山东青岛：百所中小学开设人工智能课程—中国教育信息化网ICTEDU
摘要自今年9月秋季学期开始，青岛在100所中小学至少2万名学生中启动实施人工智能教育课程。青岛着力推进“1+4+100”行动方案，即在全市普及的基础上，确定崂山区、城阳区、西海岸新区、胶州市4个区市作为试验区重点推进，重点打造100所实验校纵深发展。
近日，在青岛市崂山区第二实验小学，四年级教师郭春蕾带来了一节人工智能展示课，引导学生学习利用人脸聚类方法对数码照片进行智能分类，解决“茫茫人海找人”问题。
自今年9月秋季学期开始，青岛在100所中小学至少2万名学生中启动实施人工智能教育课程。青岛着力推进“1+4+100”行动方案，即在全市普及的基础上，确定崂山区、城阳区、西海岸新区、胶州市4个区市作为试验区重点推进，重点打造100所实验校纵深发展。在硬件方面，该市已投资5000余万元为全市师生构建人工智能学习超算中心、软件平台以及体验设备。
青岛市教育局副巡视员姜林表示，人工智能课程是一个逻辑推进的过程，小学是打基础，它给学生一种思维的方式方法，让学生知道人工智能是怎么应用的，主要是素养的培养；初中是另一个层次，知道了原理，更多的是如何操作实现自己的想法；高中生则可以实现自己一些创新的想法，一步步为大学培养有这方面兴趣的人才。
培养学生创新兴趣和实践能力，日照87所中小学开设人工智能课
小学：课堂轻松有趣互动激发孩子兴趣
课堂教学，兴趣使然。11月24日下午四点，在日照市金海岸小学，同学们异常兴奋，早早收拾好课堂书本，“叮铃铃”上课铃声刚一响起，孩子们飞奔到学校人工智能教室里，摆弄起桌子上各种电子元件。专心操作自己面前的电脑和机械臂，通过编程语言实现机械臂对不同物体的识别与抓取。一番操作下来，娴熟的技巧让记者大开眼界。一旁的专业队训练室，同学们正在一起研究修改程序语言，如何提高机器人运行效率。
“我们目前的课程分为三个类型，首先是在五年级进行全员式的必修课；再一个针对编程水平能力比较好的孩子进行竞赛培养，这是竞赛课程；再一个是面向全校有科技兴趣的孩子进行校本课程的学习。”金海岸小学教师马晓丹介绍。
人工智能走进中小学课堂，为科学素质教育添“新绿”。“人工智能课是让学生为未来的生活做准备，孩子能尽早接触到前沿科技，了解并掌握一些科技手段和技术，对于孩子开阔视野，拓展思维都很有帮助，日照这一教育举措让我们家长感到无比自豪。”金海岸小学家长安女士告诉记者。
据了解，金海岸小学是日照市首批人工智能实验室项目试点学校，去年九月份正式启用，项目落地仅三个月，就获得了山东省教育装备应用创新案例一等奖。新知识极大地吸引了孩子们的目光，在人工智能课上，孩子们的兴趣“飞起来”。如今，这一新课程已在日照掀起一波波研究热潮。
近日，日照市第三实验小学荣获2021年度“全国青少年人工智能活动特色单位”，在第十九届全国中小学信息技术创新与实践大赛（简称NOC大赛）中荣获小学组二等奖。“我校创客团队积极创设学校创新文化和创新氛围，扎实推进创客教育课程体系，以课程为抓手，以活动为基础，以学生为主体，以项目为核心，以团队为载体，充分发挥学生的积极主动性、创造力、想象力、人际交往能力和动手实践能力，学生参与创客活动，乐在其中。”日照市第三实验小学校长丁宝翠说。
中学：课程更丰富注重学生作品开发
人工智能课程的开设，让学生可以亲历设计与实现简单智能系统的全过程。下午五点，山海天旅游度假区青岛路中学教学楼内静悄悄，学生们在不同的教室开展丰富多彩的课后延时服务课程，推门进入人工智能实验室，学生们正热火朝天地进行机器人操控。“学习机器人编程课像一个神奇的宝库，里面有无穷的奥秘等着我去发现，它锻炼我的思维，开阔了我的眼界，我特别喜欢。”学生张圣杰拿着手中的机器人，开心地介绍。
“完全‘供不应求’，编程课是最受学生欢迎的科学素质课程，刚开课就爆满，孩子们都争着报名，学习兴趣特别浓厚。”青岛路中学教师陈聪聪描述起学校目前开展编程课的情形。
“让创新成为青中人生活的常态。人工智能课程、stem课程、机器人创客课程早已常态化地走入了我们的课堂。初级阶段要让学生能够感知、体验、分辨人工智能，逐步培养计算思维；中级阶段则是让学生初步理解人工智能实现的知识体系，培养高级计算思维；高级阶段要让学生能够理解和实现专题性人工智能技术，了解人工智能发展与应用前沿。”青岛路中学校长宋红雨常言，“认识—体验—实践—总结”的模式，结合硬件进行教学，大大激发了学生的学习兴趣，同时也提高了学生基于实际情况解决问题的能力。
政企联动，打造高水平、示范性的人工智能普及教育
为落实国家《新一代人工智能发展规划》和市委、市政府“人工智能教育先行”的决策部署，进一步培养学生的创新兴趣和实践能力，日照市教育局逐步推广编程教育，鼓励社会力量参与寓教于乐的编程教学软件、游戏的开发和推广。支持开展人工智能竞赛，鼓励进行形式多样的人工智能科普创作，大力推进人工智能教育的普及应用。2020年在7所学校试点的基础上，通过积极争取，在城区87所学校统一采用越疆科技人工智能教育解决方案。目前，已完成投资5353万元，配备了专业的教师队伍，构建起科学的课程体系，实现了城区学校人工智能教育全覆盖，为培养学生的创新精神和实践能力奠定了坚实的基础。
为推进日照市人工智能教育的科学发展，市教育局制定了《日照市人工智能教育发展规划》（2021—2023年），计划用三年时间，在全市普及中小学人工智能实验室建设，完善人工智能课程体系、评价考核机制和赛事组织，构建城乡一体、多元开放、公平优质的人工智能教育体系，建成有日照特色的人工智能教育生态，打造人工智能教育普及和培优并行的新时代人才培养体系，构筑人工智能教育先发优势，以期将日照市打造成高水平、示范性的人工智能教育先行城市。
信息数字化社会中，人工智能无处不在，人工智能是改变人类未来生活方式的重要手段。“人工智能+教育”背景下不仅是学生，教育工作者也要适应这一崭新的变化。“作为老师，我们的知识储备要不断刷新，对于新课程，我们先把原理弄懂，通过寻找优秀的案例，设置针对不同层次学生的教学内容和教学方法。”青岛路中学孟令伟主任说，“人工智能时代到来了，即使是专业的教师，面对人工智能的不断迭代更新，也感到了很大的挑战。因此，我们更要不断充实自己，不断学习，不断进步，跟上时代的脚步。”
科技爱国，科技报国，科技兴国。“我们从革新思辨，探索实践，到政企联动，多方发力，让人工智能融入中小学课堂，助推全市科学创新素质提高，为国家人工智能发展培育种子力量，是我们每位教育工作者应担起的社会责任。”日照市教育局总督学宋百合说。
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现阶段中小学人工智能课程的目标定位和主要任务
自2017年国务院颁布《新一代人工智能发展规划》以来，“人工智能进校园”“人工智能进教材”“人工智能进课堂”，各界呼声不断。2019年，国际人工智能与教育大会期间，陈宝生部长也明确提出“未来智能教育的发展方向之一是普及之路”。随着2020年的到来，国家《新一代人工智能发展规划》第一阶段的目标完成，新征途即将开启，人工智能课程的普及显得尤为迫切，教育实践者需要对前期课程实施情况进行再梳理，以求得再提升、再前进。
一、人工智能课程的现状分析
前期人工智能课程开设离不开技术公司支持，各种竞赛中也涌现了一批优秀的教育成果，但这种课程开发模式不能做到普及和普惠。分析原因，主要是受到资金、课程、师资三个方面的限制。
首先，课程内容以技术产品为主，课程开设所需的配件价格普遍偏高，很多耗材还不能重复使用，致使课程开设存在资金瓶颈，只能满足小规模特长生培养。其次，课程内容主要包括智能机器人、VR应用、无人机航模和3D打印等。由于课程内容碎片化、内容之间逻辑不清、课程体系不成熟和内容过于专业化等原因，迫使学校开设过程中过分依赖技术公司，而技术公司很难支持学校的长期发展，所以课程开设时断时续，普遍存在为了竞赛而开设的情况。最后，由于教育系统内部以人工智能为专业的师资力量不足，非专业教师无法依靠教师合作进行学科整合，以及包括人工智能课程未被列入必修课程等诸多现实因素，学校领导者也持观望和迟疑的态度，致使课程发展缓慢。
如今，随着国家层面在人工智能领域整体推进，智能设备在生活中被广泛使用。人脸识别、无人驾驶、开源硬件等技术已融入日常生活，课程所需资源随处可见，人工智能课程受资金限制的局面逐渐被突破。同时，社会智能化水平的提升和前期实践的积累，促使教育者对人工智能课程的理解回归理性。学校教育积极回应国家号召，课程开发由单一的科技产品主导逐渐过渡为思维训练和课程整合，普及之路呈现光明晴朗态势。
二、现阶段中小学人工智能课程的目标与定位
科学持续地实施人工智能课程，首先需要明确课程的价值和培养目标。学生不仅仅是人工智能的使用者，还是未来社会的创造者。基于此，要让学生能够适应未来世界发展并有所作为，学校现阶段就要帮助学生从记忆、重复计算中解放出来，转而注重学生思维的培养。《普通高中信息技术课程标准》指出，计算思维是信息技术学科四大核心素养之一。计算思维是运用计算机科学的基础概念(即思想和方法)去求解问题，设计系统和理解人类行为。典型的计算思维包括一系列广泛的计算机科学的思维方法，包括递归、抽象和分解、保护、冗余、容错、纠错和恢复等。人工智能课程注重培养学生在具体问题中寻求解答，在不确定情境中进行问题解决，利用顺序结构、循环结构和判断结构帮助学生进行方案规划、模型调整和深度学习。这是人工智能课程的主要价值所在。
同是计算思维培养，中小学阶段不是简单高中阶段培养目标和内容的前移，小学和初中的人工智能教育的定位要弱化专业，选择与学生生活有密切联系的通识内容，根据学生发展的顺序性重新进行教学设计。例如，同是讲二进制，小学阶段以玩卡牌的形式进行讲解，而高年级则会与指数函数相联系。所以，中小学人工智能课程以“启蒙”为主，引导学生在观察和参与中萌发兴趣，进而促进素养提升。
三、现阶段中小学实施人工智能启蒙课程的主要任务
1.补充完善课程内容，分级分段形成课程体系
不可否认，虽然前期的课程不成熟，但是仍然具有很大的教育价值。现阶段，课程专家需添加相关认知类基础知识，围绕计算机算法、图形化编程和Python等核心内容，根据技术的发展进行内容增减，调整逻辑顺序，保持课程的前沿性、开放性和生命力。课程语言应考虑教师和学生的接受性，要浅显易懂，操作要简单明了，循序渐进，通过降低教师的授课难度推进课程发展速度。
在实施过程中，教育目标是分阶段实现的。在小学低年级阶段可以以初步感知、了解人工智能的基本概念、机器学习、人脸识别、图像识别人机交互和无人机等技术为主；三年级开始可以逐步过渡到模块化编程，掌握基本的语音识别、图像识别、智能翻译和手势识别等图形化编程工具；在五、六年级可以进行学科整合，包括学科内整合和学科外整合，适当增加语文阅读与表达、数学游戏化学习、英语分级阅读等方面的智能应用；随着学生抽象能力的提升，七、八年级可通过问题导向进行项目式学习，初步掌握Python语言，为后续学习代码驱动硬件做好准备。
2.抓取课程特点，提取教学设计关键特征
“玩中学，做中学”是中小学课程设计的主要特征，人工智能启蒙课程也要利用自身特点在此基础上有所创新和突破。
游戏化教学在人工智能课程中具有先天优势。教师创设游戏情境，通过介绍游戏规则、分配游戏任务，指导学生进行游戏，让游戏贯穿教学始终。教师对游戏的把控要顺应学生自然遇到的问题，顺势对问题进行及时引导和提升，抽象的环节可通过人工智能技术呈现，争取达到“身临其境”的效果。
计算思维是人工智能课程的灵魂，要贯穿课堂的始终。课堂流程从“游戏导入情境、抽象出关键概念、分解成小问题、构建解决问题框架并进一步优化”等方面逐渐展开。特别重要的是引导学生在自然感知的基础上抽象出问题关键要素，通过关键要素的不同组合构架问题解决模型，帮助学生由自然语言过渡到结构化自然语言，再由结构化自然语言升级到抽象的计算机语言，经由语言的逐步抽象实现思维的进阶。
3.中小学与高校联动，教师培训与教学实践同时落地
人工智能专家曾预言：“人工智能就像一列高速火车，它临近时，你听到了轰隆隆的声音，在你期待中却一闪而过，远远地把你抛在身后。”教育的变革会因为社会的智能化而提速，实施人工智能课程也要从“等车来”转换为“先上车”，敢于与智能时代一起奔跑。课程实施中，中小学校既要有“造血”的担当，也要有“输血”的智慧。要选择已有的优秀研究成果积极实践，与高校联合打造学习共同体，以课程开发与教师培养同时推进的形式，让课程在教师实践中成熟起来，让教师在培训中成长起来。毕竟，时不我待，社会才是大学校，教师和学生要以终身学习的态度迎接智能时代的到来。
培养学生创新兴趣和实践能力，日照87所中小学开设人工智能课
一个个图形化的程序模块在孩子们的电脑屏幕上搭建起来，通过编程语言实现机械臂对不同物体的识别与抓取。修改程序语言，提高机器人运行效率，这一幕幕就发生在日照的中小学课堂上。抽象内容凭借游戏化教学过程与图形化编程形式得以生动有趣地呈现，孩子们好奇地盯着自己的“新伙伴”，在老师的带领下开启了一段“神奇之旅”。
在日照市87所中小学建设人工智能实验室，开设人工智能课程，是日照市2021年度为民办实事项目。目前，87所学校已经全部完成建设任务，人工智能课程于9月份完成全部开设。在科技进步与社会需求的共同促进下，从小学课堂到中学教育，日照人工智能教育已遍地开花，不断擦亮专属于日照的人工智能教育普及新名片。
小学：课堂轻松有趣互动激发孩子兴趣
课堂教学，兴趣使然。11月24日下午四点，在日照市金海岸小学，同学们异常兴奋，早早收拾好课堂书本，“叮铃铃”上课铃声刚一响起，孩子们飞奔到学校人工智能教室里，摆弄起桌子上各种电子元件。专心操作自己面前的电脑和机械臂，通过编程语言实现机械臂对不同物体的识别与抓取。一番操作下来，娴熟的技巧让记者大开眼界。一旁的专业队训练室，同学们正在一起研究修改程序语言，如何提高机器人运行效率。
“我们目前的课程分为三个类型，首先是在五年级进行全员式的必修课；再一个针对编程水平能力比较好的孩子进行竞赛培养，这是竞赛课程；再一个是面向全校有科技兴趣的孩子进行校本课程的学习。”金海岸小学教师马晓丹介绍。
人工智能走进中小学课堂，为科学素质教育添“新绿”。“人工智能课是让学生为未来的生活做准备，孩子能尽早接触到前沿科技，了解并掌握一些科技手段和技术，对于孩子开阔视野，拓展思维都很有帮助，日照这一教育举措让我们家长感到无比自豪。”金海岸小学家长安女士告诉记者。
据了解，金海岸小学是日照市首批人工智能实验室项目试点学校，去年九月份正式启用，项目落地仅三个月，就获得了山东省教育装备应用创新案例一等奖。新知识极大地吸引了孩子们的目光，在人工智能课上，孩子们的兴趣“飞起来”。如今，这一新课程已在日照掀起一波波研究热潮。
近日，日照市第三实验小学荣获2021年度“全国青少年人工智能活动特色单位”，在第十九届全国中小学信息技术创新与实践大赛（简称NOC大赛）中荣获小学组二等奖。“我校创客团队积极创设学校创新文化和创新氛围，扎实推进创客教育课程体系，以课程为抓手，以活动为基础，以学生为主体，以项目为核心，以团队为载体，充分发挥学生的积极主动性、创造力、想象力、人际交往能力和动手实践能力，学生参与创客活动，乐在其中。”日照市第三实验小学校长丁宝翠说。
中学：课程更丰富注重学生作品开发
人工智能课程的开设，让学生可以亲历设计与实现简单智能系统的全过程。下午五点，山海天旅游度假区青岛路中学教学楼内静悄悄，学生们在不同的教室开展丰富多彩的课后延时服务课程，推门进入人工智能实验室，学生们正热火朝天地进行机器人操控。“学习机器人编程课像一个神奇的宝库，里面有无穷的奥秘等着我去发现，它锻炼我的思维，开阔了我的眼界，我特别喜欢。”学生张圣杰拿着手中的机器人，开心地介绍。
“完全‘供不应求’，编程课是最受学生欢迎的科学素质课程，刚开课就爆满，孩子们都争着报名，学习兴趣特别浓厚。”青岛路中学教师陈聪聪描述起学校目前开展编程课的情形。
“让创新成为青中人生活的常态。人工智能课程、stem课程、机器人创客课程早已常态化地走入了我们的课堂。初级阶段要让学生能够感知、体验、分辨人工智能，逐步培养计算思维；中级阶段则是让学生初步理解人工智能实现的知识体系，培养高级计算思维；高级阶段要让学生能够理解和实现专题性人工智能技术，了解人工智能发展与应用前沿。”青岛路中学校长宋红雨常言，“认识—体验—实践—总结”的模式，结合硬件进行教学，大大激发了学生的学习兴趣，同时也提高了学生基于实际情况解决问题的能力。
政企联动，打造高水平、示范性的人工智能普及教育
为落实国家《新一代人工智能发展规划》和市委、市政府“人工智能教育先行”的决策部署，进一步培养学生的创新兴趣和实践能力，日照市教育局逐步推广编程教育，鼓励社会力量参与寓教于乐的编程教学软件、游戏的开发和推广。支持开展人工智能竞赛，鼓励进行形式多样的人工智能科普创作，大力推进人工智能教育的普及应用。2020年在7所学校试点的基础上，通过积极争取，在城区87所学校统一采用越疆科技人工智能教育解决方案。目前，已完成投资5353万元，配备了专业的教师队伍，构建起科学的课程体系，实现了城区学校人工智能教育全覆盖，为培养学生的创新精神和实践能力奠定了坚实的基础。
为推进日照市人工智能教育的科学发展，市教育局制定了《日照市人工智能教育发展规划》（2021—2023年），计划用三年时间，在全市普及中小学人工智能实验室建设，完善人工智能课程体系、评价考核机制和赛事组织，构建城乡一体、多元开放、公平优质的人工智能教育体系，建成有日照特色的人工智能教育生态，打造人工智能教育普及和培优并行的新时代人才培养体系，构筑人工智能教育先发优势，以期将日照市打造成高水平、示范性的人工智能教育先行城市。
信息数字化社会中，人工智能无处不在，人工智能是改变人类未来生活方式的重要手段。“人工智能+教育”背景下不仅是学生，教育工作者也要适应这一崭新的变化。“作为老师，我们的知识储备要不断刷新，对于新课程，我们先把原理弄懂，通过寻找优秀的案例，设置针对不同层次学生的教学内容和教学方法。”青岛路中学孟令伟主任说，“人工智能时代到来了，即使是专业的教师，面对人工智能的不断迭代更新，也感到了很大的挑战。因此，我们更要不断充实自己，不断学习，不断进步，跟上时代的脚步。”
科技爱国，科技报国，科技兴国。“我们从革新思辨，探索实践，到政企联动，多方发力，让人工智能融入中小学课堂，助推全市科学创新素质提高，为国家人工智能发展培育种子力量，是我们每位教育工作者应担起的社会责任。”日照市教育局总督学宋百合说。