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中小学人工智能课程建设与师资培养

2024/11/30 9:34:32




2017年,国务院印发《新一代人工智能发展规划》,其中明确提出要“将人工智能相关课程纳入中小学教育体系”。在2017版高中信息技术和2022版义务教育信息科技课程标准中明确设置人工智能相关内容模块。近年来,上海市、广东省、北京市等省市陆续出台相关政策,凸显了国家对中小学人工智能教育的关注与支持。




基于在人工智能教育领域的研究积累和专家资源优势,北京师范大学未来教育高精尖创新中心人工智能实验室主任卢宇带领团队研发构建了中小学人工智能教育知识体系、配套资源和师资培训解决方案,可为合作地区、学校提供高质量与立体化的人工智能教育落地实施服务,满足合作地区、学校人工智能教育课程开设、科创人才培养和教师队伍建设等实际需求。


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中小学人工智能教育服务方案


项目团队结合不同合作区域、学校人工智能教育实施需求,以国家、地方政策为指引,以立德树人、创新人才培养为根本,将推进人工智能教育课程普及为核心工作,通过协同合作方式,在课程建设、教学实施、教研支持、环境创设和师资培养方面提供服务,促进学生人工智能素养的全面发展,推动地方、学校的人工智能和信息科技教育特色打造。

基于项目团队在人工智能教育领域的研究和实践积累,项目团队提供“五个一”服务,具体包括:一套人工智能课程教材、一个人工智能项目式学习平台、一套可视化编程工具、一间人工智能教室、一体化教师专业发展指导,支持地区、学校结合自身特点和优势打造特色融合课程、资源、师资团队、教研模式、智能空间等维度的人工智能教育生态体系,推动人工智能深度融入合作区域和学校的教育教学过程中。


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图1 中小学人工智能教育服务解决方案


服务一:推进人工智能教育课程的落地实施


1.支持构建基于国家新课标的人工智能课程体系

项目团队对人工智能中小学阶段人工智能的核心内容领域进行了科学界定,提出六大核心内容领域,并对最新国家信息科技课程标准中与人工智能相关内容进行了系统梳理,构建了一套基于新课标的人工智能知识体系。合作过程中,项目团队可协助合作地区学校开展需求调研,根据小初高不同学段特点,明确各学段教学内容、教学活动特点,支持各学段开发特色的全面通识型、拓展型与创新人才培养高端类三阶课程体系。


2.支持开发素养导向的项目化学习资源

项目团队以人工智能素养提升为导向,精心打造了系列内容丰富、结构严谨的覆盖6大知识领域的课程案例资源。合作期间可结合地方特色、学校理念和文化共同开发具有学校自身特色的项目化学习资源。支持通过评比、展示、送课等交流活动促进资源的迭代完善和共享推广应用,为教师提供有力的教学支撑。


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图2 中小学人工智能教育中的核心内容领域与主要教学目标


服务二:支持人工智能教育师资队伍建设


基于北师大在人工智能教育领域的研究沉淀和专家人才,项目团队提供全面的人工智能教师培训方案和学习交流平台,面向教师开展全面及针对性的人工智能知识技能专家培训,平台支持在线操作、作品分享和经验交流,同时提供专业的培训评价、考核认证,优秀者计入北师大继教学时。

项目团队基于实践经验形成了一套分层次的教师培训方案,针对教师的不同发展阶段,划分为新手教师、胜任教师、骨干教师和专家教师四个级别,全面覆盖教学法训练、教研指导、示范课例创建、线上线下互动等多个维度。合作期间可根据需求通过基础提升班、骨干研修班、名师工作坊等方式多途径、分层次梯次培养教师团队。


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图3 人工智能教师分层培训和专业发展


服务三:支持人工智能赋能教育教学提升


项目团队基于人工智能在教学中应用的研究成果,通过实施人工智能教育应用理念和技能体系化培训,提升学校管理者、教师的人工智能素养,提高技术融入教学能力,培养合理应用的意识和能力。支持学校和科组教师在“教-学-评-育-研-管”开展体系化实践。一方面可以赋能教育业务高效开展,提升效率;另一方面支持探索实践精准评价、个性教学和自主学习,创新教学模式。

同时,建立线上线下相结合、灵活多样的教研模式,形成包含专家、技术教师、学科教师的教学应用实施组,以学科教学的问题出发,及时诊断并解决教学问题,探索应用场景,打磨融合模式,积累形成示范案例,助推教师人工智能和数字素养提升和专业成长。


服务四:结合需求灵活选用的项目式平台、可视化编程工具和智能空间


1.人工智能项目式学习平台

依托项目式学习平台,基于学科课程标准和学科知识图谱,以及学习者认知能力发展模型,完成项目式学习过程支持,帮助学习者在真实任务场景下完成学习及全学习过程的数据采集和诊断,从而不断促进学习者问题利用人工智能解决实际问题能力。

项目组可提供多种形态的编程工具和实验平台,支持图形化编程、Python等编程功能,具有易用性、简单性、功能性、普适性、延续性和生态型特点。


2.人工智能教学空间(教室)

传统学校的计算机教室已经很难满足新课标信息科技教育和人工智能教育课程实施的需要,因此有必要结合新课标内容和新教学方式要求,规划设计和建设兼具开展信息科技课程和人工智能课程的新型学习空间,通过软件和硬件的配备,更好地支持信息科技和人工智能课程的开展。项目团队可根据学校需要提供人工智能/信息技术学科专业教室的设计,提供空间设计方案;进行专业的硬件配置、平台定制等设计与实施。


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图4 面向人工智能教育的智能教学空间设计


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典型案例


近年来,项目组联合多方合作伙伴,以专业研究优势为引领,充分发挥高校、一线学校和企业三方协同的工作模式,开发了系列通用人工智能课程资源,构建了支撑平台,并及时根据专家团队、学校教师的需求提供了必要的技术支持和教师专业发展服务。一线学校教师在标准化的课程体系和教学资源的基础上,根据学生的实际水平和教学环境的具体情况,对通用课程资源进行了二次开发,不仅降低了教师在开设人工智能课程时的投入成本,也使得课程更加贴近学生的实际需求。三方协同开发模式集约高效,实现了共建共享,通过自上而下的指导与自下而上的实践相结合,形成了中小学人工智能教育和普及的推动共同体。


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图5 人工智能课程资源建设模式:高校-一线学校-平台开发企业三方协同


自2019年项目开展以来,项目团队组织开展超过20场次培训,广泛覆盖了全国30个省市,共有超过4600名中小学人工智能与信息科技类教师参与和受训。例如,项目团队在北京师范大学附属的学校中进行了课程实施的推广应用,采用联合开设校本课程方式,基于项目式学习,以真实问题或项目驱动,旨在使学生能够逐步认识到不同内容领域之间的内在联系和相互关系,综合运用所学人工智能知识,进行相关系统的设计和实际问题的解决。

通过系列的教师培训和课程实施试点,中小学人工智能教学内容和课程得到了充分打磨和推广应用,参训教师在人工智能学科的理解、教学设计以及实践应用能力上都有了显著提高,为开设高质量的人工智能课程奠定了坚实的基础。


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图6 项目团队在深圳市开展的中小学人工智能教师培训活动


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