冯洪荣等:北京市中小学人工智能教育的实践思路与探索|封面主题

冯洪荣等:北京市中小学人工智能教育的实践思路与探索|封面主题
2025年01月04日 09:30 数据观测家

民小编说

作为科技革命的核心,人工智能对全球发展和人类生产生活正发挥着越来越重要的作用。面对我国愈加重视中小学人工智能的决策部署,各地中小学正积极开展探索和实践。北京市通过双轮驱动的大规划、课堂教学的小切口、多渠道同步推进和共同体新载体的协同发展,致力于打造人工智能教育的新路径和新局面。一起来看北京教育科学研究院党委副书记、院长冯洪荣等人的阐述——

近日,教育部办公厅印发通知(简称“通知”),立足我国教育实际,明确了加强中小学人工智能教育的总体要求、主要任务等,为未来中小学人工智能教育指明了方向,勾勒出清晰路线图,提供了重要行动指引。北京市秉持“大规划、小切口、多渠道、新载体”的理念,在人工智能教育领域持续深耕探索,积累了一些经验与实践思路,希望能为全国中小学人工智能教育实践发展提供参考。

一、深刻领会加强中小学人工智能教育的重要意义

加强中小学人工智能教育不仅是对时代发展趋势的积极回应,更是对未来人才培养方向的战略布局,助力强国建设,推动基础教育创新,培养面向未来的创新型人才。

1.中小学人工智能教育的战略意义显著

当前,全球正经历前所未有的科技革命,人工智能作为科技革命的关键驱动力正在深刻改变全球发展和人类生产生活方式。各国纷纷将人工智能教育提升至国家战略层面,以抢占科技与产业的未来高地。我国高度重视人工智能的发展,制定了一系列战略部署。在基础教育阶段推广人工智能教育,既是顺应全球科技发展趋势、支持强国建设的必要选择,也是培养面向未来的创新型人才迫切需求的体现。

2.体现了对未来人才培养方向的战略布局

通知立足我国教育实际,明确了加强中小学人工智能教育的四项总体要求:坚持立德树人、坚持以人为本、坚持激发兴趣、坚持统筹谋划。这些要求按照党和国家对教育工作的根本要求,为中小学人工智能教育的开展提供了根本遵循。同时,提出了构建系统化课程体系、开发普适化教学资源等主要任务和具体举措,为未来中小学人工智能教育描绘了清晰的路线图,提供了具体的行动指南,具有很强的针对性和可操作性。

3.彰显了教育科技人才一体推进的战略特性

中小学人工智能教育应突出体现“素养、创新、实践、普及”四个特点。“素养”体现在中小学人工智能教育要“以人为本”“以学生发展为中心”,体现新课程改革要求,促进学生核心素养发展。“创新”强调在教学内容和方法上注重创新,鼓励采用项目式、探究式学习方式,激发学生兴趣,培养创新思维和创造力。“实践”强调通过动手操作,让学生亲身体验人工智能技术的魅力,理解原理和方法,锻炼应用人工智能解决实际问题的能力。“普及”强调面向全体,促进教育公平,做好城乡统筹,让更多的孩子能够享受优质教育资源。

二、北京市推动中小学人工智能教育的实践探索

1.“大规划”:整体统筹人工智能教育与人工智能应用

人工智能进中小学校园主要体现在两个方面:一是面向学生的人工智能教育,使学生了解人工智能基本概念、原理和应用,引导学生规范合理使用人工智能,培养学生创新思维和利用人工智能解决问题的能力;二是人工智能在中小学的应用,主要指向人工智能赋能教育教学、科研、管理等创新与发展。

北京市统筹推进人工智能教育与应用,一体规划、双轮驱动、分步实施。一方面,正在研究制定大中小学协同的人工智能教育相关文件,统筹设计从义务教育到高等教育逐步开展人工智能教育,从关注启蒙、体验、理解、应用、创作、创新等方面引导小学、初中、高中分阶段推进。另一方面,主动研究制定人工智能在教育领域应用规划,为人工智能教育在中小学普及推广做好基础环境、基本条件的建设。2019年,北京市教委印发《北京促进人工智能与教育融合发展行动计划》。今年10月,北京市教委等四部门印发《北京市教育领域人工智能应用工作方案》。近日,北京市教委委托北京教育科学研究院、联合北京师范大学和智源人工智能研究院等专业机构研制发布了《北京市教育领域人工智能应用指南》,重点梳理了以“智”助教、以“智”助学、以“智”助评、以“智”助育、以“智”助研、以“智”助管等六个重点应用领域29个“典型场景”,为中小学教师开展人工智能教育提供具体方法和指引。

2.“小切口”:紧紧抓住课堂教学主渠道

课堂教学是教育的主渠道,北京市中小学紧紧抓住课堂教学实施,通过多种课程教学方式积极开展人工智能教育。

第一,落实课程方案,开好国家课程。按照国家课程方案和课程标准要求,推动中小学开齐开足人工智能相关课程内容。在义务教育阶段,信息科技课程成为人工智能教育重要载体,引导学生初步接触人工智能概念和应用。普通高中阶段的信息技术课程则进一步深化学生对人工智能的理解和实践能力。

第二,聚焦学生特点,分阶段开展人工智能教育。小学阶段以启蒙思维为重点,通过生动有趣的课程内容和活动(如体验简单的编程游戏等),让学生初步了解人工智能,培养对科技的好奇心和探索欲。初中阶段注重应用赋能,学生开始学习利用人工智能工具解决实际问题(如利用智能软件进行数据分析等),以更好面对数字社会的新机遇与新挑战。高中阶段则强化能力,学生从跨学科的视角思考人工智能伦理、治理及其与社会发展的关系,参与更复杂的人工智能项目实践,形成符合时代发展需要的人工智能素养。此外,综合实践课程也为学生提供了更广阔的探索空间,例如一些学校通过校本课程开展机器人制作等活动,激发学生的创新思维和实践能力。

第三,创新教学方法,多形式推动人工智能教育。推进应用任务式学习、项目式学习、问题式学习等教学形式。基于任务式学习,学生在完成人工智能相关任务的过程中掌握知识和技能。项目式学习则可以让学生以小组合作的方式完成一个较大的人工智能项目,培养团队协作和问题解决能力。问题式学习引导学生围绕人工智能领域的问题进行探究(如人工智能对未来职业的影响等),指向学生批判性思维和创新能力的提升。

第四,跨学科主题学习,多学科推进人工智能教育。跨学科主题学习是《义务教育课程方案和课程标准(2022年版)》的亮点,要求各门课程用不少于10%的课时设计跨学科主题学习,倡导“素养立意、综合学习、融合创新、具身行动”。这种学习方式能够充分发挥人工智能基础优势,促进学生对人工智能的启蒙、体验,利用人工智能开展实践、创作等具身行动。例如,北京市第二中学利用人工智能探索综合学科拔尖创新人才培养,聚焦学生解决问题的创新能力、将创新想法转变为实际工程作品的物化能力,为学生提供实践导向的教育体验。北京市第十八中学打造了一系列数字人学习伙伴,有历史长廊的“商鞅”、艺术殿堂的“达·芬奇”、文采飞扬的“李白”、探讨物理学奥秘的“爱因斯坦”等。

3.“多渠道”:做好课程、教学、培训、研究立体式推动人工智能教育

第一,做好国家课程、地方课程、校本课程三级课程建设。鼓励区域与中小学校集合资源优势,按照课标要求加强人工智能相关课程设计、实施。积极谋划建设地方课程,研制中小学人工智能地方课程建设指导性文件,针对不同学段学生的认知能力和区域经济、社会、科技以及教育发展特色,分学段设计课程内容,同步开发教学指南、学生活动手册和其他配套教学资源,全市统筹开设人工智能地方课程。鼓励中小学开展校本课程建设,结合学校发展特色和学生特点,自主建设人工智能实践应用的拓展性、拔尖创新性校本课程;组织开展人工智能领域的跨学科主题学习、项目式学习、实践类学习等个性化学习活动,同时可以将人工智能教育纳入课后服务和研学实践。例如,中国人民大学附属中学建设AI+X跨学科特色课程群,自主研发20多门课程(见上表),横向涵盖计算机科学、数学、生物学、认知神经科学、心理学、社会学、哲学等学科。

第二,做好人工智能教育数字平台、人工智能实验室建设和学习资源开发。人工智能教育体现综合性、实践性和创新性,需要有基础的人工智能学习体验、实践应用、创新创造的条件和空间。一方面,北京市积极协调人工智能企业共建人工智能教育的教学、学习和实践资源平台,协同区域和学校开展应用场景试点探索。今年4月,北京市教委组织召开教育领域人工智能应用试点校企对接会,全市25所试点学校与8家人工智能企业开展基于教育应用场景的探索。例如,北京市第八十中学建立了智能与人机交互实验室等11间人工智能相关实验室,纵向支持小学以图形化编程为主、初中以物联网人工智能为主、高中以机器学习为主的人工智能系列课程,横向进行跨学科交叉融合,让学生能够更好地进行创意交流和协作实践。

另一方面,加强人工智能教育相关教学、学习资源的开发。在建设“北京数字学校”、北京市“空中课堂”过程中,市级教研部门带领全市信息技术学科教研员、优秀教师设计开发系列人工智能模块数字课程,同时鼓励区域和学校自主开发课程资源。例如,东城区组织信息科技骨干教师并集合高校、技术公司等力量,从2019年开始开发人工智能学习资源,基于学生学习特点,兼顾学科教师的知识储备情况,内容安排由浅入深梯度设计,完成了“走近人工智能”“图像识别”“大数据与信息安全”“算法学习及编程实践”“机器学习”等课程模块资源建设。

第三,推进人工智能教师培训和教师人工智能专题培训。发挥市、区、校三级培训联动机制,采取市级全员通识培训、区级种子教师培训和校本实践实训相结合的方式,突出应用导向、问题导向和目标导向,提升教师主动应用人工智能技术优化教育教学的意识和能力。今年4月,北京市启动“人工智能赋能教育教学能力提升”基础教育干部教师全员专项实训。海淀区作为试点先行探索,面向各中小学骨干教师开展“学科智能教学进阶培训”,面向43个教育集团教师培训负责人开展“领导力进阶培训”。通过培训学习,教师不仅深刻理解并认同了“学好人工智能”“用好人工智能”对于学生成长与教师发展的意义,更了解了人工智能与课堂教学融合、促进教师专业发展的理论与方法,能够自觉开展智能教学实践与反思,以创新教育教学生态。

第四,搭建师生人工智能教学与学习交流展示平台。近年来,北京市教委在学生科技节中都会设置以人工智能为主题的创新实践活动,为学生营造轻松、自由、开放的活动氛围,为学校普及人工智能教育教学搭建成果展示与交流平台。北京教育科学研究院在统筹组织全市教研工作过程中,今年特别关注了人工智能教育和应用,不仅在信息科技、信息技术等学科中重点关注人工智能教育教学设计,而且单独设置了人工智能教学应用类别,对基于人工智能的跨学科教学应用给予重点支持。

4.“新载体”:多方力量协同构建人工智能教育共同体

第一,加强教研体系统筹推动,共同体联动推进区域人工智能教育。一是通过“全域教研”推动全市实施。“全域教研”是北京提出的标志性教研工作模式,定位于全领域、全市域、共同体研究与发展。一方面将人工智能素养纳入北京市中小学教师基本功指南指标体系和示范培训,另一方面围绕“人工智能教育和人工智能赋能教育教学”领域开展“主题化”研究,强化市级统筹指导、落实区级教研主责、支持学校校本教研,通过市区校教研共同体联动促进市域人工智能教育协同研究、实践探索,开创人工智能教育教学研究新局面。例如,东城区采用“示范引领、以点带面”策略推进小学人工智能教育。先由骨干教师做研究课展示,然后在学区确定一所实验校开展教学研究,取得一定成效后在学区推广。同时组建区域指导专家团队,走进课堂进行一对一专业指导。经过一轮推动,全区小学人工智能课程实验校由6所扩充到36所,占学校总数的80%。朝阳区聚焦教师人工智能素养提升,实施“四个一”行动计划:开展一系列人工智能技术培训,组织一系列评比活动,搭建一系列展示平台,物化一系列实训成果。二是通过“京津冀教研共同体”带动区域协同发展。2024年,北京教育科学研究院、天津市教育科学研究院和河北省教育科学研究院联合成立京津冀教育协同发展研究中心,三地教研部门联合建立了京津冀大教研共同体,建立重大教研活动互认机制。数字教育研究和人工智能教育成为三地教研机构重要研究议题,也是2025年协同推进的“青年教师同课异构”“素养导向高质量课堂”等跨区域教研活动主题。

第二,加强与社会力量协同合作,打造人工智能教育统一战线。挖掘和整合高校、科研院所、教研机构、科技馆、高科技企业等资源,协同推动人工智能教育。一是依托青少年创新学院,推动人工智能领域拔尖创新人才培养。2023年12月,北京市成立青少年创新学院,启动数学、科技两个领域试点工作,推动市区校三级有组织的拔尖创新人才培养体系建设。建设区域青少年创新学院和北京青少年拔尖创新人才培养基地,推动大中小学、校外教育、科研院所等优质资源协同合作探索创新人才培养。例如,海淀区联合清华大学开展人工智能拔尖创新人才早期培养项目,成立海淀区人工智能实验班。二是鼓励学校积极与社会专业力量合作,联合开展校本课程建设、育人模式创新、人工智能应用场景建设。例如,北京市十一学校与多家高科技企业、大学和学会协作,建设分级人工智能课程。社会力量深度参与学校人工智能课程的建设和学术研讨,学校也为企业和科研提出需求,实现双向奔赴、互促互进。

要面向未来加强人工智能创新人才在中小学的培养,北京市将在深入学习落实相关政策要求基础上,继续积极创新思路,总结实践经验,不断探索方法,与各地教育同行一起为开创全国中小学人工智能教育跨越式发展新局面作出积极贡献。

(作者冯洪荣系北京教育科学研究院党委副书记、院长;詹伟华系北京教育科学研究院基础教育教学研究中心党总支副书记、副主任;王振强系北京教育科学研究院基础教育教学研究中心信息技术课程教研室主任)

文章来源|《人民教育》2024年第24期

文章作者|冯洪荣  詹伟华 王振强

图来源|《中国教育报》通讯员 周绍宗 摄

责任编辑|邢星

微信编辑|陶玉祥  实习编辑 房子芯

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