在深化課程教學(xué)改革中推進(jìn)人工智能教育走深走實(shí)

人工智能是人類科技發(fā)展的新領(lǐng)域。習(xí)近平總書記指出，人工智能是新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要驅(qū)動(dòng)力量，將對(duì)全球經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人類文明進(jìn)步產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。這為我們開展人工智能教育指明了正確方向，提供了根本遵循。近幾年，我們?cè)谡n程教學(xué)改革深化進(jìn)程中，注重學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)與數(shù)字技能培養(yǎng)，積極探索包括人工智能在內(nèi)的信息科技課程建設(shè)，推進(jìn)中小學(xué)人工智能教育有效實(shí)施。

認(rèn)真落實(shí)國(guó)家關(guān)于中小學(xué)人工智能教育的要求

2023年5月，教育部等十八部門發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)新時(shí)代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見》，強(qiáng)調(diào)探索利用人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)手段改進(jìn)和強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)。近期，教育部辦公廳印發(fā)通知，明確了探索人工智能教育實(shí)施路徑、加強(qiáng)中小學(xué)人工智能教育的總體要求。中小學(xué)課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)是開展課程教學(xué)的重要依據(jù)?！读x務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》將人工智能作為課程內(nèi)容的邏輯主線之一，專門設(shè)置“人工智能與智慧社會(huì)”內(nèi)容模塊，介紹人工智能的基本概念和術(shù)語，通過生活中的人工智能應(yīng)用，讓學(xué)生理解人工智能的特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)和能力邊界，知道人工智能與社會(huì)的關(guān)系，以及發(fā)展人工智能應(yīng)遵循的倫理道德規(guī)范?！镀胀ǜ咧行畔⒓夹g(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》在必修模塊和選擇性必修模塊中都設(shè)計(jì)了人工智能的課程內(nèi)容，專門設(shè)置“模塊4：人工智能初步”，要求學(xué)生了解人工智能的發(fā)展歷程及概念，能描述典型人工智能算法的實(shí)現(xiàn)過程，通過搭建簡(jiǎn)單的人工智能應(yīng)用模塊，親歷設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單智能系統(tǒng)的基本過程與方法，增強(qiáng)利用智能技術(shù)服務(wù)人類發(fā)展的責(zé)任感。

研究解決人工智能教育面臨的主要問題

大家普遍認(rèn)為人工智能教育非常重要，但在課程教學(xué)實(shí)施中主要存在四個(gè)方面的問題。一是不清楚教什么，缺少體現(xiàn)課程改革新要求、新理念的課程資源，已有的課程資源大多存在課程定位不準(zhǔn)確、系統(tǒng)性欠缺、與學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)匹配不足等問題，學(xué)校課堂上存在大學(xué)課程簡(jiǎn)單下放到中小學(xué)、課程內(nèi)容更新不及時(shí)等問題。二是教師人工智能素養(yǎng)有待提升，有相當(dāng)比例的信息科技教師缺乏系統(tǒng)化學(xué)習(xí)，在教學(xué)目標(biāo)任務(wù)設(shè)定以及教學(xué)活動(dòng)組織方面存在能力短板，缺乏項(xiàng)目化學(xué)習(xí)、大單元教學(xué)和跨學(xué)科實(shí)踐等教學(xué)方式的專門訓(xùn)練。三是軟硬件環(huán)境配置不足，缺少與教學(xué)和實(shí)踐相適應(yīng)的計(jì)算機(jī)、傳感器等硬件設(shè)備，缺少有效可用的人工智能平臺(tái)，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不穩(wěn)定，影響實(shí)際教學(xué)效果和學(xué)校人工智能課程的普及。四是有效的協(xié)同機(jī)制尚未建立，經(jīng)費(fèi)、人力投入不足，教師開展人工智能教學(xué)實(shí)踐缺乏專業(yè)機(jī)構(gòu)指導(dǎo)和幫助，學(xué)校開展人工智能教育所需的智能環(huán)境建設(shè)不足，學(xué)習(xí)場(chǎng)景有待豐富，人工智能體驗(yàn)與實(shí)踐基地欠缺。

針對(duì)中小學(xué)人工智能教育存在的現(xiàn)實(shí)問題，課程教材研究所（以下簡(jiǎn)稱“教材所”）與上海人工智能實(shí)驗(yàn)室戰(zhàn)略合作，在2022年啟動(dòng)了“中小學(xué)人工智能教育實(shí)踐研究項(xiàng)目”。我們聯(lián)合教材所19個(gè)課程改革實(shí)驗(yàn)區(qū)，共同探索人工智能教育的有效實(shí)施路徑和策略，構(gòu)建了“教材所—實(shí)驗(yàn)區(qū)—實(shí)驗(yàn)?！比铰?lián)動(dòng)的工作推進(jìn)機(jī)制，形成了“專家指導(dǎo)—區(qū)教研引領(lǐng)—實(shí)驗(yàn)校全員參與—教師校本化實(shí)踐”的教研機(jī)制。項(xiàng)目實(shí)施兩年多來，覆蓋362所學(xué)校、730余名教師、2萬余名學(xué)生，階段性成果不斷涌現(xiàn)，教師人工智能專業(yè)知識(shí)和技能快速提高，學(xué)生人工智能素養(yǎng)顯著增強(qiáng)，項(xiàng)目學(xué)校探索形成了適合本校實(shí)際的人工智能課堂教學(xué)模式和教研機(jī)制，開發(fā)了一批校本課程及教學(xué)資源，推動(dòng)形成了區(qū)域人工智能教育的良好氛圍。

積極開發(fā)中小學(xué)人工智能課程資源

課程資源是教育教學(xué)的直接依據(jù)，重在解決中小學(xué)人工智能教育教什么的問題。在教育部信息科技（信息技術(shù)）課標(biāo)組專家指導(dǎo)參與下，我們組織開發(fā)了人工智能課程及大單元教學(xué)案例。課程內(nèi)容嚴(yán)格參照信息科技（技術(shù)）課程標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)置和編寫，圍繞“人工智能的基本概念和常見應(yīng)用”“人工智能的實(shí)現(xiàn)方式”“智慧社會(huì)下人工智能的倫理、安全與發(fā)展”三個(gè)主題選擇教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容，開發(fā)建設(shè)了課時(shí)設(shè)計(jì)、教學(xué)實(shí)錄、專家輔導(dǎo)等資源，為教師開展基于課程標(biāo)準(zhǔn)的教學(xué)提供了可直接使用的教學(xué)資源參考。截至目前，組織研發(fā)中小學(xué)人工智能課程230門，瀏覽量累計(jì)10萬余人次，累計(jì)2萬余人次參加課程學(xué)習(xí)，通過平臺(tái)授課的累計(jì)在線時(shí)長(zhǎng)約12萬余小時(shí)。

著力提升信息科技教師教學(xué)能力

有針對(duì)性地提升信息科技教師能力是解決誰能勝任人工智能教育問題的有效途徑。鑒于目前我國(guó)人工智能專職教師隊(duì)伍基礎(chǔ)比較薄弱且區(qū)域差異較大的現(xiàn)狀，我們組織開展人工智能教學(xué)專項(xiàng)培訓(xùn)，設(shè)計(jì)“認(rèn)知啟發(fā)、觀摩學(xué)習(xí)、實(shí)踐探索、反思優(yōu)化、創(chuàng)新發(fā)展”的五段式研修指導(dǎo)模式，推動(dòng)教師理解課標(biāo)要求、轉(zhuǎn)變教學(xué)方式，促進(jìn)人工智能教育教學(xué)質(zhì)量提升。根據(jù)人工智能教育對(duì)教師勝任力提出的需求，我們系統(tǒng)設(shè)計(jì)了初級(jí)、中級(jí)、高級(jí)逐級(jí)進(jìn)階的培訓(xùn)課程，針對(duì)不同教學(xué)問題和不同學(xué)科基礎(chǔ)的授課教師，提供針對(duì)性的培訓(xùn)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式，精準(zhǔn)有效促進(jìn)教師能力提升。培訓(xùn)課程圍繞人工智能基礎(chǔ)、新課改解讀、新技術(shù)應(yīng)用等內(nèi)容，通過線上線下相結(jié)合的方式，開展通識(shí)培訓(xùn)、技能訓(xùn)練、課堂展示交流，幫助教師適應(yīng)新課改理念下的人工智能教學(xué)要求。

進(jìn)一步轉(zhuǎn)變教師人工智能教學(xué)方式

教師怎么教，直接影響學(xué)生如何學(xué)，決定了人工智能教育的效率和質(zhì)量。《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》倡導(dǎo)真實(shí)性學(xué)習(xí)，注重創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，鼓勵(lì)“做中學(xué)”“用中學(xué)”“創(chuàng)中學(xué)”，凸顯學(xué)生的主體性。按照課程標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求，我們組織專家和一線教師共同研討，圍繞人工智能大單元教學(xué)開展深入研究，提出“問題分析—方案設(shè)計(jì)—事實(shí)驗(yàn)證—優(yōu)化迭代”的人工智能教學(xué)模型，提出了基于素養(yǎng)導(dǎo)向的單元教學(xué)設(shè)計(jì)方案。項(xiàng)目以實(shí)驗(yàn)區(qū)為單位，建立了涵蓋小學(xué)、初中和高中三個(gè)學(xué)段共37個(gè)教師工作坊，每個(gè)教師工作坊配備2名指導(dǎo)專家，持續(xù)開展跟蹤指導(dǎo)，目前已組織開展了156次教研活動(dòng)。

持續(xù)加強(qiáng)人工智能教育軟硬件設(shè)施建設(shè)

在哪里學(xué)、用什么設(shè)備學(xué)，直接體現(xiàn)了人工智能教育的基本理念。對(duì)于人工智能教育而言，必要的基礎(chǔ)設(shè)施、基本設(shè)備、基本軟件以及網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等是課程實(shí)施的物質(zhì)基礎(chǔ)，對(duì)人工智能教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)和實(shí)施產(chǎn)生直接影響。我們聯(lián)合專業(yè)機(jī)構(gòu)，為實(shí)驗(yàn)區(qū)教師開展人工智能教學(xué)搭建了高效、易用的人工智能學(xué)習(xí)平臺(tái)。結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)要求和師生學(xué)習(xí)需要，該人工智能學(xué)習(xí)平臺(tái)注重四個(gè)方面的建設(shè)：一是為人工智能教學(xué)提供全面的基礎(chǔ)支撐，包括模型訓(xùn)練、數(shù)據(jù)處理等核心功能，并提供豐富的教學(xué)資源和工具，支持師生之間的交流協(xié)作；二是具備良好的兼容性，能夠適應(yīng)多種操作系統(tǒng)和設(shè)備，操作簡(jiǎn)單直觀，教師和學(xué)生能快速上手；三是具備良好的可擴(kuò)展性，可以隨著教育發(fā)展和教師發(fā)展需要不斷擴(kuò)增新的教學(xué)工具和資源；四是數(shù)據(jù)安全可靠，能利用人工智能技術(shù)提供學(xué)情分析報(bào)告。同時(shí)，我們還借助平臺(tái)組織教師開展多元化的跨區(qū)域、跨學(xué)科、跨學(xué)段教研等聯(lián)合教研活動(dòng)，建立由信息科技教師、教研員組成的多個(gè)聯(lián)合教研團(tuán)隊(duì)，解決共性問題，推進(jìn)課程落地。

為推進(jìn)中小學(xué)人工智能教育走深走實(shí)，教育部對(duì)構(gòu)建系統(tǒng)化課程體系、實(shí)施常態(tài)化教學(xué)與評(píng)價(jià)、開發(fā)普適化教學(xué)資源、推動(dòng)規(guī)?；處煿┙o、組織多樣化交流活動(dòng)、做好城鄉(xiāng)統(tǒng)籌等方面工作提出了具體要求。接下來，我們將按照教育部統(tǒng)一部署，加強(qiáng)中小學(xué)人工智能教育實(shí)踐探索，以課程建設(shè)為主要抓手，以課堂教學(xué)為基本渠道，以教學(xué)能力提升為根本動(dòng)力，以軟硬件配套建設(shè)為基礎(chǔ)保障，進(jìn)一步深入推進(jìn)項(xiàng)目研究，積極探索中小學(xué)人工智能教育的有效路徑，為全國(guó)中小學(xué)開展高質(zhì)量的人工智能教育提供參考和借鑒。