隨著人工智能浪潮席卷全球,并融入千行百業(yè)和百姓生活,傳統(tǒng)的教育模式也正在面臨極大挑戰(zhàn),探索人工智能賦能教育變革升級,成為當務(wù)之急。
作為全國教育風向標,北京加快探索人工智能賦能教育發(fā)展步伐。今年5月,北京市教委選取首批25所中小學試點學校,在智能作業(yè)、輔導答疑、教學行為分析、英語伴學、智慧備課及教學管理、虛擬數(shù)字人問答等10余個場景啟動教育領(lǐng)域人工智能試點應用。這不僅讓學校治理更加智能,也讓“教”與“學”有了更多新樣態(tài)。
試點學校是如何推動人工智能與教學實踐深度融合的?人工智能時代教育應該培養(yǎng)什么樣的人才?《中國經(jīng)濟周刊》記者日前走訪了位于東城、西城、朝陽三區(qū)的4所北京市人工智能試點校,并專訪了4所中學的校長,暢談人工智能時代的“教”與“學”。
隨著ChatGPT等生成式人工智能技術(shù)的快速進步,教育成為受影響較大領(lǐng)域之一。對學校而言,提供什么樣的教育才能順應時代的挑戰(zhàn)?北京市第二中學校長周傳章的回答簡潔明了:“用數(shù)據(jù)賦能精準化教學,用數(shù)據(jù)賦能學生全面發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展?!?/p>
北京市第二中學(以下簡稱“北京二中”),位于北京市東城區(qū),學校前身是清朝左翼宗學,創(chuàng)建于1724年。在去年入選北京市智慧校園示范校之后,今年5月又成為北京市25所人工智能應用試點校之一。北京二中智慧校園建設(shè)“智”在何處?都進行了哪些探索?未來還將有哪些前瞻性布局?
走進北京二中,恰逢開學季,校園裝點一新。在辦公樓外墻上鑲嵌著的“讓教育充滿思想、讓思想充滿智慧”的標語,透溢著北京二中的教育理念。站在300年的歷史積淀之上,北京二中又該如何發(fā)展?
“我們將建立以教育大數(shù)據(jù)為核心的學校治理體系,將物理空間和虛擬空間相融合,包括學習環(huán)境建設(shè)、信息化設(shè)備應用、教學方式變革和現(xiàn)代學校治理等多個要素,建設(shè)以學生個性化終身學習為目標的教育體系,建設(shè)新型的教育生態(tài)?!敝軅髡聦Α吨袊?jīng)濟周刊》記者說。
北京二中的智慧校園,作為技術(shù)變革的重要組成部分,極大地改變了傳統(tǒng)的教學模式和學習方式。
在語文課上,學生輸入幾個關(guān)鍵詞,就能讓機器生成不同風格的古詩文,進而與自己創(chuàng)作的詩文作比較。在數(shù)學課上,學生利用人工智能,衡量在多維空間中兩點之間的絕對距離,更好地理解歐式距離的概念。在物理課上,學生利用智能互動屏幕,模擬沒有任何阻力下的自由落體運動……這是北京二中為學生構(gòu)建的智慧教學環(huán)境。
“近年來,北京二中不斷嘗試打破傳統(tǒng)課堂的邊界,進一步優(yōu)化教學模式,提高學生學習興趣、課堂參與度和教學效率,從而推動學生核心素養(yǎng)的提升,支撐學生德智體美勞全面發(fā)展?!敝軅髡抡f。
人工智能與教學實踐深度融合,是否意味著傳統(tǒng)刷題式教育將無優(yōu)勢可言?周傳章表示,人工智能在對學生進行精準化指導方面有一定價值。
“學校的人工智能建立在對學生分析的大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,如果學生考試總是在某一類題型上出錯,系統(tǒng)會自動提供數(shù)據(jù),并給出相應的知識點和訓練問題,在老師遴選問題后,系統(tǒng)可以有針對性地分發(fā)給相應的學生進行訓練,一定程度上能減少學生盲目大量反復刷題。”周傳章說。
探索人工智能,硬件基礎(chǔ)設(shè)施必不可少。截至目前,北京二中已建設(shè)的實驗室有:信息技術(shù)教室、技術(shù)與設(shè)計室、數(shù)字化物理/化學實驗室、未來工程師實驗室、機器人工作室、人工智能實驗室( 基于語言處理的大模型AI 實驗室);正在推進以工程項目為核心的軟硬件相結(jié)合(傳感器、智能感知與處理、輸出與控制等)的人工智能實驗室、智慧體育、智慧教室等,希望借此探索拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。
“未來,不能把技術(shù)或人工智能看作一門課程,而是要與拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)深度結(jié)合?!敝軅髡卤硎?。
與未來的人才成長相結(jié)合,北京二中已做好布局:初中部通過傳統(tǒng)的勞動課程、信息技術(shù)、科學課程、電子技術(shù)、單片機技術(shù)、數(shù)字化物理實驗等,了解技術(shù)規(guī)范與場景,通過編寫程序與簡單算法,以邏輯判斷的方法解決真實情境下問題。
高中部通過學科整合,給予更多的課時,由算法思維向數(shù)據(jù)思維邁進,通過采集大量數(shù)據(jù),并將這些數(shù)據(jù)放到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法中去訓練與驗證,來研究預測的結(jié)果。
“利用人工智能探索綜合學科拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng),不僅能夯實學生解決問題的創(chuàng)新能力,同時具備將創(chuàng)新想法轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶋H工程作品的物化能力,形成‘做中學’‘做中思’的‘學思合一’‘創(chuàng)做’機制,為學生提供更加全面和實踐導向的教育體驗?!敝軅髡抡f。
北京二中在人工智能領(lǐng)域的發(fā)展由來已久。早在2002年,北京二中已經(jīng)完成數(shù)字校園的一期建設(shè),初步形成網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化有機結(jié)合的教育環(huán)境。
2019年9月,北京二中成為首批“中央電教館中小學人工智能教育實驗學?!?。近年來,學校逐步形成了人工智能課程體系的建立和創(chuàng)新人才的培養(yǎng)模式。
如今,智慧校園已經(jīng)逐漸成為北京二中重要的組成部分。智慧教學系統(tǒng)、智慧教室、智慧體育、校園物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)、大數(shù)字清洗提取等技術(shù),在全面提升學校信息化水平的同時,為教師教學和學生學習創(chuàng)造出更好的環(huán)境。
在周傳章看來,人工智能進入校園,不能僅僅是一種輔助手段,應該成為引領(lǐng)教育和學習方式變革的模式。
“個性化教育是教育改革的必然趨勢?!腔劢逃歉淖儌鹘y(tǒng)的教學模式和學習方式,打造以學生為中心、實現(xiàn)個性化教育目標的教育體系,可以實現(xiàn)新型的教育生態(tài)。”周傳章說。
不僅如此,在周傳章看來,人工智能不能僅僅停留在輔助學生層面,更多的是要讓學生接觸人工智能,學會人工智能,讓人工智能成為解決復雜問題的工具,掌握未來社會的重要技能,畢業(yè)后能真正走向社會。
“這才是人工智能的價值所在?!敝軅髡卤硎?。
在人工智能時代,教育面臨的挑戰(zhàn)與機遇前所未有?!叭斯ぶ悄軙r代不僅深刻改變了社會,也對我們的教育體系提出了全新的要求?!北本┦械谝黄咭恢袑W校長熊勁接受 《中國經(jīng)濟周刊》記者采訪時表示。
北京市第一七一中學(以下簡稱“北京一七一中學”)位于東城區(qū),是北京市示范性普通高中,目前師生近4000人。近年來,北京一七一中學主動作為,著力打造AI賦能教育新樣態(tài),數(shù)智助推高質(zhì)量發(fā)展,走出了一條具有一七一特色的發(fā)展之路。
AI時代,過去的人才標準是否不再適用?熊勁給出了肯定答復:“當然。過去的人才標準往往側(cè)重于知識量與應試能力,但在AI時代,這樣的標準顯然已不足以支撐學生的長遠發(fā)展。我們需要培養(yǎng)的是具備創(chuàng)新思維、批判性思維、跨學科能力以及良好人文素養(yǎng)的復合型人才?!?/p>
從學習方法上,熊勁認為:“我們需要鼓勵學生從被動接受知識轉(zhuǎn)向主動探索、實踐和創(chuàng)新。通過項目式學習、探究式學習等方式,讓學生在解決實際問題的過程中,不僅掌握知識,更學會如何學習、如何思考。”
在教育方式上,熊勁認為亦需要進行深刻的變革。在他看來,教育方式變革主要體現(xiàn)在以下幾個方面:加強信息技術(shù)與教育教學的深度融合,利用AI技術(shù)為學生提供個性化學習路徑;注重培養(yǎng)學生的自主學習能力、合作能力和創(chuàng)新能力;以及構(gòu)建更加開放、靈活、多元的教育生態(tài)系統(tǒng),讓不同背景、不同需求的學生都能找到適合自己的成長路徑。
針對今年5月北京市教委公布的首批25所人工智能教育基地試點學校,熊勁表示,這一舉措不僅體現(xiàn)了教育部門對人工智能教育的高度重視,也預示著未來教育將更加注重培養(yǎng)學生的科技素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。
“這一變化無疑會對教學方式產(chǎn)生深遠的影響,試點學校將有機會率先探索和實踐人工智能與教育教學深度融合的新模式、新方法,為全市乃至全國的教育改革提供寶貴經(jīng)驗和示范?!毙軇耪f。
在北京市教委公布的10余個人工智能試點應用場景中,北京一七一中學選擇了適合學校特點的應用場景。
“我們正在應用的人工智能產(chǎn)品集中在智能作業(yè)、教學行為分析、英語伴學、智慧備課、智慧體育、教學管理、心理健康伙伴等多個場景?!毙軇畔蛴浾咴敿毥榻B了北京一七一中學正在應用的人工智能場景。
在智慧備課和教學管理方面,創(chuàng)建大數(shù)據(jù)精準教研中心示范基地,借助大數(shù)據(jù)精準教研平臺,開展數(shù)字化教研實踐研究。
在課堂行為分析方面,課堂創(chuàng)新研究中心借助同步課堂平臺,形成了集跨時空教學巡視、教師課堂發(fā)展、學生個性化學習指導的課堂管理模式。
此外,北京一七一中學也在不斷開拓新的人工智能應用場景?!靶聦W年我們投入使用的‘心理小屋’‘數(shù)智作業(yè)’ ‘智慧英語聽說’‘智慧操場’等在德、智、體三方面的智能融合應用項目,旨在通過多場景應用和人工智能賦能課堂的創(chuàng)新實踐,激發(fā)教師創(chuàng)新思維,讓AI真正成為教師教學的助手、學生學習的伙伴?!毙軇疟硎?。
8n2E7PYeoVLseJ526dPizw==除了AI輔助教學,北京一七一中學還開設(shè)了相關(guān)的人工智能課程。
“我們秉承的是‘大眾+小眾’的科技教育理念,大眾即全體學生,小眾即拔尖學生。通過基礎(chǔ)性課程、提高性課程、競賽性課程三級課程體系,完成學生信息素養(yǎng)的提升以及高精尖人才的培養(yǎng),并在內(nèi)容上向人工智能領(lǐng)域擴充,使得學生在成長過程中能夠接受不同程度的人工智能教育?!毙軇耪f。
基礎(chǔ)性課程主要依托信息科技(技術(shù))課程等,面向?qū)W生開展普及型人工智能課程;提高性課程依托學校金鵬科技團建設(shè),面向?qū)W有余力的學生開展項目式教學;競賽性課程以拔尖培養(yǎng)類課程為平臺,內(nèi)容結(jié)合機器人競賽項目及科技創(chuàng)新拓展類項目、信息學競賽展開,為學生創(chuàng)造豐富的競賽機會。
值得一提的是,在人工智能賦能教育的道路上,北京一七一中學已斬獲多項榮譽和成果:先后獲得教育部網(wǎng)絡(luò)學習空間優(yōu)秀學校、全國十佳科技教育創(chuàng)新學校、全國青少年科技教育工作者培訓與實踐基地、北京市金鵬科技團等幾十項榮譽稱號,被清華大學、北京大學等多所著名高校授予“優(yōu)質(zhì)生源基地?!?。
針對目前一些學校的人工智能教育還停留在輔助教學層面,熊勁表示:“人工智能教育的目的是發(fā)展人的創(chuàng)造性,但人的創(chuàng)造性不是一蹴而就的。因此,人工智能教育至少分為三個遞進層次:學會如何利用人工智能、制造人工智能、創(chuàng)造人工智能。”
談到北京一七一中學未來人工智能教育的發(fā)展,熊勁信心十足:“老師們都已感受到‘未來已來’,并積極探索人工智能對教育教學工作的改變,做到主動擁抱人工智能,打造面向未來的好教育?!?/p>
走進位于北京市西城區(qū)育新街2號的北京市第十五中學(以下簡稱“北京十五中”),智慧校園布局隨處可見。
每間教室門口掛著一塊智慧班牌,實時更新當前課程信息、班級活動信息、學校的通知信息和出勤情況;教師利用智慧筆教學系統(tǒng)精準掌握學情,作出更有效的形成性評價,提供更精準的教與學資源……
不經(jīng)意間,人工智能已經(jīng)融入北京十五中的日常教學,為傳統(tǒng)教育帶來全新體驗。校長譚小青接受《中國經(jīng)濟周刊》記者采訪表示:“近年來,我們以‘人工智能+’為主要手段,圍繞課堂教學、精準作業(yè)、自主學習、教育評價、教師研修、管理服務(wù)等核心場景,推動‘以智助教’,驅(qū)動教育教學方式變革,提升育人水平?!?/p>
北京十五中始終注重學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),曾獲得“全國青少年人工智能活動特色單位”的殊榮。
以筑真人文“科·創(chuàng)”課程群中開設(shè)的智能控制課程為例,該課程吸引了眾多學生的參與,智能調(diào)料盒、智能三角警示牌等學生作品,更是體現(xiàn)了學生對日常生活的思考。
“智能調(diào)料盒源自一位學生對家長經(jīng)常在做飯時放錯調(diào)料的困惑,他想到有這個問題的不僅僅是自己家,于是產(chǎn)生了這個發(fā)明創(chuàng)意;智能三角警示牌則源于學生對二次事故的反思,學生希望設(shè)計一個可以發(fā)光、隨意移動的三腳架,避免車禍或汽車故障后的二次事故?!弊T小青說。
觀看學??平淌艺钩龅囊幌盗谐晒?,記者不僅驚訝于人工智能相關(guān)課程開設(shè)后,相關(guān)發(fā)明的創(chuàng)意與學生研發(fā)能力,更驚訝于這些學生能夠推己及人,意識到自己對社會和他人也負有責任。
“我希望學校的人工智能課程不僅能培養(yǎng)學生科學的理性,更能培養(yǎng)善良的人性,讓學生們發(fā)現(xiàn)自己的智慧、創(chuàng)造力是無法被任何機器所替代的,意識到人類的核心價值永遠不會因為技術(shù)變革而消失?!弊T小青表示。
教育部印發(fā)的《關(guān)于實施第二批人工智能助推教師隊伍建設(shè)行動試點工作的通知》,明確提出“提升教師智能教育素養(yǎng)”的要求。
而數(shù)字素養(yǎng)是智能時代教師的關(guān)鍵素養(yǎng),更是深入推進教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心保障?!拔覀儗W校利用各種契機,比如:數(shù)字平臺使用培訓、線上教學、數(shù)字化教學實驗、教師信息技術(shù)應用能力提升工程2.0項目等,開展了系列融合應用培訓,有效促進了師生數(shù)字素養(yǎng)與技能的提升。”譚小青表示。
在AI智能備課平臺培訓方面,2024年暑假前后,北京十五中依托人工智能試點學校、數(shù)智學習項目等工作,開展TeacherIn、星火教師助手、智慧筆的使用培訓,進一步深化人工智能在學校教育教學工作中的應用。
“人工智能帶來了教學方法的革新和個性化教學的可能。AI作為一個強大的輔助工具,幫助教師卸下了一些不必要的工作負擔,從而有更多精力關(guān)注那些教學層面更重要的事情;在人工智能教育時代,我們不僅要有意識地用新技術(shù)武裝自己,更需要有讓工具‘為我所用’的教育智慧。”譚小青說。
北京十五中,處處體現(xiàn)著人工智能教育發(fā)展的新模式。
先來看“智慧筆”進課堂。這是將AI技術(shù)與化學、地理課程教學有機結(jié)合,借助“一教一學”平臺和智慧筆,通過課堂互動共享,作出更有效的形成性評價,提供更精準的教與學資源,讓AI賦能于課堂教學改革,幫助學生澄清認識誤區(qū),進一步深入理解化學實驗、地理知識背后的原理,實現(xiàn)自我建構(gòu)、不斷提升,促進學習方式的轉(zhuǎn)變。
再來看“智能備課”進備課組。TeacherIn、星火教師助手進駐語文、物理、政治備課組,通過AI賦能,實現(xiàn)高效備課與資源共享,解決教師備課中的個性化問題,并通過對AI不斷地訓練與優(yōu)化,實現(xiàn)人機共同成長。
譚小青表示,近年來,學校在課堂教學、作業(yè)管理、學生自主學習等方面都進行了人工智能技術(shù)的融合,如數(shù)智紙筆、網(wǎng)絡(luò)閱卷、AI英語終端三位一體(訓練、檢測、課堂)使用,實現(xiàn)大數(shù)據(jù)精準教學。
人工智能的使用和發(fā)展,無疑會給未來的教育教學帶來巨大變革。對此,譚小青表示,未來教育的特征將會是個性化、無邊界、學習中心、人機協(xié)同的一種模式,主要在五個方面實現(xiàn)“突破”,即在資源供給上突破、在課堂教學上突破、在評價體系上突破、在管理機制上突破、在個性發(fā)展上突破。
“可以預見人工智能時代,學生的自主學習、實踐、創(chuàng)新能力,將是未來工作和生活中的核心競爭力。隨著人工智能的使用和普及,在創(chuàng)新教育方式的同時,也必將激發(fā)學生對人工智能技術(shù)的興趣和學習熱情,有助于提升學生的學習動力和探索精神?!弊T小青說。
在人工智能時代,我們的教育方式是否需要改變?針對這一問題,北京市第八十中學(以下簡稱“北京八十中”)校長任煒東的回答非常直接:“人工智能正在打造未來教育的新形態(tài)?!?/p>
北京八十中,位于北京市朝陽區(qū),創(chuàng)建于1956年,1978年被認定為北京市重點中學和北京市對外開放單位,2003年成為北京市示范性普通高中。繼今年2月被教育部認定為中小學人工智能教育基地,5月又作為北京市25所人工智能應用試點校之一,北京八十中有何過人之處?他們是如何在教學中激發(fā)學生的創(chuàng)新精神和培養(yǎng)學生的實踐能力?又怎樣讓人工智能賦能教育,使學生更加主動地學、老師更加創(chuàng)造性地教?
人工智能技術(shù)的發(fā)展,使得教育正在經(jīng)歷一場深刻變革。
“這種變革的核心在于教育目標的調(diào)整,從傳統(tǒng)的知識傳授和技能培養(yǎng)轉(zhuǎn)向更加注重學生的創(chuàng)新能力、復雜問題解決能力以及適應社會快速變化的終身學習能力?!比螣槚|對《中國經(jīng)濟周刊》記者說,從工業(yè)時代到智能時代,教育更強調(diào)人的個性化發(fā)展,而人工智能確實能讓“因材施教”的育人理念成為可能。
然而,當下存在的教育“內(nèi)卷”,顯然與“因材施教”相悖。AI是否有辦法解決教育“內(nèi)卷”的現(xiàn)狀?
任煒東的回答是肯定的:“通過人工智能,學??梢蕴岣呓虒W效率、實施個性化教學、實時反饋以及創(chuàng)新教育模式等,一定程度上能夠改變目前教育‘內(nèi)卷’的學習方式,把老百姓常說的教育‘內(nèi)卷’變成教育‘外展’,為教育帶來革命性的變化。”
AI對教育帶來的變化,還體現(xiàn)在師生關(guān)系的改變上。任煒東認為,過去,教育教學中師生之間是二元結(jié)構(gòu),如今在人工智能時代,已經(jīng)從二元結(jié)構(gòu)演化成師、機、生三元結(jié)構(gòu),涉及老師、學生和虛擬教師、虛擬學生等四者關(guān)系。
“因此,未來教育核心的特點就是師、機、生互教互學,虛實一體、個性伴隨?!殞W而無友,則孤陋而寡聞’——可能是未來學生學習的全新場景?!比螣槚|說。
“一人一天地,一木一自然——讓校園里的每一個生命因教育而精彩”,這是北京八十中的教育理念。在這兒,學生們可以盡情地在校園里探索、學習。
2019年以來,北京八十中學生屢獲科創(chuàng)佳績,創(chuàng)造人工智能小發(fā)明方案200余項,獲全國明天小小科學家、全國青少年科技創(chuàng)新大賽等省市級以上獎項61人次,省級以上信息奧賽獲獎98人次,11人獲得實用新型專利……
這些榮譽是北京八十中拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)最直觀的成果展現(xiàn)。早在2016年,北京八十中就建立了智能與人機交互實驗室,目前學校共11間人工智能相關(guān)實驗室,擁有3D打印機、未來之星智能機器人等80余臺,人工智能設(shè)備設(shè)施完全滿足學生進行人工智能學習、體驗、實驗等需求。
為推進育人方式改革,近年來,北京八十中以教育數(shù)字化為突破口,有效支撐教、學、考、評、管、研等全場景應用,整合各方資源,全力打造符合“教學個性化、教研協(xié)同化、評價多元化、治理精細化”的現(xiàn)代化教學環(huán)境。
“教育數(shù)字化為深度學習提供了更廣泛的學習資源、個性化的學習支持、多元化的學習體驗、合作與交流的機會以及實時評估和反饋機制,激發(fā)了學生的興趣和動力,滿足了學生個性化需求,促進了深度學習。”任煒東表示。
隨著今年5月北京八十中被認定為北京市教委人工智能應用25所試點校之一,北京八十中在教與學的人工智能實踐中,積極展開布局。
根據(jù)北京市教委提出的以智促教、以智促學、以智促研、以智促評、以智促管等5個人工智能試點方向,北京八十中重點選擇了以智促教、以智促學。
“接下來,北京八十中將以人工智能教育作為推動教育變革的關(guān)鍵支點,致力于六個方面的建設(shè)和發(fā)展,即教育環(huán)節(jié)賦能、 智能助手開發(fā)、精準教學探索、多場景AI支持、智能化教育平臺、教育創(chuàng)新發(fā)展。 ”任煒東說。
在硬件建設(shè)上,北京八十中從智創(chuàng)空間建設(shè)著手,升級人工智能教育應用場景,創(chuàng)造讓更多的師生學用人工智能實踐教學的探究場所。
在軟件建設(shè)上,激發(fā)數(shù)據(jù)要素作用,打通學生學習全過程數(shù)據(jù),推薦優(yōu)質(zhì)資源,幫助學業(yè)診斷,突破學習重點難點,實現(xiàn)個性化學習,形成人機共教共育新生態(tài)。
在課程建設(shè)方面,將以人工智能為核心,建立一個多學科交叉融合的智能課程體系,從小學的圖形化編程到高中的機器學習,為學生提供連貫的學習路徑,并與語文、數(shù)學、物理等基礎(chǔ)學科進行深度融合。
從“互聯(lián)網(wǎng)+教育”到“AI+教育”,科技變革如同春潮涌動,勢不可擋。任煒東表示:“北京八十中將把握數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展方向,持續(xù)推進智慧校園建設(shè),以攀登者精神著力培養(yǎng)擔當大任的時代新人?!?/p>
(本文圖片除署名外均由本刊記者王紅茹攝)