盘点2021信息技术教育实践篇

左丹

本期聚焦是上期——《盘点2021信息技术教育·理念篇》的姊妹篇。本期结合杂志这一年的关注重点，针对专题、对话以及部分栏目中实践性较强的话题进行了盘点，回顾了信息技术新课程、人工智能与创客教育、技术创新应用三个主题。希望借此能为每一位读者勾勒更清晰的回顾线索。

高中信息技术课程标准对义务教育阶段的影响

王蕾：朱教授，近期教育部正在组织义务教育课程标准的修订工作，大家都很关注。那么，此前颁布与实施的《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》对义务教育阶段的可能影响有哪些呢？

朱彩兰：第一方面是对义务教育阶段信息技术课程标准的影响。2017年版高中课标业已发布，较之2003年课标有了许多新的变化，对高中信息技术教学提出了许多新的要求，这也意味着，对义务教育阶段信息技术教学提出了更高的要求。在这种背景下，国家层面义务教育阶段信息技术课程标准成为一种刚需。第二个方面是对教材内容的变化的影响。2017年版高中课标发布后，一线教师感受到的最大变化就是内容，如必修模块中程序设计的比重明显加大，难度上也明显加深。这就需要义务教育阶段提供必要的基础。第三个方面是对教材组织线索的影响。2017年版高中课标在“教学建议”部分提倡实施项目学习，通过审定的几套高中教材中也都体现了项目学习的编写思路。

“双新”背景下培养“数字公民”的思考

李锋：面向核心素养的信息技术课程设计与开发既不能脱离“基本知识技能”空谈“学科核心素养”，也不能忽视“学生发展的一般能力”为讲“专业知识”而讲“专业知识”，而应在综合分析学科结构、学生特点、社会需要的基础上，重点关注以下几点：第一，以学科核心素养为纲。第二，建构学科大概念体系。第三，设置多元需求课程结构。第四，开展基于项目的大单元学习方法。

周世杰：是的，信息技术学科核心素养是一个多维度的建构，不仅包括知识技能，更强调能力、情感、态度等多个方面，是对“三维目标”的综合体现，是作用于同一个学生的“整体效应”。面向核心素养的信息技术课程在关注学生需要学习“哪些内容”时，也要引导学生理解“为什么要学这些内容”“怎样学习这些内容”以及“如何用这些内容进行社会交流”，进而加强相互之间的内在联系。按照新课标对课程结构和模块的设计要求，高中信息技术学科课程结构包括必修、选择性必修和选修三个部分。以上海市信息技术必修部分教材为例，这一部分由两册教材组成，第一册围绕“数据”与“算法”两个大概念展开，分为四章，分别是“数据与大数据”“算法与程序实现”“数据处理与应用”“走进人工智能”。第二册围绕“信息系统”与“信息社会”两个大概念展开，也分为四章，分别是“信息社会与信息系统”“分析信息系统”“搭建小型的信息系统”“我与信息社会”，并且每一章都确立了学习目标、知识结构和项目主题，设计了项目情境，以项目任务的形式统领课程内容。

高中新课程新教材教学

王爱胜：我们结合新教材及各地教学实践来看，在义教阶段可能更有利于进行应用软件方面的计算思维培育，而高中学生更多的是急需在编程教学上的计算思维培养。在编程教学中，一直困扰一线教师的是算法思维与计算思维应是一种怎样的关系呢？对传统提法中的算法思维而言，递归也好，分治也罢，这个优秀的算法内容本身，在计算思维中是如何表征的呢？属于计算思维的哪种表现呢？

王榮良：算法学习，学习者所习得的是一种解决问题的策略，运用分治策略处理，采用折半查找方法可以快速地查找数据;算法学习，也为学习者建立一种观念，即通过有限步操作规则，特别是通过重复执行的操作步骤，可以清晰地认识到，一个复杂的问题是可以逐步地通过执行预设的规则而得以解决。这一经历过程与计算思维是一致的，即经历“抽象—形式化表达—构造—自动化”的过程，针对问题，通过抽象，形成合适的算法，用形式化方式准确地表达，然后构造执行序列，最后自动化地解决问题。我把运用算法思维实现这一过程称之为用“程序性构造”实现自动化，即在时间上通过有序操作实现问题解决，这是算法思维对计算思维所做出的贡献。

人工智能与创客教育

“玩转”真正物联网技术

在可以预见的未来几年中，物联网技术将会对初高中的信息科技/信息技术教学产生比较大的影响。而物联网技术怎么才能够像创客教育的很多技术一样实现“技术民主化”呢？在调研的过程中，我们发现了如下的“三个一”可以比较好地解决这个问题，即一个创意——乾坤板的设计，一个项目——“SFarm智慧农场”，一组课程——对信息技术学科的高中必修课程、初高中的选修课程的系统性改造。这不仅让物联网技术能够以更普惠、更接近真实产品的形态对外发布，而且让更多的教师和学生可以更自然地参与到物联网技术的学习当中。第一代信息技术教师想象未来的学生是“计算机的使用者”，第二代信息技术教师想象未来的学生是“数字作品的创作者”，希望新课程标准下的信息技术教师眼中未来的学生能成为“改变世界的创客”。

开源文化与人工智能教育

随着人工智能教育得到学校、教师的重视，围绕人工智能教育的主题逐渐从人工智能教育目标、人工智能的内容转向更务实的人工智能教育的落实。本刊曾先后组织了几次有关人工智能教育的讨论与调研，发现在人工智能教育的普及落地、专任教师的专业能力等方面，还存在许多问题。而针对这些问题，一些较早开展人工智能教育的地区及高校专家学者已有一定的研究，如不插电的人工智能教育、开源硬件、软件广泛应用的人工智能教育、教师开展人工智能教育的思路等。

本期专题我们聚焦人工智能教育的实施与普及，重点讨论开源文化与人工智能教育之间的关系，并选择了五位老师的实践经验进行分享交流，以期能带给广大读者一些启发。

基于开源系统开展信息技术教育

王旭卿：我们的世界在相互竞争和协作中发展，许多工作不是依靠一个人或几个人的力量能够完成的。对于开源系统进入基础的信息技术教育，在具体的实施过程方面有哪些想法？或者说，有哪些任务是可以大家一起来协作进行的？

陈凯：我觉得有以下一些工作等待完成，首先，从基础设施的建设来看，可以针对新的课程，整理出一份用于日常信息技术教学的开源软、硬件工具的清单，然后试着架设开源的服务器系统，学生只要远程登录到这个服务器上，就可以将其中的软件和工具用于学习了。其次，可以基于Linux内核，为信息技术教学，或专为人工智能教学，或者电子电路乃至集成电路设计的教学的目的制订一个特别的Linux开发板。据我所知，基于Linux内核的开发板类型很多，有专用于网络路由器的，有面向家庭娱乐的，有用于幼儿教育的，但专门用于信息技术教学的开发板不多，面向人工智能教学或电子电路方面教学的就更少了。我想，如果在获得某个开源硬件的时候，系统中已经配置好了一些主要的机器学习或神经网络方面的库，那么就可以大大减轻教师和学生在安装和配置上的负担。但这个工作需要有人工智能相关厂商的技术支持，靠我个人是难以做到的。另外，我也会重点关注，怎么将开源思想、开源工具和日常的信息技术教学融合起来。

从开源开放到教育自信

——谈具有中国特色的开源软硬件教育应用

梁森山：通过这次对话，我们是不是可以做个初步的梳理，中国特色开源软硬件应该具备哪些特征？

李红印：“中国特色开源软硬件”首先要符合“开源硬件”和“开源软件”的规范，其次才是“中国特色”。其实谢老师在讲掌控板的故事时，已经把中国特色开源软硬件的特征大都“覆盖”了。现在我们换个角度，把这些特征再提取出来。第一个特征，需求来自一线教学，具有鲜明的“教学应用”特征。第二个特征，软硬件开发服务于教材和课程改革，算是第一个特征的延伸，但是价值导向更具体，那就是能够出现在教材中。第三个特征，技术具有先进性和前瞻性。第四个特征，具备自主知识产权，做到软件和硬件都可控。第五个特征，要有一定的国际影响力，能够走出国门、走出去的才叫中国特色，如果走不出去，最多叫中国的。第六个特征，相对完善的自主可控社区与生态，这一条放在最后，是因为这条既重要又难办，上期我们在讨论开源操作系统的时候，也提到过，建立生态最难，因为生态靠的是吸引力。以上几点应该可以作为现阶段“中国特色开源软硬件”的基本界定，当然可能不够全面，欢迎其他老师补充。

谢作如：作为一名中小学教师，每一次在教材中看到具备“中国特色”的开源软硬件，都有一种自豪感油然而生。尤其是在教材和比赛中看到自己参与开发的开源软硬件得到广泛应用，得到各种认可，就更加深刻地体会到什么叫“新时代是奋斗出来的”。

我们的征途是星辰大海

——对国产操作系统进教育的思考

梁森山：必须承认，相对于Windows操作系统来说，国产操作系统还不成熟，生态还没有真正形成。对于国产操作系统走进中小学教育，目前有哪些有效的途径？

朱其罡：我认为走进中小学教育的途径有很多。例如，现在有很多智慧校园设备，包括智慧教室、平板和一体机开始采用开源鸿蒙为操作系统，那么学生就成为开源鸿蒙系统的用户，能真实地体验新一代操作系统。又如，我们正在开发基于开源鸿蒙系统的物联网、人工智能、开源硬件方面的课程，那么学生在学习新技术的同时，自然而然地就了解了开源鸿蒙系统。

谢作如：正如朱老师所说，鸿蒙进入中小学教育的途径很多，但是有几点需要注意：一是要做到无缝移植，上手容易，不能要求教师要经过一定时间培训才能胜任，这方面要学习安卓系统;二是要关注刚需，提供能够帮助教师快速实施新技术教学的工具或者平台，如基于鸿蒙的人工智能学习和开发平台、物联网学习和开发平台等，吸引老师们主动去使用。

技术创新应用

极简教育技术，让技术赋能每一个教师和学生

——极简技术的兴起与界定

刘向永：很多教师日常已经在使用教育技术工具了，当他们又听到有“极简教育技术”这个新词时，心中自然就会有疑问：到底什么是极简教育技术呢？它对于教师来说有什么用处呢？极简教育技术与我们过去说的教育技术又有何区别呢？

黎加厚：极简教育技术就是大家平常所说的“操作简单、实用、真正能够帮助自己解决问题的技术”。

窦继红：极简教育技术最大的特点就是简单实用，用便于操作的教育技术突出教学重点、突破教学难点是现代教育技术的最大优势。一线教师只要立足于这一特点进行尝试和研究，就会探索出一条新路。

丁玉海：极简教育技术的特点是“按需学习，问题导向”，将技术的学习应用从专题技术知识学习走向专题技术搜索，从而适配当下的快节奏工作与生活。

左贤春：对教师而言，极简教育技术应该是易学、易用、易普及的，且在教学需要的环节、地方能清晰、直观、便捷地解决问题达成教学目标的技术与工具。

窦继红：传统的教育技术使用专业软件操作烦琐，需要有一定專业知识的技术人员进行指导，因此不能在课堂教学中常态化使用;极简教育技术依托常用的办公软件、教育平台和常用的小程序开展课堂教学，操作简便，不用经过特殊的培训，便于在课堂教学中常态化使用。

极简教育技术，让技术赋能每一个教师和学生

——极简教育技术的应用实践及未来发展

窦继红：人工智能让教育技术更加简化，在人工智能的辅助下，网络学习资源会更丰富，学习情境仿真，能让学生沉浸式学习，学习选择更多，效果更好。人工智能可以为每个学习者定制个性化学习方案，学习更加个性化。在人工智能的帮助下，评价更加全面、及时、灵活。

赵杰：极简教育技术在未来必须能为中小学教师提供或者自身形成技术增强学习的闭环或较为完备的方案，人工智能加持的极简教育技术须进一步提高用户的技术使用体验。技术迭代周期短，极简教育技术还需形成良性的自我迭代机制，这一机制的形成有赖于技术使用者、开发者、教育技术工作者的共同努力。

丁玉海：人工智能时代的到来为极简教育技术的应用提供了更为丰富的应用场景，在技术解决教学问题上，我们追求的是“能省一步是一步”，而节省的每一步都应该是人工智能技术帮我们实现，这是人工智能技术发展的必要性，也是极简教育技术追求的目标。

周雄俊：人工智能时代的到来，使人机交互的接口方式开始出现了典型的转变，这会导致技术的使用更简易化。所以，随着人工智能时代的到来，技术会进一步简化，极简教育技术在这一背景下就应该更关注技术支持下的教育教学活动组织，更关注黎老师提到的极简教育技术三层模型。

杨向勇：人工智能催生了极简技术，如果没有人工智能，各软件就是专业的工具，需要使用者进行创造性运用。人工智能的大数据分析，使得软件“善解人意”，这样才使得软件使用更简单，才有了极简技术。