盤點(diǎn)2021信息技術(shù)教育實(shí)踐篇

左丹

本期聚焦是上期——《盤點(diǎn)2021信息技術(shù)教育·理念篇》的姊妹篇。本期結(jié)合雜志這一年的關(guān)注重點(diǎn)，針對(duì)專題、對(duì)話以及部分欄目中實(shí)踐性較強(qiáng)的話題進(jìn)行了盤點(diǎn)，回顧了信息技術(shù)新課程、人工智能與創(chuàng)客教育、技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用三個(gè)主題。希望借此能為每一位讀者勾勒更清晰的回顧線索。

高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)義務(wù)教育階段的影響

王蕾：朱教授，近期教育部正在組織義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作，大家都很關(guān)注。那么，此前頒布與實(shí)施的《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》對(duì)義務(wù)教育階段的可能影響有哪些呢？

朱彩蘭：第一方面是對(duì)義務(wù)教育階段信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)的影響。2017年版高中課標(biāo)業(yè)已發(fā)布，較之2003年課標(biāo)有了許多新的變化，對(duì)高中信息技術(shù)教學(xué)提出了許多新的要求，這也意味著，對(duì)義務(wù)教育階段信息技術(shù)教學(xué)提出了更高的要求。在這種背景下，國家層面義務(wù)教育階段信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)成為一種剛需。第二個(gè)方面是對(duì)教材內(nèi)容的變化的影響。2017年版高中課標(biāo)發(fā)布后，一線教師感受到的最大變化就是內(nèi)容，如必修模塊中程序設(shè)計(jì)的比重明顯加大，難度上也明顯加深。這就需要義務(wù)教育階段提供必要的基礎(chǔ)。第三個(gè)方面是對(duì)教材組織線索的影響。2017年版高中課標(biāo)在“教學(xué)建議”部分提倡實(shí)施項(xiàng)目學(xué)習(xí)，通過審定的幾套高中教材中也都體現(xiàn)了項(xiàng)目學(xué)習(xí)的編寫思路。

“雙新”背景下培養(yǎng)“數(shù)字公民”的思考

李鋒：面向核心素養(yǎng)的信息技術(shù)課程設(shè)計(jì)與開發(fā)既不能脫離“基本知識(shí)技能”空談“學(xué)科核心素養(yǎng)”，也不能忽視“學(xué)生發(fā)展的一般能力”為講“專業(yè)知識(shí)”而講“專業(yè)知識(shí)”，而應(yīng)在綜合分析學(xué)科結(jié)構(gòu)、學(xué)生特點(diǎn)、社會(huì)需要的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)關(guān)注以下幾點(diǎn)：第一，以學(xué)科核心素養(yǎng)為綱。第二，建構(gòu)學(xué)科大概念體系。第三，設(shè)置多元需求課程結(jié)構(gòu)。第四，開展基于項(xiàng)目的大單元學(xué)習(xí)方法。

周世杰：是的，信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)是一個(gè)多維度的建構(gòu)，不僅包括知識(shí)技能，更強(qiáng)調(diào)能力、情感、態(tài)度等多個(gè)方面，是對(duì)“三維目標(biāo)”的綜合體現(xiàn)，是作用于同一個(gè)學(xué)生的“整體效應(yīng)”。面向核心素養(yǎng)的信息技術(shù)課程在關(guān)注學(xué)生需要學(xué)習(xí)“哪些內(nèi)容”時(shí)，也要引導(dǎo)學(xué)生理解“為什么要學(xué)這些內(nèi)容”“怎樣學(xué)習(xí)這些內(nèi)容”以及“如何用這些內(nèi)容進(jìn)行社會(huì)交流”，進(jìn)而加強(qiáng)相互之間的內(nèi)在聯(lián)系。按照新課標(biāo)對(duì)課程結(jié)構(gòu)和模塊的設(shè)計(jì)要求，高中信息技術(shù)學(xué)科課程結(jié)構(gòu)包括必修、選擇性必修和選修三個(gè)部分。以上海市信息技術(shù)必修部分教材為例，這一部分由兩冊(cè)教材組成，第一冊(cè)圍繞“數(shù)據(jù)”與“算法”兩個(gè)大概念展開，分為四章，分別是“數(shù)據(jù)與大數(shù)據(jù)”“算法與程序?qū)崿F(xiàn)”“數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用”“走進(jìn)人工智能”。第二冊(cè)圍繞“信息系統(tǒng)”與“信息社會(huì)”兩個(gè)大概念展開，也分為四章，分別是“信息社會(huì)與信息系統(tǒng)”“分析信息系統(tǒng)”“搭建小型的信息系統(tǒng)”“我與信息社會(huì)”，并且每一章都確立了學(xué)習(xí)目標(biāo)、知識(shí)結(jié)構(gòu)和項(xiàng)目主題，設(shè)計(jì)了項(xiàng)目情境，以項(xiàng)目任務(wù)的形式統(tǒng)領(lǐng)課程內(nèi)容。

高中新課程新教材教學(xué)

王愛勝：我們結(jié)合新教材及各地教學(xué)實(shí)踐來看，在義教階段可能更有利于進(jìn)行應(yīng)用軟件方面的計(jì)算思維培育，而高中學(xué)生更多的是急需在編程教學(xué)上的計(jì)算思維培養(yǎng)。在編程教學(xué)中，一直困擾一線教師的是算法思維與計(jì)算思維應(yīng)是一種怎樣的關(guān)系呢？對(duì)傳統(tǒng)提法中的算法思維而言，遞歸也好，分治也罷，這個(gè)優(yōu)秀的算法內(nèi)容本身，在計(jì)算思維中是如何表征的呢？屬于計(jì)算思維的哪種表現(xiàn)呢？

王榮良：算法學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者所習(xí)得的是一種解決問題的策略，運(yùn)用分治策略處理，采用折半查找方法可以快速地查找數(shù)據(jù);算法學(xué)習(xí)，也為學(xué)習(xí)者建立一種觀念，即通過有限步操作規(guī)則，特別是通過重復(fù)執(zhí)行的操作步驟，可以清晰地認(rèn)識(shí)到，一個(gè)復(fù)雜的問題是可以逐步地通過執(zhí)行預(yù)設(shè)的規(guī)則而得以解決。這一經(jīng)歷過程與計(jì)算思維是一致的，即經(jīng)歷“抽象—形式化表達(dá)—構(gòu)造—自動(dòng)化”的過程，針對(duì)問題，通過抽象，形成合適的算法，用形式化方式準(zhǔn)確地表達(dá)，然后構(gòu)造執(zhí)行序列，最后自動(dòng)化地解決問題。我把運(yùn)用算法思維實(shí)現(xiàn)這一過程稱之為用“程序性構(gòu)造”實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，即在時(shí)間上通過有序操作實(shí)現(xiàn)問題解決，這是算法思維對(duì)計(jì)算思維所做出的貢獻(xiàn)。

人工智能與創(chuàng)客教育

“玩轉(zhuǎn)”真正物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

在可以預(yù)見的未來幾年中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將會(huì)對(duì)初高中的信息科技/信息技術(shù)教學(xué)產(chǎn)生比較大的影響。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)怎么才能夠像創(chuàng)客教育的很多技術(shù)一樣實(shí)現(xiàn)“技術(shù)民主化”呢？在調(diào)研的過程中，我們發(fā)現(xiàn)了如下的“三個(gè)一”可以比較好地解決這個(gè)問題，即一個(gè)創(chuàng)意——乾坤板的設(shè)計(jì)，一個(gè)項(xiàng)目——“SFarm智慧農(nóng)場(chǎng)”，一組課程——對(duì)信息技術(shù)學(xué)科的高中必修課程、初高中的選修課程的系統(tǒng)性改造。這不僅讓物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠以更普惠、更接近真實(shí)產(chǎn)品的形態(tài)對(duì)外發(fā)布，而且讓更多的教師和學(xué)生可以更自然地參與到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的學(xué)習(xí)當(dāng)中。第一代信息技術(shù)教師想象未來的學(xué)生是“計(jì)算機(jī)的使用者”，第二代信息技術(shù)教師想象未來的學(xué)生是“數(shù)字作品的創(chuàng)作者”，希望新課程標(biāo)準(zhǔn)下的信息技術(shù)教師眼中未來的學(xué)生能成為“改變世界的創(chuàng)客”。

開源文化與人工智能教育

隨著人工智能教育得到學(xué)校、教師的重視，圍繞人工智能教育的主題逐漸從人工智能教育目標(biāo)、人工智能的內(nèi)容轉(zhuǎn)向更務(wù)實(shí)的人工智能教育的落實(shí)。本刊曾先后組織了幾次有關(guān)人工智能教育的討論與調(diào)研，發(fā)現(xiàn)在人工智能教育的普及落地、專任教師的專業(yè)能力等方面，還存在許多問題。而針對(duì)這些問題，一些較早開展人工智能教育的地區(qū)及高校專家學(xué)者已有一定的研究，如不插電的人工智能教育、開源硬件、軟件廣泛應(yīng)用的人工智能教育、教師開展人工智能教育的思路等。

本期專題我們聚焦人工智能教育的實(shí)施與普及，重點(diǎn)討論開源文化與人工智能教育之間的關(guān)系，并選擇了五位老師的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分享交流，以期能帶給廣大讀者一些啟發(fā)。

基于開源系統(tǒng)開展信息技術(shù)教育

王旭卿：我們的世界在相互競(jìng)爭(zhēng)和協(xié)作中發(fā)展，許多工作不是依靠一個(gè)人或幾個(gè)人的力量能夠完成的。對(duì)于開源系統(tǒng)進(jìn)入基礎(chǔ)的信息技術(shù)教育，在具體的實(shí)施過程方面有哪些想法？或者說，有哪些任務(wù)是可以大家一起來協(xié)作進(jìn)行的？

陳凱：我覺得有以下一些工作等待完成，首先，從基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)來看，可以針對(duì)新的課程，整理出一份用于日常信息技術(shù)教學(xué)的開源軟、硬件工具的清單，然后試著架設(shè)開源的服務(wù)器系統(tǒng)，學(xué)生只要遠(yuǎn)程登錄到這個(gè)服務(wù)器上，就可以將其中的軟件和工具用于學(xué)習(xí)了。其次，可以基于Linux內(nèi)核，為信息技術(shù)教學(xué)，或?qū)槿斯ぶ悄芙虒W(xué)，或者電子電路乃至集成電路設(shè)計(jì)的教學(xué)的目的制訂一個(gè)特別的Linux開發(fā)板。據(jù)我所知，基于Linux內(nèi)核的開發(fā)板類型很多，有專用于網(wǎng)絡(luò)路由器的，有面向家庭娛樂的，有用于幼兒教育的，但專門用于信息技術(shù)教學(xué)的開發(fā)板不多，面向人工智能教學(xué)或電子電路方面教學(xué)的就更少了。我想，如果在獲得某個(gè)開源硬件的時(shí)候，系統(tǒng)中已經(jīng)配置好了一些主要的機(jī)器學(xué)習(xí)或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方面的庫，那么就可以大大減輕教師和學(xué)生在安裝和配置上的負(fù)擔(dān)。但這個(gè)工作需要有人工智能相關(guān)廠商的技術(shù)支持，靠我個(gè)人是難以做到的。另外，我也會(huì)重點(diǎn)關(guān)注，怎么將開源思想、開源工具和日常的信息技術(shù)教學(xué)融合起來。

從開源開放到教育自信

——談具有中國特色的開源軟硬件教育應(yīng)用

梁森山：通過這次對(duì)話，我們是不是可以做個(gè)初步的梳理，中國特色開源軟硬件應(yīng)該具備哪些特征？

李紅?。骸爸袊厣_源軟硬件”首先要符合“開源硬件”和“開源軟件”的規(guī)范，其次才是“中國特色”。其實(shí)謝老師在講掌控板的故事時(shí)，已經(jīng)把中國特色開源軟硬件的特征大都“覆蓋”了?，F(xiàn)在我們換個(gè)角度，把這些特征再提取出來。第一個(gè)特征，需求來自一線教學(xué)，具有鮮明的“教學(xué)應(yīng)用”特征。第二個(gè)特征，軟硬件開發(fā)服務(wù)于教材和課程改革，算是第一個(gè)特征的延伸，但是價(jià)值導(dǎo)向更具體，那就是能夠出現(xiàn)在教材中。第三個(gè)特征，技術(shù)具有先進(jìn)性和前瞻性。第四個(gè)特征，具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，做到軟件和硬件都可控。第五個(gè)特征，要有一定的國際影響力，能夠走出國門、走出去的才叫中國特色，如果走不出去，最多叫中國的。第六個(gè)特征，相對(duì)完善的自主可控社區(qū)與生態(tài)，這一條放在最后，是因?yàn)檫@條既重要又難辦，上期我們?cè)谟懻撻_源操作系統(tǒng)的時(shí)候，也提到過，建立生態(tài)最難，因?yàn)樯鷳B(tài)靠的是吸引力。以上幾點(diǎn)應(yīng)該可以作為現(xiàn)階段“中國特色開源軟硬件”的基本界定，當(dāng)然可能不夠全面，歡迎其他老師補(bǔ)充。

謝作如：作為一名中小學(xué)教師，每一次在教材中看到具備“中國特色”的開源軟硬件，都有一種自豪感油然而生。尤其是在教材和比賽中看到自己參與開發(fā)的開源軟硬件得到廣泛應(yīng)用，得到各種認(rèn)可，就更加深刻地體會(huì)到什么叫“新時(shí)代是奮斗出來的”。

我們的征途是星辰大海

——對(duì)國產(chǎn)操作系統(tǒng)進(jìn)教育的思考

梁森山：必須承認(rèn)，相對(duì)于Windows操作系統(tǒng)來說，國產(chǎn)操作系統(tǒng)還不成熟，生態(tài)還沒有真正形成。對(duì)于國產(chǎn)操作系統(tǒng)走進(jìn)中小學(xué)教育，目前有哪些有效的途徑？

朱其罡：我認(rèn)為走進(jìn)中小學(xué)教育的途徑有很多。例如，現(xiàn)在有很多智慧校園設(shè)備，包括智慧教室、平板和一體機(jī)開始采用開源鴻蒙為操作系統(tǒng)，那么學(xué)生就成為開源鴻蒙系統(tǒng)的用戶，能真實(shí)地體驗(yàn)新一代操作系統(tǒng)。又如，我們正在開發(fā)基于開源鴻蒙系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、開源硬件方面的課程，那么學(xué)生在學(xué)習(xí)新技術(shù)的同時(shí)，自然而然地就了解了開源鴻蒙系統(tǒng)。

謝作如：正如朱老師所說，鴻蒙進(jìn)入中小學(xué)教育的途徑很多，但是有幾點(diǎn)需要注意：一是要做到無縫移植，上手容易，不能要求教師要經(jīng)過一定時(shí)間培訓(xùn)才能勝任，這方面要學(xué)習(xí)安卓系統(tǒng);二是要關(guān)注剛需，提供能夠幫助教師快速實(shí)施新技術(shù)教學(xué)的工具或者平臺(tái)，如基于鴻蒙的人工智能學(xué)習(xí)和開發(fā)平臺(tái)、物聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)和開發(fā)平臺(tái)等，吸引老師們主動(dòng)去使用。

技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用

極簡(jiǎn)教育技術(shù)，讓技術(shù)賦能每一個(gè)教師和學(xué)生

——極簡(jiǎn)技術(shù)的興起與界定

劉向永：很多教師日常已經(jīng)在使用教育技術(shù)工具了，當(dāng)他們又聽到有“極簡(jiǎn)教育技術(shù)”這個(gè)新詞時(shí)，心中自然就會(huì)有疑問：到底什么是極簡(jiǎn)教育技術(shù)呢？它對(duì)于教師來說有什么用處呢？極簡(jiǎn)教育技術(shù)與我們過去說的教育技術(shù)又有何區(qū)別呢？

黎加厚：極簡(jiǎn)教育技術(shù)就是大家平常所說的“操作簡(jiǎn)單、實(shí)用、真正能夠幫助自己解決問題的技術(shù)”。

竇繼紅：極簡(jiǎn)教育技術(shù)最大的特點(diǎn)就是簡(jiǎn)單實(shí)用，用便于操作的教育技術(shù)突出教學(xué)重點(diǎn)、突破教學(xué)難點(diǎn)是現(xiàn)代教育技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)。一線教師只要立足于這一特點(diǎn)進(jìn)行嘗試和研究，就會(huì)探索出一條新路。

丁玉海：極簡(jiǎn)教育技術(shù)的特點(diǎn)是“按需學(xué)習(xí)，問題導(dǎo)向”，將技術(shù)的學(xué)習(xí)應(yīng)用從專題技術(shù)知識(shí)學(xué)習(xí)走向?qū)ｎ}技術(shù)搜索，從而適配當(dāng)下的快節(jié)奏工作與生活。

左賢春：對(duì)教師而言，極簡(jiǎn)教育技術(shù)應(yīng)該是易學(xué)、易用、易普及的，且在教學(xué)需要的環(huán)節(jié)、地方能清晰、直觀、便捷地解決問題達(dá)成教學(xué)目標(biāo)的技術(shù)與工具。

竇繼紅：傳統(tǒng)的教育技術(shù)使用專業(yè)軟件操作煩瑣，需要有一定專業(yè)知識(shí)的技術(shù)人員進(jìn)行指導(dǎo)，因此不能在課堂教學(xué)中常態(tài)化使用;極簡(jiǎn)教育技術(shù)依托常用的辦公軟件、教育平臺(tái)和常用的小程序開展課堂教學(xué)，操作簡(jiǎn)便，不用經(jīng)過特殊的培訓(xùn)，便于在課堂教學(xué)中常態(tài)化使用。

極簡(jiǎn)教育技術(shù)，讓技術(shù)賦能每一個(gè)教師和學(xué)生

——極簡(jiǎn)教育技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐及未來發(fā)展

竇繼紅：人工智能讓教育技術(shù)更加簡(jiǎn)化，在人工智能的輔助下，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源會(huì)更豐富，學(xué)習(xí)情境仿真，能讓學(xué)生沉浸式學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)選擇更多，效果更好。人工智能可以為每個(gè)學(xué)習(xí)者定制個(gè)性化學(xué)習(xí)方案，學(xué)習(xí)更加個(gè)性化。在人工智能的幫助下，評(píng)價(jià)更加全面、及時(shí)、靈活。

趙杰：極簡(jiǎn)教育技術(shù)在未來必須能為中小學(xué)教師提供或者自身形成技術(shù)增強(qiáng)學(xué)習(xí)的閉環(huán)或較為完備的方案，人工智能加持的極簡(jiǎn)教育技術(shù)須進(jìn)一步提高用戶的技術(shù)使用體驗(yàn)。技術(shù)迭代周期短，極簡(jiǎn)教育技術(shù)還需形成良性的自我迭代機(jī)制，這一機(jī)制的形成有賴于技術(shù)使用者、開發(fā)者、教育技術(shù)工作者的共同努力。

丁玉海：人工智能時(shí)代的到來為極簡(jiǎn)教育技術(shù)的應(yīng)用提供了更為豐富的應(yīng)用場(chǎng)景，在技術(shù)解決教學(xué)問題上，我們追求的是“能省一步是一步”，而節(jié)省的每一步都應(yīng)該是人工智能技術(shù)幫我們實(shí)現(xiàn)，這是人工智能技術(shù)發(fā)展的必要性，也是極簡(jiǎn)教育技術(shù)追求的目標(biāo)。

周雄俊：人工智能時(shí)代的到來，使人機(jī)交互的接口方式開始出現(xiàn)了典型的轉(zhuǎn)變，這會(huì)導(dǎo)致技術(shù)的使用更簡(jiǎn)易化。所以，隨著人工智能時(shí)代的到來，技術(shù)會(huì)進(jìn)一步簡(jiǎn)化，極簡(jiǎn)教育技術(shù)在這一背景下就應(yīng)該更關(guān)注技術(shù)支持下的教育教學(xué)活動(dòng)組織，更關(guān)注黎老師提到的極簡(jiǎn)教育技術(shù)三層模型。

楊向勇：人工智能催生了極簡(jiǎn)技術(shù)，如果沒有人工智能，各軟件就是專業(yè)的工具，需要使用者進(jìn)行創(chuàng)造性運(yùn)用。人工智能的大數(shù)據(jù)分析，使得軟件“善解人意”，這樣才使得軟件使用更簡(jiǎn)單，才有了極簡(jiǎn)技術(shù)。