人工智能进校园：K-12教育中的机遇与挑战

对于三星公司的安吉·亚当斯来说，她的一个工作福利是，每年她都能见证该国一些最有才华的新兴科学家如何以创造性的方式解决难题。

他们正在研究人工智能工具，这些工具在一个案例中可以识别出自闭症儿童即将出现的恐慌发作的迹象，而在另一个案例中，他们正在研究如何有效地利用无人机来扑灭野火。

这些创新最引人注目之处在于，它们的大部分创造者还没有到可以拿到驾照的年龄。他们是三星为公立中学和高中生举办的“为明天而创新”科技竞赛的一部分，获胜意味着他们的学校可以获得大笔奖金，用于购买更多的科技工具。

虽然每年的决赛选手都很出色，但亚当斯表示，项目组织者注意到今年这批才华横溢的学生工程师与众不同之处。

在前50名团队中，42%的团队使用人工智能为他们的发明提供动力。这一比例高于2024年的6%。

在亚当斯看来，这是一件好事，因为她非常确信，今天的K-12学生最终进入劳动力市场时，将以某种方式使用人工智能。

“我很少对任何事情说100%肯定，但我想答案是100%，”三星企业公民高级经理亚当斯在谈到未来将在工作中用到人工智能的学生的比例时说。“我们真的相信，这是从课堂开始的，所以我们希望确保我们尽自己的一份力量，确保学生掌握理解、使用和利用这项新兴技术进行创造的技能。”

在课堂层面，老师们也有同样的想法。

在对1000多名公立学校教师进行的调查中——通过三星在DonorsChoose的合作伙伴进行——高达96%的人表示，人工智能“将在未来十年内成为教育的内在组成部分。” 同样多的人表示，他们目前缺乏将人工智能融入其课程的资源。

教育工作者普遍对在课堂上使用人工智能持乐观态度，超过一半的人表示他们已经在使用了，另外33%的人表示他们正在探索如何整合它。教师报告的最常见的人工智能用途是个性化学生学习、交互式学习工具以及通过数据分析获取学生表现的见解。

他们对人工智能最常见的担忧是剽窃、缺乏教师对人工智能教育工具的培训、其传播错误信息的可能性以及课堂上学生互动减少。

很少有老师担心失去工作——只有5%的人表示担忧。

虽然亚当斯预测学生将在他们的职业生涯中使用人工智能，并且随着教师在课堂上尝试使用人工智能，越来越多的学区正在将人工智能纳入他们的课程中。

非营利组织“人人数据科学”的主任扎雷克·德罗兹达表示，他的组织已经看到学区对提供人工智能和数据科学课程的兴趣增加，在过去四年中，启动数据计划的州数量从一个增加到29个。数据科学概念构成了人工智能的构建块，包括像ChatGPT这样的流行的大型语言模型。

“我们已经看到了州试点项目的快速增长、州支持的专业发展计划、标准修订，”德罗兹达说，“[而且]数据科学、数据素养和人工智能素养的课程市场正在快速增长。我们看到学校领导对此很感兴趣。”

他说，数据科学的吸引力在于它为学生提供了一个具体的入门途径来学习人工智能。

“我认为数据科学也为学生提供了一个非常有说服力的框架，让他们带着一些怀疑精神来评估人工智能工具，并深入了解用例，”德罗兹达说。“ChatGPT是在文本数据上训练的。它非常擅长写作，但不太擅长数学，举个例子。”

德罗兹达说，学校不一定需要急于建立人工智能课程或项目。他们可以从掌握电子表格、像Python这样的编码语言或教学生使用人工智能聊天机器人开始。

“没有哪个学校领导应该认为他们必须一次完成所有事情。采取小而简单的步骤来开始为每个人准备更广泛的技术领域是完全可以的，”德罗兹达说。“我认为数据科学和数据素养运动尤其采取的方式是通过小模块进行的。尝试在数学中学习一个概念两周，尝试使用这个数据集来涵盖你已经在生物学中关于生态系统的现有单元，通过来自美联储的数据来教授经济学的繁荣与萧条。”

学区不仅仅将人工智能视为教学的一部分——他们正在探索它如何帮助完成各种各样的工作。

皮特·贾斯特是学校网络协会（一个K-12教育技术领导者的专业协会）的生成式人工智能项目主管。该组织创建了一套指导方针，以帮助学区思考他们的人工智能使用和政策。

贾斯特说，教师们对人工智能的感受的生命周期始于困惑，然后是担心它会威胁到他们的工作，随后是担心学生作弊，但也希望看到这项技术如何应用于课程规划和其他行政任务。

“无论发生什么新鲜事，这都是最初的态度，”他谈到教师们早期的怀疑态度时说，“但生成式人工智能的影响力是不可否认的。”

生成式人工智能有潜力帮助学区更有效地运作，从管理电子表格到公交车时刻表。

“现在我们可以做一些比过去更好地帮助家庭和学生的事情，”贾斯特说。“当我们谈到学生长期旷课时，将其与学生缺勤的数据库联系起来，并与家长联系，让他们每天了解他们的学生是否在这里，这种沟通窗口就短了很多，因为你不必打电话了。”

但学区还必须应对一些事情，而人工智能发展背后硅谷文化中“快速行动，打破常规”的精神并没有考虑到这一点：学校在保护学生数据方面的法律义务。

除了人工智能有可能使行政流程更顺畅之外，贾斯特表示，学区在将人工智能融入其课程时，还必须考虑一系列后勤和伦理问题。

他解释说，任何人工智能教育的基础都必须植根于批判性思维，即如何提出好问题并评估答案。

“你看看结果，然后说，‘这甚至与我对这个历史事件的了解不符，’”贾斯特说。“因为有时候它会产生幻觉，能够说得通——或者说不通——变得很重要。”

最终，贾斯特不喜欢将人工智能打造成一门独立的课程。相反，他认为它需要融入每一门课程，这样学生才能学习如何在每个学科中使用它。

“容易做的事情是开发一门课程。你只需要学校董事会批准它，在一个半月内你就可以完成，”贾斯特说。“你真正关注的是从根本上改变你教学的方式，但没有人想听到这个，因为这真的很难。”

他承认，这种人工智能的整合水平的复杂性对大多数学区来说并不具有吸引力。他表示，这将是一个需要多年培训教师才能将人工智能融入课程的过程——大约需要三到五年时间，“如果你努力工作的话。”

“如果你不努力工作，你就会落后，而且你也不能很好地为你的学生服务，”贾斯特说，“因为在三到五年内，每家企业都会期望如此。即使在今天，许多企业也期望高中毕业的学生具备在工作场所使用这些工具的技能。”