面向人工智能教育的名師工作室教師培養策略

摘要： 名師工作室是教師專業發展的新型載體，也是培養人工智能師資的孵化基地。面向人工智能教育的名師工作室教師培養可遵循以下策略：搭建面向人工智能的教師專業發展平臺，構建名師工作室聯合的人工智能教研共同體，開展人工智能教學和科研活動，研制人工智能師資培訓演示教具，開展線上線下結合的人工智能師資培訓。

關鍵詞：人工智能;名師工作室;教師專業發展;實踐共同體;培養策略

隨著云計算、大數據、VR/AR、物聯網、5G、區塊鏈、人工智能等新技術的飛速發展，人類社會正在進入人機協同、集智聚力、跨界融合、創新發展、深度學習、合作共享的智能時代。2017年7月，國務院印發的《新一代人工智能發展規劃》（以下簡稱《規劃》）提出“實施全民智能教育項目，在中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育”^[1]。可見，人工智能進學校、編程教育進課堂已上升為國家戰略。《規劃》頒布三年多來，我國中小學人工智能教育取得了長足進步，各地中小學以多種形式相繼開設了人工智能課程，以積木式圖形化編程、App Inventor、Python等編程語言推廣編程教育。但是，當前我國中小學校面臨的最大問題是人工智能師資嚴重短缺。一方面是教師自身的人工智能素養和能力不足，經過對廣州市部分中小學教師調查發現，目前超過99%的中小學教師在大學期間沒有學過人工智能知識;另一方面是教師還沒有認識到人工智能支持教學的重要性。

人工智能推進教育變革必須有教師的積極參與。名師工作室作為教師專業發展的新型載體，也將成為培養人工智能師資的孵化基地。名師是學校最寶貴的資源，是學校的核心競爭力^[2]，名師工作室以名師為引領，以學科為紐帶，以先進的教育思想為指導，由同一學科的骨干教師和青年教師共同組成，是集教學、科研、培訓等職能于一體的教師合作共同體。名師工作室具有六個特征：跨界融合、重塑結構、尊重人性、開放生態、連接一切和創新驅動^[3]。因此，依托名師工作室探索推進人工智能教育的有效策略，可充分發揮名師的引領、示范、輻射和指導作用，實現資源共享、智慧生成和全員提升的目的。在名師的引領下，可培養出一批熟練掌握人工智能新技術的教師，為人工智能知識進學校、進課堂、進教案、進學生頭腦奠定基礎。為此，筆者結合自身從事人工智能教育的教學經驗以及主持的名師工作室實踐，提出了面向人工智能教育的名師工作室教師培養策略（如圖1）。實踐證明，該策略能使名師工作室產生聯動效應，有助于打造智能時代教師專業發展的實踐共同體，促進智能時代教師的專業發展，有效解決人工智能師資短缺的問題。

一、搭建面向人工智能的教師專業發展平臺

教師興則教育興，教育興則國家興。智能時代的到來，對教師的專業發展提出了更高要求。要想在智能時代實現教師興、教育興和國家興，就需要把人工智能、物聯網、大數據、5G、區塊鏈等新技術，綜合運用到教師的教學、學習、管理、科研、生活和文化等各個方面，探究智能時代背景下教師專業發展的價值取向和發展趨勢，搭建面向人工智能的教師專業發展平臺，促進教師的專業發展。

教師專業發展平臺的搭建可由教育行政主管部門主導，聯合教研院、電教館、師培中心、高校和人工智能企業，通過教師繼續教育、專項培訓、高校研修、企業實習等多種形式，培養一批具有過硬理論知識、實踐操作技能、勝任人工智能教學的骨干教師，從而解決學校缺少人工智能教師的難題。例如，“廣州市王同聚名師工作室”（以下簡稱工作室）成立之初就以推進中小學人工智能教育為主題，依托廣州市電化教育館的“智創空間”創建了基于智能機器人的“物聯網·人工智能體驗中心”，為中小學師生營造了能夠現場體驗的人工智能實驗場景，讓參觀和體驗的師生通過語音交互、模式識別、體感互動等，感知人工智能在日常生活和教學中的具體應用。基于該中心，可開展課題、培訓、教學展示等活動，為中小學教師搭建了一個集教學、展示和交流于一體的教師專業發展平臺。

二、構建名師工作室聯合的人工智能教研共同體

名師工作室以工作室主持人為中心，可形成特色發展、助人發展、協同發展的良好團隊氛圍，助力教師實現能力提升、技藝傳承和服務社會^[4]。構建由名師工作室聯合而成的人工智能教研共同體，則能大大加快人工智能教師的專業發展步伐。兩年來，工作室與廣東省多個名師工作室聯合，組建了基于名師工作室的中小學人工智能教育教研共同體，開展了面向中小學人工智能教育的系列線上線下教研活動，取得了較好的教學教研效果。

2019年10—12月，為提升教師的人工智能素養、理論知識和實踐能力，工作室開展了廣州市中小學教師系列人工智能課程“無人機編程入門與實踐”“人工智能編程入門與實踐”“VR編程入門與實踐”的專題培訓，并聯合廣東省唐章輝名師工作室、徐建剛名師工作室，分別到東莞松山湖華為歐洲小鎮、東莞中學、東莞市第六中學考察學習，讓工作室成員深度了解華為人工智能、物聯網和5G等新技術在教育中的應用場景。隨后，又開展了三個名師工作室的協同教研，提高工作室成員的教學科研水平和教學專業能力。

2020年2月，工作室積極響應教育部“停課不停學、停課不停教”的號召，與廣州市鄭賢名師工作室共同發起了“停課不停研”線上研修活動，并在廣州市中小學教師繼續教育網聯合創建“中小學人工智能編程教育網上研修家園”。之后，廣州市阮銘健名師工作室也加入線上研修活動。三個名師工作室的成員打破時空限制、跨區域進行網絡研修互動交流，實現了強強聯合、資源共享、高效研修和優勢互補。

2020年10月，工作室聯合華南師范大學胡小勇教育專家工作室、廣東省徐建剛名師工作室舉行了“教學成果凝練”和“名師共話AI+教育”公益直播活動。活動采用線下與線上相結合的方式進行，胡小勇教授和王同聚老師分別做了《智能時代，教師為未知而教》《讓人工智能和編程教育走進中小學課堂》專題講座。三個工作室成員共有50人參加現場活動，線上直播觀看人數超過1 100人次。學科教研和學術交流活動內容豐富、信息量大、針對性強、學術價值高，讓工作室成員受益匪淺。

2020年11月，工作室聯合華南師范大學胡小勇教育專家工作室、廣東省鄭賢名師工作室，通過視頻會議在線參加全國教育科學“十三五”規劃2020年度教育部重點課題“面向中小學人工智能教育的教師培養與教學策略研究”開題報告會，搭建“AI+5G+ 物聯網”的人工智能應用場景，共同探討中小學教師培訓的新途徑，探索中小學開展人工智能和編程教育的推進策略。隨后，工作室成員圍繞人工智能教學，通過視頻會議開展線上線下相結合的說課、評課活動。

三、開展人工智能教學和科研活動

教育部《關于加強新時代教育科學研究工作的意見》中提出“加強跨學科研究，促進教育科學和自然科學交叉融合，綜合運用人工智能等新技術開展教育研究，深入探討人工智能快速發展條件下教育發展創新的思路和舉措，不斷拓展教育科研的廣度和深度”^[5]。在此背景下，探索建立中小學人工智能課程的教學模式，開發中小學教師人工智能培訓課程和開展課題研究就顯得尤為重要。作為名師工作室主持人，筆者基于智能機器人構建了“微課導學”教學模式^[6][7]和“智能機器人‘學·做·創’教學模式”^[8]。經過幾年的驗證和教學實踐，這兩種教學模式不僅適用于智能機器人課程的教學，還適用于實操性強的創客教育、STEM教育和人工智能課程的教學，為中小學人工智能教學提供了可行的教學模式。依托筆者主持的教育部重點課題“面向中小學人工智能教育的教師培養與教學策略研究”、廣州市教育科學規劃2020年度重大課題“人工智能在智慧校園輔助教學與教育管理中的應用研究”，人工智能教研共同體的構建和教學研究的開展也有了堅實的基礎。此外，編著的多本人工智能教材和人工智能師資培訓教程，為人工智能名師工作室開展師資培訓和課堂教學提供了培訓教程，解決了人工智能師資培訓教材短缺的難題。

四、研制人工智能師資培訓演示教具

人工智能師資培訓應基于智慧教室，通過線下空間和線上空間的融合打破人工智能教育的時空限制，并充分利用團隊的技術力量和豐富的人力資源，創建基于物聯網的人工智能展示應用場景。因2020年新冠肺炎疫情期間無法組織線下師資培訓活動，筆者便集中精力研制開發了應用于人工智能師資培訓課程的系列教具，通過語音交互實現對智慧教室、智能家居等人工智能應用場景設備的控制和人工智能教學案例演示。如實現智慧教室中的LED平板計算機、投影儀、機器人表演、無人機表演、3D掃描設備控制、AR交互實驗、班級教學管理、空調、窗簾、燈具、風扇、開水供應、環境溫濕度檢測、人體體重自動檢測等多種智能語音交互控制功能。筆者還開發了基于智能機器人的智慧黨建語音交互平臺、VR虛擬智慧黨建體驗館平臺，讓參觀體驗的師生感受到人工智能和編程教育的重要性及其在日常教學中的具體呈現方式，并把研究成果推廣到各實驗區和實驗校，共同開展研究，以此培養師生的計算思維、編程思維和創新思維能力，發展核心素養。

五、開展線上線下結合的人工智能師資培訓

為重點解決目前中小學校人工智能師資短缺的問題，工作室先后開設了“積木式圖形化軟件與智能機器人創意編程”“App Inventor與智能機器人創意編程”“人工智能編程入門與實踐（Python版，基于物聯網硬件）”等系列人工智能課程，面授培訓教師661人次^[9]，并結合人工智能教研共同體的活動開設了多次人工智能線上專題講座，培訓教師3 980人次。

此外，工作室在廣州市中小學教師繼續教育網名師工作室研修平臺開設人工智能專題培訓專欄，放置微課視頻和PPT課件等教學資源，供工作室成員線上研修、線上問答和線上評價，并采用騰訊會議系統進行線上授課，定期在“智創空間”組織線下實操培訓和人工智能應用場景體驗。通過線上線下相結合的人工智能師資培訓，中小學教師更好地掌握了人工智能基礎知識，學會了如何應用人工智能技術支持學科教學，從而在實際教學中更好地與人工智能發揮各自優勢，協同實現個性化的教育，協作完成教書育人的任務。

在智能時代，智能教育素養已成為教師的關鍵素養。教師一方面需要學習人工智能技術知識，另一方面需要具備應用人工智能技術支持教學的能力。在未來，教書育人的任務將由人類教師和人工智能教師協同完成。通過名師工作室，能更好地構建人工智能教研共同體，將人工智能技術與教育進行深度融合，培養一批熟練掌握人工智能技術和會用智能技術組織教學的師資隊伍，有效提升教師的智能教育素養。

注：本文系全國教育科學“十三五”規劃2020年度教育部重點課題“面向中小學人工智能教育的教師培養與教學策略研究”（項目編號：DHA200334）研究成果。

參考文獻

[1] 國務院關于印發新一代人工智能發展規劃的通知[EB/OL].[2017-07-20].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2017-07/20/content_5211996.htm.

[2] 徐禎.目標引領 任務驅動 有機融合——徐禎名師工作室混合式研修模式的設計與實踐[J].中學物理，2020（15）：24-27.

[3] 王永固，聶瑕，王會軍，莫世榮.“互聯網+”名師工作室促進鄉村教師專業發展：機制與策略[J].中國電化教育，2020（10）：106-114.

[4] 劉波.以名師工作室為載體的教師發展共同體構建路徑[J].湖北農機化，2020（14）：107-108.

[5] 教育部辦公廳關于開展人工智能助推教師隊伍建設行動試點工作的通知[EB/OL].[2018-08-31].http：//www.gov.cn/xinwen/2018-08/31/content_5318029.htm.

[6] 王同聚.中小學機器人教學中“微課”的制作與應用研究[J].中國電化教育，2014（6）：107-110.

[7] 王同聚.“微課導學”教學模式的構建與實踐——以中小學機器人教學為例[J].中國電化教育，2015（2）：112-117.

[8] 王同聚，丁美榮.人工智能進入學校的瓶頸與應對策略[J].課程教學研究，2019（9）：92-96.

[9] 王同聚.人工智能進入中小學的過去、現在和未來[J].今日教育，2020（Z1）：16-21.

（作者系廣東省廣州市電化教育館正高級教師，華南師范大學等高校兼職教授和碩士生導師）