人工智能是一门包含了认知科学、数学、心理学和计算机科学等学科的交叉学科，且在高速发展中，每天都有新的文章出现，这给中小学人工智能教育课程目标构建和课程内容设计带来了非常大的挑战。
美国人工智能促进协会联合美国计算机科学教师协会和卡耐基梅隆大学计算机科学学院于2019年7月发布了K12人工智能教学指南，指南将K12学生需要学习的人工智能知识分成了5个主题，分别是感知、表示和推理、机器学习、人机交互和社会影响。以这5个主题为框架，设计了从幼儿园到高中的各学段目标，各学段都涉及了5个主题。每个主题下，各学段的目标呈现螺旋式上升。例如，“表示与推理”主题下K12分级学习目标为：（1）幼儿园-2年级：构建物体的模型并将模型与实体进行比较；使用决策树进行决策；（2）3-5年级：使用结构树设计一个（动物）分类系统的表示；描述AI的表示如何支持推理来回答问题；（3）6-8年级：设计一个图来表示自己居住的社区和家的位置，并应用推理判定图中到达关键位置的最短距离；使用结构树设计一个（动物）分类系统的表示；（4）为井字棋绘制搜索树；描述不同类型搜索算法的差异。
Long and Magerko 将人工智能素养定义为能够批判性的评价人工智能技术、与人工智能有效沟通和合作，在学习和生活中能够合理的使用人工智能产品，据此定义提出了人工智能素养框架支持教师们设计以学习者为中心的人工智能课程，该素养框架包括5个方面，分别是什么是人工智能，人工智能可以做什么？人工智能是如何工作的？如何使用人工智能？人们是如何感知人工智能的？
Wong, Ma, Dillenbourg and Huan 将K12人工智能教育素养分为人工智能概念、人工智能应用和人工智能伦理道德三方面。人工智能概念指的是理解基本的人工智能概念和人工智能起源，例如机器学习、深度学习和神经网络。人工智能应用指的是了解人工智能应用，例如语音识别等。人工智能伦理道德指的是理解人工智能技术面临的伦理挑战和安全问题。
我国2017年版的《普通高中信息技术课程标准》模块四《人工智能初步》中的学业要求是学生能描述人工智能的基本特征，会利用开源人工智能应用框架，搭建简单智能系统。了解人工智能的新进展、新应用，并能适当运用在学习和生活中。了解人工智能的发展历程，能客观认识智能技术对社会生活的影响。