遇見創(chuàng)新和變革

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清華附中大興學(xué)校教學(xué)副校長，北京市信息技術(shù)特級(jí)教師，正高級(jí)教師，教育部基礎(chǔ)教育技術(shù)教學(xué)指導(dǎo)專業(yè)委員會(huì)委員，教育部國培專家。北京市人工智能特級(jí)教師工作室導(dǎo)師，北京市信息技術(shù)特級(jí)教師工作室導(dǎo)師，北京市名師名校長工作室導(dǎo)師，北京市骨干教師工作室導(dǎo)師。北京師范大學(xué)、首都師范大學(xué)本科碩士生實(shí)踐導(dǎo)師。承擔(dān)教育部技術(shù)專委、教育部國培、扶貧等多個(gè)項(xiàng)目，承擔(dān)多個(gè)國家、省部級(jí)課題并發(fā)表多篇學(xué)術(shù)成果，承擔(dān)北京市人工智能教育示范基地項(xiàng)目、北京市智慧校園示范校等項(xiàng)目。

隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，教育領(lǐng)域正面臨前所未有的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。信息技術(shù)教師作為連接傳統(tǒng)教育與現(xiàn)代技術(shù)的紐帶，肩負(fù)著推動(dòng)教育現(xiàn)代化的重任。作為一名從事信息科技教學(xué)30多年的教師，我經(jīng)歷了從新教師、骨干教師、經(jīng)驗(yàn)教師到特級(jí)教師、正高級(jí)教師、教育部基礎(chǔ)教育技術(shù)專委的專業(yè)發(fā)展之路，也經(jīng)歷了從一線教師到教學(xué)管理校長的職業(yè)成長之路。下面我結(jié)合自身教學(xué)實(shí)踐，探究信息科技創(chuàng)新型教師的成長之路。

走出“只見樹木，不見森林”的微視教學(xué)觀

創(chuàng)新型教師需要有系統(tǒng)的課程觀：①依據(jù)學(xué)科核心素養(yǎng)的育人體系和新課程標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)和規(guī)劃出人工智能基礎(chǔ)課程體系；②基于基礎(chǔ)課程的拓展，構(gòu)建發(fā)展類課程；③針對(duì)特殊人才進(jìn)行技能培養(yǎng)和競(jìng)賽，開發(fā)高研課程。構(gòu)建出科學(xué)、適配的小初高人工智能創(chuàng)新型人才培養(yǎng)課程體系，是創(chuàng)新型教師的基本素養(yǎng)。

1.課程結(jié)構(gòu)

信息時(shí)代人工智能已經(jīng)成為推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步的重要力量。為了適應(yīng)新時(shí)代的教育需求，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的人才，教師應(yīng)依據(jù)信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)，設(shè)計(jì)貫穿小初高的人工智能特色課程，如“清興人工智能特色課程”。

課程不僅涵蓋開源硬件操作與設(shè)計(jì)，如Arduino、micro：bit、K210等硬件及平臺(tái)的實(shí)踐應(yīng)用，還涵蓋了編程思維的培養(yǎng)，如Python、C++等編程語言的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。課程注重人工智能的科普教育，旨在普及AI的基本概念、發(fā)展歷程及其對(duì)社會(huì)的影響。此外，課程設(shè)計(jì)了人工智能的原理性知識(shí)，包括機(jī)器學(xué)習(xí)算法、深度學(xué)習(xí)框架、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建等核心內(nèi)容，旨在幫助學(xué)生構(gòu)建扎實(shí)的人工智能理論基礎(chǔ)，并能夠?qū)⑦@些理論知識(shí)應(yīng)用于自主開發(fā)的創(chuàng)新項(xiàng)目中，從而全面提升各階段學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。

2.課程內(nèi)容

①基礎(chǔ)課程：通過生活中的人工智能應(yīng)用，讓學(xué)生了解人工智能的基本概念和核心技術(shù)，了解AI的特性、長項(xiàng)和能力邊界，了解人工智能對(duì)信息社會(huì)發(fā)展的作用，了解人工智能與社會(huì)的關(guān)系，知道倫理道德規(guī)范。

②發(fā)展課程：以校本選修課為依托，培養(yǎng)“人工智能+X”復(fù)合型人才。圍繞人工智能算法實(shí)現(xiàn)，將課程分為程序設(shè)計(jì)類和人工智能類。依據(jù)不同階段學(xué)生發(fā)展特征，基于人工智能的算法進(jìn)行課程設(shè)置，提升學(xué)生計(jì)算思維與數(shù)字化創(chuàng)新能力。

③高研課程：高研課程面向?qū)幊?、人工智能有基礎(chǔ)的學(xué)生，分為程序設(shè)計(jì)類和人工智能類，主要培養(yǎng)人工智能科技型人才。

從“單一學(xué)科專才”走向“多學(xué)科跨界融合”的復(fù)合型人才

1.開展人工智能跨學(xué)科課程，培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)

①人工智能+物理：將人工智能開源硬件設(shè)計(jì)與中學(xué)物理電子電路知識(shí)相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用技術(shù)解決生活中的實(shí)際問題。

②人工智能+生物：人工智能軟硬結(jié)合，在生物的細(xì)胞“通信”部分，開展跨學(xué)科活動(dòng)，進(jìn)行開源硬件應(yīng)用探索。在學(xué)習(xí)了軟硬件及學(xué)科知識(shí)后，學(xué)生利用micro：bit、按鈕、燈帶等開源硬件組件搭建電路，編寫程序，模擬細(xì)胞間的信號(hào)傳遞過程。通過項(xiàng)目設(shè)計(jì)、實(shí)踐操作環(huán)節(jié)、分享實(shí)踐成果三個(gè)階段，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、跨學(xué)科協(xié)作能力和實(shí)際操作技能，為學(xué)生提供一個(gè)探索科技與生命科學(xué)奧秘的學(xué)習(xí)平臺(tái)。

③人工智能+英語：一是英語寫作技能。學(xué)生運(yùn)用自然語言處理技術(shù)改進(jìn)寫作結(jié)構(gòu)、語法和詞匯使用，將人工智能作為一種學(xué)習(xí)資源來提升學(xué)生寫作水平。二是英語寫作練習(xí)。學(xué)生通過批改網(wǎng)等平臺(tái)進(jìn)行作文的語法檢查、詞匯優(yōu)化和風(fēng)格分析。通過輔助英語寫作，提高學(xué)生的語言表達(dá)能力和創(chuàng)新思維。課程引導(dǎo)學(xué)生探索各種自然語言處理工具，發(fā)掘人工智能在語言學(xué)習(xí)中的應(yīng)用潛力，為后續(xù)的寫作實(shí)踐打下基礎(chǔ)。

2.開展人工智能項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，全方位培育學(xué)生品德

①疫情期間，引導(dǎo)學(xué)生思考如何有效地監(jiān)測(cè)和管理核酸檢測(cè)點(diǎn)的人數(shù)，利用北斗衛(wèi)星定位技術(shù)推測(cè)出檢測(cè)點(diǎn)人數(shù)變化，尋找創(chuàng)新解決方案，鍛煉他們的問題解決能力。通過參與公共健康相關(guān)的項(xiàng)目，學(xué)生可以更好地理解自身的社會(huì)作用和責(zé)任，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。

②通過參與人工智能垃圾分類項(xiàng)目，幫助學(xué)生運(yùn)用技術(shù)解決生活中的實(shí)際問題，同時(shí)讓學(xué)生深刻地理解垃圾分類對(duì)環(huán)境保護(hù)的重要性，增強(qiáng)他們的環(huán)保意識(shí)，提升學(xué)生社會(huì)責(zé)任感。

發(fā)揮學(xué)科優(yōu)勢(shì)，“以賽促學(xué)”培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維

“以賽促學(xué)”的人工智能學(xué)習(xí)模式，即以實(shí)踐學(xué)習(xí)的方式，將人工智能課程活動(dòng)中的基本知識(shí)、程序基礎(chǔ)、算法邏輯應(yīng)用于訓(xùn)練。學(xué)生通過參加各項(xiàng)創(chuàng)新實(shí)踐類大賽，提升實(shí)踐能力，反思不足，改進(jìn)學(xué)習(xí)，加強(qiáng)薄弱環(huán)節(jié)訓(xùn)練，提升核心競(jìng)爭(zhēng)能力，從而達(dá)到“以賽促學(xué)”的效果。

實(shí)施過程：鼓勵(lì)學(xué)生參加各類科技創(chuàng)新比賽，通過競(jìng)賽任務(wù)的挑戰(zhàn)性激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新性思維提升。

實(shí)施方案：根據(jù)相關(guān)比賽的實(shí)際賽道規(guī)則，提出要求，調(diào)整課程，制訂鮮明且有針對(duì)性、導(dǎo)向性的更為科學(xué)合理的人工智能課程。

實(shí)施成果：通過“以賽促學(xué)”學(xué)習(xí)模式的推進(jìn)，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識(shí)、積極性和創(chuàng)新性，實(shí)現(xiàn)學(xué)賽結(jié)合、教學(xué)相長。通過參加人工智能相關(guān)賽事充分展現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果和創(chuàng)新能力，自2022年至今，學(xué)生累計(jì)獲得多項(xiàng)國家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)和省市級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)。

遇見創(chuàng)新和變革，作為一名信息技術(shù)教師，當(dāng)以新教育、新技術(shù)為引領(lǐng)，通過人工智能課程建設(shè)、跨界融合創(chuàng)新、思維創(chuàng)新與行動(dòng)創(chuàng)新，從一個(gè)人的創(chuàng)新到一個(gè)團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新，探索智能時(shí)代基礎(chǔ)教育人才培養(yǎng)的新路徑，實(shí)現(xiàn)技術(shù)型教師專業(yè)成長與創(chuàng)新。