高中人工智能校本課程的開發(fā)與實施

摘要：近年來，國家啟動了一系列重大項目推動中小學人工智能教育落地，促進青少年人工智能后備拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。本文以常州市第一中學為例，提煉總結(jié)高中人工智能校本課程開發(fā)與實施的實踐成果與經(jīng)驗，以期為基礎教育人工智能課程建設與普及教學提供參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：人工智能;校本課程;課程開發(fā);課程實施

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2022）11-0039-03

當前，中小學人工智能教育熱度持續(xù)高漲，為基礎教育改革帶來了全新的機遇與挑戰(zhàn)。筆者結(jié)合學校科技特色課程與經(jīng)典活動經(jīng)驗，以提升學生智能意識、創(chuàng)新思維與信息素養(yǎng)為目標，進行了高中人工智能校本課程的開發(fā)與實施研究，以期為基礎教育人工智能課程建設與普及教學提供參考與借鑒。

● 高中人工智能校本課程的開發(fā)

課程開發(fā)是一個生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建的過程，人工智能課程注重探究性、實踐性、體驗性、自主性與互動性。筆者在對泰勒、斯騰豪斯、皮亞杰等人課程開發(fā)理論深入研究的基礎上，基于學校的實際情況，依據(jù)學生的認知水平、學習興趣和實踐需要，以及教師自身的發(fā)展需求，將高中人工智能校本課程開發(fā)分為課程開發(fā)環(huán)境的分析、課程目標的設置、課程內(nèi)容選擇與組織等。

1.課程開發(fā)環(huán)境的分析

（1）學校環(huán)境的分析

在課程開發(fā)前，需對校內(nèi)外環(huán)境進行客觀、系統(tǒng)的分析，這樣開發(fā)出來的課程才更具有效性和適用性。筆者借助SWOT分析方法對學校人工智能校本課程開發(fā)環(huán)境進行充分分析，全面了解學校課程開發(fā)的各方面條件，以便充分利用周邊資源，發(fā)揮優(yōu)勢，使課程開發(fā)可行且有特色。目前，筆者已經(jīng)成功開發(fā)各具特色并有利于學生全面而個性化發(fā)展的多門校本課程，包括“人工智能基礎”“智能機器人程序設計”“WER工程與結(jié)構(gòu)”等。

（2）學生情況的調(diào)查及分析

筆者以2021級4個班共215名學生為調(diào)查對象，設計了一份問卷，調(diào)查結(jié)果顯示，學生對人工智能有一定的認知，普遍認為學習人工智能對他們今后的專業(yè)選擇、職業(yè)規(guī)劃以及未來生活有影響，對學習人工智能科普類知識、編程、機器人、自然語言理解與處理等比較感興趣，愿意選修人工智能校本課程，喜歡以小組協(xié)作、自主探究、項目驅(qū)動等方式開展學習，希望能多實踐、多動手、多參與、多討論。校本課程成績的評定提倡將總結(jié)性評價與過程性評價相結(jié)合，多元主體多維方式進行評價。

2.課程目標的設置

（1）依據(jù)國家政策的需要

2017年7月國務院發(fā)布《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，指出要逐步開展全民智能教育項目，在中小學階段設置人工智能相關(guān)課程、逐步推廣編程教育等。[1]2018年4月，教育部印發(fā)《教育信息化2.0行動計劃》，明確要求要完善課程方案和課程標準，使中小學人工智能和編程課程內(nèi)容能充分適應信息時代、智能時代發(fā)展需要。[2]由此可見，高中人工智能校本課程的目標應順應當前人工智能時代的發(fā)展需要，培養(yǎng)符合智能化社會需求的創(chuàng)新人才。

（2）依據(jù)課程標準的要求

高中人工智能校本課程目標的設置需遵循課程標準要求，《普通高中信息技術(shù)課程標準（2017年版2020年修訂）》將“人工智能初步”列為選擇性必修模塊，提出通過該模塊的學習，學生應該了解人工智能的發(fā)展歷程及概念，能描述典型人工智能算法的實現(xiàn)過程，通過搭建簡單的人工智能應用模塊，親歷設計與實現(xiàn)簡單智能系統(tǒng)的基本過程與方法，增強利用智能技術(shù)服務人類發(fā)展的責任感。[3]

（3）依據(jù)學校和學生的實際

在遵循國家政策和課程標準要求的基礎上，高中人工智能校本課程目標要尊重教育規(guī)律和學生身心發(fā)展規(guī)律，充分考慮學校的培養(yǎng)目標、特色與定位以及高中生的學習需求與學習心理。

3.課程內(nèi)容的選擇與組織

（1）課程內(nèi)容的選擇原則

課程內(nèi)容的選擇是開發(fā)課程最為重要的環(huán)節(jié)，為保證高中人工智能校本課程內(nèi)容選擇設計的科學性、合理性與可行性，筆者在選擇設計課程內(nèi)容時，嚴格遵循目標性、體系化和可行性原則，確保課程內(nèi)容的建構(gòu)以國家的教育方針和政策為指導，內(nèi)容的組織考慮人工智能課程的體系，同時兼顧學校學生的認知方式和認知需求，內(nèi)容的設計以體驗和感知為主，滿足學生的好奇心，讓他們體驗到人工智能技術(shù)應用的魅力，這樣不但可以提高學生學習人工智能課程的積極性，還可以使高中人工智能校本課程的教學達到較好的效果。

（2）課程內(nèi)容的確定與組織

經(jīng)過前期的充分調(diào)研，筆者確定學校人工智能校本課程的內(nèi)容包括人工智能與社會、人工智能經(jīng)典算法、人工智能常見技術(shù)、人工智能綜合案例四大部分。[4]

● 高中人工智能校本課程的實施

課程開發(fā)后還需要經(jīng)歷教學實踐的檢驗，才能夠更好地發(fā)現(xiàn)問題，進而對課程進行修改和完善。

1.課程實施的準備

（1）實施對象

課程實施對象為筆者所在學校選修本門校本課程的高一學生，共25人。他們思維活躍，容易接受新事物，有較強的邏輯思維分析能力，喜歡交流與分享，有一定的Python編程基礎，普遍接觸過人工智能的應用，對應用背后的關(guān)鍵技術(shù)、人工智能的應用價值及發(fā)展前景充滿了好奇與探知欲，為人工智能校本課程教學提供了良好的氛圍。

（2）實施環(huán)境

教學地點為計算機網(wǎng)絡教室和機器人活動教室，其中計算機網(wǎng)絡教室擁有1臺教師機和60臺學生機，每臺計算機都可以聯(lián)網(wǎng)，滿足日常教學的需求;機器人活動教室擁有多臺計算機、多媒體投影儀、鯨魚機器人、VEX機器人、平板電腦等硬件設備，可以保障人工智能校本課程的有效實施。

（3）實施時間

授課時間為每周二下午校本課程時間。

2.課程實施的過程

（1）教學計劃的安排

高中人工智能校本課程的教學共需32課時，一周2個課時，課程教學計劃如下表所示。

（2）教學方法的選取

根據(jù)人工智能課程內(nèi)容，以及該課程的獨特性，筆者采用了項目式學習的方法推進課程實施，即通過把教學內(nèi)容中的關(guān)鍵知識點劃分成若干個小模塊，結(jié)合學校條件與學生情況，創(chuàng)設豐富的教學情境，設計趣味而有意義的小任務或小項目，使學生在明確目標的任務（項目）驅(qū)動下，學習知識，完成任務，提升能力。[5]

3.課程實施的評價

人工智能校本課程的評價以過程性評價和總結(jié)性評價為主，以獎勵性評價為輔，采用自評和他評相結(jié)合的方式對學生進行評價。課程的過程性評價以學生成長為導向，由學生本人、同伴、教師等多元主體共同參與，對學生在人工智能課程學習過程中的態(tài)度、活動參與度、知識接受度、任務達成度等多方面進行考量與評估。[6]課程的總結(jié)性評價是對一個項目完成或?qū)W期課程結(jié)束后形成的最終作品或問題解決方案進行綜合評價，同時關(guān)注學生學習人工智能校本課程前后在知識與情感態(tài)度上的成長變化，全面考察學生的發(fā)展。課程的獎勵性評價主要是為激勵學生參加教育行政部門舉辦的各類青少年創(chuàng)新、創(chuàng)客大賽而設定。

● 結(jié)語

高中階段開設人工智能校本課程，不僅體現(xiàn)了學校校本課程的豐富性和多樣性，還滿足了學生個性化的學習需求，促進青少年人工智能后備拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，為中小學人工智能普及教育做出了積極貢獻。

參考文獻：

[1]中華人民共和國中央人民政府.國務院關(guān)于印發(fā)新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知（國發(fā)〔2017〕35號）[EB/OL].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2017-07/20/content_5211996.htm.

[2]中華人民共和國教育部.教育部關(guān)于印發(fā)《教育信息化2.0行動計劃》的通知（教技〔2018〕6號）[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201804/t20180425_334188.html.

[3]中華人民共和國教育部.普通高中信息技術(shù)課程標準（2017年版2020年修訂）[M].北京：人民教育出版社，2020.

[4]周靜.人工智能基礎及其應用[M].南京：江蘇鳳凰教育出版社，2021.

[5]張宏.AutoCAD教學方法研究[J].總裁，2009（09）：34-35.

[6]周靜.高中人工智能校本課程的開發(fā)策略——以常州市第一中學為例[J].實驗教學與儀器，2020，37（06）：70-71.

基金項目：江蘇省教育科學“十三五”規(guī)劃2020年度課題“高中人工智能校本課程的開發(fā)與實施研究（課題編號：C-c/2020/02/05）。