科學素養視域下高校協同中小學人工智能課外服務開發研究

隨著人工智能技術的迅猛發展，培養具備人工智能素養的人才成為當今教育的重要任務。加強中小學人工智能教育，是順應時代發展的必然。為此，國家出臺了一系列與人工智能相關的政策，提倡在中小學階段普及人工智能教育，旨在提升學生的智能素養、推進全民智能教育、培養國家所需的人才。

高校與中小學協同開展人工智能課外服務活動被視為一種有效途徑。這種協同能夠利用高校的科研資源和師資優勢，為中小學生提供豐富的學習資源和實踐機會，幫助他們在真實環境中理解和應用人工智能技術，培養其創新思維和解決問題的能力。2017年，國務院發布的《新一代人工智能發展規劃》，明確要求在中小學階段設置人工智能相關課程。在中小學推廣人工智能，提高師生對人工智能的整體認知和應用水平，以適應信息和智能時代的發展。這一舉措不僅促進了教育資源的優化配置，也為學生的未來發展奠定了堅實的基礎。

一、人工智能課外服務的基本框架

（一）科學素養視域下的課外服務定位科學素養視域下的人工智能課外服務強調在做中學、創中學的教育理念，注重激發學生的科學探究興趣和創新精神。這種服務定位突破了傳統課堂的限制，通過設計豐富多樣的實踐活動，讓學生在動手操作和問題解決中培養科學思維方式。人工智能課外服務為學生提供了開放的學習環境，通過體驗智能機器人、編程實踐、創新設計等活動，引導學生在實踐探索中理解人工智能原理，掌握科學研究方法。這種教育模式尊重學生的個性化發展需求，讓學生可以根據自身興趣和能力選擇適合的學習內容，幫助學生在探究和實踐中逐步形成科學態度和價值觀，從而提升科學素養。

（二）人工智能課外服務的教育價值

人工智能課外服務在中小學教育中發揮著多重價值。設置人工智能相關課程是人工智能發展規劃中提出的任務。2在人工智能實踐項目中，學生的批判性思維能力和創新能力能夠得到有效培養；在編程設計與算法實現的過程中，學生的邏輯推理和計算思維能力能夠得到有效培養；在團隊協作完成項目的過程中，學生的溝通表達和協作能力能夠得到有效培養。同時，人工智能課外服務注重倫理教育，引導學生思考人工智能相關的倫理問題，培養負責任的科技態度。這種多維度的教育價值對培養學生的綜合素質及創新精神具有重要意義。

（三）高校與中小學協同的重要性

高校與中小學協同開展人工智能課外服務活動能夠有效整合和利用優質教育資源。高校擁有先進的實驗設備和專業的研究平臺，可以為中小學開展人工智能課外服務活動提供良好的實踐環境。高校教師具備扎實的專業知識和豐富的教學經驗，也能夠在課外服務過程中為中小學教師提供專業指導和培訓。高校學生通過參與課外服務活動，既能提升自身的實踐能力，又能為中小學生樹立良好的學習榜樣。這種協同模式突破了傳統教育資源分配的局限性，在一定程度上促進了教育公平。通過建立長效合作機制，高校能夠持續為中小學人工智能教育提供智力支持和資源保障，推動基礎教育質量的整體提高。

二、高校與中小學協同服務體系的構建

（一）組織管理機制

高校與中小學協同開展人工智能課外服務活動需要構建科學完善的組織管理機制。在組織架構上，雙方要設立由高校、中小學管理人員和專業教師組成的聯合工作組，負責總體規劃、統籌協調和督導管理等工作。聯合工作組要明確職責分工，建立定期例會和專題會議制度，及時協調解決合作中遇到的問題。高校應制定詳細的管理辦法和工作規程，規范課外服務活動的申請、審批、實施、總結等環節；建立信息共享平臺，實現雙方信息的及時溝通和資源的高效配置；成立專門的項目管理團隊，負責課外服務活動的跟蹤指導與質量監控；建立風險預警和應急處理機制，確保課外服務活動安全有序開展；制定詳細的學生管理辦法，做好課外服務活動的組織、培訓和考勤管理工作；注重調動各方參與的積極性，形成良性互動的管理模式。

（二）資源共享機制

資源共享機制是高校與中小學協同開展人工智能課外服務活動的重要保障。在應對中小學開展人工智能教育面臨的師資和設備不足的問題上，高校可以充分發揮資源優勢。在師資方面，高校可以選派具有豐富教學經驗和較強科研能力的教師參與課外服務活動，為中小學教師提供專業培訓和教學指導，并鼓勵高校學生擔任助教，與中小學生建立良好的互動關系。在設備資源方面，高校可向中小學開放人工智能實驗室、機器人實驗室、創客空間等專業場所，讓中小學生有機會使用智能機器人、無人機、3D打印機等先進設備。3在教學資源方面，高校可以與中小學共享優質的課程資料、教學案例、實踐項目等資源，并向中小學提供在線學習平臺支持。此外，大學生的創新創業成果、科技競賽作品也可以作為教學資源向中小學開放。高校還可以建立資源共享管理平臺，實現教育資源的動態管理和高效利用，保障資源使用的規范性和安全性。這不僅能促進教育資源的有效配置，也能為中小學生提供更廣闊的學習和發展空間。

（三）評價激勵機制

評價激勵機制對保障協同服務質量和調動各方參與的積極性具有重要作用。高校可建立多維度的評價體系，從活動設計、組織實施、學生參與度和學習效果等方面進行綜合評估。一是采用過程性評價和終結性評價相結合的方式，聯合工作組通過課堂觀察、作品展示、問卷調查等多種方式收集評價數據。二是對于參與課外服務活動的高校教師，高校可以將其表現納人教學工作量計算和職稱評定體系，在評優評先中給予適當傾斜；對于參與課外服務活動的大學生，高校可以認定其社會實踐學分，并在推免研究生等方面予以政策支持；對表現突出的中小學教師，高校可以提供專業發展機會和培訓支持，并設立專項獎勵基金，對優秀項目和個人進行表彰和獎勵。三是建立動態調整機制，根據評價結果及時優化服務內容和方式。科學的評價和有效的激勵能有助于形成高校與中小學的良性互動等。

（四）長效合作機制

長效合作機制是確保協同服務持續開展的關鍵保障。高校應通過簽訂合作協議，明確雙方合作目標、權責分工、合作內容和保障措施等，制定中長期發展規劃，分階段推進合作項目，確保合作的持續性和穩定性。一是建立定期交流機制，高校可以通過舉辦研討會、觀摩活動、經驗交流會等，促進雙方的深人交流和經驗分享，并設立專項經費，保障合作項目的順利實施。高校還應建立項目檔案管理制度，記錄合作過程中的經驗做法和問題困難，為持續改進提供依據。二是高校可以定期開展合作成效評估，總結經驗教訓，不斷優化合作模式并建立定期會商機制，及時協調解決合作中遇到的問題，同時注重整合社會資源，吸引企業、科研院所等多方參與，形成多元化的合作格局。

三、人工智能課外服務活動的設計與實施

（一）教師聯合培訓體系

高校與中小學教師聯合培訓作為一種平等合作、整合優質師資力量的模式，其內容應涵蓋人工智能基礎理論、編程技術、項目實踐和教學方法等多個方面。理論培訓應重點講解人工智能的核心概念、發展歷程、技術原理及應用領域，幫助教師建立系統的知識框架；技術培訓環節要突出實踐性，在案例教學和動手實操中促使教師掌握Python編程、機器學習算法、智能機器人操作等關鍵技能。在項目實踐環節，高校要讓教師參與實際項目開發，培養教師的項目設計和組織能力。在教學方法培訓上，高校要注重因材施教，指導中小學教師根據不同學段學生的特點，設計適合的教學活動和實踐任務，并采用線上線下相結合的培訓方式，建立網絡學習平臺，為中小學教師提供在線課程資源和交流平臺。此外，高校還應定期組織教學研討和經驗分享活動，促進教師專業成長，還可以建立導師制，由高校專家對中小學教師進行一對一指導，通過完善考核認證機制對教師的培訓效果進行評估，確保培訓質量。

（二）分層次課程體系

1.小學階段課程設計

小學階段的人工智能課程設計應以激發學生興趣和體驗為主，注重培養學生的科學素養和創新意識。在小學低年級階段（ 1～3 年級），人工智能課程應以游戲化和體驗式學習為主，通過智能機器人演示、簡單編程游戲等形式，學生可以感受人工智能的魅力。例如，教師可設計趣味性的編程積木活動，引導學生理解程序設計的基本概念。在小學中高年級階段（ 4～6 年級），人工智能課程應逐步引入圖形化編程工具，如Scratch等平臺，引導學生通過拖拽積木塊的方式創作簡單的程序作品。教師可開展智能機器人組裝和控制實踐，培養學生的動手能力和邏輯思維；設計主題式項目活動，如智能家居設計、環保機器人制作等，引導學生運用人工智能知識解決生活中的實際問題；組織創客工作坊，讓學生在協作中完成創意作品。此外，課程評價應采用多元化方式，注重過程性評價，利用作品展示、項目匯報等形式，激勵學生持續探索和創新。4]

2.初中階段課程設計

初中階段的人工智能課程設計應以培養計算思維和實踐能力為核心，以加深學生對人工智能原理的理解。課程內容要系統性地介紹人工智能基礎知識，包括數據與算法、機器學習基礎、自然語言處理等領域。教師可以引入Python編程語言學習，通過循序漸進的項目實踐，培養學生的程序設計能力；設計智能識別系統開發、智能聊天機器人制作等綜合項目，讓學生運用所學知識解決實際問題；開展算法設計與優化實踐，培養學生的邏輯思維和問題解決能力；結合數學、物理等學科知識，設計跨學科探究項目，如智能數學解題助手、物理實驗數據分析等；組織團隊競賽活動，通過人工智能應用開發比賽、機器人競賽等形式，提升學生的創新能力和團隊協作精神；建立項目檔案袋，記錄學生的學習過程和成果，實施基于能力的評價方式。

3.試點院校實施策略

試點院校實施策略需要根據學校的實際情況進行分類指導。對于剛開展人工智能教育的試點學校來說，人工智能課程的重點是夯實基礎，學校應每周安排3節以上課程，加強基礎知識和技能培訓；配備專門的指導教師，提供一對一的教學支持；建立完善的教學資源庫，為教師和學生提供豐富的學習材料。對于已開展 _1～2 年人工智能教育的學校來說，此階段的工作重點是著重提升學生的實踐能力，學校應每周安排2節課程，加強項目實踐和創新應用；組織學生參與科技競賽和創新實踐活動，培養學生的創新能力；與高校建立定期交流機制，及時獲取最新的技術發展動態。對于基礎較好的試點學校來說，重點工作是深化發展，學校應每周安排1節專業技術課程，注重培養學生的科研創新能力；開展校際交流活動，分享優秀經驗和教學資源；建立科技創新實驗室，為學生提供專業的研究平臺；制訂詳細的實施計劃和評估方案，定期總結經驗，持續優化實施策略。

四、提升人工智能課外服務效果

（一）服務質量監控

高校與中小學協同開展人工智能課外服務活動的質量監控需要建立全方位的監督評估體系。教育相關部門可建立由高校專家、中小學管理人員和一線教師組成的質量監控小組，定期開展督導檢查和評估工作。首先，質量監控小組應制定詳細的質量標準和評估指標，從課程設計的科學性、教學實施的規范性、學生參與的積極性、資源利用的有效性等維度對課外服務質量進行綜合評估。其次，質量監控小組應采用多樣化的監控方式，包括課堂觀察、教學錄像分析、學生作品評價、問卷調查、個別訪談等。每次活動后及時記錄實施情況，建立質量跟蹤檔案，形成完整的質量監控鏈條。再次，質量監控小組應利用信息化手段，開發質量監控平臺，實現數據的實時采集和分析，如定期開展滿意度調查，全面了解學生、教師和家長的意見和建議。最后，質量監控小組可建立質量通報制度，定期發布監控報告，及時發現和解決問題。針對監控中發現的問題，質量監控小組應制定有針對性的改進措施并督促落實。此外，質量監控小組可建立質量改進閉環機制，確保問題得到有效解決。科學的質量監控體系能有助于持續提升人工智能課外服務水平。

（二）問題反饋機制

問題反饋機制要構建多層次、全方位的信息收集和處理渠道。首先，相關部門可設立專門的反饋平臺，通過網絡系統、微信群、意見箱、面對面交流等多種方式，方便師生及時反映問題和提出建議。其次，相關部門要建立問題分類處理機制，將收集到的問題按照性質和緊急程度進行分類，確定處理優先級。對于日常教學中的常規問題，可由一線教師及時處理；對于需要多部門協調的復雜問題，可由工作組召開專題會議研究解決方案；對于涉及重大決策的問題，可提交領導小組集體研究。再次，相關部門可建立問題處理臺賬，詳細記錄問題的發現時間、反映渠道、處理過程和解決效果等內容，并定期對反饋的問題進行系統分析，找出共性問題和深層次原因，以便制定預防和改進措施。最后，相關部門要建立問題處理的快速響應機制，明確處理時限，確保問題能夠得到及時解決。此外，相關部門還要對問題處理情況進行跟蹤回訪，掌握解決效果和滿意程度。完善的問題反饋和處理機制能有助于推動服務質量的持續改進。

（三）經驗推廣建議

高校與中小學協同開展人工智能課外服務活動的經驗推廣需要采取系統化、規范化的方式。相關部門可組織團隊深入梳理和總結試點學校在課程設計、教學實施、資源利用、管理機制等方面的成功經驗和有效做法，形成可復制、可推廣的服務模式；編寫翔實的經驗匯編和案例集，系統記錄優秀項目的實施過程、創新特色、關鍵環節和實施效果等內容；定期組織經驗交流會和現場觀摩活動，通過實地展示、經驗分享和互動交流，促進經驗深度傳播；建立示范基地，遴選辦學特色鮮明、實施效果顯著的試點學校作為示范校，發揮其引領和輻射作用；建立區域性協同創新聯盟，推動校際資源共享和經驗交流；充分利用新媒體平臺，通過視頻直播、圖文推送、在線交流等形式，擴大優秀案例的傳播范圍。針對不同地區、不同類型學校的實際情況，相關部門應提供有針對性的推廣建議和實施路徑。

五、結語

高校與中小學協同開展人工智能課外服務活動的探索需要建立長效且完善的合作機制。科學的活動設計、合理的資源配置和有效的實施策略，能充分發揮高校的資源優勢，實現教育資源共享。在未來實踐中，我們還需要不斷完善服務模式，深化合作內容，建立良性的可持續發展機制，促進中小學生科學素養的全面提升，為培養創新型人才提供有力支撐。

參考文獻

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[3]王同聚.中小學人工智能課程教育實踐策略的設計與實施[J].現代教育技術，2024（12）：95-104.

[4]焦新.提升數字素養技能，教育部部署加強中小學人工智能教育[J].留學，2024（24）：6.