2020信息技術教育熱點聚焦

2020年，我們針對新課標及新教材、人工智能、創客空間2.0、教師專業發展等熱點詞匯，以專題和對話的形式展開了相關的討論。值此歲末，對相關話題進行盤點，希望借此厘清2020年度信息技術教育的關注及研究熱點。

重塑信息科技教育

熊璋，北京航空航天大學教授，博士生導師，北京航空航天大學校學術委員會副主任。國家教材委員會科學學科專家委員會委員。863智慧城市（一期）首席科學家。教育部跨世紀人才，全國優秀教師，有突出貢獻的回國人員，曾獲國家科技進步一等獎、國家教學成果二等獎、霍英東青年教師獎等多種國家和部級獎勵。

邵紅祥，浙江省紹興市教育教學研究院中小學信息技術教研員，浙江師范大學兼職教授，全國中小學信息技術優質課評委專家，全國信息學優秀金牌教練，紹興市信息技術學科帶頭人，全國高中信息技術優質課特等獎獲得者。出版專著《Python編程入門》，參編新課標教材《數據與計算》《數據與數據結構》。

新課標及新教材

邵紅祥：2017版新課標提出了學科核心素養，凝練了學科大概念，很好地凸顯了學科的本質和育人價值。但目前的小學和初中信息技術學科教育如何與高中進行很好地銜接，值得我們思考。

熊璋：在設計中小學信息素養目標時，可以從信息意識、計算思維、數字化學習和創新、信息社會責任方面，分別在小學、初中、高中進行不同的說明。例如，小學階段讓我們的孩子了解身邊的人工智能，初中階段讓我們的孩子熟悉一些人工智能的應用等，努力構建信息科技教育的課程體系。

（1月下對話）

開源硬件和信息技術實驗

2019年下半年，各版本普通高中信息技術教材陸續通過國家教材委員會審查，各出版社的新教材都將數據科學、物聯網、開源硬件、人工智能等作為重點學習內容。可如果缺少實驗室和實驗器材，新課標的落地勢必大打折扣，那應該如何開展信息技術實驗教學？如何建設信息技術實驗室呢？針對這些問題，本期專題我們邀請來梁森山、吳俊杰、管雪沨和謝作如等老師，請他們從開源硬件的角度分享各自在這些方面的研究與實踐心得。

從信息技術的“學格”看信息技術實驗的意義 吳俊杰基于開源硬件的信息技術實驗教學與信息技術實驗室建設 梁森山基于核心素養的中小學信息技術實驗教學 管雪沨借助開源硬件開展人工智能實驗教學——以虛谷號為例 謝作如

（4月上專題）

“物聯網與大數據創意實驗”課程的重新設計 劉正云謝作如《用安卓手機控制開源硬件》教學設計 鄭祥謝作如

聚焦項目式教學設計探究以“學”為中心的學習

當前，課程項目化、課堂活動化、學習個性化成為教育發展趨勢，《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》建議一線教師積極建構一種以“學”為中心的教與學關系，倡導將知識建構、技能培養與思維發展融入到運用數字化工具解決問題和完成任務的過程中，從而讓學生能采用基于項目的學習方式進行學習。教學設計被認為是教學理念向教學實踐轉化的橋梁，對教學的有效性產生直接影響。要想落實新課程理念、應對當前變革，必須提升一線教師基于新課程理念的項目式教學設計能力，這也是當前亟待解決的問題。

（5月上專題）

新課程理念下的項目式教學設計：內涵、體例與活動設計 巫雪琴直面信息技術教材，打造魔力課堂——以教科版《數據與計算》為例 王靜計算機解決問題的過程——定時提醒 金婧數據與結構——“包裹的旅行”項目探究 黃梅薄志國數值計算——“心隨疫動馳援標記”項目設計 安燕用智慧賦予教材第二次生命 趙春聲

設計與智造：高中技術課程融合的實踐探索

智能時代的開啟會使得很多人卷入這股浪潮，學校教育體系要順勢而為，才能夠適應時代的發展。在大時代的浪潮中，高中技術教育體系將如何轉變呢？無錫市第一中學的技術學科教學團隊給出了一種解決方案，那就是用設計與智造將技術課程融合為一體，將信息技術與通用技術融合為一個又一個課程，實現了學生技術素養的提升。

（11月上專題）

設計與智造——新課程背景下高中技術課程融合研究夏燕萍高中生計算思維水平 現狀調查與對策分析 張月香“三維設計與智造”課程設計與實施 王胄青“融媒體新聞采編”課程設計與實施 張莉芳APP“云選修”課程的項目化學習設計——以“電子骰子”一課為例任健張祿

用Python驅動開源硬件

自教育部發布《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》后，計算思維成為課程核心素養的重要組成部分，新編寫的高中和初中教材也大都選擇了Python作為編程語言。這給開源硬件的教學帶來了新的挑戰，因為Arduino并不支持Python，micro:bit和掌控板也僅僅支持MicroPython。中小學應該如何選擇開源硬件？在圖形化編程工具之后，能不能用Python給不同的開源硬件進行編程，以達到編程規范的統一？在這一期的專題中，謝作如老師為上述問題帶來了解決方案。

（12月上專題）

讓開源硬件的選擇不再成為難題——pinpong庫的起源和規劃 謝作如課程開發者的對話：新技術如何真正走進中小學課堂2.0謝作如劉正云讓人工智能應用“動”起來——以“傳情達意”表情機器人項目的嘴形控制為例夏正仁陳建林基于Python語言開展初中物聯網實驗教學 鄭祥基于Jupyter編寫數字化實驗的交互式教材 張敬云從Processing到Python——經典互動媒體作品“互動云”的全新實現 周賢杰等

創客教育普及背景下區域義務教育信息技術課程重構

隨著機器人、人工智能、物聯網、編程等內容的逐漸推廣和普及，義務教育信息技術課程正在發生變化。在創客教育不斷普及的背景下，傳統的以信息處理為主線的義務教育信息技術課程正在面臨挑戰。如何既要容納機器人和編程等內容，又要保留傳統的以應用軟件為主的信息處理內容，成為義務教育信息技術課程實踐者面臨的難題。特別是在國家尚未出臺獨立的義務教育信息技術課程標準的情況下，很多地區已經開始了先行的嘗試和改變。江蘇省無錫市梁溪區就在區域義務教育信息技術課程改革方面做出了很多努力，為此，本期專題將全面地報道梁溪區的義務教育信息技術課程改革的實踐。

（3月合專題）

創客教育普及背景下區域信息技術課程重構——以無錫市梁溪區為例 楊嘉輝軟硬結合：小學創客教育課程的設計與開發——以《基于mBot小車的開源機器人課程》為例 許佳潔區域信息技術課程的校本實施與思考 胡佳基于創客教育的信息技術課程項目化重構研究——以無錫市連元街小學為例 冒靜權重構的課程，別樣的精彩——從《畫正多邊形》到《走正多邊形》 陸智弘

加深學習的深度——深圳龍崗推動有深度A-STEM的探索

習近平總書記在科學家座談會上強調要加強創新人才教育和培養，要加強數物化生等基礎學科和交叉學科的建設。在基礎教育中開展有深度的STEM教育就是最好的回應和行動。在當前STEM教育從無到有再到有一定普及的情況下，我們還需要進一步深化，從重體驗的淺層次向著重自主探究的深層次學習方向邁進。為此，本期專題特邀請了深圳市龍崗區吳向東教研員和參與A-STEM教育改革的老師撰寫了一組文章，介紹他們在推動有特色有深度的A-STEM（人文引領的STEM）教育方面的思考和做法，并特別刊發了兩篇在A-STEM中如何融入M（數學）的文章，避免有STE而缺M的狀況，期望能給老師們提供借鑒和引發進一步的深思。

（10月上專題）

從問題中反思，加深A-STEM課程學習的深度 吳向東如何凸顯A-STEM課程的特征——以小學三年級“從統計角度‘看’疫情”活動為例 何躍華A-STEM統計思維項目課程的開發 施珍梅基于A-STEM理念的學生小課題研究策略——以甘李學校學生小課題為例彭江平張少君A-STEM理念下的主題活動設計——以“年花”主題活動為例 陳彩紅自制疫情防控觀察室——基于A－STEM的線上科學教育實踐案例 湯錦洪

人工智能

人工智能在小學教育中的個性化教學實踐

為有效推動人工智能課程的班級授課實踐研究，南京市鼓樓區王蕾名師工作室開展了“人工智能課程的課堂教學實踐”項目化專題研究，旨在以團隊學校為研究藍本，建立適合大班化授課的人工智能課程落地項目研究模式，探尋核心素養在人工智能教學內容上的具體實踐路徑，推動區域范圍內的小學正常有序地開展相關內容的班級授課制的課程教學。本期專題總結了小學人工智能教育個性化研究成果，分析教學實踐，以期能夠讓人工智能教育走進每一所小學。

（6月上專題）

義務教育階段人工智能課程化實施的思考與建構 王少峰人工智能課程在中小學開展的區域探索 顏鼎人工智能課程落地研究的途徑與價值探析 林其梅基于“可見思維”的人工智能教學實踐——以《語音識別》一課為例 丁俠基于“思維迭代”的人工智能教學實踐——以《初識人工智能》一課為例 王麗麗基于“思維語言”的人工智能教學實踐——以《表情識別》一課為例 黃燕當人工遇到智能，思維迸發火花 王蕾

設計與實施：讓小學人工智能課程真實發生

為了進一步探索小學人工智能課程“教什么”和“怎么教”等問題，廣東省中山市的黃偉祥名師工作室團隊，圍繞小學人工智能課程的設計與實施進行了積極的思考和踏實的實踐，并形成了體系化的理論成果。本期專題特別邀請黃偉祥名師工作室成員，就小學人工智能課程的設計與實施進行分享和交流。

（9月上專題）

小學人工智能課程的構建與實施 黃偉祥小學階段計算機視覺類人工智能教育實踐研究——以“讓機器‘認識’你”為例 宋曉玉NLP助力小學低年級AI體驗教學的實例研究 陳宏珊人工智能主題作品在小學創客教育中的探索——以“會看杯子的飲水機”作品為例 劉建國5EX模型在小學人工智能啟蒙教學中的實證研究 阮德懷

創客空間2.0

吳俊杰：北京景山學校信息技術教師、物理教師，STEM教育研究者，研究方向為創客教育的普及課程和教師專業發展，創客教育普惠課程創始人。全國中小學STEAM教育大會聯合發起人，“貓友匯”社群聯合創始人，家庭創客空間計劃、LaserBlock開源結構件項目發起人。在創新創業領域，致力于從教育的角度推動可持續發展理念下的模塊可重用的設計，推進電子、家電、家具、建筑行業的可重用設計的理念和消費行為。

龍麗嫦：廣東省廣州市電化教育館應用推廣部教育技術教研員，廣州市電化教育館紅棉創客空間聯合創始人、負責人，廣州市名教師工作室主持人，研究方向為STEAM創客教育和教師TPCK能力發展。全國普通高中信息技術教材（粵教版）選擇性必修《開源硬件項目》主編，出版創客教育專著兩本，主持開發廣州市中小學創客教育師資培訓線下課程兩大系列，主持并開發廣州市中小學教師繼續教育創客師資培訓線上課程四門，參與中國大學慕課創客教育關課程建設一門。

管雪沨：江蘇省常州市北郊小學校長、黨支部副書記。江蘇省教育信息化專家組成員、省教育科研先進工作者，江蘇省網絡名師、常州市名教師工作室領銜人、高級教師，中國系統仿真學會3D教育與裝備專業委員會副主任委員。從事教育信息化工作二十余年，組織大批教師參與信息化建設與應用，多次承擔“國培計劃”講師、全國教育信息化活動專家工作。曾擔任全國中小學生電腦制作活動創客項目裁判長，受邀出席首屆世界教育信息化大會作“創客教育”主題發言。

周茂華：廣東省深圳市第二高級中學創客教育研究中心負責人，全國普通高中信息技術教材《開源硬件項目設計》主編（人教-地圖版），中國電子學會現代教育技術分會創客教育專家組副組長，致力于研究創客教育與STEAM教育的普及發展，出版專著《創客時代的學習方式創新》，國產開源硬件“掌控板”項目聯合發起人。

王培鵬：內蒙古巴彥淖爾市第一中學創客教師，機器人愛好者，中國青少年機器人競賽西部教練員，內蒙古青少年機器人競賽骨干裁判員。

張冰：河北省邢臺市第二十五中學信息技術教師，信息中心主任，科協人工智能骨干教師，教育部教育管理信息中心TITT項目“中小學人工智能教學方向”培訓講師，微信公眾號“跟我一起Scratch”中的作者“同同爸”，創客教育普惠課程Scratch入門方向合伙人。

梁錦明：廣東順德德勝學校信息系副主任。致力于中小學信息技術教學、創客教育、人工智能教育研究，順德區中小學創客教育聯盟負責人。全國中小學計算機教育研究中心網絡教研員，廣東省教育學會網絡教 育專業委員會常務理事，佛山市計算機學會中小學專業委員會理事。

楊曉哲：華東師范大學課程與教學研究所副教授。華東師范大學國際課堂分析實驗室主任。教育部高中信息技術課程標準專家組成員，教育部義務教育階段信息科技標準專家組成員。著有《五維突破：互聯網+教育》《人工智能啟蒙》等圖書。專注與信息科技、課程教學、學習科學等領域的研究。

開源機器人的發展歷程和競賽組織形式

吳俊杰：我認為，開源機器人是使用開源硬件和開源結構件，自主設計外觀，制作結構，通過編程實現功能、測試效果并不斷改進，最終把想法和圖紙再分享出去的一個完整的機器人創造過程。

（5月下對話）

龍麗嫦：我是這樣理解開源機器人的，開源機器人是指利于開源硬件搭建的具有物理運算功能的結構較完整的裝置。開源硬件具備價格門檻低、技術開源等優勢，這就讓更多的愛好者能夠進入“舞臺”，衍生出更多的開源機器人項目，讓地區差異、學校差異和家庭條件差異不再成為阻礙學生接受機器人教育的攔路石。

梁錦明：對于開源硬件，我應該是2013年的時候開始“入坑”的。2010年，我開始在學校里開展Scratch的教學，經過兩年的教學后，感覺進入瓶頸，這時，我查到Scratch是可以連接硬件的，就嘗試著在淘寶上搜索相關的設備。有趣的是賣家也是一位教師，我們很有共同語言，我的硬件之路是從一塊Scratch傳感板開始的后來慢慢接觸了Arduino。2014年，我正式把Arduino引入到所在學校的拓展課上，2017年全面進入信息技術常規課程。

開源機器人主題的創客空間建設

吳俊杰：兩位老師都帶來了自己得意的開源機器人作品，那么從事創客教育這么多年，兩位是如何看待開源機器人主題的創客空間對校園創客空間升級的意義呢？

（6月下對話）

周茂華：我認為開源機器人源自開源硬件和軟件制作的機器人，只要主控電路板是開源硬件并且底盤動力由開源軟件編寫程序用開源硬件驅動，就是開源機器人。因為開源機器人具有門檻低、成本低、材料容易獲得、開放性等特點，教師和學生在使用時容易上手，在設計制作時能夠激發更多的創意，可以從不同的角度去學習機器人相關的知識。

王培鵬：我認為，創客空間的空間區域可分為五部分：一是演講展示分享區，二是電子電路測試區，三是程序設計與模擬飛行區，四是活動區，五是機械加工區。

人工智能時代創客空間中的教育

吳俊杰：軟硬件結合一直都是創客教育的一大特色，但是我發現所接觸的開展人工智能教學比較好的老師，他們的工作方式好像更偏“軟件工程師”，而且人工智能確實是一個“算法先行”的領域，所以我們常常把創客空間人工智能的學習比喻成“智力擔當”，但又要處理好普及和提高的關系，不能是單純的智力選拔。

（7月合對話）

張冰：縱觀科技的發展史，每一次進步都是新需求催生出新技術，讓該需求得以實現，真正的學習應該就蘊含在孩子的探究與創造過程中，花開無聲，教化無形。我認為人工智能教育的切入點是源自生活，通過“蘇格拉底式的提問”帶孩子一步步去探索，去思考。每個案例都要迭代很多次，逐步形成成品?？梢哉f，每次迭代記錄下的并不是單純的程序，而是面對問題我們思考的路徑，都隱含著非常具有普適性的問題解決方法。要知道每個例子的精髓并不是成品而是思維過程，我們的教育是在跟孩子完成一次內功心法的修煉。

VR主題的創客空間建設

吳俊杰：據我了解，在已經建設好的創客空間中，有一些預算比較高的學校，已經配置了部分VR設備，還有很多學校也建設了專門的VR教室。估計在這一輪創客空間2.0的迭代更新中，會有更多的學校將采購VR設備放在預算范圍內。那么，這些設備怎樣才能在學校場景中有一個更好的應用，這些應用的方式如何才能夠更好地讓學生真正地去駕馭虛擬現實技術，是創客教師、學科教師和校長都需要共同面對的問題。

（8合對話）

管雪沨：我認為虛擬現實技術在教育中的應用，可以分不同的空間屬性。在創客空間里的應用，更應該把虛擬現實技術最本源的東西、最核心本質性的東西呈現給孩子，讓孩子們能夠了解這個技術，并基于這樣的初級工具進行一些最基本的創作和最基本的作品展示。在創客空間2.0建設中，虛擬現實技術教學場景是一個更務實的選擇，也是一個落地實操性更強的選擇。

新技術、新方法、新時代

吳俊杰：創客空間2.0包括三個方向的提升：一是技術的提升，二是方法的提升，三是路徑的提升。在技術層面上，開源機器人融合了3D打印、激光切割、開源硬件和圖形化編程，這樣一個綜合的領域繼承了創客空間1.0階段的主要教學內容；而在人工智能領域包括圖形化編程和代碼編程，這使教學內容與人工智能時代更加契合。此外，人工智能時代還涉及關于教學環境和教育信息化整體規劃的相關內容：虛擬現實技術與圖形化編程、三維建模相融合。

（9月下對話）

楊曉哲：教育信息化2.0，它強調五個方面：強調以人為中心的體驗、強調以數據為基礎、強調學習者之間的協作與連接、強調開放共享、強調智能導向。應該說，教育在不斷地向現代化發展的過程中，會不斷地追求這樣一種新的智能形態下的教育。

教師專業發展

如何有效開展編程與計算思維教育：教師教育的視角

黃龍翔：新加坡南洋理工大學國立教育學院教育研究處“學習科學與創新”研究群共同主任、高級研究科學家、博士生導師。現任SSCI期刊Asia-Pacific Journal of Education執行主編，2015年榮獲亞太計算機教育應用學會（Asia-Pacific Society for Computers in Education，簡稱APSCE）卓越研究者獎，并于2018至2019年擔任該學會會長。近年來發表近40篇SSCI／SCI期刊論文，主要研究方向為移動及無縫學習、計算機支持協作學習、技術增強語言學習、教師專業發展模式等。

Aman Yadav（亞達夫）：美國密歇根州立大學教育技術系教授、系主任，著名計算機教育專家，主持多項百萬美金級別的美國國家科學基金會項目。主要研究領域包括計算機教師教育、中小學計算思維教育、STEM教育等。

錢逸舟：研究中心副教授、博士。擔任學術雜志Journal of Educational Computing Research(SSCI)、Sage Open (SSCI)論文評審專家，同時擔任國際計算機學會(ACM)旗下計算機教育大會SIGCSE和ITiCSE的論文評審專家。主要研究方向包括計算機教育與計算思維、智能學習環境設計、STEM教育和超常教育等。

錢逸舟：現在有很多研究都是關于學生計算思維培養的教學方法、工具、課程等，但是很少有研究探討計算機科學教師的培養問題。在您看來，一名優秀的計算機科學教師應該具備怎樣的能力？

（4月下對話）

亞達夫：一名優秀的教師需要具備兩個核心能力，即具備良好的學科知識和具備良好的教學知識。就計算機科學教育而言，學科知識就是要熟悉計算機科學的相關知識，包括計算機的原理、編程知識、數據結構和算法等。教學知識是關于“怎么教”的知識，包括教學方法、教學設計、教學評價等有關有效開展教學的知識。這兩者的有機結合就是PCK。然而，計算機科學教師的PCK具體包含哪些部分，我們還需要進一步研究，畢竟這是一個新興的領域。

如何有效提升教師信息技術應用能力：教師教育的視角

蔡慧英：江南大學人文學院教育技術系副教授、碩士生導師、博士。擔任亞太計算機教育應用會議（ICCE）子會議委員、全球華人計算機教育應用大會（GCCCE）子會議委員以及Educational Technology Research& Development、Journal of Computer Assisted Learning等SSCI和CSSCI期刊評審專家。主要研究方向包括學習科學與技術設計、STEM教育、數字化教育資源與環境設計與開發等。

蔡慧英：為了發展教師的信息技術應用能力，新加坡在教師教育和教師專業發展方面又采取了哪些措施呢？

黃龍翔：針對教師教育和專業發展，新加坡采取的是全方位的考量，不把信息技術應用能力單獨抽離整體的專業發展，也不忽略教學方法在信息技術應用上的主導地位。例如，由新加坡教育部教育科技司開發的學生活動空間平臺(SLS)，提供各種學習管理、數字教學工具及相應的學習分析功能。為了確保師生不會只是“為了用而用”，當局參考相關學術文獻，開發出應用SLS的教學法設計框架作為最高指導原則，包含四階段的教案流程設計，可結合使用多種不同平臺功能。在此基礎上，又衍生出四套學習體驗設計模板，以協助教師在設計及執行SLS教案時，能貫徹SLS教學設計框架。

（10月下對話）

董玉琦：上海師范大學教授、教育技術學科負責人、博士生導師、教育學博士。兼任全國教育科學規劃領導小組學科規劃組（教育信息技術）專家、教育部高等學校中學教師培養教學指導委員會委員(2019-2022)、全國普通高中信息技術課程標準（2003）研制組共同負責人、全國普通高中信息技術課程標準（2017）修訂組核心成員等。曾任（日本）東京學藝大學教 師教育課程開發與研究中心外籍教授。曾獲教育部優秀青年教師資助計劃（2000年度）、2014年高等教育國家教學成果一等獎。當前的主要研究領域為學習技術（CTCL）、信息技術課程與教學、教育信息化發展規劃與評估以及高校教師發展（FD）、教師教育模式（U-G-S）等。

技術促進學習，教師何以作為？

王靖：江南大學副教授、碩士生導師、博士。擔任中國教育技術協會信息技術教育專業委員會青年委員、中國教育裝備研究院外聘研究員。主要研究方向包括計算機支持的協作學習、學習科學與技術，并圍繞上述研究方向主持國家社科基金教育學青年項目、教育部人文社科研究青年項目等課題。

王靖：利用技術促進學生學業水平提升和思維發展，這是一線教師非常關注的話題，同時也是在中國現行中考、高考制度下，技術與教育教學深度融合過程中無法回避的重要問題。在這一點上，您建議教師如何做？

（11月下對話）

董玉琦：我建議教師要關注四個方面：①要知道學習的本質是什么、學生到底是如何學習的；②要關注學生在學習什么，即學習內容，要知道學生與學習內容是如何互動的、互動中產生了哪些問題；③要關注學生能用技術做什么、產生了哪些真問題，不可“只見技術不見人”；④要關注似乎在學習的直接過程之外，卻無時無刻不在影響學習的那些因素，如學習的社會屬性、班級的管理氛圍等，即學習的文化。