科學(xué)素養(yǎng)視域下高校協(xié)同中小學(xué)人工智能課外服務(wù)開發(fā)研究

隨著人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，培養(yǎng)具備人工智能素養(yǎng)的人才成為當(dāng)今教育的重要任務(wù)。加強中小學(xué)人工智能教育，是順應(yīng)時代發(fā)展的必然。為此，國家出臺了一系列與人工智能相關(guān)的政策，提倡在中小學(xué)階段普及人工智能教育，旨在提升學(xué)生的智能素養(yǎng)、推進全民智能教育、培養(yǎng)國家所需的人才。

高校與中小學(xué)協(xié)同開展人工智能課外服務(wù)活動被視為一種有效途徑。這種協(xié)同能夠利用高校的科研資源和師資優(yōu)勢，為中小學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)資源和實踐機會，幫助他們在真實環(huán)境中理解和應(yīng)用人工智能技術(shù)，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維和解決問題的能力。2017年，國務(wù)院發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》，明確要求在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程。在中小學(xué)推廣人工智能，提高師生對人工智能的整體認(rèn)知和應(yīng)用水平，以適應(yīng)信息和智能時代的發(fā)展。這一舉措不僅促進了教育資源的優(yōu)化配置，也為學(xué)生的未來發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

一、人工智能課外服務(wù)的基本框架

（一）科學(xué)素養(yǎng)視域下的課外服務(wù)定位科學(xué)素養(yǎng)視域下的人工智能課外服務(wù)強調(diào)在做中學(xué)、創(chuàng)中學(xué)的教育理念，注重激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究興趣和創(chuàng)新精神。這種服務(wù)定位突破了傳統(tǒng)課堂的限制，通過設(shè)計豐富多樣的實踐活動，讓學(xué)生在動手操作和問題解決中培養(yǎng)科學(xué)思維方式。人工智能課外服務(wù)為學(xué)生提供了開放的學(xué)習(xí)環(huán)境，通過體驗智能機器人、編程實踐、創(chuàng)新設(shè)計等活動，引導(dǎo)學(xué)生在實踐探索中理解人工智能原理，掌握科學(xué)研究方法。這種教育模式尊重學(xué)生的個性化發(fā)展需求，讓學(xué)生可以根據(jù)自身興趣和能力選擇適合的學(xué)習(xí)內(nèi)容，幫助學(xué)生在探究和實踐中逐步形成科學(xué)態(tài)度和價值觀，從而提升科學(xué)素養(yǎng)。

（二）人工智能課外服務(wù)的教育價值

人工智能課外服務(wù)在中小學(xué)教育中發(fā)揮著多重價值。設(shè)置人工智能相關(guān)課程是人工智能發(fā)展規(guī)劃中提出的任務(wù)。2在人工智能實踐項目中，學(xué)生的批判性思維能力和創(chuàng)新能力能夠得到有效培養(yǎng)；在編程設(shè)計與算法實現(xiàn)的過程中，學(xué)生的邏輯推理和計算思維能力能夠得到有效培養(yǎng)；在團隊協(xié)作完成項目的過程中，學(xué)生的溝通表達和協(xié)作能力能夠得到有效培養(yǎng)。同時，人工智能課外服務(wù)注重倫理教育，引導(dǎo)學(xué)生思考人工智能相關(guān)的倫理問題，培養(yǎng)負(fù)責(zé)任的科技態(tài)度。這種多維度的教育價值對培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)及創(chuàng)新精神具有重要意義。

（三）高校與中小學(xué)協(xié)同的重要性

高校與中小學(xué)協(xié)同開展人工智能課外服務(wù)活動能夠有效整合和利用優(yōu)質(zhì)教育資源。高校擁有先進的實驗設(shè)備和專業(yè)的研究平臺，可以為中小學(xué)開展人工智能課外服務(wù)活動提供良好的實踐環(huán)境。高校教師具備扎實的專業(yè)知識和豐富的教學(xué)經(jīng)驗，也能夠在課外服務(wù)過程中為中小學(xué)教師提供專業(yè)指導(dǎo)和培訓(xùn)。高校學(xué)生通過參與課外服務(wù)活動，既能提升自身的實踐能力，又能為中小學(xué)生樹立良好的學(xué)習(xí)榜樣。這種協(xié)同模式突破了傳統(tǒng)教育資源分配的局限性，在一定程度上促進了教育公平。通過建立長效合作機制，高校能夠持續(xù)為中小學(xué)人工智能教育提供智力支持和資源保障，推動基礎(chǔ)教育質(zhì)量的整體提高。

二、高校與中小學(xué)協(xié)同服務(wù)體系的構(gòu)建

（一）組織管理機制

高校與中小學(xué)協(xié)同開展人工智能課外服務(wù)活動需要構(gòu)建科學(xué)完善的組織管理機制。在組織架構(gòu)上，雙方要設(shè)立由高校、中小學(xué)管理人員和專業(yè)教師組成的聯(lián)合工作組，負(fù)責(zé)總體規(guī)劃、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)和督導(dǎo)管理等工作。聯(lián)合工作組要明確職責(zé)分工，建立定期例會和專題會議制度，及時協(xié)調(diào)解決合作中遇到的問題。高校應(yīng)制定詳細(xì)的管理辦法和工作規(guī)程，規(guī)范課外服務(wù)活動的申請、審批、實施、總結(jié)等環(huán)節(jié)；建立信息共享平臺，實現(xiàn)雙方信息的及時溝通和資源的高效配置；成立專門的項目管理團隊，負(fù)責(zé)課外服務(wù)活動的跟蹤指導(dǎo)與質(zhì)量監(jiān)控；建立風(fēng)險預(yù)警和應(yīng)急處理機制，確保課外服務(wù)活動安全有序開展；制定詳細(xì)的學(xué)生管理辦法，做好課外服務(wù)活動的組織、培訓(xùn)和考勤管理工作；注重調(diào)動各方參與的積極性，形成良性互動的管理模式。

（二）資源共享機制

資源共享機制是高校與中小學(xué)協(xié)同開展人工智能課外服務(wù)活動的重要保障。在應(yīng)對中小學(xué)開展人工智能教育面臨的師資和設(shè)備不足的問題上，高?？梢猿浞职l(fā)揮資源優(yōu)勢。在師資方面，高?？梢赃x派具有豐富教學(xué)經(jīng)驗和較強科研能力的教師參與課外服務(wù)活動，為中小學(xué)教師提供專業(yè)培訓(xùn)和教學(xué)指導(dǎo)，并鼓勵高校學(xué)生擔(dān)任助教，與中小學(xué)生建立良好的互動關(guān)系。在設(shè)備資源方面，高?？上蛑行W(xué)開放人工智能實驗室、機器人實驗室、創(chuàng)客空間等專業(yè)場所，讓中小學(xué)生有機會使用智能機器人、無人機、3D打印機等先進設(shè)備。3在教學(xué)資源方面，高校可以與中小學(xué)共享優(yōu)質(zhì)的課程資料、教學(xué)案例、實踐項目等資源，并向中小學(xué)提供在線學(xué)習(xí)平臺支持。此外，大學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)成果、科技競賽作品也可以作為教學(xué)資源向中小學(xué)開放。高校還可以建立資源共享管理平臺，實現(xiàn)教育資源的動態(tài)管理和高效利用，保障資源使用的規(guī)范性和安全性。這不僅能促進教育資源的有效配置，也能為中小學(xué)生提供更廣闊的學(xué)習(xí)和發(fā)展空間。

（三）評價激勵機制

評價激勵機制對保障協(xié)同服務(wù)質(zhì)量和調(diào)動各方參與的積極性具有重要作用。高校可建立多維度的評價體系，從活動設(shè)計、組織實施、學(xué)生參與度和學(xué)習(xí)效果等方面進行綜合評估。一是采用過程性評價和終結(jié)性評價相結(jié)合的方式，聯(lián)合工作組通過課堂觀察、作品展示、問卷調(diào)查等多種方式收集評價數(shù)據(jù)。二是對于參與課外服務(wù)活動的高校教師，高?？梢詫⑵浔憩F(xiàn)納人教學(xué)工作量計算和職稱評定體系，在評優(yōu)評先中給予適當(dāng)傾斜；對于參與課外服務(wù)活動的大學(xué)生，高校可以認(rèn)定其社會實踐學(xué)分，并在推免研究生等方面予以政策支持；對表現(xiàn)突出的中小學(xué)教師，高校可以提供專業(yè)發(fā)展機會和培訓(xùn)支持，并設(shè)立專項獎勵基金，對優(yōu)秀項目和個人進行表彰和獎勵。三是建立動態(tài)調(diào)整機制，根據(jù)評價結(jié)果及時優(yōu)化服務(wù)內(nèi)容和方式?？茖W(xué)的評價和有效的激勵能有助于形成高校與中小學(xué)的良性互動等。

（四）長效合作機制

長效合作機制是確保協(xié)同服務(wù)持續(xù)開展的關(guān)鍵保障。高校應(yīng)通過簽訂合作協(xié)議，明確雙方合作目標(biāo)、權(quán)責(zé)分工、合作內(nèi)容和保障措施等，制定中長期發(fā)展規(guī)劃，分階段推進合作項目，確保合作的持續(xù)性和穩(wěn)定性。一是建立定期交流機制，高?？梢酝ㄟ^舉辦研討會、觀摩活動、經(jīng)驗交流會等，促進雙方的深人交流和經(jīng)驗分享，并設(shè)立專項經(jīng)費，保障合作項目的順利實施。高校還應(yīng)建立項目檔案管理制度，記錄合作過程中的經(jīng)驗做法和問題困難，為持續(xù)改進提供依據(jù)。二是高?？梢远ㄆ陂_展合作成效評估，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，不斷優(yōu)化合作模式并建立定期會商機制，及時協(xié)調(diào)解決合作中遇到的問題，同時注重整合社會資源，吸引企業(yè)、科研院所等多方參與，形成多元化的合作格局。

三、人工智能課外服務(wù)活動的設(shè)計與實施

（一）教師聯(lián)合培訓(xùn)體系

高校與中小學(xué)教師聯(lián)合培訓(xùn)作為一種平等合作、整合優(yōu)質(zhì)師資力量的模式，其內(nèi)容應(yīng)涵蓋人工智能基礎(chǔ)理論、編程技術(shù)、項目實踐和教學(xué)方法等多個方面。理論培訓(xùn)應(yīng)重點講解人工智能的核心概念、發(fā)展歷程、技術(shù)原理及應(yīng)用領(lǐng)域，幫助教師建立系統(tǒng)的知識框架；技術(shù)培訓(xùn)環(huán)節(jié)要突出實踐性，在案例教學(xué)和動手實操中促使教師掌握Python編程、機器學(xué)習(xí)算法、智能機器人操作等關(guān)鍵技能。在項目實踐環(huán)節(jié)，高校要讓教師參與實際項目開發(fā)，培養(yǎng)教師的項目設(shè)計和組織能力。在教學(xué)方法培訓(xùn)上，高校要注重因材施教，指導(dǎo)中小學(xué)教師根據(jù)不同學(xué)段學(xué)生的特點，設(shè)計適合的教學(xué)活動和實踐任務(wù)，并采用線上線下相結(jié)合的培訓(xùn)方式，建立網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，為中小學(xué)教師提供在線課程資源和交流平臺。此外，高校還應(yīng)定期組織教學(xué)研討和經(jīng)驗分享活動，促進教師專業(yè)成長，還可以建立導(dǎo)師制，由高校專家對中小學(xué)教師進行一對一指導(dǎo)，通過完善考核認(rèn)證機制對教師的培訓(xùn)效果進行評估，確保培訓(xùn)質(zhì)量。

（二）分層次課程體系

1.小學(xué)階段課程設(shè)計

小學(xué)階段的人工智能課程設(shè)計應(yīng)以激發(fā)學(xué)生興趣和體驗為主，注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新意識。在小學(xué)低年級階段（ 1～3 年級），人工智能課程應(yīng)以游戲化和體驗式學(xué)習(xí)為主，通過智能機器人演示、簡單編程游戲等形式，學(xué)生可以感受人工智能的魅力。例如，教師可設(shè)計趣味性的編程積木活動，引導(dǎo)學(xué)生理解程序設(shè)計的基本概念。在小學(xué)中高年級階段（ 4～6 年級），人工智能課程應(yīng)逐步引入圖形化編程工具，如Scratch等平臺，引導(dǎo)學(xué)生通過拖拽積木塊的方式創(chuàng)作簡單的程序作品。教師可開展智能機器人組裝和控制實踐，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和邏輯思維；設(shè)計主題式項目活動，如智能家居設(shè)計、環(huán)保機器人制作等，引導(dǎo)學(xué)生運用人工智能知識解決生活中的實際問題；組織創(chuàng)客工作坊，讓學(xué)生在協(xié)作中完成創(chuàng)意作品。此外，課程評價應(yīng)采用多元化方式，注重過程性評價，利用作品展示、項目匯報等形式，激勵學(xué)生持續(xù)探索和創(chuàng)新。4]

2.初中階段課程設(shè)計

初中階段的人工智能課程設(shè)計應(yīng)以培養(yǎng)計算思維和實踐能力為核心，以加深學(xué)生對人工智能原理的理解。課程內(nèi)容要系統(tǒng)性地介紹人工智能基礎(chǔ)知識，包括數(shù)據(jù)與算法、機器學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、自然語言處理等領(lǐng)域。教師可以引入Python編程語言學(xué)習(xí)，通過循序漸進的項目實踐，培養(yǎng)學(xué)生的程序設(shè)計能力；設(shè)計智能識別系統(tǒng)開發(fā)、智能聊天機器人制作等綜合項目，讓學(xué)生運用所學(xué)知識解決實際問題；開展算法設(shè)計與優(yōu)化實踐，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和問題解決能力；結(jié)合數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科知識，設(shè)計跨學(xué)科探究項目，如智能數(shù)學(xué)解題助手、物理實驗數(shù)據(jù)分析等；組織團隊競賽活動，通過人工智能應(yīng)用開發(fā)比賽、機器人競賽等形式，提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作精神；建立項目檔案袋，記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和成果，實施基于能力的評價方式。

3.試點院校實施策略

試點院校實施策略需要根據(jù)學(xué)校的實際情況進行分類指導(dǎo)。對于剛開展人工智能教育的試點學(xué)校來說，人工智能課程的重點是夯實基礎(chǔ)，學(xué)校應(yīng)每周安排3節(jié)以上課程，加強基礎(chǔ)知識和技能培訓(xùn)；配備專門的指導(dǎo)教師，提供一對一的教學(xué)支持；建立完善的教學(xué)資源庫，為教師和學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)材料。對于已開展 _1～2 年人工智能教育的學(xué)校來說，此階段的工作重點是著重提升學(xué)生的實踐能力，學(xué)校應(yīng)每周安排2節(jié)課程，加強項目實踐和創(chuàng)新應(yīng)用；組織學(xué)生參與科技競賽和創(chuàng)新實踐活動，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力；與高校建立定期交流機制，及時獲取最新的技術(shù)發(fā)展動態(tài)。對于基礎(chǔ)較好的試點學(xué)校來說，重點工作是深化發(fā)展，學(xué)校應(yīng)每周安排1節(jié)專業(yè)技術(shù)課程，注重培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力；開展校際交流活動，分享優(yōu)秀經(jīng)驗和教學(xué)資源；建立科技創(chuàng)新實驗室，為學(xué)生提供專業(yè)的研究平臺；制訂詳細(xì)的實施計劃和評估方案，定期總結(jié)經(jīng)驗，持續(xù)優(yōu)化實施策略。

四、提升人工智能課外服務(wù)效果

（一）服務(wù)質(zhì)量監(jiān)控

高校與中小學(xué)協(xié)同開展人工智能課外服務(wù)活動的質(zhì)量監(jiān)控需要建立全方位的監(jiān)督評估體系。教育相關(guān)部門可建立由高校專家、中小學(xué)管理人員和一線教師組成的質(zhì)量監(jiān)控小組，定期開展督導(dǎo)檢查和評估工作。首先，質(zhì)量監(jiān)控小組應(yīng)制定詳細(xì)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和評估指標(biāo)，從課程設(shè)計的科學(xué)性、教學(xué)實施的規(guī)范性、學(xué)生參與的積極性、資源利用的有效性等維度對課外服務(wù)質(zhì)量進行綜合評估。其次，質(zhì)量監(jiān)控小組應(yīng)采用多樣化的監(jiān)控方式，包括課堂觀察、教學(xué)錄像分析、學(xué)生作品評價、問卷調(diào)查、個別訪談等。每次活動后及時記錄實施情況，建立質(zhì)量跟蹤檔案，形成完整的質(zhì)量監(jiān)控鏈條。再次，質(zhì)量監(jiān)控小組應(yīng)利用信息化手段，開發(fā)質(zhì)量監(jiān)控平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集和分析，如定期開展?jié)M意度調(diào)查，全面了解學(xué)生、教師和家長的意見和建議。最后，質(zhì)量監(jiān)控小組可建立質(zhì)量通報制度，定期發(fā)布監(jiān)控報告，及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。針對監(jiān)控中發(fā)現(xiàn)的問題，質(zhì)量監(jiān)控小組應(yīng)制定有針對性的改進措施并督促落實。此外，質(zhì)量監(jiān)控小組可建立質(zhì)量改進閉環(huán)機制，確保問題得到有效解決?？茖W(xué)的質(zhì)量監(jiān)控體系能有助于持續(xù)提升人工智能課外服務(wù)水平。

（二）問題反饋機制

問題反饋機制要構(gòu)建多層次、全方位的信息收集和處理渠道。首先，相關(guān)部門可設(shè)立專門的反饋平臺，通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、微信群、意見箱、面對面交流等多種方式，方便師生及時反映問題和提出建議。其次，相關(guān)部門要建立問題分類處理機制，將收集到的問題按照性質(zhì)和緊急程度進行分類，確定處理優(yōu)先級。對于日常教學(xué)中的常規(guī)問題，可由一線教師及時處理；對于需要多部門協(xié)調(diào)的復(fù)雜問題，可由工作組召開專題會議研究解決方案；對于涉及重大決策的問題，可提交領(lǐng)導(dǎo)小組集體研究。再次，相關(guān)部門可建立問題處理臺賬，詳細(xì)記錄問題的發(fā)現(xiàn)時間、反映渠道、處理過程和解決效果等內(nèi)容，并定期對反饋的問題進行系統(tǒng)分析，找出共性問題和深層次原因，以便制定預(yù)防和改進措施。最后，相關(guān)部門要建立問題處理的快速響應(yīng)機制，明確處理時限，確保問題能夠得到及時解決。此外，相關(guān)部門還要對問題處理情況進行跟蹤回訪，掌握解決效果和滿意程度。完善的問題反饋和處理機制能有助于推動服務(wù)質(zhì)量的持續(xù)改進。

（三）經(jīng)驗推廣建議

高校與中小學(xué)協(xié)同開展人工智能課外服務(wù)活動的經(jīng)驗推廣需要采取系統(tǒng)化、規(guī)范化的方式。相關(guān)部門可組織團隊深入梳理和總結(jié)試點學(xué)校在課程設(shè)計、教學(xué)實施、資源利用、管理機制等方面的成功經(jīng)驗和有效做法，形成可復(fù)制、可推廣的服務(wù)模式；編寫翔實的經(jīng)驗匯編和案例集，系統(tǒng)記錄優(yōu)秀項目的實施過程、創(chuàng)新特色、關(guān)鍵環(huán)節(jié)和實施效果等內(nèi)容；定期組織經(jīng)驗交流會和現(xiàn)場觀摩活動，通過實地展示、經(jīng)驗分享和互動交流，促進經(jīng)驗深度傳播；建立示范基地，遴選辦學(xué)特色鮮明、實施效果顯著的試點學(xué)校作為示范校，發(fā)揮其引領(lǐng)和輻射作用；建立區(qū)域性協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟，推動校際資源共享和經(jīng)驗交流；充分利用新媒體平臺，通過視頻直播、圖文推送、在線交流等形式，擴大優(yōu)秀案例的傳播范圍。針對不同地區(qū)、不同類型學(xué)校的實際情況，相關(guān)部門應(yīng)提供有針對性的推廣建議和實施路徑。

五、結(jié)語

高校與中小學(xué)協(xié)同開展人工智能課外服務(wù)活動的探索需要建立長效且完善的合作機制?？茖W(xué)的活動設(shè)計、合理的資源配置和有效的實施策略，能充分發(fā)揮高校的資源優(yōu)勢，實現(xiàn)教育資源共享。在未來實踐中，我們還需要不斷完善服務(wù)模式，深化合作內(nèi)容，建立良性的可持續(xù)發(fā)展機制，促進中小學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的全面提升，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才提供有力支撐。

參考文獻

[1]倪閩景.加強中小學(xué)人工智能教育是順應(yīng)時代發(fā)展的必然[J]人民教育，2024（23）：1.

[2鐘祖榮，于曉雅，秦昆，等.信息技術(shù)學(xué)科教師開展人工智能教育的現(xiàn)狀與需求調(diào)研[J」.中國信息技術(shù)教育，2020（18）：101-104.

[3]王同聚.中小學(xué)人工智能課程教育實踐策略的設(shè)計與實施[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2024（12）：95-104.

[4]焦新.提升數(shù)字素養(yǎng)技能，教育部部署加強中小學(xué)人工智能教育[J].留學(xué)，2024（24）：6.