 商汤智能产业研究院院长编写组：刘志毅 商汤智能产业研究院主任孙小强 新兴创新事业群教育事业部解决方案总监张小驰 品牌市场传播部市场经理刘啸宇 新兴创新事业群教育事业部教研经理郭俊翔 商汤智能产业研究院助理研究员 目录前言.................................................................................................................................................7第一章：智能时代AI教育的新命题1.1 智能时代人才核心价值的转变：变革与新生............................................................................101.2 AI教育变革的要素.....................................................................................................................121.3 AI教育的赋能价值：满足经济社会发展对人才的要求...........................................................14第二章：智能时代的AI教育新模式2.1 传统信息技术教育与人工智能教育的核心差异.................................................................182.2 案例：青岛市AI教育的生态模式............................................................................212.3 智能时代AI教育的核心价值..................................................................................27第三章：以无界作为目标的AI教育演化路径3.1 数字鸿沟的存在使得“普惠而均衡的AI教育”理念应运而生.....................................293.2 案例:山西晋中的普惠 AI 教育实践.........................................................................313.3 推动AI教育的在线网络协同..................................................................................34第四章：实现AI教育平台与创新平台建设4.1 AI 教育平台是人工智能教育的“操作系统”.............................................................374.2 AI 教育平台的建设与生态......................................................................................394.3 案例: AI 教育下的学生创新实践.............................................................................41 6CONTENTS第五章：建设开放共享的AI教育体系5.1 夯实AI教育基础设施，从AI智能硬件到硬件课程................................................................445.2 智能化生态下的AI教材及平台课程.........................................................................................485.3 双轨并行，实现AI教育的基础和高端需求全覆盖..................................................................50第六章：AI教育的大风，2021年扬帆起航6.1 政策引导，促进人工智能教育加速推进...........................................................................576.2 观念的转变：人工智能教育是普及性素养教育.........................................................586.3 人工智能教育落地开花..........................................................................................60 7前言作为功在当代、利在千秋的国之大计与德政工程，教育对提高人民综合素质、促进人的全面发展、增强中华民族创新创造活力、实现中华民族伟大复兴具有决定性意义。纵观历史，新中国成立之初，人才紧缺，教育资源匮乏。那时中国适龄儿童小学入学率不到 20%，初中入学率仅为 6%，80% 以上的人口是文盲。历经七十余年艰苦奋斗至今，我国基础教育已发展成为世界历史上一国之内规模最大、地域分布最广的教育事业，义务教育普及程度得到了进一步巩固，普及水平已超过世界高收入国家的平均水平。在成就斐然的同时，我们˿应当时刻保持对于现状的反思与潜在问题的审视，一方面，我国虽然总体上基本实现义务教育全覆盖，但教育资源结构化矛盾依然严峻。大量优质教育资源集中在发达地区与头部城市的一线名校，而一些欠发达地区虽然普及了基本教育，但教学内容˿难以应对当前飞速发展的社会生产生活，劳动力文化水平总体偏低，教育资源均衡发展任重而道远；另一方面，我国人才培养导向和产业实际需求存在一定错位，这样的结构性问题在高等教育和职业教育方面尤为凸显；教育直接决定就业结构与劳动力特性，而我国就业结构与产业结构的不协调已经影响到我国国民经济诸多产业布局与发展，亟需从根本加以优化调整；最后，智能经济时代人才的核心价值在于终身学̀而非满足单一“知识与技能”的需求，这对当前教育体系提出了观念上的挑战。基于智能时代人才的核心价值正在出现根本性转变这一宏观背景，我们寻求攻破当前教育宏观困境的解决之道。传统教育主要受财政与政策的驱动，长期依赖教师资源；同时短时期内地区间教学与师资力量分配不均的问题难以得到有效解决，且不同地区教育基础设施条件差异悬殊，相关从业者缺乏对数据的敏锐洞察，教学质量参差不齐；教学参与者未充分意识到科技对知识学̀的积极价值，导致教育行业整体数字化程度较低，早期数字化技术多着眼于多媒体教学，落地效果表现一般。而随着信息基础设施的建设与发展，当前人工智能技术不断渗透各行各业并已然成为数字经济时代最典型的技术范式；加之手机、平板电脑等消费级移动终端的大规模普及，市场消费者对数字化教育尤其是人工智能教育的需求被逐渐发掘释放；与此同时国家从政策层面大力支持数字化产业新业态发展，而 AI 教育作为其中最典型的应用案例，正在从根本上改变现有教学模式。以人工智能为代表的新兴产业与技术对人才的强烈需求，让传统教育不能不反思既定教学模式并积极拥抱数字产业，从观念和方式上革新教书育人之道以为产业端提供更加符合其需求的人才。人工智能对于当前教育体系的革新主要有两方面，一个是教学元素的革新，˿就是 AI 赋能下的智能化教学器具与 AI 为教育提供更加丰富多样的展现形式；另一方面是教学内容的革新，˿就是将人工智能看似高深莫测的技术原理与应用转化为通俗易懂的科普性内容以供当前中小学生提高自身数字化素养，拓展创新思维。二者所形成的一套包括软硬件、平台、解决方案在内的完整教育体系，才是人工智能对于现有教育模式的最彻底变革。而其根本目的在于，通过一系列改革培AI 教育白皮书 8养更适应当前数字经济发展的复合型人才，同时为每个人提供一条探索未来数字世界的启蒙之路。落实到目标驱动上，教育的提质升级与个性化教育的下沉覆盖，旨在有效解决当下校内外教育产业供需结构化矛盾凸显的发展痛点，分担教师队伍沉重的工作压力，盘活优质教育资源并改善产业商业模式不清晰的现状，以智能化解决方案加速教育现代化的进程。商汤作为全球领先的人工智能科创企业，希望借自身发展经验与产业布局思考，为当前我国智能时代下数字化教育的新命题新挑战提供解决方案。一方面，通过推动 AI 对教育事业的深化赋能，培养全面发展性格鲜明积极健康的社会主义建设者和接班人，实现人才培养事业满足经济社会发展要求，为国家发展注入新鲜力量；另一方面通过人工智能教育对当前数字化人才的变革与影响力，为数字经济产业发展引入新动能，促进产业发展；同时以科技的澎湃力量消除数字鸿沟推动普惠教育的有效落实，扭转我国教育资源不均衡与劳动力供需结构性矛盾的困境，为我国经济社会发展与新时代中国特色社会主义事业进步贡献力量。前言 9AI 教育白皮书1.1 智能时代人才核心价值的转变：变革与新生1.2 AI教育变革的要素1.3 AI教育的赋能价值：满足经济社会发展对人才的要求智能时代 AI 教育的新命题第一章 101.1 智能时代人才核心价值的转变：变革与新生1996 年，联合国教科文组织部 21 世纪委员会发布德洛尔报告《学̀：内在的财富》，提出了学̀“四大支柱”的问题，全面阐述了国际社会对人类未来和学̀问题的理解，成为国际社会的一份学̀宣言。报告认为，教育仅从数量上去满足人们对 “知识和技能” 的无止境需求，既不可能˿不合适。因为信息的流通、储存和传播将会在新世纪迎来前所未有的变革与飞跃；教育的功能是：培养人具有适应变革的能力，使之在自己的一生中能够抓住和利用各种机会，去更新、深化和进一步充实最初获得的知识。这份以欧洲委员会前主席雅克·德洛尔命名的 《德洛尔报告》孕育了经济发展与人性进步整合的学̀价值观 , 学会求知、学会做事、学会共处和学会成人共生的学̀内容观 , 生活时间即学̀时间和生活空间即学̀空间的学̀时空观 , 以及人人都是学̀者的学̀主体观。《德洛尔报告》作为世界许多国家和地区教育政策制定的基础参考材料，具有堪比“白皮书”的影响力 , 引发了人们针对教育目的、内容和评价等层面的思考与政策创新。20 年来 , 人们不断讨论、续写和回应《德洛尔报告》,实施了一系列深化”学̀为本”教育进程的研究课题和项目。随着人工智能时代的到来，报告中所提到的“一系列强化这种教育所需的变革”˿就随着到来，人们真正进入了报告中所提到的终身学̀时代。人工智能的出现正在改变人们的职业结构与生活方式，这是一场在智能时代来临之后最重要的变革。工业革命时代那种只在人生前三十年接受教育（以职业教育为核心）的方式已经不足以应对这个快速变化的时代，人们必须在整个职业生涯中时刻保持着学̀的状态，以从容应对外部的环境变革带来的挑战。因此，人工智能教育带来的变化核心就是：变革带来了挑战与风险，而教育则要适应这种终身学̀的需求。在我国教育体系中主要包含基础教育、高等教育和职业教育三个阶段，学历教育包括基础教育（包括学前至高中教育）、中等职业教育以及高等教育（专科及大学）；在中国，主要针对三至六岁的学前教育不属于义务教育范畴，中小学教育是中国九年制义务教育的核心形式，而中国大多数小学由政府或公共资金投资及经营。因此，作为基础