北京理工大學(xué)附屬中學(xué)作為北京市科技教育特色校,始終以“科技賦能教育”為宗旨,積極探索并提煉人工智能通識教育的實施模式。自2020年起,學(xué)校開始探索人工智能通識教育的實施路徑,不斷調(diào)整和完善教育內(nèi)容與方法,逐步形成了具有校本特色的人工智能通識教育體系。隨著新課程標(biāo)準(zhǔn)和人工智能通識教育的相關(guān)政策文件陸續(xù)頒布實施,學(xué)校進一步調(diào)整和優(yōu)化課程內(nèi)容,讓學(xué)生能夠接觸到最前沿的技術(shù)和理念,激發(fā)創(chuàng)新思維和創(chuàng)造力;教師通過運用人工智能技術(shù),探索新的教學(xué)方法和策略,提高自己的教學(xué)水平和創(chuàng)新能力。學(xué)校在開展人工智能通識教育方面經(jīng)歷了幾個階段:開展人工智能通識教育的初步嘗試(2020年—2022年);構(gòu)建人工智能通識教育課程體系(2023年—2024年);動態(tài)調(diào)整人工智能通識教育課程(2024年至今)。
人工智能通識教育的初步嘗試
人工智能通識教育的目的,不僅僅是讓學(xué)生掌握人工智能的技術(shù)和方法,更重要的是培養(yǎng)創(chuàng)新思維、問題解決能力和社會責(zé)任感。因此,在開展人工智能通識教育時,要注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和核心素養(yǎng)。我們從以下三方面開始了人工智能通識教育的嘗試,形成國家課程滲透、校本課程加持、社團活動拔高的立體教學(xué)實施環(huán)境。
(1)信息科技(技術(shù))課滲透編程教育。算法、算力和數(shù)據(jù)是人工智能的三大基石。編程教育是學(xué)習(xí)算法的有效途徑。因此,我們在初中信息技術(shù)課上開設(shè)了圖形化編程的教學(xué)單元,高中開設(shè)Python程序設(shè)計教學(xué)單元,提升學(xué)生應(yīng)用信息技術(shù)解決問題的意識和能力,培養(yǎng)學(xué)生的計算思維。
(2)校本選修課。智能機器人是人工智能技術(shù)的一個應(yīng)用領(lǐng)域。在人類生活中的應(yīng)用也越來越普及,對人類的學(xué)習(xí)、生活和工作都產(chǎn)生了巨大的影響。學(xué)校開設(shè)了“智能機器人”“智能控制”等校本選修課程,探索人工智能通識教育的實施路徑。培養(yǎng)學(xué)生良好的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新精神和實踐能力。
(3)社團驅(qū)動拔高。依托智能機器人、智能控制等社團開展人工智能通識教育。這些社團從學(xué)生個性特長發(fā)展的需求出發(fā),以人工智能技術(shù)應(yīng)用為主,以項目式學(xué)習(xí)方式開展活動,充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性,提升學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力;通過機器人競賽活動,促進學(xué)生創(chuàng)新能力的提升,展示學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。
在智能機器人社團中,學(xué)生可以通過機器人的設(shè)計、搭建、編程和控制等活動,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、問題解決能力和團隊合作意識。智能控制社團則側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的智能控制系統(tǒng)設(shè)計能力。學(xué)生需要學(xué)習(xí)傳感器技術(shù)、自動控制原理等知識,設(shè)計并實現(xiàn)各種智能控制系統(tǒng),如智能家居控制系統(tǒng)、智能交通信號燈控制系統(tǒng)等。通過這些實踐活動,學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)的理論知識應(yīng)用到實際中,提高自己的創(chuàng)新能力和實踐能力。
這一階段人工智能通識教育的特點是“興趣導(dǎo)向、實踐為主”,主要面向?qū)萍加袧夂衽d趣的學(xué)生,但存在覆蓋面窄、系統(tǒng)性不足等問題。
構(gòu)建人工智能通識教育課程體系
作為一所十二年一貫制的集團校,學(xué)生涵蓋小學(xué)、初中和高中三個學(xué)段。為更好地落實“創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)教育,使學(xué)生得到生動、活潑、主動的發(fā)展”的辦學(xué)理念和“人文奠基,理工見長”的辦學(xué)特色。學(xué)校于2023年啟動了貫通課程建設(shè)項目,系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計人工智能通識教育課程。這些課程分小學(xué)、初中和高中三個學(xué)段,每個學(xué)段又分奠基課程、見長課程和榮譽課程三個層級,形成連貫的人工智能通識教育體系。
1.人工智能通識內(nèi)容主線課程體系
根據(jù)學(xué)校的實際情況,構(gòu)建了圍繞算法與控制、人工智能兩大邏輯主線的小學(xué)、初中和高中三個學(xué)段的人工智能通識教育貫通課程體系(表1)。
表1 人工智能通識教育課程體系
(1)課程內(nèi)容。學(xué)校根據(jù)新課標(biāo)要求,依托信息科技(技術(shù))課程,逐步融入人工智能基礎(chǔ)內(nèi)容。在信息科技(技術(shù))課中開設(shè)了“人工智能”教學(xué)單元,主要以“體驗+基本原理”為主,內(nèi)容包括①基本概念:人工智能的基本概念、發(fā)展歷程及典型應(yīng)用(如機器學(xué)習(xí)、計算機視覺、自然語言處理)等內(nèi)容。②實踐體驗:包括AI繪畫、人臉識別、語音識別等人工智能應(yīng)用體驗活動,了解人工智能模型訓(xùn)練過程。③原理探究:了解人工智能的主要技術(shù)分支,如機器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)等。④倫理討論:引導(dǎo)學(xué)生思考人工智能的社會影響,如隱私保護、算法偏見等問題。
(2)學(xué)段目標(biāo)。小學(xué)階段:奠基課程主要讓學(xué)生了解人工智能的基本概念和應(yīng)用,通過一些簡單的游戲和活動,激發(fā)學(xué)生對人工智能的興趣;見長課程則開始引入一些簡單的編程知識,讓學(xué)生學(xué)會如何編寫簡單的程序控制智能設(shè)備;榮譽課程則側(cè)重于通過小型項目設(shè)計、人工智能相關(guān)比賽等活動,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力。
初中階段:奠基課程主要通過一些基礎(chǔ)算法和模型的學(xué)習(xí),進一步加深學(xué)生對人工智能原理的理解;見長課程則讓學(xué)生深入學(xué)習(xí)編程語言,如Python、C++等,學(xué)會運用這些語言進行人工智能應(yīng)用的開發(fā);榮譽課程則鼓勵學(xué)生參加人工智能相關(guān)比賽,提高自己的創(chuàng)新思維和實踐能力。
高中階段:奠基課程主要通過人工智能的核心技術(shù)和典型算法的學(xué)習(xí),為學(xué)生打下扎實的理論基礎(chǔ);見長課程則通過實際項目的開發(fā),如智能機器人、智能控制系統(tǒng)等,以及參加人工智能相關(guān)的競賽活動,進一步提升學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力;榮譽課程則為學(xué)生提供參與科研項目的機會,如人工智能高研實驗室、機器人高研實驗室等,讓他們在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進行深入的科研探索,提高自己的科研水平和創(chuàng)新實踐能力。
2.開闊視野,提升學(xué)生關(guān)注前沿的“理工大講堂”
由于國家課程中信息科技(技術(shù))課并不能完全覆蓋中小學(xué)的所有年級,為了解決人工智能通識教育覆蓋面窄的問題,學(xué)校通過理工大講堂,邀請人工智能領(lǐng)域的專家給全校師生做專題講座,分享人工智能領(lǐng)域的最新研究成果和應(yīng)用案例,讓學(xué)生了解人工智能的前沿動態(tài)。如在2025年春季學(xué)期的開學(xué)第一課,邀請了中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院副總工程師劉權(quán)做了主題講座“人工智能的發(fā)展現(xiàn)狀及前景展望”;2025年2月底,邀請了清華大學(xué)新聞與傳播學(xué)院的博士后余夢瓏,以“DeepSeek從入門到精通”為主題,講解了AI技術(shù)在教育場景中的落地實踐。這些講座拓寬了學(xué)生的視野,激發(fā)了他們對人工智能深入學(xué)習(xí)的興趣。
動態(tài)調(diào)整人工智能通識教育課程
2025年3月,北京市教育委員會頒布了《北京市推進中小學(xué)人工智能教育工作方案(2025—2027年)》。2025年5月,教育部發(fā)布了《中小學(xué)人工智能通識教育指南(2025年版)》和《中小學(xué)生成式人工智能使用指南(2025年版)》,學(xué)校積極組織教師認(rèn)真學(xué)習(xí)領(lǐng)會文件精神,對學(xué)校原有的人工智能通識課程進行了動態(tài)調(diào)整。
1.建立動態(tài)調(diào)整內(nèi)容的課程更新機制
在信息科技(技術(shù))課中增加“生成式人工智能”單元。一方面引入智譜清言、文心一言、DeepSeek等大模型工具,開展AI繪畫、代碼生成、訓(xùn)練智能體等體驗式教學(xué)。另一方面構(gòu)建“小學(xué)認(rèn)知—初中應(yīng)用—高中研究”的縱向銜接機制,如小學(xué)階段通過AI繪畫工具學(xué)習(xí)圖像生成原理等活動,體驗人工智能在生活中的應(yīng)用;初中階段基于大模型API開發(fā)智能問答系統(tǒng),學(xué)習(xí)如何應(yīng)用人工智能技術(shù)解決實際問題;高中階段通過大模型訓(xùn)練具有個性化的智能體,研究大模型微調(diào)與領(lǐng)域適配技術(shù)。
2.建設(shè)人工智能應(yīng)用的學(xué)科融合課程群
開展跨學(xué)科融合實踐探索。在英語、物理、生物等學(xué)科中嵌入AI應(yīng)用案例,如物理課中用機器學(xué)習(xí)分析自由落體實驗數(shù)據(jù);生物課中用計算機視覺識別植物葉片病害。學(xué)校通過市級課題“人工智能與中學(xué)物理深度融合的策略與教學(xué)模式變革研究”,以及海淀區(qū)AI人機協(xié)同雙師課堂研究課題實驗校契機,開展了人工智能跨學(xué)科融合的探索。
通過動態(tài)調(diào)整人工智能通識課程,學(xué)生能夠接觸到最前沿的技術(shù)和理念,激發(fā)自己的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造力。借助所掌握的人工智能技術(shù),學(xué)生能夠隨時隨地開展學(xué)習(xí)活動,有助于學(xué)生更好地安排自己的學(xué)習(xí)時間,提高學(xué)習(xí)的自主性;有助于滿足不同學(xué)生的需求,提高學(xué)習(xí)效率。教師可以借助人工智能技術(shù),探索新的教學(xué)方法和策略,提高自己的教學(xué)水平和創(chuàng)新能力。
人工智能通識教育的實踐反思
經(jīng)過多年的實踐,北京理工大學(xué)附屬中學(xué)在人工智能通識教育方面取得了一定的成果,也遇到了很多問題。經(jīng)過認(rèn)真反思總結(jié),我們認(rèn)為,開展人工智能通識教育,需要解決好以下幾個問題。
一是如何處理普及與提高的關(guān)系?普及層面需要確保所有學(xué)生掌握人工智能基礎(chǔ)知識和基本技能,消除學(xué)生群體中存在的技術(shù)應(yīng)用“鴻溝”,而提高層面則需要為有興趣、有潛力的學(xué)生提供更深入的學(xué)習(xí)機會,如參加競賽活動、開展課題研究等。二是如何解決不同學(xué)段課程內(nèi)容泛化問題?在實踐過程中,我們發(fā)現(xiàn)不同學(xué)段的課程內(nèi)容在很大程度上是雷同的。但不同學(xué)段的學(xué)生知識儲備不同、認(rèn)知水平也不同,同樣的教學(xué)內(nèi)容在不同學(xué)段應(yīng)該學(xué)到什么程度等,值得我們思考。三是如何處理“工具”與“原理”的關(guān)系?人工智能通識教育不僅要讓學(xué)生學(xué)會應(yīng)用人工智能技術(shù),還要了解背后的基本原理。但在原理學(xué)習(xí)的過程中,很容易陷入“調(diào)參工程師”的誤區(qū),而沒有真正理解算法的底層邏輯。四是如何解決資源短缺的問題?人工智能是一門綜合性很強的學(xué)科。開展人工智能通識教育,不僅需要大量的相關(guān)資源,包括師資力量、教學(xué)資源、實驗設(shè)備和軟件等,對學(xué)校的硬件設(shè)施也提出了更高的要求。
實踐表明,中小學(xué)階段人工智能通識教育需堅持“普及與專業(yè)并重、理論與實踐結(jié)合”的原則,通過政策驅(qū)動、課程創(chuàng)新和生態(tài)建構(gòu),持續(xù)優(yōu)化課程設(shè)計,加強師資建設(shè),探索更具創(chuàng)新性的教學(xué)模式,以培養(yǎng)適應(yīng)智能時代需求的復(fù)合型人才。
面向未來,我們將持續(xù)反思教育內(nèi)容的前瞻性、教學(xué)方式的適應(yīng)性以及評價體系的科學(xué)性,確保人工智能通識教育既能緊扣技術(shù)發(fā)展脈搏,又能堅守教育本質(zhì),為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)與適應(yīng)未來社會變革奠定堅實基礎(chǔ)。
作者單位 │ 北京理工大學(xué)附屬中學(xué)