人工智能融入區域基礎教育的實踐思考
——以“福建省人工智能教育實驗區晉安區”為例

葉青林

（福州市晉安區教師進修學校，福建 福州350011）

人工智能進入教育領域，推動了智能學習系統、虛實融合學習環境、智能教育助理等智能系統和工具的開發與供給，智能教育環境建設已現端倪。［1］國外教育人工智能的研究趨勢是將計算機技術和神經科學、認知科學結合起來應用于學習認知、情緒認等。［2］國內人工智能教育受到前所未有的重視，經濟發達地區積極探索在義務教育階段如何開展人工智能教育。目前，福建省基礎教育的人工智能教育尚處于摸索階段，晉安區先行先試，取得一些經驗。

一、晉安區人工智能試點校的成果

目前晉安區已有5-10 所中小學幼兒園開展人工智能教育的相關實踐。

1.福州第七中學創建人工智能教學實驗室。福州第七中學是福州市首批智慧校園試點校、首批人工智能試點校、省級課改示范校，率先應用教學云平臺，創建了人工智能教學實驗室，在高中英語課堂應用實時監測系統，幫助了解學生課堂學習情況，尤其在閱讀、聽力過程中讓學生的專注力可視化。根據平臺的統計數據，給學生提供個性化的反饋，實現對學生個性化的支持。多元評價方式融入課堂教學的整個過程，不僅可以對每道題進行科學的知識評價，還可以覆蓋到全面的綜合性的評價，如記憶力、思維力、冥想力等；不僅評價學生對知識的掌握情況，還可以評價學生的問題解決能力。這種評價方式更具科學性和指導性，且大幅減輕教師的工作量。2019 屆剛畢業的高三（4）和（5）兩個實驗班（實驗時間大約一個學期），實驗前后的專注力測評結果顯示，學生的專注力有不同程度的提高，并且兩個實驗班的高考平均分分別提高17 分和26 分，顯然，專注力提升對成績有正向影響。實驗中，在技術上成功攻克了40 人以上的智慧教室WiFi 和藍牙信號互相干擾問題，成功實現了對實時課堂的專注力、做題準確率等的實時監測和分析。

2.晉安區直屬機關幼兒園創建AI 腦波智能實驗室。晉安區直屬機關幼兒園創建AI 腦波智能實驗室，應用腦波智能設備輔助教學，基于實時自動生成的專注力評測報告，改善教與學的方式方法，有效提升教學成效，同時，通過專注力訓練，提升幼兒園階段學生的感覺統合水平。AI 腦波智能系統分為ABCD 四個等級，如B-C 級孩子的優勢是專注度較高，穩定時間較長，但，孩子的這種專注需要毅力來維持，學習時間一長容易疲勞，針對這個等級的孩子，需要不斷激發孩子的學習熱情，不斷調整孩子的學習狀態，讓孩子喜歡學習，快樂學習。D 級的孩子學習動力弱，專注度不高，不能長時間保持有效的學習狀態。在學習的過程當中，要及時給予孩子學習策略的指導，對孩子的學習狀態予以實時監控，幫助他們培養學習耐心和良好的學習習慣。AI 腦波智能與教學融入度高，簡單易學易用，一方面減輕了教師的教學負擔，另一方面提升了幼兒的自我管控等能力。

3.鼓山中心小學創建人工智能創客實驗室。鼓山中心小學被評為全國青少年人工智能活動特色單位、全國機器人教學實驗學校、中國少年兒童信息研究中心、福州市科普工作先進集體、福州市現代教育技術試驗學校、晉安區科技創新教育特色校。十多年來，學校在人工智能方面取得了豐碩的成果：共獲得5個世界冠軍，6 次全國總冠軍；兩百多項福建省、福州市一、二、三等獎。學校培養了大批科技少年，其中八名學生被評為“福建省小科學家”，中央、省、市各級電視臺、報社等主流媒體做了報道。學校以科技創新教育為突破口，創設了人工智能創客實驗室，積極開展科技創新教育。學校建有專用的創客實驗室，從低階、中階、高階逐漸開展人工智能教育相關活動。學校人工智能實驗室配備能容納上百人同時活動的工作臺和充足的加工工具，具備擁有可以舉辦大型機器人競賽的場地和空間，同時，學校充分利用現有資源開展人工智能教育活動，如利用現有的計算機室、數字少年宮給學生上3D 設計、Scratch 等編程課程。

除鼓山中心小學外，進修校附屬第二小學、遠洋小學、三十二中、二十中等學校亦開設相關人工智能課程，構建“人工智能+X”的課程體系。

二、重點建設人工智能教育相關項目

1.“數字契約”成長守護平臺。晉安區外來務工人員子女占比高，約占五分之三，學生的安全、親子教育問題突出，而青少年成長守護平臺具有智能整理信息、綠色上網引導、實時位置關注、安全區域提醒等功能，旨在幫助教師、家長與學生之間建立“數字契約”，增強師生與親子之間的交流，幫助孩子管理時間等。

2.多媒體應用管理平臺。晉安區地處城鄉接合部，山區學校多，編外教師占比大，優秀教師少，依托信息技術的“優質學校帶薄弱學校、優秀教師帶普通教師”的模式，運用遠程視頻多媒體應用管理平臺，通過“中心校帶教學點”等教學和教研組織模式，實現普通化的教學資源共享，促進教育的均衡發展。

3.區域教育大數據平臺。晉安區應用釘釘等平臺，基于云計算、大數據等建立區域教育大數據平臺，即通過采集各級各類的信息、數據，為區域頂層設計提供參數。同時，應用平臺將各學段的統考、期中期末考、單元考試等數據，智能化生成多維度、多層次、多元化的分析報告，一方面為區域建立全過程、全樣本、全學科的動態數據中心，提供管理決策支持，另一方面通過數據分析和診斷，智能出卷、推送作業等。

4.課堂實時監測分析系統。晉安區已有三所學校嘗試使用課堂實時監測分析系統，該系統通過腦電波頭戴設備實現監測學生上課專注力情況的測評分析系統。測評數據能精準分析學生學習習慣、興趣、知識結構、知識遷移能力、課堂專注度等信息。運用學生課堂行為分析系統，科學指導學生調整學習狀態，改善注意品質，提高課堂時效和分析教學重難點。

5.英語口語測評系統。人機對話是未來口語考試的趨勢。晉安區三所高中建立英語口語測評機房，應用人工智能口語識別系統，對高考所有口語人機對話題型實行全覆蓋以及實現系統自動評分、口語矯正等。測評系統還包括口語作業多維評價、口語矯正建議分析和口語跟讀練習自學系統。系統可完成口語作業交互，多維度AI 評價，矯正口語建議和自主練習打分等功能，讓教與學“智能化”。

三、人工智能融入區域教育發展

晉安區不斷發展壯大的教育事業還無法滿足老百姓對高質量教育的需求：缺乏區域內品牌校與優質校的引領；區域教師隊伍素質有待提升，名優教師數量少，臨聘教師占比高，全區1200 名編外教師，占教師總數的四分之一。為此，晉安區積極推動知識傳授型教育向能力培養型教育轉變，實現教育教學環境智能化、信息化。

1.加大試點優質示范校推廣力度。晉安區以人工智能教育實驗區為契機，大力推進人工智能示范校、試點校帶動區域片區對口學校的輻射影響作用，積極應用人工智能技術，開展大數據支持下的教學方式、教學過程和教學評價創新，實現精準的學習分析和教學干預，以教科研、課堂教學兩手抓為途徑，全面提升教師創新意識和實踐能力。以示范校帶動片區內學校，通過培訓共享智慧教育教學成果，探索“人工智能+”發展模式，探索信息技術在STEAM 教育（跨學科學習）、創客教育中的應用，探索人工智能融入基礎教育為特點的智慧課堂教學模式，促進師生全面發展。

2.促進區域教師隊伍素質提升。深入開展人工智能助推教師隊伍建設行動試點，推動教師隊伍建設與人工智能有機融合，推動教育教學改革，助推教師培訓改革，提升教師教科研水平，提升教育扶智實效。2019 年初，晉安區啟動人工智能試點工作，遴選8 所軟硬件兼具的中小學作為重點推進人工智能教學試點學校，開展智慧教學應用。試點校引入教學管理、學科工具和人機對話等教師教學智能助手和相關配套教學資源，實施教師教育行為智能化監測，為教師智能推送備課資料。鼓勵教師應用智能助手開展教育教學，應用在學生管理、學習任務分配等方面，并且通過智能助手跟蹤學生的學習表現，提高教學針對性。

3.助推區域智慧教學環境建設。晉安區各人工智能教學試點校每校建設1 個基于大數據、信息化和人工智能等技術的人工智能教室或1 個虛擬現實教學（VR）教室，方便開展智能化教學。學校將大數據和人工智能等技術融入課改、教改、校本研修等教科研活動中，并且應用大數據實施精準教學。同時，積極為投資教育的企業提供開展教育教學研究的實驗學校、產品研發基地和一定數量的學生樣本數據，吸引并鼓勵全國各地人工智能、信息化機構和企業來晉安區投資開發信息化教學項目，建設人工智能教學培訓研修、體驗基地，建設教育大數據應用分析基地。

4.加快教育資源開發利用。開設大數據分析、識別技術等人工智能普及教育，對不同學段學生開設相應的人工智能課程。低年級重在普及人工智能相關知識，中高年級開設少兒編程、電子制作、科技創新等相關課程，同時利用校本課程、信息技術課等開展Scratch 編程學習、科技電子制作學習等，普及青少年編程，讓他們掌握基本的程序編程方法。通過人工智能活動和課程，學生們可以接觸許許多多軟件、電子、機械、新能源等科學技術。試點校充分利用現有資源開展人工智能教育活動，利用現有的計算機室、數字少年宮給學生上3D設計、Scratch、Arduino 和App Inventor 等編程課程，利用學校的多媒體教室為學生提供創客分享的場地和設施保證。

四、打造人工智能實驗區的幾點思考

1.建立有效的統籌協作機制。建立協同機制，統籌推進人工智能融入基礎教育朝著更加系統化、科學化、規范化、普惠化的方向發展。晉安區教育局建立專門的智慧教育推進協作小組，以分管信息化工作領導為核心，以信息管理中心、中小學教科研處、培訓處等部門為抓手，統籌協調，開展深入協作，研究人工智能教育的新型教學模式，指導本區學校和教師充分利用優質教學資源，開展高質量的人工智能教科研、培訓活動等，使人工智能與學科融合，教學水平有效提升。

2.建立科學的經費投入機制。設立區級政府人工智能教育發展專項資金，形成制度化、可持續的經費投入機制。爭取區、市、省發改局、科技局對人工智能應用、研究的專項經費支持，有規劃、科學的加大投入力度，同時，鼓勵多渠道專項人工智能研發、推廣等資金的來源。加大政府采購教育信息化產品和服務的力度，進一步建立和完善市場機制，引導個人和企業等增加對人工智能項目的投入。建構校企多元協同育人模式，打造多位一體全面發展育人格局。

3.建立高素質人工智能教育人才隊伍。改革教育管理、教師培訓制度，滿足人工智能教育發展需求。將人工智能應用能力納入人工智能專任教師培訓、人才培養與考核體系中。培養各校人工智能方面的專業教師，能組織晉安區青少年開展編程與智能設計、機器人大賽等活動；各試點校的老師能結合本校學生實際，圍繞主題自行開展相關科普講座、組織學生參觀體驗、動手實踐以及參加國家級、省市級舉辦的機器人、人工智能相關的競賽活動等。加大對區內人工智能專任教師的培養力度，通過課程開發、教科研、培訓學習等，多渠道打通人工智能方面專業人才的培養途徑，輸送教師參加高端培訓和研修。

4.建立“一站式”人才培養機制。建立人工智能人才“一站式”培養機制，即打造區域特色的人工智能教育從小學、初中、高中、大學為一體的人工智能人才培養體系。從小學階段開始重點培養對人工智能方面感興趣的學生，并做好各學段對口學校的銜接工作，比如，晉一、僑園、洋下三所小學對口福州三十二中，這三所小學人工智能方面的生源輸送到福州三十二中人工智能實驗班學習，這些人工智能方面的“特長生”初中畢業升學到區內開設人工智能實驗班的高中接受專業培養，實現小升初、初升高的“對口”銜接，同時，通過課題、項目、校本課程等方式爭取得到人工智能方面的專家、大學教授的專業指導和授課，爭取獲得福建師范大學、福州大學等有開設人工智能專業的學院的支持和幫助，探索中學與高校“銜接式”人才培養的合作辦學新模式。