中小学人工智能课程的设计原则与实践范例
以下文章来源于中小学数字化教学，作者卢宇等
中小学数字化教学
《中小学数字化教学》（CN10-1490/G4）系教育部主管、人民教育出版社主办的国家级教育专业期刊，主要服务于运用信息技术改进教学的中小学教师、教研员、校长，以及师范院校师生和科研院所的科研人员。本公号是刊物“纸数联动”的支撑平台之一。
随着人工智能技术的不断发展及其对社会生活所产生的广泛影响，世界各国都开始重视在基础教育阶段实施人工智能教育，以培养适应智能社会的创新型人才。美国人工智能促进协会（AssociationfortheAdvancementofArtificialIntelligence,AAAI）启动了美国K-12人工智能教育行动计划。英国强调在基础教育阶段，需要让学生对人工智能有必要的知识储备和基本理解。欧盟发起“1%的欧盟公民掌握人工智能基础”倡议，并建立“人工智能基础知识”在线课程。我国也高度重视中小学阶段的人工智能教育。
2017年7月，国务院发布《新一代人工智能发展规划》，提出“在中小学阶段设置人工智能相关课程”。2018年4月，教育部《教育信息化2.0行动计划》强调，要构建人工智能多层次教育体系，在中小学阶段引入人工智能普及教育。2019年2月，教育部发布《2019年教育信息化和网络安全工作要点》，指出要推动在中小学阶段设置人工智能相关课程。一些省市也积极开展了对中小学人工智能教育的实践探索。
但这些探索还较多停留在政策制定、课程整体架构以及课程实施策略等理论层面。为从实践层面提升课程设计与教学实施质量，本文给出中小学人工智能课程设计的基本原则及范例，为中小学教师开展人工智能教育实践提供科学可行的示范性路径。
当前我国中小学
人工智能教育存在的问题
在国家政策的推动下，人工智能教育在我国发展迅速，北京、广州、深圳、天津等多个城市相继设立实验校并建设了多种形式的校本课程，积极推进中小学人工智能教育。但在具体实施的过程中还存在着一些问题。
（一）课程定位较为模糊
由于广大教育管理者和一线教师普遍缺乏对人工智能学科的清晰认识和深刻理解，容易将其与编程教育、创客教育或机器人教育等混淆。很多学校开设的人工智能课程，只是将原有的图形化编程课程或机器人课程进行简单修改，其中大量的课程内容和实践活动甚至完全一样。课程定位的模糊化导致了教学内容背离了人工智能知识体系，也难以体现人工智能学科本身的基本思想和重要概念，有悖于国家倡导中小学人工智能教育的初衷。
（二）教学内容的难度分化较为严重
有些学校的课程设计，将人工智能学科大量的抽象模型和理论直接引入课堂。然而，学生很难具备所需的认知和逻辑思维能力，因此易对课程产生抵触情绪，失去对人工智能知识的学习兴趣。有些学校的教学内容则只强调体验式学习，大量进行简单的实践活动。这类活动通常可以在课堂活动中吸引学生的关注和兴趣，但人工智能知识的学习却停留在浅层水平，学生很难在此过程中体会和学习到人工智能领域的重要知识和基本思想。
（三）教师缺乏专业知识储备，缺少相应教学策略
人工智能学科的专业性特点对中小学一线教师的教学设计能力提出了较高的要求：一方面教师需要具备一定的专业理论知识，另一方面需要理解和选取适当的人工智能应用案例。然而，多数教师没有进行过系统的人工智能课程学习，专业知识薄弱且缺乏将抽象理论融入教学的策略。
中小学人工智能课程
设计的基本原则
上述问题造成了中小学人工智能课程设计与教学实施质量不高的现状。针对这些问题，国内外相关组织和学者对中小学人工智能课程的定位与教学内容进行了积极探索，并给出了中小学人工智能教育的关键概念。我们在关键概念的基础上提出了适用于中小学人工智能课程设计的基本原则，以帮助和指导一线教师更好地实施人工智能课程。
（一）中小学人工智能教育的关键概念
美国计算机科学教师协会（ComputerScienceTeachersAssociation,CSTA）联合相关行业组织成立中小学人工智能教育指导工作组，发布了美国中小学人工智能教育的指导意见。该指导意见将中小学人工智能教育的教学内容划分为五大关键概念：感知（perception）、表示与推理(representationandreasoning)、机器学习(machinelearning)、自然交互(naturalinteraction)和社会影响(socialimpact)。
具体而言，“感知”指人工智能技术可以使用各类传感器获取客观世界的信息，如利用GPS传感器获取经纬度信息。“表示与推理”指人工智能技术可以对客观世界的信息进行合理的数据化表示，并在此基础上进行各种逻辑推理，如基于知识图谱构建自动问答系统；“机器学习”指人工智能技术可以基于客观的世界信息进行学习，从而改善自我性能，如利用神经网络模型构建人脸识别系统；“自然交互”指人工智能技术可以帮助智能机器与人类开展自然交流，如利用自然语言处理技术构建智能音箱；“社会影响”指人工智能技术可能对人类社会产生正面或负面影响，如自动构建的推荐模型可能带有性别或种族偏好。
（二）中小学人工智能课程设计的基本原则
这些关键概念可以较好地帮助教师规范和组织中小学人工智能课程的内容，但如果缺乏课程设计的原则与策略，教师仍难以科学合理地实施教学。因此，我们提出适用于我国现阶段中小学人工智能课程设计的三项基本原则。
一是注重对人工智能领域基础性知识的掌握。人工智能领域涉及的知识面广，大量专业知识抽象且难以理解。同时，人工智能领域知识更新速度快，很多新的知识和模型尚未受到时间的检验。因此，在课程设计过程中应注重对本领域基础性知识的教学，而不应该盲目地“求全”或“求新”。
二是强调不同主题内容间的横向联系。人工智能课程设计在突出不同基础性教学内容的同时，需要强调各项内容之间的横向联系，使学生能够逐步认识到不同教学内容间的内在和外在关系。同时，课程设计与实践内容需要由浅层到深层，从而培养学生的知识整合与创新迁移能力。
三是有区分度和进阶性。学生是发展着的个体，随着年龄的增长，认知水平也会不断发展，不同个体间发展的速度和质量也不同，即使在相同学段也会存在认知能力的差异。因此，围绕已经确立的基础性教学内容，需要设计符合学生认知规律的进阶性教学目标和课程案例。这些教学目标和课程案例之间要有较好的区分度和承接关系。在课程的设计和实施过程中，还要尽可能进行逐层分解和分层讲授，并以现实生活中的实例进行关联和总结。
基于课程设计基本原则的
案例开发与实践
人工智能学科知识点覆盖广、跨度大且应用性强，因此教师可以从生活中选取丰富有趣且具有实践意义的主题进行设计。基于中小学人工智能课程设计的三项基本原则，我们进行了相关示范性案例的设计与开发，以帮助教师理解和运用这些原则，从而更好地进行教学设计和开展课堂实践活动。
（一）课程设计应注重对人工智能领域基础性知识的掌握
我们首先以“自然语言处理中的情感分析”为例。本课程的教学目标是“初步了解自然语言处理以及情感分析技术的基本思想，能够运用情感分析技术设计方案以解决现实问题”。自然语言处理中的大多数模型和算法较为复杂，我们选择其中基础性的关键概念以及较容易实施的“情感分类”任务进行设计。在学生完成“情感分类”的任务中，教师介绍典型的自然语言处理步骤、基础模型与方法。同时，教师创设特定的任务情境，引导学生针对“线上课程评论”的情感色彩进行自动分类。课程设计的基本思路如图1所示。
▲图1“自然语言处理中的情感分析”课程的基本设计思路
首先，教师进行情境创设和导入，引导学生从自己的生活经验出发，对当前线上教学存在的问题进行评论。其后，教师启发学生思考和讨论机器可否自动理解这些评论的感情色彩，从而顺水推舟，介绍自然语言处理和情感分类的基本概念。在此过程中，教师也可以利用目前诸多的人工智能云服务平台，让学生直接体验当前自然语言处理的各类应用，激发其学习兴趣与动机。之后，教师讲解基于文本的情感分类的典型步骤，包括文本预处理、分类模型构建等。这一部分可采用可视化的方式让学生学习模型训练的基本过程与思想。图2是基于课程评论的文本信息进行情感分类的体验式学习界面。最后，教师让学生基于图形化编程工具自主设计或完善已有程序，解决现实中的文本情感分类问题。
▲图2基于课程评论的文本信息进行情感分类的体验式学习界面
以上对“自然语言处理中的情感分析”课程的设计，以自然语言处理的基本概念与简单易懂的文本情感分类任务作为教学重点，体现了“应注重对人工智能领域基础性知识的掌握”的课程设计原则，也可以作为教师在教学实践中的具体案例。
（二）课程设计应强调不同主题内容间的横向联系
我们以“智能垃圾分类”为例，将人工智能领域的不同技术和关键知识进行横向联系，设计完整的案例。当前，垃圾分类是社会关注的重点和难点问题。人工智能技术为垃圾自动分类提供了可能。然而，要完成一个完整的垃圾自动分类任务，需要利用多项人工智能技术和相关知识。图3给出了该课程设计的基本思路。
▲图3“智能垃圾分类”课程设计的基本思路和示例
总体上，学生可将垃圾分类任务分为机器感知、机器学习以及人机交互三个技术环节。各技术环节之间通过共同完成该任务进行横向联系。在机器感知环节，可以设计相应的教学内容，让学生体验智能垃圾桶基于视觉的感知和基于听觉的感知功能，从而引入对图像识别和语音识别的学习；在机器学习环节，教师可以介绍图像识别和语音识别的基础性模型和原理，如图像识别领域中最常用的卷积神经网络模型等；在人机交互环节，教师可以设计小组合作学习活动，让学生思考如何使智能垃圾桶更好地与人类交互，包括如何自动控制垃圾桶的打开与关闭，是否让垃圾桶为投放者讲解垃圾分类知识以及垃圾的正确投放方式等。需要注意的是，在中小学阶段，应避免对较为复杂的模型和算法进行直接灌输。例如，对于基于卷积神经网络的图片识别模型，只需要让学生了解其基本原理和作用。另一方面，课程设计需要由浅入深。例如，在人机交互环节，教师引导学生思考并讨论智能垃圾桶的交互功能后，可以逐步引入智能控制或自然语言处理的相关教学内容，从而培养学生的知识整合与迁移能力。
以上“智能垃圾分类”的设计思路，体现了“应强调不同主题内容间的横向联系”的课程设计原则，教师也可以将其作为教学案例在教学实践中使用。
（三）课程设计应有区分度和进阶性
我们以“表情自动识别”为例，针对不同学段的学生设计进阶性教学内容，帮助不同认知水平和能力的学生学习人工智能课程。图4展示了“表情自动识别”进阶课程设计的基本思路。
▲图4“表情自动识别”进阶课程设计的基本思路
在初级阶段，教学设计应以学生的体验和讨论为主，不要涉及过于复杂的表情识别模型等内容。第一步，教师可以引导学生观看视频，猜测人物表情，让学生思考“人是通过哪些面部特征识别出表情的”，进而深入思考“如何借鉴人类的识别方式，让智能机器学会识别快乐和难过的表情”。第二步，教师可以通过设计动画等教学资源，让学生通过交互方式，体验监督式机器学习的训练过程和基本思想，进而引导学生认识到，机器可以和人一样通过学习来识别表情。第三步，教师鼓励学生讨论情绪对人们生活的影响，以及如何应用表情识别技术帮助人类管理情绪。初级阶段的教学设计，应以体验和讨论方式为主，以直观的方式让学生理解智能机器表情识别的基本过程和方式。
在中级阶段，教师介绍表情识别模型的具体构建过程，让学生理解其中的关键概念。第一步，以达尔文对人类和动物表情的研究导入，引导学生思考如何让机器具备表情识别的能力。第二步，以生活中对橘子好坏分类的情境进行类比，讲解机器学习中的分类概念。第三步，通过“数据准备、特征提取、模型训练、分类输出”四个基本步骤的演示，让学生逐一理解并能够搭建表情识别程序的相应模块。中级阶段的教学设计，应侧重让学生建构和理解基本概念，尤其要理解机器学习中的训练数据和分类模型，同时须避免出现编程过程中机械模仿的情况。
在高级阶段，教师可以进一步引导学生深入学习表情识别模型，让学生了解具体的算法与模型参数的意义，能够通过实验体会到如何调整和改进模型，提高表情识别的准确率。第一步，教师介绍表情识别技术在生活中的应用，让学生感受表情识别技术的应用前景。第二步，让学生理解表情识别是监督式机器学习中的分类任务，引导学生收集一定数量的快乐和难过的表情图片，利用平台开展模型训练，并记录识别结果。第三步，教师讲解所涉及的人工神经网络模型的参数，引导学生调节不同参数的大小，并记录和比较相应模型识别的准确率等指标。高级阶段的教学设计，应强调让学生对抽象算法和较为复杂的模型结构的深入理解，对比和观察不同模型或不同参数组所造成的表情识别分类结果的差异。
以上“表情自动识别”案例，体现了“课程应有区分度和进阶性”的课程设计原则。在教学实践中，以上进阶性课程设计可以应用于不同学段的学生群体，也可用于相同学段但认知能力不同的学生群体。
总结与建议
本文介绍了中小学人工智能课程设计的三项基本原则及其示范性案例，为一线教学提供了具体的教学参考。希望以此抛砖引玉，让更多的一线教师进行体系化思考，设计出更多优秀的课程案例，从而促进人工智能课程在基础教育阶段的科学化、系统化、普及化。优质的中小学人工智能课程需要根据实际需求迭代开发和改进，同时还需要注意以下两点。
一是根据实际情况灵活划分课时。由于不同地区、不同学校的人工智能课程开设情况不同，建议教师在利用课程案例开展教学时，根据学生的实际学习情况，灵活划分课时。如果学生较难掌握当前的教学内容，教师可以延长课时或简化内容；如果学生可以较快掌握教学内容，则可与下一阶段的教学内容适当重组或合并，从而满足学生的学习需求。
二是根据实际情况灵活调整教学形式。以上课程设计目前主要以线上教学形式为主。教师在实施课程时，可以设计线上线下融合的课程，融入小组协作学习、线下讨论、课后调研等多种形式，从而进一步提升教学效果。人工智能课程并不拘泥于特定主题或特定的实践形式，主题选取应尽可能贴近生活，实践形式可以借助不同的人工智能服务平台或开源系统。
（文章来源：《中小学数字化教学》2021年第4期，作者卢宇系北京师范大学教育学部副教授、博士生导师，未来教育高精尖创新中心人工智能实验室主任；张黎楠系北京师范大学教育技术学院研究生；夏梦雨系北京师范大学教育技术学院本科生；余胜泉系北京师范大学教育学部教授、博士生导师，未来教育高精尖创新中心执行主任。）
中国青少年科技辅导员协会
提醒广大科技辅导员
戴口罩勤洗手少集会
不给病毒可乘之机！
原标题：《中小学人工智能课程的设计原则与实践范例》
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。
10个人工智能教育应用案例入选国家级学术性期刊！
0分享至近期，《中国教育信息化》杂志社出版2021年12月增刊，公布了2021年度全国人工智能教育应用典型案例，其中，优必选人工智能教育业务落地的项目校共计10个教学案例成功入选，充分展示了优必选科技开展人工智能教育以来的显著成果。《中国教育信息化》杂志是教育部教育管理信息中心主办的国家级学术性期刊。为助推人工智能赋能高质量教育体系的应用模式培育和创新,《中国教育信息化》杂志社在2021年底面向全国征集人工智能教育应用案例，并组织专家评审，最终遴选出68个典型应用案例。优必选科技落地项目校选送的10个教学案例成功入选，为教育主管部门和学校开展人工智能教育教学活动提供了示范经验。下面让我们一起了解一下上榜案例的精彩内容吧！区域发展类《区域推进中小学人工智能教育的奎文实践》—潍坊市奎文区教育科学研究院为了保证人工智能教育的有序开展，奎文区结合学校实际提出了常规要求和底线标准。常规要求：学校在小学3-6年级，初中7-8年级开设人工智能教育；课程单独开设，建议每周1课时，提倡两课连排；组建人工智能社团或兴趣小组，统筹利用延时服务和社团时间，每周活动不少于2次；学校承接课题研究（或项目）并挖掘提炼典型经验，每年开展人工智能、创客节等创新实践活动，学生作品获得省级以上奖励；开课达到常规要求的学校，认定为奎文区中小学人工智能教育实验学校。底线标准：学校统筹安排信息技术、编程、人工智能等相关课程，其中编程和人工智能课时依据各校实际，每学期不少于5课时；每周社团或延时服务活动不少于1次；每年参加教育部门组织的人工智能、编程等竞赛活动。《中小学人工智能教育普及应用路径探究》—杭州市余杭区教育发展研究学院、余杭区人工智能教育基地自2019年起，余杭区根据区域特点，确立了“统筹规划、全员推进、点面结合、优质发展”的人工智能教育工作思路。依托“标准校+中心校+基地”三级部署体系，建立由区教育局统筹、区教研室协助、各学段教研员以及基地校长、项目校校长负责的自上而下的三级行政部署体系。明确基地校的核心地位，由基地校辐射2大中心校，进而助推50所中小学普及人工智能教育。《面向中小学人工智能教育的“三聚焦·三链接”模式研究》—杭州市临平区教育局、杭州市临平区人工智能教育基地临平区教育局针对临平区地域特点，按照“统筹规划、全员推进、点面结合、优质发展”的工作思路，依托“标准校实验室+中心校实验室+基地校实验室”的三级体系，在区内公办小学、初中、普职高中46所学校全覆盖式开展人工智能教育。经过一年多的实践探索，临平区教育局研究总结出了面向中小学人工智能教育的“三聚焦•三链接”模式，打造人工智能教育品牌“临平样板”。临平区教育局的“三聚焦•三链接”模式探索研究类《基于计算思维培养的小学人工智能课程实施策略》—深圳市螺岭外国语实验学校螺岭外国语实验学校的章伟老师构建了一条小学人工智能教育实施路径：针对小学低年段开展图形动画为主的Code.org在线可视化编程、及以逻辑结构为主的Scratch学习。而小学高年级已经在数学课上完成了角度和函数等知识的储备、在科学课上学习了电路相关知识、在美术课上养成了一定的艺术素养，这时候开展基于图形化编程的人工智能课程教学水到渠成、事半功倍，于是采用《AI上未来智造者》人工智能课程来培养高年级学生的计算思维。这条路径既呼应了智能时代的小学生创新能力培养需求，又为中小学人工智能教育衔接做好了铺垫。《小学人工智能教与学的探究与实践研究》—潍坊市实验小学潍坊市实验小学人工智能课程内容的实施主要采用项目式教学法，以《AI上变形工坊》中的《争分夺秒》一课为例，为学生设计竞赛抢答的学习环境，从而抛出任务和问题：如何设计一个抢答器。学生以小组为单位制定设计抢答器外形和程序编写的方案，小组之间交流讨论方案的可行性、存在的优缺点等。小组之间自主协作，通过搭建、编程完成项目任务。小组任务完成后，请所有组员一起展示成果，可解说方案实施情况、外形设计搭建、程序编写等内容，其他小组成员进行适当的评价，最后进行整个课堂的评价并拓展升华。《人工智能智慧教与学新模式探究》—潍坊市奎文区胜利东小学潍坊市奎文区胜利东小学全面引入人工智能科创教育，学校配有《AI上神奇动物》、《AI在变形工坊》、《AI上智慧生活》、《AI上全能助手》等课程和软硬件设备，及世界机器人大赛的智慧交通、小鸟飞飞无人机、创客马拉松、盛思试验箱等人工智能设备。学校有3个人工智能实验室、4个人工智能训练室。胜利东小学积极进行人工智能编程普惠教育，带领学生参加各类比赛，如CSP认证初赛、世界机器人大赛超变战场比赛、物管大师比赛、优创未来选拔赛、全国中小学信息技术创新与实践大赛等等。《构建人工智能课程提升学生核心素养》—潍坊市奎文区明德学校学校夯实硬件基础，近三年投入300余万元，直接用于人工智能教学空间400平方米，在中小学开设6门进阶级课程和4种评价体系，高质量全员普及课程，直接受益学生达1120人。课程方面，学校同时设置选修课程和必修课程，选修课时间从3-8年级学生中双向选取有人工智能潜质和对人工智能兴趣高的学生，每周三下午的两个小时为小学的选修课时间，周五的下午两个小时为初中的选修课时间，这样就对有人工智能兴趣特长的学生提供了时间保障。潍坊市奎文区明德学校的课程体系和软硬件教具《四维四步：人工智能课程项目化学习设计与实践》—杭州市学军中学海创园学校、杭州市临平区临平第一中学针对中小学人工智能教育在教学实践中案例少，内容难等问题，学军中学海创园学校杨再兴老师与临平一中王晓燕老师采用项目化学习方式，以智能语音为抓手建立“机器人诗词大会”项目，通过贴近学生生活的主题项目，构建适合初中学生的人工智能学习案例，探索初中学生人工智能项目化学习课程。老师们为“机器人诗词大会”项目指定的活动任务表项目将学生熟悉的传统诗词文化与人工智能机器人结合，将人工智能技术融入项目活动中，将人工智能知识分解到项目任务中，通过图形化编程方式降低学习难度，使学生更容易接受和掌握人工智能学习内容。在项目活动过程中，将复杂的人工智能原理程序化、形象化，让学生的学习深入浅出，理解人工智能技术原理，形成人工智能创新思维，进而培养学生运用人工智能的实践能力。《五育并举5E促学拓宽课后托管服务空间》—杭州市临平区星桥第一小学学校利用课后扩展服务实行1+X课程，面向全校学有余力的晚托学生开设。其中人工智能课程由专职信息技术教师带领，开展以竞赛辅导为载体、创新与素养为核心目标的课后拓展活动。学生们利用课后托管时间学习机器人编程《走马灯：基于非遗的小学人工智能项目开发研究》—杭州市余杭区云会中心小学余杭区云会中心小学的沈佳玲老师从中国传统玩具“走马灯”为课堂切入点，一方面让学生了解“走马灯”的历史来源及制作原理，感受非遗文化的魅力；另一方面，让学生掌握LED灯、传感器、舵机等人工智能器材的使用和程序编写，制作AI“走马灯”模型。老师指导学生进行走马灯搭建以上就是入选案例的部分精彩内容啦。在以上案例中，优必选科技为校方提供了集“硬件+软件+内容+服务”于一体的教育解决方案，协助学校开展人工智能教育通识课、普及课、课后延时服务、竞赛课等全场景教学。优必选科技深耕人工智能教育以来，已落地全国3000+中小学，落地成果不断涌现，此次入选期刊的案例就是最好的证明。未来，优必选科技将持续做好教学内容和服务，协助各省市教育主管部门和学校进行人工智能教育教学的普及化。特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
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《初识人工智能》教学案例
教学思考：
1、本课例通过学生对人工智能领域实例的亲身体验，将初步了解人工智能原理，激发学生对人工智能领域的学习兴趣
2、本节内容与高中“人工智能初步”选修模块是相衔接的，所以在设计上要对学生将来的发展有一定的促进作用。
3、为了更好的创建一个学生自主学习的氛围，本课将在开放式的网络环境下授课，教学过程注重创设学生认知冲突，从而激发学生探究人工智能领域的积极性。
4、教材与建议：
★模块：高中信息技术基础★适用年级：高中一年级
★所用教材：中国地图出版社《信息技术基础》
★建议学时数：1学时，非上机时间10分钟，上机操作时间35分钟。
一、教学设计
（一）教学目标
知识与技能目标：初步了解人工智能的简单知识及其发展趋势。
过程与方法目标：能采用适当的工具和方法呈现信息、发表观点、交流思想。
情感态度与价值观目标：关注计算机解决问题的思想方法和文化内涵，并通过体验计算机在人工智能方面的初步应用，展望信息技术的发展，形成科学的价值观。
（二）教材分析
本课属于第四单元“加工表达信息”中的第四节，在整个教材体系中处于核心地位，本节内容涉及到的自然语言理解技术属于人工智能研究领域的知识，对开拓学生视野，拓展知识面非常重要。本课也是与选修模块“人工智能初步”相衔接的。
（三）重点和难点
1、通过亲历与计算机进行象棋对弈和自然语言对话，感受信息技术的魅力。
2、教学本节内容主要是人工智能的简介，关键点在于正确理解人工智能的概念及简单的了解人机博弈，能通过有关网站解决自然语言对话的问题。
（四）学生分析
作为初中刚进入高中学习的学生来说，好奇和强烈的求知欲对学习本课来说是很好的前提。同时通过初中的信息技术课程学习，他们已掌握了信息获取和管理的策略、技巧，能够根据任务需求，选择恰当的工具软件处理信息，呈现主题，表达创意。同时学生基础不同，对课堂要求也有不同。
（五）教学过程流程图
教学流程分七个部分，其中“活动一“”活动二”并行，可选其中之一。情景创设、引入主题
（通过目前机器人在各行业的应用，建立一个视频，让学生浏览，感受信息智能带来的的好处。什么是人工智能，人工智能的范围又是什么？）↓
活动一（可选）
（登陆网站，与中国象棋进行对弈，感受人工智能的魅力。就卡斯帕罗夫与“深蓝”的比赛进行小组讨论，并把讨论结果放在电子学习档案袋中。）↓
活动二（可选）
（登陆智能网站，通过自然语言进行交流，感受人工智能的不足。并就与网络机器人交流的过程，把自已的体会以定稿的方式发布。）↓
过程检测（提出问题、抽查检测结果、提问学生）（问题：AI是什么意思。计算机是如何处理问题的。）↓
活动三（必选）
（通过对写字板和语言输入的运用，让学生感受人工智能在生活中的应用）↓
总结、归纳
（智能化的一个标准：图灵测试）↓
学生学习过程的自我总结和评价
（搜集我国吴文俊院士在人工智能方面的贡献，并就查阅的资料写一篇有关“人工智能”的学习体会，放入电子学习档案袋中以定稿方式发布）
设置Web1服务器：192.168.4.133/stu（电子学习档案袋，用于上传作业）
设置Web2服务器：192.168.4.133(学习网站，主要是本节课的一个视频和一些文字素材)网站：中国象棋网：http://www.daodoc.comhe.com下载一个象棋软件并安装后对电脑进行对弈。活动要求：
1、下载软件安装，建议下载中国象棋2000。
2、与中国象棋进行对弈，感受人工智能的魅力，想一想电脑是如何下棋的。
3、就卡斯帕罗夫与“深蓝”的比赛进行小组讨论，并把讨论结果放在电子学习档案袋中。活动二：访问自然语言处理网站，与智能语言机器人对话。自然语言处理网站：http://www-ai.ijs.si/eliza/eliza.html活动要求：
1、登陆智能网站，通过自然语言进行交流，感受人工智能的不足。并通过与智能聊天机器人对话，来验证机器人的智能程度。
2、、回顾与机器人聊天过程，谈谈你对聊天机器人的认识，想想他们是如何回答你的？
4、就与网络机器人交流的过程，把自已的体会以定稿的方式发布。学生开始活动内容，教师观察学生活动并作必要的指导。活动分析：
1、软件下载不会安装。（提示用SETUP。EXE文件。）
2、输入的正确性，与机器人交流时的注意点，对计算机机处理问题认识不足。过程三：过程检测（问题检测）（2分钟）
请同学们打开专题学习网站上的测试链接，回答页面上提示的问题。教师：布置练习，进行简单的过程检测，了解学生情况。
题目：
1、AI是什么含义。
2、通过现有工具，查询artificial的含义，请把你解决问题的过程在直接输入在页面上，提交。学生：回答问题，通过相关的工具查询结果，提交结果
教师：同学们都已找到了答案，现在让我们一起来看一下大家的方法是不是一样的。过程四：（通过对写字板和语言输入的运用，让学生感受人工智能在生活中的应用）（5分钟）教师：刚才我们通过检测，同学们对人工智能有了一定的了解，现在我们再来感受一下人工智能的魅力。展示写字板和话筒。现在有哪几位同学愿意上来试用一下写字板和话筒输入。学生：二人一组，一组上来试用写字板，一组上来试用话筒输入。
教师：请同学起来谈一下使用体会，除了刚才四位同学，其它使用过类似设备的同学也可以起来发表观点
学生：谈体会。
教师：刚才同学谈了自已的体会，我们感觉到无论是写字板还是语音输入，各有优缺点。过程五：总结、归纳（5分钟）
教师：通过前面的学习，同学们对人工智能有了一定的了解，我们也发现人工智能给我们带来便利的同时，产品的可用、实用上还待进一步的提高，但未来的人工智能会是一个什么样，同学们也可以想象一下。但如何判断一个产品的智能化程度呢。投影：图灵测试概念。学生：浏览投影，交流刚才所体验的几种智能应用。过程六：学生学习过程的自我总结和评价（5分钟）
教师：本节课同学们体验了人工智能的应用：中国象棋、人机聊天、智能输入，人工智能每一个阶段的进步离不开科学家的努力，我们国内也有很多专家在进行人工智能的研究。接下来请大家完成书后的一个实践3。
要求：搜集我国吴文俊院士在人工智能方面的贡献，并就查阅的资料写一篇有关“人工智能”的学习体会，放入电子学习档案袋中以定稿方式发布学生：上网查资料。上传体会。
三、教学反思与自我评析1.教材是教学的基本素材
在教学活动设计中，我充分利用教材提供的案例来进行设计，并根据教学的需要搜集了一些有关本课的一些素材，建立了一个专题学习网站，让学生充分体验，产生兴趣。同时基于教材又不限于教材，我在专题网页上展示了有关人工智能的链接和相关内容，让学生通过网络来获取自已需要的信息。
2.活动是学生自主学习的一个窗口
活动的多与少，要根据学生情况来进行分析，我校的学生基础不一，如果要把课堂任务全部完成的话有一定的难度，所以本课中我在第一，第二个任务中只要学生完成一个任务就可以了。通过活动，学生自主性得到了提高，同学之间在活动中增进了了解。3.网络环境是课堂得以延伸的基础。
计算机和网络的发展给我们教师带来了新的教学方式，在传统的模式下，课堂内容比较固定，学生没有一定的自主学习、个性学习的条件，本课案中学生应用网络的程度也对网络建设提出了新的要求。
4．教师是课堂教学的引领者
教师能力的高低在本课中特别能够体现。作为一名信息技术专任教师更是如此，本课内容对我来讲也一个新的领域，为了上好这堂课，我查询了很多网站和资料，但上下来发现拥有的知识还是不够，看来当好一名合格的信息技术老师要不断学习，才能让课堂涣发光彩。
《初识人工智能》教学案例
初识人工智能知识点
《初识人工智能》教案
0623《初识人工智能》教学设计
初识人工智能板书教案
4.4初识人工智能教案
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七年级信息技术《初识Excel》教学案例（定稿）
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