高校服務地方中小學人工智能教育的研究與實踐

摘 要：普及青少年人工智能教育，師資隊伍培養(yǎng)是關(guān)鍵，課程資源建設是前提，引起社會的普遍重視是保障。高校教師在專業(yè)基礎(chǔ)、實踐條件、教學研究等方面具有先天優(yōu)勢，本文分析了青少年編程教育的現(xiàn)狀以及制約因素，針對問題分析了高校教師參與中小學人工智能教育研究的可行性，分享筆者基于高校工作室，在青少年編程教育研究方面所做的課程建設、課程推廣以及人才培養(yǎng)方面的努力。

關(guān)鍵詞：青少年編程;工作室;中小學人工智能教育

2017年7月8日，國務院《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中提出要在中小學階段設置人工智能相關(guān)課程;2019年3月教育部《2019年教育信息化和網(wǎng)絡安全工作要點》提出啟動中小學生信息素養(yǎng)測評，并推動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?？梢?，國家對中小學人工智能教育的重視，和在全國范圍內(nèi)推廣中小學人工智能教育的決心。本文以中小學人工智能教育課程青少年編程為例，探討為什么要鼓勵地方高校參與這個國家教育戰(zhàn)略，以及可以發(fā)揮的推動作用。

一、青少年編程教育現(xiàn)狀分析

2018年，中國青少年科技輔導員協(xié)會人工智能普及教育專業(yè)委員會在全國范圍內(nèi)做了一次調(diào)查，形成了《中小學階段人工智能普及教育現(xiàn)狀調(diào)研報告》，報告中顯示，對應青少年人工智能普及教育，政策層面高度重視，但是中小學生對人工智能的理解程度較淺，對人工智能的理解也不夠準確，且地域差異非常明顯;而教師教學經(jīng)驗不足，近半數(shù)只有不到1年經(jīng)驗，教學勝任力受學科背景和經(jīng)驗影響。

雖然在國家的號召和要求下，很多中小學已經(jīng)在信息技術(shù)課上開設編程課程，但是因為師資、實訓條件、教學模式等的局限，普及面和學習效果都難以保證;同時家長認識的局限性也導致編程教育無法真正得到推廣。

二、制約青少年編程教育推廣的因素分析

（一） 缺少貫穿各學段的系統(tǒng)性課程體系

不同于中小學的傳統(tǒng)學科，編程教育是一門全新的學科。事實上，編程應用在行業(yè)一線，其教學實施和教學研究在大學，因此到目前為止還沒有推出教材編寫方案，更沒有制定出與現(xiàn)有學科相結(jié)合的課程體系和課程標準。

（二）師資培養(yǎng)、培訓機制不成熟，師資極度匱乏

在中小學實行人工智能普及教育的一大瓶頸是師資問題，培養(yǎng)培訓教師是當務之急。目前人工智能方面專業(yè)化師資培養(yǎng)體系尚未建立。編程不同于傳統(tǒng)學科，與生產(chǎn)和科技發(fā)展緊密聯(lián)系，中小學信息技術(shù)教師長期與行業(yè)脫節(jié)，在知識儲備、實踐經(jīng)驗方面嚴重欠缺。

（三）需求與資源銜接不足

目前，一二線城市已經(jīng)認識到青少年編程教育的重要性，其他城市認識先進的家長也開始為孩子尋找課外學習資源，但相對于傳統(tǒng)教育學科的遍地開花，編程教育專業(yè)性更強，資源更少，其神秘性也是造成教育資源物以稀為貴，學費高昂的原因。據(jù)調(diào)查，日照市青少年編程教育年學費超過5000元，市中心超過7000元，一二線城市學費超過15000萬元，高額的學費局限了編程教育的推廣。

（四）家長認可度低

家長對教育的認知，多數(shù)來自于自身的成長經(jīng)驗和參考身邊人群的影響。為什么在一二線城市編程教育能夠得到較高的重視？這是因為一二線城市從業(yè)人員受教育水平較高，能夠預見人工智能的發(fā)展，能認識到編程在未來的重要性，能理解編程在培養(yǎng)孩子邏輯思維、創(chuàng)新能力等方面的作用。而在小城市，多數(shù)家長不會關(guān)心科技的飛速發(fā)展，甚至不能正確理解什么是人工智能，更不知道什么是編程，甚至將編程和玩電腦游戲等同起來，落后的認識局限了編程教育的推廣。

三、高校教師參與中小學人工智能教育的研究的可行性分析

2018年4月10日，教育部印發(fā)了《高等學校人工智能創(chuàng)新行動計劃》，對高校在人工智能方面的創(chuàng)新研究做出了要求。其中提到，高校需加強人工智能基礎(chǔ)理論研究，還要求高校需加快人才隊伍和創(chuàng)新團隊的建設，鼓勵、支持高校牽頭或參與建設人工智能領(lǐng)域戰(zhàn)略研究基地，建立面向青少年和社會公眾的人工智能科普公共服務平臺，積極參與科普工作。

相比于中小學信息技術(shù)教師，專業(yè)出身又長期從事專業(yè)教學的高校教師，在研究中小學人工智教育方面具有更多優(yōu)勢：

（一）更好的知識儲備

高校教師在專業(yè)教學中要不停的充實自己，學習前沿技術(shù)，才能滿足專業(yè)的發(fā)展和教學的需要。因此，相對于中小學信息技術(shù)教師，高校教師要拿出更多的時間來更新自己的知識儲備，才能面向思維成熟、學習能力更強的大學生，教學相長，讓專業(yè)技能不斷提升。

（二）更多的實踐經(jīng)驗

編程不只是一項技術(shù)，更是一種思想。短期的培訓學習只能學會一種編程語言或某一項編程技術(shù)，卻遠遠不能達到用編程的思維思考問題，用算法的思想指導解決問題的要求。高校教師長期從事專業(yè)教學，且國家和學校在高校教師成長中，都要求高校教師頂崗實踐，鼓勵高校教師創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，通過技能大賽等手段讓教師在實踐中提升專業(yè)技能，豐富實踐經(jīng)驗。

（三）對先進的教學手段和模式的研究

相對于編程從業(yè)人員，高校教師除了具備較高的專業(yè)技能外，為了取得更好的教學效果，會深入研究先進的教學手段、教學方法、教學模式，并將之應用于教學實踐中。相對于中小學，高校信息化教學和實踐教學條件更有利于教師開展先進教學模式;國家面向高校開展的一系列精品課程、教學資源庫、在線課程的評審，也大大激勵了高校教師課程設計能力、信息技術(shù)能力、教學資源開發(fā)能力的提升。

四、高校教師參與中小學人工智能教育推廣實踐

筆者在日照職業(yè)技術(shù)學院任教，從事編程教育十余年。自2015年學校組織的教學能力測評活動中，首次有意識的在教學單元設計中，用Scratch輔助Java教學，用來講原理、理思路。自2016級新生開始，第一次在教學實踐中用Scratch輔助編程基礎(chǔ)課程的教學，第一輪實踐就取得良好的教學效果，在后續(xù)幾屆學生中，繼續(xù)深入研究，提出了“基于Scratch輔助教學的編程基礎(chǔ)課程‘423模式”，進而完善教學設計、開發(fā)教學資源。在教學研究過程中，開始關(guān)注青少年編程教育的推廣，2017年成立飛碼工作室，立足高職軟件技術(shù)專業(yè)，研究青少年編程教育。

（一）課程探索：基于工作室社會服務實踐，研究青少年編程教育

相比于中小學教師，高校教師在研究青少年編程教育最大的問題就是，長期面向大學教學，對青少年學習能力、接受能力以及學習特點缺乏研究。因此，筆者在日照市范圍內(nèi)面向中小學生開展青少年編程社會服務活動，累計培訓100余人，開展義務講座5次，開展義務課程推廣100余課時。通過實踐，深入了解了不同年齡階段、不同家庭、不同性別的青少年的學習能力、學習興趣等，在此基礎(chǔ)上遵循學生學習的規(guī)律，設計了100余個教學項目。

（二）課程實施：基于開設編程通識課的實踐，助力青少年編程推廣

針對社會對青少年編程認可度不高的問題，筆者認為，在高校普及人工智能通識課程，讓未來的父母認識到人工智能在將來的重要性，讓更多學生認識編程，了解編程，認可編程，喜歡編程，只有這樣，青少年編程才能得到真正的重視和推廣。

筆者在軟件技術(shù)專業(yè)推廣 “423模式”教學改革過程中，將Scratch應用于編程基礎(chǔ)課程的教學，不但課程改革成效顯著，還涌現(xiàn)出大量的優(yōu)秀、創(chuàng)新的作品。同時也發(fā)現(xiàn)了一批對Scratch感興趣的學生，這些學生被推薦在地方青少年培訓機構(gòu)兼職助教。

2018年起，筆者與智慧樹平臺簽約制作的人工智能通識課程《玩游戲?qū)W編程》上線，在高職院校作為選修課得到推廣。根據(jù)訪談，學習過的同學都認為這門課程非常有趣，開發(fā)思維，啟發(fā)創(chuàng)造，表示要推薦親友家的小朋友學習。

（三）課程建設：基于在線開放課程，針對不同教學目標開發(fā)課程資源

2018年起，筆者開始梳理在青少年編程教育和通識課程開設的過程中開發(fā)的研究心得和體會，按照趣味編程課程包、算法編程課程包、微應用編程課程包、課程建設指導課程包四個大類，面向中小學生、大學及社會編程愛好者、編程教育工作者等人群，開發(fā)課程資源。

（四）人才培養(yǎng)：基于工作室，遵循“培訓師”職業(yè)能力提升，實踐“現(xiàn)代學徒制”模式培養(yǎng)青少年編程教育講師

基于飛碼工作室，在教師的帶領(lǐng)和指導下，制作課件、項目、微課等課程資源，參加青少年編程教育實踐和工作室運營。建設資源庫和面向青少年開放的在線開放課程。鼓勵工作室學生畢業(yè)創(chuàng)業(yè)青少年編程培訓機構(gòu)，將工作室的做法、資源帶走，播種和推廣青少年編程教育，逐漸形成“作品創(chuàng)新-課程開發(fā)-社會服務-創(chuàng)業(yè)指導”一體化的工作室生態(tài)運營模式。

綜上所述，發(fā)展青少年人工智能普及教育，師資隊伍培養(yǎng)是關(guān)鍵，課程資源建設是前提，引起社會的普遍重視是保障。只有引起社會的廣泛重視，讓更多家長認識到青少年教育的重要性，而且又有足夠的社會資源，推廣才能得到真正的實施。高校教師在專業(yè)基礎(chǔ)、實踐條件、教學研究等方面都更有研究優(yōu)勢。而鼓勵高校教師研究青少年人工智能科普教育研究和投身科普教育活動，依賴于行政部門的政策支持和高校的支持和投入。

參考文獻：

[1] 蔡學鏞.編程ING：人人都能學會程序設計[M]. 電子工業(yè)出版社，2012

[2]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.http：//www.gov.cn/zhengce/content/2017-07/20/content_5211996.htm

[3] 湯如松.Scratch程序設計課程培養(yǎng)高職學生創(chuàng)新能力探索[J].中國教育信息化， 2016（12）：4-7

[4] 雷靜.Scratch軟件在高職基于計算思維的計算機應用基礎(chǔ)課程中的教學輔助實踐[J]. 教育教學論壇， 2015（51）：234-235

作者簡介：

盛雯雯（1982—），女，碩士，日照職業(yè)技術(shù)學院，講師，計算機軟件技術(shù)，山東省日照市日照職業(yè)技術(shù)學院（276826），13561956284，13561956284@163.com

基金項目：2018年山東省青少年研究規(guī)劃項目“高校服務地方中小學STEAM教育研究與實踐”（項目編號：SDYSB180306）