近日，教育部公示中小學(xué)人工智能教育基地名單，我省太原市第十二中學(xué)、運城中學(xué)、山西省實(shí)驗小學(xué)、汾陽(yáng)市禹門(mén)河小學(xué)、陽(yáng)泉市第十一中學(xué)、大同市實(shí)驗中學(xué)等6所學(xué)校入選。建設中小學(xué)人工智能教育基地，對統籌推進(jìn)教育、科技、人才一體化發(fā)展，進(jìn)一步探索創(chuàng )新型科技人才培養模式具有重要意義。為此，記者日前深入我省入選的中小學(xué)人工智能教育基地，探尋人工智能走進(jìn)校園之后，給我們的基礎教育人才培養模式帶來(lái)了哪些變化。

　　打造智能新校園，為學(xué)生提供多樣化的學(xué)習資源

　　“歡迎大家來(lái)到我校的創(chuàng )客一室，這里是‘單片機編程’社團活動(dòng)的實(shí)驗室。現在大家看到的器材是課程搭配使用的品牌開(kāi)源硬件套件。學(xué)生通過(guò)學(xué)習Arduino語(yǔ)言編程，控制LED燈、馬達、蜂鳴器等傳感器，設計屬于自己的智能作品。”山西省實(shí)驗小學(xué)創(chuàng )客課程授課教師牛俊華向記者介紹。 像這樣不同主題的創(chuàng )客教室還有很多：創(chuàng )客二室以3D打印為主題，學(xué)生運用一種特殊的可粘合性材料PLA，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構造創(chuàng )意作品；創(chuàng )客三室以MakeX機器人為主題，學(xué)生使用鎂鋁合金制成的器材，利用螺絲、改錐、扳手等工具進(jìn)行手工搭建……

　　山西省實(shí)驗小學(xué)著(zhù)力推進(jìn)人工智能教育基地硬件建設，現有信息技術(shù)教室9個(gè)、創(chuàng )客空間11個(gè)，配備激光切割機1臺、3D打印機6臺、移動(dòng)一體機11臺、希沃一體機67臺、計算機218臺，以及物聯(lián)網(wǎng)機器人2代教育套裝、ESP32 開(kāi)發(fā)AI智能主控板、HaloCode智能主控板教育套裝各60套……一系列支撐教學(xué)的智能終端及配套設備，充分滿(mǎn)足了不同年齡段學(xué)生對人工智能課程的學(xué)習需求。

　　硬件設備固然重要，軟件系統的完善也不容忽視。

　　“我們可以在線(xiàn)采集學(xué)生的學(xué)習數據，生成個(gè)性化的數據分析報告，從而較好地實(shí)現教師教學(xué)環(huán)節中的靶向教學(xué)。”提到數據分析系統，運城中學(xué)教輔科科長(cháng)王曉可謂如數家珍。

　　據了解，數據分析系統詳細記錄著(zhù)每位學(xué)生的作業(yè)完成狀況、各類(lèi)考試成績(jì)等數據，智能生成面向教師的“教學(xué)手冊”和面向學(xué)生的“個(gè)性化手冊”。“教學(xué)手冊”中有學(xué)生學(xué)情分析和班級成績(jì)趨勢圖，為教師根據教學(xué)效果調整備課方向提供重要參考；“個(gè)性化手冊”則讓學(xué)生直觀(guān)地看到自己的學(xué)習情況和易錯點(diǎn)，并且從后臺資源庫中自動(dòng)抽取相應知識點(diǎn)和練習題推薦給學(xué)生，幫助學(xué)生及時(shí)補齊短板。

　　為了提供更高質(zhì)量的教學(xué)服務(wù)，運城中學(xué)還搭建起教師成長(cháng)“立交橋”。學(xué)校不僅組織相關(guān)學(xué)科組教師與技術(shù)人員參加國家、省、市、縣區組織的業(yè)務(wù)培訓，還聘請北京大學(xué)、清華大學(xué)、北京理工大學(xué)等知名高校的教授到校指導，努力培養一支業(yè)務(wù)精湛的高素質(zhì)教師隊伍。

　　軟硬件設施齊備，為建設人工智能教育基地創(chuàng )造更多可能。我省多所中小學(xué)根據本校情況開(kāi)設計算機編程、激光雕刻、機器人搭建等人工智能課程，為學(xué)生提供多樣化的學(xué)習資源。

　　開(kāi)啟教學(xué)新范式，教師的授課內容隨著(zhù)學(xué)生提出的問(wèn)題而改變

　　多功能牙刷盒、智慧垃圾站、智能鞋柜……走進(jìn)汾陽(yáng)市禹門(mén)河小學(xué)的“禹之夢(mèng)創(chuàng )客空間”，各種別出心裁的創(chuàng )客作品吸引了記者的目光。 “請注意，系統檢測到嬰兒有危險，請趕快查看。”當學(xué)生模擬嬰兒靠近床邊的情景時(shí)，機器立即發(fā)出了警報聲。這是禹門(mén)河小學(xué)學(xué)生設計的智能看護嬰兒床，通過(guò)搭載傳感器等設備，實(shí)現危險報警、檢測尿床和自動(dòng)降溫三大功能。該作品利用人工智能技術(shù)幫助父母減輕育兒負擔，兼具創(chuàng )意性與實(shí)用性，榮獲2023年中小學(xué)生信息素養提升實(shí)踐活動(dòng)山西省賽一等獎。

　　“我們通過(guò)小組合作、創(chuàng )意制作等方式提升學(xué)生的課堂參與度，讓更多學(xué)生體會(huì )到人工智能給我們的生活帶來(lái)的便利，將科技創(chuàng )新的種子真正種到學(xué)生心田。”禹門(mén)河小學(xué)校長(cháng)王一軍說(shuō)。

　　除了學(xué)生間的學(xué)習交流，師生間的討論也經(jīng)常激發(fā)出創(chuàng )意的火花。

　　“這種新穎的教學(xué)模式，對教師來(lái)說(shuō)更是一種全新的挑戰。我們也是在實(shí)踐中不斷積累學(xué)習經(jīng)驗，摸索最佳教學(xué)方法。”負責創(chuàng )客課程的教師張旭峰說(shuō)。學(xué)生年齡小但思維活躍，他們提出的想法經(jīng)常讓教師眼前一亮，教師的授課內容也會(huì )根據學(xué)生提出的問(wèn)題而改變。

　　“現在很多住宅小區都裝有一種樓道燈，只有在天黑以后有人走過(guò)才會(huì )點(diǎn)亮，白天即使有聲音樓道燈也不會(huì )亮，這就是聲光控樓道燈。我們可以根據樓道的長(cháng)度來(lái)設計相應數量的傳感器……”課堂上，張旭峰正在為學(xué)生講解如何在樓道里設計安裝聲光控燈時(shí)，突然，一名學(xué)生舉起了手。

　　“老師，為什么我們不能用一個(gè)裝置控制所有燈呢？”學(xué)生陳稼睿提出了一個(gè)創(chuàng )造性的問(wèn)題，“可不可以根據人的步行速度，在第一個(gè)燈的傳感器感知到信號后，讓其他燈在一定時(shí)間后自動(dòng)亮起？”

　　張旭峰隨即根據這一問(wèn)題，帶領(lǐng)學(xué)生從不同角度探究該方案的可行性。充滿(mǎn)創(chuàng )新活力的課堂氛圍令人印象深刻。

　　除了課堂教學(xué)，各校還通過(guò)社團的形式彰顯人工智能教學(xué)特色。

　　“攝像頭、激光雷達、超聲波傳感器……這些傳感器的共同工作，使自動(dòng)駕駛汽車(chē)具備了可以檢視周?chē)h(huán)境的能力。這節課我們將學(xué)習如何使用攝像頭進(jìn)行視覺(jué)巡線(xiàn)，使得小車(chē)的無(wú)人駕駛更加準確。”運城中學(xué)人工智能社團指導教師段晶在講解完機器視覺(jué)巡線(xiàn)的相關(guān)概念后，向同學(xué)們發(fā)布了兩個(gè)任務(wù)。一是識別黑色進(jìn)行視覺(jué)巡線(xiàn)，控制小車(chē)的行進(jìn)路線(xiàn)和速度；二是根據區域權重進(jìn)行視覺(jué)巡線(xiàn)，將實(shí)時(shí)轉彎角度的數值顯示在屏幕上。

　　任務(wù)下發(fā)后，學(xué)生們以小組合作的形式嘗試操縱M.A.R.K智能小車(chē)。

　　“小車(chē)啟動(dòng)時(shí)攝像頭這么擺放可以嗎？”“視覺(jué)巡線(xiàn)的速度靈敏度設置成多少合適？”“小車(chē)偏離軌道了，快左轉糾偏！”教師穿梭于各個(gè)小組之間，或是指導，或是聆聽(tīng)，指點(diǎn)學(xué)生完成教學(xué)任務(wù)。

　　“運城中學(xué)以社團的形式推動(dòng)人工智能課程深入開(kāi)展。志同道合的同學(xué)們可以一起研究感興趣的問(wèn)題，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習積極性。”信息技術(shù)學(xué)科組長(cháng)、創(chuàng )客校辦課程負責人王慶說(shuō)。

　　自人工智能社團成立以來(lái)，社團指導教師帶領(lǐng)學(xué)生積極參與學(xué)校組織的各類(lèi)培訓和賽事，在多項比賽中斬獲佳績(jì)：2019年獲得第三十四屆運城市青少年科技創(chuàng )新大賽一等獎，2020年獲得第三十五屆山西省青少年科技創(chuàng )新大賽一等獎，2022年獲得第八屆全國青年科普創(chuàng )新實(shí)驗暨作品大賽（山西賽區）復賽優(yōu)秀獎……

　　王慶將這些成績(jì)歸結于師生的共同努力：“積極的學(xué)習態(tài)度加科學(xué)的學(xué)習方法，相信付出總有收獲！”

　　構建課程新機制，讓全體學(xué)生都參與到人工智能教育中來(lái)

　　為了響應國家對科技創(chuàng )新人才的需求，太原市第十二中學(xué)積極探索人工智能課程新機制。該校堅持“實(shí)際、實(shí)用、實(shí)效”的原則，編寫(xiě)了《太原市第十二中學(xué)校人工智能課程綱要》，構建起完整的人工智能教育課程體系。

　　“我們將人工智能課程納入學(xué)校課程體系，針對不同年級的學(xué)生開(kāi)設AI理論、創(chuàng )客、編程、機器人操作等課程，讓全體學(xué)生都參與到人工智能教育中來(lái)。”創(chuàng )新教育中心主任白月明介紹道。

　　在教學(xué)探索過(guò)程中，十二中的教師團隊逐漸認識到，人工智能是一門(mén)新興的技術(shù)交叉學(xué)科，涉及計算機科學(xué)、數學(xué)、腦科學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，其學(xué)科交叉性意味著(zhù)在課堂上需要多學(xué)科融合教學(xué)。因此，該校教師逐漸構建起基于STEAM教育的項目教學(xué)模式，注重通過(guò)項目式學(xué)習培養學(xué)生的綜合素養。現在，人工智能特色課程已成為十二中一張靚麗的名片。

　　在大疆robomaster實(shí)驗室里，一節精彩的無(wú)人機課程正在進(jìn)行。

　　“經(jīng)過(guò)多次實(shí)戰飛行，同學(xué)們與無(wú)人機特洛的友誼越來(lái)越深。但特洛不會(huì )人類(lèi)語(yǔ)言，我們要怎么與它交流呢？今天，我們一起來(lái)了解無(wú)人機的語(yǔ)言——程序語(yǔ)言。”太原市第十二中學(xué)信息技術(shù)、人工智能教師高一華正在為學(xué)生講解無(wú)人機的編程技巧。

　　課程進(jìn)行到一半，如何設定無(wú)人機在正三角形航線(xiàn)飛行任務(wù)中的旋轉角度讓學(xué)生犯了難。高一華讓學(xué)生們模仿無(wú)人機航線(xiàn)，在地上走出一個(gè)正三角形，親身體驗無(wú)人機的轉向角度。

　　“我明白了！無(wú)人機轉向的角度應該是三角形的外角！”經(jīng)過(guò)這一番操作，學(xué)生恍然大悟，舉一反三地學(xué)會(huì )了五角星航線(xiàn)的設定方法。

　　“STEAM教育可以促進(jìn)學(xué)科之間的交叉融合，培養學(xué)生的整體思維。”高一華準確地指出了STEAM教育的重要之處。高中階段的授課往往是單科進(jìn)行，導致各學(xué)科教學(xué)普遍是割裂的。在十二中的人工智能課程中，學(xué)生面對的是一個(gè)現實(shí)的、具體的問(wèn)題，必須綜合利用各科知識來(lái)解決問(wèn)題。在解決問(wèn)題的過(guò)程中，極大地提升了學(xué)生的知識運用能力和實(shí)踐創(chuàng )新能力。

　　除了學(xué)校多元多維課程體系的建設，家校共育的課程新方案也格外引人注目。

　　這天，山西省實(shí)驗小學(xué)一年級十班的教室里迎來(lái)了一位特殊的老師。

　　“隨著(zhù)科技的進(jìn)步，智能家居技術(shù)正在不斷革新著(zhù)我們的生活方式。同學(xué)們知道這個(gè)白色的機器是什么嗎？沒(méi)錯，它就是智能掃地機器人……”講臺上，該班學(xué)生任昱昊的爸爸任仲杰生動(dòng)地講解著(zhù)掃地機器人的工作原理和制作要點(diǎn)。講臺下，同學(xué)們聚精會(huì )神地聽(tīng)講，時(shí)不時(shí)舉手提問(wèn)，課堂氣氛十分熱烈。

　　隨后，任仲杰邀請同學(xué)們一起動(dòng)手制作迷你掃地機器人。同學(xué)們制作的掃地機器人形態(tài)各異，有的穿著(zhù)白色的“盔甲”，有的長(cháng)出了綠色的觸角，充分展現出學(xué)生的不同個(gè)性。

　　當掃地機器人安裝的馬達帶動(dòng)風(fēng)扇，產(chǎn)生低于外部的壓強，把紙屑吸入機器人內部時(shí)，同學(xué)們都情不自禁地歡呼起來(lái)。

　　“看到孩子們熱情高漲、積極參與，我們家長(cháng)也很有成就感。”任仲杰說(shuō)，這次的選題是家長(cháng)委員會(huì )共同討論確定的，希望通過(guò)生活化的科技小制作，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的興趣。

　　除了家長(cháng)講堂，該校還開(kāi)展創(chuàng )客體驗課程、科創(chuàng )冬令營(yíng)、創(chuàng )客社團等拓展活動(dòng)。不僅讓課堂形式變得豐富多彩，也拓展了家校合作的新方式。

　　在我省中小學(xué)人工智能教育基地的建設過(guò)程中，目前已經(jīng)形成了一系列極具參考價(jià)值的教育新理念、新模式和新方案。未來(lái)，我省將進(jìn)一步推動(dòng)人工智能與教育深度融合，讓基礎教育成為培養創(chuàng )新型高素質(zhì)人才的搖籃。（楊家煒）