人工智能融入区域基础教育的实践思考——以“福建省人工智能教育实验区晋安区”为例

叶青林

（福州市晋安区教师进修学校，福建 福州350011）

人工智能进入教育领域，推动了智能学习系统、虚实融合学习环境、智能教育助理等智能系统和工具的开发与供给，智能教育环境建设已现端倪。［1］国外教育人工智能的研究趋势是将计算机技术和神经科学、认知科学结合起来应用于学习认知、情绪认等。［2］国内人工智能教育受到前所未有的重视，经济发达地区积极探索在义务教育阶段如何开展人工智能教育。目前，福建省基础教育的人工智能教育尚处于摸索阶段，晋安区先行先试，取得一些经验。

一、晋安区人工智能试点校的成果

目前晋安区已有5-10 所中小学幼儿园开展人工智能教育的相关实践。

1.福州第七中学创建人工智能教学实验室。福州第七中学是福州市首批智慧校园试点校、首批人工智能试点校、省级课改示范校，率先应用教学云平台，创建了人工智能教学实验室，在高中英语课堂应用实时监测系统，帮助了解学生课堂学习情况，尤其在阅读、听力过程中让学生的专注力可视化。根据平台的统计数据，给学生提供个性化的反馈，实现对学生个性化的支持。多元评价方式融入课堂教学的整个过程，不仅可以对每道题进行科学的知识评价，还可以覆盖到全面的综合性的评价，如记忆力、思维力、冥想力等；不仅评价学生对知识的掌握情况，还可以评价学生的问题解决能力。这种评价方式更具科学性和指导性，且大幅减轻教师的工作量。2019 届刚毕业的高三（4）和（5）两个实验班（实验时间大约一个学期），实验前后的专注力测评结果显示，学生的专注力有不同程度的提高，并且两个实验班的高考平均分分别提高17 分和26 分，显然，专注力提升对成绩有正向影响。实验中，在技术上成功攻克了40 人以上的智慧教室WiFi 和蓝牙信号互相干扰问题，成功实现了对实时课堂的专注力、做题准确率等的实时监测和分析。

2.晋安区直属机关幼儿园创建AI 脑波智能实验室。晋安区直属机关幼儿园创建AI 脑波智能实验室，应用脑波智能设备辅助教学，基于实时自动生成的专注力评测报告，改善教与学的方式方法，有效提升教学成效，同时，通过专注力训练，提升幼儿园阶段学生的感觉统合水平。AI 脑波智能系统分为ABCD 四个等级，如B-C 级孩子的优势是专注度较高，稳定时间较长，但，孩子的这种专注需要毅力来维持，学习时间一长容易疲劳，针对这个等级的孩子，需要不断激发孩子的学习热情，不断调整孩子的学习状态，让孩子喜欢学习，快乐学习。D 级的孩子学习动力弱，专注度不高，不能长时间保持有效的学习状态。在学习的过程当中，要及时给予孩子学习策略的指导，对孩子的学习状态予以实时监控，帮助他们培养学习耐心和良好的学习习惯。AI 脑波智能与教学融入度高，简单易学易用，一方面减轻了教师的教学负担，另一方面提升了幼儿的自我管控等能力。

3.鼓山中心小学创建人工智能创客实验室。鼓山中心小学被评为全国青少年人工智能活动特色单位、全国机器人教学实验学校、中国少年儿童信息研究中心、福州市科普工作先进集体、福州市现代教育技术试验学校、晋安区科技创新教育特色校。十多年来，学校在人工智能方面取得了丰硕的成果：共获得5个世界冠军，6 次全国总冠军；两百多项福建省、福州市一、二、三等奖。学校培养了大批科技少年，其中八名学生被评为“福建省小科学家”，中央、省、市各级电视台、报社等主流媒体做了报道。学校以科技创新教育为突破口，创设了人工智能创客实验室，积极开展科技创新教育。学校建有专用的创客实验室，从低阶、中阶、高阶逐渐开展人工智能教育相关活动。学校人工智能实验室配备能容纳上百人同时活动的工作台和充足的加工工具，具备拥有可以举办大型机器人竞赛的场地和空间，同时，学校充分利用现有资源开展人工智能教育活动，如利用现有的计算机室、数字少年宫给学生上3D 设计、Scratch 等编程课程。

除鼓山中心小学外，进修校附属第二小学、远洋小学、三十二中、二十中等学校亦开设相关人工智能课程，构建“人工智能+X”的课程体系。

二、重点建设人工智能教育相关项目

1.“数字契约”成长守护平台。晋安区外来务工人员子女占比高，约占五分之三，学生的安全、亲子教育问题突出，而青少年成长守护平台具有智能整理信息、绿色上网引导、实时位置关注、安全区域提醒等功能，旨在帮助教师、家长与学生之间建立“数字契约”，增强师生与亲子之间的交流，帮助孩子管理时间等。

2.多媒体应用管理平台。晋安区地处城乡接合部，山区学校多，编外教师占比大，优秀教师少，依托信息技术的“优质学校带薄弱学校、优秀教师带普通教师”的模式，运用远程视频多媒体应用管理平台，通过“中心校带教学点”等教学和教研组织模式，实现普通化的教学资源共享，促进教育的均衡发展。

3.区域教育大数据平台。晋安区应用钉钉等平台，基于云计算、大数据等建立区域教育大数据平台，即通过采集各级各类的信息、数据，为区域顶层设计提供参数。同时，应用平台将各学段的统考、期中期末考、单元考试等数据，智能化生成多维度、多层次、多元化的分析报告，一方面为区域建立全过程、全样本、全学科的动态数据中心，提供管理决策支持，另一方面通过数据分析和诊断，智能出卷、推送作业等。

4.课堂实时监测分析系统。晋安区已有三所学校尝试使用课堂实时监测分析系统，该系统通过脑电波头戴设备实现监测学生上课专注力情况的测评分析系统。测评数据能精准分析学生学习习惯、兴趣、知识结构、知识迁移能力、课堂专注度等信息。运用学生课堂行为分析系统，科学指导学生调整学习状态，改善注意品质，提高课堂时效和分析教学重难点。

5.英语口语测评系统。人机对话是未来口语考试的趋势。晋安区三所高中建立英语口语测评机房，应用人工智能口语识别系统，对高考所有口语人机对话题型实行全覆盖以及实现系统自动评分、口语矫正等。测评系统还包括口语作业多维评价、口语矫正建议分析和口语跟读练习自学系统。系统可完成口语作业交互，多维度AI 评价，矫正口语建议和自主练习打分等功能，让教与学“智能化”。

三、人工智能融入区域教育发展

晋安区不断发展壮大的教育事业还无法满足老百姓对高质量教育的需求：缺乏区域内品牌校与优质校的引领；区域教师队伍素质有待提升，名优教师数量少，临聘教师占比高，全区1200 名编外教师，占教师总数的四分之一。为此，晋安区积极推动知识传授型教育向能力培养型教育转变，实现教育教学环境智能化、信息化。

1.加大试点优质示范校推广力度。晋安区以人工智能教育实验区为契机，大力推进人工智能示范校、试点校带动区域片区对口学校的辐射影响作用，积极应用人工智能技术，开展大数据支持下的教学方式、教学过程和教学评价创新，实现精准的学习分析和教学干预，以教科研、课堂教学两手抓为途径，全面提升教师创新意识和实践能力。以示范校带动片区内学校，通过培训共享智慧教育教学成果，探索“人工智能+”发展模式，探索信息技术在STEAM 教育（跨学科学习）、创客教育中的应用，探索人工智能融入基础教育为特点的智慧课堂教学模式，促进师生全面发展。

2.促进区域教师队伍素质提升。深入开展人工智能助推教师队伍建设行动试点，推动教师队伍建设与人工智能有机融合，推动教育教学改革，助推教师培训改革，提升教师教科研水平，提升教育扶智实效。2019 年初，晋安区启动人工智能试点工作，遴选8 所软硬件兼具的中小学作为重点推进人工智能教学试点学校，开展智慧教学应用。试点校引入教学管理、学科工具和人机对话等教师教学智能助手和相关配套教学资源，实施教师教育行为智能化监测，为教师智能推送备课资料。鼓励教师应用智能助手开展教育教学，应用在学生管理、学习任务分配等方面，并且通过智能助手跟踪学生的学习表现，提高教学针对性。

3.助推区域智慧教学环境建设。晋安区各人工智能教学试点校每校建设1 个基于大数据、信息化和人工智能等技术的人工智能教室或1 个虚拟现实教学（VR）教室，方便开展智能化教学。学校将大数据和人工智能等技术融入课改、教改、校本研修等教科研活动中，并且应用大数据实施精准教学。同时，积极为投资教育的企业提供开展教育教学研究的实验学校、产品研发基地和一定数量的学生样本数据，吸引并鼓励全国各地人工智能、信息化机构和企业来晋安区投资开发信息化教学项目，建设人工智能教学培训研修、体验基地，建设教育大数据应用分析基地。

4.加快教育资源开发利用。开设大数据分析、识别技术等人工智能普及教育，对不同学段学生开设相应的人工智能课程。低年级重在普及人工智能相关知识，中高年级开设少儿编程、电子制作、科技创新等相关课程，同时利用校本课程、信息技术课等开展Scratch 编程学习、科技电子制作学习等，普及青少年编程，让他们掌握基本的程序编程方法。通过人工智能活动和课程，学生们可以接触许许多多软件、电子、机械、新能源等科学技术。试点校充分利用现有资源开展人工智能教育活动，利用现有的计算机室、数字少年宫给学生上3D设计、Scratch、Arduino 和App Inventor 等编程课程，利用学校的多媒体教室为学生提供创客分享的场地和设施保证。

四、打造人工智能实验区的几点思考

1.建立有效的统筹协作机制。建立协同机制，统筹推进人工智能融入基础教育朝着更加系统化、科学化、规范化、普惠化的方向发展。晋安区教育局建立专门的智慧教育推进协作小组，以分管信息化工作领导为核心，以信息管理中心、中小学教科研处、培训处等部门为抓手，统筹协调，开展深入协作，研究人工智能教育的新型教学模式，指导本区学校和教师充分利用优质教学资源，开展高质量的人工智能教科研、培训活动等，使人工智能与学科融合，教学水平有效提升。

2.建立科学的经费投入机制。设立区级政府人工智能教育发展专项资金，形成制度化、可持续的经费投入机制。争取区、市、省发改局、科技局对人工智能应用、研究的专项经费支持，有规划、科学的加大投入力度，同时，鼓励多渠道专项人工智能研发、推广等资金的来源。加大政府采购教育信息化产品和服务的力度，进一步建立和完善市场机制，引导个人和企业等增加对人工智能项目的投入。建构校企多元协同育人模式，打造多位一体全面发展育人格局。

3.建立高素质人工智能教育人才队伍。改革教育管理、教师培训制度，满足人工智能教育发展需求。将人工智能应用能力纳入人工智能专任教师培训、人才培养与考核体系中。培养各校人工智能方面的专业教师，能组织晋安区青少年开展编程与智能设计、机器人大赛等活动；各试点校的老师能结合本校学生实际，围绕主题自行开展相关科普讲座、组织学生参观体验、动手实践以及参加国家级、省市级举办的机器人、人工智能相关的竞赛活动等。加大对区内人工智能专任教师的培养力度，通过课程开发、教科研、培训学习等，多渠道打通人工智能方面专业人才的培养途径，输送教师参加高端培训和研修。

4.建立“一站式”人才培养机制。建立人工智能人才“一站式”培养机制，即打造区域特色的人工智能教育从小学、初中、高中、大学为一体的人工智能人才培养体系。从小学阶段开始重点培养对人工智能方面感兴趣的学生，并做好各学段对口学校的衔接工作，比如，晋一、侨园、洋下三所小学对口福州三十二中，这三所小学人工智能方面的生源输送到福州三十二中人工智能实验班学习，这些人工智能方面的“特长生”初中毕业升学到区内开设人工智能实验班的高中接受专业培养，实现小升初、初升高的“对口”衔接，同时，通过课题、项目、校本课程等方式争取得到人工智能方面的专家、大学教授的专业指导和授课，争取获得福建师范大学、福州大学等有开设人工智能专业的学院的支持和帮助，探索中学与高校“衔接式”人才培养的合作办学新模式。