人工智能赋能学校发展的路径

摘要：中国高度重视人工智能技术对教育的深刻影响，积极推动人工智能技术和教育深度融合，促进教育变革创新。基于此，探索人工智能赋能学校发展的路径，如：利用人工智能构建学校教育新样态；利用人工智能构建学校管理的新模式；利用人工智能构建师生成长的课程新体系；利用人工智能促进教师专业发展；利用人工智能构建校园生活的新平台；利用人工智能创建学校品牌的展示窗口；等等。关键词：人工智能；学校发展；教育新样态；学校管理；教师发展常熟伦华外国语附属古里小学坐落于常熟市古里镇，始建于1912年，学校以立德树人为根本任务，秉承“博融天下，慧悦人生”的办学理念，以“承古风书韵、养剑道琴心”为愿景，围绕“6C”育人体系，即“三格”（博爱、自信、奉献）和“三力”（沟通力、合作力、创新力），致力于培养儒雅自信、基础扎实、勇毅勤勉、特长突出的融韵少年。一、利用人工智能构建学校教育新样态当下人工智能与社会各领域的深度融合创造出全新的智能化生存环境，生活于其中不仅要会使用智能工具，还要用符合智能时代的思维方式去理解与创造性解决问题，具备与智能工具协同创新的能力［1］。信息素养、创造性与问题解决是《21世纪核心素养的框架及要素研究》一文中提及的7项核心素养的组成部分［2］。以学生发展为本，以核心素养为导向，我们深度思考学校未来的发展方向，全方位更新教学设备设施、育人理念，探索人工智能在学校重构的教育新样态。学校实现教学一体机、电子班牌全覆盖，教育教学、班级管理智能化。学校配置80余台平板、60余套机器人设备，满足基础和进阶版硬件要求，为相应的人工智能课程的开展提供了保障。此外，根据功能设计需要，分别配有激光切割机、3D打印机、创意盒子、物联网智慧农业课程包，以及基础版、中级智能编程机器人及课程资源，满足四大主题课程的软硬件需求。硬件的革新给学校人工智能教育发展提供了有力的保障，学校以此探索人工智能教育实施路径，着力构建数字时代创新人才培养体系，实现教育高质量发展，助力五育并举。二、利用人工智能构建学校管理的新模式在人工智能时代背景下，学校应做到以人为本、多元优质均衡发展，实现教育资源供给的体系化和智能化［3］。我们一直倡导环境育人，人工智能赋能学校发展，首要任务是创建人工智能场域，努力构建人工智能文化场、管理场，让生活在其中的师生耳濡目染、浸润更新。（一）人工智能文化场构建1.文化构建：通过举办丰富多彩的活动及宣传等，营造人工智能科技文化氛围，全体师生了解人工智能背景下的教育模式新样态并积极参与其中。2.环境构建：建设智能校园环境，在科学室、劳技室、美术室、音乐室、会议室、多功能报告厅等教学活动场所安装诸如智能机器人、音像识别系统、智能屏幕等。普通教师实现电子班牌全覆盖，学校相关信息数据能第一时间通过电子班牌传达给每一名师生。3.空间构建：构建四大空间站——阅读空间站、编程空间站、机器人空间站、服装设计空间站。以空间站为依托，构建全新人工智能课程集群，让学生浸润新的思想，培养能够适应未来科技发展的人才。（二）人工智能管理场创建1.更新观念：学校全面推动无纸化办公，定期组织信息技术培训。先启用部分简单功能观察成效，逐步摸索出成功的经验和方法在学校内推广。2.创建平台：学校创建集教、学、考、评、管五大功能于一体的师生成长管理平台，形成智能家校共育生态圈。3.全员参与：学校教师群体年龄偏大，对信息技术的接受能力较弱。学校大力推进全员参与，定期复盘信息化难点，并根据教职工的建议不断简化流程，让便捷成为智能的核心。智能场域在校内得到了充分体现，学校管理模式从“经验化”向“智能化”、从“静态化”向“动态化”、从“单项输出”向“多元互动”转变，形成了共享、共创、智能化的管理新模式。三、利用人工智能构建师生成长的课程新体系学校紧紧围绕“博融约礼、琴心修身、剑道毅行、慧悦立人”四大领域着力建构并不断完善融韵特色课程体系：博融约礼，创造书香空间，让阅读成为一种习惯；琴心修身，构造素养空间，让艺术成为一种追求；剑道毅行，塑造竞技空间，让运动成为一种风尚；慧悦立人，深造智能空间，让科技成为一种动力。学校努力探索人工智能与管理、课程的全面融合，提出了“了解、认知、体验、感悟、实践、展望”的分层级人工智能教育规划。融创智能工作坊逐渐成为融韵特色课程建设的亮点之一。融创智能工作坊成立于2021年9月，制订了了解、认知、体验、感悟、实践和展望六个层级的课程目标，构建了适合小学阶段的人工智能课程体系。低学段学生主要是了解和认识人工智能；高学段学生主要是体验、感悟、实践与展望人工智能。课程具体实施如下。1.以班级为单位的普适型课程，促进全员参与。一、二年级以模型搭建为主要学习内容，初步接触力学、机械、工程方面的知识；三、四年级以图形编程为主要学习内容，培养创新思维和智慧社会责任感；五、六年级以“央馆人工智能课程”为主要学习内容，师生以学习单为支架，开展项目合作。2.以试点年级为单位的进阶型课程，推进学科融合。基于“央馆人工智能课程”规模化应用试点校的要求，在四至六年级设置“央馆人工智能课程”规模化应用试点，推进学科融合。基于央馆人工智能教材中的语言识别、视觉识别等内容，开展智能化古诗等级测试、单词大王比赛等活动，成效良好。陈健老师的“小飞收银员”在2023年全国师生信息素养提升实践活动中获评特色课例，张奕秋老师执教的“古里解说员”参与央馆人工智能课程规模化应用专题研讨，并进行全国展示。3.以校社团为单位的巩固型课程，创建常态化团队。学校开设咪奥机器人、编程猫在火星、电子画报、3D打印、服装设计、畅言AI、物联网设计等课程，学生分布于各个年级，覆盖面广，全方位进行团队发展。其中，“编程猫在火星”课程开设于2022年11月，学生使用源码编辑器和腾讯扣叮虚拟仿真实验室进行学习。学生在三维虚拟空间中编程操控机器狗MAX寻找火星水源，探索火星矿藏。学生在玩中、学中开阔了视野，丰富了想象。在2023年第二届“苏州市青少年数字公民培育计划”人工智能专业组竞技活动中，我校李明垚同学所在组研究的“基于强化学习的模拟自动驾驶控制研究”获苏州市一等奖。4.以竞赛团为单位的培优型课程，深入参与竞赛。以NOC和领航杯两大赛事为切入点，围绕AI天工造物、智能博物、电子画报三方面开展赛事训练，成效显著。其中，智能工厂团队在2023年“领航杯”江苏省中小学生信息素养提升实践活动中分别获得江苏省一等奖、二等奖；AI天工造物团队在2023年全国中小学信息技术创新与实践大赛中均获省二等奖。四、利用人工智能促进教师专业发展人工智能时代将呈现教师角色多样化、教学模式智能化、学习模式个性化、教学评价多元化和教育生态开放化等发展趋势［4］。专业的教师队伍是人工智能赋能学校发展的重要保障，学校通过以点带面、以面带全的方式，让教师们抱团发展，全面推动教师信息技术水平的提升。1.组建智能团队，增强师资力量。前期，学校有三名信息技术教师，均是计算机相关专业毕业，具有较强的专业能力，但是难以将专业知识和技能转化为人工智能发展思路及课程教学能力，引领辐射能力也有待提升。学校以专业教师为基础，组建智能教师团，并开展人工智能教研活动、优秀课例和公开课分享活动以及期末人工智能应用效果评价活动。不定期对课程内容以及学生的上课情况进行反馈、讨论，不断更新、优化上课内容及形式，有助于课堂教学进入良性发展状态。2.制订开课计划，确保课程实施。整合相关学科，建立并完善人工智能课程群。一至三年级以主题周、科技节为主要形式，通过做一个实验、读一本书、看一部电影、听一场讲座，系统开展主题课程群、小课题研究等活动，让学生在参与、体验、实践中了解人工智能，激发他们对人工智能的兴趣。四至六年级以信息技术学科为主阵地，开展人工智能课程教学。针对画图和数学编程，融合基本算法，体验图形化编程；体验入门级可编程的机器人，了解相关技术和原理；开展开放式的项目合作与创新实践活动，提升学生的计算思维与创新能力。3.开展校本教研，促进深入探究。第一，以课题科研为抓手，开展主题或专项教研。围绕核心素养目标定期开展交流，创新教学方法，整合教学资源，创造实践条件，完善评价方式，最终指向人工智能校本课程的创新发展。第二，探究项目式学习。项目式学习是人工智能课程顺利实施的依托，具体流程为：确定项目、发现问题、提出问题、制订解决方案、实践验证、再提出问题、改进方案、再实践验证、解决问题。第三，建立模型化课堂。建立一套科学、可操作的教学模型，是推进人工智能课程实施的有效路径。项目组教师在科研的过程中，逐步建立一套满足项目式学习需求的教学模型，促进教师进行改革与研究，引导学生体验与探究。学校要以科学的评价体系引导学生成长，重视对学生学习表现进行评价，将学生的学习态度、学习方法、创新思维等纳入评价体系，并有机结合终结性评价与过程性评价，重视学生的学习过程和学习结果，在学生自评、互评与教师评价中，激励学生学习，优化教师的教学方案，提升学生的综合素养。如今，学校教师积极参与人工智能与学科教学的融合，学校已有近30名智能教师团队成员，智能化校园初具雏形。五、利用人工智能构建校园生活的新平台如何让人工智能融入校园生活，以促进学校便捷管理及培养学生健全的人格，一直是学校努力追寻和探究的方向。1.人工智能与德育的高效融合。将人工智能应用于中小学德育工作之中，可以利用其识别、交互、集成等功能，帮助教师设计趣味性课堂，为教师提供学生学习、情绪等方面的反馈，形成家校协同育人机制等［5］。学校自主研发并启用“学生成长管理系统”2.0版本，平台采用ThinkPHP5.1开发框架，加上MYSQL技术和MVC模式，架构清晰，界面美观，代码易维护。人工智能资源系统成为记录学生成长的重要平台。目前，该平台能够实现学生过程性成长实时记录，在监测学生心理健康方面起到了至关重要的作用。2.人工智能助力校本系统中的资源整合。学校将信息技术与德育、综合实践、少先队活动等有机结合，有助于丰富教学内容。利用大数据和人脸识别快速采集、分析和汇总信息，教师、家长能够实时关注学生在校生活。目前，学校公共区域实现了摄像头人脸识别、人群密集预警等，校门区域实现了陌生预警、滞留预警等，极大地方便了学校开展安全教育工作。3.人工智能与学生评价体系的融合。利用云班系统轮播学生精彩活动。数据实时记录，覆盖课堂表现与课外活动等，系统后台自动评分颁章，人人可见。学生可以在云班系统给家长留言，家长可实时了解孩子在校情况，架起了家校沟通的桥梁。班主任则可以通过关联云班软件，全方位、实时了解学生的学习和生活情况。六、利用人工智能创建学校品牌的展示窗口自全面实施人工智能教育以来，学校师生面貌焕然一新，教师教育教学水平得到有效提升。学校先后获评首批“央馆人工智能课程”规模化应用试点校、江苏省智慧校园、苏州市首批人工智能教育实验学校、苏州市智慧校园发展水平四星级学校、苏州市青少年数字公民项目学校、苏州市三级智慧