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”實踐篇①

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

“數(shù)字時代，人工智能已經(jīng)滲透到生活的方方面面。”在天津市教委副主任郝奎剛看來，創(chuàng)新能力在當(dāng)今社會發(fā)揮著越來越重要的作用，教育應(yīng)當(dāng)賦予學(xué)生更加廣闊和多彩的體驗，為學(xué)生提供更加豐富而生動的探索與創(chuàng)造的機會。他介紹，天津通過人工智能課程的實施，配合各種拓展性強的多樣化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”，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)教育國家級教學(xué)成果獎二等獎。

以國家政策為導(dǎo)向，普及人工智能基礎(chǔ)課程

時光回到2017年，國務(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)開設(shè)人工智能相關(guān)課程。捕捉到這一信息，南開大學(xué)附屬中學(xué)教師王麗萍率先在學(xué)校開設(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。

“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著實踐的深入，王麗萍將課程改進(jìn)為微項目群，每節(jié)課是一個微項目，分析并復(fù)刻一個智能車實例，如測量車、光控車等，從而實現(xiàn)了“打造智能小車”課程升級為2.0版本。

教師的努力，離不開學(xué)校的支持。2019年，南開大學(xué)附屬中學(xué)“機器人·人工智能實驗室”落成，該實驗室由全智能硬件載體、全人工智能覆蓋、創(chuàng)意可視化編程、實戰(zhàn)級場景應(yīng)用四大板塊融合構(gòu)建。隨著這個實驗室的建成，學(xué)校七年級學(xué)生的課表中正式出現(xiàn)了“人工智能綜合實踐課”，南開大學(xué)附屬中學(xué)也成為了天津市首家開設(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)揮實驗室提供的設(shè)施優(yōu)勢，將跨學(xué)科主題“未來智能場景暢想”與智能車相融合，“打造智能小車”被升級為3.0跨學(xué)科實踐版本。

“打造智能小車”課程的不斷升級，既是南開大學(xué)附屬中學(xué)人工智能課程不斷升級的縮影，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)國家課程標(biāo)準(zhǔn)要求，提供平臺，即“天津中小學(xué)人工智能編程教學(xué)平臺”，組織專業(yè)團(tuán)隊，積極整合南開大學(xué)附屬中學(xué)、濱海新區(qū)塘沽第六中學(xué)、北辰區(qū)北倉小學(xué)等學(xué)校開設(shè)的不同課程，從最初的單節(jié)課程試點探索，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”提供課程32門，教師基于平臺自發(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，請繼續(xù)做二組俯臥撐，每組10次，注意保持好呼吸。”……在天津市匯文中學(xué)“AI賦能新奇妙中長跑”體育課上，學(xué)生和AI機器人不時地“交流”。

更值得一提的是，學(xué)生根據(jù)個人身體素質(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)整個中長跑訓(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、個性化的優(yōu)勢。匯文中學(xué)校長璩巍表示：“人工智能教育應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)智能化時代的思維方式，提升學(xué)生的創(chuàng)新意識、實踐能力和AI素養(yǎng)為宗旨，讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)中的主角?！?/P>

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目課程群。該課程群分為4類課程，即項目課程、競賽課程、普及課程、融合課程，實施方式是“興趣切入—社團(tuán)推進(jìn)—全員普及—學(xué)科融合”四級梯度模式。“學(xué)校各年級全面開設(shè)人工智能課程，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)智能語音、計算機視覺、自然語言處理等知識，使學(xué)生掌握人工智能基礎(chǔ)理論知識。在此基礎(chǔ)上，通過和其他學(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)實問題的能力。”匯文中學(xué)科創(chuàng)中心負(fù)責(zé)人寧照鴻老師說。

不久前，記者在天津市課程教學(xué)改革交流活動現(xiàn)場，觀摩了天津市南開中學(xué)濱海生態(tài)城學(xué)校教師李敏帶來的“有AI無障礙——助力失語人‘發(fā)聲’”。這節(jié)課從簡單的手語學(xué)習(xí)導(dǎo)入課堂，帶領(lǐng)學(xué)生通過人的學(xué)習(xí)類比到機器的學(xué)習(xí)，并通過機器人開展編程實踐，幫助學(xué)生深入理解機器識別及其成果應(yīng)用。

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

“下一步，天津市教科院還將通過組建專家團(tuán)隊，在校本教研、課程設(shè)計等方面不斷突破，實現(xiàn)各校根據(jù)現(xiàn)實情況開設(shè)人工智能課程，促進(jìn)全市人工智能教育水平提升?！备呤缬≌f。

以優(yōu)勢條件為動能，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)合實驗室正式揭牌。

依托該實驗室，西北工業(yè)大學(xué)將為天津一中學(xué)生開發(fā)基于實驗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)行講座和線下實驗指導(dǎo)?！翱茖W(xué)思維方式和創(chuàng)新能力是新課標(biāo)和國家教育改革的方向，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楊靜武說。

天津一中針對學(xué)校教師隊伍能力扎實、學(xué)生能力基礎(chǔ)好、環(huán)境設(shè)備齊的優(yōu)勢，積極主動與清華大學(xué)、北京大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、天津大學(xué)等京津高校開展深入合作，借助大學(xué)的師資、課程、活動等資源，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，陸續(xù)聘請了多位院士及20余所重點高校的專家進(jìn)校開課，為學(xué)生接觸人工智能技術(shù)提供路徑，并鼓勵學(xué)生樹立科技報國的理想和為國家解決“卡脖子”技術(shù)的決心。

在授課方面，天津一中開設(shè)了人工智能機器人編程、無人機編程、機器人編程設(shè)計等系列課程，引導(dǎo)學(xué)生逐步深入學(xué)習(xí)并運用人工智能，并通過人工智能創(chuàng)新實驗室，開設(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)校每周開設(shè)一次新科技普及型課程，人工智能創(chuàng)新實驗室則隨時開放，為學(xué)生參加國家級等高級別科技賽事、參與大學(xué)科研項目等提供條件?！碧旖蛞恢锌茖W(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和實驗室設(shè)備，自行設(shè)計并制作的“變聲大黃蜂”，在這學(xué)期學(xué)?？萍脊?jié)活動中展示時，收獲了一片驚嘆聲。

除此之外，天津一中陸續(xù)有學(xué)生參與到國內(nèi)高?？蒲许椖恐?，如高二年級的3名學(xué)生，通過參與天津大學(xué)的項目，在學(xué)校教師和天津大學(xué)教授的指導(dǎo)下完成了“垃圾自動化分類回收系統(tǒng)”項目，并在第37屆天津市青少年科技創(chuàng)新大賽中獲獎。

“在國家、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)教育擴優(yōu)提質(zhì)的‘一盤棋’格局。”郝奎剛表示，天津?qū)猿忠哉n程建設(shè)為驅(qū)動，推動人工智能教育發(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)新精神和實踐能力的人才持續(xù)努力。

《中國教育報》2024年06月22日第3版