人工智能教育校本化课程构想与实践

陈民仙

2013年4月，杭州市拱墅区人民政府与上海均瑶集团合作办学，引进上海世界外国语小学优质教育品牌，创办杭州上海世界外国语小学。

学校以“让学生走向世界，让世界走进学校”为办学理念，设立双语部和国际部，致力于培育学生成为“道德上有感召力”“能力上有竞争力”“形象上有亲和力”的“走向世界的现代中国人”。自建校以来，学校坚持开展国际化与本土化的融合教育，追求精益求精的教育品质，并与时俱进，创新發展优化办学模式和促进课程建设。

围绕办学理念和培养目标，学校积极构建中西融合的课程体系，开设DT、STEAM、 Balls、Cooking等特色课程。同时，学校率先引入国际文凭IBPYP课程，并于2017年8月被IB总部授权为IB世界学校。学校围绕IB十大培养目标和十二种学习态度，培养有中国心、世界眼、国际情怀、有探究能力和创新思维的终身学习者。在国际化教育和本土化行动的实践与探索之路上，学校已被评为“杭州市首批国际示范创建校”“杭州市国际理解教育特色品牌项目”及“国际优秀艺术人才教育基地”等荣誉称号。但是，在今天这样一个人工智能快速发展的时代及国家《新一代人工智能发展规划》出台的政策背景下，该如何发展培养目标、课程内容、教学模式和评价方式，并对其优化和发展呢？我们进行了积极的探索和实践。

AI 时代下，学校应该培育怎样的学生

在2019年BBC发布的未来职业被AI替代的预测中，人们惊奇地发现，简单重复、可被训练的工作，例如打字员、会计、银行职员在未来都有极大可能被AI取代。这让人们再次思考什么才是人类区别于机器的核心素质。很显然，机器不具备人类的感性、对未来的梦想以及天才的创意、灵感，而这恰是教育最本质的体现，即生命间的交流、精神的感召和理性的思辨。

因此，学校认为“全人教育”将会是未来AI时代下学生培养的核心，这也是中国学生发展核心素养中所体现的“全面发展的人”。其中，学生的德行、情感、态度等人性特有的东西应被特别予以重视。首先，学校应培育乐于助人（Caring）的学生。这里的Caring有两层含义。第一，Caring的孩子应富有人文情怀，具备爱心和同理心，不仅自尊自爱，关爱身边的家人、朋友和师长，同时也胸怀大爱，热爱家乡、国家，关心地球和全人类的发展。第二，Caring的学生应增强责任意识，勇于担当。学校鼓励学生关切人类正面临的例如生态失衡和环境污染等全球性挑战，从而同步发展学生的“社会责任”“国家认同”和“世界公民”意识。

其次，学校要重新审视在AI时代下，什么才是学生应发展的核心能力。学生是知识的接受者还是知识的创建者呢？很显然，“知识中心主义”将会逐步淡出教育的舞台。AI时代下，机器人对于事实知识的掌握速度和程度将比人类更好。因此，“学会学习”将比“学了多少”更为重要。实际上，作为教师的主要任务，一是引导孩子如何创造性地解决复杂问题;二是如何发展孩子的社会性，处理好自我与他人、社会的关系。正如世界教育峰会中提出的“co-exist”and“co-create”（共存共创）。基于此，学校提出了学生应具备的四项核心能力，即Critical Thinking （批判质疑能力）、Creative Thinking （创新探究能力）、Communicating  （沟通交流能力）和 Collaborating （团队协作能力）。

最后，学校还希望学生未来成为杰出的社会贡献者（Contributor）。换句话说，希望我们的学生实践创新，采取行动，改变世界，让世界变得更美好（Take action，Change the world and Make it a better place）。在创新驱动的教学模式下，学生不仅要有解决复杂问题、优化社会的创意和方案，更为重要的是通过“行动季”，给孩子们提供参与社会生活的机会，促进他们社会责任意识和自我效能感的提升。综上，在AI时代背景下，我们学校坚持以上6C，培育乐于助人（Caring）的， 具备4C核心能力的，即 Critical Thinking（批判性思维能力）， Creative Thinking（创新性思维能力），Communicating（相互交流能力）和Collaborating（相互协作能力）的社会贡献者（Contributor）。

AI赋能，学校打造怎样的学习环境

围绕6C培养目标，学校借助AI先进技术，创设以学生为中心的个性化智能教育环境。为了保障学生校园安全，学校安装了“人脸识别”系统。在学科课程上，教师们“因材施教”，重视学生个性化发展。比如，在英语学科中，引入Scholastic英语分级阅读平台，构建学生知识图谱。该平台会根据学生阅读能力、阅读爱好和阅读习惯，智能推荐最适宜每个学生实际情况的阅读材料。根据学生阅读后的评测，系统还能自动生成相关阅读数据报告，方便教师们随时掌握学生阅读情况。这有力地促进了学生自适应学习能力的发展。

能流利自信地使用英语表达是学校英语口语的基本要求，在此之上，学生需要大量的练习，及时的口语语音语调纠错非常重要。因此，学校与公司合作开发“世外口语通”APP，该APP可以对学生的语音片段进行识别并进行评分，可以帮助学生在家中对自己的英语进行纠正。

在体育学科中，学校引入高尔夫模拟系统，该系统可以模拟1：1还原真实高尔夫场地，给学生以身临其境的击球场景。同时该系统通过动作分析系统，对学生击球动作拍摄，实时地正面侧面对比等，可以有效地帮助学生学习和掌握标准的击球姿势，从而提高个人的能力水平。

另外，学校开展BYOD （Bring Your Own Devices）项目，结合iPad和二维码的使用，为学生创设“人人皆学、处处能学、时时可学”的泛在学习环境。校园里的世外农场、DT教室、陶艺室等各处地方常能看到学生“扫码”学习的身影。例如，当学生们对世外农场中种植的某类植物产生探究欲并想要了解更多时，只需用自己的iPad，轻轻扫一扫二维码，便可获得相关信息。学校不仅为学生打造智能学习环境，还鼓励学生运用STEAM、科学等课程所学参与智能环境的创建。以设计水质监测系统为例，学生们利用多个传感器自动感知水质温度，检测浑浊度、PH值等，并同步传输记录在农场电脑上，方便实时控制水污染并维护水环境健康。相信在此智能学习环境下，孩子们的社会责任感、创造性思维、合作学习的能力和信息化素养都得到了发展。

AI校本课程，学校带领学生学什么

注重学生信息化素养和数字化时代胜任力的培养是学校一直坚持的目标。从一年级起，学校就开设了信息技术课程，使学生能掌握基本的电脑、软件操作技能以及学会如何搜集和处理信息。除此之外，学校突出编程在AI校本课程中的核心地位。在“Everyone can code”理念指导下，根据学生认知和心理发展特点，建设了进阶体系的“Fun With Coding”课程，从低年级实体积木编程到高年级半图形化编程，逐步培养学生编程的兴趣和能力。

以一、三、五年级为例，在一年级引入Osmo编码（Osmo-coding），基于iPad，在游戏场景中，学生通过拼接实体积木，体验模块化编程，初步感知编程的魅力，发展逻辑思维能力。三年级的学生们开始借助乐高EV3机器人，不仅学习机器人基本原理，而且在任务驱动下，掌握了图形化编程。由于已有编程学习基础，五年级的学生逐步从中文编程逻辑转变到英文编程逻辑，学习以半模块化编程为特色的Swift Playground编辑平台，并借助无人机、乐器等第三方硬件，创造性完成有趣的任务。

通过这一系列编程课程，学生们亲身体验编程的乐趣，从而激发他们对于AI的兴趣。同时，在发展学生的逻辑推理和程序设计等基本技能以及他们的创造性和团队协作等高阶能力上，学校发现“Fun With Coding”课程也具有积极促进作用。

同时以此为基础，在高年级，学校正在尝试以身边的人工智能为主题，将目前相对较成熟的人工智能技术，例如语音识别、图像识别、人脸识别、人体分析等。通过代码封装把技术降维，让AI技术能够走入课堂，使学生们了解人工智能的原理，同时让学生利用该技术解决生活中的应用场景问题。

基于多年AI校本课程的实践经验，我们与浙江大学计算机学院合作，在2018年出版了中小学人工智能教育丛书——《小学iOS编程初探》一书，成为国内关于iOS编程在小学应用的首本教育丛书。

AI校本课程，学校如何开展教学

围绕学校6C培养模式，采用由斯坦福大学提出的Design Thinking（设计思维）科学方法论，以综合性主题组织课程内容并开展项目式课堂教学。学校不提倡传统地讲授编程知识和技能，更多是引导孩子们以“人的需求”为中心，发现社会现实问题，通过团队合作，运用编程解决复杂问题并获得创新。具体来说， 我们通过同理心、定义、头脑风暴、建模、调试如下五个教学步骤开展教学。

同理心（Empathy）：收集需求

定义（Define）：找准核心待解决的问题

头脑风暴（Ideate）：发现解决方案

建模（Prototype）：把想法立体化展现出来

调试（Test）：试错优化和反思解决方案

作为日常项目驱动式学习的缩影，以学校的编程课程中无人机快递配送为例。学生们主要是尝试“建模与调试”——从手摇无人机过渡到通过编程实现无人机自动化。值得注意的是，设计思维（Design Thinking）中的五大教学步骤是环环紧扣、缺一不可的。通过模拟快递配送中出现的一些问题，激发学生同理心，唤起学生责任感;引导学生小组讨论学习，发现、确定好需解决的核心问题——快递配送的路线规划，并通过头脑风暴设计规划出合理的路线方案，最终以学校为场景进行模拟配送。不难发现，该教学模式与之前提到的6C培养目标相呼应。正是在基于设计思维的“Fun With Coding”课程下，学生们能用Caring的眼光看待社会，将所学带到现实中，发展4C能力，积极实践，做一名有社会责任感、敢于担当的贡献者（Contributor）。

AI校本课程，学校如何实施评价

对于“Fun With Coding”课程的评价模式，总的来说，学校倡导以产品化成果多元、多维度评价学生学习。在评价内容上，不仅对学生们最终设计出的模型或产品实施总结性评价，而且对学生项目学习中体现出的实践创新、设计意识、审美情趣、人文情怀等核心素养和能力进行过程性评价。在评价形式上，学校主要鼓励学生参加各类型竞赛和定期举办校园Maker Faire活动。学生们在这些活动上，公开操作或展示自己的产品，综合锻炼了口头表达和公众演讲力，促进了学生勤于反思、乐学善学等核心素养的提升。

学校实施AI校本课程的教师们，更是不断开拓创新，将自己逐步转变为学生学习的引领者，学习共同体的组织者，学习环境的设计者和学习数据的洞察者。在实施AI校本课程中，学校坚持6C培养目标，打造智能学习环境，基于设计思维，开展趣味编程课程和实施多维度的形成性评价。经过多年实践，我校AI校本化课程已初见成效。学校获批“杭州市智慧教育示范校建设项目”，学生也已在国内国际各大赛事上崭露头角。

勿庸置疑，未来，人类将全面迈入智能时代。“人工智能+教育”也將为学校教育带来新生机和无限发展可能。《未来简史》作者尤瓦尔·赫拉利指出：“未来已来，未来超越想象”。因此，人们期待“人工智能+教育”下的智能教育发展能够超越想象。杭州上海世界外国语小学期盼更多的教育同仁们能共同参与到智能教育的探索与实践中，致力于推进AI技术与教育教学的深度融合发展，丰富学生们的学习体验，并最终带来令人惊喜的教育变革。

作者单位：浙江杭州上海世界外国语小学