【摘要】中小學(xué)階段是學(xué)生認(rèn)知發(fā)展和技能培養(yǎng)的關(guān)鍵時(shí)期,面對(duì)未來高度智能化的時(shí)代趨勢(shì),提升青少年AI科技素養(yǎng),在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程的意義尤為重大。同時(shí),數(shù)智賦能可以為小學(xué)校本課程開發(fā)提供強(qiáng)大的技術(shù)支持和創(chuàng)新動(dòng)力。通過運(yùn)用大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù),可以更精準(zhǔn)地分析學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和學(xué)習(xí)特點(diǎn),為課程設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí),數(shù)字化教學(xué)資源和平臺(tái)的廣泛應(yīng)用,也為教師提供了豐富的教學(xué)手段和工具,有助于提高教學(xué)效率和質(zhì)量。為此,學(xué)校要走出一條加強(qiáng)教育信息化、助推教師能力提升、深化內(nèi)涵發(fā)展的有效路徑。
【關(guān)鍵詞】校本化實(shí)施;人工智能學(xué)習(xí)體驗(yàn);以生為本
21世紀(jì)是以高科技、信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化為主要發(fā)展特征的時(shí)代,中小學(xué)教育完成了從實(shí)物投影到交互式一體系統(tǒng)的方式變革,以及從計(jì)算機(jī)制作PPT到“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的微課、慕課、翻轉(zhuǎn)課堂的變遷。2017年,國務(wù)院《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》首次將人工智能發(fā)展上升到國家戰(zhàn)略層面,明確指出要在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程,將信息技術(shù)和教育理念深度融合,通過在教育領(lǐng)域廣泛運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù),實(shí)現(xiàn)教育資源的優(yōu)化配置和共享,推動(dòng)教育方式和教育模式創(chuàng)新,從而適應(yīng)信息化社會(huì)對(duì)教育發(fā)展的新要求。其核心在于提升教育質(zhì)量和效率,培養(yǎng)具備信息素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的人才,以適應(yīng)信息化社會(huì)的發(fā)展需求。
學(xué)校信息化建設(shè)
北京市順義區(qū)西辛小學(xué)教育集團(tuán)成立于2013年8月,由1996年建校的順義區(qū)西辛小學(xué)和1903年建校的順義區(qū)仁和中小合并而成,是一所擁有百年歷史傳承的公辦學(xué)校。集團(tuán)一校三址辦學(xué),共有學(xué)生3800余人。學(xué)校以幸福田園教育為特色,以“積極的能量場,智慧的成長園”為辦學(xué)定位,始終堅(jiān)持五育并舉的育人追求,在信息化、智能化時(shí)代背景下,致力于將新技術(shù)、新理念融入教育教學(xué)管理和課堂教學(xué)中,創(chuàng)新教學(xué)模式,提升學(xué)校辦學(xué)內(nèi)涵。學(xué)校注重科技創(chuàng)新與教育教學(xué)的深度融合,用人工智能、大數(shù)據(jù)等科技賦能教育,著眼于課程教育改革的需要,一方面將信息技術(shù)本身作為學(xué)習(xí)對(duì)象,提升教師和學(xué)生的信息素養(yǎng);另一方面將信息技術(shù)作為工具,支持學(xué)校的各項(xiàng)管理和教學(xué)工作發(fā)展。在教育信息化發(fā)展方面,學(xué)校重點(diǎn)建設(shè)了校本人工智能課程體系、人工智能實(shí)驗(yàn)室、游戲化學(xué)生評(píng)價(jià)系統(tǒng)和校本研修平臺(tái)。近年來,我們腳踏實(shí)地,落實(shí)五育并舉;著眼未來,用智慧做好頂層設(shè)計(jì);改革創(chuàng)新,不斷提高育人質(zhì)量。
人工智能教育的校本化實(shí)施路徑
國家頒布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中提出:把人工智能的發(fā)展當(dāng)作國家戰(zhàn)略。人工智能素養(yǎng)不是一蹴而就的,它是一個(gè)積累的過程,科技人才需要從小學(xué)階段抓起,以奠定他們的人工智能基礎(chǔ),滿足未來科技發(fā)展和社會(huì)發(fā)展的需求。因此,人工智能教育的校本化實(shí)施應(yīng)在智慧校園環(huán)境下,師生將人工智能技術(shù)貫穿于教學(xué)全過程,推動(dòng)各主體要素、內(nèi)容要素、情境要素深度互嵌,并在師、生、機(jī)三方的交互中,生成知識(shí)、提高技能、創(chuàng)新思維,實(shí)現(xiàn)技術(shù)與教學(xué)行動(dòng)完全融合的新樣態(tài)。
1.開發(fā)課程,構(gòu)建人工智能啟蒙系列特色課程體系
人工智能與小學(xué)教學(xué)深度融合是新技術(shù)時(shí)代的必然要求。自《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提出要在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程以來,人工智能就正式跨入了小學(xué)大門,例如:將編程教育納入中小學(xué)生必修課程,以推動(dòng)人工智能與基礎(chǔ)教育相融合。
人工智能是信息技術(shù)發(fā)展的最新領(lǐng)域,與信息科技學(xué)科具有天然的融合性,確立學(xué)生主體是深度融合發(fā)生的前提,也是深度融合發(fā)生的邏輯起點(diǎn),因此,教師在進(jìn)行人工智能教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)時(shí)必須要結(jié)合學(xué)生的年齡特征和認(rèn)知規(guī)律。學(xué)校以幸福教育為目標(biāo),關(guān)注學(xué)生的信息素養(yǎng)發(fā)展,聚焦學(xué)生的計(jì)算思維發(fā)展,立足科技學(xué)院課程建設(shè),依據(jù)北京大學(xué)學(xué)習(xí)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算思維培養(yǎng)模式,建設(shè)形成了覆蓋1~6年級(jí)的“普及課程+提升性課程”雙層推進(jìn)的課程體系,通過實(shí)驗(yàn)班、社團(tuán)課以及與信息科技課融合的方式,全面推動(dòng)人工智能課程體系的實(shí)施,幫助學(xué)生經(jīng)歷從感知AI、理解AI、應(yīng)用AI到創(chuàng)造AI的階梯式連續(xù)性發(fā)展。學(xué)校一二年級(jí)開設(shè)“走進(jìn)人工智能”課程,讓學(xué)生了解人工智能的概念與內(nèi)涵并通過與智能工具打交道,體驗(yàn)了解機(jī)器學(xué)習(xí)、人臉識(shí)別、圖像識(shí)別、語音合成、語音識(shí)別等人工智能的最新技術(shù);三年級(jí)開設(shè)“玩轉(zhuǎn)計(jì)算機(jī)科學(xué)”課程,讓學(xué)生們通過游戲活動(dòng)的方式,理解什么是二進(jìn)制、圖像的顯示方式、搜索算法、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和圖靈測(cè)試;四至六年級(jí)開設(shè)“AI積木編程”課程,我們將AI積木式編程引入信息科技課,讓學(xué)生使用拖拽式的圖形化編程工具,應(yīng)用最新的人工智能技術(shù),如在走進(jìn)人工智能模塊了解到的語音合成、語音識(shí)別、智能文本翻譯、人臉識(shí)別等技術(shù),基于真實(shí)問題場景或案例,以小組形式進(jìn)行協(xié)作探究,以更好地理解問題、找出學(xué)習(xí)要點(diǎn),通過收集、聯(lián)系、交流信息等環(huán)節(jié)解決真實(shí)問題,進(jìn)行有效的PBL學(xué)習(xí)和創(chuàng)意表達(dá)。通過PBL項(xiàng)目式學(xué)習(xí),學(xué)生可以鍛煉自己的心智,提高應(yīng)對(duì)困難和挑戰(zhàn)的能力,從而改變參與度低、學(xué)習(xí)活力差的問題。在PBL模式下,學(xué)生可以將理論與實(shí)踐結(jié)合,打破學(xué)科的界線,自發(fā)主動(dòng)地學(xué)習(xí),學(xué)會(huì)運(yùn)用協(xié)作工具獲得有價(jià)值的項(xiàng)目成果。
在人工智能教育中,教師注重人工智能教學(xué)內(nèi)容的實(shí)踐性,幫助學(xué)生更好地理解和掌握人工智能的技術(shù)應(yīng)用和原理,提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。同時(shí),我們依托智能生活和智能勞動(dòng)兩大主題課程,將人工智能融入多學(xué)科教學(xué)中,如引導(dǎo)學(xué)生通過AI積木式編程來創(chuàng)造智能翻譯器,實(shí)現(xiàn)與英語學(xué)科的融合;通過創(chuàng)造智能計(jì)算器,實(shí)現(xiàn)與數(shù)學(xué)學(xué)科的融合;通過創(chuàng)造智能開關(guān)實(shí)現(xiàn)與科學(xué)課的融合;通過創(chuàng)造詩詞大會(huì)游戲,實(shí)現(xiàn)與語文課的融合,達(dá)到注重基礎(chǔ)素養(yǎng)提升的目的,為學(xué)生提供個(gè)性化的發(fā)展空間,并以權(quán)威的計(jì)算思維測(cè)評(píng)方法,以量化的分析結(jié)果,驗(yàn)證課程對(duì)于提升學(xué)生計(jì)算思維的有效性。通過浸潤體驗(yàn)這一教學(xué)方法,幫助學(xué)生親身參與、體驗(yàn)和實(shí)踐,秉持“學(xué)中做”“做中學(xué)”的理念,促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展。
2.優(yōu)化空間,打造新型人工智能實(shí)驗(yàn)教室
小學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)是具體、直觀、感性和好奇,他們對(duì)于新事物和新知識(shí)有強(qiáng)烈的好奇心和求知欲望。為幫助學(xué)生更好地探索校本化的人工智能教育,學(xué)校創(chuàng)設(shè)了頗具智能化的人工智能實(shí)驗(yàn)室,通過創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)提升學(xué)生的探究學(xué)習(xí)、動(dòng)手實(shí)踐能力,為個(gè)性化互動(dòng)教學(xué)提供探索的學(xué)習(xí)空間。學(xué)校實(shí)驗(yàn)室包括AI體驗(yàn)和游戲化材料放置區(qū)、綜合學(xué)習(xí)區(qū)、腦科學(xué)體驗(yàn)區(qū)、VR、AR體驗(yàn)區(qū)、教師工作與觀察區(qū)、交互式體感游戲區(qū)共六個(gè)區(qū)域(圖1),配置有可交互人形機(jī)器人、可編程機(jī)器人、智能語音互動(dòng)終端等學(xué)習(xí)資源,讓學(xué)生享有沉浸式、綜合性的人工智能學(xué)習(xí)體驗(yàn),開展基于項(xiàng)目式的合作探究。同時(shí),為了滿足學(xué)校游戲化教學(xué)和個(gè)性化互動(dòng)教學(xué)創(chuàng)新的需要,實(shí)驗(yàn)室還配置了數(shù)學(xué)、語文的游戲化學(xué)習(xí)材料和iPad教學(xué)系統(tǒng),支持師生開展課堂教學(xué)創(chuàng)新的探索,在人工智能探究中培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng),促進(jìn)他們的全面發(fā)展。
3.更新理念,提升教師人工智能教育教學(xué)能力
在中小學(xué)開展人工智能教育,師資建設(shè)是首要任務(wù),擔(dān)任人工智能教育的教師是人工智能教育的中堅(jiān)力量,也是人工智能教育發(fā)展的重要引領(lǐng)者和關(guān)鍵推動(dòng)者。
學(xué)校依托“人工智能助推教師隊(duì)伍建設(shè)”項(xiàng)目,以人工智能賦能教師專業(yè)發(fā)展為目標(biāo),著力建設(shè)高素質(zhì)、專業(yè)化、創(chuàng)新型的教師隊(duì)伍,聚力培養(yǎng)教育新形式下的領(lǐng)軍人才,并開發(fā)建設(shè)了具有人工智能特色的教研平臺(tái)及智慧教室,充分發(fā)揮優(yōu)質(zhì)資源庫建設(shè)、教學(xué)教研模式創(chuàng)新上的優(yōu)勢(shì)。這樣不僅可以基于智能技術(shù)擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)資源覆蓋,還可以通過遠(yuǎn)程智能互動(dòng)搭建虛擬教研室,組織教學(xué)觀摩、教學(xué)研討,共享教學(xué)資源,構(gòu)筑跨時(shí)空的教師發(fā)展共同體,全面支撐教師專業(yè)發(fā)展。同時(shí),學(xué)校注重智能技術(shù)在教師自我診斷、績效評(píng)價(jià)與反思等方面的作用,通過人工智能開展智能研修,構(gòu)建教師教研管理平臺(tái),匯聚教學(xué)、教研、培訓(xùn)等數(shù)據(jù),形成教師發(fā)展大數(shù)據(jù)。通過構(gòu)建虛實(shí)結(jié)合的泛在學(xué)習(xí)環(huán)境,基于數(shù)據(jù)分析下的專業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和實(shí)際需求,預(yù)設(shè)學(xué)習(xí)結(jié)果,確定合適的評(píng)估證據(jù),精準(zhǔn)設(shè)計(jì)課程、資源、學(xué)習(xí)體驗(yàn)活動(dòng)和教學(xué)實(shí)踐活動(dòng),在研修共同體的支持下,開展常態(tài)化教研和培訓(xùn)活動(dòng),形成教、研、訓(xùn)三位一體的教師教育生態(tài)。
4.創(chuàng)新課堂,開啟“以生為本”的人工智能學(xué)習(xí)體驗(yàn)
課堂是落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的主陣地,教師需要采用豐富多樣的教學(xué)方法,提升學(xué)生的主體地位,幫助學(xué)生在人工智能探究中培養(yǎng)計(jì)算思維等核心素養(yǎng),促進(jìn)他們的全面發(fā)展。多年來,學(xué)校一直踐行“以生為本”的育人理念,以提高育人實(shí)效為導(dǎo)向,從全面育人的角度,大力推行綜合性、項(xiàng)目化、探究式的課堂教學(xué)方式,運(yùn)用“雙線混融教育”模式,逐漸成為促進(jìn)“五育融合”的重要路徑,構(gòu)成了實(shí)現(xiàn)“五育融合”的多元路徑,運(yùn)用人工智能技術(shù)賦能課堂教學(xué),創(chuàng)設(shè)自由、自主、自控的學(xué)習(xí)氛圍,提供質(zhì)疑、挑戰(zhàn)、合作的學(xué)習(xí)場景,在課堂上大力開展情境性、趣味性、生活性、科學(xué)性的教學(xué)活動(dòng)實(shí)踐研究,著力增強(qiáng)教學(xué)過程設(shè)計(jì)的整體性、系統(tǒng)性,不斷激發(fā)學(xué)生內(nèi)生動(dòng)力(圖2)。
(1)以實(shí)踐創(chuàng)新為基礎(chǔ),開展項(xiàng)目化學(xué)習(xí)
項(xiàng)目化學(xué)習(xí)注重學(xué)生通過實(shí)踐操作來探究問題、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題,從而培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。學(xué)校教師在設(shè)計(jì)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)內(nèi)容時(shí),遵循學(xué)生的認(rèn)知邏輯,循序漸進(jìn)、多元拓展,探索出了“確立項(xiàng)目化任務(wù)、設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)性指令、實(shí)施合作性探索、開展總結(jié)性交流”四個(gè)板塊組成的基本課堂教學(xué)模式。在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中,學(xué)生圍繞驅(qū)動(dòng)性問題,利用已掌握的人工智能知識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn),通過團(tuán)隊(duì)合作和交流互動(dòng)來探究和解決問題(圖3)。這種學(xué)習(xí)方式不僅有助于學(xué)生掌握知識(shí),還能培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維和團(tuán)隊(duì)合作精神,同時(shí)提升綜合素養(yǎng),最終促進(jìn)他們的全面發(fā)展。
如學(xué)校教師馬崢設(shè)計(jì)的以開發(fā)畫圖軟件為主題的“小小軟件工程師——設(shè)計(jì)畫圖軟件”一課,學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目需求,經(jīng)過合作討論,形成方案后,使用編程語言編寫程序,實(shí)現(xiàn)畫圖軟件的基本控制功能。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)也是一個(gè)綜合運(yùn)用的過程。本案例將美術(shù)、數(shù)學(xué)等學(xué)科知識(shí)與信息科技學(xué)科知識(shí)相融合,基于項(xiàng)目式教學(xué)理念,根據(jù)軟件的開發(fā)流程設(shè)計(jì)單元教學(xué),從軟件使用者到開發(fā)者的身份轉(zhuǎn)變帶給學(xué)生思維的提升,讓學(xué)生從解決問題的角度出發(fā),體驗(yàn)設(shè)計(jì)軟件的過程,激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。
(2)以任務(wù)群為統(tǒng)領(lǐng),開展大單元教學(xué)
大單元教學(xué)是一種以大概念、大任務(wù)、大問題、大項(xiàng)目為統(tǒng)領(lǐng),以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向,以深度學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)的教學(xué)方法。在這種教學(xué)方法中,教師根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知水平,對(duì)一個(gè)單元的內(nèi)容、課后拓展以一些跨學(xué)科的知識(shí)進(jìn)行重整和擴(kuò)充,形成一個(gè)較為完整和更加適合學(xué)生學(xué)習(xí)的教學(xué)單元。在教學(xué)過程中,通過創(chuàng)設(shè)問題情境,讓學(xué)生主動(dòng)思考、合作探究;通過展示交流讓學(xué)生主動(dòng)分享、樂于研討。在設(shè)計(jì)單元內(nèi)容時(shí),教師遵循“單元主題確定、單元目標(biāo)制定、單元評(píng)價(jià)設(shè)定、課堂內(nèi)容設(shè)計(jì)、課時(shí)目標(biāo)達(dá)成”的流程開展教學(xué),體現(xiàn)單元教學(xué)的教、學(xué)、評(píng)的一致性。
如學(xué)校教師劉敏以語音識(shí)別技術(shù)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的“智能聲控水族箱”這一單元教學(xué)案例,第一課時(shí)學(xué)生通過造型切換和重復(fù)執(zhí)行的相關(guān)積木實(shí)現(xiàn)魚兒水中游的效果;第二課時(shí)學(xué)生通過語音識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)增氧器開關(guān)的控制,制作智能聲控水族箱;第三課時(shí)學(xué)生通過“語音識(shí)別技術(shù)”和“停止該角色的其他腳本”等知識(shí)的應(yīng)用,豐富智能水族箱聲控?zé)舻裙δ艿脑O(shè)計(jì),并在課堂的自評(píng)、互評(píng)環(huán)節(jié),鼓勵(lì)學(xué)生成功展示自我,充分體現(xiàn)了學(xué)生參與的廣度與深度。此過程通過任務(wù)群的建構(gòu),幫助學(xué)生整合有意義的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn),形成有價(jià)值的知識(shí)體系,引導(dǎo)學(xué)生從具體到抽象、從簡單到復(fù)雜、從表象到本質(zhì)地學(xué)習(xí),促進(jìn)思維的深度發(fā)展。
5.多元評(píng)價(jià),形成過程性人工智能評(píng)價(jià)機(jī)制
教育部發(fā)布了《教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點(diǎn)》提到,智慧教育發(fā)展和基于數(shù)據(jù)的學(xué)生綜合素養(yǎng)評(píng)價(jià)和信息技術(shù)的教學(xué)、管理支持的重要意義。學(xué)校結(jié)合“幸福田園”教育理念,基于中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)體系,應(yīng)用圖像識(shí)別技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等,開發(fā)了“幸福田園評(píng)價(jià)系統(tǒng)”,積極營造信息應(yīng)用環(huán)境,帶動(dòng)學(xué)校管理信息化,提升學(xué)校辦學(xué)質(zhì)量。
“幸福田園評(píng)價(jià)系統(tǒng)”基于全學(xué)科育人,以正向激勵(lì)為導(dǎo)向,融學(xué)業(yè)成績、日常課堂表現(xiàn)、行為習(xí)慣、學(xué)校特色活動(dòng)參與、學(xué)生自我展示五維評(píng)價(jià)為一體的“積星換章”機(jī)制的施行,使五育并舉有了過程管理和過程評(píng)價(jià)機(jī)制保障。系統(tǒng)設(shè)立了學(xué)習(xí)激勵(lì)、行為引導(dǎo)等模塊,為學(xué)生的點(diǎn)滴進(jìn)步點(diǎn)贊,頒發(fā)幸?;照?,兌換學(xué)習(xí)獎(jiǎng)勵(lì),全面記錄學(xué)生的綜合發(fā)展水平,利用信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)為學(xué)生的發(fā)展管理進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析,為教師優(yōu)化教學(xué),提供及時(shí)、準(zhǔn)確的反饋和個(gè)性化指導(dǎo)。評(píng)價(jià)系統(tǒng)的應(yīng)用不僅激勵(lì)了學(xué)生的健康成長,為教師提供更多更豐富的教學(xué)工具,也為學(xué)校的智慧教學(xué)提供全面的技術(shù)支撐。
結(jié)語
面對(duì)新一代人工智能技術(shù)發(fā)展帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn),人工智能教育需要從更高層面統(tǒng)籌規(guī)劃,在教育理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教育評(píng)價(jià)等方面不斷探索。學(xué)校將堅(jiān)持以立德樹人為導(dǎo)向,通過科學(xué)、合理的頂層設(shè)計(jì),重點(diǎn)依托信息技術(shù)、人工智能、大數(shù)據(jù)等手段,促進(jìn)人工智能和教育融合發(fā)展。同時(shí)加強(qiáng)與其他學(xué)科的交叉研究,繼續(xù)完善信息化教學(xué)軟硬件的建設(shè)規(guī)劃、教師培養(yǎng)規(guī)劃、技術(shù)支持的課堂改革項(xiàng)目、保障機(jī)制和激勵(lì)機(jī)制等,構(gòu)建遵循教育規(guī)律、順應(yīng)時(shí)代發(fā)展、彰顯學(xué)校特色的德智體美勞一體化全面培養(yǎng)的教育體系,為人工智能時(shí)代的人才培養(yǎng)提供新思路,不斷開創(chuàng)教育教學(xué)新篇章。未來,希望人工智能會(huì)被常態(tài)應(yīng)用到教育中,讓學(xué)習(xí)更科學(xué)、更快樂、更有效,讓教師更幸福。
作者單位:北京市順義區(qū)西辛小學(xué)教育集團(tuán)
編 輯:張瑩