創新開課方式，推動中小學人工智能教育落地

在智能時代，培養中小學生成為“智能公民”，既是社會發展的必然趨勢， 也是教育改革之需。根據教育部的規劃，到2030年前，在中小學基本普及人工智能教育。然而，當前人工智能教育進入中小學課堂面臨的最大難題是師資問題。人工智能作為基礎教育的新興領域，大部分中小學教師對其相關知識與技能的儲備尚顯薄弱。此外，相關課程缺乏統一標準、課時安排有限、學校配套設備短缺等因素都給中小學開設人工智能課程帶來了挑戰。在此情形下，中小學究竟該如何開好人工智能課呢？這便需要學校轉變教育觀念，結合自身的資源和條件系統性地規劃課程，設計有效的教學實施路徑，創新開課方式，從而讓中小學人工智能教育走深走實。

首先，學校要認識到當前中小學人工智能教育是一種通識教育。在小學和初中階段，教育的重點是讓學生感知和體驗、理解和應用人工智能，而在高中階段則更側重項目創作和前沿應用。中小學人工智能教育的目的不在于系統性地傳授人工智能專業的學科理論知識，而在于培養學生的綜合素養。其次，學校要加強人工智能教育相關師資隊伍的建設，突破當前人工智能教師短缺的瓶頸。與常規信息科技（技術）教師相比，人工智能教師不僅需要擁有更深厚的學科知識儲備和操作技能，還需要具備創新性思維和跨學科整合能力。學校應鼓勵信息科技（技術）、數學、科學等學科教師，通過繼續教育、組成教研共同體等途徑提升自身的人工智能教學能力。同時，學校還可以聘請高校和企業的人工智能專家擔任兼職教師，充實學校人工智能師資力量。最后，學校要積極探索新型教學模式，應用優質資源，推動教學流程重構、教學方法創新、項目化教學實踐，并借助定期教學示范與教研活動推動教學模式持續迭代優化。

國內一些率先開展人工智能教育試點的地區已經取得了顯著成效。例如，廣州市于2018年開始探索中小學人工智能通識教育，并編寫出版了地方教材。2019年，廣州市立項創建全國智慧教育示范區，將人工智能教育列為重點工程。2023年，推動1～8年級人工智能教育普及入選廣州市民生實事項目。經過這些年的實踐，廣州市已形成 “1+8”（一個平臺+八大體系）推進模式，通過搭建廣州市人工智能教學平臺，從政策、資源、裝備、師資、教研培、活動競賽及協同推進等多方面進行統籌規劃，系統開展人工智能教育。目前，全市已有超過1500所學校開設了人工智能課，覆蓋學生超過百萬，獲得師生普遍認同與喜愛，積累了寶貴的課程開設經驗。

充分用好數字教育資源開課。人工智能師資相對薄弱的學校，可以采取線上名師與本地教師協同合作的方式共同授課。線上名師通過直播或錄播的形式進行知識講授，而本地教師則負責組織學生開展學習活動。線上和線下教師應明確各自的角色和責任分工，線上名師主要負責提供高質量的教學內容和資源，線下教師則需將這些資源與學生的實際情況相結合，進行有針對性的個性化教學。學校教師應根據具體的教學內容，靈活運用不同的教學策略：在以概念性、原理性知識講授為主的課程中，以線上授課資源為核心，輔以線下教師的輔導；在以探究型、協作型學習任務為主的課程中，則以線下教師的教學為主導、以線上資源為補充。例如：廣州市為教師提供了配套教材的“托底資源”，包括每節課的示范教學視頻、授課課件、學生實踐手冊、學生實操視頻、學習參考視頻等系列資源，教師可以充分應用這些資源，組織學生開展多樣化的學習活動。廣州市為小學一、二年級的學生特別提供了人工智能系列教學動畫，教師在課堂上可以通過組織學生觀看動畫、展開討論等方式進行課程教學。

采用跨學科整合式開課優化課時。人工智能課程的課時分配不足，也是開課面臨的挑戰之一。國內多個已開展人工智能普及教育的區域，普遍規定小學初中每周開設1課時的人工智能課程。通過實施跨學科整合式教學，一方面可以增加學生接觸人工智能的時間，另一方面可以提升學生應用人工智能進行學習的能力。例如，“水肥與蟲害防治一體化智能菜園管家”項目巧妙結合了人工智能與生物學科知識，旨在開發一套智能設備以實現自動化菜園管理，根據蔬菜生長情況和天氣條件進行智能灌溉、施肥和除蟲。參與此項目的學生需要掌握圖像識別的基本原理，并理解人工智能在數據采集、整理、模型訓練、推理驗證和應用等關鍵環節的流程。在此過程中，學生還需學習相關的生物學科知識，以增強項目實施的科學性和有效性。又如，在英語寫作課上，教師通過引導學生使用生成式人工智能工具輔助修訂作文，并分析人工智能文本生成與人類寫作的差異，以加深學生對人工智能的理解。這種AI+跨學科整合的教學模式，不僅實現了人工智能教育的課程目標，而且融入了學科教學內容，實現了教學內容和課時分配的雙重優化。

探索“理解為先”的大單元教學設計。當前我國中小學的人工智能教學往往是組織學生體驗簡單的人工智能操作或編程任務，這種教學方式使得課程內容呈現碎片化，缺乏知識間的有機整合，不利于學生構建完整、深入的人工智能概念認知框架，難以培養學生對人工智能大概念的理解?？紤]到人工智能領域知識體系的復雜性，對于中小學生來說，要全面掌握和理解這些知識無疑是一項艱巨的任務。理解為先的教學設計（Understanding by Design）為解決這一困境提供了有效路徑，它強調以清晰明確的學習目標為起點，以促進學生開展有意義的學習為宗旨，倡導評價設計要優先于課程設計和教學活動規劃。這是一種適配于大單元和課程設計的教學模式，更容易實現對大概念的深入探究與發展，便于探究基本問題及實際應用，使教學更具目標性和連貫性。例如：廣州市七年級上冊人工智能教材涵蓋“云計算與人工智能”“智能醫療”“智能畫家”“電子警察”等內容，涉及圖像識別、深度學習、監督學習等概念，共16周課，每周1節。執教教師以“智能時代的中藥館”為主題，重新梳理整冊教材的核心概念，從可測量的學習目標出發，反推教學路徑，設計評估標準與方法，進而逆向推導出教學內容、方法及活動序列，完善任務群與問題鏈，確保每一步教學活動都緊密圍繞培養學生的核心能力和素養展開，推動教學內容的精簡與優化，引導學生主動探索及批判性思考，從而在根本上打破僵化的教學模式，為中小學人工智能教學注入了新的活力與可能。

借助虛擬仿真軟件改善實驗教學。人工智能課程的強實踐性特點，決定了其教學和實施需要完善的實踐環境和配套設備。然而，對于大多數中小學來說，短期內配備齊全的人工智能教學設備并不現實。為解決這一問題，廣州市統一為所有中小學免費提供人工智能3D虛擬仿真教學公共服務平臺，該平臺能夠模擬真實的人工智能應用場景，讓學生通過操作虛擬場景中的工具，體驗人工智能的基本應用，進而開展交互式、沉浸式的學習。這種虛擬仿真教學平臺的應用，減少了對實體設備的依賴，降低了人工智能課程的開設成本，提高了區域普及人工智能教育的可能性與可行性，擴大了學生的受益面，在一線實踐中獲得了廣泛認可，為大規模普及人工智能教育提供了實踐范本。學校即使在資源有限的情況下，也能為學生提供更加豐富和高效的人工智能教育。

依托平臺深化“教—學—評”一致性。數字化教學平臺在人工智能教育推進過程中彰顯出了獨特價值，其能夠突破教學的時空限制，提供豐富的學習任務和資源，拓展師生、生生交互的學習空間，并增加合作學習的途徑，從而更有力地推動教學雙邊活動的深度參與和高效開展。此外，數字化教學平臺中存儲的過程性數據可以幫助教師開展伴隨式、全過程的教學評價。借助這一優勢，教師得以在課前精準洞悉學生的學習起點，課中實時掌握學生的學習動態，課后全面評估學習目標的達成情況。通過將教學數據應用于學情分析、教學設計和教學評價的各個環節，數字化教學平臺能夠支持精準教學、多樣化學習和全過程、多維度、細粒度評價，促進完整的“教—學—評”一體化模式形成。例如，廣州市人工智能教育普及項目依托數字化課程教學平臺，實現了對全市所有中小學校開課情況的監測，為教師的備授課、學生的作業完成以及課后學習提供了全過程的數據記錄與診斷分析。這不僅實現了人工智能課程教學過程的可視化、數字化和智能化，還提高了教學管理的效率和教學質量。