“人工智能+教育” 知行融創合一

張燕

【摘 要】“人工智能+教育”正在引起教育的一場革命。本文通過展示學校人工智能教育課程改革的探究過程，就小學階段如何開展人工智能啟蒙教育這一問題進行探討，倡導將人工智能與現有課程深度融合，建立符合小學生認知特點的人工智能探究體系。

【關鍵詞】“人工智能+教育” 融合 創新

“人工智能+教育”改變著教育的生態、教育的環境、教育的方式、教育管理的模式、師生關系等。如何認識和挖掘“人工智能+教育”的育人功能，是當前教育工作者遇到的重要挑戰。

一、把握現狀，“人工智能+教育”順勢而為

科技發展日新月異，教育到了轉型時期。當下，大數據、人工智能、虛擬現實、區塊鏈、5G等新技術廣泛應用，其中人工智能正成為世界經濟與戰略價值的核心科技。把握全球人工智能發展態勢，找準突破口和主攻方向，立德樹人，培養具有創新能力和合作精神的人工智能人才，是教育的重要使命。

2017年，國務院印發《新一代人工智能發展規劃的通知》（國發【2017】 35號），將人工智能發展放在了國家戰略層面。2018年12月，山東省教育廳將青島市列為人工智能教育試點城市，推動青島先行先試。人工智能教育課程進而在青島落地生根，將人工智能與教育融合應用，用擔當和使命撬動學校整體變革。

二、厚積薄發，“人工智能+教育”基礎牢固

珠江路小學現實行集團化辦學，一校兩址。自2006年建校伊始，就確定了科技特色發展之路。2010年設立機器人教室，在三到六年級普及機器人課程， 成立機器人社團和程序設計社團。2019年在新校區設立了人工智能實驗室，以智能機器人為切入點，開展人工智能教育。十年來，珠江路小學在“求真”教育理念的引領下，不斷探究新的教與學方式，分別進行了智能機器人、3D打印、同步課堂等學科的深度融合的探究。學校先后成為青島市信息技術與教育教學深度融合聯盟校、教育信息化應用示范校，并承辦了山東省小學數學“深融技術”現場會等多場重大會議。2019年2月，學校成為山東省首批人工智能試點校。學校以機器人為代表的突出的科技特色，師生多年的研究、參賽經驗，為珠江路小學教育集團人工智能工作的開展提供了扎實有效的支撐。基于此，人工智能我們將再出發。

三、完善策略，“人工智能+教育”全面實施

1.構建人工智能學習環境

學校依托青島西海岸新區智慧教育云平臺，建成智慧課堂、人工智能實驗室，智慧圖書館、開源創客實驗室， AR/VR、STEM等科技特色活動室，拓展科學探索空間，營造濃厚科技氛圍，搭建了“為未來而準備”的學習環境。

2.構建人工智能教學模式

學校在全校范圍內普及人工智能教育課程，整合人工智能教育課程和信息技術等學科的教學，讓學生對人工智能有基本的認識和興趣。

3.探究人工智能活動形式

學校可整合升級現有社團和比賽資源，舉辦校級人工智能創新和編程設計競賽，鼓勵學生積極參加人工智能教育科技比賽。通過比賽激發學生學習興趣，達到以賽促學的目的。

4.制定人工智能評價機制

學校應完善人工智能教育評價機制，獎勵在人工智能教育方面表現突出的團隊及個人。通過評選，達到全員參與、獎勵先進的目的，在全校范圍內形成人工智能教育教學的良好氛圍。

5.生成人工智能教育資源

學校可積淀人工智能教育教學課程的優秀集備、教學設計案例、微課、反思、論文、小課題等，推出人工智能教育課程教學示范課、觀摩課，組織學生參加人工智能、機器人、程序設計等相關比賽，體驗技術帶來的變革，嘗試應用技術實現創新。

四、融合應用，“人工智能+教育”深入開展

1.特色引領，“課程+社團”雙軌學習

普及——在全校開設“人工智能啟蒙”“機器人大闖關”等校本課程，普及機器人教育，以人工智能引領學校特色發展。

選修——面向中高年級增設人工智能編程、STEM課程、VR/AR課程、創客課程等選修課，使學生在人工智能領域學習更加自主、深入、系統。

提升——選拔優秀學生組成人工智能編程、機器人社團。學校今年新增STEM、開源創客、VR/AR社團，根據不同的年齡段開展不同層次的活動進行梯隊化建設。同時，利用現有設備開展圖像識別、語音系統、專家系統等人工智能領域的探索和研究，了解基本概念和原理，并嘗試應用于特定環境當中。

2.“人工智能+3D+N”學科融合

基于機器人視覺和人工智能的技術同樣可以應用在3D打印技術中。學校一直致力于促進人工智能技術與學科之間的融合，如“人工智能+3D+N”學科融合，研發了《3D與小學數學》校本課程。我校李新華老師在2017年“華東六省一市”第十九屆小學數學課堂教學觀摩研討會上，執教《立體的截面》一課。教師運用3D軟件，對幾何體進行切割、旋轉等“掃描”，現場打印成型，增強了學生空間立體感，助力學生創新能力和實踐能力的培養。再如，“人工智能+3D+機器人”的課程整合，與科學、音樂、美術等學科有效融合，使抽象的知識具體化，提升了學生的綜合素養。

3.STEM豐富人工智能課程

人工智能與STEM教育具有天然的接口，STEM教育專注于培養學生解決問題的能力，讓學生從一個知識概念的“存儲器”轉變成一個面對問題解決問題的“處理器”。學校斥巨資購入激光雕刻機，運用建模、編程、打印、動手拼插等功能，進行基于激光雕刻技術的STEM教學的實踐與探索，融信息技術、美術、科技于一體，進行實際授課。在授課中創編STEM校本課程，提升學生想象、推理、協作能力。同時融合開源硬件、編程、機器人等內容，以人工智能為主線，對知識進行項目化串聯，讓學生的學習從生活中來，到應用中去。

五、以賽促練，“人工智能+教育”全面開花

學校長期開展人工智能編程與設計大賽，項目涵蓋人工智能、編程、創客、機器人等，2～6年級的學生在接受普及教育的基礎上可自主參加。目標是讓每一個學生了解人工智能，進而掌握人工智能技術。新冠肺炎疫情期間，我校人工智能社團舉行了“戰疫編程 抗疫我行”網上編程賽，學生們自主命題，通過每日更新的排行榜和積分獎勵激發了參與熱情，鍛煉了編程實戰能力與意志力。

我校機器人團隊在各級各類比賽中，碩果累累。2013年，在亞太青少年機器人競賽（APRC）新加坡國際公開賽上，包攬機器人籃球賽和機器人急速爭霸賽冠亞軍。2015年，在韓國富川國際賽上，獲挑戰賽項目和清障賽項目兩枚銅牌。2016年，在澳大利亞國際機器人奧林匹克大賽（IRO）上，挑戰賽與3D創意設計項分獲銅牌。2017年，在中國臺灣青少年機器人世界杯（FIRA Youth）國際賽上，獲挑戰賽項目金牌、救援賽項目銅牌。2019年，在韓國昌源FIRA Youth國際賽上，摘得挑戰聯賽項目團體銀牌、工程挑戰賽項目2金2銀、技能挑戰賽項目2枚銅牌。

近年來，我校先后累計220個學生參加國內、國際機器人奧林匹克競賽和FIRA機器人世界杯競賽，獲得國家級以上金銀銅牌分別為26、28、47枚，總計101枚。自2017年開始參加山東省青少年信息學奧林匹克競賽以來，共有15人獲一等獎，學校連續三年被評為山東省信息學奧賽金牌學校。

六、三全三成，“人工智能+教育”揚帆起航

“三全三成”即智慧校園網絡全覆蓋、多媒體網絡全到班、數字化科技實驗室全到位。如今，智慧課堂、紙筆課堂在珠小已成為常態化教學課堂，而VR/AR、智慧校園系統等教育教學軟件的應用也開始融入校園師生的日常學習交流中。多方位數據支撐為學生的個性化學習、教師的精準化教學提供了有力支持，直播課堂、線上家訪、視頻互動、網絡答題等網絡學習方式，構建起了一個嶄新高效的云端智慧校園。

路雖遠，行則至;事雖難，做則成。珠江路小學教育集團將繼續探索人工智能和對學生更深層面、更多維度培養的融合。同時，加強教育資源和管理公共服務平臺升級工程建設，校園網、校園平臺實施改造，高標準校園網絡系統建設，為教育教學應用構建扎實穩定的網絡服務平臺。還要不斷優化教學資源庫，繼續開展教師信息技術培訓等活動。“智引未來，賦能生慧”。我們相信，有了人工智能的潛心研究，會讓教師騎上信息技術的快馬，在奔跑中學會駕馭它;讓學生的個性化學習和減負增效得以實現;讓每一位參與人工智能的師生都因研究得以與時俱進。