用課程建設(shè)激活人工智能教育

■“關(guān)注中小學(xué)人工智能教育”實(shí)踐篇①

用“智影人”播報(bào)課堂重點(diǎn)、用智能機(jī)器人為學(xué)生提供體育測(cè)試個(gè)性化輔導(dǎo)……在天津的校園里，人工智能不再遙遠(yuǎn)，越來(lái)越多的學(xué)生可以近距離接觸人工智能。

“數(shù)字時(shí)代，人工智能已經(jīng)滲透到生活的方方面面?！痹谔旖蚴薪涛敝魅魏驴鼊偪磥?lái)，創(chuàng)新能力在當(dāng)今社會(huì)發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，教育應(yīng)當(dāng)賦予學(xué)生更加廣闊和多彩的體驗(yàn)，為學(xué)生提供更加豐富而生動(dòng)的探索與創(chuàng)造的機(jī)會(huì)。他介紹，天津通過(guò)人工智能課程的實(shí)施，配合各種拓展性強(qiáng)的多樣化AI教具，積極發(fā)展中小學(xué)人工智能教育，提升學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)。

目前，依托“天津中小學(xué)人工智能編程教學(xué)平臺(tái)”，天津市構(gòu)建了中小學(xué)信息科技創(chuàng)新課程體系，以該課程體系為核心的研究和探索獲得了2022年基礎(chǔ)教育國(guó)家級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

以國(guó)家政策為導(dǎo)向，普及人工智能基礎(chǔ)課程

時(shí)光回到2017年，國(guó)務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》明確提出，在中小學(xué)開(kāi)設(shè)人工智能相關(guān)課程。捕捉到這一信息，南開(kāi)大學(xué)附屬中學(xué)教師王麗萍率先在學(xué)校開(kāi)設(shè)了“人工智能系列”的自選校本課程——“打造智能小車”，該課程以智能駕駛為主線，探索算法與程序設(shè)計(jì)。

“技術(shù)在發(fā)展，課程也要持續(xù)提升，這才是合格的人工智能課程?！彪S著實(shí)踐的深入，王麗萍將課程改進(jìn)為微項(xiàng)目群，每節(jié)課是一個(gè)微項(xiàng)目，分析并復(fù)刻一個(gè)智能車實(shí)例，如測(cè)量車、光控車等，從而實(shí)現(xiàn)了“打造智能小車”課程升級(jí)為2.0版本。

教師的努力，離不開(kāi)學(xué)校的支持。2019年，南開(kāi)大學(xué)附屬中學(xué)“機(jī)器人·人工智能實(shí)驗(yàn)室”落成，該實(shí)驗(yàn)室由全智能硬件載體、全人工智能覆蓋、創(chuàng)意可視化編程、實(shí)戰(zhàn)級(jí)場(chǎng)景應(yīng)用四大板塊融合構(gòu)建。隨著這個(gè)實(shí)驗(yàn)室的建成，學(xué)校七年級(jí)學(xué)生的課表中正式出現(xiàn)了“人工智能綜合實(shí)踐課”，南開(kāi)大學(xué)附屬中學(xué)也成為了天津市首家開(kāi)設(shè)人工智能課程的中學(xué)。

2022年新課標(biāo)印發(fā)，王麗萍充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室提供的設(shè)施優(yōu)勢(shì)，將跨學(xué)科主題“未來(lái)智能場(chǎng)景暢想”與智能車相融合，“打造智能小車”被升級(jí)為3.0跨學(xué)科實(shí)踐版本。

“打造智能小車”課程的不斷升級(jí)，既是南開(kāi)大學(xué)附屬中學(xué)人工智能課程不斷升級(jí)的縮影，也是天津市中小學(xué)人工智能課程不斷完善的縮影。

天津市教科院統(tǒng)一規(guī)劃，依據(jù)國(guó)家課程標(biāo)準(zhǔn)要求，提供平臺(tái)，即“天津中小學(xué)人工智能編程教學(xué)平臺(tái)”，組織專業(yè)團(tuán)隊(duì)，積極整合南開(kāi)大學(xué)附屬中學(xué)、濱海新區(qū)塘沽第六中學(xué)、北辰區(qū)北倉(cāng)小學(xué)等學(xué)校開(kāi)設(shè)的不同課程，從最初的單節(jié)課程試點(diǎn)探索，歷經(jīng)3年，發(fā)展到了今天包含數(shù)字化生活、數(shù)字化發(fā)展、數(shù)字化創(chuàng)新三大類的中小學(xué)信息科技創(chuàng)新課程體系。

天津市教科院教育技術(shù)與信息化研究中心副主任、天津市信息科技教研員高淑印表示：“人工智能課程如何上、怎么上，很多學(xué)校存在疑惑，區(qū)域?qū)用孀龊觅Y源篩選、整合、推廣，就是為一線教師解決燃眉之急，為全市各校開(kāi)設(shè)人工智能課提供基礎(chǔ)支撐。”

目前，“天津中小學(xué)人工智能編程教學(xué)平臺(tái)”提供課程32門，教師基于平臺(tái)自發(fā)創(chuàng)作課程達(dá)8000余次，為全市中小學(xué)人工智能教育普及提供基礎(chǔ)支撐。

以學(xué)科融合為抓手，研發(fā)人工智能校本課程

“同學(xué)，請(qǐng)做深蹲20次，保持好呼吸?！薄巴瑢W(xué)，你已經(jīng)跑了400米路程，請(qǐng)繼續(xù)做二組俯臥撐，每組10次，注意保持好呼吸?！薄谔旖蚴袇R文中學(xué)“AI賦能新奇妙中長(zhǎng)跑”體育課上，學(xué)生和AI機(jī)器人不時(shí)地“交流”。

更值得一提的是，學(xué)生根據(jù)個(gè)人身體素質(zhì)、教學(xué)目標(biāo)，課前已經(jīng)預(yù)先編設(shè)程序，讓機(jī)器人在體育課中輔助自己更好地完成體能任務(wù)，并達(dá)到合理調(diào)節(jié)整個(gè)中長(zhǎng)跑訓(xùn)練的目的。

不僅體育學(xué)科，在匯文中學(xué)各學(xué)科教學(xué)中人工智能都在發(fā)揮其助力教學(xué)精準(zhǔn)化、個(gè)性化的優(yōu)勢(shì)。匯文中學(xué)校長(zhǎng)璩巍表示：“人工智能教育應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)智能化時(shí)代的思維方式，提升學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐能力和AI素養(yǎng)為宗旨，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)中的主角。”

以學(xué)科融合為抓手，匯文中學(xué)構(gòu)建了融合人工智能的項(xiàng)目課程群。該課程群分為4類課程，即項(xiàng)目課程、競(jìng)賽課程、普及課程、融合課程，實(shí)施方式是“興趣切入—社團(tuán)推進(jìn)—全員普及—學(xué)科融合”四級(jí)梯度模式?！皩W(xué)校各年級(jí)全面開(kāi)設(shè)人工智能課程，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)智能語(yǔ)音、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、自然語(yǔ)言處理等知識(shí)，使學(xué)生掌握人工智能基礎(chǔ)理論知識(shí)。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)和其他學(xué)科學(xué)習(xí)的打通，培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)、生活中用人工智能解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的能力。”匯文中學(xué)科創(chuàng)中心負(fù)責(zé)人寧照鴻老師說(shuō)。

不久前，記者在天津市課程教學(xué)改革交流活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)，觀摩了天津市南開(kāi)中學(xué)濱海生態(tài)城學(xué)校教師李敏帶來(lái)的“有AI無(wú)障礙——助力失語(yǔ)人‘發(fā)聲’”。這節(jié)課從簡(jiǎn)單的手語(yǔ)學(xué)習(xí)導(dǎo)入課堂，帶領(lǐng)學(xué)生通過(guò)人的學(xué)習(xí)類比到機(jī)器的學(xué)習(xí)，并通過(guò)機(jī)器人開(kāi)展編程實(shí)踐，幫助學(xué)生深入理解機(jī)器識(shí)別及其成果應(yīng)用。

“越來(lái)越多的一線老師，漸漸清晰了人工智能課程如何上好?！备呤缬〗Y(jié)合近年來(lái)天津市教師人工智能課程設(shè)計(jì)和實(shí)施的轉(zhuǎn)變表示，教師們逐漸形成共識(shí)：一是要結(jié)合真實(shí)情境，二是要關(guān)注技術(shù)背后的原理，三是要注重?cái)?shù)據(jù)、算法和算力，四是內(nèi)容深度要分階段進(jìn)階，五是要落實(shí)學(xué)科核心素養(yǎng)。

“下一步，天津市教科院還將通過(guò)組建專家團(tuán)隊(duì)，在校本教研、課程設(shè)計(jì)等方面不斷突破，實(shí)現(xiàn)各校根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況開(kāi)設(shè)人工智能課程，促進(jìn)全市人工智能教育水平提升。”高淑印說(shuō)。

以優(yōu)勢(shì)條件為動(dòng)能，構(gòu)建人工智能培優(yōu)課程

就在幾天前，西北工業(yè)大學(xué)與天津市第一中學(xué)創(chuàng)新型人才貫通式培養(yǎng)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室正式揭牌。

依托該實(shí)驗(yàn)室，西北工業(yè)大學(xué)將為天津一中學(xué)生開(kāi)發(fā)基于實(shí)驗(yàn)室的線上或線下先修課程，并定期選派專家為天津一中學(xué)生進(jìn)行講座和線下實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)?！翱茖W(xué)思維方式和創(chuàng)新能力是新課標(biāo)和國(guó)家教育改革的方向，需要差異化的課程更好地滿足學(xué)生的需求?！碧旖蛞恢行ｉL(zhǎng)楊靜武說(shuō)。

天津一中針對(duì)學(xué)校教師隊(duì)伍能力扎實(shí)、學(xué)生能力基礎(chǔ)好、環(huán)境設(shè)備齊的優(yōu)勢(shì)，積極主動(dòng)與清華大學(xué)、北京大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、天津大學(xué)等京津高校開(kāi)展深入合作，借助大學(xué)的師資、課程、活動(dòng)等資源，加速學(xué)校人工智能教育發(fā)展。

在打牢基礎(chǔ)方面，天津一中依靠自身完善師資力量的同時(shí)，陸續(xù)聘請(qǐng)了多位院士及20余所重點(diǎn)高校的專家進(jìn)校開(kāi)課，為學(xué)生接觸人工智能技術(shù)提供路徑，并鼓勵(lì)學(xué)生樹(shù)立科技報(bào)國(guó)的理想和為國(guó)家解決“卡脖子”技術(shù)的決心。

在授課方面，天津一中開(kāi)設(shè)了人工智能機(jī)器人編程、無(wú)人機(jī)編程、機(jī)器人編程設(shè)計(jì)等系列課程，引導(dǎo)學(xué)生逐步深入學(xué)習(xí)并運(yùn)用人工智能，并通過(guò)人工智能創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)設(shè)培優(yōu)人工智能課程，提高科技人才前置培養(yǎng)能力。

“學(xué)校每周開(kāi)設(shè)一次新科技普及型課程，人工智能創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室則隨時(shí)開(kāi)放，為學(xué)生參加國(guó)家級(jí)等高級(jí)別科技賽事、參與大學(xué)科研項(xiàng)目等提供條件。”天津一中科學(xué)教師丁兆軒自豪地告訴記者，幾名學(xué)生利用學(xué)習(xí)的人工智能編程知識(shí)和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，自行設(shè)計(jì)并制作的“變聲大黃蜂”，在這學(xué)期學(xué)?？萍脊?jié)活動(dòng)中展示時(shí)，收獲了一片驚嘆聲。

除此之外，天津一中陸續(xù)有學(xué)生參與到國(guó)內(nèi)高校科研項(xiàng)目中，如高二年級(jí)的3名學(xué)生，通過(guò)參與天津大學(xué)的項(xiàng)目，在學(xué)校教師和天津大學(xué)教授的指導(dǎo)下完成了“垃圾自動(dòng)化分類回收系統(tǒng)”項(xiàng)目，并在第37屆天津市青少年科技創(chuàng)新大賽中獲獎(jiǎng)。

“在國(guó)家、市的政策引領(lǐng)與科學(xué)規(guī)劃下，天津全面推進(jìn)人工智能課程建設(shè)，積極架構(gòu)人工智能賦能基礎(chǔ)教育擴(kuò)優(yōu)提質(zhì)的‘一盤棋’格局?！焙驴鼊偙硎?，天津?qū)?jiān)持以課程建設(shè)為驅(qū)動(dòng)，推動(dòng)人工智能教育發(fā)展，全面提升中小學(xué)生在人工智能領(lǐng)域的科技素養(yǎng)，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的人才持續(xù)努力。

《中國(guó)教育報(bào)》2024年06月22日第3版