基于AI課程群構建的智慧校園環境建設實踐探索
——以上海市盧灣高級中學為例

曾小敏 上海市黃浦區盧灣高級中學

人工智能作為信息技術的更高發展階段，毫無疑問會深層次推動教育教學改革與創新發展，進而給未來教育帶來機遇和挑戰。盧灣高級中學開展AI課程群探索的過程，不僅僅是對科學教育辦學特色深入推進的過程，也不僅僅是以信息技術革新來推動學校教與學革新的過程，更是將人工智能課程作為學校型態演化鏈式反應的關鍵點，推動學校持續的、系統變革的過程。保障這系列變革過程順利推進，離不開全息式智慧型環境的建設。

近年來，基于AI 課程群構建開展高中學校的環境建設，學校從空間環境、師資環境、育人環境等方面進行了探索。

一、空間環境：軟件與硬件珠聯璧合

學校調動一切教育力量，創造一切條件為學生提供資源上的支持，花力氣投巨資建一流水平的中心實驗室，整合原有的各類實驗室，為系列創新課程的有效開展創設條件。學校對準AI 課程群的實施，在延續創新課程實驗室基礎上，進行了空間環境重塑，主要從硬件設施環境的打造和軟件運行環境的構建兩個層面進行了空間環境建設。

（一）硬件設施環境：為課程實施提供良好的實驗條件

1.學校與獨角獸公司商湯科技開展校企合作。商湯科技與上海市黃浦區教育局簽訂《人工智能教育與教學合作框架協議》，以上海市盧灣高級中學為試點合力打造人工智能標桿校，在人工智能實驗室建設、《人工智能基礎》教材編寫等領域開展合作，共同探索以教育信息化建設推動學校育人方式轉型發展。為此，學校開辟出綜合樓9 樓1 000 多平米的場地，建設“立芯·展翼”（立科學教育之芯，展科學教育之翼）AI 實驗區。借助人工智能獨角獸的技術，打造人工智能功能實驗室和人工智能創新孵化實驗室，為學生開展“人工智能+”課程群學習提供支持，使之成為具有全國領先水平的人工智能樣板實驗場。

2.學校與中國聯合網絡通信上海市分公司開展校企合作。雙方簽署首個推進“5G+”智慧高中合作框架協議，以學校為試點合力打造“5G+”智慧高中標桿校。在教學、環境、安防等多領域開展合作，共同探索在5G元年大背景下高中教學場景新的可能性。助力“5G+”創新實驗室，推進信息化教學應用；助力“5G+”教學直播，推進教學資源共享化；搭建“5G+”全息視頻教室，讓師生體驗前沿技術。學校還利用5G 通信技術的低時延、大帶寬、高可靠和邊緣云計算能力，打造出盧灣學區內各學校間可共享數據及教學資源的深度結合的全新遠程教學體系。為此，學校建設了以GPU 為標志的超算機群，搭建通信技術5G 平臺，基于平臺探索5G 及其群體技術與教育教學融合，打造智慧化的工作、學習和生活環境，構建學校大數據可視平臺。

3.學校與其他智能科技公司合作。通過人工智能技術應用于學校圖書館，打造智慧圖書館。學校圖書館的數據種類多數量大，借助公司技術力量，基于原始數據進行采集、計算、存儲、加工，同時統一標準和口徑，形成圖書館的專有數據中臺，為構建人工智能圖書館服務空間提供有效的數據倉庫及標準的計算服務接口層。學校專門開辟6 樓打造智慧圖書館的空間，開展了人工智能圖書館實驗專區建設，為技術開發和應用測試提供支撐。引入“小閱機器人”，實現與閱讀者實時互動。“小閱”可以進行館舍布局自動導覽介紹；館藏資源、服務內容、流程及制度自動介紹；與學生進行交互，回答一些基礎性的問題。

（二）軟件運行環境：為課程實施提供先進的技術支撐

1.軟件系統賦能課堂教學。利用人工智能技術改變教與學的方式，優化教與學的策略，提高教師的教育效能、提升學生的學習效能。具體而言即：為教師更好地因材施教提供強有力的數據分析，對學生學習過程進行全方位、全過程、全天候的追蹤指導，最終形成人工智能支持下的“人工智能+課堂教學”平臺體系（見表1）。

表1

2.軟件系統賦能課程設計?；趯W校科學教育的辦學特色與優勢，利用人工智能技術全面優化學校課程體系，具體而言即：對原有的基礎型課程、拓展型課程、研究型課程進行全面滲透、應用，為培養有人工智能素養和創新實踐能力的新一代高中學生進行實踐探索，最終形成人工智能支持下的“人工智能+課程設計”平臺體系。學校充分利用好商湯科技提供的“SenseStudy 教學實驗平臺”開展課程設計與實施。以平臺為依托，學生進行Python 語言學習，掌握基本編程邏輯；訓練相關機器人模型，加載到機器人，觀察其行動反應，進而優化模型，體會完整的機器人智能化的過程；開展人工智能與學科和行業應用相結合的實驗，包括：AI+生物、AI+化學、AI+物理、AI+歷史、AI+政治、AI+汽車、AI+手機、AI+物聯。SenseStudy 平臺通過實際案例介紹、項目制設計，引導學生拓展思維，發現問題，在模仿中習得，在創造中推新，為學生建立系統的AI認知、體會AI在生活中的應用提供實踐契機。

二、師資環境：團隊與平臺相得益彰

構建一個能夠實施AI 課程的師資環境，喚醒全體教師的AI 意識，培養教師成為學生認識人工智能的領路人和AI 教學專家，是課程實施的重中之重。學校以團隊為抓手，以平臺為依托，以制度為準繩，促使教師積極地掌握和應用“AI+5G”技術，全面提升教師的AI 素養，尤其是引導教師如何將AI 技術通過設備工具媒介運用到學科教學、項目化教學中，最終培養學生的創新精神和實踐能力。

（一）打造課程建設攻堅團隊，提升教師課程實施能力

1.成立人工智能核心團隊，在學習中提升教師課程執行力。為更好地開展課程實施，學校成立了以信息學科為主，兼顧物理、化學、數學等學科的人工智能核心團隊，開展有關人工智能技術的考察學習交流，并強調教師在AI課程實踐中邊學習邊提升。一是開展專題研修活動。學校依托商湯科技公司的技術力量，先后在商湯科技開展了暑期研修班一期、研修班二期的AI 課程培訓，圍繞AI 教材的解讀、AI 課程的實施、評價等開展培訓。二是開展考察觀摩活動。團隊教師先后考察了市西高中、科大訊飛、商湯科技公司、復旦大學信息科學與工程學院，先后觀摩2018 年、2019 年人工智能大會，感受人工智能賦能教育及城市生活的全息圖景，為學校如何打造智能未來學校獲取知識、尋找靈感。通過觀摩，大家對人工智能賦能各個領域的最新科技成果有了全息體驗，更深刻地感受到如何運用最新的人工智能成果服務學校教育，從而提高學生人工智能素養，培養適應未來人工智能時代的人才。三是開展專題研討活動。團隊每兩周開展一次“頭腦風暴”，及時溝通課程實施過程中的新發現、新問題、新困惑，通過與科技公司、科研院所、不同學科教師的專業對話，碰撞智慧火花，提升課程執行力。通過組織師生積極參與微論壇、研討會、講座、人工智能大會等國際國內大型展會，傳承“勇于質疑，敢于探究”的辦學精神，并在擁抱新的技術變革、推進課程教學革新的實踐探索中，繼續豐富學校“科學樹人，人文立魂”的辦學內涵，賦予學?？茖W教育的新生長點，為人工智能時代的到來，做好觀念上、文化上的準備。

2.成立特約科研員研究團隊，在研究中提升教師教育智慧。為全面提升全體教師應對未來人工智能時代教育改革的課程實施能力與信息素養，教科研部成立“特約科研員研究團隊”。以35 歲以下中青年教師為重點培養對象，將他們自身學科專業素養與學校的AI 課程實施需要的必備能力緊密結合，通過“人工智能在中學教育教學中的應用現狀”“AI+學科課程域的探索與思考”“AI 時代背景下的人才培養”等研修主題，引導中青年教師關注最新科技成果，理解并認識人工智能時代對教育教學革新的重要影響，推動教師在學科教學實踐中運用最新科技成果，加強項目化學習、基于真實情景的學科教學實踐探索，發揮科研員的引領、輻射作用。研究團隊不定期舉行“科研沙龍”，形式內容可根據教師的需求進行取舍，讓科研能緊貼教師的教育實踐，讓科研能夠激活教師的教育智慧，讓科研能夠提升教師職業滿足感、幸福感。

（二）搭建教師專業發展平臺，提升教師AI素養能力

1.以教研組長“半月談”為路徑，落實和完善校本研修。每兩周以教研組長會議為抓手，開展“教研半月談”系列活動。每次教研組長會議上，由一位教研組長總結梳理本學科近年來的校本研修成果，介紹本學科的特色亮點以及工作中遇到的困難和問題，展望本學期打造“智慧課堂”的探究主題和具體方略，以此作為本學科校本研修的主題，與會老師建言獻策，進行“頭腦風暴”。教科研部給予相關信息咨詢、資料支撐，配合教研組長“半月談”主題內容和學校辦學實驗項目，做好教師專業發展資料匯編。比如：《和諧班級你我他》《如何選題——中學科研課題選題的策略與實踐智慧》《優化作業設計 提升教育實效》《未來已來——人工智能賦能教育的探索與思考》《如何應對教育信息化2.0》《人工智能與教育變革》等，并通過教研組、備課組，及時反饋給教師，真正做到校本研修有抓手、有內容、出效益。

2.以課題論文申報評比為契機，提升教師專業素養。為教師各級各類論文比賽的課題申報、立項、中期研究、結題等做好組織、指導和服務工作。組織教師參與申報“第三屆創造教育”科研成果獎、黃浦區“基于學情調研的行動改進”案例征文等各級各類比賽。以主課題為指引，通過各級各類課題申報，形成了圍繞學校龍頭實驗課題的市級、區級、校級課題網絡。通過課題推進，促進教師反思課堂教學，科研進入良性循環狀態，一線老師廣泛參與教科研，直接參加教科研的教師超過70%，市、區級以上科研成果評比中獲獎24 項；在國家省、市、區級以上專業刊物上公開發表文章70 余篇。學校被評為第二屆“長三角地區”教科研優秀團隊，連續三屆評為黃浦區優秀科研集體。

三、育人環境：制度與實踐交相輝映

利用社會資源建立各種各樣的教育活動基地，作為我校開展AI課程實施的重要陣地。通過這些基地活動的開展，可以幫助學生以有趣的方式、由淺入深地了解深奧的人工智能相關知識，滿足學生走近科學、了解前沿科技的需求，提升學生對人工智能的認識，培養學生編程思維和初步的編程能力。同時，學生能在任務挑戰和項目式學習的過程中，充分鍛煉自己的溝通能力、協作能力、創新能力、實踐能力等核心素養，助力學生未來發展。

努力與高等教育接軌，整合社會資源、推進家校社聯動，開發社企教育資源、科研院所、高校教育資源，合作共建創新教育課程。充分利用高?？蒲性核膬炠|資源，保障主題活動設計的時效性、時代感；提升學校研究型課程的研究水準，在推進問題研究和項目設計研究過程中，培養學生的創新意識和科學探究能力；提供學生實踐體驗的平臺和場所，拓展學生學習視野和空間。激活家庭資源、對接高?？蒲性核Y源、關注投入社會生活，AI 課程實施不是一個“孤島”，通過教學生態系統的打造，為學生AI 素養提升提供更廣闊的平臺和成長路徑。

四、結語

隨著教育部《教育信息化2.0 行動計劃》“智慧教育創新發展行動”的推進，立足自身辦學傳統與優勢，迎接人工智能信息化浪潮對教育的新要求、新期待，學校以AI 課程群構建為切入口，開展了空間環境、師資環境、育人環境的智慧校園環境建設系統實踐，從中有以下啟示：一是智慧校園環境建設需要依托課程建設提升內涵品質；二是智慧校園環境建設的關鍵在于培養高素質人工智能教育人才隊伍；三是利用區域優勢打造人工智課程教育鏈，有利于促進環境建設資源配置的最優化。

智慧校園環境建設的最終指向是促進學生的健康和諧發展。學生個性化發展和創新創造能力的培養是校園環境建設的最終目標。我們在迎接智慧教育時代到來的同時，要清晰地把握智慧教育發展脈絡，厘清發展的軟硬件條件和實施思路，不斷反思改進方能順利前行。