用课程建设激活人工智能教育

——天津市围绕国家课标、学科融合、衔接培养研发人工智能课程

■“关注中小学人工智能教育”实践篇①

用“智影人”播报课堂重点、用智能机器人为学生提供体育测试个性化辅导……在天津的校园里，人工智能不再遥远，越来越多的学生可以近距离接触人工智能。

“数字时代，人工智能已经渗透到生活的方方面面。”在天津市教委副主任郝奎刚看来，创新能力在当今社会发挥着越来越重要的作用，教育应当赋予学生更加广阔和多彩的体验，为学生提供更加丰富而生动的探索与创造的机会。他介绍，天津通过人工智能课程的实施，配合各种拓展性强的多样化AI教具，积极发展中小学人工智能教育，提升学生数字素养。

目前，依托“天津中小学人工智能编程教学平台”，天津市构建了中小学信息科技创新课程体系，以该课程体系为核心的研究和探索获得了2022年基础教育国家级教学成果奖二等奖。

以国家政策为导向，普及人工智能基础课程

时光回到2017年，国务院印发《新一代人工智能发展规划》明确提出，在中小学开设人工智能相关课程。捕捉到这一信息，南开大学附属中学教师王丽萍率先在学校开设了“人工智能系列”的自选校本课程——“打造智能小车”，该课程以智能驾驶为主线，探索算法与程序设计。

“技术在发展，课程也要持续提升，这才是合格的人工智能课程。”随着实践的深入，王丽萍将课程改进为微项目群，每节课是一个微项目，分析并复刻一个智能车实例，如测量车、光控车等，从而实现了“打造智能小车”课程升级为2.0版本。

教师的努力，离不开学校的支持。2019年，南开大学附属中学“机器人·人工智能实验室”落成，该实验室由全智能硬件载体、全人工智能覆盖、创意可视化编程、实战级场景应用四大板块融合构建。随着这个实验室的建成，学校七年级学生的课表中正式出现了“人工智能综合实践课”，南开大学附属中学也成为了天津市首家开设人工智能课程的中学。

2022年新课标印发，王丽萍充分发挥实验室提供的设施优势，将跨学科主题“未来智能场景畅想”与智能车相融合，“打造智能小车”被升级为3.0跨学科实践版本。

“打造智能小车”课程的不断升级，既是南开大学附属中学人工智能课程不断升级的缩影，也是天津市中小学人工智能课程不断完善的缩影。

天津市教科院统一规划，依据国家课程标准要求，提供平台，即“天津中小学人工智能编程教学平台”，组织专业团队，积极整合南开大学附属中学、滨海新区塘沽第六中学、北辰区北仓小学等学校开设的不同课程，从最初的单节课程试点探索，历经3年，发展到了今天包含数字化生活、数字化发展、数字化创新三大类的中小学信息科技创新课程体系。

天津市教科院教育技术与信息化研究中心副主任、天津市信息科技教研员高淑印表示：“人工智能课程如何上、怎么上，很多学校存在疑惑，区域层面做好资源筛选、整合、推广，就是为一线教师解决燃眉之急，为全市各校开设人工智能课提供基础支撑。”

目前，“天津中小学人工智能编程教学平台”提供课程32门，教师基于平台自发创作课程达8000余次，为全市中小学人工智能教育普及提供基础支撑。

以学科融合为抓手，研发人工智能校本课程

“同学，请做深蹲20次，保持好呼吸。”“同学，你已经跑了400米路程，请继续做二组俯卧撑，每组10次，注意保持好呼吸。”……在天津市汇文中学“AI赋能新奇妙中长跑”体育课上，学生和AI机器人不时地“交流”。

更值得一提的是，学生根据个人身体素质、教学目标，课前已经预先编设程序，让机器人在体育课中辅助自己更好地完成体能任务，并达到合理调节整个中长跑训练的目的。

不仅体育学科，在汇文中学各学科教学中人工智能都在发挥其助力教学精准化、个性化的优势。汇文中学校长璩巍表示：“人工智能教育应以培养学生适应智能化时代的思维方式，提升学生的创新意识、实践能力和AI素养为宗旨，让学生成为学习中的主角。”

以学科融合为抓手，汇文中学构建了融合人工智能的项目课程群。该课程群分为4类课程，即项目课程、竞赛课程、普及课程、融合课程，实施方式是“兴趣切入—社团推进—全员普及—学科融合”四级梯度模式。“学校各年级全面开设人工智能课程，引导学生学习智能语音、计算机视觉、自然语言处理等知识，使学生掌握人工智能基础理论知识。在此基础上，通过和其他学科学习的打通，培养学生在学习、生活中用人工智能解决现实问题的能力。”汇文中学科创中心负责人宁照鸿老师说。

不久前，记者在天津市课程教学改革交流活动现场，观摩了天津市南开中学滨海生态城学校教师李敏带来的“有AI无障碍——助力失语人‘发声’”。这节课从简单的手语学习导入课堂，带领学生通过人的学习类比到机器的学习，并通过机器人开展编程实践，帮助学生深入理解机器识别及其成果应用。

“越来越多的一线老师，渐渐清晰了人工智能课程如何上好。”高淑印结合近年来天津市教师人工智能课程设计和实施的转变表示，教师们逐渐形成共识：一是要结合真实情境，二是要关注技术背后的原理，三是要注重数据、算法和算力，四是内容深度要分阶段进阶，五是要落实学科核心素养。

“下一步，天津市教科院还将通过组建专家团队，在校本教研、课程设计等方面不断突破，实现各校根据现实情况开设人工智能课程，促进全市人工智能教育水平提升。”高淑印说。

以优势条件为动能，构建人工智能培优课程

就在几天前，西北工业大学与天津市第一中学创新型人才贯通式培养联合实验室正式揭牌。

依托该实验室，西北工业大学将为天津一中学生开发基于实验室的线上或线下先修课程，并定期选派专家为天津一中学生进行讲座和线下实验指导。“科学思维方式和创新能力是新课标和国家教育改革的方向，需要差异化的课程更好地满足学生的需求。”天津一中校长杨静武说。

天津一中针对学校教师队伍能力扎实、学生能力基础好、环境设备齐的优势，积极主动与清华大学、北京大学、北京航空航天大学、天津大学等京津高校开展深入合作，借助大学的师资、课程、活动等资源，加速学校人工智能教育发展。

在打牢基础方面，天津一中依靠自身完善师资力量的同时，陆续聘请了多位院士及20余所重点高校的专家进校开课，为学生接触人工智能技术提供路径，并鼓励学生树立科技报国的理想和为国家解决“卡脖子”技术的决心。

在授课方面，天津一中开设了人工智能机器人编程、无人机编程、机器人编程设计等系列课程，引导学生逐步深入学习并运用人工智能，并通过人工智能创新实验室，开设培优人工智能课程，提高科技人才前置培养能力。

“学校每周开设一次新科技普及型课程，人工智能创新实验室则随时开放，为学生参加国家级等高级别科技赛事、参与大学科研项目等提供条件。”天津一中科学教师丁兆轩自豪地告诉记者，几名学生利用学习的人工智能编程知识和实验室设备，自行设计并制作的“变声大黄蜂”，在这学期学校科技节活动中展示时，收获了一片惊叹声。

除此之外，天津一中陆续有学生参与到国内高校科研项目中，如高二年级的3名学生，通过参与天津大学的项目，在学校教师和天津大学教授的指导下完成了“垃圾自动化分类回收系统”项目，并在第37届天津市青少年科技创新大赛中获奖。

“在国家、市的政策引领与科学规划下，天津全面推进人工智能课程建设，积极架构人工智能赋能基础教育扩优提质的‘一盘棋’格局。”郝奎刚表示，天津将坚持以课程建设为驱动，推动人工智能教育发展，全面提升中小学生在人工智能领域的科技素养，为培养具有创新精神和实践能力的人才持续努力。

作者：本报记者 徐德明 黄璐璐

来源：《中国教育报》