素养导向的中小学人工智能教育_谢忠新等_9787552044119

本书的主要章节及内容包括：中小学人工智能教育的影响因素与生态；中小学生人工智能素养的内涵；新一代人工智能背景下的中小学人工智能课程内容；中小学生人工智能教育平台与资源；素养导向的中小学人工智能教学模式；素养导向的中小学人工智能教学实践案例；中小学生人工智能素养的测评；中小学教师人工智能教学胜任力。

当前，以ChatGPT为代表的生成式通用大语言模型对教育生态产生了变革性影响，也对人才培养提出了新的要求。2019年，浦东新区入选教yu部基于教学改革、融合信息技术的新型教与学模式实验区，其实验内容之一是区域推进面向计算思维培养的人工智能与编程教育；2022年，入选第一批央馆人工智能课程规模化应用试点区；从2022年底开始，浦东新区在全区100所小学、初中开展人工智能与编程教育。浦东新区将学生人工智能素养提升作为主要目标，通过三大子目标并行驱动该目标的达成：一是形成区域推进人工智能教育新生态，二是构建中小学人工智能与编程教育教学新模式，三是探索人工智能素养新评价。

浦东新区推进人工智能素养导向的中小学人工智能教育的整体思路是，首先研究确定中小学人工智能素养的内涵、目标和相应的学习内容；再基于学习内容选购多家企业合适的人工智能硬件产品、人工智能教学平台与编程平台，汇聚多家企业的人工智能教与学资源；基于上述基础支撑要素，思考、探索与构建人工智能和编程教育新模式以及测评新方式。具体内容如下：

第一，研究确定中小学生人工智能素养内涵。研究了国际、国内关于人工智能素养方面的相关研究成果，确定了中小学生人工智能素养包括人工智能意识、知识、能力、思维和态度伦理。其中，特别关注学生应用人工智能来解决问题的能力，强调以计算思维为主的各种思维培养，并且进一步强化新一代人工智能技术背景下，学生对人工智能相关原理、技术的学习，使其形成合理、合规、合法、安全地使用人工智能的意识。

第二，设计与完善人工智能课程学习内容。设置基础进阶拓展三类课程学习内容，小学涵盖生活中的人工智能有趣的数据神奇的算法人机对话等九大学习主题，初中涵盖图像识别智能语音等十大学习主题，并随着新一代人工智能发展不断进行迭代优化。随着ChatGPT等大语言模型等的出现，小学将进一步强化对话生存能力和语言理解能力的认识，初中将更加强调对生成式AI的理解以及如何更好地使用。

第三，区域统一选购人工智能学习内容配套硬件设施。我区确定了100所实验校（包括50所初中和50所小学），在100所实验校中遴选30所进阶校，并确定了六类实验中心。在此基础上，我区统一选购了人工智能学习的配套硬件。其中，小学基础包括人形机器人和教学/学习平板，能融合人工智能核心技术，让机器人完成指定的场景任务；小学进阶提供拼搭模块、开发板等各类传感器，学生可利用语音合成、人脸识别等人工智能技术来开发一些简单的人工智能应用项目。初中基础硬件包括象棋机器人和车型机器人，初中进阶则涵盖各类可用于开展人工智能应用实践的教育实验箱。

第四，区域统一选购、整合与优化人工智能教育的软件平台和数字资源。人工智能和编程教育需要有相应的教学平台和软件编程平台。我区统一选购了小学教学平台、初中教学平台以及编程平台，用以支持教师人工智能备授课以及学生人工智能体验、理解、实践和探索。构建了人工智能基础支撑平台，实现对学生学习数据的汇聚、分析与评价。同时，选购与定期打磨人工智能与编程教育的数字资源。一方面针对每个学习主题选购了合适的感知类、互动体验类、理解类、动手实验/验证类资源；另一方面组织中心组教师和专家为学校教师打磨和提供相应的教学课件、教学设计和学习任务单等。

第五，研究构建素养导向的体验理解实践教学模式。基于人工智能软硬件、平台、资源，我区进一步研究构建素养导向的体验理解实践教学模式。例如学习计算机视觉人脸识别，首先可以通过软硬件平台体验计算机视觉的功能和作用，再通过验证类资源或者教师讲解来进一步理解计算机视觉的简单原理和技术思想。在初步构建的教学模式基础上，学校可以进行个性化的优化与调整。

第六，研究与探索多模态数据融合的学生人工智能素养评价。将人工智能素养内涵细化成具体的指标体系，通过设计各类数据埋点，记录并采集学生编程轨迹数据、真实情境测评数据、人工智能课堂参与数据等多模态数据，并通过多种方式进行数据建模与分析，基于数据分析结果进一步反哺人工智能教学设计和实践，实现以评促教的教育目标。

为了更深入地开展素养导向的中小学人工智能教育，浦东新区2020年起关注人工智能教师队伍建设，研究中小学人工智能学科教师胜任力模型，开展教师胜任力调查。基于前期调查情况，分批次分层次开展了系列教师培训。从2020年开始设计并开展一系列中小学人工智能教育相关的课题研究，其中面向计算思维的初中人工智能教育的实践研究立项为2020年上海市教育科研一般项目，区域中小学人工智能教育生态构建研究立项为2021年上海市教育科研一般项目，基于多模态数据融合的中小学人工智能素养评价研究立项为2024年上海市教育科研一般项目。从2022年底开始全面推进100所中小学的人工智能教育实践，带着研究课题开展实践，在实践基础上不断研究。到目前为止，团队中教师已经撰写并公开发表相关论文近20篇，数十个学校人工智能教育案例在上海市与全国的相关评比活动中获奖。本书就是在中小学人工智能教育相关课题研究、教师培训、教学实践的基础上提炼形成。

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