“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下高校助力中小學(xué)推動(dòng)青少年人工智能教育培養(yǎng)模式的研究

常生德

【摘要】2014年馬化騰首次公開提出“互聯(lián)網(wǎng)+”的概念，他強(qiáng)調(diào)互聯(lián)網(wǎng)+的“+”不是簡(jiǎn)單的互聯(lián)網(wǎng)+各行業(yè)，而是利用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，變革和創(chuàng)新傳統(tǒng)各行業(yè)。互聯(lián)網(wǎng)+與教育的融合，產(chǎn)生了一種新型的教育形態(tài)，實(shí)現(xiàn)教育的高效化、智能化和自主化。它可以實(shí)現(xiàn)教育資源的共享，學(xué)習(xí)者可以按需索取。互聯(lián)網(wǎng)+教育更加重視培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的自主學(xué)習(xí)。互聯(lián)網(wǎng)+教育就是利用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)和信息技術(shù)，促進(jìn)教育的變革和效率的提升，以增強(qiáng)教育的創(chuàng)新力和發(fā)展教育的新生態(tài)。本文的研究內(nèi)容是人工智能知識(shí)在教育領(lǐng)域中的推廣與普及。在我國，隨著國家對(duì)發(fā)展人工智能的政策引導(dǎo)，人工智能教育得到了蓬勃發(fā)展。許多高校設(shè)立人工智能學(xué)院，開設(shè)人工智能專業(yè)。而在基礎(chǔ)教育領(lǐng)域，人工智能教育也開始得到重視，很多地方開始積極探索在義務(wù)教育階段開展人工智能教育。

【關(guān)鍵詞】互聯(lián)網(wǎng)+教育;人工智能教育

一、國內(nèi)外相關(guān)研究的學(xué)術(shù)史梳理及研究動(dòng)態(tài)

隨著互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展，人工智能成為引領(lǐng)科技的新興技術(shù)，成為各國發(fā)展競(jìng)爭(zhēng)的新焦點(diǎn)。在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”大環(huán)境推動(dòng)下，人工智能教育迅速發(fā)展起來。在一些發(fā)達(dá)國家，以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的人工智能教育已經(jīng)普及到大中小學(xué)，并且已經(jīng)形成了相對(duì)完善的課程體系。早在1999年英國就將人工智能課程作為選修課出現(xiàn)在中學(xué)的信息與通訊技術(shù)課程中，許多中小學(xué)還通過開展人工智能相關(guān)的競(jìng)賽活動(dòng)來激發(fā)中小學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能的興趣。美國也根據(jù)各州實(shí)際情況，在計(jì)算機(jī)課程的基礎(chǔ)下延伸出人工智能課程，并對(duì)其教學(xué)提出不同的要求。目的是通過互聯(lián)網(wǎng)+人工智能教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生互聯(lián)網(wǎng)思維的基礎(chǔ)上，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力。

2003年，我國教育部頒布了《普通高中技術(shù)課程（實(shí)驗(yàn)）標(biāo)準(zhǔn)》，首次在高中的信息技術(shù)課程中設(shè)立了人工智能模塊，這是互聯(lián)網(wǎng)背景下，首次單獨(dú)提出人工智能教育。2017年國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中提出了我國人工智能發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，提出“實(shí)施全民智能教育項(xiàng)目，在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育”。2018年，教育部進(jìn)一步明確，要“構(gòu)建人工智能多層次教育體系，在中小學(xué)階段引入人工智能普及教育”。這標(biāo)志著人工智能已上升國家戰(zhàn)略高度，人工智能與教育相融合的時(shí)代已開啟。隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷推行，人工智能教育在我國中小學(xué)教育中已初步開展和應(yīng)用。但是，我國人工智能教育的起步較晚，許多中小學(xué)只是把人工智能課程作為選修課程，以社團(tuán)或競(jìng)賽形式開展活動(dòng)，只有極少部分的學(xué)生參與課程的學(xué)習(xí)。

本文作者通過對(duì)淄博市張店區(qū)、高新區(qū)部分中小學(xué)的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，各中小學(xué)對(duì)“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的人工智能教育普遍有了較高認(rèn)識(shí)，有些學(xué)校開設(shè)了社團(tuán)課、實(shí)踐課等，將與互聯(lián)網(wǎng)相融合的人工智能教育體現(xiàn)到了學(xué)生的日常培養(yǎng)中，中小學(xué)生也普遍對(duì)人工智能有了概念性的了解。但對(duì)于如何利用互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢(shì)開發(fā)人工智能教育資源思路并不清楚，對(duì)于通過人工智能教育有效促進(jìn)中小學(xué)生創(chuàng)新思維能力發(fā)展效果還不明顯，線上線下相結(jié)合的教育教學(xué)模式還沒有建立，有效的在線資源共享、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)平臺(tái)還未形成。

作者擬積極探索利用在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，高校利用特有資源和優(yōu)勢(shì)，助力中小學(xué)開展人工智能教育，搭建有效的聯(lián)合培養(yǎng)模式。

二、研究的總體框架

在中小學(xué)、高校、政府的共同參與下，積極探索“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，高校和中小學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)青少年人工智能教育模式。開發(fā)內(nèi)容涵蓋3D打印技術(shù)、機(jī)器人研發(fā)教育和數(shù)字媒體技術(shù)的人工智能網(wǎng)絡(luò)教育課程，建立中小學(xué)人工智能師資培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)交流中心，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐平臺(tái)的資源共享，以學(xué)定做，促進(jìn)中小學(xué)生創(chuàng)新能力、邏輯思維和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神的培養(yǎng)。

三、本文的基本思路

本文根據(jù)“理論一實(shí)施一總結(jié)”的思路，設(shè)計(jì)基于機(jī)器人、3D打印、數(shù)字媒體三個(gè)主題的人工智能項(xiàng)目教學(xué)案例，探索由中小學(xué)專任教師與高校兼職教師聯(lián)合培養(yǎng)的模式，并將其應(yīng)用于試點(diǎn)學(xué)校的課堂實(shí)踐之中，進(jìn)而驗(yàn)證教學(xué)內(nèi)容及培養(yǎng)模式的可行性和優(yōu)越性，逐步總結(jié)和完善出利用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的中小學(xué)人工智能教育課程體系與學(xué)生培養(yǎng)模式。

具體實(shí)施步驟如下：

（一）全面調(diào)研分析人工智能教育在中小學(xué)實(shí)施的現(xiàn)狀

以區(qū)域內(nèi)可輻射中小學(xué)為重點(diǎn)，開展調(diào)研，針對(duì)學(xué)生、教師進(jìn)行細(xì)致、全面的問卷調(diào)查和訪談，并對(duì)人工智能相關(guān)科研人員、教育管理部門、企業(yè)和社會(huì)組織人員進(jìn)行訪談，研究分析目前中小學(xué)人工智能普及教育中學(xué)生、教師的現(xiàn)狀、問題。

（二）提出切實(shí)可行的問題解決方案

在充分調(diào)研的基礎(chǔ)之上，圍繞課程、教師、硬件資源共享開展系統(tǒng)研究，分析借鑒英國、美國、澳大利亞等發(fā)達(dá)國家相應(yīng)課程標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)適合中小學(xué)階段的涵蓋機(jī)器人教育、3D打印技術(shù)及數(shù)字媒體技術(shù)的綜合課程，豐富教學(xué)手段和形式，借助人工智能競(jìng)賽和形式多樣的人工智能科普創(chuàng)作;重點(diǎn)分析研究人工智能教育對(duì)師資隊(duì)伍的需求，按照教育部教師工作司發(fā)布的《教育部教師工作司2018年工作要點(diǎn)》啟動(dòng)的“人工高智能+教師隊(duì)伍建設(shè)行動(dòng)”計(jì)劃，明確“教什么、怎么教”等關(guān)鍵問題，對(duì)建設(shè)一支能夠勝任人工智能相關(guān)課程的教師隊(duì)伍提出思路;探索搭建人工智能教育資源共享平臺(tái)的有效途徑，分析高校在人工智能教育方面的軟硬件資源優(yōu)勢(shì)，探索共建科學(xué)實(shí)驗(yàn)室，線上資源共享等路徑，為缺少課程資源和軟硬件資源的中小學(xué)提供普惠性服務(wù)。

（三）搭建人工智能教育師資培訓(xùn)交流平臺(tái)

2018年一份《中小學(xué)階段人工智能普及教育現(xiàn)狀調(diào)研報(bào)告》顯示，只有35.2%的教師有過人工智能相關(guān)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，而其中10%的老師認(rèn)為自己非常不能勝任此項(xiàng)工作，21.4%的教師認(rèn)為自己有點(diǎn)不能勝任。參與此項(xiàng)調(diào)研的學(xué)校還是來自中東部條件較好的示范學(xué)校，可見大部分中小學(xué)缺乏懂專業(yè)的技能型教師，缺乏科研文化底蘊(yùn)。

就目前情況，解決中小學(xué)人工智能教育師資不足的最快方式是，利用高校的專業(yè)教師資源，建立人工智能教育專業(yè)化兼職教師隊(duì)伍，形成師資共享常態(tài)化機(jī)制，有效補(bǔ)充中小學(xué)人工智能教育師資力量的短板，聯(lián)合其他駐淄高校、合作企業(yè)不定期舉辦研討會(huì)、研修會(huì)。共同促進(jìn)人工智能教育在基礎(chǔ)教育中的發(fā)展。

充分利用高校軟硬件資源和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，舉辦人工智能師資培訓(xùn)班，培訓(xùn)包括線上、線下兩部分課程，課程內(nèi)容涵蓋3D打印技術(shù)、機(jī)器人、數(shù)字媒體等內(nèi)容的人工智能學(xué)習(xí)課程。搭建網(wǎng)絡(luò)共享平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)資源共享，為提升中小學(xué)教師人工智能相關(guān)知識(shí)水平和教育教學(xué)能力創(chuàng)造條件，為人工智能教育實(shí)施創(chuàng)造基礎(chǔ)條件。

（四）建設(shè)人工智能教育教學(xué)資源共享庫

本課題將依托人工智能教育培訓(xùn)、清華在線等平臺(tái)，整合高校、企業(yè)優(yōu)質(zhì)資源和實(shí)用案例，建設(shè)人工智能教育資源共享庫，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源共享共建。利用互聯(lián)網(wǎng)信息化優(yōu)勢(shì)，打破學(xué)校限制，開通共享網(wǎng)絡(luò)課程，通過慕課、在線網(wǎng)絡(luò)課堂，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)校共享教學(xué)資源。課題組擬聯(lián)合中小學(xué)教育專家，利用高校的師資、教材、儀器設(shè)備等優(yōu)勢(shì)，共同開發(fā)一套貫通中小學(xué)的一體化課程體系，建設(shè)優(yōu)質(zhì)課程資源庫，并實(shí)現(xiàn)高效共享。這些舉措都將一定程度解決目前中小學(xué)人工智能教育的普及面臨的缺乏系統(tǒng)的教材、專業(yè)的教師、硬件配套等現(xiàn)實(shí)問題。

（五）打造人工智能教育共享實(shí)踐平臺(tái)

在中小學(xué)缺失課程資源的情況下，與高校共享人工智能教育實(shí)踐平臺(tái)不失為一種有效途徑。共享是在保證高校正常教學(xué)的前提下，聯(lián)合的中小學(xué)有使用人工智能創(chuàng)新教育實(shí)踐平臺(tái)場(chǎng)地和設(shè)備的權(quán)力，同時(shí)，借助高校專業(yè)的人工智能教學(xué)團(tuán)隊(duì)的人才優(yōu)勢(shì)，來實(shí)施中小學(xué)的人工智能教學(xué)，這是一種雙贏。一方面提高了資源設(shè)備的利用率，另一方面也加強(qiáng)了高校與中小學(xué)的合作與互動(dòng)。同時(shí)，讓相關(guān)專業(yè)學(xué)生參與到聯(lián)合培養(yǎng)實(shí)踐中，可以實(shí)現(xiàn)不同培養(yǎng)對(duì)象的互動(dòng)和有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)“雙促進(jìn)”。

（六）建立區(qū)域輻射長效機(jī)制

建立人工智能教育平臺(tái)“大資源”概念，打造開放式平臺(tái)，打通平臺(tái)數(shù)據(jù)共享通道，讓更多社會(huì)機(jī)構(gòu)和專家參與到人工智能教育中來，讓中小學(xué)和廣大學(xué)生能夠最便捷的參與和接受人工職能教育，提高高校在人工教育領(lǐng)域的輻射作用和引領(lǐng)作用，促進(jìn)人工智能教育遍地開花。

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