盤點2021信息技術教育實踐篇

左丹

本期聚焦是上期——《盤點2021信息技術教育·理念篇》的姊妹篇。本期結合雜志這一年的關注重點，針對專題、對話以及部分欄目中實踐性較強的話題進行了盤點，回顧了信息技術新課程、人工智能與創客教育、技術創新應用三個主題。希望借此能為每一位讀者勾勒更清晰的回顧線索。

高中信息技術課程標準對義務教育階段的影響

王蕾：朱教授，近期教育部正在組織義務教育課程標準的修訂工作，大家都很關注。那么，此前頒布與實施的《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》對義務教育階段的可能影響有哪些呢？

朱彩蘭：第一方面是對義務教育階段信息技術課程標準的影響。2017年版高中課標業已發布，較之2003年課標有了許多新的變化，對高中信息技術教學提出了許多新的要求，這也意味著，對義務教育階段信息技術教學提出了更高的要求。在這種背景下，國家層面義務教育階段信息技術課程標準成為一種剛需。第二個方面是對教材內容的變化的影響。2017年版高中課標發布后，一線教師感受到的最大變化就是內容，如必修模塊中程序設計的比重明顯加大，難度上也明顯加深。這就需要義務教育階段提供必要的基礎。第三個方面是對教材組織線索的影響。2017年版高中課標在“教學建議”部分提倡實施項目學習，通過審定的幾套高中教材中也都體現了項目學習的編寫思路。

“雙新”背景下培養“數字公民”的思考

李鋒：面向核心素養的信息技術課程設計與開發既不能脫離“基本知識技能”空談“學科核心素養”，也不能忽視“學生發展的一般能力”為講“專業知識”而講“專業知識”，而應在綜合分析學科結構、學生特點、社會需要的基礎上，重點關注以下幾點：第一，以學科核心素養為綱。第二，建構學科大概念體系。第三，設置多元需求課程結構。第四，開展基于項目的大單元學習方法。

周世杰：是的，信息技術學科核心素養是一個多維度的建構，不僅包括知識技能，更強調能力、情感、態度等多個方面，是對“三維目標”的綜合體現，是作用于同一個學生的“整體效應”。面向核心素養的信息技術課程在關注學生需要學習“哪些內容”時，也要引導學生理解“為什么要學這些內容”“怎樣學習這些內容”以及“如何用這些內容進行社會交流”，進而加強相互之間的內在聯系。按照新課標對課程結構和模塊的設計要求，高中信息技術學科課程結構包括必修、選擇性必修和選修三個部分。以上海市信息技術必修部分教材為例，這一部分由兩冊教材組成，第一冊圍繞“數據”與“算法”兩個大概念展開，分為四章，分別是“數據與大數據”“算法與程序實現”“數據處理與應用”“走進人工智能”。第二冊圍繞“信息系統”與“信息社會”兩個大概念展開，也分為四章，分別是“信息社會與信息系統”“分析信息系統”“搭建小型的信息系統”“我與信息社會”，并且每一章都確立了學習目標、知識結構和項目主題，設計了項目情境，以項目任務的形式統領課程內容。

高中新課程新教材教學

王愛勝：我們結合新教材及各地教學實踐來看，在義教階段可能更有利于進行應用軟件方面的計算思維培育，而高中學生更多的是急需在編程教學上的計算思維培養。在編程教學中，一直困擾一線教師的是算法思維與計算思維應是一種怎樣的關系呢？對傳統提法中的算法思維而言，遞歸也好，分治也罷，這個優秀的算法內容本身，在計算思維中是如何表征的呢？屬于計算思維的哪種表現呢？

王榮良：算法學習，學習者所習得的是一種解決問題的策略，運用分治策略處理，采用折半查找方法可以快速地查找數據;算法學習，也為學習者建立一種觀念，即通過有限步操作規則，特別是通過重復執行的操作步驟，可以清晰地認識到，一個復雜的問題是可以逐步地通過執行預設的規則而得以解決。這一經歷過程與計算思維是一致的，即經歷“抽象—形式化表達—構造—自動化”的過程，針對問題，通過抽象，形成合適的算法，用形式化方式準確地表達，然后構造執行序列，最后自動化地解決問題。我把運用算法思維實現這一過程稱之為用“程序性構造”實現自動化，即在時間上通過有序操作實現問題解決，這是算法思維對計算思維所做出的貢獻。

人工智能與創客教育

“玩轉”真正物聯網技術

在可以預見的未來幾年中，物聯網技術將會對初高中的信息科技/信息技術教學產生比較大的影響。而物聯網技術怎么才能夠像創客教育的很多技術一樣實現“技術民主化”呢？在調研的過程中，我們發現了如下的“三個一”可以比較好地解決這個問題，即一個創意——乾坤板的設計，一個項目——“SFarm智慧農場”，一組課程——對信息技術學科的高中必修課程、初高中的選修課程的系統性改造。這不僅讓物聯網技術能夠以更普惠、更接近真實產品的形態對外發布，而且讓更多的教師和學生可以更自然地參與到物聯網技術的學習當中。第一代信息技術教師想象未來的學生是“計算機的使用者”，第二代信息技術教師想象未來的學生是“數字作品的創作者”，希望新課程標準下的信息技術教師眼中未來的學生能成為“改變世界的創客”。

開源文化與人工智能教育

隨著人工智能教育得到學校、教師的重視，圍繞人工智能教育的主題逐漸從人工智能教育目標、人工智能的內容轉向更務實的人工智能教育的落實。本刊曾先后組織了幾次有關人工智能教育的討論與調研，發現在人工智能教育的普及落地、專任教師的專業能力等方面，還存在許多問題。而針對這些問題，一些較早開展人工智能教育的地區及高校專家學者已有一定的研究，如不插電的人工智能教育、開源硬件、軟件廣泛應用的人工智能教育、教師開展人工智能教育的思路等。

本期專題我們聚焦人工智能教育的實施與普及，重點討論開源文化與人工智能教育之間的關系，并選擇了五位老師的實踐經驗進行分享交流，以期能帶給廣大讀者一些啟發。

基于開源系統開展信息技術教育

王旭卿：我們的世界在相互競爭和協作中發展，許多工作不是依靠一個人或幾個人的力量能夠完成的。對于開源系統進入基礎的信息技術教育，在具體的實施過程方面有哪些想法？或者說，有哪些任務是可以大家一起來協作進行的？

陳凱：我覺得有以下一些工作等待完成，首先，從基礎設施的建設來看，可以針對新的課程，整理出一份用于日常信息技術教學的開源軟、硬件工具的清單，然后試著架設開源的服務器系統，學生只要遠程登錄到這個服務器上，就可以將其中的軟件和工具用于學習了。其次，可以基于Linux內核，為信息技術教學，或專為人工智能教學，或者電子電路乃至集成電路設計的教學的目的制訂一個特別的Linux開發板。據我所知，基于Linux內核的開發板類型很多，有專用于網絡路由器的，有面向家庭娛樂的，有用于幼兒教育的，但專門用于信息技術教學的開發板不多，面向人工智能教學或電子電路方面教學的就更少了。我想，如果在獲得某個開源硬件的時候，系統中已經配置好了一些主要的機器學習或神經網絡方面的庫，那么就可以大大減輕教師和學生在安裝和配置上的負擔。但這個工作需要有人工智能相關廠商的技術支持，靠我個人是難以做到的。另外，我也會重點關注，怎么將開源思想、開源工具和日常的信息技術教學融合起來。

從開源開放到教育自信

——談具有中國特色的開源軟硬件教育應用

梁森山：通過這次對話，我們是不是可以做個初步的梳理，中國特色開源軟硬件應該具備哪些特征？

李紅印：“中國特色開源軟硬件”首先要符合“開源硬件”和“開源軟件”的規范，其次才是“中國特色”。其實謝老師在講掌控板的故事時，已經把中國特色開源軟硬件的特征大都“覆蓋”了。現在我們換個角度，把這些特征再提取出來。第一個特征，需求來自一線教學，具有鮮明的“教學應用”特征。第二個特征，軟硬件開發服務于教材和課程改革，算是第一個特征的延伸，但是價值導向更具體，那就是能夠出現在教材中。第三個特征，技術具有先進性和前瞻性。第四個特征，具備自主知識產權，做到軟件和硬件都可控。第五個特征，要有一定的國際影響力，能夠走出國門、走出去的才叫中國特色，如果走不出去，最多叫中國的。第六個特征，相對完善的自主可控社區與生態，這一條放在最后，是因為這條既重要又難辦，上期我們在討論開源操作系統的時候，也提到過，建立生態最難，因為生態靠的是吸引力。以上幾點應該可以作為現階段“中國特色開源軟硬件”的基本界定，當然可能不夠全面，歡迎其他老師補充。

謝作如：作為一名中小學教師，每一次在教材中看到具備“中國特色”的開源軟硬件，都有一種自豪感油然而生。尤其是在教材和比賽中看到自己參與開發的開源軟硬件得到廣泛應用，得到各種認可，就更加深刻地體會到什么叫“新時代是奮斗出來的”。

我們的征途是星辰大海

——對國產操作系統進教育的思考

梁森山：必須承認，相對于Windows操作系統來說，國產操作系統還不成熟，生態還沒有真正形成。對于國產操作系統走進中小學教育，目前有哪些有效的途徑？

朱其罡：我認為走進中小學教育的途徑有很多。例如，現在有很多智慧校園設備，包括智慧教室、平板和一體機開始采用開源鴻蒙為操作系統，那么學生就成為開源鴻蒙系統的用戶，能真實地體驗新一代操作系統。又如，我們正在開發基于開源鴻蒙系統的物聯網、人工智能、開源硬件方面的課程，那么學生在學習新技術的同時，自然而然地就了解了開源鴻蒙系統。

謝作如：正如朱老師所說，鴻蒙進入中小學教育的途徑很多，但是有幾點需要注意：一是要做到無縫移植，上手容易，不能要求教師要經過一定時間培訓才能勝任，這方面要學習安卓系統;二是要關注剛需，提供能夠幫助教師快速實施新技術教學的工具或者平臺，如基于鴻蒙的人工智能學習和開發平臺、物聯網學習和開發平臺等，吸引老師們主動去使用。

技術創新應用

極簡教育技術，讓技術賦能每一個教師和學生

——極簡技術的興起與界定

劉向永：很多教師日常已經在使用教育技術工具了，當他們又聽到有“極簡教育技術”這個新詞時，心中自然就會有疑問：到底什么是極簡教育技術呢？它對于教師來說有什么用處呢？極簡教育技術與我們過去說的教育技術又有何區別呢？

黎加厚：極簡教育技術就是大家平常所說的“操作簡單、實用、真正能夠幫助自己解決問題的技術”。

竇繼紅：極簡教育技術最大的特點就是簡單實用，用便于操作的教育技術突出教學重點、突破教學難點是現代教育技術的最大優勢。一線教師只要立足于這一特點進行嘗試和研究，就會探索出一條新路。

丁玉海：極簡教育技術的特點是“按需學習，問題導向”，將技術的學習應用從專題技術知識學習走向專題技術搜索，從而適配當下的快節奏工作與生活。

左賢春：對教師而言，極簡教育技術應該是易學、易用、易普及的，且在教學需要的環節、地方能清晰、直觀、便捷地解決問題達成教學目標的技術與工具。

竇繼紅：傳統的教育技術使用專業軟件操作煩瑣，需要有一定專業知識的技術人員進行指導，因此不能在課堂教學中常態化使用;極簡教育技術依托常用的辦公軟件、教育平臺和常用的小程序開展課堂教學，操作簡便，不用經過特殊的培訓，便于在課堂教學中常態化使用。

極簡教育技術，讓技術賦能每一個教師和學生

——極簡教育技術的應用實踐及未來發展

竇繼紅：人工智能讓教育技術更加簡化，在人工智能的輔助下，網絡學習資源會更豐富，學習情境仿真，能讓學生沉浸式學習，學習選擇更多，效果更好。人工智能可以為每個學習者定制個性化學習方案，學習更加個性化。在人工智能的幫助下，評價更加全面、及時、靈活。

趙杰：極簡教育技術在未來必須能為中小學教師提供或者自身形成技術增強學習的閉環或較為完備的方案，人工智能加持的極簡教育技術須進一步提高用戶的技術使用體驗。技術迭代周期短，極簡教育技術還需形成良性的自我迭代機制，這一機制的形成有賴于技術使用者、開發者、教育技術工作者的共同努力。

丁玉海：人工智能時代的到來為極簡教育技術的應用提供了更為豐富的應用場景，在技術解決教學問題上，我們追求的是“能省一步是一步”，而節省的每一步都應該是人工智能技術幫我們實現，這是人工智能技術發展的必要性，也是極簡教育技術追求的目標。

周雄俊：人工智能時代的到來，使人機交互的接口方式開始出現了典型的轉變，這會導致技術的使用更簡易化。所以，隨著人工智能時代的到來，技術會進一步簡化，極簡教育技術在這一背景下就應該更關注技術支持下的教育教學活動組織，更關注黎老師提到的極簡教育技術三層模型。

楊向勇：人工智能催生了極簡技術，如果沒有人工智能，各軟件就是專業的工具，需要使用者進行創造性運用。人工智能的大數據分析，使得軟件“善解人意”，這樣才使得軟件使用更簡單，才有了極簡技術。