多维融合 协同开展中小学人工智能课程实践探索—中国教育和科研计算机网CERNET
近年来，越来越多的省市地区将人工智能教育相关内容纳入中小学课程体系之中，“人工智能”已逐步成为新时代学生必修技能。在《人工智能通识》课堂上，人大附中分校高二年级的40多名学生与来自全国7所学校的300余名学生同时进行了课程的学习。通过在线教学平台，实现了全国5个城市的中学生同上一堂课。
课堂教学实况：中国人民大学附属中学分校课堂教学实况：武汉市第二十中学课堂教学实况：陕西省乾县杨汉中学
为进一步推动中小学人工智能教育普及和发展，在教育部和中央电化教育馆的指导和支持下，中国人民大学附属中学牵头，联合全国二十多家学校和单位，于2020年正式启动“基于在线课程平台的横向跨学科纵向分层次的中小学人工智能课程建设与实践项目”，以实践共同体组织形式，协同开展了中小学阶段人工智能教育实践探索。“我们希望在全国范围内共享和推广项目的实践成果，并继续探索可持续发展的中小学人工智能课程共建、共享和推广模式。”中国人民大学附属中学校长刘小惠如是说。
注重分层次跨学科，完善人工智能课程体系
项目在小学、初中、高中不同学段进行分层次模块化教学，构建了较为完备的中小学人工智能课程体系：小学阶段以体验为主，重在感知；初中阶段以发现为主，重在认知；高中阶段以探究为主，重在创新。
按照学生不同的认知能力分为核心课程和进阶课程。核心课程满足学生基本的人工智能学习需求，进阶课程则是为更多学有余力的学生开设的。因此，中小学人工智能教学应按照课程设置划分为基础、核心与进阶三个课程层次（如图1所示），在课程基础上划分不同的模块，如基础课程中包含信息素养基础、程序设计以及智能硬件三个模块（如图2所示）。
图1中小学人工智能模块分类
图2中小学人工智能课程模块划分
项目立足信息技术课堂教学，开发精品教学资源，建设并完善了中小学人工智能课程群（如图3所示），共形成37门课程和72节课例。
图3实践共同体的中小学人工智能课程群
在形成的精品课资源中，有些是跨学科的，如《自然语言处理》这门选修课就是“跨学科”跨得最远的一门课了。课程设计参与教师赵玥表示：“‘计算机+语文’，听起来毫不相关的两个学科却‘绑’在一起开了一门课。首先确定了‘思维与技能并重’的基本课程理念，选课的学生一定要首先了解语言的基础作用，在此基础上再去认识和学习具体的自然语言处理技能。我们也希望通过这种观念的传递，让学生能够正确看待今天人工智能的发展，辩证地思考人工智能技术对我们生活的影响。”
实现优质资源共享，丰富教研实践
受新冠疫情影响，线上教育平台的优势越发凸显。项目成员单位分布在全国各地，线上教育平台可以方便地进行交流展示并跨时间、跨地域共享资源。项目主要使用和建设了两个在线平台：国家教育资源公共服务平台和未来基因课堂，不仅完成线上线下融合教学，同时还可以记录学生课堂行为数据，为教师更好地发现问题、解决问题提供了有效支撑。
2020年6月，由成员单位华南师大附中负责，协调所有课题组成员完成“国家教育资源公共服务平台”账号注册并加入社区“人工智能课程建设与实践共同体”，开启线上社区活动。
未来基因课堂是面向中小学人工智能课程教学的“中小学人工智能教学示范平台”，是在共同体项目组和中国人工智能学会中小学工作委员会指导下开发的信息技术及人工智能教学线上线下融合的混合式教学平台。疫情期间，未来基因课堂免费向广大中小学教育工作者开放共享，通过优质示范公开课的形式，共同推进中国中小学信息技术及人工智能教育的实践落地。
项目开展了学生联合培养实践，人大附中借助翱翔计划项目联合多所兄弟学校在市级层面开展联合培养试验，每年有约50名来自北京市不同区县不同学校的高中学生通过夏令营和冬令营学习了实践共同体开设的人工智能课程，在此基础上中学和高校教师联合指导学生开展项目研究，超过半数学生论文能发表或收录在正式出版的论文集。还基于在线人工智能教学平台联合中国人民大学高瓴人工智能学院等单位，为跨省和跨地区的648名中学生举办了公益人工智能夏令营活动。共同体成员之间开展了联合教研和教学交流活动，如人大信息技术教研组通过在线会议说课的形式展示了人工智能教育在人大附中的落地实施情况。
注重项目推广，辐射带动教育薄弱地区人工智能教育发展
项目充分发挥延伸辐射作用，加强区域间、各校际之间的资源共享和协同联系，带动贫困地区和教育薄弱地区中小学人工智能教育发展。
在线师资培训方面，2020年疫情期间，为响应教育部和中国科协“停课不停学”的号召和中国人工智能学会“CAAI在行动”计划，依托“中小学人工智能教学示范平台”，实践共同体项目组面向全国中小学教师开设了免费公益在线直播课程，累计推出17期、100多节课程、70多位名师的公开示范课，包括《人工智能初步》、《机器学习》等系列课程，参与听课的老师覆盖全国33个省份，1500所学校，有效学员共计2万多人次。课程内容和授课形式受到一致好评。
在学生培训方面，实践共同体项目组教师使用在线课程平台为首都师范大学附属中学等学校开设《人工智能-机器学习》系列课程，推广了项目成果。
欠发达地区定向帮扶方面，实践共同体组织优秀教师为云南省临沧市凤庆县七所中学的信息技术教师进行了为期三天的“初中信息技术+AI课程在线师资培训班”，该培训作为助力偏远地区学校的尝试，得到了当地政府和参训老师的一致好评。
“项目组织了全国优秀的人工智能和信息技术教师，利用休息时间通过线上平台面向全国中小学一线教师，开展线上免费公益直播课程。项目积极响应国家教育扶贫政策，致力于缩小人工智能时代地区之间的信息科技教育鸿沟”，云南省临沧市凤庆县营盘中学甘老师表示，通过举办“助力云南凤庆”活动，组织优秀教师为云南省临沧市凤庆县七所中学的信息技术教师进行了为期三天的“初中信息技术+AI课程在线师资培训班”。该培训作为助力偏远地区学校的尝试，得到了当地政府和参训老师的一致好评，后续还将持续跟踪凤庆县初中信息技术和人工智能课程落地。
南京外国语学校史钋镭老师表示：“过去一年多来，我校多位同仁设计了本地化的人工智能课程计划，建设了教、学资源平台，设计了教学案例，开展了实验、展示课活动，并向集团校辐射、推广了成熟的课程资源。感谢中小学人工智能学会和人大附中等共同体学校在过去的一年多来的通力协作，为全国中小学人工智能教育所做出的努力。”
继往开来，实现共建共享可持续发展
“人大附中牵头的共同体项目在人工智能课程的共建共享、师资培训、学生联合培养和教育帮扶等方面做了许多积极的探索，积累了一定的协同推进各区域、各学校之间的人工智能课程体系建设的经验。”教育部科学技术与信息化司教育信息化与网络安全处处长任昌山表示，希望继续开展共同体实践，继续开展人工智能课程教学领域的实践探索，促进学生全面发展。
北京市教委信息化处田鹏副处长表示，人大附中是北京基础教育高地，一直以来都在不断地为智慧教育贡献新的教育模式，而本项目是自下而上地探索科技赋能教育的新途径，并以共同体的形式展开，以点带面，是推动技术与教育融合非常好的抓手，且项目中形成的符合规律的教学课程、模式，希望未来能在全国共享推广，给全市全国带来更大的辐射效果。
项目牵头单位项目负责人中国人民大学附属中学校长刘小惠表示，今后项目组结合北京市教育委员会制定的《关于推进“互联网+基础教育”的工作方案》，希望将项目成果在北京市范围内推广，采用空中课堂、双师课堂和融合课堂方式，构建人工智能课程学习平台和教研平台，探索人工智能支持的学生评价新模式，助力北京市信息技术和人工智能教育教学质量提升，为北京市高标准实现优质均衡做出积极的贡献。
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为深化信息技术与教育教学深度融合，聚焦人才培养模式改革，积极推进“互联网+教育”发展，在教育部科学技术与信息化司领导下，中央电化教育馆组织实施了教育信息化教学应用实践共同体项目。
2019年度项目聚焦网络学习空间、在线开放课程、跨学科学习（STEAM教育）和智能教育四类信息化教学应用模式的应用、总结和提炼，形成了一批成熟度高、可借鉴、可推广的，以实践共同体为组织形式的信息化教学应用新模式。
由中国人民大学附属中学牵头的“基于在线课程平台的横向跨学科纵向分层次的中小学人工智能课程建设与实践”项目属于智能教育信息化教学模式的共同体项目。
来源：教育信息化资讯（ID：gxxxhzx）
责编：项阳
人工智能时代需要怎样的教师
“我的工作会被机器人取代吗？”人工智能的迅猛发展，让越来越多的人开始担心自己的“饭碗”。而随着人工智能进军教育领域，许多教师也开始忧虑起来：“机器人会让我失业吗？”
实际上，这种担心并非空穴来风。2016年5月，美国佐治亚理工学院计算机科学教授艾休克·戈尔，在自己的网络课程中，将一款聊天机器人安排为自己的助教。这一聊天机器人在后台回答问题的功能非常强大，学生们根本没有注意到自己的聊天对象是机器人。人工智能会取代教师吗？
教师被人工智能替代的几率为0.4%
“如果你的工作包含以下三类要求，那么你被机器人取代的可能性非常小：社交能力、协商能力以及人情练达的艺术；同情心以及对他人真心实意的扶助和关切；创意和审美。”北京师范大学教育学部副部长余胜泉说，“反之，如果你的工作符合以下特征，那么被机器人取代的可能性就非常大：无需天赋，经由训练即可掌握的技能；大量的重复性劳动，每天上班无需过脑，但手熟尔；工作空间狭小，坐在格子间里，不闻天下事。”
余胜泉告诉记者，英国广播公司（BBC）基于剑桥大学研究者的数据体系，分析了365种职业未来的“被淘汰概率”。其中，电话推销员、打字员、银行职员等职业，分别以99.0%、98.5%、96.8%概率，被列为可被人工智能取代的职业；而艺术家、心理医生、教师等职业，分别以3.8%、0.7%、0.4%的概率，被列为最不可能被人工智能取代的职业。
“BBC分析认为，教师被机器人替代的概率只有0.4%，但英国教育专家AnthonySeldon则预测现在离人类教师消失只剩下3000天。孰是孰非呢？”《华东师范大学学报（教育科学版）》主编杨九诠说，“我想不可能有也不应该有肯定的答案。但值得注意的是，此‘教师’已非彼‘教师’。在未来新的社会样态、教育样态、知识样态和学习样态中，教师的思想观念、心智结构、生活方式和角色意识等，以及教师与社会、组织、学生、同行的关系，都可能发生颠覆性的全新变化。”
“传道、授业、解惑，是教师的主要职责。随着人工智能的出现，智能机器人可以代替教师传授知识、解疑答难、展示方法、考试阅卷，但在‘传道’这一块是替代不了的。”新疆呼图壁县教科局局长朱新宇说。
“目前的智能教学系统还是对优秀教师的模拟，建立教师模型、学生模型、教学法模型和交互模型等。所以说，人工智能远远谈不上对教师、特别是优秀教师的直接威胁。我们可以将人类智慧编码输入电脑，但不可能将电脑芯片植入一个健康的大脑。”北京大学教育学院教育技术系教授贾积有说。
人工智能将是教师的得力助手
“人工智能不可能取代教师，而是要成为师生的强大助手，可大幅提升教与学的效率和效果，所以学校应积极拥抱人工智能。”科大讯飞轮值总裁吴晓如说。贾积有也表示，人工智能技术在教育领域的应用与传统教学方法相比具有比较显著的正面影响。
贾积有介绍，数据挖掘技术应用到教育上，可以实现教育决策和管理的民主化及科学化；学习分析技术可以帮助教育者更好地实施个性化和适应性教学活动，也可以帮助学习者更准确地认识自己，开展针对性学习，改进学习效果，提高学习效益；模式识别技术如情感识别等可以自动识别学生的情感状态，以便实施适应性教学；自然语言处理技术一方面可以作为辅助工具应用到语言教学上,促进学生听说读写译各个方面的发展，另一方面作为人机交互手段应用到智能教学系统上，实现自动答疑。
余胜泉也认为，人工智能在教育未来的许多方面，如自动出题与批阅、学习障碍诊断与及时反馈、问题解决能力测评、学生心理素质测评与改进、青少年体质健康实时监测、学生成长发展指导、智能学习伴侣、个性化智能教学、综合素质评价报告等方面，都可以承担起教师的角色。
“人工智能将引发现代教与学的革命，众多语音图像识别、可穿戴设备、虚拟现实成像技术渗入课堂，使得现行的教学媒介、师生评价反馈、深度学习等都发生改变，学生个性化、任务单式的学习，团队项目式的学习，多学科的统整融合实践等，都将在智能设备的支持下变得更便捷。”广东省深圳市南山区后海小学校长蒋和勇说。
“人要驾驭机器，而不能被机器奴役。”北京市第十八中学校长管杰表示，有了人工智能的辅助，教师可以腾出更多的时间和精力，创新教育内容、改革教学方法，让教育变得更好。教师就不再仅仅是知识的传授者，还是满足学生个性化需求的教学服务提供者、设计实施定制化学习方案的成长咨询顾问，成为学生学习的陪伴者、动力的激发者、情感的呵护者，真正成为学生“灵魂的工程师”。
不会使用人工智能的教师有可能被淘汰
“显然，未来的优秀教师将是那些善于使用人工智能的教师，教师要主动拥抱人工智能。”教育部基础教育课程教材发展中心主任田慧生说，“我们应该积极面对人工智能带来的挑战，同时提高自身的自主学习能力，培养创造力。创新思维的培养，就是要呵护学生的好奇心和求知欲，鼓励学生发现问题。”
“人工智能不能取代教师，但是使用人工智能的教师却能取代不使用人工智能的教师。”余胜泉说，未来的教育是人与人工智能协作的时代，充分发挥机器与人类不同的优势是提高教育生产力的关键，人工智能将会取代简单重复的脑力劳动，教师要发挥人类的创新、复杂决策、情感关怀激励等优势。
朱新宇认为，在人工智能时代，教师教学必须抓住3个核心：一是教授学生有价值的知识，同时培养学生探寻知识的兴趣、欲望和方法；二是培养学生良好的品行；三是启发学生寻找人生的价值和意义。
“最基础的教育，将不再需要教师；而‘更好教育’的需求以及市场选择中不同的支付渠道和交换方式，将大大提升教师的薪资水平和社会地位。”杨九诠认为，“教师将成为未来社会不同类型、不同规模的学习中心重要的共同规划者和运行者，从而成为社会与教育的协同创生力量；在工作性质和社会筛选的相互作用下，教师的道德水平将提升到新的境界，甚至可以想象，未来教师的薪资中将可能包含社会供养的成分。”
教育部教师工作司司长、北京外国语大学党委书记王定华说，教师要不断增长本领，善用人工智能，提高教学效果，扩展知识疆域，调动学生兴趣，不能对其漠然置之、不屑一顾。同时，教师也要体现主体地位，永做学校主人，关注学生成长。人不仅是学习知识的认知体，更是有血有肉的生命体。教师职业必将长期存在，人工智能则发挥必要辅助。
“面对信息技术和人工智能的日新月异，有关大学和中小学应加快教师发展信息化步伐，主动拥抱人工智能，进一步推动信息技术在教育教学、教育管理、教育服务过程中的应用，利用智能技术支撑人才培养模式的创新，支撑教学方法的改革，持续不断地造就一批又一批掌握信息技术、具有创新思维的教师。”王定华说。（本报记者苏令）
人工智能基础
本课程推荐教材及与课程学习目标对应关系如下：
1. 授课教材：《人工智能》丁世飞编著电子工业出版社 2020年第三版ISBN：9787121363955。
（1）教材特点：《人工智能导论（第3版）》主要阐述人工智能的基本原理、方法和应用技术。全书共13章，除第1章讨论人工智能基本概念、第13章讨论人工智能的争论与展望外，其余11章按照“基本智能+典型应用+计算智能”三个模块编排内容。一个模块为人工智能经典的三大技术，分别为知识表示技术、搜索技术和推理技术，主要包括知识表示、确定性推理、搜索策略、不确定性推理；第二个模块为人工智能的典型应用领域，包括机器学习、支持向量机和专家系统；第三个模块为计算智能与群智能，包括神经计算、进化计算、模糊计算和群智能。
本课程主要选用了本教材的第一稿模块，即知识表示技术、搜索技术和推理技术中相关的内容。
（2）使用方法：本教材对应课程学习目标1-5，可以做到对课程内容前半部分的全覆盖，请同学们学习完视频之后，一定要详细阅读教材中的对应部分，并针对课后习题进行联系，能够有效提高学习质量；
2、本课程参考了大量网络上的课程。对应课程学习目标6-8，包括：
https://stanford-cs221.github.io/spring2021/
https://cse.iitkgp.ac.in/~dsamanta/courses/da/
百度飞桨师资培训的机器学习和深度学习的内容。
https://easyai.tech
此外还有参考百度百科、B站、以及知乎和CSDN等各类科技网站。
在此表示感谢！