日本中小学如何实施人工智能教育？

　　文_ 李哲 罗婕今

　　人工智能（Artificial Intelligence，以下简称AI），广义上指的是通过深度学习人类或生物的智能行为来构建有用的软件系统的技术。这类技术可以应用于模拟人类的思维过程和行为，并用来执行各种复杂的任务。近年来，人工智能在教育领域也产生了诸多应用成果，在日本广泛使用“AI×教育”这一术语来泛指在教育中应用AI 技术，而不仅限于通过AI 技术辅助教育（基于AI的教育）或者培养具有AI 技术的人才（以AI 为教学内容的教育）。本文从政府、企业和学校等多个维度出发，旨在探讨日本中小学教育中人工智能教育的实践和前沿研究。

　　日本政府出台AI×教育政策

　　近年来，日本政府在教育领域积极制定AI 相关的政策。例如，日本内阁府制定的《AI 战略2019》，以“尊重人类”“多样性”“可持续性”三个理念为中心，旨在达成以下四个目标：在基础素养方面，积极引进外部人才，为每个学生配备一台终端设备；在应用基础方面，促进AI 与专业领域的双专业教育；在专家培养方面，扩大年轻人参与海外挑战的机会，建立AI 实践学校制度；在教育项目认证方面，建立由政府认证的优秀AI× 教育项目制度。

　　此外，日本文部科学省于2023 年颁布了《初等中等教育阶段生成式AI 利用暂行指南》，在指定学校试行生成式AI 与教育融合，并提供了生成式AI 的使用指南，强调校园内应重视保护个人隐私、信息安全和版权等，校园外则需举办增强信息辨别和利用能力的教育活动，包括积极开展信息真伪检验实践以提升全员的信息素养和能力、通过教师培训和工作训练提高教师的AI 素养等。

　　随着AI 在各领域的积极推广，日本政府逐年增加相关财政投入。以2024 年为例，AI 相关国家财政预算超过1500 亿日元，比上一年度增加44%；其中，文部科学省以强化AI 研究事业为中心，预算高达238 亿日元，主要投入项目包括下一代校务数字化应用、教育场景中前沿技术及教育数据应用、面向英语课程的AI 增强表达能力实证、GIGA（Global and InnovationGateway for All）学习效果实证等。综合而言，日本在AI× 教育领域的特点主要体现在以下几个方面——

　　首先，以国家顶层设计引导整体规划，内阁府、经济产业省、总务省及文部科学省等相关部委紧密配合，以具体AI×教育项目为落脚点逐步推动政策的落实；其次，加大财政投入，积极联合产政学各界资源，推动校企联合研发，加强教育硬软件的投入和应用，为各项政策的实施提供了坚实的财力保障；最后，强化师资培训和教学应用实证研究，推动一线教育方法和数字化教材改革，通过数字化资源研发和引企入校等方式，积极提升教学效果。

　　日本中小学AI×教育的实践模式

　　2023 年，日本文部科学省率先推出了“领航数字化转型学校事业”。作为日本中小学AI× 教育实践的特色项目，该项目充分利用标准定制的信息化设备和教育云系统，跨越地区和学校类型等方面的限制，全面推广数字化教育，并重点开展基于个性化学习和协作学习的教学实践活动以及基于AI 的跨学科教学活动，以期实现深度学习的教学效果。截至2023 年底，该项目已推广至全国200 多所试点学校中，其中52 所为生成式AI 指定实践校。例如，札幌市立中央小学以六年级国语课程为实验对象，学生通过信息化设备开展探究式学习和协作学习，同时采用基于AI 的视觉和听觉辅助功能完成诗歌写作，学生在创作过程中可以不断体味语感和词语的使用，并通过AI 自动生成场景丰富作品的可视化效果。

　　作为政府出资的引企入校的典型案例，日本野田塾公司与atama plus 株式会社联合研发了基于AI 的初中数学学习辅导系统“atama ＋”。该系统不仅可以分析学生的答题情况，并对学生的知识弱点作出判断，进而启动有针对性的个性化学习功能，而且可以同步监控教学过程，尤其当检测到学生学习疲劳或学习进度缓慢时，会实时向教师提供相关建议，强化师生互动。此外，教师授课与使用辅导系统学习的学时比例接近1:1，以确保学生有充分的自主学习时间，提升学习理解力，稳定学习效果。

　　八丈町立富士中学同样作为文部科学省数字化转型指定实践校，于2024 年开展了基于生成式AI 聊天机器人的教学实践，比如让学生以“地区财政提案”为目标任务，利用Life is Tech 公司提供的生成式AI 服务，将田野调查地区的优势与劣势输入AI，以生成地区经济发展解决方案。在这一过程中，学生通过与AI 的深度互动，不断改进创意，拟定地区财政方案和执行计划，并通过生成式AI 系统融合图像、文字等多媒体素材来创建汇报材料，并以小组形式进行项目展示和反馈，使得学生能深度理解编程和大数据分析的实际含义。

　　除政府引导的项目外，日本各地学校也在积极投入资源开展自研实践活动。2020年，东京的立前原小学与夏普合作，利用夏普开发的对话交流型机器人“RoBoHoN”开展STEAM 教育活动。其中，针对高年级小学生则采用堆积式可视化编程工具，同时由机器人“RoBoHoN”提供多语种AI 教辅功能，以机器人摄像头对学生的面部表情和教具等进行实时影像识别，并由AI 推送同类教学素材，从而完成一系列的可视化编程教学活动。该教学方式使学生能感受到AI的实际应用方法，体验自然语言生成和图像识别技术，从而提高学生对数据分析和智能化学习的兴趣。值得一提的是，2022 年，SoftBank 公司投资开展面向中小学的“AI挑战项目”，研发了基于生成式AI 的数字化教材（如下图所示），其项目实施框架分为了解AI、制定AI 方案、体验AI 应用和发挥AI 作用等四个阶段，其内容涵盖AI种类与机制、应用实例、风险与科技伦理等基础知识，以探究式学习开展AI 应用体验及创新研发等实践活动。目前，该项目已经在日本52 所学校中开始实施，并设置了面向中小学生的教学实践比赛。2024 年的比赛包括基于人形机器人的教学应用、数学可视化教材、家庭食品过度消费防范机制等应用型创新项目。

　　此外，在科研实践方面，日本的高等教育机构也纷纷开展AI×教育领域的科学研究。例如，东京学艺大学以AI 技术构建了教员综合性大数据分析系统，以附属小学和初中为研究对象，通过采集学生的文本反馈、教学过程性数据、教学成果等资料，最终形成量化的师资评估定性分析。又如，京都女子大学的研究人员使用AI 教材“Qubena”，对138 名中学生进行了数学课程的个性化学习教育实践，该研究项目在学校和家庭两个场所开展为期一年半的学习跟踪调研，收集AI 教材的使用情况、使用体验和学业成绩等数据，其研究结果显示基于AI 的个性化学习可有效提高学生的数学成绩和学习兴趣，但同时也侧面验证了AI 教学的局限性，即教学过程的整体规划和学习任务的分配仍然需要教师的积极跟进和及时协调。

　　日本AI×教育实践面临的问题

　　日本采用政府积极引导、企业联合研发、学校创新实践相结合的方式，在中小学阶段开展AI×教育实践活动。日本政府在政策制定、预算投入和实践验证方面表现出了高度的系统性和前瞻性，并通过加大政府投入和校企合作的方式，整体上确保了AI×教育在中小学义务阶段的教育公平性。除此之外，在教学方式改革和数字化教学资源研发方面，涌现出了许多由产政学联合研发的优秀案例，有效促进了中小学课程教育、师资培养以及数字化转型改革，值得持续关注。

　　但是，日本的AI×教育也存在一些明显的问题。首先，日本政府的投入预算虽然逐年递增，但整体经费仍然非常有限，而AI涉及信息技术基础建设和产业规划等多个方面，这导致政府各部门之间的经费协调工作仍然存在着一定的难度。其次，受到信息安全、个人隐私保护、知识产权等法律法规的限制，以及具备AI 应用能力的师资缺乏的影响，教学实践数据的收集困难重重，加之各地区各自为政的形势使得AI×教育的实践模式难以在全国范围内进行普及和推广，迫切需要政府实施统一的战略布局，以及各产业的多元化支持。

　　（作者单位：日本大阪大学大学院人间科学研究科）