【摘 要】中小學(xué)全面實(shí)施人工智能教育已成為我國(guó)重要教育戰(zhàn)略，2022年4月，教育部發(fā)布《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》，首次將人工智能作為邏輯主線開展課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并明確提出人工智能素養(yǎng)目標(biāo)，成功推動(dòng)人工智能教育進(jìn)入中小學(xué)課堂，并要求用不少于10%的課時(shí)設(shè)計(jì)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)。“如何設(shè)計(jì)”是教師面臨的難點(diǎn)和現(xiàn)實(shí)問題。本文嘗試研究區(qū)域水域文化在人工智能主題跨學(xué)科學(xué)習(xí)資源中的開發(fā)路徑和策略，以期為教師實(shí)施跨學(xué)科學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)提供參考。

【關(guān)鍵詞】人工智能教育；跨學(xué)科學(xué)習(xí)；資源開發(fā)；水域文化

【中圖分類號(hào)】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【論文編號(hào)】1671-7384（2023）011-057-03

新課標(biāo)推動(dòng)人工智能教育進(jìn)入中小學(xué)課堂

人工智能屬于交叉學(xué)科，專業(yè)技術(shù)知識(shí)較難，中小學(xué)開設(shè)人工智能教育難度較大。目前，我國(guó)中小學(xué)人工智能教育仍處于摸索階段，未廣泛開展。自2016年起，教育部陸續(xù)發(fā)布中小學(xué)人工智能教學(xué)指導(dǎo)文件。如小學(xué)“算法與程序設(shè)計(jì)入門以及機(jī)器人入門”，初中“算法與程序設(shè)計(jì)以及機(jī)器人設(shè)計(jì)與制作”等。2022年4月，教育部發(fā)布《義務(wù)教育信息科技課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）首次將人工智能作為邏輯主線開展課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并明確提出人工智能素養(yǎng)目標(biāo)。人工智能將在培養(yǎng)中小學(xué)生信息科技核心素WuAHF11xpSo6hQNuPr4TYw==養(yǎng)中發(fā)揮重要作用，中小學(xué)人工智能教育在信息科技課程中迎來新機(jī)。

人工智能主題跨學(xué)科學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)研究和跨學(xué)科學(xué)習(xí)資源開發(fā)現(xiàn)狀

新課標(biāo)要求各學(xué)科“設(shè)立跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng)，強(qiáng)化學(xué)科間的相互關(guān)聯(lián)”，用不少于10%的課時(shí)設(shè)計(jì)跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)。此舉是課標(biāo)修訂的一大亮點(diǎn)，對(duì)于打破學(xué)科藩籬、增強(qiáng)課程的綜合性和實(shí)踐性具有重大意義。新課標(biāo)在一定程度上回應(yīng)了跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)“教什么”和“如何教”的問題，但“如何設(shè)計(jì)”則是教師面臨的難點(diǎn)和現(xiàn)實(shí)問題。目前，信息科技學(xué)科國(guó)家教材還未發(fā)布，在落實(shí)跨學(xué)科學(xué)習(xí)任務(wù)的當(dāng)下，跨學(xué)科學(xué)習(xí)資源的開發(fā)也是教師面臨的首要問題。

中小學(xué)人工智能主題跨學(xué)科學(xué)習(xí)資源開發(fā)的路徑與策略

本文以北京市石景山區(qū)水域文化資源為例，探究在中山學(xué)校開發(fā)跨學(xué)科學(xué)習(xí)資源的路徑和策略。

1.利用水域文化進(jìn)行人工智能主題跨學(xué)科學(xué)習(xí)資源開發(fā)的必要性

2020年，黨的十九屆五中全會(huì)提出到2035年建成文化強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo)。習(xí)近平總書記明確強(qiáng)調(diào)“一個(gè)國(guó)家、一個(gè)民族的強(qiáng)盛，總是以文化興盛為支撐的，中華民族偉大復(fù)興需要以中華文化發(fā)展繁榮為條件”。中華民族緣水而生，依水而存，因水而興。水文化是中華文化和中華民族精神的重要組成部分，開展水文化教育是繁榮中華文化事業(yè)的重要任務(wù)。

目前，我國(guó)學(xué)術(shù)界對(duì)于水文化教育的研究起步較晚，相關(guān)研究文獻(xiàn)較少。中小學(xué)課程體系更少見“水文化教育”相關(guān)內(nèi)容，水文化教育還未引起人們足夠的重視，這導(dǎo)致學(xué)生對(duì)水文化認(rèn)識(shí)不足，對(duì)“水”體驗(yàn)不深，對(duì)“水”追根意識(shí)漸生斷裂，對(duì)水文化的理解僅僅停留在節(jié)水護(hù)水之上，忽略了其對(duì)于中華民族誕生、興起、延續(xù)的重要意義。

水文化涉及傳統(tǒng)文化、教育學(xué)、文學(xué)、法學(xué)等多學(xué)科知識(shí)，包含了豐富的內(nèi)容，給教育帶來了巨大的發(fā)展空間。常言道，靠山吃山，靠水吃水，筆者認(rèn)為，水文化可以帶動(dòng)跨學(xué)科整合，為學(xué)校開展人工智能教育帶來新的模式，成為培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的新型跨學(xué)科學(xué)習(xí)途徑之一。

2.利用水域文化進(jìn)行人工智能主題跨學(xué)科學(xué)習(xí)資源開發(fā)的可行性

從政策導(dǎo)向來看，2023年5月，教育部聯(lián)合科技部、生態(tài)環(huán)境部等18部門發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)新時(shí)代中小學(xué)科學(xué)教育工作意見》，強(qiáng)調(diào)要適應(yīng)科技發(fā)展和產(chǎn)業(yè)變革需要，從課程教材、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、師資培養(yǎng)、實(shí)踐活動(dòng)、條件保障等方面強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)，充分整合校內(nèi)外資源，為中小學(xué)生提供更加優(yōu)質(zhì)的科學(xué)教育，全面提高學(xué)生科學(xué)素質(zhì)，培育具備科學(xué)家潛質(zhì)、愿意獻(xiàn)身科學(xué)研究事業(yè)的青少年群體。

我區(qū)教委長(zhǎng)期重視人工智能等科技教育。我區(qū)水務(wù)部門也在全區(qū)大力推進(jìn)河長(zhǎng)制宣傳教育工作，河長(zhǎng)制是水文化的制度文化。區(qū)“十四五”生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃中也強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新河長(zhǎng)制，發(fā)動(dòng)社會(huì)力量，邀請(qǐng)有志愿、有能力的社會(huì)各界人士（包括中小學(xué)生）參加“志愿河長(zhǎng)”活動(dòng)，齊抓共建，維護(hù)美麗石景山。以上政策為區(qū)域水域文化資源開發(fā)提供了有力保障。

從資源條件來看，眾所周知，北京是一座“依水而建”的文明古都，永定河是北京的母親河，孕育了北京深厚的文化底蘊(yùn)和獨(dú)特的人文資源，蓮石湖是永定河城市段最大的湖，是石景山區(qū)重要的利民工程。此外，南馬場(chǎng)水庫(kù)是石景山區(qū)治理的第一條生態(tài)清潔小流域，是1976年為解決黑石頭地區(qū)缺水問題而建，以小流域?yàn)閱挝?，以水源保護(hù)為中心，構(gòu)筑“生態(tài)修復(fù)、生態(tài)治理、生態(tài)保護(hù)”三道防線，如今的南馬場(chǎng)水庫(kù)，碧水青山，空氣清新，環(huán)境優(yōu)美，儼然成了西部的“世外桃源”。兩處主要水域養(yǎng)育著石景山區(qū)人民，孕育著石景山區(qū)和石景山區(qū)的文化，也為教育注入了強(qiáng)大的力量，其育人功能有助于打造區(qū)域特色化教育新生態(tài)，賦能區(qū)域教育高質(zhì)量發(fā)展。

人工智能屬于尖端科技，中小學(xué)教師駕馭人工智能課堂難度較大。中國(guó)航天科工集團(tuán)、中國(guó)電子科技集團(tuán)與石景山區(qū)攜手打造高端科技產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。彌足珍貴的是，兩家科技集團(tuán)都有著助力青少年科技教育工作的熱情，多次伸出援手，幫助我區(qū)科技教育再上新臺(tái)階。

從需求條件上看，我區(qū)擁有城六區(qū)最豐富的山林水域資源，區(qū)水務(wù)部門對(duì)轄區(qū)內(nèi)水域存在較大的水資源勘測(cè)、大壩檢修、水質(zhì)檢測(cè)等需求。人工智能可以解決以上問題，我們可以通過社會(huì)實(shí)際需求帶動(dòng)優(yōu)質(zhì)資源整合，形成人工智能主題跨學(xué)科學(xué)習(xí)活動(dòng)，進(jìn)行資源開發(fā)。一方面在信息科技課堂中落地實(shí)施，落實(shí)跨學(xué)科學(xué)習(xí)任務(wù)，提升學(xué)生信息科技素養(yǎng)。另一方面，號(hào)召學(xué)生學(xué)習(xí)區(qū)域水域生態(tài)、文史哲、河長(zhǎng)制等知識(shí)，助力區(qū)域河湖保護(hù)，參與區(qū)域生態(tài)文明建設(shè)，形成學(xué)生參與社會(huì)生產(chǎn)、承擔(dān)社會(huì)責(zé)任、提升自我價(jià)值的有效途徑。

3.利用水域文化進(jìn)行人工智能主題跨學(xué)科學(xué)習(xí)資源開發(fā)的策略

人工智能主題跨學(xué)科學(xué)習(xí)資源的開發(fā)應(yīng)以區(qū)域水文化為底色，以義務(wù)教育信息科技新課標(biāo)為指引，圍繞人工智能素養(yǎng)目標(biāo)，設(shè)計(jì)跨學(xué)科學(xué)習(xí)內(nèi)容、目標(biāo)以及評(píng)價(jià)方式?？鐚W(xué)科學(xué)習(xí)資源的開發(fā)要注重信息科技學(xué)科與區(qū)域水文化之間的關(guān)聯(lián)性和融合性。我們以區(qū)域的實(shí)際需求，帶動(dòng)兩者的有機(jī)整合，促進(jìn)跨學(xué)科學(xué)習(xí)資源開發(fā)過程中多元主體的協(xié)同作用，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)信息科技對(duì)人類社會(huì)的貢獻(xiàn)與挑戰(zhàn)，既突出信息科技學(xué)科對(duì)社會(huì)生產(chǎn)生活的重要性，又能突顯區(qū)域水文化的地方特色，促進(jìn)學(xué)生在數(shù)字世界與現(xiàn)實(shí)世界中健康成長(zhǎng)。

（1）建立人工智能主題跨學(xué)科學(xué)習(xí)資源開發(fā)的規(guī)劃政策、決策制度

教育職能部門需重視中小學(xué)人工智能教育實(shí)施的迫切性，執(zhí)行新課標(biāo)精神，肯定水域文化對(duì)于實(shí)施信息科技跨學(xué)科學(xué)習(xí)、促進(jìn)中小學(xué)人工智能教育的有效性，積極聯(lián)合區(qū)域其他職能部門實(shí)施人工智能主題跨學(xué)科學(xué)習(xí)資源開發(fā)頂層設(shè)計(jì)?；趯W(xué)校人工智能教育發(fā)展需求，創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)及已有的活動(dòng)資源，大力整合校內(nèi)外多部門相關(guān)優(yōu)質(zhì)資源，制定戰(zhàn)略性發(fā)展規(guī)劃，統(tǒng)籌推進(jìn)基于區(qū)域水文化的人工智能主題跨學(xué)科學(xué)習(xí)資源開發(fā)的實(shí)踐創(chuàng)新。

需要解決的制度性問題有三個(gè)層面。一是技術(shù)層面的保障政策。即引入科研機(jī)構(gòu)力量完成信息科技跨學(xué)科學(xué)習(xí)中有關(guān)人工智能技術(shù)的應(yīng)用設(shè)計(jì)，通過制度保障技術(shù)資源、師資力量。二是涵蓋教師和學(xué)生個(gè)體層面的保障政策。制定保障制度激勵(lì)教師、學(xué)生積極主動(dòng)使用人工智能主題跨學(xué)科學(xué)習(xí)資源。三是制定機(jī)構(gòu)層面的保障制度，可由教研機(jī)構(gòu)牽頭制定“人工智能主題跨學(xué)科學(xué)習(xí)”教學(xué)計(jì)劃，以教研活動(dòng)的形式完善跨學(xué)科學(xué)習(xí)方案、規(guī)范教學(xué)實(shí)施過程、拓展活動(dòng)資源等，持續(xù)激發(fā)實(shí)踐創(chuàng)新。

（2）建立人工智能主題跨學(xué)科學(xué)習(xí)資源開發(fā)精準(zhǔn)決策制度，重視資源庫(kù)的建設(shè)

實(shí)踐活動(dòng)是檢驗(yàn)課堂教學(xué)成效的最佳方法。因此，跨學(xué)科學(xué)習(xí)資源中的活動(dòng)資源是學(xué)生綜合實(shí)踐活動(dòng)實(shí)施的基礎(chǔ)和內(nèi)容，各地區(qū)都蘊(yùn)藏著自然、社會(huì)、人文等多種活動(dòng)資源。大量教學(xué)實(shí)踐證明，地域特色資源的開發(fā)與利用，對(duì)學(xué)生、教師、學(xué)校都有重要意義。因此，教育職能部門應(yīng)當(dāng)聚焦教師、學(xué)生、活動(dòng)資源、實(shí)施效果四大要素，充分開展調(diào)研，挖掘已有資源，結(jié)合實(shí)際需要整合現(xiàn)有資源，驗(yàn)證主題活動(dòng)的時(shí)效性，關(guān)注資源生產(chǎn)，關(guān)注教師、學(xué)生在活動(dòng)中的成長(zhǎng)需求和實(shí)際的獲得感；及時(shí)發(fā)揮對(duì)活動(dòng)資源應(yīng)用效果的評(píng)估、甄別與決策作用，對(duì)效果不好的學(xué)習(xí)資源進(jìn)行及時(shí)干預(yù)、修正，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)決策，提升學(xué)生學(xué)習(xí)成效；并在不斷的修正、提煉、總結(jié)過程中逐步形成跨學(xué)科學(xué)習(xí)資源庫(kù)，踐行“新課標(biāo)”，落實(shí)“新課程”，建構(gòu)“新課堂”。

此外，人工智能主題跨學(xué)科學(xué)習(xí)資源的內(nèi)容開發(fā)尤其應(yīng)注重與信息科技課堂教學(xué)的關(guān)聯(lián)性。針對(duì)不同的教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)任務(wù)、學(xué)段、素養(yǎng)目標(biāo)等，選擇適當(dāng)?shù)闹R(shí)模塊，既要關(guān)注學(xué)生的認(rèn)知水平，又要注重把握知識(shí)的繼承、遷移及進(jìn)階性。

（3）形成資源內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制定資源開發(fā)框架

將區(qū)域水文化融入信息科技跨學(xué)cBI9WZAFdRB/bdaxXTh4DA==科學(xué)習(xí)課堂當(dāng)中，探索相對(duì)應(yīng)的學(xué)習(xí)資源開發(fā)理念，形成資源內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制定資源開發(fā)內(nèi)容框架。課堂教學(xué)資源緊緊圍繞信息科技新課標(biāo)下的核心素養(yǎng)目標(biāo)，依托區(qū)域水務(wù)部門的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)人工智能主題跨學(xué)科學(xué)習(xí)內(nèi)容。

如以“湖水總量測(cè)量”實(shí)施小學(xué)六年級(jí)“過程與控制”跨學(xué)科學(xué)習(xí)，學(xué)生在利用傳感器收集湖水?dāng)?shù)據(jù)的實(shí)踐中，認(rèn)識(shí)從物理世界獲取“數(shù)據(jù)”的方式方法，認(rèn)識(shí)生活中普遍存在的“輸入—計(jì)算—輸出”計(jì)算模式。包含輸入、計(jì)算、輸出三個(gè)典型環(huán)節(jié)的系統(tǒng)，用編程進(jìn)行驗(yàn)證，培養(yǎng)學(xué)生用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題的意識(shí)和能力，著重比較使用人工智能和不使用人工智能處理同類問題效果的異同，做到合理選用人工智能，增強(qiáng)自我判斷意識(shí)和責(zé)任感。再如以“水質(zhì)智能檢測(cè)”實(shí)施初中七年級(jí)“物聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐與探索”教學(xué)，學(xué)生搭建小型智能水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)，通過場(chǎng)景分析，認(rèn)識(shí)物聯(lián)網(wǎng)的萬(wàn)物互聯(lián)的基本原理；通過搭建檢測(cè)水質(zhì)的物聯(lián)系統(tǒng)，讀取、發(fā)送、接收、匯集和使用數(shù)據(jù)，在線自動(dòng)檢測(cè)，并計(jì)算數(shù)據(jù)，編寫程序?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程操控，了解物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)以及人工智能的關(guān)系，體驗(yàn)萬(wàn)物互聯(lián)的獨(dú)特魅力；合理選用人工智能處理社會(huì)實(shí)際問題，在實(shí)踐中了解自主可控對(duì)國(guó)家安全的重要意義，明確科技活動(dòng)中應(yīng)遵循的價(jià)值觀、道德責(zé)任和行為準(zhǔn)則。

（4）圍繞課堂教學(xué)，開發(fā)相對(duì)應(yīng)的資源

環(huán)境資源：將區(qū)域水務(wù)部門的現(xiàn)實(shí)需求轉(zhuǎn)化為人工智能主題，利用地域資源，構(gòu)建基于水環(huán)境的實(shí)踐活動(dòng)場(chǎng)景，貼近學(xué)生現(xiàn)實(shí)，扎根學(xué)生生活，更好的實(shí)施教學(xué)活動(dòng)。技術(shù)資源：引入科技機(jī)構(gòu)力量，一方面尋求變革人工智能教與學(xué)的方式，突破由于人工智能專業(yè)知識(shí)過難教師無法承擔(dān)教學(xué)任務(wù)的困境；另一方面力圖為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)近距離接觸國(guó)家尖端科技，與真正的科研工作者相處、學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，培養(yǎng)學(xué)生正確的價(jià)值觀，牢記科學(xué)技術(shù)學(xué)習(xí)的使命和擔(dān)當(dāng)。文化資源：將以水資源為載體的水文化內(nèi)涵充分融入活動(dòng)資源開發(fā)之中，力求通過水文化教育增強(qiáng)學(xué)生文化自信，堅(jiān)定環(huán)境保護(hù)信念，引導(dǎo)學(xué)生從小樹立關(guān)心國(guó)家政策、服從國(guó)家利益的責(zé)任感和使命感，參與社會(huì)生產(chǎn)，承擔(dān)社會(huì)責(zé)任，厚植愛國(guó)主義情懷。

黨的二十大報(bào)告強(qiáng)調(diào)“教育、科技、人才是全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐”?？萍歼M(jìn)步靠人才，人才培養(yǎng)靠教育，基礎(chǔ)教育擔(dān)負(fù)著培養(yǎng)、選拔人才的天然使命?？萍冀逃龖?yīng)樹立“科技創(chuàng)新+文化育人+地方特色”的課程資源觀，積極開發(fā)和應(yīng)用本土化的資源，加強(qiáng)與科技企業(yè)、科研院所的深度合作，實(shí)現(xiàn)教育資源互補(bǔ)。廣泛爭(zhēng)取區(qū)域其他行政職能部門的資源和支持，整合需求，達(dá)成共同育人目標(biāo)，積極探索多方聯(lián)動(dòng)的教育新模式，打造具有區(qū)域特色的優(yōu)質(zhì)科技教育品牌。這是一個(gè)多方聚力、協(xié)同發(fā)展、共同進(jìn)步的教育共同體，它凝聚了眾多關(guān)心、支持青少年科技教育的社會(huì)力量，共同致力于培養(yǎng)擔(dān)當(dāng)民族復(fù)興大任的時(shí)代新人，一定能取得豐碩成果。

注：本文系北京市教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2023年度青年專項(xiàng)課題“基于信息科技素養(yǎng)的中小學(xué)人工智能主題跨學(xué)科學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究”（課題編號(hào)：CDCA23150）的階段性成果

作者單位：北京教育學(xué)院石景山分院 北京景山學(xué)校遠(yuǎn)洋分校 北京市石景山區(qū)實(shí)驗(yàn)中學(xué)

編 輯：馮艷艷