教师+AI，创造更好的教育

高洁 肖明 王有学

信息技术应用能力是新时代高素质教师的核心素养。教育部于2019年4月发布了《关于实施全国中小学教师信息技术应用能力提升工程2.0的意见》，大数据、人工智能等新技术变革对教师信息素养提出了新要求：要适应信息技术发展趋势与分层分类培训需求;提高应用信息技术进行教学设计等的能力;充分利用人工智能等新技术成果助推教师教育，提升校长、教师面向未来教育发展进行教育教学创新的能力;整合高等学校、企业等多方资源，组建培训团队，开展信息技术支持的跨学科教学培训;加强智能化教育领航名校长名师培养;面向社会汇聚教师信息素养提升的教育大资源，积极引入大数据、云计算、虚拟现实和人工智能等前沿技术支持的实物情景和实训操作等培训资源。可以明显看出，人工智能已成为国家提升教师信息技术应用中的重要能力之一。

面向新时代的中小学教师人工智能素养要求

中小学教师人工智能素养要求教师学会使用AI技术辅助教学、管理教学、评价教学和理解AI技术在教学中合适场景下的应用。这也为人工智能素养培训课程提供了设计思路。中小学教师的人工智能素养提升是通识教育，内容为人工智能在教育领域中的探索与应用，而不是通过培训使教师成为编程精英、成为精通神经网络和机器学习的工程师。最重要的是，使教师知道人工智能是什么、其重要意义及如何应用等。教师要了解人工智能、感受人工智能、应用人工智能。尤其对于基础教育一线的教师，应结合基础教育特点，发挥“人工智能+教育”优势，进行通识教育提升素养。一方面，要让教师了解并学会更多可以辅助教育教学的AI教学应用和管理应用;另一方面，要让教师了解并会自主选择培养学生创造精神和引起技术兴趣的AI创造工具，两方面目的都是打开教师视野，为教师提供丰富的各类资源，让教师自由选择。

培训课程开展情况

1.课程宗旨和前期调研

课程培训的定位是通识教育，目的是为了提升教师人工智能素养;培训对象为幼儿园、中小学、直属事业单位全学科教师;培训内容为了解人工智能、感受人工智能、应用人工智能。为了更好地了解教师的培训需求，我们进行了培训前的问卷调研。调研发现，大部分教师希望多培训信息技术在教学中的应用，多一些案例和视频，区级多开设人工智能教育培训和指导。

2.培训课程开展具体情况

学员们通过对人工智能教育的理论和实践经验，探索人工智能在教育教学中的作用，具体了解了人工智能在教育中的发展与现状。通过实际案例学习人工智能教育的教学设计方法，能够将人工智能技术与学科融合，形成自己的智能教学设计。截至目前，我们面向全学科教师共举办了八期人工智能教育培训。前四期内容包括：“人工智能教育与创新人才培养”“人工智能技术发展历程及在教育中的应用”“人工智能与学科教学融合”“人工智能创新智能教育授课案例体验及操作讨论”“人工智能教育及教育应用教学设计”“教学设计成果汇报与交流”等几十个专题。在前四期的培训过程中，我们发现了如课程时间安排、课程内容设置、学员学科与课程匹配度、学员报名积极性与教室人数等方面的问题，接下来后四期培训中针对这几个问题进行了课程方案的改进。

第五期和第七期面向各学科教师，鼓励非信息技术学科教师参训;第六期和第八期面向各学科教师，鼓励信息技术学科教师参训。相应地，我们将人工智能培训分为两种主题：人工智能在教育领域中的应用内容为：通过对人工智能教育的理论和实践经验，探索人工智能在教育教学中的作用，学习交互式智能课件的制作，学习虚拟现实和增强现实实验设备在学科教学中的应用;通过实际案例学习人工智能教育的教学设计方法，能够将人工智能技术与学科融合，形成自己的智能教学设计。人工智能技术操作与实践主题内容为：了解人工智能教育环境构建及人工智能背景的人才培养，学习如何设计人工智能课程，海淀区人工智能实训平台应用的介绍与实践，Scratch编程活动设计、3D创意编程体验，语音识别的技术原理与体验，机器学习的相关理论与应用、KOOV STEAM 教学-编程教育实践与探索等，课程具体内容不在此赘述。

3.部分培训内容展示

（1）人工智能实验室应用讲解。其形式为：专题讲座、技术体验。从人工智能政策及社会环境、人工智能技术环境、教育发展环境及物理环境四个角度对人工智能教育环境基础进行了详细介绍。介绍了人工智能与教育应用的结合点，通过教育信息化2.0政策引出人工智能教育环境基础的主要特征和时代要求，從人工智能的计算智能、感知智能及认知智能三个层次介绍了当今人工智能的发展现状。最后从人工智能智慧教室物理环境进行了现状陈述和未来展望。在培训中，还现场演示了相关人工智能产品及技术。

（2）人工智能教育与创新人才培养。其形式为：专题讲座。通过人工智能技术在司法、医疗、社会服务等领域的应用，细致讲解了人工智能与行业结合的切入点和应用价值，随后引入“人工智能+教育”，从提升教学效率，促进学生个性化学习，保障考试公平性，实现智慧化管理等维度讲解了人工智能在教育细分领域中的应用。从人才培养的角度讲解了人工智能对未来教师、未来学生的要求，强调人工智能对教育改革的促进作用。

（3）人工智能创新教育授课案例体验及操作讨论。其形式为：理论讲授、小组活动。本节课以小组活动方式，带领学员组建队伍，设计一节人工智能课程。通过时代的发展变化和创造力引入，并通过科普视频观看、互动讲授、提供参考资料、软件的操作演示体验，给学员们进行了人工智能和机器学习的知识补充。通过头脑风暴和深度探究两个进阶式任务式课程设计实战，让学员依据参考资料，及教研式交流讨论通过社会化学习的方式进行项目实战。在实战过程中，由导师进行一对一针对性指导，并针对学员分享进行点评。通过对话分享解析了教学模式、教学方法、课程亮点和学生培养四个模块。通过典型案例介绍了人工智能教学的设计技巧，指导学员们切身实践如何设计一节人工智能课，帮助学员们学习课程设计的方式，提高课程设计的能力，揭释人工智能课程意义，为未来教师做好准备，使人工智能课堂能真正落地学校。

（4）人工智能教学实验室V1.0核心技术与展望。其形式为：专题讲座。从“人工智能+教育”和“教育+人工智能”的辨析引入，通过人工智能+校园建设阐述了智慧校园建设的三个标准：一是落地到学校的刚需应用，覆盖教、学、管; 二是互联互通，在常态化应用过程中采集伴随式数据;三是数据分析，实现数据的应用，促使针对教、个性学、科学管。人工智能教室除了需要具备SMART模型特性外，更需要实现课堂行为数据与学习数据的采集和分析，实现个性化、分层化的教学。介绍人工智能进校园的方式和途径，从课程建设、实验室建设以及培训活动几个方面来使人工智能落地学校，培养学生对人工智能的鉴赏力、理解力和应用力。

（5）人工智能与学科教学的融合发展实施策略。形式为：理论讲授、小组活动。在介绍人工智能概念、发展历程、国家战略的基础上，详细介绍当前人工智能在教育领域中应用的具体技术和案例，如基于计算机视觉的手语识别及翻译、视觉动作捕捉与视频分析、情感计算、基于图像识别的拍照搜题、语音识别、音频识别、基于自然语言处理的作文自动批阅、自适应学习等，并在此基础上开展人工智能与学科深度融合的讨论。

（6）交互式智能课件制作。其形式为：理论讲授、实际操作。围绕互动式教学软件在教学中的应用展开培训，主要培训软件操作及信息技术与教育教学的结合，包括希沃白板5、希沃授课助手、班级优化大师。通过教育信息化相关政策、互联网发展趋势、中央电化教育馆相关活动进行引入;通过实际案例视频激发学习兴趣，结合丰富的课堂互动进行讲解，详细介绍了软件操作方法。

（7）3D编程在学科教学中的应用。其形式为：理论讲授、实际操作。本节课主要让参训教师了解VR的概念、特征、技术要求、国内外发展历史等背景，了解VR在行业特别是教育行业的应用;体验不同学科VR课件资源，通过实际操作与课例分享，了解VR+教育的产品及应用现状，同时完成初级、进阶的任务。

（8）虚拟实验平台的学科应用。其形式为：理论讲授、实际操作。本次培训以实验教学为切入口，结合最新的信息技术手段，让教师可以上一节高效和生动的物理课程。利用信息化手段，辅助老师进行教学，避免在实际教学过程存在的危险，比如易燃易爆、有毒气体、腐蚀药品等危害。多角度、多种类的资源，解决了取材难、周期长、成功率低的问题。课件资源、动手实验、观察实验的内容帮助老师讲解更加精彩的科学实验。

（9）AR和VR在学科教学中的应用。其形式为：理论讲授、实际操作。从VR是什么、VR技术的发展和应用现状、VR技术在教学中的应用、各校使用VR设备进行教学的案例及演示如何利用VR设备上课等方面对虚拟现实教学进行了详细介绍。增强现实设备在教学中的应用、各地使用增强现实设备教学的案例及现场演示使用AR设备教学的上课流程。增强现实技术和虚拟现实技术在教学中的突出优点，可以解决传统课堂的一些问题。最后由教师体验增强现实设备和虚拟现实设备，对设备使用流程及上课流程有一个直观的认识。针对课程内容的不同设计形式，教师对上课流程有一个了解，对如何使用设备上课、上课过程的注意事项有清晰的认识，体验后对课程内容进行交流沟通。

4.培训作业、评价、反馈及成果

每次培训结束后，我们会让参训学員提交一份以人工智能为主题的教学设计，并在最后一次课上进行展示汇报。我们为培训设计了作业评价量表、培训反馈问卷，参训学员能够通过作业评价量表了解自己的学习情况，反馈问卷也为今后的培训改进提供依据。每期培训结束后，我们会择优将学员作业汇编成册，包括《教学设计案例集》《培训学员文集》《现场成果图集》《培训反馈统计报告》等，这些成果记录了自人工智能教学实验室成立以来所有针对人工智能教育研究、培训、组织、会议、讨论等过程内容。

特色与展望

我们认为，教师人工智能素养提升课程方案有以下特色：（1）课程宗旨为通识教育。为教师们更多打开眼界，了解、感受、应用AI。（2）课程强调教师作品。通过教学设计汇报分享让教师真正学以致用。（3）课程组织形式多样。小组合作、任务驱动、体验实践让教师参与其中。（4）课程采用旁听生制度。让更多的教师有学习机会，充分发挥师资力量。（5）课程注重成果汇编。不浪费教师们每一份自己的心血，将作品转化为成果。（6）课程注重学科分类。技术学科与非技术学科安排不同期数的主题课程。

作者单位：北京市海淀区教育科学研究院