教学设计论文范文(5篇)
教学设计论文全文(5篇)时间：2023-04-0606:32:57
第1篇：教学设计论文范文
独立学院学生的知识水平和学习能力参差不齐，尤其数学基础相对比较薄弱，对数学的学习积极性不高。学习习惯还停留在高中时期，习惯于教师的“满堂灌”，被动听课，主观能动性不强。而数学实验课相对于其他微积分等数学课程而言，更注重实践和应用，所以相对来说学生的学习积极性要高些。但是由于数学实验开设时间较短，因此整个教学的运行还在探究摸索阶段。同时，虽然开设了数学实验，但是跟一般的计算机上机课没太大区别，没有达到预期的效果。这三种模式哪种更适合独立学院的学生，我们不能盲目地生搬硬套，要做到“因材施教”、“因需施教”。所以下面就独立学院数学实验教学设计方面展开改革。
二、基于CDIO的数学实验课的教学设计
数学实验课是一门实践性很强的课程，它改变了传统大学数学的重理论、轻实践，重知识、轻思维，重结果、轻过程等教学模式，更加注重理论和实践相结合、动脑和动手相结合、内容和方法相结合、教师讲授和学生讨论相结合。所以我们从数学实验的教学角度出发，按思维的层次和实验的难易程度为划分标准，将实验分为基础验证实验、探索应用实验、综合设计实验和项目创新实验。
（一）独立学院数学实验内容的改革
1.基础验证实验。
软件操作实验主要要求学生掌握Matlab数学软件，包括该软件的基本知识、基本操作、程序设计及简单编程等。基础验证实验比较简单，要求每个学生上课的时候独立完成。一方面让学生学会利用计算机计算验证数学知识，加强对所学知识的理解和掌握。另一方面可以培养学生的工程基础知识。例如我们在讲解极限的时候，先通过Matlab画出曲线的图像，然后再用limit函数求出极限，这样不仅在图形上可以直观的看出曲线的变化趋势，而且计算机也可以很快的计算出结果，学生更容易理解和掌握。
2.项目创新实验。
为了提高学生综合运用所学专业知识、分析解决实际问题的能力，借助CDIO教育理念，教学过程中采用项目驱动的方法，让学生在“做中学”。根据不同系别、不同专业的学生，分别设置相关专业或实际问题的项目，要求学生以5~8人为团队在课程结束之前完成一个项目。学生可以自由组队，根据项目进行集体讨论，制订计划，设计方案，制定进度表，分工合作，付诸实施；最后，结课之前提交报告或小论文。例如我们会让学生做调查问卷，调查学院学生网上购物的情况：看一下男生和女生的每月购物金额大概是多少？购物的类型分别是什么？不同系别购物有没有区别？经常购物的网站是什么？谈恋爱的和没谈恋爱的购物是否有区别？宅的和不宅的又有什么区别？等等。那么，如何做调查问卷？如何根据数据建立模型、分析模型、求解模型？通过模型得出什么结论？为什么有这些结论或情况出现？根据结果可提出什么好的意见或建议？等等问题是我们值得研究的。
（二）独立学院数学实验方法的改革
除了上述内容的改革外，教学方法也有必要进行改革。首先采用案例教学法来激发学生的学习热情，在筛选案例或实验的过程中依照以下原则：（1）跟踪国际科技前沿，结合教学内容适当补充与之相联系的科技前沿内容，如探月卫星的速度计算实验和飞机飞行航程实验；（2）将常规数学方法与现实社会中的实际问题紧密结合，如死亡时间推测模型；（3）跟踪应用领域的新发展，及时介绍数学及相关知识在现实生活中的最新应用，如还房贷模型；（4）分层次、分专业选取案例，例如针对图形艺术系我们会介绍分形图，针对电工系我们会模拟仿真实验和电路分析中的微分方程求解实验等。其次，在讲授的过程中，始终以学生为主体，教师起辅助和指导作用，运用启发式教学方法和情景式教学方法引导学生调动主观能动性和积极性，自己思考、自己分析、自己完成实验并展示成果。
三、结语
第2篇：教学设计论文范文
教师在课堂上及时鼓励学生提问，激发学习兴趣，提出有价值的探究问题。问题对于学生来说是至关重要的，因为问题提出后的成就感是学生求知探索欲望的强有力的“催化剂”。问题的提出往往是学生从生活中，通过敏锐的观察，精辟的概括，认真的筛选，方能提出。但要注意的是学生提出的问题可能是正确的，也可能是错误的，甚至是荒谬可笑的，无论是怎样的问题，教师都不能随意否定他们，而是要多给予支持和鼓励，让他们获得提出问题的成就感。有的学生假设为：蚂蚁的觅食与食物的气味有关，喜欢甜的，与颜色有关，喜欢红的，与形状、大小、含油量、营养都有关；也有不同意见的，总之假设多种多样，真是无奇不有。当然学生能提出的假设不一定都是合理的，这需要教师积极地引导学生作出初步的判断，在作出初步判断的过程中需要学生进行逻辑的分析和推理，尽量能自圆其说。在学生自主设计方案时，教师不事先给出任何探究模式，完全由学生自主设计，最后由教师引导学生围绕生物学实验的关键点比较优劣、提炼方法找出规律。如实验设计能否进一步完善？如何较好地设置实验组和对照组？开展探究活动时，教师巡视各组实验进程，提供必要的帮助，及时解难释疑。如生物学实验条件中无关变量有否相同且适宜？尤其是食物有否同方向、等距离摆放等？观察记录手段是否有效合理？绘图、拍照、录像等方法的特点有哪些？用表格记录数据是否更好？同时，教师注意让学生体会小组分工协作的意义。在总结探究活动时，教师要营造轻松民主的教学气氛，激发学生参与交流的积极性，组织讨论并进行适时的引导。围绕“你的生物学实验成功与否？若成功，请总结经验；若失败，请不要灰心，认真分析失败原因”等方面进行总结，教师并在其中渗透情感态度和价值观方面的教育：蚂蚁的行为对你的心灵有触动吗？大自然蕴藏的秘密，是否激发了你的探究兴趣？活动中有何启示？
2教学反思
本节实验课教学获2012年全国中学生物课堂实验教学展示一等奖，在其教学准备和教学实施过程中得到了省市多位专家和同仁们的帮助，也得到了学生们的支持。回顾这段过程，倍感辛劳和快乐，其中主要心得如下。
2.1教学困惑
困惑之一：如何在实验室顺利完成此实验？蚂蚁的行为是非常复杂多变的，将蚂蚁捕捉到实验室进行探究实验，发现蚂蚁受到惊吓、失去巢穴等因素的影响，蚂蚁的行为发生了改变，常常没有出现实验设计中预料的结果。如何在实验室模拟自然环境，探究蚂蚁在最接近自然状态下的觅食行为？在自然界中直接观察蚂蚁行为是否可行？困惑之二：如何提出有价值的探究问题？提出问题是科学研究中至关重要的环节，提出问题是探究的起点，也是产生智慧的萌芽。在教学中，教师常常重视解决问题，而忽视提出问题。李政道先生曾说“：求学问，需学问，只求答，非学问。”教师应该向美国妈妈学习：“孩子，今天上学了，给老师提两个好问题！”如何通过教师的精心设计和巧妙指导，让学生提出有价值的探究问题呢？困惑之三：如何科学评价学生探究能力？评价是一种重要的激励手段和发展机制，同时实验评价能力也是教学目标的重要组成部分，但是很多教师在教学中将其遗忘了。关于本节课的教学，教师们都习惯于实验方案的设计，其实验方案的可行性缺乏了实践的检验，实验教学中没有组织评价，从而失去了进一步提升的空间。如何有效评价学生的科学探究能力，进一步激发学生学习的主体性和主动性？这也是萦绕在心头、挥之不去的困惑。
2.2创新之处
对本节课进行创新的宗旨在于让实验教学由基于传递到基于发现、由静态构成到动态生成、由个体思维到集体智慧，为此需要激发内在学习动机、开放实验领域、构建反馈激励机制、提供集体学习支持。
2.2.1在实验方法上进行了创新选择实验场所：笔者经过反复实验后认为，本实验在实验室中进行难以得到可靠可信的科学数据，因为蚂蚁从野外被捕捉到实验室由于受到惊吓而逃生或首先忙于筑巢等过程，根本无暇顾及觅食。学生按小组分别在实验室内和室外进行探究实验，在实验过程和数据对比中得出结论，即蚂蚁在自然状态下的觅食行为更真实，效果更明显。最终本实验的实验过程选择在校园内进行，其余过程在实验室进行，既保证了实验的真实性，又确保了实验的有效性。开放生物学实验内容：教材上提供的实验方法是在实验室内完成本实验，教师没有按照教材上内容进行。根据课程标准精神，倡导学生开展开放性、自主性的探究学习，力求将课堂还给学生，让学生成为学习的主人。如利用蚂蚁工坊观察日本弓背蚁的行为和探究它们的觅食行为，实验的自变量并拘泥于食物的颜色倡导合作探究：启发学生相互学习，如食物同方向、等距离摆放在蚁穴洞口；每种食物要有一定的距离且边界要清晰；不同的实验处理应贴上标签，以利于观察和记录；食物进行特殊处理：设置对照组和实验组；配备绘图员、拍照员等，带上记时秒表，用表格记录数据结果。其实，科学探究的过程、技能、方法等，通过学生之间的学习与实践来获得，比起教师的刻板说教更有趣、有效。
2.2.2在实验评价上进行了创新为评价而教学，还是为教学而评价？在设计实验评价时必须对此做出抉择。为教学的评价，关注的是评价如何生成教学价值，而不是教学如何应对评价。为此，笔者将主体性、激励性和发展性作为实验评价的价值取向。学生完成本探究实验的热情较高，教师通过课题研究，明确科学探究能力的主要能力结构，依据具体的科学探究任务，确定相对应的科学探究能力评价细则，统计和分析学生在探究中的各种能力的现状，对学生科学探究能力的过程性评价研究。一方面可以促进教师反思教学设计，提高教学目标的针对性；另一方面可以客观记录学生在探究活动中的表现，利用评价和交流促进学生的发展。通过定性和定量评价，评出最佳生物学实验小组，评价每一位学生的探究能力。创新之一:学生评委进行评价。为了在实验评价上实现多元化、多主体，我们还组织了促进学生之间的他评与互评。考虑到初中学生的认知水平和评价能力有限，加上实验评价的复杂性，教师选取了部分优秀生担任评委，并对学生评委进行适度指导和培训。事后发现，对学生评委培训非常重要，同时在培训中也促进了优秀学生的进一步发展，因为培训的过程也是一次分层教学与学习的过程。创新之二：教师进行延时评价。实验教学完成后，教师可以实施延时评价,对学生评价采用工作单的形式。教师延时评价的主要依据是学生填写的工作单和学生评委意见，有效解决克服了教师一人无法现场观察全班学生实验行为表现的问题。学生评委和教师延时评价指南。
2.2.3在实验拓展上进行了创新
①拓展了实验内容、激发了探究欲望。学生在探究蚂蚁的觅食行为过程中，不断出现新现象、提出新问题：如蚂蚁喜欢吃什么？蚂蚁的觅食与食物的气味、颜色和形状有关吗？如何通过实验证明蚂蚁觅食行为与某种因素有关？蚂蚁喜欢肥肉还是精肉？蚂蚁通过眼睛还是触角觅食？蚂蚁将食物存放在蚁穴的什么位置？在觅食过程中蚂蚁怎样交流信息？蚂蚁为什么要争斗呢？蚂蚁繁殖期会出现哪些繁殖行为呢？蚂蚁社群生活是一幅什么样的场景呢？不同蚂蚁之间又有哪些不同的行为表现呢？在生物学实验设计上如何减少实验误差？上述问题是实验后学生提出的问题，这些问题必然点燃学生智慧的火花。
②培养了学习志趣、提升了实验能力。一实验小组观察后做了如下记录“：我们刚把白糖放到蚁穴旁，便有几只蚂蚁出来搬运糖粒，蚂蚁越聚越多。后来，有蚂蚁发现了一只蜘蛛尸体，并扯下蜘蛛一条腿。虽有大多数蚂蚁都在搬蜘蛛尸体，但也有在搬运糖粒的。可是蚁穴口太小，因此蚂蚁怎么拖都无法将尸体搬进去。但它们仍不放弃，过了好长时间后又将尸体往草丛中搬，由于草丛很密，结果还是没有成功。第二天早晨，白糖被夜间的雨水溶化了。过了一天，水分蒸发干后，白糖变成固体又析出，蚂蚁又在忙于搬运了。”通过这篇观察日记，我们仿佛看到了法布尔的《昆虫记》。因此，让学生在做中学，在大自然中接受熏陶，既顺应了学生的天性，又启迪了学生智性。
第3篇：教学设计论文范文
在进行教学设计之前要认真思考以下几个问题：与本堂课有关的知识学生已掌握多少？根据临床工作需要，学生在这次课中应该知道、学会什么？教师采取何种教学手段方法能够帮助学生从教师、学校资源中获得最好的学习帮助，提高学习效率？课程结束后采用哪些方法检验学生的学习效果？然后，根据这些问题的答案对教学进行科学的规划。
（一）确立教学目标
确立教学目标的依据有三点：
①“三理一剖”课程中与高血压病相关知识的特点；
②临床护理工作中对高血压病需要掌握的知识及技能；③高职护理专业学生学习能力。
（二）教学过程的设计
1.课程导入与串联
如何导入课程并将四门课有机的整合在一起是一个重要问题。首先必须考虑以何种方法才能将四门课程合理的串联在一起，最后我们选择从一则临床病例入手，采用模块式教学的方法以疾病为中心讲授正常解剖结构和生理功能是如何发展到疾病状态的，及用药物治疗恢复健康的过程。
2.教学内容与教学活动
在确立了病例导入和模块式教学的方法后就是具体的教学内容与教学活动的落实。整个教学内容分为五部分：
(1)心脏正常解剖结构教师活动：通过病例中高血压性心脏病的X线胸片与正常心脏胸片的对比引出对心脏正常解剖结构的讲解，通过视频、大体标本、模型加强学生直观感受，通过提问测评加强学生记忆。学生活动：观察大体标本和模型。分组讨论，想一想心脏的解剖结构，正常人应该有多少个心眼儿（心腔的出口、入口）。
(2)动脉血压的形成及影响因素教师活动：播放血液循环的动画吸引学生眼球同时讲解动脉血压的形成及影响因素，通过介绍正常高血压值和高血压分级引出第三部分内容。学生活动：分组讨论，思考患者属于哪一型高血压，什么原因导致患者的心呈靴型。
(3)高血压性心脏病的病理改变教师活动：通过对病例的提问引起学生对于长期高血压导致靴型心的兴趣，讲解心脏病理改变，总结靴型心形成的原因。学生活动：显微镜下观察病理切片，观察大体病理标本。
(4)观察家兔动脉血压及药物对其影响的实验教师活动：设计实验让学生对心脏泵血功能及动脉血压有更感性的认识，讲解实验原理及操作，通过让学生观察药物对血压的影响引出第五部分内容。学生活动：操作实验并观察药物对血压的影响。
(5)抗高血压药物治疗教师活动：着重讲解四类一线抗高血压药和硝普钠，介绍抗高血压药物的选择和药物治疗的新概念，提问测评学生掌握情况。学生活动：分组讨论，思考病例中患者应选用何种药物治疗效果最好。
（三）学习效果测评
针对于这堂课的授课方式，我们制定两种测评办法：一种是课堂测评，在每个授课内容结束时都随机抽取学生回答问题以检测学生课堂学习效果；另一种是课后测评，让学生把身边的一名高血压亲属做为调查目标，以浅谈高血压病人的自我护理或高血压病人的社区护理为题并结合相关文献写一篇1000字左右的综述。
二.教学设计的亮点
（一）多门课程的整合
将四门医学基础课程即解剖学、生理学、病理学、药理学，本着必需、够用的原则有机的整合在一起。以往我校进行的“三理一剖”单个科目的理论实践一体化教学的经验成为这次课程整合的基础。整合课程时注意了三点问题：①选择从一则临床病例入手，采用模块式教学的方法以疾病为中心进行讲授；②制定出符合一体化教学的教学目标，本着必需够用的原则合理筛选教学内容，保证每一学科的教学内容都能合理过度自然衔接；③设计了一个实验将生理与药理的实验内容整合在一起，使学生能观看到家兔的正常血压及药物对血压影响的全过程。
（二）理论实践的一体化
在整合“三理一剖”课程的同时还采用了理论实践的一体化。一体化教学是充分利用现代教育技术，将理论、实践教学内容一体化设置，突出能力本位，强调经验知识，以更好地满足社会需求为目的教学手段。理论实践一体化进一步调动了学生学习积极性和主体作用，提高了学习效果。
（三）整合多种教育资源
在本次课程中，应用了所有能够应用到的学校现有资源：例如模型、大体标本、高清摄像头、显微镜、多媒体、避光输液瓶输液器、各种动物实验用物。
（四）采用多种教学手段、方法
第4篇：教学设计论文范文
1.1教学任务分析
教学任务的分析不仅包括教学内容的分析和教学对象的分析，还包括教学环境的分析，包括物理环境的分析和心理环境的分析。物理环境主要指学校的自然环境（地理位置、自然气候）、时空环境（教学场所、教学时间）和设施环境（教学设施、教学工具）。心理环境包括班风、班级氛围、师生关系等由社会、文化、心理等决定的影响因素。心理环境虽然看不见摸不着，但在教学活动中起着重要作用，甚至其影响力要比物理环境的影响力更加大且明显。所以，教师在进行教学设计时要考虑到教学环境的分析，设计出符合本班教学的教学设计，形成独特的教学风格。
1.2教学目标分析
《义务教育语文课程标准：2011年版》明确规定语文课程的目标则是“知识与能力、过程与方法、情感态度价值观三位目标的有机整合，三位一体，相互渗透”。现在的小学语文教师虽然接受了新的教学理念，但是在教学目标的制定上，仍存在许多不足。语文是工具性和人文性的统一。小学语文教师在进行教学设计时存在片面强调了语文工具性的特点或者片面体现出语文人文性的特点，不能很好地将二者结合起来。而且，语文的工具性方面也偏重于学生“双基”即基本知识的学习和基本技能的掌握，忽视过程与方法目标的制定。在制定三维教学目标时要注意：一要体现学生的主导地位，教学目标的设计要从学生的实际出发，能起到很好的引导作用，能调动学生的主动性和积极性；二要有整体性，面向整个教学内容和全班学生；三要有层次性，一个班级内学生的学习水平参差不齐，身心发展规律也不平衡，所以设计教学目标要体现层次性的特点；四是教学目标要具体、可以操作，并且要能进行评价。
1.3教学组织形式分析
班级授课制是我国以法令形式规定的教学组织形式，但随着时代的进步和新的教育理念的深入，单一的教学组织形式已经不能满足教学的需要，在小学语文课堂班级授课制下还存在着其他多种组织形式如自主学习、合作学习、“小先生”制等。教师应该根据教学内容和教学目标选择恰当的教学组织形式。
1.4教学方法分析
教学包括教师的“教”和学生的“学”，因此教学方法包括教法和学法。传统的教法是讲授法，如果课堂只存在这一种教学方法就会导致“一言堂”和“满堂灌”。在新课程标准指导下的小学语文课堂，讲授法、问答法仍然占有重要地位，但是自主学习法、合作探究法、任务驱动法等也会有所呈现。教师在选择教学方法时，不仅是激发学生学习的兴趣，传授本课时的知识与能力、情感态度价值观，还要指导学生学会学习，即学法。教师要让学生学会主动学习、自主学习、合作探究学习和创造性学习，不仅学会，还要乐学、会学。教学方法的选择是为了更好地实现教学目标，它受教学内容和教学组织形式的影响和制约，需要教师根据教学目标、教学内容、学生特点等认真对待。
1.5教学媒体分析
教学媒体是教学内容的载体，是教学内容的表现形式，是师生之间传递信息的工具，如实物、口头语言、图表、图像以及动画等。教学媒体往往要通过一定的物质手段来实现，如书本、板书、投影仪、录像以及计算机等。现在的小学课堂都有电子白板，教师在教学过程中大多选择幻灯片放映、投影仪、网络课堂等现代教育技术来配合现场授课。但是在选择教学媒体时要注意不能为了使用教学媒体而选择，教学媒体的选择必须要有利于优化教学，促进教师更好地教和学生更好地学。在现代教育技术发展的今天，传统的教学媒体———板书仍占有重要地位，所以教师在选择先进的教学媒体的同时还要重视板书的设计和书写。
1.6教学过程分析
教学过程是整个教学设计的核心，教学目标、教学内容、教学组织形式、教学方法和教学媒体等都在教学过程中体现和实现。教无定法，但小学语文教学存在其规律性。以一篇小学语文课文的教学为例，教学环节一般分为五大板块：激趣导入、初读感知、精读品味、拓展延伸、课后作业。教师要根据教学目标和学生现有水平和认知特点组织教学内容，精心设计教学环节，选择每个环节的教学方法和组织形式，使用教学媒体，而且每个环节都有教师活动和学生活动，因此要合理安排教学时间。但是课堂教学情境是不断变化的，即使课前教学设计做得再好，在教学过程中也依然会出现很多问题，如教学时间不好掌握、课堂纪律调控不当、没能调动课堂积极气氛等等，这就要求教师在设计教学过程时要做预设，以便教师能及时处理问题、解决问题。
1.7教学设计自我评价分析
教学设计的评价分成两部分，一部分是在教学设计完成后进行教学前对教学设计进行评价，其目的是验证教学设计的可行性和进行预设，另一部分是在教学结束后，看看实际的教学效果是否达到教学设计的预期效果，反思教学设计的不足，以便指导下次教学设计的进行。
2小学语文教学设计的意义
第5篇：教学设计论文范文
正是由于教学设计对于课堂教学的重要性，对于教学设计我们更应当重视，而不能淡化，在教学过程中需要对教学设计的研究和思考给予足够的关注。但同样需要引起重视的是，不淡化教学设计，也不能异化教学设计。如果在教学中形成“预设至上”的错误认识，过分夸大教学设计在课堂教学中的作用，忽视甚至无视课堂教学中的“生成问题”，片面追求教学设计的完整性和静态化，导致课堂教学的形式主义和教条主义也是不可取的。
二、改进小学课堂教学设计的建议
1.求实不虚浮
课堂教学设计不是脱离实际的虚构作品，而是要从课堂教学实际中来到教学实际中去。教师的教学设计应当最大限度地从学生发展的需要出发，为此，在教学设计中，要始终坚持学生本位的教学观，立足学生的认识水平、思维水平、生活实际，带着一定的教学目标，从学生学习的角度研究、分析教师的教，从教师教学的角度规范学生的学，一切从学生课堂学习的角度去分析和设计教学，让教学设计做到因材施教，有利于学生学习能力的提升，有利于学生的全面发展。教学是一个教学相长的过程，在促进学生发展的同时，也应该实现教师自身的成长。课堂教学设计需要遵循一定的规律，应有一定的教育学、心理学等理论的支撑，为使课堂教学的设计科学、合理，教师应努力提高自身的理论素养，让课堂教学设计走向理性，在理性中步入自然、生态，追求大育无痕。进行课堂教学设计，另一个不能忽视的问题是要结合教师自身的教学风格和个性特征。教师设计课堂教学时不能丧失自我，要同时考虑自身把握教材的水平、驾驭课堂的能力、组织教学的技巧以及自己的教育教学素养、兴趣爱好及习惯等。也就是说，课堂教学设计必须符合教师的实际情况，顺应教师独特的教学风格。只有这样，课堂教学才能得心应手，才有利于教师发挥自身的教学艺术与教学水平，也有利于发挥课堂设计对教学质效的促进作用。课堂教学设计是课堂教学过程中的客观存在，同时又是人为设计和安排的，是主观与客观的统一。在进行课堂教学设计时要坚持一切从实际出发，从学生实际出发、从教师实际出发，实事求是，追求实效。
2.完整不散乱
一些教师在设计课堂教学时，经常会根据自己的偏好侧重某些内容或环节，按照这样的思路设计的课堂教学可能会有亮点，但不会成为好课。在课堂教学设计中，要克服传统教学中单课思维的弊端，严格遵循系统整体的原则，从整体的角度规划课堂教学，把课堂教学设计上升到教学要素优化组合的高度来认识。教师在课堂教学设计中，以结构为纵向主线，将横向的教学目的、教学任务、教学内容、教学方法、教学原则等都置于一个系统中加以分析和研究。这样，有利于教师更全面、更完整地认识课堂教学设计，更加科学、合理地选择课堂教学方法，更加全面、有序地考虑各种要素，并合理整合各环节、各阶段、各要素、各层次的关系，发挥课堂教学设计的整体功能。在进行课堂教学设计时，必要的环节也应该具有整体性。一堂好课必须有引人入胜的导入、充足翔实的过程、圆润完满的结尾。课堂教学的各个组成部分都必须紧紧围绕教学内容、教学任务和教学目标来设计与安排，使课堂的每一个环节都成为这堂课不可缺少的组成部分，而每个环节又通过一定的内在联系组成一个统一的整体，产生整体效应，给人以整体感和完美感。
3.灵活不僵化
有些教师在教学设计中缺乏思考和创新，缺少主动性和探究精神，显得机械和教条，习惯于用固定的方式应对所有的课堂教学，他们无视课堂各要素的动态组合，将课堂教学设计模式化、绝对化，把完整的课堂教学肢解为几个孤立固化的环节和步骤，使课堂教学设计成为了一种缺乏生机与活力的机械工作。事实上，课堂教学是一个多侧面、多层次的动态过程，它不是一个统一的超越特定教学情境的固定模式。用某一规定的几步几法的教学模式去套用动态的课堂和活生生的教学对象只会捆住教师的手脚，扼杀学生学习的创造性，从而把课堂教学引向死胡同，使之越来越远离教学的本质。因此，任何一种预先设计好的课堂教学都不可能完全适合课堂教学的实际。学生作为课堂教学中最活跃、最关键的因素，其动态变化的特点更是决定了课堂教学的设计必须是实时变化与发展的。这就需要教师具有一种能应对突发状况的教学智慧，灵活而智慧地处理在课堂预设之外的意外生成情况，同时对设计好的课堂教学做出相应的调整和改变。教师在进行课堂教学设计时，可以先参考优秀的课堂教学设计，从中汲取有益的经验与方法，但不能原封不动地照抄照搬；可以体现一定的课堂教学改革模式，但不能机械教条地固守模式。课堂教学设计要因学生而异、因教学内容而异、因教学目标而异。
4.艺术求美化
中小学人工智能教育：学什么，怎么教
*来源：中国电化教育（ID：iChinaET），作者：方圆媛、黄旭光
一、问题的提出(一)中小学阶段开设人工智能教育的国家政策要求
自上世纪50年代中期人工智能(ArtificialIntelligence，以下简称AI)概念正式提出以来，经过60多年的发展和积淀，伴随着互联网、大数据、云计算和新型传感等技术的发展，人工智能正引发可产生链式反应的科学突破，催生一批颠覆性技术[1]，对人类社会生产与生活的各个方面产生着深刻的影响。
2017年7月，中共中央、国务院印发《新一代人工智能发展规划》(以下简称“规划”)。作为抢抓人工智能发展重大战略机遇，构筑我国人工智能发展先发优势的重要战略部署，规划提出了到2030年我国新一代人工智能发展的指导思想、战略目标、重点任务和保障措施。在保障措施有关要求中，规划指出“支持开展形式多样的人工智能科普活动”“实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程”[2]。2018年4月，教育部印发《教育信息化2.0行动计划》，在“信息素养全面提升行动”中要求“加强学生信息素养培育……完善课程方案和课程标准，充实适应信息时代、智能时代发展需要的人工智能和编程课程内容”[3]。
其实在以上两个文件颁布之前，教育部于2003年4月颁布的《普通高中技术课程标准(实验)》中已首次在信息技术课程中设立“人工智能初步”选修模块[4]。在规划发布后，2018年1月出版的《普通高中信息技术课程标准(2017年版)》中，则更进一步地将人工智能的内容更充分地融入到信息技术课程中。最新的高中信息技术标准设计了“人工智能初步”(包含人工智能基础、简单智能系统开发、AI技术的发展与应用三部分内容)[5]作为高中课程方案选择性必修模块，明确制定了课程内容和学业标准，并对教学策略提出建议。
(二)中小学校开展人工智能教育的实践探索
与形势发展和政策要求相呼应，国内一些城市已有一批教师和专业人员开始了在中小学引入人工智能教育教学的实践探索。根据推动力量的不同，这些实践探索大致可以分为两类，一类是中小学内部，由学校和教师发展起来的实践。这一类实践又可细分为两种。一种是在STEM或创客课程中引入人工智能的内容。比如：北京第二外国语学院附属中学将人工智能的元素和技术引入学校传统的机器人课程以及机器人社团活动中，在机器人设计、编程开发等过程中渗透人工智能知识的学习与动手实践[6]；此外，北京景山学校和温州中学也有教师在教学中尝试寻找编程、机器人等人工智能技术在科学课程与综合课程中的定位，试图挖掘人工智能技术带给综合课程更大的创造空间[7]。另一种是开设专门的人工智能课程。中国人民大学附属中学开发了人工智能校本课程体系，从面向全体的常规课普及教育，到部分选修的跨学科实践应用，再到少数的前沿探究，形成人工智能纵向金字塔分层课程体系[8]。此外，人大附中还开设了全国中等教育领域首个人工智能实验班，为实验班研发了“人工智能与关于心智的生物学”等研修课程[9]。北京市海淀区翠微小学、北京市十一学校[10]、华南师范大学附属中学等也开设了人工智能内容的相关课程。
另一类是中小学外部力量如高校、事业单位、科研院所等推动发展的实践。比如：北京师范大学课程与教学研究院与有关单位合作，通过组建项目团队，研发测评系统及AI教学技术平台，并在全国几十所中小学校开展教学实践探索[11]。中央电化教育馆组织力量研发了中学(包括初中和高中)人工智能课程与配套数字资源，并在全国17个省(市、自治区)组织了22所实验校开展课程教学的实验。
(三)中小学开展人工智能教育的讨论和疑问
我国尚未出台人工智能课程的国家标准，现有的信息技术国家课程标准仅涉及了人工智能的部分内容。同时，各地师资水平、软硬件环境条件差别较大，随着实践的开展，围绕中小学开展人工智能教育的讨论和疑问也越来越多，主要包括以下几个方面：第一，在教育目标上，小学、初中和高中学段人工智能教育目标的应然状态是什么，是否要在小学阶段引入人工智能的内容或开设专门的课程？有人指出，从全国范围看，“中小学对人工智能课程价值的认识有待提高”[12]。第二，在学习内容上，人工智能不仅有着非常专业的理论知识，还涉及数学、生物、控制论、信息学等多个学科领域，并划分为计算机视觉、自然语言处理、数据挖掘等子领域。如何从复杂的知识体系中抽取适合学生学习的内容，并依据课程目标设计不同层次的学习内容？有研究者指出，目前存在“把人工智能课程窄化为编程语言课程”的现象[13]；还有人指出，中小学的人工智能教育多为编程教育和机器人教育，编程教育“多停留在指导学生利用程序设计语言完成具体的编程题目。机器人教育，多停留在简单的实体安装层次”，“教材大多属于产品说明书或用户指南类，缺少对学生思维能力培养的科学引导”[14]。第三，在课程设置的方式上，大部分人都提到了开设专门的人工智能课程，也有人通过分析国家课程标准后提出，小学阶段的人工智能技术教学内容可以安排在小学科学课程中，初中阶段的人工智能课程可以在综合实践活动(占初中课时总数的16%—20%)课程中做出适当安排，高中阶段可安排在信息技术和通用技术课程中[15]。第四，在有关资源上，很多人都提到了缺乏专业师资和软硬件资源。在师资方面，有人指出，“我国中小学人工智能相关内容的教学工作以信息技术教师承担为主……很多老师的知识理论储备和计算机操作技能距离专业水平还有一定的差距，专业的人工智能教师比较匮乏”[16]；也有人认为，“缺乏具有知识结构和专业素养的教师来执教……没有接受过专业的培训，难以掌握课程重难点、教学目标不明确，教学经验缺乏”[17]。在教学资源方面，有人提出，“除部分发达地区之外，多数地区还没有与教学相适配的实验室”[18]；有人认为“很多中小学教师拿到教材后，由于没有好的经验和做法作为参照，课堂实施存在困难”[19]；还有人指出，“人工智能课程不宜采用传统的‘讲授’式教学，更适合应用情境化、基于问题、基于案例的教学模式……有较好价值的中学人工智能教育案例研究的成果很有限”[20]。
尽管我国各地教育水平不一，在中小学阶段开设人工智能相关课程困难重重，但部分地区已经开始了中小学人工智能教育教学的探索。由于各地、各学校相关的软硬件条件存在差异，课程实施的类型不同，造成质量参差不齐，在课程目标和内容的制定，课程实施策略的使用和课程资源的选择和使用等方面还处于摸索阶段，亟需有价值的借鉴和参考。
二、美国K-12人工智能教育行动解读(一)背景、任务与进展
在美国国家科学基金会的资助下，2018年5月，美国人工智能促进协会(TheAssociationfortheAdvancementofArtificialIntelligence，AAAI①)联合美国计算机科学教师协会(ComputerScienceTeachersAssociation，CSTA②)和卡耐基梅隆大学计算机科学学院组成了联合工作组，启动了美国K-12人工智能教育行动(AIforK-12Initiative，以下简称AI4K12)[21]。该行动有三项任务。第一是为在K-12阶段开展人工智能内容的教学制定国家指南。第二是为K-12教师开发一套精心策划的人工智能资源目录。第三是推动形成K-12AI资源的开发社区。卡耐基梅隆大学教授，美国人工智能领域著名研究者大卫·图雷斯基(DavidTouretzky)任工作组组长。2019年7月，AAAI在费城发布了K-12人工智能教学指南(K-12GuidelinesforArtificialIntelligence，以下简称指南)，设计了基础教育从小学到高中开展人工智能教学的目标与内容。同时发布了AI教学资源目录(AIResourceDirectory)，目录中提供了包括知识点讲解视频、示范软件和教学活动等类型的资源，以为教师开展教学提供支持。由于这是第一次系统地研究如何在中小学引入AI教学，工作组主要在原有的K-12国家计算机科学课程标准的基础上开展“指南”研制工作，并进行了细致充分的论证。
(二)指南内容概览
在美国，各州K-12阶段开设人工智能课程的情况不尽相同。有的州将人工智能作为计算机科学课程的一个部分，有的州开设了单独的人工智能课程作为选修课。作为对美国中小学开展人工智能内容教学的专业指导，“指南”在阐述中小学阶段学习人工智能意义的基础上，设计规划了中小学生需要掌握的人工智能知识以及各学段不同层次的学习目标。
1.中小学阶段学习人工智能的意义
AAAI认为，人工智能在当今人类社会已经扮演了非常卓越而显著的角色。对于孩子们而言，他们生活的世界里随处可见人工智能的产品，尽管他们或许没有直接使用过，但是目睹了父母或家人使用，有一定的直观经验。不难想象，随着技术的进一步发展，人工智能在未来世界将会获得更进一步的发展，而作为未来世界的主人，现在的下一代有必要对人工智能知识获得基本的认识以更好地适应未来的生活。这种必要性体现在两个方面：其一，人工智能基础知识的学习有助于提升孩子们的信息素养。作为未来的公民，当他们面临人工智能技术应用的公共决策和伦理问题时，提升的信息素养有助于他们做出理性的决策。同时，由于人工智能正在取代简单重复的底层工作，让孩子们较早地意识到这一点有助于他们更好地适应未来的就业环境。其二，通过人工智能课程的学习，培养孩子对人工智能领域、对STEM的兴趣，同时在知识和技能层面奠定一定的基础，为他们未来走上专业的职业道路做好铺垫。
2.学习内容与目标
这部分内容主要围绕学生应该知道什么和做什么展开。美国最新版K-12计算机科学课程国家标准11—12年级的课程要求中已经包含了人工智能的有关内容，分别是“能描述人工智能如何驱动各种软件和物理系统，如：数字广告投放、自动驾驶汽车和信用卡欺诈检测(3B-AP-08)”和“能使用一种人工智能的算法与人类对手一起玩游戏或解决问题。这里的游戏不需要太复杂，简单的猜谜游戏、井字棋或简单的机器人指令足矣(3B-AP-09)”[22]。在这次的“指南”中对人工智能学习内容做了更系统的规划，并根据学段设计了不同层次的课程目标。
总体来说，“指南”将K-12阶段所需学习的人工智能知识分成了5个主题(FiveBigIdeasinAI)，他们分别是：感知、表示和推理、机器学习、人机交互、社会影响[23]。研制小组认为，这5个主题从性质上足以覆盖人工智能的各领域，但从数量上又是教师可以控制的。尽管5个主题的提法未必完全符合AI实践者审视AI的方式，但对于满足K-12学生的需求是合适的。因此，课程内容和目标以这5个主题为基本框架，并在此基础上设计了各主题中的主要概念和分级学习目标。
(1)感知(Perception)
计算机使用传感器来感知世界。感知是从传感器信号中提取意义的过程。AI领域迄今为止最重要的成就之一就是使计算机能够足够好地去“看”和“听”，以投入实际应用。该主题下的具体应用包括：人脸识别、语音识别、场景理解等。
a.主要概念。这一主题的主要概念包括：人类的感觉和机器传感器；从感觉到知觉；感知的类型：视觉、语音识别等；感知如何工作：算法；计算机感知的局限；智能与非智能机器。
b.分级学习目标如表1所示。
(2)表示与推理(RepresentationandReasoning)
智能代理(IntelligentAgent)(能够)通过特定的逻辑和模型表示现实世界，并用他们进行推理。表示是自然智能和人工智能的基本问题之一。计算机使用数据结构来构建表示，这些表示辅助推理算法。该主题下的具体应用包括：自动驾驶汽车的路线规划、网络搜索、智能下棋的最佳路线推理等。
a.主要概念。这一主题的主要概念包括：表示的类型；推理算法的类型；支持推理的表示：算法操纵表示；算法系统及其功能；一般推理算法的局限。
b.分级学习目标如表2所示。
(3)机器学习(MachineLearning)
计算机通过数据学习，机器学习是一种在数据中找到规律的统计推断。近年来，由于一些学习算法创造了新的表示，AI的许多领域都取得了显著进步。这种方法的成功需要大量的数据。这些“训练数据”通常必须由人们提供，但有时也可以由机器自身获取。该主题下的具体应用包括：训练手机识别人脸；训练语音识别系统；训练机器翻译系统；图片搜索等。
a.主要概念。这一主题的主要概念包括：机器学习；机器学习的方法；学习算法的类型；神经网络基本原理；神经网络架构的类型；训练数据对学习的影响；机器学习的局限。
b.分级学习目标如表3所示。
(4)人机交互(NaturalInteraction)
智能代理需要多种知识才能与人类自然交互。为了与人类自然地交互，智能代理必须能够用人类语言交谈，识别面部表情和情感，并利用文化和社会习俗的知识来推断所观察到的人类行为的意图。具体应用包括：智能代理(如Alexa、Siri)，聊天机器人，提供适应性教育的智能导师系统，动作和面部表情识别等。
a.主要概念。这一主题的主要概念包括：自然语言理解；情感计算；常识推理；意识与心灵哲学；自然交互应用；人机交互；AI在自然交互方面的局限。
b.分级学习目标如表4所示。
(5)社会影响(SocietalImpact)
AI的应用对社会既有正面影响也有负面影响。由于人工智能技术正在改变我们工作、出行、沟通和相互照顾的方式，我们必须注意其所能带来的危害。例如，若用于训练人工智能系统的数据存在偏见，可能会导致部分人受到的服务质量低于其他人。因此有必要讨论AI对我们社会的影响，并根据相关系统在道德层面的设计以及应用来制定标准。
a.主要概念。这一主题的主要概念包括：AI系统正在改变商务、政务、医疗和教育；从经济层面讲，AI使得新的服务变得可能，使得商务更有效率；在开发AI系统时，人类不仅要做出技术层面的决策，也要做出道德层面的决策；AI技术通过多种不同的方式影响社区和人们；人工智能和系统需要道德标准来为人们做出决策；AI和机器人会改变人们工作的方式，创造一些工作，淘汰一些工作。
b.分级学习目标如表5所示。
3.教学活动建议
如何针对以上学习内容和学习目标开展教学，“指南”推荐了四种类型的学习活动：第一种是实验类活动，教师可以组织学生使用各种类型的AI软硬件资源，通过实验，一方面体验AI的功能，对AI形成直观认识；另一方面在实验中探索AI的基本原理。第二类活动是手工模拟AI算法的活动(或不插电活动)，学生无需使用任何计算机设备，用纸和笔，通过绘图、计算来模拟AI的基本算法，理解AI解决问题的逻辑思路和技术路线。第三类活动是设计类活动，教师为学生提供支架，引导和鼓励他们使用AI开源软件或服务来开发自己的AI应用，在设计和应用中学习。第四类是案例分析类活动，教师提供与AI相关的多个社会问题的案例，引导学生从多个角度来探索其中的伦理道德问题并寻求改进的途径。
(三)K-12人工智能教学资源目录简介
为了对AI教学提供支持，AI4K12开发了一套资源目录，并在网站(https://github.com/touretzkyds/ai4k12/wiki/Resource-Directory)上公布了这套目录。目录汇集了各类AI科普资源，根据不同类型资源的教育特点进行了系统的梳理和分类，并作了统一标注。从媒体类型上，AI4K12划分了专业著作和报告、竞赛、课程材料、演示软件(Demos)、教师职业发展在线课程、K-12学生在线课程、软件包和视频七类资源。在此基础上，依据中小学AI学习特点，AI4K12进一步按照资源的教学功能进行了分类，具体如表6所示[24]。可以看到，这里的资源不仅包括软硬件资源，还包括教学活动。对资源教学功能的分析提示了何时以及如何使用这些资源，进而为教师教学策略的设计提供了支持。
三、美国AI4K12行动成果特色小结美国AI4K12行动是富有成效的。从短期看，它制定了K-12人工智能教学指南，开发了教学资源目录，对学习内容和学习目标给出了科学、专业的设计，对教学活动策略提出了具体可行的建议，对教学资源进行了系统的汇聚、梳理和分类。从长远看，行动联通了AI研究、实践和教学三个行业，促进了美国国内K-12人工智能教育专业团体的形成，为未来的发展奠定了基础。
(一)“指南”学习内容覆盖AI原理的基本方面，关注对AI技术的反思，学习目标按学段分级
在中小学开展AI教育，核心的问题就是学生学什么，达到什么水平？美国K-12AI教学指南以5个知识主题(感知、表示和推理、机器学习、人机交互、社会影响)作为框架，并在其基础上设计了从幼儿园到高中三年级的分学段目标。一方面，5个知识主题不仅涵盖了AI研究与应用的基本领域，同时还包括了AI的社会影响。这体现了不仅要求学生体验和学习AI的基本知识和技能，也要求他们能客观、全面、深刻地对这项技术进行审视和反思的目的。另一方面，所有学段均涉及5个知识主题，各学段目标的差异只在目标的层次上，而不在知识主题上，整体的学习是螺旋上升的过程。比如，“表示与推理”是一个逻辑性很强的主题，幼儿园—2年级学段的孩子和高中生都可以学习。只不过前者只需要达到较低的学习层次比如获得对有关原理体验和感性认识，如“使用决策树进行决策”；而后者则需要达到较高的学习层次如掌握底层的算法和原理，例如“描述不同类型搜索算法的差异”。
(二)“指南”教学策略与活动建议具体清晰，可操作性强，遵循学习规律
如何引导学生学习AI知识？AI4K12给出了具体清晰的建议，不仅提出了支持策略，还推荐了“实验”“手工模拟”“设计开发”“案例分析”四种类型的教学活动。这四类活动分别对应AI学习的几种学习目标：体验AI功能与理解AI基本原理，理解AI算法的原理，设计简单的AI应用与辩证地认识AI对社会的各方面影响。这些目标在5个知识主题中都有体现。教师可以根据5个主题下分级目标的类型，选择对应类型的活动进行设计和开展。值得注意的是，四类活动也分别对应AI学习从感性到理性，从理解到应用的各个阶段，遵循基本的学习规律。具体来说，除第四类活动是综合性活动，需要建立在对AI及其应用充分把握的基础上之外，第一类到第三类活动分别对应学生学习AI从感性认识(认识AI的功能)到理性认识(理解AI的基本原理)，从知识理解(理解AI基本算法)到知识应用(使用AI算法模块开发应用)的学习阶段，学生的认识水平在逐步上升。
(三)K-12AI教学资源目录充分挖掘现有AI资源，分析梳理其教育价值
国内很多人担心，在中小学开展AI教育缺乏专业的师资。这个问题在美国也存在。且不说人工智能科班出身的专业人员是否会到中小学任教，抑或在师范院校增设人工智能的专业是否可行，还是在信息技术专业教师的培养中增加人工智能的课程是否更合理，通过这些方式提升师资专业能力需要一定的周期和较多的资金投入。AI4K12系统地梳理与充分地挖掘现有高质量AI科普资源的教育价值，快速而高效地为教师和学生提供了全面而丰富的学习资源与活动支持资源，不仅制作了教学资源目录，给出实例与资源链接，同时标注适用主题、年段、应用功能等，既可以用于教师自学，也可以用于教师组织学生开展学习活动。目录中的资源或是高校AI科研院所(代表研究者)开发，或是谷歌等知名高新技术企业(代表实践者)开发，资源的设计与制作都是专业而规范的。不仅有助于教师快速成长，学生也能获得专业、规范的指导，在一定程度上确保了教学的质量。
需要指出的是，目录中的资源大多是以AI科普为目的而开发的，其面向的对象广泛，并不专门为K-12的AI教育，在系统性和针对性上比较欠缺。可以说，现有资源还远远不能满足中小学AI教育的需要。AI4K12也指出了几种目前缺少的资源，并呼吁领域内的专业人士更多地关注并开发。
四、思考与启示AI4K12是在美国基础教育领域开展人工智能教学的第一个专业行动。它研制了教学指南，开发了资源目录，促成了K-12人工智能教育专业社区的形成。虽然中美两国的教育体制和文化存在差异，但AI4K12行动中有关教学内容和分级学习目标的设计，有关教学资源的梳理和资源目录的开发，有关教学活动和策略的建议对我国中小学开展人工智能教育有着很好的启示与借鉴。
其一是进一步完善中小学信息技术课程标准中有关人工智能部分的标准，在现有基础上扩展修习学段，丰富课程内容，深化课程层次。目前，我国信息技术课程的国家标准中主要是在高中阶段对人工智能知识的学习提出了要求，内容主要涉及人工智能的基本特征、核心算法、特定领域人工智能应用系统的开发以及对人工智能及其应用的反思几个方面。与美国的标准相比，内容和目标的系统性还有待进一步提升。今天的孩子成长在一个由人工智能技术驱动的世界里，绝大部分孩子已经接触了各种形式的AI技术和产品，从低年段就可以开始对孩子进行AI教育，重要的是思考如何帮助他们理解AI技术是如何工作的[25]。
从课程目标看，中小学阶段组织学生学习人工智能，不是学习使用AI产品，也不是学习AI编程技术，重要的是学习AI认识世界、理解世界和解决问题的方式和方法，帮助学生形成一定的技术思维，同时又能辩证地审视AI技术，为未来在智能环境里工作和生活，或者为走上AI研究与实践的专业道路打下基础。可以借鉴AI4K12的内容框架，在系统考量AI研究与应用基本原理的基础上形成一个系统的主题框架，并在该框架下根据不同年龄学生认知能力与特点设计具体的学习目标。可为中低年段设置更多体验类的目标，引导他们体验AI的功能，感受其解决问题的思路和方法；针对高学段学生，更多设置理解AI功能底层的原理和算法，以及系统开发的目标。在课程内容上，可根据课程目标的要求，特别是不同年龄段目标的设定，选择相应的知识内容。
其二是进一步加强AI教学策略的研究和实践。作为计算机学科的一个分支，AI知识专业、复杂而深奥，不仅需要跨学科的知识，也需要较强的抽象逻辑思维。针对抽象逻辑思维并不发达，甚至还处于前运算和具体运算阶段的学生，如何引导他们学习AI知识？国内有学者提出“应用情境化、基于问题、基于案例的教学模式”[26]，也有人提出“基于项目学习的方式”[27]“应用任务驱动式、基于问题或融入游戏化机制的探究式教学”[28]。那么，AI教学策略可以有哪些？如何针对不同的教学目标设计相应的活动？
现有高中阶段信息技术课标有关人工智能部分的“教学提示”中比较笼统地给出了“案例分析”“项目学习”“小组合作”等教学策略和教学组织形式的建议，操作性有待进一步完善。同时现有研究较少，可供参考的理论或实践成果并不完善。可以借鉴AI4K12有关教学活动的建议，将教学活动和策略的选择充分建立在AI教学目标和AI知识内容特点的基础上。例如：感知AI特点，及其技术和产品功能的目标，适合开展实验类活动，通过实验操作AI软硬件资源，形成有关AI技术的直观认识；探究AI产品原理和算法原理的目标，更适合开展实验和模拟算法的活动，模拟算法的活动可以不依赖软硬件资源，通过简单的纸和笔就能探索AI解决问题的逻辑；应用AI原理和算法解决问题的目标，更适合开展设计类活动，在该活动中教师需要提供丰富的学习支架引导学生一步步达成问题的解决；辩证看待AI技术的影响的目标，适合开展案例分析的活动，通过实际例子引导学生多角度探索其中的伦理道德问题。依托以上由目标、知识内容与活动类型组成的设计框架，进一步设计和开发不同类型的活动流程与策略，并通过教育教学研究和实践进行检验和完善。
其三是进一步加强AI教学资源的挖掘和建设。在当前专业师资比较缺乏、地区差异较大的情况下，AI教学资源的建设显得尤其重要。各地可根据实际情况开展AI教育资源的建设。AI资源建设有两种方式。第一种是在基础较弱、师资缺乏的地方，可充分利用现有高质量的AI科普资源、开源软硬件等，先行开展一些以AI核心技术(如机器学习、自然语言处理等)作为教学对象的学习活动，在教学中不断检验和完善这些资源，并将其作为下一步课程开发的基础。第二种是在资源充足、软硬件条件成熟的地方，可组织有关力量开发专门针对中小学AI教育的教学资源，除了常规的教师用多媒体教学资源，还需要特别重视实验资源的开发，为学生提供富媒体资源的探究环境。各地、各校可根据具体情况在中学阶段开设AI选修课，或在科学课、综合实践课中安排AI的学习专题，使用并优化这些资源。
人工智能本身就是一个跨专业的综合领域，人工智能的教学自然也涉及多个学科。为了确保AI教学资源的科学性和规范性，需要加强人工智能领域内跨行业的合作。AI4K12行动充分体现了美国AI领域从高校研究者、知名企业实践者到教师的合作。不同行业的不同视角确保了AI中小学教育的专业性、规范性和适切性。此外，AI引入基础教育还处于初步发展阶段，特别需要高校、科研院所研究者、企业实践者和一线教师的共同努力，将AI理论知识、研究动态、实践应用与前沿发展以科学、专业、规范的方式进行组合，确保教学的质量。此外，研究者和实践者也可以作为外部的人力资源，为学生提供与AI科学家进行对话和学习的机会，提升学习兴趣，开阔视野。
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方圆媛：副研究员，在读博士，研究方向为教学设计与绩效基数、基础教育信息化(fangyy@moe.edu.cn)。
黄旭光：副研究员，研究方向为基础教育信息化、基础教育数字资源的设计与开发(huangxg@moe.edu.cn)。
本文转载自微信公众号“中国电化教育”，作者方圆媛、黄旭光。文章为作者独立观点，不代表芥末堆立场，转载请联系原作者。
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一、前言
自1956年“人工智能”这一概念被提出至今，人工智能的发展经历了数次热潮和低谷。近年来，随着信息技术的飞速发展，尤其是大数据、物联网和深度学习算法的日趋成熟，人工智能取得了长足的进步，其技术产品广泛应用到工农业生产、交通、医疗、安保、家庭生活等诸多方面，渗透并重构生产、分配、交换、消费等经济活动环节，形成从宏观到微观各领域的智能化新需求、新产品、新技术和新业态，改变人类生活方式甚至社会结构，实现社会生产力的整体飞跃。
在人工智能悄然走进千家万户的时代背景下，开展人工智能教育，是一项宜早不宜迟的教育责任。让学生更了解身边快速发展的技术，认识到技术发挥的巨大作用，形成智能化意识，对于他们确立正确的发展方向，更有效地运用人工智能技术提升学习的效果，更好地适应社会等，都具有极为重要的价值。
在基础教育领域，人工智能教育已受到一定重视。2003年印发的《高中信息技术课程标准（实验）》和2017年印发的《高中信息技术课程标准（2017版）》中，都将“人工智能初步”设定为选修模块，强调要加强人工智能教育。
2017年7月，国务院正式印发《新一代人工智能发展规划》，确立了新一代人工智能发展三步走的战略目标，人工智能的发展至此上升到国家战略层面。《规划》中明确指出人工智能已成为国际竞争的新焦点，应逐步开展全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程、逐步推广编程教育。
2017年12月，工信部印发了《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划（2018-2020年）》。其中强调，人工智能具有显著的溢出效应，将进一步带动其他技术的进步，推动战略性新兴产业总体突破，正在成为推进供给侧结构性改革的新动能、振兴实体经济的新机遇、建设制造强国和网络强国的新引擎。
2018年4月，教育部发布关于印发《高等学校人工智能创新行动计划》的通知。《行动计划》提出，未来将形成“人工智能＋X”的复合专业培养新模式。《行动计划》还对中小学、高校等多层次教育体系提出要求，未来将在中小学阶段引入人工智能普及教育。
相关文件的颁布，为新时期的人工智能教育提供了方向引领和政策支持。在此背景下，各地根据实际情况，在小学和初中开设与高中、大学相衔接的人工智能地方课程，形成自下而上的教育体系，帮助学生了解技术给世界带来的深刻变革，在头脑中播下人工智能的种子。这对推动国家人工智能的发展，对拔尖创新人才的培养，对推进“中国制造2025”的实施，都具有特别的时代意义。
二、课程性质
在中小学开展人工智能教育，旨在为培养符合智能化社会需求的、具备良好计算思维和编程能力的创新人才奠定基础。一方面帮助中小学生了解人工智能对现代社会的影响，关注相关前沿知识，发展人工智能意识和信息伦理道德；另一方面帮助他们增长技术应用技能，激发利用人工智能技术创建美好世界的情感。
中小学人工智能是一门实践性课程。人工智能无疑是当前信息技术应用领域中最“杰出”的代表。中小学人工智能课程的实施，需要从贴近学生日常生活的人工智能技术出发，让学生通过动手动脑等实践活动，了解和掌握人工智能技术的原理、方法和技能，尝试提出新问题、新思路、新办法，达到发展创新意识和提高解决实际问题能力的目的。
中小学人工智能是一门综合性课程。人工智能科学除涉及信息科学外，还涉及到脑科学、神经科学、认知心理学等。人工智能技术包含计算硬件、大数据、各类算法等多领域技术知识，广泛应用于各行各业。人工智能课程的学习，需要将信息、技术、数学、艺术等多学科知识进行有效融合，运用观察、体验、实践等多样化的学习方式，以促进综合素养的发展和提升。在知识领域和能力发展方面都需要处理好“分”与“合”的关系，努力提升学生整体认识，促进能力全面发展。
中小学人工智能是一门发展性课程。人工智能的发展经历了多次跌宕起伏，每一次浪潮的到来无不伴随着技术的创新突破。当前人工智能正迎来难得的发展契机，蕴含着旺盛的生命力，并带来无限的可能。中小学人工课程需要与时俱进，和技术前进的步伐保持同步，在目标设定和内容设置上，应有一定的前瞻性、开放性、灵活性，同时也要有相对的稳定性。
三、课程目标
学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。人工智能学科核心素养主要包括人工智能意识、技术创新思维和智慧社会责任。
1.人工智能意识
通过课程的学习，提升学生对人工智能技术的敏感度，让学生逐步形成如下认识：（1）人工智能技术的应用具有广泛性。人工智能的触角已经延伸到工农业生产和生活等很多领域。借助人工智能这个好帮手，可极大地提升学习工作效率，更高效地获取信息、处理信息、生成信息。要帮助学生认识到在许多智能化技术应用中，人工智能发挥了不可或缺的支撑作用。（2）人工智能技术尚不完善。人工智能还处于快速发展期，还需要人类不断开发和创新，拓展其应用领域并提升应用品质。（3）人工智能技术具有巨大潜力。人工智能正对世界方方面面产生着革命性的影响，很多传统技术手段难以解决的问题，可能在人工智能面前迎刃而解。
2.技术创新思维
人工智能技术的应用具有超出想象的创新空间，人工智能课程对促进学生创新思维的发展具有重要价值。通过课程学习，让学生认识到技术的发展永无止境，进而逐渐增强了解新技术的兴趣、探究新技术的热情、改善新技术的激情。引导学生学会观察、质疑、评价，辩证地看待技术的利弊，发现技术还存在的问题和不足。在此基础上，尽可能提出有价值的改进思路和建议，运用所学的人工智能知识和技术，积极探索、大胆想象，创造性地解决问题，形成具有创新特点的方案和作品。课程应着力让学生的技术创新思维成为思维的常态，为创新精神、创新能力的发展的奠定重要基础。
3.应用实践能力
人工智能课程作为一门实践性课程，有助于学生在应用人工智能技术过程中，增进对技术的亲切感、敏感性，逐步提升综合应用技术、驾驭技术的水平。让学生在动手、动脑的实践过程中，加深对所学知识的理解和掌握，学以致用、融会贯通。培养学生实事求是、严谨细致、精益求精、不畏困难的优良工作态度和作风，渗透工匠精神的传承。发展学生劳动观念、安全意识、合作意识，切实把培养社会主义建设者、接班人的长远目标融入当前的课程教学之中。同时，也为学生的人生规划、职业生涯发展规划等发挥一定作用。
4.智慧社会责任
通过课程学习，让学生认识到人工智能技术的应用，对智慧社会发展发挥着持续、强有力的推动作用。引导他们有志于运用人工智能技术促进国家的强盛、提高人民生活水平，服务于人类的发展。同时，感悟技术与人、自然、社会的关系，就人工智能技术对人、社会、环境的影响做出比较理性的分析，形成技术安全和责任意识，提升技术伦理和道理意识。在自己遵守智慧社会的道德的同时，增强维护社会信息安全责任，注意防范人工智能技术不合理应用造成的负面影响。
四、课程内容
（一）内容要求
内容一：通识知识
1.概念知识
了解人工智能的基本概念，知道人工智能与自动化、程序化的区别和联系。
认识人工智能技术的基本特征。
通过应用体验，认识“图灵测试”对于评测人工智能水平的作用。
知道人工智能的起源及发展历程，以及人工智能发展史上的一些重要科学家和影响人工智能发展的重大事件，认识到科技发展的曲折性和顽强的生命力。
通过观察和发现身边的生活实例，了解人工智能技术的广泛应用，感受人工智能应用给生活、学习带来的便利。
了解人工智能技术的主要研究领域。
认识人工智能对人类的影响，了解人工智能未来的发展趋势。
了解人工智能与人类智能相比的优势和局限。
认识人工智能对人类社会未来发展的巨大价值和潜在威胁。
初步形成运用人工智能解决问题的意识，以及应用人工智能的社会责任。
2.原理初步
结合具体案例的应用体验，了解专家系统，感受专家系统的应用价值。
了解人工智能原理中的核心算法，如策略树。
了解遗传算法程序通过自我学习选择上一代的优点。
了解大数据在日常生活中的应用。
了解机器学习的基本原理。
初步了解机器学习中的监督学习和强化学习原理。
初步了解机器翻译的原理。
了解蒙特卡洛树搜索和深度学习的其他应用。
知道贪婪算法在程序中的体现和生活中的应用。
了解神经网络的基本原理。
内容二：实践体验
1.基础应用
（1）图像识别
通过智能终端智能拍照，美颜软件美化头像，体验运用开放人工智能教育平台中的人脸识别服务。
体验智能识图软件在学科实践中的应用。
感受人脸识别、图像识别技术的便利，了解图像识别的应用领域。
体验AR（增强现实）和VR（虚拟现实）技术在学习和工作中的应用。
（2）文本识别
通过体验运用识别工具将文字图片转化为数字化文本的活动，掌握文本识别软件的使用。
体验手写输入法的使用，了解手写输入与文本识别原理的相同与不同之处。
（3）语音识别
学会使用贴近生活的智能语音技术工具，增进人工智能学习兴趣。
了解智能语音技术发展及其对社会生活的重要意义。
熟悉人工智能技术支持的人机交互方式。
（4）语音合成
体验利用语音合成技术将文本转化为特定的语音效果。
利用应用软件提取使用者的声音特征，模拟将文本信息转化为使用者的语音效果输出，体验语音合成技术的应用。
（5）机器翻译
尝试使用机器翻译技术，学会应用机器翻译帮助语言学习。
通过体验文字和语音的在线翻译及“翻译接龙小游戏”等活动，了解人工智能带来的便利。
初步认识机器翻译的优势与不足。
2.综合应用
（1）智能生活
了解人工智能在家庭生活中的应用，认识人工智能对改善生活品质的作用。
初步了解智能家居的工作原理。
通过设计未来家居增进对人工智能的理解，发展创新能力。
了解信息智能推送的工作原理。
了解当前常用的智能搜索，并掌握使用常用的搜索引擎帮助学习。
通过设计未来智能购物方案，了解导引系统和自动收费系统，初步理解相关知识，进一步体验人工智能带给人们生活的便利性。
（2）智慧城市
结合典型实例，了解人工智能在交通中的应用。
认识人工智能在无人驾驶中的应用，了解其应用原理。结合具体案例，了解无人驾驶技术的发展前景。
通过制定智能家庭出游方案，了解并运用导航系统、远程预定服务、ETCP业务，感受人工智能在智能出行中的作用及带给人们的生活上的便利。
了解智能安防系统中常用的防盗报警系统、视频监控报警系统、出入口控制报警系统。
（3）智能生产服务
了解人工智能在工业自动化生产中的应用，认识人工智能对工业生产存在巨大促进作用。
了解智能化农业生产，以及人工智能在促进农业现代化发展中的巨大应用潜力。
了解人工智能在物流领域的应用。
了解人工智能在金融领域的常见应用，如在线支付、无人银行等场景和技术。
了解人工智能在医疗服务中的应用。
尝试使用智能移动终端、PC机操作系统或智能应用平台中的智能助理功能。
了解教育机器人的一般功能，体会人工智能技术支持的学习与传统学习的差异，提高数字化学习与创新的意识和能力。
（4）其他方面
体验利用人工智能应用软件进行文章、诗歌、绘画、音乐等创作。
通过使用情感分析软件，认识情感分析技术及其应用价值，初步了解情感分析的技术原理。
了解人工智能在教育领域的应用。
了解人工智能在国防安全领域的应用。
内容三：创新应用
1.智能化编程
通过简单编程活动，初步了解计算机程序与人工智能技术的关系。
体验使用分支结构、语音识别、机器翻译等图形化编程积木编写程序。感受编程在人工智能开发中的作用。
初步学会运用系统化、智能化的思维方式设计程序，制作简单的物联网模型系统，理解远程控制电子设备的方法。
通过使用智能交通模拟程序，体会人工智能在解决交通拥堵问题中的潜力。
在图形化编程工具中使用智能游戏工具，体验编写无监督学习游戏的过程。
了解最简单的人工智能之线性回归的概念和作用，体会通过现有数据预测未来数据的思想。
通过对程序的调试，初步认识遗传算法的特点。
通过植物（如鸢尾花）的生物特征分类程序，体验智能机器学习中任务预测功能。
2.智能机器人开发
通过机器人组装、编程活动，了解传感器在智能机器人系统中的作用，了解视觉传感器与普通传感器在人工智能系统中的区别。
通过搭建避障移动机器人，感受启发式算法在智能机器人中的应用。
通过组装分拣机器人，感受视觉传感器在智能机器人中的应用。
通过组装和搭建智能浇花系统，了解智能农业生产控制系统。
通过设计制作循迹机器人和进行图形化编程控制机器人完成规定的任务，提升动手实践能力。
通过设计制作危险品检测机器人，并进行编程，控制机器人完成模拟危险品排查任务，体会人工智能在安全领域的应用价值。
（二）教学提示
人工智能课程的教学，在内容选择、难度把握上应符合学生认知水平，突出人工智能技术的体验实践。需要遵循学生认知规律，切合学生能力水平，采用探究发现等学习形式，将相关科学、信息技术、综合实践活动融入其中，追求STEAM教育。
1.遵循学生认知规律
教学中注意切合学生的认知特点，按照科学的逻辑顺序推进教学：由易到难、由简单到复杂、由体验到模仿、由模仿到创新、由感性到理性。突出学生的学习主体地位，贴近学生生活经验，考虑学生的学习喜好，让他们在玩中学，按照“体验—思考—实践—创新”的顺序开展教学。
2.切合学生能力水平
人工智能技术具有复杂性、综合性、前瞻性等特点，因此在教学中设置的问题情境、开展的实践活动、布置的开发任务，应注意切合学生的能力水平，充分考虑他们的知识基础和动手能力，避免盲目拔高，导致过于超出学生实际而“欲速则不达”。
3.追求STEAM教育
发掘技术与科学、人文相融合的典型案例，引导学生重视技术创新，弘扬科学精神。结合智能机器人、3D打印、创客教育等教学内容，开展STEAM综合教育，促进学生综合素质的提升。注重挖掘知识中蕴含的思想观念、人文精神，促进学生社会责任感，以及共同创造人类美好未来的情怀的发展。
4.关于通识知识内容的教学
（1）概念知识
根据学生的知识基础和理解、接受能力，合理地对教学内容进行取舍和替换，不求全面和系统。教学中应避免单向灌输，尽量通过创设情境，利用问题、任务，引导学生主动阅读和学习，并增强学习的趣味性。
（2）原理初步
由于中小学生的数学、科学、信息技术等学科相关知识相对欠缺，因此教学开展具有一定的挑战性。教学中应根据实际情况，选择适合学生认知水平的教学内容。教师应对相关内容弄懂弄透，深入浅出、形象生动地介绍给学生，并努力让学生在理解的基础上产生知识迁移。
5.关于实践体验内容的教学
体验、模仿是基础教育阶段最重要的学习方式，也是创新的基础和前提。重视学生对已有人工智能技术的体验应用，结合学生的天性，选择他们感兴趣的技术，让他们在玩中学，教师应多鼓励和引导他们“玩”出新花样，“玩”出新水平，在“玩”中获得新知识，发展新思维。
教学活动重点放在人工智能基础应用，综合应用内容限于条件以介绍为主。
6.关于创新应用内容的教学
（1）人工智能编程内容
编程是实现人工智能的关键基础，编程教育近年来也受到国家的重视和倡导。由于编程是信息技术国家课程的重要组成部分，人工智能课程教学受课时限制，不能也没有必要开展系统性的编程教学。所涉及的编程（包括机器人编程）应尽量直观化、便捷化，让大多数学生可以在模仿的基础上通过修改参数形成自己的程序。对于有兴趣和能力的同学，教师可指导他们在课外学习相关编程知识，以达到更理想的效果。
（2）智能机器人开发内容
人工智能的教学离不开智能化的硬件设备，围绕组装智能机器人开展教学是比较理想的教学方式。相关教学可适当与信息技术、劳动技术教学结合，培养学生的动脑设计和动手实践能力。同时给学生留有创造性空间，允许学生在外观、功能、效果等方面进行个性化设计，避免学生只是照方抓药地完成任务，而达不到体验人工智能价值、自主创新的目的。
（三）学业要求
1.人工智能通识知识
（1）概念知识
学生能够对人工智能的基本概念有所了解，初步把握人工智能的基本特征，知道人工智能的起源和发展历程。认识人工智能对个人生活和学习的重要作用，了解人工智能技术的主要研究领域（如机器学习、自然语言处理、计算机视觉、机器人等），知道人工智能的优势、局限及其发展趋势，认识人工智能对人类和社会发展的影响（人工智能意识、智慧社会责任）。
（2）原理初步
学生能够了解专家系统的原理及其作用，对策略树和遗传算法的概念有所了解。能够描述大数据在日常生活中的作用。对机器学习（如人工智能分类）和机器翻译的基本原理有了解。了解蒙特卡洛树搜索和深度学习的算法思想；知道贪婪算法的思想及其应用（人工智能意识、技术创新思维）。
2.人工智能技术实践体验
（1）基础应用
学生能够利用美颜软件对头像进行美化，会使用开放性人工智能平台中的人脸识别功能。认识增强现实技术的应用价值，以及人工智能的支撑作用。了解图像识别技术对科学实践和生活的影响。能够使用识别软件将包含文本的图片转为数字文本，对手写输入与文本识别的相同点和不同点有所认识。能够使用智能语音技术工具，认识人工智能技术支持的人机交互方式，了解语音识别技术对社会生活的意义。能利用语音合成技术将文本信息转化为语音效果输出，认识语音识别技术对社会生活的影响。掌握使用机器翻译技术帮助语言学习，能够描述机器翻译的优势和不足（应用实践能力、智慧社会责任）。
（2）综合应用
学生能够对智能家居的工作原理及信息智能推送的工作原理有初步了解。能设计未来家居，认识人工智能对生活品质的作用。会借助智能搜索提升自我学习，基本理解引导系统和自动收费系统相关知识。能够设计未来的智能购物方案，认识人工智能给生活学习带来的便利（人工智能意识、应用实践能力、技术创新思维）。
学生能够对无人驾驶技术及其实现的原理有所了解。能运用导航系统、远程预定服务、ETCP业务制定智能家庭出游方案，了解防盗报警系统、视频监控报警系统、出入口控制报警系统。能够对无人驾驶的发展前景有初步认识（人工智能意识、技术创新思维）。
学生能够了解人工智能在工业自动化、农业生产、物流领域、金融领域及医疗服务中的应用，认识人工智能对不同领域的影响（除了以上还包括对文章、诗歌、绘画、音乐创作等的影响）。能够借助人工智能技术支持学习，提高数字化学习与创新的意识和能力。了解人工智能对国家安全的重要作用（人工智能意识、智慧社会责任）。
3.人工智能创新应用
（1）智能化编程
学生能够对计算机程序和人工智能技术的关系有一定认识。能够使用图形化编程工具编写简单程序（如体验编写无监督学习游戏），通过调试遗传算法程序认识遗传算法的特点。能够设计简单的物联网模型程序。能认识二维数据和坐标的关系，对简单的人工智能线性回归的概念和作用有初步认识（技术创新思维、应用实践能力）。
（2）智能机器人开发
学生能够认识视觉传感器和普通传感器的区别，了解传感器在智能机器人系统中的作用，并能利用各种传感器搭建具有一定功能的智能机器人或智能系统。能够搭建避障移动机器人，理解启发式算法的原理。能够组装分拣机器人、智能浇花系统并制作循迹机器人、危险品检测机器人。能够利用图形化编程工具编程，控制机器人完成规定的任务，并认识人工智能在安全领域的应用价值（技术创新思维、应用实践能力）。
五、实施建议
（一）教材编写建议
1.教材编写原则
（1）思想性原则。全面贯彻党的教育方针，遵循国家的有关法律、法规和政策，坚持“以人为本、德育为先、能力为重、全面发展”。充分挖掘人工智能的教育价值，着眼学生的人工智能素养的发展，根据学生能力水平、兴趣喜好和发展需要，精选与国家的人才培养战略相吻合，有利于学生全面发展、长远发展的具有教育价值的内容，发展学生的核心素养。
（2）科学性原则。教材内容力求科学，得到较权威的论证。原理和数据等力求准确，得到广泛的认可和接受。教材编排要符合认知规律，循序渐进、螺旋上升。倡导的教学方法具有现代教育理念，提倡合作学习、自主学习、研究性学习、体验学习等。
（3）时代性原则。教材内容突出时代性，借鉴国际教材发展趋势，体现时代发展新要求、社会新变化和科学技术新进展。并能与时俱进，探索教材资源电子化新模式，及时更新教材内容，丰富课程资源。
（4）创新性原则。教材应着眼于创新型人才的培养，注重拓展学生思维，开阔学生视野，不满足于让学生对已有概念原理知识的接受，而是努力激发学生的创造潜能，让他们对已有人工智能技术进行开发性应用。
（5）适切性原则。人工智能学科属于信息技术发展前沿学科，学科课程体系中包含较多学生难以理解的知识、方法，教材的编写要充分考虑学生的身心发展水平和心理接受能力，既考虑学生已有的知识和经验，注意与有关课程的衔接，又难易适中、深广度合理。
2.教材内容的选择
（1）教材内容板块分类。教材内容包括三个板块：①通识知识。结合具体应用案例，介绍人工智能通识性知识，包括起源发展、应用领域、基本原理算法等；②实践体验。采用项目学习、任务驱动方式，让学生亲手实践、亲身体验人工智能技术；③应用创新。调动学生的想象力、创造力，让他们结合自身兴趣和需求，对已有软硬件（如开源的程序模块、机器人设备等）加以改造、优化和完善，追求创新性应用。
（2）合理设置各板块内容。
通识知识内容。将知识的学习寓于活动、问题、思考之中，避免流于平铺直叙的介绍和讲解，而是采用灵活多样、生动形象的呈现方式。要求编写者充分把握学生的认知特点，加强对相关内容的深入理解和创新加工。
实践体验内容。选择与学生生活实际和学科学习有一定关联，同时又适当高于日常应用，具有趣味性、探究性的人工智能技术，让学生尝试、体验、改造，有深度、有品质地参与到技术的应用中。
应用创新内容。围绕智能化编程和智能机器人的设计、制造，设置水平切合学生实际的软硬件开发任务，让学生通过动手、动脑，创造具有个性化特点的人工智能产品。
（3）合理控制深广度和难易度。由于人工智能技术还处于快速发展阶段，存在很多动态变化和不确定的因素，教材教学内容不应追求全面、系统，而是侧重一些相对成熟的技术和应用。同时，应具有一定的前瞻性和开放性，避免出现狭隘的结论和武断的看法或观点。再有，分析教师和学生的信息技术、通用技术水平，设置合理的难易度，避免过于浅显或过于高深，并兼顾不同地域教学水平、教学设施的差异。为高中继续学习人工智能奠定初步的基础。
（4）关于编程教育内容。编程是人工智能教学的重要组成部分，但考虑学生能力水平实际，不宜强化编程的系统学习，否则一方面可能冲淡人工智能的主题，另一方面限于篇幅和课时也难以达到编程教育的目的。合理的做法是根据需要让学生结合样例和开源模块，通过容量不大的编程达到创新人工智能应用的目的。需要深入、系统学习编程的学生，在课外自主学习完成。
（5）关于人工智能原理知识。对于人工智能技术原理知识的教学，适当向学生打开人工智能的“黑盒子”。但要把握合理的度，避免走两个极端：一是完全不向学生介绍原理，导致学生学习之后仍然是人工智能的“门外汉”，只是机械、被动地应用，不能真正在头脑中埋下“人工智能”的种子；一是过多介绍原理或复杂的算法，导致过分加重学生学习负担，使他们对人工智能望而却步。编者应在吃透原理的前提下，切合学生的知识基础和理解能力，采用比喻、举例等方式，深入浅出地引导学生理解其中的科学道理。
3.内容编排与呈现
（1）循序渐进，螺旋上升。关注学生的认知发展规律，根据学生的知识水平、生活经验、理解能力，将三个板块内容合理切分到不同册次，但册与册之间存在清晰的逻辑关联性，让学生的知识、能力、情感等方面的发展螺旋上升。
同一册教材的各章节，以及各册次教材相关内容，都有或显或隐的线索。通常包括两种线索，一是学科知识的发展，一是学生能力的发展。
（2）设置数量合理、灵活多样的栏目。设置一定数量、类型多样的栏目，使主干和分支内容能够灵活呈现和科学组织，便于教师根据师生特点和需要个性化组织教学，切实起到引领、支持教学的作用。
（3）注重情境、活动和问题的整体设计。设置有利于调动学生学习欲望、与学习内容密切相关的情境，将情境、活动和问题解决融为一体，注重学生自主建构、实践探究和问题解决，促进学习方式的转变。学习内容尽量贴近学生的生活、学习实际，能激发学生的求知欲，满足学生的兴趣喜好。寓教于乐，让学生在比较轻松愉悦的氛围中学习和实践。
（4）重视教材助读系统的设计。结合学生的身心发展规律，对前言、提示、注解、附录等助读学习辅助材料进行科学、系统、合理的设计，促进学生自主学习。
（5）注重教材的物理形态设计。教材应开本恰当，装帧良好，易于保存和阅读；纸质、纸张颜色具有视觉美感；版面设计清爽美观、疏密得当；文本与图表等搭配符合学生身心健康要求，体现艺术性；有统一的风格、标识、卡通形象等。
（6）注重研究创新，打造教材个性化风格。研究先行，把教材的开发置于研究基础之上，将研究的积淀转化为教材成果。要避免教材低水平重复开发，努力使教材易读、易学、易教、生动、有内涵，特色鲜明。在修订和优化时，注意吸纳优秀的教学成果到教材中。
（二）教学资源建设建议
1.建设原则
（1）立体化原则。教材、硬件、软件共同支撑人工智能教学的开展，三者构成立体化的课程资源，多个维度高度融合，全面覆盖课程教学需要。
（2）适切性原则。综合考虑教学开展的课时、经济成本、场地成本等因素，开发的软硬件资源尽量贴近教学需要，操作简便。考虑中小学课时、教师和学生的实际情况，以“适用好用”、有条件的地区“适度超前”为原则，因地制宜，精心筛选。教学资源要切实为教育教学服务，注重标准化、规范化、科学化、有效性，体现中小学教育教学特点，满足教育教学要求。
（3）自主性原则。立足中国实情，吸纳国际先进经验，鼓励使用国内自主研发的产品。鼓励学校和教师、学生根据教学需要，自主开发具有校本特色的教学资源。
（4）创新性原则。注重已有资源的创新性应用，注重发掘资源的创新教育价值，注重资源的创新性开发。所选用资源需要适应时代发展，动态更新。
2.建设内容
（1）开发教材辅助材料。在教科书的基础上，编写教学参考书、学生活动手册、学生阅读材料等，为教学提供全方位、立体化的支持。
开发教材培训资料。人工智能教学具有挑战性，需要给教师提供培训和指导，可开发纸质或数字化的培训资源，包含对课程标准和教材内容的理解、对相关知识的扩充、对教材中任务活动开展的建议，以及可参考借鉴的案例等。
开发数字化教材。条件具备的情况下，建议开发与纸质教材配套的数字化教材，将数字化教学素材、资源整合其中，以实现教材的立体化建设，促进数字化教学的深入开展，提升教学的质量。
（2）开发教材配套资源。包括知识性视频、微课案例、数字化阅读材料等，以拓宽学生的学习视野，为教师教学和学生自主学习提供支持。以资源包的方式整体提供给师生使用。
（3）开发硬件资源。开发有助于学生动手实践的硬件设备，如支持学生编程的智能机器人，利用3D打印设备制造特别器材设施，具有特殊功能的电子集成线路板、元器件等兼容性好、灵活性高的硬件资源。
（4）提供开源性网络（软件）资源。合理引用、加工人工智能机构提供的开源或有应用接口的人工智能网站、APP软件，形成适用于师生智能终端的资源。
（5）构建人工智能教学环境。整合已有教学资源或者新建人工智能教学功能场室，突出人工智能教育特色，满足人工智能教育教学的需要。同时注重人工智能文化氛围建设，熏陶师生的人工智能意识。
（6）建设网络教学平台。鼓励具备条件的地区根据教学需要建设区域性的人工智能课程网络教学平台，为教师学生提供资讯服务和教育教学资源支持。
（7）开发社会教育资源。加强与高等院校、科研院所、相关企业的联系，设立一批人工智能校外学习基地或实践基地，吸纳教育教学适用的软硬件教学资源，探索全社会合作育人的途径和机制。
（三）教学实施建议
教学是学校实现课程目标的主要途径，教师的角色转换和学生学习方式的改善是实施有效教学的关键，是课程改革成功的保证。为实现本课程目标，结合课程的设计思想和教学实际，提出如下教学建议：
1.围绕核心素养目标开展教学
在教学过程中，要重视对学生进行技术思想和方法的学习指导，围绕人工智能意识、技术创新思维和智慧社会责任开展教学。在教学中，应避免过度强调对事实性知识的机械记忆，教师要精心挑选一些贴近学生学习生活实际、体现人工智技术核心的应用实例，引导学生体验、领悟人工智能技术思想和方法，实现人工智能教育的价值。
2.创新学生主体的多元教学方式
针对不同的学习内容，考虑学生差异，灵活采用自学、模仿、试验、合作、体验、探究等各种教学和学习方式，引导学生通过阅读、观察、应用、设计、编程、组装、改造、思考、讨论、展示等活动，促进学生在教师指导下主动地、富有个性地学习。培养学生的智能意识和实践能力，让学生体验人工智能相关技术在不同领域中的应用，提高学生利用人工智能解决实际问题的能力。
中小学人工智能课程与其他课程有一定的区别，学习的内容涉及面广，有一定的难度。可以通过体验和实践、动手与动脑、模仿与创新相结合，让学生在实践中加深对相关技术知识的理解。
此外，对于高年段的学生，可以尝试采取项目学习，立足学生的学习、生活和未来工作实际，培养学生规划、设计，以及解决实际问题的能力，改变以往的教学过于偏重接受性学习的倾向，促进课内外的沟通，加强学生学习的自主性，提高学生的数字化学习与创新能力。
3.注重多技术整合应用
人工智能技术处于现代技术中的前沿，与物联网、云计算、大数据等技术紧密联系，在教学中既可以成为学习内容，又可以作为学习工具。要积极创设条件，整合多种技术，利用各种应用平台，培养学生使用现代工具解决技术问题的意识和基本能力；要利用网络技术进行技术合作与交互式技术学习，以改善学习方式，提高学习的有效性；要鼓励学生通过动手实践来打破对新技术的神秘感、恐惧感，形成对新技术的亲近感，改变教和学的方式，降低学习技术的难度，提高学习技术的效率。
4.创设智能化教学环境
人工智能教育的开展需要依托于多种教学平台、系统、软硬件资源的支撑，学校应尽量配置必要的计算机、移动智能终端、网络设备、智能机器人、传感器和各种应用人工智能教育软硬件平台，有条件的可设立人工智能实验室，为人工智能教学的顺利开展创设良好环境，提供有力保障。
5.加强教学研究与培训
人工智能课程具有理念新、内容多、难度大、发展快等特点，实施过程中会遇到各种各样的问题和困难。教师应结合本地区实际情况，针对教学具体问题，通过自学、讨论、听课、公开展示、课题研究、教学评比等各种形式，加强对教学内容的深入理解、掌握，合理制定教学目标，把握好教学深度、难度。学校（或校际）应建立技术教研组，组织教师开展教学经验和研究成果的交流，促进课程资源的开发，提高教师的教学能力。
（四）教学评价建议
教学评价是人工智能课程教学的有机组成部分，评价的主要目的是促进学生的学习，改善教师的教学，完善课程方案的设计。对学生的评价应基于人工智能学科核心素养展开。本课程要求突出评价对学生的发展价值，强调评价对学生学习的激励、诊断和促进作用，发挥评价的导向功能。
1.综合运用多种评价方式
人工智能课程内容类别多样，学习方式多样，单一的评价方式难以有效反映学生整体学习状况。建议采用成长记录袋、作品评价、合作交流与经验分享、小组竞赛等多种方式对学生学习成就进行综合评价。课上练习可以与课后作业相结合，根据实际需要加入适量的学生综合实践、作品设计与制作、社会调查、作品展示等内容。
2.开展表现性评价
表现性评价是把对学生在真实情境中完成某项任务或任务群时所表现出的语言、文字、创造和实践能力的评定，也指对学生在具体的学习过程中，所表现出的学习态度、努力程度以及问题解决能力的评定。表现性评价比较适合于评定学生应用知识、整合学科内容，以及决策、交流、合作等能力。
人工智能课程的表现性评价可采用如下方式：对日常学习中的态度、参与度、习惯等表现评价；对开放式问题的思考、回答评价；对成果的实际操作过程及展示的评价；对高层次学力状况的“思考能力、判断能力、表现能力”的评价等。
3.终结性评价与过程性评价有机结合
人工智能课程的教学目标重在激发学生学习兴趣，重视体验、实践、应用、创新。学生的学习过程也是评价的重要依据，因此，对学生的学业评价可以采用终结性评价与过程性评价相结合的方式，既重结果又看过程，将学生在学习活动中的活动成果和各种表现一并作为评定学生发展状况的重要依据。提倡采用质性评价方式，避免将评价简化为分数或等级。
4.评价主体多元化，发挥评价激励作用
采用多元主体评价方式，开展学生自评、互评及教师评价（也可适当吸纳学生家长参与）。突出评价的激励作用，用评价引导学生学会认知，学会思考，学会创造。对学生作品的评价要重视设计的思路和过程，不要简单评价作品的优劣，最好能提出中肯的改进建议。在评价学生作品时，评价标准应在学生制作之前就予以明确，并突出展现学生学习成就。评价标准中的具体要求可灵活把握，根据作品内容、作品规模、学生能力状况等实际情况适当进行调整。
来源：网络
转自：图灵人工智能
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