中小学人工智能校本课程开发实践研究
郝晓东
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郝晓东,. 中小学人工智能校本课程开发实践研究[J]. 人工智能研究,2023.2. DOI:10.12721/ccn.2023.157186.
摘要:
信息技术和人工智能技术的快速发展,人类社会正在快速步入一个崭新的智能时代。本文以校训“专心地学习,痛快地游玩”为育人思想,将学、习、游、玩视为学生成长中的关键要素,通过“科学+技术”课程整合,为学生构建一个良好的课程体系,整体提升学生科学技术水平,培养符合时代特点的创新性人才。因此,本文将对中小学人工智能校本课程的开发进行简单分析。
关键词: 中小学人工智能校本课程
DOI:10.12721/ccn.2023.157186
基金资助:该文为2022年度河南省教育科学规划 《“双减”背景下小学中段人工智能校本课程开发研究》(2022YB1172)的研究成果。

人工智能作为新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量,近年来逐渐受到各国的高度重视。随着时代的发展,各行业都在积极引入信息化技术,挖掘行业的发展空间。同时社会的信息化水平也在快速提升,技术对教育的变革力逐渐得以显现。青少年是学校教育的主要对象,同时也是未来国家发展的支柱。而作为学校教育的基础,促进小学生素质教育智慧化显得尤为重要。

一、人工智能课程的开设背景

人工智能这一术语是在1956年达特茅斯会议上被首次提出的,它标志着人工智能这门新兴学科的正式诞生。60多年来,人工智能取得长足的发展,成为一门交叉和前沿科学。特别是近几年,随着大数据的应用和深度学习的崛起,人工智能又得到飞跃式发展。总的说来,人工智能的目的就是让计算机这台机器能够像人一样思考。

随着人工智能技术的发展,它已经成为世界各国增强国家竞争力和维护国家安全的重要武器,我国也在2017年发布《新一代人工智能发展规划》。在国家“十四五”规划建议中提出要强化国家战略科技力量,瞄准人工智能等前沿领域,实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。在教育方面,实施国家智能教育项目,并在中小学开设与人工智能有关的课程;建立和完善人工智能科学普及基础设施,支持人工智能竞赛活动发展,鼓励各种形式的人工智能科学创作。在《普通初中信息技术课程标准(2017年版)》中也将人工智能课程作为选择性必修模块加入其中,虽然大多数省份并未将信息技术学科作为中考科目之一,但是人工智能作为校本课程完全可以纳入学生日常学习中。

人工智能课程的开发与实施,首先要从人工智能课程的内涵入手。人工智能作为自然科学、社会科学、技术科学三向交叉的综合学科,涉及计算机科学、信息论、神经生理学、语言学、心理学、控制论等多个领域,是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学,研究内容包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。清华大学林尧瑞教授等人认为:“人工智能是研究、制造智能机器或智能系统,来模拟人类智能活动的能力,以延伸人类智能的科学。

二、中小学人工智能校本课程开发实践策略

(一)从核心素养出发的课程目标

学科目标是课程育人价值的集中体现,是落实国家学生发展核心素养的目标细化。《中小学人工智能课程开发标准(试行)》提出,人工智能课程的培养目标不仅要与信息科技课程核心素养的总体目标相呼应,同时也要关注中国学生发展核心素养的具体内容,可以从意识、能力、思维、责任四个基本点出发。信息科技课程要培养的核心素养包括信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任四个方面。它们是学生在接受信息科技教育过程中逐步形成的信息技术知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的综合表现。人工智能课程应该以适应未来智能社会的关键能力培养为目标,可以从人工智能意识、技术应用能力、实践创新思维、智能社会责任四个维度进行目标的设定。

项目化学习作为一种鼓励学生持续发现问题、自主解决问题的方式,特别强调提升学生发现问题、解决问题的能力、合作探究的能力、多学科知识融合的能力等。基于项目化思路开展的课程也需要从这些能力的培养入手。

(二)立足真实情境的课程内容

在人工智能课程中开展项目化学习,需要学生围绕真实问题深入持续地探究,锻炼调动知识的能力,参与实践内容,与他人、环境相互作用,以达到解决问题并产生项目成果的目的。本课程立足“智能家居”这一真实情境,设置了“了不起的人工智能”“美妙的智能家居”“神奇的智能灯”“强大的遥控器”“巧妙的语音识别”“智能伸缩窗帘”“聪明的垃圾箱”“优秀的智能门禁”“温馨的未来家居”“优秀的智能创造”十个子项目。本课程既包含人工智能的学科领域知识,如语音识别、AI模型识别、人脸识别等,又兼具模块化编程与搭建活动,能较好地提升学生的学习兴趣;每个子项目尾声设置“拓展思考”,引导学生提高对人工智能社会和技术伦理的认识。

(三)多元并行的课程评价

学习评价不仅可以评测学生学习效果,调整学生学习过程,还可以起到激励学生学习和改进教师教学的目的。在项目化学习活动中开展评价,需要从学生的学习过程和项目成果两方面入手。学习过程评价主要关注课堂,重点考查学生的学习参与度、小组互动情况、课堂作品完成等。在此过程中,需要小组长以监督者的身份对组员打分,每次课堂结束前公布积分结果。项目成果评价则关注学生的项目完成情况,主要考查学生对知识的运用和迁移能力。每个学期结束时,学生需以小组为单位完成一份智能创造作品。学生小组构思智能创造的项目,思考应用场景,细化人员分工,简要说明设计思路,进行作品的搭建和相关编程。在作品制作过程中,开展组内讨论与评价;小组作品完成后,开展组间交流与评价,各组之间根据小组介绍打分,组内再进行二次思考与改进讨论。课程完成之后,通过科技节、创客比赛、机器人比赛等活动,激发学生的创作热情,拓宽学生视野,以达到实现知识迁移、促进学生全面发展的目的。

在人工智能应用日益普及的今天,人工智能课程进入初中课堂是大势所趋。初中生需要客观地认识人工智能,相应地,学校也要进行普及式的人工智能启蒙教育,如了解人工智能前沿知识、利用人工智能技术解决实际问题、感受人工智能技术的价值等。考虑到学校之间的基础条件和师资各不相同,建设以学校为实施主体的人工智能校本课程就变得尤为重要。

(四)开展项目式学习活动

在中小学开设人工智能课程应该理论学习和实践应用二者并重,要从生活实例出发,开展基于问题的学习,将学科知识转化为若干教学项目,以项目展开教学,将每一项目转化为解决问题的一组学习任务。根据项目学习规划的安排,通过调查、案例分析、文献阅读和网上资料搜索等方式,开展项目学习探究活动。教师可通过项目式学习活动,引导学生在解决问题的过程中感受人工智能对人们日常生活的影响,帮助他们探究知识,提高利用信息技术解决问题的能力。

人工智能的迅速发展必将深刻改变人们的生活。推动人工智能知识的普及,激发广大青少年群体对于人工智能行业的兴趣,助力培养更多的人工智能人才,已成为一项时不我待的任务。下移人工智能行业的人才培养,建立覆盖中小学阶段的人工智能课程体系,对于我国人工智能的发展具有根本性和全局性的意义。

三、结论

综上所述,我们会继续推进学校科技工作,努力探索人工智能课程在学校科技课程的落地,做好学校科技教育课程建设工作,促进人工智能教育在校内的普及,结合学校现有人工智能课程,让更多的学生参与人工智能课程学习中,使得学生的学习更科学、更系统,从而整体提升学校学生科学技术水平。

参考文献:

[1]张文静.关于开设中小学人工智能课程的思考[J].中小学电教,2008(3):21.

[2]银涛.浅谈人工智能在中小学教育中的应用[J].教育现代化,2019(6):196-198.

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