智能技术赋能中小学信息科技课程建设―中国教育信息化网ICTEDU

关键词:教育数字化转型;信息科技课程;智能技术;信息技术;新课标

中图分类号:G434

文献标志码:A

作者简介:胡艺龄,华东师范大学教育学部副教授,博士(上海200062);李卓威、朱成丹,华东师范大学教育学部教育信息技术学系硕士研究生(上海200062)

基金项目:2023年中国教育学会教育科研重点委托课题“人工智能教育发展指数研究”(编号:202300001101WTA);2023年度国家自然科学基金青年项目“人工智能背景下教师人机协同度的影响机制与优化策略研究”(编号:72304099)

一、论坛召开背景和基本情况

随着新一轮科技革命和产业变革加速演进,[1]以GPT-4、星火大模型等为代表的生成式人工智能技术与人类生活的结合日趋紧密,[2]已经逐步渗透到各行各业之中。针对智能技术的不断发展,有学者指出,作为“数字中国战略”的一部分,“推进教育数字化是贯彻落实科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略的重要先手棋”。[3]可见,教育数字化转型已经成为教育教学革新的必然趋势、必由路径。2022年,教育部印发义务教育课程方案和课程标准(2022年版),为教育数字化转型时代下信息科技课程建设提供了首要依据。新课标对信息科技课程的目标、内容、教学方式等方面进行了全面修订,旨在适应数字化转型时代的发展需求,培养具有综合素质的未来人才。

二、素养提升与技术变革:信息科技教育的关键使命

主论坛由中国教育学会李天顺副会长和华东师范大学戴立益副校长通过腾讯会议连线现场作开幕式致辞。

(一)数字素养提升:培养数字人才与加强信息科技教育的核心

李天顺副会长指出,信息技术已经成为经济发展的重要支柱。党的二十大报告首次把教育、科技、人才进行三位一体统筹部署,赋予教育在全面建设社会主义现代化国家中的新使命,并且首次将推进教育数字化写入报告,明确了教育数字化未来发展的行动纲领。其关键在于培养出与之相适应的社会人才。因此,加强信息技术教育,提高全民数字素养与技能是夯实我国数字化转型人力基础的核心。

此外,李天顺副会长还称赞中小学信息技术专委会是一个非常有活力的学术团体,汇聚了一批全国教育信息化的顶级专家,是国家高端智库。此次克服了重重困难,发挥信息技术优势,利用线上线下相融合的方式组织和召开这次年会。希望专委会聚焦国家战略发展需求,针对信息技术教育教学中的现实问题,与广大中小学信息技术教育工作者一起开辟信息技术教育发展的新领域,塑造信息技术教育发展的新动能,开创数字素养培育的路径方法和模式。

(二)数字技术变革:助力数字中国建设的重要推手

当前数字技术正以新理念、新业态、新模式,全面融入人类经济、政治、文化、社会生态文明建设的各领域和全过程,深刻改变着人们的生产生活和学习方式,推动人类社会迎来人机协同。

戴立益副校长在致辞中指出,数字技术深刻改变着人类的思维以及生产生活和学习方式,推动世界政治格局、经济格局、科技格局、文化格局、安全格局的深度变革。科技人才是全面建设社会主义现代化国家的基础。必须坚持科技是第一生产力,人才是第一资源,创新是第一动力,深入实施科教兴国战略、人才强国战略、创新驱动发展战略。如今的智能时代背景下,中小学信息技术教育事关国家安全和国家发展,是事关广大人民群众工作生活的重大战略。广大中小学信息技术教育工作者要紧紧把握新课标,总结以往取得的优秀经验,面向未来社会发展,为数字中国建设贡献教育力量。

三、凝聚群体智慧:信息科技教育变革的应然逻辑

(一)教育智能变革的方法与路径

1.信息科技课程标准落地的方法与策略

2022年新课标的发布对信息科技课程的建设具有里程碑式的意义,但其仅仅是课程建设的起点和依据。[6]针对应该采取何种方法与策略将其落地实施,国家义教信息科技课标组组长熊璋教授的主旨报告《信息科技课程标准落地的方法与策略》给出了答案。

熊教授以老子的“千里之行,始于足下”开题,指出信息科技课程的建设落地是一个伟大目标,当务之急是知道如何去走。随后,熊教授从国家意志与教育数字化战略、信息科技课程标准落地的路线、信息科技课程建设的框架3个方面,介绍了信息科技课程标准落地的方法与策略:①教师培训是新课标落地的重中之重,要及早开展,不能走偏再纠偏;②新编教材要符合课标的思想,按主题式组织,要弘扬中国特色和地方特色,符合学生的认知水平;③数字教材具有动态性、公平性、支撑性、支持性和示范性优势,是未来教育发展方向,而信息科技正把握着先行先试的机遇。

2.跨越人工智能应用的认知陷阱

科技进步丰富了信息科技课程的内容,如大数据、物联网、人工智能等。而这些新内容该怎样合理地与课程整合学生如何正确使用北京师范大学余胜泉教授的主旨报告《跨越人工智能教育应用的认知陷阱》发人深思。

余教授首先抛出“认知外包”这一概念,其含义是指将人类部分思维活动和认知任务外包给外部智能设备或其他组织,以完成某个任务或达成某个目标的一种认知分工方式。[7]它是信息时代人适应复杂性的根本。其次,人工智能技术的发展通过人机结合实现认知外包,从而能够提升人处理复杂事务的能力。这是人工智能增强教育的基本原理,但也可能带来认知陷阱。最后,要跨越认知外包的教育陷阱,教师应把握以下要点:①通过智能技术促进学习者高阶思维发展,实施核心素养导向的深度教学;②将智能技术当成认知工具,让学习者达成高层次的教学目标,形成对知识的深刻理解;③通过合作和沟通,培养学生的社会化协同能力。

3.数字人教师与元宇宙基础模型

中国科学院王飞跃教授的主旨报告是《数字人教师与元宇宙基础模型:教育智能大变革与知识体系的平行数字化问题》。王教授首先回顾了百年前从农业时代进入工业时代时进行的教育改革,批判性地指出在今天迈向智业时代之际,按照现有的教学模式无法培养智能时代所需要的创新型人才,若不进行教育改革,那么“今日之学校,就是明日之私塾”。之后,围绕波普尔“三个世界”的理念,讨论人工智能和平行智能的起源与趋势,提出了第三轴心时代下智能科学哲学的新体系——平行哲学,并阐释了其虚实平行互动与纠缠的过程及其引导的知识体系,针对三个世界应采取三种意识、三种哲学、三种知识,[8]期待新知识、新教育将带领我们走向新学校——6S智慧学校(Safety,Security,Sustainability,Sensitivity,Service,Smartness)。

4.数字时代的创造力培养

汪教授总结,有创造力的人幸福感更高。因此,信息科技教材应在课程设计中更多地体现创造力的培养,在跨学科学习的过程中传递创造力,这些举措将增加学生对信息科技课程的喜爱、提升学生的幸福感。

(二)智能时代素养探索

1.人工智能师生素养标准

学习人工智能到底是在学什么华东师范大学江波副教授的专题报告《人工智能师生素养标准》回答了这一问题。其中,2020年普通高中信息技术课程标准和2022年义务教育阶段信息科技课程标准都明确了人工智能时代的人才培养要求,并对国内外中小学人工智能课程开发现状加以分析。

随后,在分析梳理了关于人工智能核心素养的研究后,结合信息科技(技术)课标中对学科核心素养的要求,对人工智能核心素养的内涵加以界定:它是指让个人批判性评估人工智能技术,可与AI进行有效沟通和协作,并将人工智能当成学习、生活、工作工具的能力。[9]它包括人工智能意识、人工智能思维、人工智能应用与创新、人工智能伦理与社会责任4个组成部分,基于这4个一级指标衍生出15个二级指标、49个三级指标,构建出中小学人工智能核心素养框架指标体系。针对人工智能核心素养与新课标的关系,基于核心素养的要求,适当拓展当前信息科技课标中人工智能课程的学业要求。

2.信息科技教师教学能力新挑战

什么是实验教学信息科技教师如何开展实验教学浙江省教育厅教研室魏雄鹰教研员的专题报告《实验教学:信息科技教师教学能力新挑战》给我们带来了答案。基于40多年来信息科技课程的变化,概括了课程理念、教学方式和科学技术的巨大转变带来一系列课程发展的机遇和挑战。国家发布了一系列政策文件,强调实验教学的重要性,这在新课标中也有所体现。但已有研究表明,实验能力并没有得到中小学教师的重视。信息科技课程中如何进行实验教学领域几乎是空白。为此,魏老师建议:①用大概念统领课堂教学;②基于大单元设计多样化实验;③评价与实验教学进程同步。

3.义务教育阶段信息科技教师师资调研报告

4.教师智能教育素养研究

(三)智能教育资源构建

1.创建智慧教育示范区,重塑教育治理和教学范式

模范校园的建设成果是教育资源合理配置的典型体现。温州市教育技术中心黄祥风科长的专题报告《迎接教育奇点的到来——创建智慧教育示范区,重塑教育治理和教学范式》提到:温州市建设“国家智慧教育示范区”的成果包括设计理念、推进机制、“好学温州”集成门户和温州市人工智能教育发展体系。温州市疫情防控精密智控系统,涉及基于大数据平台的校园疫情预警分析系统的总体框架和精密智控流程。温州市学前教育“三朵云”智慧管理服务体系包括保育保健“云呵护”、教育教学“云慧玩”、后勤服务“云管家”。[10]温州市数据驱动的精准教学经验是指,通过云阅卷精准把握和详细分析各所学校、各个班级的教学情况,促进温州市连续七年的高考大踏步前进。

3.智慧资源平台

区域性乃至全国性教育改革的引领,必然要依靠资源平台的搭建。华东师范大学李锋副教授的专题报告《智慧资源平台》指出,课程实施存在落差源于三大矛盾,包括课程标准化与教学多样性的矛盾、教师需求多样性与培训方式单一性的矛盾、资源需求急迫性与资源静态限制的矛盾。信息技术教师的专业发展转变路径包括从单一标准化培训到多样化培训、从大规模集中培训到个性化自适应学习、从静态培训资源到动态更新的培训资源。具体指:一方面可以基于通用项和特色项案例评价工具可视化案例评价结果,提供生成性的培训资源;另一方面依据课程标准分解单元教学内容、建立知识图谱并构建教学微视频切片结构,提供知识结构化的培训资源。未来平台使用的美好愿景是:信息科技教师在智慧平台中诊断、学习和发展,形成动态视频智能化信息技术课程资源库。[12]

4.智能教育软件工具评估报告

资源平台中存在多种类型的软件工具,那么这些工具的效果如何华东师范大学张博助理研究员的专题报告《智能教育软件工具评估报告》给出了答案。当下教育智能软件产品种类丰富、场景全面,但功能重复性高、缺乏成熟的技术产品,因此急需软件应用的科学指导。[13]对此,团队开发了智能教育软件工具评估指数模型。该模型构建了4个评价维度,分别面向学生“学”、教师“教”、教育“管”和“评”。目前,智能教育软件既有优势也存在不足,因此建议:①智能教育软件工具开发需与教育场景紧密结合,在应用实践中应考虑用户的切实需要与反馈;②未来智能教育软件工具开发应提高智能化水平,切实了解用户的个性化需求,实现深度融合;③智能教育软件工具中存储了大量的宝贵数据,用户应充分挖掘教育数据的价值;④政府、高校机构、科技企业应密切合作,尽快利用智能技术/软件工具搭建全面的、智能的、数据化的智能教育系统,加快实现我国教育数字化转型。

(一)小学信息科技课程中以数据为主题的课程创新

数据的采集、表达、分析与解读一直是小学信息技术教育中的重要内容。江苏省淮安生态文化旅游区枫香路小学的胡卫俊老师围绕课程逻辑、核心素养和学科哲学这三条主线来寻找教学内容并挖掘内容背后的育人价值,通过发现数据、采集和组织数据、表达数据这三个课时,以及结合焦点讨论、项目式学习、思维导图等教学方法对数据编码这一板块的内容进行教学设计与实践。杭州采荷第三小学教育集团王美老师从“哪个班近视防控做得最好”为主题切入,运用对比法分析数据量,采用筛选、排序等方法统计数据,通过交流和讨论总结合理的策略和建议,引导学生多角度进行数据解读和分析,结合数据提出建议,能够有效解决实际问题,形成用数据分析、解决问题的意识。

(二)探索初中信息科技教育的项目制与游戏化

(三)多维度赋能高中生算法思维能力培养

(四)智能技术跨学科综合应用打造数字化教学新生态

五、论坛总结与启示

(一)在推动教育数字化转型的过程中,实时而深入的调查和研究至关重要

推动教育数字化转型的核心在于为学校和教师提供充实的数字化教育教学资源。因此,教育研究者与教育技术开发者需着眼于各个学科以及各个教学环节的数字化教育教学资源的系统研发。在此过程中,强调数字化资源的广泛共享是至关重要的。此外,为促进教育资源的更有效利用,可考虑将各类数字化资源整合成相应的数字化资源平台,并确保这些平台具备可行性和实践性。[16]

(三)强调教育数字化转型中教师数字素养的培养与提升

在教育数字化转型中,教师被赋予实践者的角色。除了熟练掌握学科知识外,教师还需具备灵活运用智能技术的能力。将智能技术巧妙地融入教学过程不仅令教育更为丰富多彩,同时也对教师的数字素养提出了更为严苛的要求。因此,教师应具备深入了解与应用新兴技术的能力,能够有效整合数字资源并将其有机地融入教学实践。

参考文献:

[1]曹若琪,徐燊,汪潇潇.数字化引领全球高等教育未来——2022世界慕课与在线教育大会主会议综述[J].中国教育信息化,2023,29(1):82-95.

[2]聂小林,张金霞,黄倩倩,等.智能技术赋能教育数字化治理:内涵、框架及路径[J].中国教育信息化,2024,30(4):21-31.

[5]宋灵青.我国中小学教师数字素养的实然状态与突破路径——基于全国9405名中小学教师的测评[J].中国电化教育,2023(12):113-120.

[6]熊璋,李正福.义务教育阶段信息科技课程建设路径研究[J].中国电化教育,2023(1):127-132.

[7]余胜泉,汪凡淙.人工智能教育应用的认知外包陷阱及其跨越[J].电化教育研究,2023,44(12):5-13.

[8]王飞跃.平行哲学与智能科学:从莱布尼茨的Monad到区块链之DAO[J].模式识别与人工智能,2020,33(12):1055-1065.

[9]LONGD,MAGERKOB.WhatisAIliteracyCompetenciesanddesignconsiderations[C]//Proceedingsofthe2020CHIConferenceonHumanFactorsinComputingSystems,2020:1-16.

[10]戚祥浩,周琳子,黄祥风.为教育插上数字化翅膀[N].浙江日报,2022-09-27(006).

[11]缪雅琴.拥抱教育数字化,学校未来可期[J].教育家,2023(14):1.

[12]李锋,李冬梅,魏雄鹰,等.发展关键能力提升数字素养与技能——《义务教育信息科技课程标准(2022年版)》的内容设计与实施建议[J].教师教育学报,2022,9(4):55-62.

[13]张博,周丹.我国人工智能技术赋能中小学教师教学情况调查[J].中国教育信息化,2022,28(6):89-96.

[16]刘清堂,吴莉霞,张思,等.教师数字化能力标准模型构建研究[J].中国电化教育,2015(5):14-19.

InformationTechnologyCurriculumConstructioninPrimaryandSecondarySchools

EnabledbyIntelligentTechnology:Summaryofthe14thSeminaronInformation

TechnologyEducationinPrimaryandSecondarySchools

YilingHU,ZhuoweiLI,ChengdanZHU

(DepartmentofEducationalInformationTechnology,EastChinaNormalUniversity,Shanghai200062)

Keywords:Digitaltransformationofeducation;Informationtechnologycourses;Intelligenttechnology;Informationtechnology;Newcurriculumstandards

THE END
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