人工智能融入?yún)^(qū)域基礎(chǔ)教育的實(shí)踐思考
——以“福建省人工智能教育實(shí)驗(yàn)區(qū)晉安區(qū)”為例

葉青林

（福州市晉安區(qū)教師進(jìn)修學(xué)校，福建 福州350011）

人工智能進(jìn)入教育領(lǐng)域，推動(dòng)了智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)、虛實(shí)融合學(xué)習(xí)環(huán)境、智能教育助理等智能系統(tǒng)和工具的開(kāi)發(fā)與供給，智能教育環(huán)境建設(shè)已現(xiàn)端倪。［1］國(guó)外教育人工智能的研究趨勢(shì)是將計(jì)算機(jī)技術(shù)和神經(jīng)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)結(jié)合起來(lái)應(yīng)用于學(xué)習(xí)認(rèn)知、情緒認(rèn)等。［2］國(guó)內(nèi)人工智能教育受到前所未有的重視，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)積極探索在義務(wù)教育階段如何開(kāi)展人工智能教育。目前，福建省基礎(chǔ)教育的人工智能教育尚處于摸索階段，晉安區(qū)先行先試，取得一些經(jīng)驗(yàn)。

一、晉安區(qū)人工智能試點(diǎn)校的成果

目前晉安區(qū)已有5-10 所中小學(xué)幼兒園開(kāi)展人工智能教育的相關(guān)實(shí)踐。

1.福州第七中學(xué)創(chuàng)建人工智能教學(xué)實(shí)驗(yàn)室。福州第七中學(xué)是福州市首批智慧校園試點(diǎn)校、首批人工智能試點(diǎn)校、省級(jí)課改示范校，率先應(yīng)用教學(xué)云平臺(tái)，創(chuàng)建了人工智能教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，在高中英語(yǔ)課堂應(yīng)用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，幫助了解學(xué)生課堂學(xué)習(xí)情況，尤其在閱讀、聽(tīng)力過(guò)程中讓學(xué)生的專(zhuān)注力可視化。根據(jù)平臺(tái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，給學(xué)生提供個(gè)性化的反饋，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生個(gè)性化的支持。多元評(píng)價(jià)方式融入課堂教學(xué)的整個(gè)過(guò)程，不僅可以對(duì)每道題進(jìn)行科學(xué)的知識(shí)評(píng)價(jià)，還可以覆蓋到全面的綜合性的評(píng)價(jià)，如記憶力、思維力、冥想力等；不僅評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，還可以評(píng)價(jià)學(xué)生的問(wèn)題解決能力。這種評(píng)價(jià)方式更具科學(xué)性和指導(dǎo)性，且大幅減輕教師的工作量。2019 屆剛畢業(yè)的高三（4）和（5）兩個(gè)實(shí)驗(yàn)班（實(shí)驗(yàn)時(shí)間大約一個(gè)學(xué)期），實(shí)驗(yàn)前后的專(zhuān)注力測(cè)評(píng)結(jié)果顯示，學(xué)生的專(zhuān)注力有不同程度的提高，并且兩個(gè)實(shí)驗(yàn)班的高考平均分分別提高17 分和26 分，顯然，專(zhuān)注力提升對(duì)成績(jī)有正向影響。實(shí)驗(yàn)中，在技術(shù)上成功攻克了40 人以上的智慧教室WiFi 和藍(lán)牙信號(hào)互相干擾問(wèn)題，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)時(shí)課堂的專(zhuān)注力、做題準(zhǔn)確率等的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析。

2.晉安區(qū)直屬機(jī)關(guān)幼兒園創(chuàng)建AI 腦波智能實(shí)驗(yàn)室。晉安區(qū)直屬機(jī)關(guān)幼兒園創(chuàng)建AI 腦波智能實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)用腦波智能設(shè)備輔助教學(xué)，基于實(shí)時(shí)自動(dòng)生成的專(zhuān)注力評(píng)測(cè)報(bào)告，改善教與學(xué)的方式方法，有效提升教學(xué)成效，同時(shí)，通過(guò)專(zhuān)注力訓(xùn)練，提升幼兒園階段學(xué)生的感覺(jué)統(tǒng)合水平。AI 腦波智能系統(tǒng)分為ABCD 四個(gè)等級(jí)，如B-C 級(jí)孩子的優(yōu)勢(shì)是專(zhuān)注度較高，穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)，但，孩子的這種專(zhuān)注需要毅力來(lái)維持，學(xué)習(xí)時(shí)間一長(zhǎng)容易疲勞，針對(duì)這個(gè)等級(jí)的孩子，需要不斷激發(fā)孩子的學(xué)習(xí)熱情，不斷調(diào)整孩子的學(xué)習(xí)狀態(tài)，讓孩子喜歡學(xué)習(xí)，快樂(lè)學(xué)習(xí)。D 級(jí)的孩子學(xué)習(xí)動(dòng)力弱，專(zhuān)注度不高，不能長(zhǎng)時(shí)間保持有效的學(xué)習(xí)狀態(tài)。在學(xué)習(xí)的過(guò)程當(dāng)中，要及時(shí)給予孩子學(xué)習(xí)策略的指導(dǎo)，對(duì)孩子的學(xué)習(xí)狀態(tài)予以實(shí)時(shí)監(jiān)控，幫助他們培養(yǎng)學(xué)習(xí)耐心和良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。AI 腦波智能與教學(xué)融入度高，簡(jiǎn)單易學(xué)易用，一方面減輕了教師的教學(xué)負(fù)擔(dān)，另一方面提升了幼兒的自我管控等能力。

3.鼓山中心小學(xué)創(chuàng)建人工智能創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室。鼓山中心小學(xué)被評(píng)為全國(guó)青少年人工智能活動(dòng)特色單位、全國(guó)機(jī)器人教學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)校、中國(guó)少年兒童信息研究中心、福州市科普工作先進(jìn)集體、福州市現(xiàn)代教育技術(shù)試驗(yàn)學(xué)校、晉安區(qū)科技創(chuàng)新教育特色校。十多年來(lái)，學(xué)校在人工智能方面取得了豐碩的成果：共獲得5個(gè)世界冠軍，6 次全國(guó)總冠軍；兩百多項(xiàng)福建省、福州市一、二、三等獎(jiǎng)。學(xué)校培養(yǎng)了大批科技少年，其中八名學(xué)生被評(píng)為“福建省小科學(xué)家”，中央、省、市各級(jí)電視臺(tái)、報(bào)社等主流媒體做了報(bào)道。學(xué)校以科技創(chuàng)新教育為突破口，創(chuàng)設(shè)了人工智能創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室，積極開(kāi)展科技創(chuàng)新教育。學(xué)校建有專(zhuān)用的創(chuàng)客實(shí)驗(yàn)室，從低階、中階、高階逐漸開(kāi)展人工智能教育相關(guān)活動(dòng)。學(xué)校人工智能實(shí)驗(yàn)室配備能容納上百人同時(shí)活動(dòng)的工作臺(tái)和充足的加工工具，具備擁有可以舉辦大型機(jī)器人競(jìng)賽的場(chǎng)地和空間，同時(shí)，學(xué)校充分利用現(xiàn)有資源開(kāi)展人工智能教育活動(dòng)，如利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)室、數(shù)字少年宮給學(xué)生上3D 設(shè)計(jì)、Scratch 等編程課程。

除鼓山中心小學(xué)外，進(jìn)修校附屬第二小學(xué)、遠(yuǎn)洋小學(xué)、三十二中、二十中等學(xué)校亦開(kāi)設(shè)相關(guān)人工智能課程，構(gòu)建“人工智能+X”的課程體系。

二、重點(diǎn)建設(shè)人工智能教育相關(guān)項(xiàng)目

1.“數(shù)字契約”成長(zhǎng)守護(hù)平臺(tái)。晉安區(qū)外來(lái)務(wù)工人員子女占比高，約占五分之三，學(xué)生的安全、親子教育問(wèn)題突出，而青少年成長(zhǎng)守護(hù)平臺(tái)具有智能整理信息、綠色上網(wǎng)引導(dǎo)、實(shí)時(shí)位置關(guān)注、安全區(qū)域提醒等功能，旨在幫助教師、家長(zhǎng)與學(xué)生之間建立“數(shù)字契約”，增強(qiáng)師生與親子之間的交流，幫助孩子管理時(shí)間等。

2.多媒體應(yīng)用管理平臺(tái)。晉安區(qū)地處城鄉(xiāng)接合部，山區(qū)學(xué)校多，編外教師占比大，優(yōu)秀教師少，依托信息技術(shù)的“優(yōu)質(zhì)學(xué)校帶薄弱學(xué)校、優(yōu)秀教師帶普通教師”的模式，運(yùn)用遠(yuǎn)程視頻多媒體應(yīng)用管理平臺(tái)，通過(guò)“中心校帶教學(xué)點(diǎn)”等教學(xué)和教研組織模式，實(shí)現(xiàn)普通化的教學(xué)資源共享，促進(jìn)教育的均衡發(fā)展。

3.區(qū)域教育大數(shù)據(jù)平臺(tái)。晉安區(qū)應(yīng)用釘釘?shù)绕脚_(tái)，基于云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等建立區(qū)域教育大數(shù)據(jù)平臺(tái)，即通過(guò)采集各級(jí)各類(lèi)的信息、數(shù)據(jù)，為區(qū)域頂層設(shè)計(jì)提供參數(shù)。同時(shí)，應(yīng)用平臺(tái)將各學(xué)段的統(tǒng)考、期中期末考、單元考試等數(shù)據(jù)，智能化生成多維度、多層次、多元化的分析報(bào)告，一方面為區(qū)域建立全過(guò)程、全樣本、全學(xué)科的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中心，提供管理決策支持，另一方面通過(guò)數(shù)據(jù)分析和診斷，智能出卷、推送作業(yè)等。

4.課堂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)。晉安區(qū)已有三所學(xué)校嘗試使用課堂實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)腦電波頭戴設(shè)備實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)學(xué)生上課專(zhuān)注力情況的測(cè)評(píng)分析系統(tǒng)。測(cè)評(píng)數(shù)據(jù)能精準(zhǔn)分析學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣、興趣、知識(shí)結(jié)構(gòu)、知識(shí)遷移能力、課堂專(zhuān)注度等信息。運(yùn)用學(xué)生課堂行為分析系統(tǒng)，科學(xué)指導(dǎo)學(xué)生調(diào)整學(xué)習(xí)狀態(tài)，改善注意品質(zhì)，提高課堂時(shí)效和分析教學(xué)重難點(diǎn)。

5.英語(yǔ)口語(yǔ)測(cè)評(píng)系統(tǒng)。人機(jī)對(duì)話(huà)是未來(lái)口語(yǔ)考試的趨勢(shì)。晉安區(qū)三所高中建立英語(yǔ)口語(yǔ)測(cè)評(píng)機(jī)房，應(yīng)用人工智能口語(yǔ)識(shí)別系統(tǒng)，對(duì)高考所有口語(yǔ)人機(jī)對(duì)話(huà)題型實(shí)行全覆蓋以及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)評(píng)分、口語(yǔ)矯正等。測(cè)評(píng)系統(tǒng)還包括口語(yǔ)作業(yè)多維評(píng)價(jià)、口語(yǔ)矯正建議分析和口語(yǔ)跟讀練習(xí)自學(xué)系統(tǒng)。系統(tǒng)可完成口語(yǔ)作業(yè)交互，多維度AI 評(píng)價(jià)，矯正口語(yǔ)建議和自主練習(xí)打分等功能，讓教與學(xué)“智能化”。

三、人工智能融入?yún)^(qū)域教育發(fā)展

晉安區(qū)不斷發(fā)展壯大的教育事業(yè)還無(wú)法滿(mǎn)足老百姓對(duì)高質(zhì)量教育的需求：缺乏區(qū)域內(nèi)品牌校與優(yōu)質(zhì)校的引領(lǐng)；區(qū)域教師隊(duì)伍素質(zhì)有待提升，名優(yōu)教師數(shù)量少，臨聘教師占比高，全區(qū)1200 名編外教師，占教師總數(shù)的四分之一。為此，晉安區(qū)積極推動(dòng)知識(shí)傳授型教育向能力培養(yǎng)型教育轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)教育教學(xué)環(huán)境智能化、信息化。

1.加大試點(diǎn)優(yōu)質(zhì)示范校推廣力度。晉安區(qū)以人工智能教育實(shí)驗(yàn)區(qū)為契機(jī)，大力推進(jìn)人工智能示范校、試點(diǎn)校帶動(dòng)區(qū)域片區(qū)對(duì)口學(xué)校的輻射影響作用，積極應(yīng)用人工智能技術(shù)，開(kāi)展大數(shù)據(jù)支持下的教學(xué)方式、教學(xué)過(guò)程和教學(xué)評(píng)價(jià)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的學(xué)習(xí)分析和教學(xué)干預(yù)，以教科研、課堂教學(xué)兩手抓為途徑，全面提升教師創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力。以示范校帶動(dòng)片區(qū)內(nèi)學(xué)校，通過(guò)培訓(xùn)共享智慧教育教學(xué)成果，探索“人工智能+”發(fā)展模式，探索信息技術(shù)在STEAM 教育（跨學(xué)科學(xué)習(xí)）、創(chuàng)客教育中的應(yīng)用，探索人工智能融入基礎(chǔ)教育為特點(diǎn)的智慧課堂教學(xué)模式，促進(jìn)師生全面發(fā)展。

2.促進(jìn)區(qū)域教師隊(duì)伍素質(zhì)提升。深入開(kāi)展人工智能助推教師隊(duì)伍建設(shè)行動(dòng)試點(diǎn)，推動(dòng)教師隊(duì)伍建設(shè)與人工智能有機(jī)融合，推動(dòng)教育教學(xué)改革，助推教師培訓(xùn)改革，提升教師教科研水平，提升教育扶智實(shí)效。2019 年初，晉安區(qū)啟動(dòng)人工智能試點(diǎn)工作，遴選8 所軟硬件兼具的中小學(xué)作為重點(diǎn)推進(jìn)人工智能教學(xué)試點(diǎn)學(xué)校，開(kāi)展智慧教學(xué)應(yīng)用。試點(diǎn)校引入教學(xué)管理、學(xué)科工具和人機(jī)對(duì)話(huà)等教師教學(xué)智能助手和相關(guān)配套教學(xué)資源，實(shí)施教師教育行為智能化監(jiān)測(cè)，為教師智能推送備課資料。鼓勵(lì)教師應(yīng)用智能助手開(kāi)展教育教學(xué)，應(yīng)用在學(xué)生管理、學(xué)習(xí)任務(wù)分配等方面，并且通過(guò)智能助手跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，提高教學(xué)針對(duì)性。

3.助推區(qū)域智慧教學(xué)環(huán)境建設(shè)。晉安區(qū)各人工智能教學(xué)試點(diǎn)校每校建設(shè)1 個(gè)基于大數(shù)據(jù)、信息化和人工智能等技術(shù)的人工智能教室或1 個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)（VR）教室，方便開(kāi)展智能化教學(xué)。學(xué)校將大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)融入課改、教改、校本研修等教科研活動(dòng)中，并且應(yīng)用大數(shù)據(jù)實(shí)施精準(zhǔn)教學(xué)。同時(shí)，積極為投資教育的企業(yè)提供開(kāi)展教育教學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)學(xué)校、產(chǎn)品研發(fā)基地和一定數(shù)量的學(xué)生樣本數(shù)據(jù)，吸引并鼓勵(lì)全國(guó)各地人工智能、信息化機(jī)構(gòu)和企業(yè)來(lái)晉安區(qū)投資開(kāi)發(fā)信息化教學(xué)項(xiàng)目，建設(shè)人工智能教學(xué)培訓(xùn)研修、體驗(yàn)基地，建設(shè)教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用分析基地。

4.加快教育資源開(kāi)發(fā)利用。開(kāi)設(shè)大數(shù)據(jù)分析、識(shí)別技術(shù)等人工智能普及教育，對(duì)不同學(xué)段學(xué)生開(kāi)設(shè)相應(yīng)的人工智能課程。低年級(jí)重在普及人工智能相關(guān)知識(shí)，中高年級(jí)開(kāi)設(shè)少兒編程、電子制作、科技創(chuàng)新等相關(guān)課程，同時(shí)利用校本課程、信息技術(shù)課等開(kāi)展Scratch 編程學(xué)習(xí)、科技電子制作學(xué)習(xí)等，普及青少年編程，讓他們掌握基本的程序編程方法。通過(guò)人工智能活動(dòng)和課程，學(xué)生們可以接觸許許多多軟件、電子、機(jī)械、新能源等科學(xué)技術(shù)。試點(diǎn)校充分利用現(xiàn)有資源開(kāi)展人工智能教育活動(dòng)，利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)室、數(shù)字少年宮給學(xué)生上3D設(shè)計(jì)、Scratch、Arduino 和App Inventor 等編程課程，利用學(xué)校的多媒體教室為學(xué)生提供創(chuàng)客分享的場(chǎng)地和設(shè)施保證。

四、打造人工智能實(shí)驗(yàn)區(qū)的幾點(diǎn)思考

1.建立有效的統(tǒng)籌協(xié)作機(jī)制。建立協(xié)同機(jī)制，統(tǒng)籌推進(jìn)人工智能融入基礎(chǔ)教育朝著更加系統(tǒng)化、科學(xué)化、規(guī)范化、普惠化的方向發(fā)展。晉安區(qū)教育局建立專(zhuān)門(mén)的智慧教育推進(jìn)協(xié)作小組，以分管信息化工作領(lǐng)導(dǎo)為核心，以信息管理中心、中小學(xué)教科研處、培訓(xùn)處等部門(mén)為抓手，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，開(kāi)展深入?yún)f(xié)作，研究人工智能教育的新型教學(xué)模式，指導(dǎo)本區(qū)學(xué)校和教師充分利用優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，開(kāi)展高質(zhì)量的人工智能教科研、培訓(xùn)活動(dòng)等，使人工智能與學(xué)科融合，教學(xué)水平有效提升。

2.建立科學(xué)的經(jīng)費(fèi)投入機(jī)制。設(shè)立區(qū)級(jí)政府人工智能教育發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)資金，形成制度化、可持續(xù)的經(jīng)費(fèi)投入機(jī)制。爭(zhēng)取區(qū)、市、省發(fā)改局、科技局對(duì)人工智能應(yīng)用、研究的專(zhuān)項(xiàng)經(jīng)費(fèi)支持，有規(guī)劃、科學(xué)的加大投入力度，同時(shí)，鼓勵(lì)多渠道專(zhuān)項(xiàng)人工智能研發(fā)、推廣等資金的來(lái)源。加大政府采購(gòu)教育信息化產(chǎn)品和服務(wù)的力度，進(jìn)一步建立和完善市場(chǎng)機(jī)制，引導(dǎo)個(gè)人和企業(yè)等增加對(duì)人工智能項(xiàng)目的投入。建構(gòu)校企多元協(xié)同育人模式，打造多位一體全面發(fā)展育人格局。

3.建立高素質(zhì)人工智能教育人才隊(duì)伍。改革教育管理、教師培訓(xùn)制度，滿(mǎn)足人工智能教育發(fā)展需求。將人工智能應(yīng)用能力納入人工智能專(zhuān)任教師培訓(xùn)、人才培養(yǎng)與考核體系中。培養(yǎng)各校人工智能方面的專(zhuān)業(yè)教師，能組織晉安區(qū)青少年開(kāi)展編程與智能設(shè)計(jì)、機(jī)器人大賽等活動(dòng)；各試點(diǎn)校的老師能結(jié)合本校學(xué)生實(shí)際，圍繞主題自行開(kāi)展相關(guān)科普講座、組織學(xué)生參觀體驗(yàn)、動(dòng)手實(shí)踐以及參加國(guó)家級(jí)、省市級(jí)舉辦的機(jī)器人、人工智能相關(guān)的競(jìng)賽活動(dòng)等。加大對(duì)區(qū)內(nèi)人工智能專(zhuān)任教師的培養(yǎng)力度，通過(guò)課程開(kāi)發(fā)、教科研、培訓(xùn)學(xué)習(xí)等，多渠道打通人工智能方面專(zhuān)業(yè)人才的培養(yǎng)途徑，輸送教師參加高端培訓(xùn)和研修。

4.建立“一站式”人才培養(yǎng)機(jī)制。建立人工智能人才“一站式”培養(yǎng)機(jī)制，即打造區(qū)域特色的人工智能教育從小學(xué)、初中、高中、大學(xué)為一體的人工智能人才培養(yǎng)體系。從小學(xué)階段開(kāi)始重點(diǎn)培養(yǎng)對(duì)人工智能方面感興趣的學(xué)生，并做好各學(xué)段對(duì)口學(xué)校的銜接工作，比如，晉一、僑園、洋下三所小學(xué)對(duì)口福州三十二中，這三所小學(xué)人工智能方面的生源輸送到福州三十二中人工智能實(shí)驗(yàn)班學(xué)習(xí)，這些人工智能方面的“特長(zhǎng)生”初中畢業(yè)升學(xué)到區(qū)內(nèi)開(kāi)設(shè)人工智能實(shí)驗(yàn)班的高中接受專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)小升初、初升高的“對(duì)口”銜接，同時(shí)，通過(guò)課題、項(xiàng)目、校本課程等方式爭(zhēng)取得到人工智能方面的專(zhuān)家、大學(xué)教授的專(zhuān)業(yè)指導(dǎo)和授課，爭(zhēng)取獲得福建師范大學(xué)、福州大學(xué)等有開(kāi)設(shè)人工智能專(zhuān)業(yè)的學(xué)院的支持和幫助，探索中學(xué)與高?！般暯邮健比瞬排囵B(yǎng)的合作辦學(xué)新模式。