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联合国教科文组织中小学人工智能课程蓝图解读 小学人工智能课程体系

联合国教科文组织中小学人工智能课程蓝图解读

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联合国教科文组织2022年2月发布的《中小学人工智能课程蓝图:亟需政府支持》指出,当前全球仅有11个国家开发并实施了人工智能课程,大多数国家并未将人工智能纳入中小学课程体系。基于此,联合国教科文组织从课程开发、课程融合方式、课程内容、课程实施和学习结果评估五个维度总结了人工智能建设的国际经验,并提出形成政府主导、多元参与的人工智能课程开发模式,推动人工智能融入现有课程,确保学习成果顺应人工智能时代需求,扎根人工智能基本原理等建议。

自1956年人工智能正式成为一门学科以来[1],经过60多年的发展,人工智能技术已在人类生活的方方面面得到了广泛应用。在教育领域,基于大数据和深度学习的人工智能技术彻底颠覆工业时代“输出—接受”式的师生互动方式。通过采集学习数据、分析学习模式、优化学习流程、改善学习成果以及实现管理流程自动化,人工智能为每个学生的个性化成长与全面发展创造了更加美好的蓝图。面对人工智能技术对教育系统的深刻影响,转变传统人才培养模式以满足智能时代发展需求,是建设科技强国与培养拔尖创新人才的应有之义。当前全球仅有11个国家正式实施了人工智能课程,多数国家未将人工智能课程纳入中小学课程体系。作为全球教育治理的关键领导者,联合国教科文组织认识到人工智能与教育深度融合的价值逻辑,对中小学人工智能课程实施的国际现状进行了调查,并于2022年2月发布《中小学人工智能课程蓝图:亟需政府支持》,以期为世界各国人工智能课程体系建设提供指导性框架。[2]

一、人工智能课程蓝图的逻辑起点

人工智能时代已经到来,世界各国需要设立新的教育愿景,以适应未来劳动力市场的变化。在人工智能技术发展、可持续发展需求与先行人工智能教育倡议等因素的推动下,联合国教科文组织推出了人工智能课程蓝图,以推动世界各国中小学人工智能课程建设进程。

(一)现实逻辑:人工智能技术发展是教育系统改革的重要驱动力

人工智能技术是第四次工业革命的核心。从制造业到银行业,从建筑业到运输业,人工智能技术在现代工作场所中俯拾即是。不可否认的是,人工智能与其他前沿技术的发展将造成部分现有职业的消失与新职业的涌现。一项调查显示,到2030年,全球30%的工作岗位将实现自动化,约3.75亿工人可能受到影响。[3]为了使现在与未来的劳动者胜任人工智能技术创造的新职业,实现人类与人工智能的协同共生,教育和培训机构应对技术变革趋势做出预测,将人工智能融入课程开发、课程实施、教学实践、学生评价等环节。通过创建智能化的教育环境,对学情进行数据追踪与智能诊断,为每个学习者提供独特的教育体验,人工智能可以重塑教师、学生与技术的交互方式,激发学生的自主性与创造力,为其在人工智能时代和谐生活和工作做好准备。

(二)价值逻辑:人工智能技术是实现可持续发展目标的关键抓手

联合国《2030年可持续发展议程》提出的17项可持续发展目标中,可持续发展目标4指向教育领域,重点关注幼儿教育及中小学教育普及、性别平等与教育包容、终身技能与职业培训等方面,以确保全民享有公平、优质且适合每个人的终身学习机会。[4]而人工智能在教育领域的应用,为可持续发展目标4的实现注入活力:在普及教育方面,人工智能技术可以打破时间和空间的限制,使泛在学习成为教育新常态;在提升教育的包容性方面,残障学生可以在人工智能技术辅助下实现自主学习;在确保优质教育机会方面,人工智能技术可以帮助教师收集和分析学生学习的过程性与终结性数据,使教师更好地了解学生的学习需求。人工智能在扫清教育障碍、满足学生个性化发展需求及连通正式学习与非正式学习等方面,发挥着越来越重要的作用,为可持续发展目标4的实现提供了关键着力点。

(三)政策逻辑:先行人工智能教育倡议是课程蓝图绘制的基础

联合国教科文组织十分关注全球教育发展趋势。无论是从政策影响还是从法律地位来讲,联合国教科文组织在推进世界教育改革方面一直扮演着领导者的角色。[5]随着人工智能技术的蓬勃发展,联合国教科文组织开始关注人工智能技术在教育领域的应用。2019年以来,接续发布了《关于人工智能和教育的北京共识》《人工智能与教育:政策制定者指南》等指导性文件,针对如何利用人工智能加快建设开放灵活的教育体系和如何提升决策者的人工智能胜任力等问题,提出了一系列切实可行的建议。[6]2021年9月,发起“人工智能与学习的未来”计划,2022年发布《在教育中使用人工智能的道德原则指南》。[7]在此基础上,于2022年2月发布《中小学人工智能课程蓝图:亟需政府支持》。该报告聚焦中小学人工智能课程建设,进一步凸显联合国教科文组织在全球人工智能教育改革中的引领作用。

二、人工智能课程建设的国际审视

为厘清当前中小学人工智能课程开发与实施的国际现状,联合国教科文组织分别对193个成员国和超过1万名私营及第三部门利益相关者进行了调查,最终得到29个国家、1个领地以及31个非政府组织、学术和企业伙伴的答复。基于调查结果,联合国教科文组织从课程开发、课程整合、课程内容、课程实施以及学习评价五个方面,对全球人工智能课程建设的经验进行了分析与总结。

(一)多元的课程开发模式

人工智能课程开发是动态的、不断完善的过程。根据各利益相关者的不同角色,课程开发模式可分为中央政府主导模式、政府领导下的去中心化模式、私人部门主导的非政府模式、政府委托私人供给模式四类。中央政府主导模式是指由国家级教育行政部门主导、关键利益相关者参与的人工智能课程开发模式;政府领导下的去中心化模式是指省级政府、地方政府或学校根据中央政府设立的课程标准,负责人工智能课程的开发;私人部门主导的非政府模式的关键在于灵活性,其开发的人工智能课程不仅与政府的课程框架和要求相契合,且能够针对特定国家的具体情况进行个性化定制;政府委托私人供给模式是指政府委托在信息通信技术课程建设方面享有良好声誉的私营企业开发国家人工智能课程。通常情况下,课程开发者还会对人工智能课程进行试点与评估,以判断课程设计的合理性并推动完善工作。

(二)有机的课程整合方式

人们普遍认为人工智能技术主要适用于科学、技术、工程和数学(STEM)学科,而实际上人工智能可以融入任何学科,甚至帮助教师和学校开发新课程。[8]具体而言,人工智能课程能够以多种方式整合至课程体系中,包括:独立人工智能课程,即在国家或地方课程体系中,将人工智能设为独立的学科类别,这些课程有独立的课时分配、教科书和资源;嵌入式人工智能课程,即在国家或地方课程体系中,将人工智能嵌入其他学科类别,成为计算机科学、信息通信技术、语言、数学、科学或工程等课程的某一主题;跨学科式人工智能课程,即在多学科系统中,以项目式学习方式开展人工智能课程;多模态人工智能课程,此类课程借助学校传统教学活动开展,同时辅之以非正式学习机会;灵活的人工智能课程,即学校或地区可采用一种或多种课程整合方式开展人工智能教育。无论采取何种方式,课程开发者需要以国家或地方当前的课程框架为基础,实现人工智能与现有教育体系的有机融合。

(三)丰富的课程内容类别

人工智能课程内容主要源自于学科本身的发展、学习者的需求与社会发展的需求。如表1所示,当前各国人工智能课程内容主要包括三大类别,可划分为九个领域。其一,人工智能基础课程内容主要包含最核心、最基础的人工智能概念与运作原理,旨在促进学生理解大数据及其功能,并使其具备解决现实商业或社会问题的设计思维。其二,伦理与社会影响课程内容不仅包含人工智能道德、人工智能的适当透明使用等概念内涵,为学生提供遇到不道德或非法使用人工智能时应当采取的应对措施;展示人工智能引发的劳动力流失、法律框架调整、治理机制创新等社会趋势,旨在引导学生树立正确的人工智能价值观、增强道德意识并厘清其可能造成的社会影响。其三,理解、使用和开发人工智能课程内容,包括人工智能底层技术的应用,如机器学习、深度学习、监督学习及无监督学习;人工智能科学技术的应用,如自然语言处理、计算机视觉;与编码、数学、数据科学相关的一系列复杂知识与技术,旨在帮助学生理解和使用与人工智能相关的技术与工具,并利用所学技能开发新型人工智能应用。人工智能课程涵盖内容广泛,为学生全面提升人工智能素养奠定了坚实的基础。

表1人工智能课程内容维度[9]

(四)灵活的课程实施策略

面对人工智能技术的跨学科性、复杂性、专业性等特征,课程实施者需要根据具体的课程内容与实际教学条件,制定合理的实施策略。当前,绝大多数国家主要采取以讲授法为主、项目式学习和活动式学习为辅的人工智能课程实施策略。其中,项目式学习通过创造跨学科的机会,推动学生利用人工智能技术解决个人及其社区面临的现实挑战,以培养学生的批判性思维、创业精神、沟通和团队合作技能,因而逐渐成为许多国家和企业人工智能课程实施路径的首选。这些项目既可以是有时间要求的活动,如使用人工智能软件执行翻译任务,通过机器人工具包构建和操控机器人;也可以是在教师的指导下进行的周期性人工智能项目设计,如IBM公司的“教育技术青年挑战”、英特尔公司的“青年人工智能”。同时,许多人工智能课程还采用混合教学与远程教学方式。

(五)合理的学习成果评价

学生的学习成果评价是人工智能课程评价的重要组成部分。通过对已有的人工智能学习成果框架与人工智能课程项目进行分析与归纳,联合国教科文组织从知识、技能、态度与价值观三个维度出发,构建了人工智能学习成果评价指标体系。在知识维度,通过人工智能基础课程学习,学生应当具备算法定义与应用、算法要素与过程、编程语言、编程代理与模拟等方面的知识;通过理解、使用和开发人工智能课程学习,学生应当获得人工智能的定义及其成分、人工智能发展史、人工智能中的数据应用、计算机与人类感知、产品开发流程等方面的知识;通过伦理与社会影响课程学习,学生应当获得关于伦理术语及其定义与示例、知识产权、隐私与安全、环境影响、人工智能优势与不足、伪造与虚假信息等方面的知识。在技能维度,学生应当具备算法、编程、情境问题解决、数据素养、人工智能技术、人工智能开发、人工智能应用、人工智能伦理及社会影响等方面的人工智能技能。在态度与价值观维度,学生应当在个人层面获得对信息通信技术的兴趣、坚持不懈的态度、批判性思维、创业精神,在社会层面获得善于合作与沟通、尊重他人、正直宽容等素养,在人类福祉层面获得尊重环境、推进可持续发展、献身社会公平等价值观。

在不同的学段,人工智能课程的学习成果具有不同的侧重点——小学阶段关注学生对人工智能基础知识的理解与兴趣培养,中学阶段注重人工智能技术的应用、创造及伦理意识的塑造。表2展示了中小学生在学习人工智能底层技术时能够获得的各项技能。基于学生的年龄特征与人工智能课程内容构建学习成果的评价指标体系,不仅有助于教师根据评估结果判断课程实施的有效性和调整下一阶段的课程计划,而且有助于学生明确各阶段的学习目标,针对自身的学习情况与策略进行自主评价。

表2中小学人工智能底层技术技能成果表[10]

三、关于人工智能课程建设的指导性建议

基于对全球人工智能课程建设现状的广泛调查,联合国教科文组织强调了推进人工智能与中小学课程深度融合的重要意义,并从课程开发、课程整合、学习成果与课程实施四个维度出发,为各国建设与完善人工智能课程提出了指导性建议。

(一)课程开发:遵循政府主导、多元主体参与原则

在人工智能课程的开发与实施过程中,政府的支持与管理发挥着至关重要的作用。迄今,全球仅有11个国家正式开展了中小学人工智能课程开发与实施,还有部分国家在政策文件中强调将人工智能纳入中小学课程体系,但实际并未开展相应的课程建设。联合国教科文组织建议各国政府在中小学人工智能课程建设中发挥引领作用,鼓励行业专家、学者、教师等利益相关者参与到人工智能课程开发过程中,形成政府主导、多元主体参与的开发模式。在此基础上,政府应当设立明确的课程开发与认证机制,以保证各课程开发主体的目标与国家人工智能课程目标相统一。此外,各国政府还需广泛开展人工智能课程试点,加强对本国人工智能课程实施现状的审视。通过政府委托专家小组或开发者自评的形式,测试学习者的学习成果并对教师和政府相关部门的代表进行访谈和调查,以深入了解影响人工智能课程开发与实施的促进因素与阻碍因素,为决策者提供坚实的证据基础,从而根据反馈结果调整与改进人工智能课程设计。

(二)课程整合:推动人工智能融入现有课程

为了培养适应智能时代发展的创新人才,人工智能亟需融入中小学课程体系,从基础教育阶段开始提升学生的人工智能素养。联合国教科文组织建议各国因地制宜,对各学段现有的学科课程进行整合规划,不断探索与开发适当的人工智能课程整合方式。当前,大多数国家通常选择在一门或多门现有学科中实施人工智能课程,或是将人工智能课程设置为选修课或跨学科课程。无论采用何种方式,课程开发者都需要替代或压缩一定的现有课程内容或开发更多的课外活动机会,为人工智能课程整合参与创造充足空间。此外,人工智能与现有课程的整合也依赖教师培训。教师是实施人工智能课程的主体,人工智能能否顺利融入中小学课堂很大程度上取决于教师的教学胜任力与信息素养。因此,中小学要为在职教师提供人工智能概念和教学法培训,并鼓励教师参与课程资源开发;各大高校也需将人工智能纳入职前教师培训,从而整体提升教师队伍的人工智能胜任力,使其将精力更多集中在与学生交流、反思和探索所教授的课程上。

(三)学习成果:顺应人工智能时代需求

面对以人工智能和大数据为代表的新兴技术革命,培养什么样的人是人工智能课程体系建设需要回答的根本性问题。作为社会和经济转型的驱动力,人工智能引发的技术变革必将影响技术部门及更广阔劳动力市场的人才需求。因此,人工智能课程需要帮助学生获取在人工智能时代工作和生活所必需的价值观与技能,为学生发明创造新型人工智能工具提供更多机会,并将伦理道德规范融入利用人工智能解决现实生活问题的课程情境中。课程开发者应当与课程专家、计算机科学家和教育从业者协商,在保证课程目标契合国际与国家发展战略的基础上,对学生应获得的学习成果进行界定,制定、采用和调整适龄且跨学科的学习活动。此外,课程开发者应认识到,并非所有人工智能课程均需涉及科技产品和线上工具。在课程资源有限的条件下,人工智能课程可以从理解人工智能、识别人工智能、反思人工智能的社会影响等内容出发,促进学生人工智能知识、技能、态度与价值观的发展。

(四)课程实施:扎根人工智能基本原理

人工智能技术发展之迅速可能导致依赖某种人工智能产品的课程很快落后于时代发展——在面对新的现实生活问题时,学生可能无法迁移所获得的人工智能知识和技能。因此,人工智能课程以及范围更广的信息技术与通信课程不应依赖于某一特定的技术平台、设备或编程语言。为了保障人工智能课程不与特定技术挂钩,一方面,课程实施应当植根于学生的学习成果以及人工智能技术的运作原理、过程与价值取向,而非使用某种人工智能工具的能力;另一方面,课程实施者应从根本上转变教师准备材料、课堂组织与学生评估的方式,以项目式学习为重要依托,为学生创造跨学科的学习机会,培养学生在多元情境下运用不同人工智能技术的可迁移能力。同时,政府还需加大对中小学人工智能基础设施的投资力度,合理安排教师培训、构建质量保障机制,以确保基础设施能够推进学生人工智能素养的发展。

四、结语

人工智能在工作和生活中的应用从根本上改变了人们的社会互动方式。了解人工智能是什么、它是如何运作的以及它能做什么,能够使人们更好地了解世界、维护自己和他人的权利,并且为了公共利益合理利用科学技术和数据。为了培养符合人工智能时代发展的未来人才,各国政府承担着将人工智能正式整合至教育系统的重要任务。联合国教科文组织从课程开发模式、课程整合方式、课程内容类别、课程实施策略、学习成果评价等维度,为世界各国人工智能课程开发者绘制了基于证据的课程建设蓝图。

当前,我国的人工智能课程建设已经走在世界前列,不仅印发了《新一代人工智能发展规划》《中小学人工智能课程开发标准(试行)》等文件,还在上海、北京、江苏、辽宁、山东等多个地区开展了人工智能课程试点。[11]为了建设人工智能人才高地、进一步提升国际竞争力,我国可遵循联合国教科文组织提出的指导性框架,深化人工智能课程改革,构建符合国家战略目标和国际人权与道德标准的人工智能课程体系。同时,我国还可加强对人工智能课程质量与效果的循证研究,并保障课程资源的充分性与教师培训的适切性,从多个方面推进高质量中小学人工智能课程体系建设。

参考文献

[1]刘三女牙,黄涛.人工智能与基础教育大数据应用[M].武汉:华中师范大学出版社,2019:4.

[2][9][10]UNESCO.K-12AIcurricula:amappingofgovernment-endorsedAIcurricula[EB/OL].(2022-02-16)[2022-04-07].

https://unesdoc.unesco.org/ark:/48223/pf0000380602.

[3]UNESCO.AIandeducation:guidanceforpolicy-makers[EB/OL].(2021-04-09)[2022-04-11].https://unesdoc.UNESCO.org/ark:/48223/pf00003767091=null&queryId=ffc7e26a-af07-4dbc-a7ef-c33f90908709.

[4]UNESCO.Sustainabledevelopmentgoal4anditstargets[EB/OL].[2022-04-13].https://zh.UNESCO.org/education2030-sdg4/targets.

[5]孙进,等.全球教育治理:国际组织、民族国家与非国家行为体的互动[M].北京:人民出版社,2020:119.

[6]UNESCO.BeijingconsensusonartificialintelligenceandEducation[EB/OL].(2019-05-18)[2022-04-12].https://unesdoc.UNESCO.org/ark:/48223/pf0000368303.

[7]UNESCO.Artificialintelligenceandthefuturesoflearning[EB/OL].[2022-04-11].https://en.UNESCO.org/themes/ict-education/ai-futures-learning.

[8]安东尼·塞尔登,奥拉迪梅吉·阿比多耶.第四次教育革命:人工智能如何改变教育[M].北京:机械工业出版社,2019:160.

[11]余胜泉.人工智能+教育蓝皮书[M].北京:北京师范大学出版社,2020:227.

作者简介:

王建梁,华中师范大学教育学院教授、华中师范大学国家教育治理研究院研究员;栗嘉敏,华中师范大学教育学院硕士研究生

来源:《世界教育信息》2022年第6期

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小学人工智能课程探索实践

随着人工智能技术的迅速发展和应用的不断深入,人工智能教育也引起了人们的关注。国务院在2017年印发的《新一代人工智能发展规划》中,明确要建设人工智能学科,培养人工智能领域专业人才;教育部在2018年印发的《教育信息化2.0行动计划》中强调要开展智慧教育创新研究和示范,加强学生信息素养培育,发展人工智能和编程课程。水果湖二小于2019年秋季学期引进人工智能校本课程,设立人工智能学科教研组,在各学科选拔教师作为人工智能学科教师,确立课程建设目标和开设人工智能课程的起始年级。经过三年的建设发展,水果湖二小人工智能学科在不断地探索中求发展,在发展中求创新。通过创新实践,水果湖二小人工智能特色校本课程成效显著。

一、人工智能校本课程建设

作为在小学阶段开设人工智能普及化教学的先行者,在人工智能教学内容的选定、教学计划的设计和教学方法的实施等方面,都面临着许多的困难和挑战。通过近三年的教学探索与实践,在课程建设与实施中取得了一定的实效。

1.开发人工智能校本课程

人工智能课程内容的确定,是开课的必要条件。开课初期,没有小学阶段的人工智能教学大纲指导,也没有相应的经验可以借鉴。学校引入了一部分人工智能教学资源和校外专业培训团队,对学校人工智能组的教师们进行了专业培训。和老师们一起研讨、制定了第一学期的教学提纲,选择了教学内容。为了让老师快速地掌握教学适合本校学情的教学内容,老师们利用一个暑假的时间,将一学期的教学内容进行了针对性的训练,并分课时进行教学内容的备课。有了一个学期校本课程制定和设计的经验,老师们开始探索第二、第三学期的课程开发、优化,逐渐形成了三、四两个年级的人工智能校本课程。

2.创编人工智能校本教材

我校在人工智能校本教材的应用方面,经过了三个阶段的经验积累。第一是在人工智能课程开设初期,引进了校外人工智能教学资源。经过老师的甄选,结合学生的基本情况,确定了一学年的人工智能教学内容与提纲。人工智能教研组几位教师将选择的内容进行整理,形成学校开课初期的教学内容。第二是在开课的过程中,不断地总结、研讨和优化,将教学内容进行二次整理和收集。于开课的第二学年,形成学校的人工智能校本教材。第三是对标国家课程,对教学内容进行再优化处理。

学校于2020年成功申报中央电教馆的小学阶段人工智能实验校,央馆为每所实验校配备了实验教材。学校按照实验校的要求,选用了实验校教材的部分内容进行上课,对原有的校本化教材进行了整合和优化,形成了学校现有的人工智能校本教材。

二、人工智能课堂教学与实践

1.落实常规教学任务

从2019年起,学校将人工智能课程纳入到学生的班级课表中,认真落实每周1课时的教学任务,每学期共20课时。教师的课堂教学标准对标综合实践课程的要求,做到有学期教学计划,每课有教案、课后有教学反思;上课学生做到每课一得,有课堂笔记,有操作实践。使教学任务落到实处。

2.规范课堂教学管理

人工智能课堂参照小学综合实践课堂的形式进行教学,对学生在实验室上课进行规范管理。学生以班级为单位,进行小组管理的模式,每6人为一个小组,每2个人分配一套设备。注重学生的学科素养的培养,培养学生在小组合作学习的环境中,学会合作学习、学会分享学习工具和内容。

3.开展学科教研活动

要想开展好人工智能学科教学活动,必须要抓好教研活动。为了及时总结教学过程,人工智能学科每周一下午定期开展学科教研活动,老师们聚焦上一周的教学内容,认真梳理课后反思,开展研讨活动。对下周的教学内容的知识点进行归纳,每次教研活动都有收获、有进步,切实做到了教研为教学服务。

三、开展人工智能普及课程

在小学开展人工智能课程对学生来说是一件非常有益的事情,图形化的编程界面和卡通化的机器人给学生带来了浓厚的乐趣。以此为出发点,学校开展人工智能课程,是基于普及和普惠两个层面的。

1.采用大班额授课的方式,尽可能的更多地学生受益。了解、学习人工智能知识和技能。

2.学校以三年级为起点,开设人工智能课程。有效的节约了学生、家长的时间和经济成本,让学生在课内完成人工智能知识体系化的学习。

四、人工智能课堂中双师模式探索

人工智能课堂与传统课堂的区别在于学生自主探索的时间更多、更灵活,我校现有三、四年级学生都为大班额班级,每个班的人数均超过50人。这么多的学生同时上课,一位老师根本没有办法完成辅导工作,再加上上课所用到的机器人和平板电脑经常会出现故障,如果不能及时解决,那么一常课下来,学生将学无所获。考虑到这些因素,学校在人工智能开设初期就配备了双师,即两位老师进班上课。在近几年的实践中,取得了一些经验:

1.双师的角色定位

在前几次的教学中,教师和学生都觉得有点奇怪。一是一堂课中两位教师,到底谁是主讲、谁辅导;二是一节课中,出现了两个老师,学生到底听谁的,学生也拿不准。三是经常出现,讲课的老师讲完后,另外一位大声的补充;四是两位老师的站位等一系列问题。

2.双师的角色分工

经过一段时间的磨合,老师和学生形成了一种默契。第一是两位老师的分工更明确了,两位老师轮流主讲,另一位老师做好辅导工作;第二是学生的辅导老师也基本固定了;第三是两位老师在课前对本课的教学内容进行了分工,课堂中配合更默契了。

五、人工智能学生素养提升

1.学生人工智能素养提升

在学校人工智能学科开设初期,人工智能学科设立了学生人工智能普适发展和人工智能特色发展两个目标。首先,基于学生的体验、感知和理解人工智能技术,同时深化人工智能创新教育课程的常态化开展,结合学生人工智能素养发展明确教学目标与评测机制,引导学生学习体系化的人工智能知识。同时,对学生学习的人工智能知识进行评价。学期末,我们采用了学生平时学习情况+期末测查的方式进行。另外,“畅言智AI”是一款可以存储学生学习过程的软件系统,在开学初期,我们为所有学生创建了一个账号,一学期下来,所有的学习内容都可以保存,所以到学期末的时侯可以通过平台查看学生的学习情况。

2.组织人工智能社团活动

在本学年中,为了提升学生的学习兴趣,让学有余力的学生可以找到继续提升的空间,学校面向已开设人工智能课程的班级,择优选拔近30名学生参加社团学习。在学习中,授课老师会根据学生的年龄段分成不同的组别,进行科学的指导,并选拔学生参加湖北省信息素养提升竞赛活动。

六、关注人工智能学科教师发展

人工智能学科的5位老师虽然来自不同学科,但对本学科的学习、研究很深入。在近三年的教学实践中,将个人发展与人工智能学科发展紧密的联系在一起,为学科的发展做出了贡献。同时,也促进了教师个人素养的发展与提升。

1.以研促教,提升学科素养

人工智能是一门新学科,要学习的内容多,知识点杂。通过落实每周一研、每学期集体分工备课、反复修改人工智能校本教材内容,可以提现出人工智能学科教师的认真、扎实的学业精神。教师在这些活动中,不知不觉的掌握了更多地人工智能学科知识和教学方法。

2.反复试教,上好研究课

从教研组成立起,人工智能学科就定好了教师发展规划。其中,在教学方面,要求每学期集中打造1-2节研究课。在短短不到三个学期的时间里,人工智能教研组有位老师都分别执教了一节以上的研究课。教学设计立足教、备、研三个方面,反复研讨、打磨细节,每次课至少上3次以上,确保教学环节精准、科学、合理,学生接受度高,对学习内容兴趣浓厚。

3.承接校外活动,促进教师发展

2020-2021学年,学校分别承接了中央电教馆组织的中小学人工智能教育试点工作(小学阶段)启动暨培训会、“中央电化教育馆人工智能教育实验校”武汉实验校研讨展示课活动,在这两次活动中,人工智能组分别有4位老师执教了人工智能示范课(双师),并进行了开课经验分享。在上展示课、示范课的过程中,全组参与磨课,设计教学环节,有效地促进教师的学科发展。

4.组织教师参加各级各类的比赛

在提升教师教育教学能力的同时,还要培养教师及时总结的能力。故在2019-2021年期间,分别组织教师参加湖北省中小学人工智能教学资源评比和省、市、区级的论文和案例评比。

七、人工智能学科教学实践成果

1.进一步打造人工智能普及课程,根据央馆的国家课程体系创编了校本教材。

2.10月正式获批中央电教馆的小学阶段人工智能实验校(全国33所)。

3.承接了由中央电教馆组织的中小学人工智能教育试点工作(小学阶段)启动暨培训会,刘小杰校长代表学校分享了我校人工智能的建设和开课情况,王涛、汤帆两位老师展示了一节人工智能示范课。活动过程在中央电教馆官方网站进行了专题报道。

4.11月武汉央馆小学人工智能实验校(5所)正式启动,按照央馆的实验校选课要求,我校完成人工智能实验教材内容的选课。在“中央电化教育馆人工智能教育实验校”武汉实验校学习分享会上,我校进行了课题实验计划汇报。

5.组织教师参加湖北省2020年度中小学人工智能教学资源评比,6名老师均获奖。

6.组织教师参加湖北省教育信息化发展中心、武昌区新技术新媒体论文比赛均获奖。

7.2021年3月,我校承办了“中央电化教育馆人工智能教育实验校”武汉实验校的研讨展示课活动,熊勇、董傲文两位老师执教了人工智能课《无人超市》,得到了与会领导的一致好评。当天的活动还得到了楚天都市报的专题报道。

八、下一步发展思考与规划

人工智能学科作为学校最“年轻”的学科,在短短不到三年的发展中,通过对人工智能教学资源的引进来,教学师资培养送出去。在严格对标国家课程标准的基础上,对教学资源进行二次、三次开发。积极探索水果湖二小人工智能教育特色课程教学模式,让普及、普适、普惠课程目标落到实处。在提升教师教学水平的同时,促进学生人工智能素养的培养。人工智能在我校教学实践中,达到了学校预期的目标。下一步学校将聚焦人工智能赋能学科发展,立足学生教学过程评价、分析,学生德育评价等,实现人工智能全面为学校教育教学服务。

中小学人工智能课程体系探讨

CCFYOCSEF上海于2020年4月18日成功举办了主题为“中小学人工智能课程体系探讨”的线上论坛活动,邀请了来自复旦、湖南长郡中学、上师大、华南理工等教学及人工智能领域的知名学者,与大家分享本次论坛探讨中小学人工智能课程体系建设,以期为中小学人工智能课程内容的建设提供参考,从培养定位、目标、方式以及师资等方面开展讨论,包括人工智能与机器人科普、编程与计算思维、中小学人工智能教育现状与发展、师资培养以及人工智能应用场景等。

此次线上论坛由CCFYOCSEF上海主办,华东师大、伯乐码协办。论坛执行主席为CCFYOCSEF上海通讯委员黄泽良,CCFYOCSEF上海AC委员何道敬,微论坛执行主席为CCFYOCSEF上海AC委员段圣宇。

第一个分享的主题为:人工智能与机器人

张文强

张文强长期从事机器人、人工智能、医疗信息化、智能装备等方面的产学研工作。在此次探讨会中首先从十年前研制的“爱家一号”智能机器人说起,谈到智能机器人的现实意义,来解决一下场景的问题。

生动形象的引入今天的主题,在结尾表示到:在教育领域,“新工科“建设一直是十分重要的环节。人工智能能够很好的与传统理工科、人文学科、医理等相结合。

反推到中小学教育,中小学学生具有很好的创新意识与发散思维,因此在中小学阶段开展人工智能教育可以更好的促进人工智能产业本身,以及其它交叉领域发展。

第二中小学编程普及教育与计算思维培养

谢秋锋

湖南长郡中学高级教师

NOI国际信息学高级教练

CCF会员杰出演讲者

谢秋锋以一个NOI编程教育中的具体例子,为我们展示了NOI中计算思维提升的引导过程与培养。除思维的培养外,对编程实践能力的训练也是NOI竞赛的关键部分。两者组成了对计算思维的培养。

就这NOI竞赛的例子聊到近年来中小学信息技术的课程体系已从早期的常规课程发展到编程思维的引入,中小学编程普及教育有利于为社会培养更具创新能力与适应能力的人才,同时也能很好的培养计算思维。

所以新时代下,人们应具备基于现代计算技术和计算环境下分析问题和解决问题的思维能力,而从青少年就开始培养这种思维能力,也是国家人才战略的关键!NOI编程教育如果能移植到普通教育的体系中,让所有孩子都能接触这样的编程教育,培养计算思维与创新能力,对于整个社会将有积极作用。

第三个分享的主题为:人工智能教育在中小学学科领域中的起步

余安敏

上海市特级教师、特级校长,正高级教师,教育部教育资源建设专家委员会委员、教育部“国培”专家。国家课标审核专家

信息技术学科教材主审;上海市教育学会中小学信息科技理事会副理事长,上海市教师学研究会综合委员会副主任,上海市教材编制指导专家委员会委员

余安敏在此次探讨会上还给我们带来了一位神秘嘉宾——奚骏。奚骏是上海市复兴高级中学信息部主任,上海市名师名校长工程培养对象,教育部规划教材主编,“全国中小学信息技术创新与实践”优秀指导教师。

两位老师就“人工智能教育在中小学学科领域中的起步”这个话题为我们带来精彩报告。

余安敏和奚骏从一个人工智能教育的实践案例(此案例研究人工智能在智慧教育的应用,其次也从人工智能技术的硬件入手,最后需要探索教学项目的活动)引入。人工智能教育中一个重要环节是引领共研,包括师生间的合作共研、学校间的共研、不同层面学生的合作共研。虽然现在人工智能教育中仍存在一些困难和困惑,但是目前我国在人工智能教育领域已经有重要的教材,以及明确的背景及定位。

 

第四个分享的主题为:中小学人工智能教育课程建设思考与实践

张波

 

张波提到中小学人工智能教育是国家发展人工智能的“第一粒纽扣”。目前需要解决以下三个重要的问题:

1.如何快速导入并激发中小学生在人工智能领域的兴趣

2.如何将教学设计落地到实践

3.如何让人工智能的学习具备渗透性及持续性;

在开展中小学人工智能教育的过程中应注意以下几点:人工智能课程应与中小学所有对应的课程建立纽带;在评价体系生应突出过程性、思维性和路径性;人工智能课程需要与计算机课程有明确的区分;需通过长期学习,并结合生活中的学习,共同促进中小学生在该领域的教育过程。

另外,学习空间也是人工智能教育中重要的部分,注重体验感的培养。

最后,在师资力量上,教师应在真正理解学生的基础上,进行教学的设计和推演,同时改变评估策略,把更多注意力转移到过程性的观察上。

第五个分享的主题为:从知识表示看中小学人工智能课程

黄翰

华南理工大学软件学院教授、博士生导师

广东省特支计划科技创新青年拔尖人才、珠江科技新星获得者,兼任中国仿真学会智能仿真优化与调度专委会副主任

中国工业数学与应用数学学会数据科学与人工智能专委会副秘书长

广东省软件工程教学指导委员会主任

广东省计算机学会软件工程专业委员会秘书长

广东省人脸识别工程技术研究中心副主任

CCF高级会员和IEEE高级会员

黄翰表示,目前国内的中小学人工智能课程仍存在一定的问题,特别是课程缺少完善的课程内容体系。

设置中小学人工智能教育的目的在于四方面:科普、拓展数学思维、拓展计算机实践能力以及培养课外兴趣。

在讨论中黄翰也提到中小学人工智能教学可以和高校合作,利用高校在人工智能领域的案例与资源,让中小学教师能更清晰的看到人工智能在一线的应用情况与最前沿的研究。

黄翰指出,人工智能不等于计算机编程技术。对中小学来说,更重要的是计算思维的培养,这需要我们一方面重视知识表示相关的数学教育,同时也需要在计算机实践教学上多下功夫,最后也需要着重发掘学生的兴趣,因材施教。

思辨环节

1、中小学人工智能教育如何合理设置课程?

2、中小学人工智能教育与基础学科的关系是什么?

3、人工智能教育采取在线教学是否适合?

中小学人工智能教育如何合理设置课程? 

余安敏:

第一,对于已有课程系统的内容,需要选择性的,根据课标与教材开展教学;第二,在教学计划以外,需结合市场与社会应用,老师可以创新性、开放性的开放这方面的课程内容。

谢秋锋:

信息技术课及人工智能课程需要更为系统,避免在不同阶段重复性的教学,此外应积极开展中小学的编程课程,培养学生在此方面的兴趣。

张波:

人工智能课程设置上应保证三个同步原则,让所有学生共同起步;课程设置与学生所在年龄段相匹配,在保证有一定知识积累的情况下开展相应课程;最后,课程需要与当前技术趋势同步。另外,课程设计还应考虑学校、机构本身的特色。最后,还需保证足够的师资储备,设置专职教师,有利于长期的学习。

奚骏:

高中必修课程中已纳入一定的人工智能模块,中小学目前也在逐步跟进;在选修课程上,应于老师本身的兴趣和特长相结合;在社团内的教育上,应从学生本身的兴趣出发,老师起到启发与引导作用。

黄翰:

必须以科普为底线,在有足够师资的情况下,结合国家教学大纲,让学生能把所学的数学知识和计算机知识与人工智能课程相结合;最后,通过开展竞赛等活动,激发学生对人工智能的兴趣。

中小学人工智能教育与基础学科的关系是什么?

谢秋锋:

就目前高中角度来说,应用类课程,如多媒体技术,应作为基础学科的辅助;开发类课程,如编程教育,应与基础学科并驾齐驱,共同发展,互相渗透。

余安敏:

学科之间的关联和融合非常重要,人工智能教育与中小学的必修课程,如语文、数学、英语、物理等,密切相关,需要让学生能够通过一门课程能够将知识迁移到其它课程,并具备创新能力。

奚骏:

首先需要研究课程标准,其次需要深入的研究信息、通用技术与数学几门课程的核心思维与技术,以上三门基础学科与人工智能技术有比较密切的直接关联。

黄翰:

除以上谈到的语文、数学等学科外,生物、化学、物理与人工智能的交叉也需要重视,目前国际上很多“卡脖子”的技术与以上学科也有关联,因此至少需要从科普的角度进行相关的融合和教学。

人工智能教育采取在线教学是否适合?

谢秋锋:

在线方式可以提高学生的自学能力,主要体现在回放功能的合理使用,另外在线教学可以打破地域和时空的限制,拓展自己的知识面。但对人工智能教育来说,实践教学同样重要,因此线上线下教学的结合才是更为合适的方式。

余安敏:

通过目前的调查评估,还需要考虑在线教育资源的组织,包括师资、实验条件等还需提高,另外在此领域的尚在起步阶段,经验不足。因此,对于在线教学,可以对教师进行更多的培训,可以采用在线培训的方式。但对于中小学教育,线下教育仍然必不可少。

张波:

在线教育与线下教学的融合会成为上海未来教学模式的新常态。人工智能领域目前的师资队伍比较奇缺,而感兴趣的学生较多。在这种情况下,在线教学可以将优秀的资源覆盖出去。但是在线教学仍不能完全替代线下实践环节,目前仍需探索。

提问与解答

1、微论坛听众提问:有的AI教程,在简单介绍人工智能是什么的情况下,在孩子们对数据结构,对算法一无所知的情况下,孩子们真的能够理解吗?如何系统化设计人工智能科普课程,这个度如何掌握?

黄翰:

了解是目前的底线,开设课程需考虑学生的,在难以保证学生的兴趣的情况下,站在孩子的角度进行教学,根据学生当前的知识背景进行教学非常重要。

2、微论坛听众提问:学习编程真的是消除游戏瘾的灵丹妙药吗?

谢秋锋

这个实际案例回答的这个问题

 

3、在线听众提问:在人工智能领域中,哪些知识是最为稳定且价值较高的?

黄翰

就目前来说数学是比较稳定的知识,另外在人工智能领域中算法的设计思想也是很稳定的,就算这个世界离开了计算机,也还是要用这套东西去思维。还有就是语文(母语思维方式以语文为载体)也是十分重要的。

韩国宣布人工智能引入小中高课程 浙江也行动

0分享至快科技今日(6月10日)消息,韩国教育部表示,为满足对多样化学习内容日益增长的需求,将从2025年开始在中小学引入人工智能(AI)数字教科书。

从2025年春季开始,韩国小学三、四年级,以及初一和高一的学生将使用国语、数学、英语、信息科技AI教科书,并计划每年扩大应用科目和年级,2028年以前实现全面覆盖。

其实在这之前,浙江也打响AI进入中小学第一枪:宣布人工智能将成为浙江中小学基础性课程,北京、广州、深圳、长沙等地也积极展开AI中小学课程教育。

此外,浙江省温州等市教育局就已经提出:将人工智能列入温州中小学课程体系中,到2025年,将建成1000所人工智能实验校,实现人工智能教育全覆盖。

如今,人工智能时代已经来临,学习要从娃娃抓起,人工智能逐渐纳入中小学课程体系,对教育教学提出了更高要求,这是教育改革的大势所趋。

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