区域人工智能课程资源的开发与应用

区域人工智能课程资源开发的必要性及价值1.创造性落实国家课程标准，扩展人工智能教育内容2022年4月，教育部发布的义务教育信息科技课程标准，首次将人工智能作为逻辑主线开展课程内容结构设计，并明确提出人工智能素养目标。人工智能未来将在培养中小学生信息科技核心素养中发挥重要作用，中小学人工智能教育在信息科技课程中迎来新机，信息科技将作为全新的国家课程走进中小学课堂。自前，义务教育信息科技国家教材还未颁布，课堂教学需要学科教师结合课标制定内容，相关的人工智能教育如何落实是亟待解决的问题。因此，创造性地开发人工智能课程资源，开发高质量的人工智能课程资源，在现阶段具有非常重要的意义。2.联动地方特色资源，丰富人工智能教育资源供给每个地方的教育资源、教育积淀各不相同，能够为学校供给的相关课程资源也因地方特色而各不相同。结合地方特色进行人工智能教育资源的开发，能够更好地从实际情境出发，联系实际问题挖掘课程资源。石景山区拥有北京城六区最丰富的山林水域资源，区水务部门对辖区内水域存在较大的水资源勘测、大坝检修、水质检测等需求。本研究以社会实际需求带动优质资源整合，以水下机器人为载体，设计系列人工智能综合社会实践活动，进行具有地方特色的课程化资源开发，可以极大地丰富区域人工智能教育资源的开发与应用。3.服务学校校本课程开发，丰富人工智能学习内容学校的人工智能教育通过课内外相结合的形式开展，一方面通过信息科技（或信息技术）课堂主渠道进行，另一方面通过丰富多彩的校本课程开发，以课后服务的形式开展。但是，目前各学校师资力量、专业水平、软硬件条件等，在一定程度上限制了高质量人工智能教育课程资源的开发。因此，从区域层面，整合各方面的社会力量，进行人工智能课程资源的整体开发，能够为学校的人工智能教育提供强有力的支持。区域人工智能课程资源开发的途径与方法1.协同联动，汇聚多方力量开发课程资源我们整合区域水务部门、教育部门以及社会科研部门、相关科技企业等多部门力量，协同开发具有区域特色的人工智能教育课程资源。借助区域水务部门主管的莲石湖公园、南马厂水库、永定河公园等自然资源场所，建立校外水下科技实践基地。借助区域科技馆、文化馆、首钢科技园等优质校外教育资源等，成立中小学校水下机器人教育联盟，建立校内外常态联动机制，家校社协同共建区域中小学人工智能教育共同体。同时，与国家尖端科技企业一一中国航天科工三院、中电科合作，将科研专家请进校园，将尖端的科学技术知识带进校园，提升区域人工智能教育课程开发水平。各部门协同联动，形成了强有力的人工智能课程资源开发力量。2.立体建构，系统化开发人工智能课程资源我们以提升学生的人工智能素养为目标，立体建构，系统地开发了面向全体学生的人工智能教育课程方案和跨学科人工智能教育资源。面向学有余力的学生开发了系列水下机器人、科技馆之城等课程资源，面向拔尖人才开发了系列竞赛课程，形成了面向不同层级学生群体的人工智能课程资源开发体系，有效地满足了不同层级学生群体的人工智能素养教育需求。3.推广辐射，发挥区域课程资源的带动引领作用为了更好地发挥系列人工智能课程资源的教育作用，我们以点带面，选取部分实验校重点推进。同时，将优质教育资源进行全区发布，通过开展区域性的人工智能教师培训，举办区域性的人工智能教育研讨交流会，开展区级竞赛交流等活动，带动其他有余力的学校参与相关活动，进而将区域人工智能教育资源进行推广普及。区域人工智能课程资源开发实践1.基础类人工智能课程资源的开发与应用我们依据《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》《高中信息技术课程标准（2017版2020年修订）》中有关人工智能教育的要求，以培养学生人工智能鉴赏能力、理解能力、应用能力，提升学生信息科技核心素养为目标，选择信息科技教材中的人工智能教学内容，开发补充水下机器人搭建、虚拟机器人编程等课程内容，利用国家信息科技课程以及课后服务进行课程内容的实施。水下机器人制作的学习，包含水下机器人知识技能学习、人工智能知识技能学习。其中有大量动手搭建环节，并且融合了劳动技术、物理、数学、工程、美术等多学科知识，有效带动跨学科整合，逐步提升了学生综合应用多学科知识解决现实问题的能力。例如，基于新课标，我们选取新课标第四学段（7＼～9年级）“物联网实践与探索”模块中的“物联网基本原理与功能”与“物联网创新应用”两部分内容，以物联网中数据的产生、采集、传递、呈现、处理方式等逻辑主线，开展大单元教学设计。机器人是信息科技教学的重要帮手，机器人技术和物联网技术同样有着不可分割的交叉性和相关性。机器人既可以作为物联网的应用者，利用物联网这个万物互联的平台即时获取周边信息，为自己定位、导航和决策，也可以看作是物联网环境中的一员，物物互联中的一个物件，一个可移动的智能终端。将物联网技术和水下机器人结合，一方面使水下机器人的功能更强大，实现自主控制、智能传感与标识、无线传输、分布式协调、智能交互等。另一方面也扩展了互联网的应用，学生可以根据实际需求，利用水下机器人搭载的主控制器、传感器及驱动模块等，便捷地搭建自己的机器人和物联网实验场景，构建分布式控制与协同试验平台，并通过实验平台读取、发送、接受、汇集和使用数据，体验物联网中数据采集、处理、反馈控制的一般过程，从而更好地理解物联网的原理、功能及应用。2.水下机器人校外实践课程资源的开发与应用我们以水下机器人、人工智能技术应用与实践为主，利用水下机器人开展水体总量勘测校外综合实践活动。学生学习水下机器人相关的知识技能，完成制作水下机器人，同时走出课堂，开展水下监测活动，运用人工智能技术解决现实生活问题，参与社会生产生活，助力区域生态保护。具体内容包括设计制作可测量湖域水体总量的水下机器人，利用水下机器人进行湖泊水体总量测算的原理及实践等。结合区域水域资源，我们先后开发了莲石湖主库区水体总量测量系列实践活动，先后下湖15次，测量湖心点位377个，成功绘制了莲石湖主库区湖体建模，依托测量数据生成仿真动态影像，利用差值算法计算湖体总量，为水下机器人实践活动开发了丰富的课程资源。我们开发助力南马厂水环境保护相关课程资源。具体内容包括进行南马厂水库大坝水下混凝土冲刷缺陷与淘蚀、坝体渗漏、表面裂缝、金属腐蚀和底部淤积等安全运行隐患探测，形成安全评估报告；水库水体勘测，形成水体总量数据报告；观测水库大坝水下垂直面，完成坝体结构建模、成像；围绕库区水质、浮游动植物、底栖植物采样，形成生态环境分析报告；学习认识河长制，探寻南马厂水库历史文化。3.人工智能竞赛类课程资源的开发与应用我们针对不同学段学生，开发适应学生发展的竞赛类课程资源。如水“科技”竞赛、“中国‘芯’助力中国梦”“双碳先锋”区级机器人编程赛、ENJOYAI虚拟机器人、AI创想家、MIND+编程等。我们借助区域“石景山‘学创杯’学生人工智能展示交流活动”平台，积极开展人工智能指导教师培训、学生课外科技课程开发培训，组织区级竞赛，承办市级竞赛、开展科技志愿服务活动、竞赛答疑指导及赛前集训等一系列中小学人工智能教育教学实践工作，提升师生科技竞赛水平，培养学生人工智能素养。4.区域引导下的校本课程资源的开发与应用以区域引领，依托区域人工智能教育资源，各实验校积极响应，开发了丰富的人工智能校本课程资源。如区实验中学、金顶街第二小学、实验小学、北工附小、景山远洋学校、古城小学、京源莲石湖分校等学校，均开发了具有校本特色的水下机器人课程。实验中学、实验小学等17所学校开发了“ENJOYAI鲸鱼机器人”课程。同时各学校根据学校学情开设“AI创想家”“人工智能创客”“MIND+编程”“飞跃京西一飞行器类竞赛”等丰富多彩的校本课程，有效带动了区域人工智能课程资源的开发与应用。区域人工智能课程资源开发存在的问题与改进建议尽管目前石景山区人工智能课程资源开发已经取得了丰硕的成效，但是在资源开发过程中还存在着不少问题。如缺乏系统性规划，顶层设计有待加强；师资力量薄弱，具有人工智能专业背景和教学经验的师资力量不足；人工智能课程资源开发经费不足等问题。同时，已经开发的资源缺乏有效的资源共享平台和机制，缺乏科学合理的课程资源评价体系等。为进一步提升区域人工智能课程资源的开发水平，我们需要从以下几个方面来加强资源开发。1.加强顶层设计，统筹规划资源开发工作进一步制定区域人工智能课程资源的开发规划与实施步骤，明确人工智能课程资源开发的目标、内容、实施与评价，引领资源开发方向。进一步加强人工智能资源开发协同共同体的建设，有效调动各方力量，保障资源开发的专业性与实用性。2.完善资源共享机制，提高资源利用效率积极开发并建设区域人工智能课程资源共享平台，整合区域优质人工智能课程资源，加强交流共享，探索并开发人工智能数字课程资源的建设工作。鼓励各学校参与并应用相关资源，从而扩大资源的应用范围。3.强化区域培训，促进课程资源落地强化区域作用，以区域为引领，学校为试点。聘请高校专家指导课程方案设计、课程研发、专业教师培训、科普讲座、公开课、教学活动策划等为课程落地提供强力护航。4.健全评价体系，促进资源的优化升级研究并制定科学合理的人工智能课程资源评价体系，成立专门的人工智能课程资源开发评估专家团队。依据标准对开发的人工智能课程资源质量进行有效评估，从而促进资源开发不断升级与优化。结语人工智能教育在当今时代的重要性日益凸显，已成为各国政府布局未来发展的核心战略设计。它不仅是人才储备的关键入口，更是推动当今教育变革的关键议题。然而，要实现人工智能教育的有效落地，资源是不可或缺的基础保障。人工智能领域发展迅猛新技术、新应用不断涌现，这既为教育带来了前所未有的机遇，也对教育资源内容开发提出了更高的要求。在相关教育资源内容开发上，应及时将最新的技术和应用融入其中，以保持资源的前沿性和实用性。在开发主体上，要整合各方力量，形成协同开发机制。人工智能教育的资源开发绝非学校或教育机构的单打独斗，而是需要政府、高校、科研机构、企业以及社会组织等多主体的深度参与和协同合作。在资源开发的方式上，应通过设计、应用、反馈、优化的流程，不断对资源开发工作进行审视与迭代升级。这一过程需要遵循科学的教育理念和方法，以学生为中心，以学习效果为导向。首先，在设计阶段，要充分