用課程建設激活人工智能教育

■“關注中小學人工智能教育”實踐篇①

用“智影人”播報課堂重點、用智能機器人為學生提供體育測試個性化輔導……在天津的校園里，人工智能不再遙遠，越來越多的學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?！痹谔旖蚴薪涛敝魅魏驴鼊偪磥?，創(chuàng)新能力在當今社會發(fā)揮著越來越重要的作用，教育應當賦予學生更加廣闊和多彩的體驗，為學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)展中小學人工智能教育，提升學生數(shù)字素養(yǎng)。

目前，依托“天津中小學人工智能編程教學平臺”，天津市構建了中小學信息科技創(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年基礎教育國家級教學成果獎二等獎。

以國家政策為導向，普及人工智能基礎課程

時光回到2017年，國務院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》明確提出，在中小學開設人工智能相關課程。捕捉到這一信息，南開大學附屬中學教師王麗萍率先在學校開設了“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，探索算法與程序設計。

“技術在發(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，王麗萍將課程改進為微項目群，每節(jié)課是一個微項目，分析并復刻一個智能車實例，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，離不開學校的支持。2019年，南開大學附屬中學“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)級場景應用四大板塊融合構建。隨著這個實驗室的建成，學校七年級學生的課表中正式出現(xiàn)了“人工智能綜合實踐課”，南開大學附屬中學也成為了天津市首家開設人工智能課程的中學。

2022年新課標印發(fā)，王麗萍充分發(fā)揮實驗室提供的設施優(yōu)勢，將跨學科主題“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跨學科實踐版本。

“打造智能小車”課程的不斷升級，既是南開大學附屬中學人工智能課程不斷升級的縮影，也是天津市中小學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)國家課程標準要求，提供平臺，即“天津中小學人工智能編程教學平臺”，組織專業(yè)團隊，積極整合南開大學附屬中學、濱海新區(qū)塘沽第六中學、北辰區(qū)北倉小學等學校開設的不同課程，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)新三大類的中小學信息科技創(chuàng)新課程體系。

天津市教科院教育技術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，為全市各校開設人工智能課提供基礎支撐?！?/P>

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

以學科融合為抓手，研發(fā)人工智能校本課程

“同學，請做深蹲20次，保持好呼吸?！薄巴瑢W，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“AI賦能新奇妙中長跑”體育課上，學生和AI機器人不時地“交流”。

更值得一提的是，學生根據(jù)個人身體素質(zhì)、教學目標，課前已經(jīng)預先編設程序，讓機器人在體育課中輔助自己更好地完成體能任務，并達到合理調(diào)節(jié)整個中長跑訓練的目的。

不僅體育學科，在匯文中學各學科教學中人工智能都在發(fā)揮其助力教學精準化、個性化的優(yōu)勢。匯文中學校長璩巍表示：“人工智能教育應以培養(yǎng)學生適應智能化時代的思維方式，提升學生的創(chuàng)新意識、實踐能力和AI素養(yǎng)為宗旨，讓學生成為學習中的主角?！?/P>

以學科融合為抓手，匯文中學構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—社團推進—全員普及—學科融合”四級梯度模式。“學校各年級全面開設人工智能課程，引導學生學習智能語音、計算機視覺、自然語言處理等知識，使學生掌握人工智能基礎理論知識。在此基礎上，通過和其他學科學習的打通，培養(yǎng)學生在學習、生活中用人工智能解決現(xiàn)實問題的能力?！眳R文中學科創(chuàng)中心負責人寧照鴻老師說。

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

“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合近年來天津市教師人工智能課程設計和實施的轉變表示，教師們逐漸形成共識：一是要結合真實情境，二是要關注技術背后的原理，三是要注重數(shù)據(jù)、算法和算力，四是內(nèi)容深度要分階段進階，五是要落實學科核心素養(yǎng)。

“下一步，天津市教科院還將通過組建專家團隊，在校本教研、課程設計等方面不斷突破，實現(xiàn)各校根據(jù)現(xiàn)實情況開設人工智能課程，促進全市人工智能教育水平提升。”高淑印說。

以優(yōu)勢條件為動能，構建人工智能培優(yōu)課程

就在幾天前，西北工業(yè)大學與天津市第一中學創(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)大學將為天津一中學生開發(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生進行講座和線下實驗指導?！翱茖W思維方式和創(chuàng)新能力是新課標和國家教育改革的方向，需要差異化的課程更好地滿足學生的需求。”天津一中校長楊靜武說。

天津一中針對學校教師隊伍能力扎實、學生能力基礎好、環(huán)境設備齊的優(yōu)勢，積極主動與清華大學、北京大學、北京航空航天大學、天津大學等京津高校開展深入合作，借助大學的師資、課程、活動等資源，加速學校人工智能教育發(fā)展。

在打牢基礎方面，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校開課，為學生接觸人工智能技術提供路徑，并鼓勵學生樹立科技報國的理想和為國家解決“卡脖子”技術的決心。

在授課方面，天津一中開設了人工智能機器人編程、無人機編程、機器人編程設計等系列課程，引導學生逐步深入學習并運用人工智能，并通過人工智能創(chuàng)新實驗室，開設培優(yōu)人工智能課程，提高科技人才前置培養(yǎng)能力。

“學校每周開設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，為學生參加國家級等高級別科技賽事、參與大學科研項目等提供條件?！碧旖蛞恢锌茖W教師丁兆軒自豪地告訴記者，幾名學生利用學習的人工智能編程知識和實驗室設備，自行設計并制作的“變聲大黃蜂”，在這學期學?？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)有學生參與到國內(nèi)高?？蒲许椖恐?，如高二年級的3名學生，通過參與天津大學的項目，在學校教師和天津大學教授的指導下完成了“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、市的政策引領與科學規(guī)劃下，天津全面推進人工智能課程建設，積極架構人工智能賦能基礎教育擴優(yōu)提質(zhì)的‘一盤棋’格局?！焙驴鼊偙硎?，天津?qū)猿忠哉n程建設為驅(qū)動，推動人工智能教育發(fā)展，全面提升中小學生在人工智能領域的科技素養(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