日本人工智能：培养AI人才，实现“5.0社会”愿景 -数字化转型网www.szhzxw.cn

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本文原载于《上海教育·环球教育时讯》，2023年2月10日出版，本文作者单位系河北大学教育学院

人工智能正在引领第四次产业技术革命，同时也是日本部署超智能社会发展的战略性技术。人工智能人才的数量与质量成为全球人工智能竞争的核心，而决定人才储备多寡与人才质量优劣的恰恰是教育。当前，日本积极推进中小学人工智能教育的发展，通过政府部门的顶层设计、社会提供的外部支撑、组建专业教师队伍、完善AI教学设施配备、采取AI课程与AI融合课程相结合的模式，助力中小学人工智能教育的有效实施。

一、发展背景

（一）第四次产业革命的挑战与“5.0社会”的愿景

在第四次产业革命的潮流中，利用信息技术促进产业变革与发展成为各国调整经济发展策略与加快产业结构升级的重要手段。在日本，伴随工业4.0社会应运而生的“智能工厂”“智能生产”与“智能物流（互联网、物联网、物流网）”三大主题及其所包含的人工智能、工业互联网、工业大数据、知识工作自动化、工业网络安全与虚拟现实等，无一不影射出信息技术的重要性、日本对人工智能人才的迫切需要以及智能化社会的到来。

除此之外，日本在2016年1月审议通过的《第五期科学技术基本规划》中还提出了“5.0社会”的畅想，即构建“超智能化、以人为中心的社会”，认为其是继狩猎社会、农耕社会、工业社会、信息社会之后的超智能社会，而实现超智能社会的关键技术是人工智能。因此，日本需要培养丰富的信息技术人才与人工智能技术人才来应对第四次产业革命带来的挑战，推动经济产业结构的转型与发展，实现“5.0社会”的愿景。

（二）少子高龄化的演进，加剧劳动力缺口危机

日本社会持续攀升的少子高龄化问题造成现在以及未来很长一段时间的劳动力人口数量紧缺以及年龄结构失衡。2016年起，日本每年新生人口不足100万，2018年小学生人口约为642万人，仅占全国总人口的5%，而60岁以上的老人占比30%，到2050年则会超过50%。人工智能作为信息社会以及未来超智能社会的核心技术，可以通过计算机技术模拟人脑运作完成繁重的科学和工程计算，以及通过设定程序实现产品生产线的自动化等来解放人类双手，替代人工投入，缓解人力资源压力。也因此，人工智能战略成为日本应对少子高龄化危机、弥补劳动力缺口的关键举措。

二、推进策略

（一）加强顶层设计，完善制度引领

日本政府相关职能部门担负起主要职责，制订科学的策略与方针，为中小学人工智能教育的发展做好顶层设计，发挥制度引领作用。

2016年6月2日，日本内阁府在《日本振兴战略——迈向第四次工业革命》中提出“到2020年，在课堂上利用IT进行教学的教师要达到100%；到2022年，都道府县和市政当局的IT环境改善计划要达成100%的完成率”的目标。同时，提出在基础教育阶段要尽快普及人工智能教育。2016年4月，文部科学省明确提出儿童编程教育要以“为未来能力而学、培养学生逻辑思考方式”为教育目标，并于2017年2月，将小学编程教育写进新一轮《小学学习指导纲要》。2018年3月，日本出台第一版《小学编程教育实施步骤》，强调编程教育要与各学科相结合，完善编程教育课程与教材建设以及组建编程教师队伍。

2019年，内阁府首次出台引领人工智能发展的《AI战略2019》，也是日本较为系统的人工智能教育指导纲领。2020年6月，内阁府对其执行情况进行跟踪、调查、总结、更新，发布《AI战略2019（2020.06修订版）》。2021年1月，日本政府拟定《第六期科学技术创新基本计划》，其中明确提出要加快数据开发与人工智能的实际应用。2021年以来，受新冠疫情的影响以及数字化产业的调整升级，内阁府陆续出台《AI战略2021》与《AI战略2022》，根据人工智能战略的实施进展、取得成效及现实因素，适当调整与增减条例内容，并进一步将人工智能人才的培养列为重中之重。

总之，日本政府充分认识到了人工智能技术的核心作用及其在教育领域的重要地位，各政府部门不断出台政策，循序渐进地推进人工智能技术在中小学教育领域的有效融合与实施。

（二）跟进学校教育，推动课程建设

学校是进行正规、系统教育的场所，推进中小学人工智能教育无疑需要跟进中小学教育改革，建立健全人工智能课程体系。文部科学省在2018年制订了《教育领域ICT环境发展五年计划（2018-2022）》，提出在计划期间每年提供1805亿日元用于学校ICT环境的建设。此外，根据文部科学省的调查数据可知，日本中小学ICT师资准备度较高：能够使用通信技术教材、准备与评估教学工作的教师平均达到87.5%；有能力在课堂上使用和教授信息通信技术的教师平均达到75.2%；有能力指导学生使用信息通信技术的教师平均达到77.3%；有能力讲授信息技术基础概念和伦理的教师平均达到86%。日本中小学还在不断完善ICT环境建设以及师资配备，以全面推动中小学人工智能教育的发展。

当下，日本所有小学已于2020年将编程教育列为必修课，同时将编程思维与其他科目的学习融会贯通，加强数理与统计教育。2021-2022年，日本所有的初、高中按照《新学习指导纲领》的要求，将编程教育纳进必修课体系。其中，初中进行网络资源应用、数据安全、信息理论等内容的学习；高中将“信息I”列为必修内容，增设选修课“信息II”，并加强数理、数据科学、数据统计、程序设计等人工智能基础知识课的学习。

（三）吸纳社会力量，促进多方协同

社会的有力支持与积极参与是推进日本中小学人工智能教育发展的重要动力。早在1986年，日本就广泛吸纳高校专家及通信科学领域的技术人员，并邀请科学技术振兴部门、隶属总务省的信息通信技术研究所等政府部门，共同组建了日本人工智能学会，对人工智能在经济产业领域、社会发展领域以及教育领域均起到了重要的推动作用。2013年，日本成立民间团体JMOOC，通过在线教育平台提供人工智能教育在线学习课程。同年，日本成立了以数据分析为核心的民间团体——数据科技协会，此外还有多种学术团体，如日本智能信息理论学会、人工智能创新协会等。

在企业方面，日本电报电话公司利用暑期，向全日本小学生发起为期3天的编程入门与信息技术体验活动，提供公益性的学习体验平台，涉及编程入门知识（如利用编程知识完成简单的动画制作等）、编程应用（如尝试编写小游戏等）、机器人编程体验（如编写程序操纵机器人等）三项内容，培养小学生的编程兴趣与编程思维。2019年9月，文部科学省联合总务省与经济产业省发起以“编程的社会应用”为主题的编程教育促进月活动，与苹果、推特等大型企业合作，通过企业访问、教材提供、讲师派遣等方式为小学提供编程教育。日本通过集结社会各方力量，开展多方协作，提高了社会各界对人工智能教育的重视度，点燃了研究者与学习者的学习热情。

三、课程设置与实施

（一）课程设置

虽然目前日本中小学尚未开设以人工智能教育命名的单独课程模块，但是日本政府一直重视将其与中小学阶段的培养体系紧密相连。通过设置编程课程、信息素养课、数理学习、数据分析、信息技术课程等逐步开展人工智能教育，培养学生的人工智能思维，提升学生的信息技术能力。

小学阶段，日本的人工智能教育主要围绕编程教育展开。2019年3月，文部科学省公布新一轮教材评估结果，明确指出2020年起，日本所有小学使用新版教科书，并将编程列为必修课。根据日本《小学生程序设计教育指南（第三版）》，小学阶段的编程课程主要分为专业学科课程、非专业学科课程、独立课程、俱乐部课程四类。其中专业课程包括算术、理科、综合学习；非专业课程包括音乐、图画工作、社会、家庭；独立课程包括学习活动、课题；俱乐部课程即俱乐部活动。

初中阶段在原有的“技术•家庭”科目中增加与信息技术相关的课程，主要分为三大类：应用于实际生活的信息技术、利用编程知识解决实际问题的信息技术以及社会发展与信息技术。在小学编程教育的基础上培养学生从社会生活中发现与信息技术相关的问题，并通过编写程序、分析数据等来解决实际问题的能力。

高中阶段通过开设“信息I”与“信息II”课程渗透人工智能教育。“信息I”主要包括解决信息社会中的问题、传播与信息技术、计算机与程序设计以及信息通信网络和数据的应用研究。“信息II”作为选修课，为学生学习更深层次的信息技术知识提供平台，主要包括信息社会进步与信息技术、信息交流与信息内容、数据信息与数据科学、信息系统和程序设计。

日本中小学在开设编程教育、信息技术等专门课程的同时，强化数理知识、逻辑思维、统计学、数据科学等知识在其他学科的融合运用，以及普及信息伦理与道德、信息安全知识，逐步完善日本中小学人工智能课程体系。

（二）课程实施

1.组建教师队伍，加强技能培养

高质量、专业化的教师队伍是中小学人工智能教育课程实施的前置条件，关乎人工智能教育的实施成效。《AI战略2021》中提出，保证每所高中至少有一名专业的AI人才，每4所中小学至少有一名AI专业人才负责人工智能教育教学，保证每名学生都能接受到AI教育。为此，日本中小学积极聘请信息、编程、计算机等领域的教师；另外广泛吸纳社会力量充实人工智能教育师资队伍，如计算机行业翘楚、信息技术产业高级技工、高校人工智能专业优秀毕业生以及研究所的研究人员等。

如千叶县柏市的中小学，就通过招募志愿者来支持课程内（班级、俱乐部活动等）、课程外（长假期间、放学后等）和学校董事会活动中的儿童编程活动。在招募志愿者时，不要求有编程经验，但希望志愿者能熟悉基本的计算机操作，并通过学校提供的基本指导、技术培训、沟通训练等掌握编程知识与技能，辅助教师完成教学任务。

另外，日本政府还要求中小学不断加强教师的技能培养。第一，提高全体教师的数字化教学设备使用技能。近年来受新冠疫情的影响，远程教育成为开展不间断教育的重要途径，日本中小学“一教师一电脑”的完成率超过百分之百。第二，鼓励教师使用数字化教材，熟练使用多媒体教学设备，将信息素养教育融入到各科的日常教学中。第三，积极开展教师研修活动与课程设计研讨会。通过展示人工智能课程优秀案例，优化教师的授课方式以及课堂设计。第四，在《第三次教育促进基本计划》中，文部科学省发布了“教师ICT运用考核标准”，对教师ICT使用能力进行调查与考核，督促教师提高自身的信息素养以及信息化教学水平。

2.明确课程目标，制订教学策略

中小学人工智能课程的实施离不开科学、正确的课程目标的指引，以及适切的教学策略的保驾护航。日本小学阶段的编程教育围绕“培养小学生的信息知识与技能”“提高他们的思考力、判断力与表现力”“利用编程使各学科的学习更加完善”等三大课程目标进行。旨在为小学生提供接触并利用计算机进行学习的机会，增加编程体验与享受计算机学习的乐趣，提高他们搜集、处理、比较、分析、保存与共享信息的能力，以及树立信息伦理与信息安全意识。初高中阶段以“深化学生的信息知识与技能”“继续强化思考力、判断力与表现力”以及“学习能力和人性的培养”为课程目标，是小学阶段课程目标的深化与升级。

3.完善设施建设，创造AI学习环境

完善的设施配备是人工智能教育顺利开展的必要条件。根据文部科学省关于教育信息化的实况调查数据可以得知，截止到2022年3月1日，日本中小学无线网覆盖率达到98%，互联网接入率达到98.8%。教室大型演示设备（投影仪、数字电视和电子黑板等）配备率81.9%，教师一人一台电脑的拥有率达到125.4%，小学、初中、高中教师的数字教科书的配备率分别达到88.4%、89.7%、93.8%。

根据文部科学省2019年提出的GIGAschool构想，要在2023年实现所有中小学“一学生一学习终端”的目标，将所有中小学学生置于AI学习环境之中。为了进一步提升通信网络，文部科学省在“支持新时代学习的尖端技术运用推进战略”中，决定将此前仅限于高校和研究机构利用的SINET（科学信息网络）面向全国中小学开放。设备服务i-FILTER能够有效阻止学生访问有害网站。另外，通过设立“小学编程教育门户网站”线上教育平台，不定期更新、登载全国编程教育相关活动信息及优秀指导事例，整合全国教育资源，提高编程教育质量。

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