高潔 肖明 王有學(xué)

信息技術(shù)應(yīng)用能力是新時代高素質(zhì)教師的核心素養(yǎng)。教育部于2019年4月發(fā)布了《關(guān)于實施全國中小學(xué)教師信息技術(shù)應(yīng)用能力提升工程2.0的意見》，大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)變革對教師信息素養(yǎng)提出了新要求：要適應(yīng)信息技術(shù)發(fā)展趨勢與分層分類培訓(xùn)需求;提高應(yīng)用信息技術(shù)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計等的能力;充分利用人工智能等新技術(shù)成果助推教師教育，提升校長、教師面向未來教育發(fā)展進(jìn)行教育教學(xué)創(chuàng)新的能力;整合高等學(xué)校、企業(yè)等多方資源，組建培訓(xùn)團(tuán)隊，開展信息技術(shù)支持的跨學(xué)科教學(xué)培訓(xùn);加強(qiáng)智能化教育領(lǐng)航名校長名師培養(yǎng);面向社會匯聚教師信息素養(yǎng)提升的教育大資源，積極引入大數(shù)據(jù)、云計算、虛擬現(xiàn)實和人工智能等前沿技術(shù)支持的實物情景和實訓(xùn)操作等培訓(xùn)資源。可以明顯看出，人工智能已成為國家提升教師信息技術(shù)應(yīng)用中的重要能力之一。

面向新時代的中小學(xué)教師人工智能素養(yǎng)要求

中小學(xué)教師人工智能素養(yǎng)要求教師學(xué)會使用AI技術(shù)輔助教學(xué)、管理教學(xué)、評價教學(xué)和理解AI技術(shù)在教學(xué)中合適場景下的應(yīng)用。這也為人工智能素養(yǎng)培訓(xùn)課程提供了設(shè)計思路。中小學(xué)教師的人工智能素養(yǎng)提升是通識教育，內(nèi)容為人工智能在教育領(lǐng)域中的探索與應(yīng)用，而不是通過培訓(xùn)使教師成為編程精英、成為精通神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和機(jī)器學(xué)習(xí)的工程師。最重要的是，使教師知道人工智能是什么、其重要意義及如何應(yīng)用等。教師要了解人工智能、感受人工智能、應(yīng)用人工智能。尤其對于基礎(chǔ)教育一線的教師，應(yīng)結(jié)合基礎(chǔ)教育特點，發(fā)揮“人工智能+教育”優(yōu)勢，進(jìn)行通識教育提升素養(yǎng)。一方面，要讓教師了解并學(xué)會更多可以輔助教育教學(xué)的AI教學(xué)應(yīng)用和管理應(yīng)用;另一方面，要讓教師了解并會自主選擇培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造精神和引起技術(shù)興趣的AI創(chuàng)造工具，兩方面目的都是打開教師視野，為教師提供豐富的各類資源，讓教師自由選擇。

培訓(xùn)課程開展情況

1.課程宗旨和前期調(diào)研

課程培訓(xùn)的定位是通識教育，目的是為了提升教師人工智能素養(yǎng);培訓(xùn)對象為幼兒園、中小學(xué)、直屬事業(yè)單位全學(xué)科教師;培訓(xùn)內(nèi)容為了解人工智能、感受人工智能、應(yīng)用人工智能。為了更好地了解教師的培訓(xùn)需求，我們進(jìn)行了培訓(xùn)前的問卷調(diào)研。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，大部分教師希望多培訓(xùn)信息技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用，多一些案例和視頻，區(qū)級多開設(shè)人工智能教育培訓(xùn)和指導(dǎo)。

2.培訓(xùn)課程開展具體情況

學(xué)員們通過對人工智能教育的理論和實踐經(jīng)驗，探索人工智能在教育教學(xué)中的作用，具體了解了人工智能在教育中的發(fā)展與現(xiàn)狀。通過實際案例學(xué)習(xí)人工智能教育的教學(xué)設(shè)計方法，能夠?qū)⑷斯ぶ悄芗夹g(shù)與學(xué)科融合，形成自己的智能教學(xué)設(shè)計。截至目前，我們面向全學(xué)科教師共舉辦了八期人工智能教育培訓(xùn)。前四期內(nèi)容包括：“人工智能教育與創(chuàng)新人才培養(yǎng)”“人工智能技術(shù)發(fā)展歷程及在教育中的應(yīng)用”“人工智能與學(xué)科教學(xué)融合”“人工智能創(chuàng)新智能教育授課案例體驗及操作討論”“人工智能教育及教育應(yīng)用教學(xué)設(shè)計”“教學(xué)設(shè)計成果匯報與交流”等幾十個專題。在前四期的培訓(xùn)過程中，我們發(fā)現(xiàn)了如課程時間安排、課程內(nèi)容設(shè)置、學(xué)員學(xué)科與課程匹配度、學(xué)員報名積極性與教室人數(shù)等方面的問題，接下來后四期培訓(xùn)中針對這幾個問題進(jìn)行了課程方案的改進(jìn)。

第五期和第七期面向各學(xué)科教師，鼓勵非信息技術(shù)學(xué)科教師參訓(xùn);第六期和第八期面向各學(xué)科教師，鼓勵信息技術(shù)學(xué)科教師參訓(xùn)。相應(yīng)地，我們將人工智能培訓(xùn)分為兩種主題：人工智能在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用內(nèi)容為：通過對人工智能教育的理論和實踐經(jīng)驗，探索人工智能在教育教學(xué)中的作用，學(xué)習(xí)交互式智能課件的制作，學(xué)習(xí)虛擬現(xiàn)實和增強(qiáng)現(xiàn)實實驗設(shè)備在學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用;通過實際案例學(xué)習(xí)人工智能教育的教學(xué)設(shè)計方法，能夠?qū)⑷斯ぶ悄芗夹g(shù)與學(xué)科融合，形成自己的智能教學(xué)設(shè)計。人工智能技術(shù)操作與實踐主題內(nèi)容為：了解人工智能教育環(huán)境構(gòu)建及人工智能背景的人才培養(yǎng)，學(xué)習(xí)如何設(shè)計人工智能課程，海淀區(qū)人工智能實訓(xùn)平臺應(yīng)用的介紹與實踐，Scratch編程活動設(shè)計、3D創(chuàng)意編程體驗，語音識別的技術(shù)原理與體驗，機(jī)器學(xué)習(xí)的相關(guān)理論與應(yīng)用、KOOV STEAM 教學(xué)-編程教育實踐與探索等，課程具體內(nèi)容不在此贅述。

3.部分培訓(xùn)內(nèi)容展示

（1）人工智能實驗室應(yīng)用講解。其形式為：專題講座、技術(shù)體驗。從人工智能政策及社會環(huán)境、人工智能技術(shù)環(huán)境、教育發(fā)展環(huán)境及物理環(huán)境四個角度對人工智能教育環(huán)境基礎(chǔ)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。介紹了人工智能與教育應(yīng)用的結(jié)合點，通過教育信息化2.0政策引出人工智能教育環(huán)境基礎(chǔ)的主要特征和時代要求，從人工智能的計算智能、感知智能及認(rèn)知智能三個層次介紹了當(dāng)今人工智能的發(fā)展現(xiàn)狀。最后從人工智能智慧教室物理環(huán)境進(jìn)行了現(xiàn)狀陳述和未來展望。在培訓(xùn)中，還現(xiàn)場演示了相關(guān)人工智能產(chǎn)品及技術(shù)。

（2）人工智能教育與創(chuàng)新人才培養(yǎng)。其形式為：專題講座。通過人工智能技術(shù)在司法、醫(yī)療、社會服務(wù)等領(lǐng)域的應(yīng)用，細(xì)致講解了人工智能與行業(yè)結(jié)合的切入點和應(yīng)用價值，隨后引入“人工智能+教育”，從提升教學(xué)效率，促進(jìn)學(xué)生個性化學(xué)習(xí)，保障考試公平性，實現(xiàn)智慧化管理等維度講解了人工智能在教育細(xì)分領(lǐng)域中的應(yīng)用。從人才培養(yǎng)的角度講解了人工智能對未來教師、未來學(xué)生的要求，強(qiáng)調(diào)人工智能對教育改革的促進(jìn)作用。

（3）人工智能創(chuàng)新教育授課案例體驗及操作討論。其形式為：理論講授、小組活動。本節(jié)課以小組活動方式，帶領(lǐng)學(xué)員組建隊伍，設(shè)計一節(jié)人工智能課程。通過時代的發(fā)展變化和創(chuàng)造力引入，并通過科普視頻觀看、互動講授、提供參考資料、軟件的操作演示體驗，給學(xué)員們進(jìn)行了人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的知識補(bǔ)充。通過頭腦風(fēng)暴和深度探究兩個進(jìn)階式任務(wù)式課程設(shè)計實戰(zhàn)，讓學(xué)員依據(jù)參考資料，及教研式交流討論通過社會化學(xué)習(xí)的方式進(jìn)行項目實戰(zhàn)。在實戰(zhàn)過程中，由導(dǎo)師進(jìn)行一對一針對性指導(dǎo)，并針對學(xué)員分享進(jìn)行點評。通過對話分享解析了教學(xué)模式、教學(xué)方法、課程亮點和學(xué)生培養(yǎng)四個模塊。通過典型案例介紹了人工智能教學(xué)的設(shè)計技巧，指導(dǎo)學(xué)員們切身實踐如何設(shè)計一節(jié)人工智能課，幫助學(xué)員們學(xué)習(xí)課程設(shè)計的方式，提高課程設(shè)計的能力，揭釋人工智能課程意義，為未來教師做好準(zhǔn)備，使人工智能課堂能真正落地學(xué)校。

（4）人工智能教學(xué)實驗室V1.0核心技術(shù)與展望。其形式為：專題講座。從“人工智能+教育”和“教育+人工智能”的辨析引入，通過人工智能+校園建設(shè)闡述了智慧校園建設(shè)的三個標(biāo)準(zhǔn)：一是落地到學(xué)校的剛需應(yīng)用，覆蓋教、學(xué)、管; 二是互聯(lián)互通，在常態(tài)化應(yīng)用過程中采集伴隨式數(shù)據(jù);三是數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的應(yīng)用，促使針對教、個性學(xué)、科學(xué)管。人工智能教室除了需要具備SMART模型特性外，更需要實現(xiàn)課堂行為數(shù)據(jù)與學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的采集和分析，實現(xiàn)個性化、分層化的教學(xué)。介紹人工智能進(jìn)校園的方式和途徑，從課程建設(shè)、實驗室建設(shè)以及培訓(xùn)活動幾個方面來使人工智能落地學(xué)校，培養(yǎng)學(xué)生對人工智能的鑒賞力、理解力和應(yīng)用力。

（5）人工智能與學(xué)科教學(xué)的融合發(fā)展實施策略。形式為：理論講授、小組活動。在介紹人工智能概念、發(fā)展歷程、國家戰(zhàn)略的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹當(dāng)前人工智能在教育領(lǐng)域中應(yīng)用的具體技術(shù)和案例，如基于計算機(jī)視覺的手語識別及翻譯、視覺動作捕捉與視頻分析、情感計算、基于圖像識別的拍照搜題、語音識別、音頻識別、基于自然語言處理的作文自動批閱、自適應(yīng)學(xué)習(xí)等，并在此基礎(chǔ)上開展人工智能與學(xué)科深度融合的討論。

（6）交互式智能課件制作。其形式為：理論講授、實際操作。圍繞互動式教學(xué)軟件在教學(xué)中的應(yīng)用展開培訓(xùn)，主要培訓(xùn)軟件操作及信息技術(shù)與教育教學(xué)的結(jié)合，包括希沃白板5、希沃授課助手、班級優(yōu)化大師。通過教育信息化相關(guān)政策、互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢、中央電化教育館相關(guān)活動進(jìn)行引入;通過實際案例視頻激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，結(jié)合豐富的課堂互動進(jìn)行講解，詳細(xì)介紹了軟件操作方法。

（7）3D編程在學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用。其形式為：理論講授、實際操作。本節(jié)課主要讓參訓(xùn)教師了解VR的概念、特征、技術(shù)要求、國內(nèi)外發(fā)展歷史等背景，了解VR在行業(yè)特別是教育行業(yè)的應(yīng)用;體驗不同學(xué)科VR課件資源，通過實際操作與課例分享，了解VR+教育的產(chǎn)品及應(yīng)用現(xiàn)狀，同時完成初級、進(jìn)階的任務(wù)。

（8）虛擬實驗平臺的學(xué)科應(yīng)用。其形式為：理論講授、實際操作。本次培訓(xùn)以實驗教學(xué)為切入口，結(jié)合最新的信息技術(shù)手段，讓教師可以上一節(jié)高效和生動的物理課程。利用信息化手段，輔助老師進(jìn)行教學(xué)，避免在實際教學(xué)過程存在的危險，比如易燃易爆、有毒氣體、腐蝕藥品等危害。多角度、多種類的資源，解決了取材難、周期長、成功率低的問題。課件資源、動手實驗、觀察實驗的內(nèi)容幫助老師講解更加精彩的科學(xué)實驗。

（9）AR和VR在學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用。其形式為：理論講授、實際操作。從VR是什么、VR技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀、VR技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用、各校使用VR設(shè)備進(jìn)行教學(xué)的案例及演示如何利用VR設(shè)備上課等方面對虛擬現(xiàn)實教學(xué)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備在教學(xué)中的應(yīng)用、各地使用增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備教學(xué)的案例及現(xiàn)場演示使用AR設(shè)備教學(xué)的上課流程。增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)中的突出優(yōu)點，可以解決傳統(tǒng)課堂的一些問題。最后由教師體驗增強(qiáng)現(xiàn)實設(shè)備和虛擬現(xiàn)實設(shè)備，對設(shè)備使用流程及上課流程有一個直觀的認(rèn)識。針對課程內(nèi)容的不同設(shè)計形式，教師對上課流程有一個了解，對如何使用設(shè)備上課、上課過程的注意事項有清晰的認(rèn)識，體驗后對課程內(nèi)容進(jìn)行交流溝通。

4.培訓(xùn)作業(yè)、評價、反饋及成果

每次培訓(xùn)結(jié)束后，我們會讓參訓(xùn)學(xué)員提交一份以人工智能為主題的教學(xué)設(shè)計，并在最后一次課上進(jìn)行展示匯報。我們?yōu)榕嘤?xùn)設(shè)計了作業(yè)評價量表、培訓(xùn)反饋問卷，參訓(xùn)學(xué)員能夠通過作業(yè)評價量表了解自己的學(xué)習(xí)情況，反饋問卷也為今后的培訓(xùn)改進(jìn)提供依據(jù)。每期培訓(xùn)結(jié)束后，我們會擇優(yōu)將學(xué)員作業(yè)匯編成冊，包括《教學(xué)設(shè)計案例集》《培訓(xùn)學(xué)員文集》《現(xiàn)場成果圖集》《培訓(xùn)反饋統(tǒng)計報告》等，這些成果記錄了自人工智能教學(xué)實驗室成立以來所有針對人工智能教育研究、培訓(xùn)、組織、會議、討論等過程內(nèi)容。

特色與展望

我們認(rèn)為，教師人工智能素養(yǎng)提升課程方案有以下特色：（1）課程宗旨為通識教育。為教師們更多打開眼界，了解、感受、應(yīng)用AI。（2）課程強(qiáng)調(diào)教師作品。通過教學(xué)設(shè)計匯報分享讓教師真正學(xué)以致用。（3）課程組織形式多樣。小組合作、任務(wù)驅(qū)動、體驗實踐讓教師參與其中。（4）課程采用旁聽生制度。讓更多的教師有學(xué)習(xí)機(jī)會，充分發(fā)揮師資力量。（5）課程注重成果匯編。不浪費教師們每一份自己的心血，將作品轉(zhuǎn)化為成果。（6）課程注重學(xué)科分類。技術(shù)學(xué)科與非技術(shù)學(xué)科安排不同期數(shù)的主題課程。

作者單位：北京市海淀區(qū)教育科學(xué)研究院