劉增輝

對(duì)于小學(xué)而言，關(guān)注點(diǎn)不是抓眼球、追時(shí)髦，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的提升與突破;而是要理解人工智能等新技術(shù)的意義，學(xué)會(huì)用新技術(shù)的思維方式，將教育與新技術(shù)融合，幫助孩子掌握打開(kāi)時(shí)代窗戶的能力，跟上時(shí)代的腳步。

關(guān)鍵詞 人工智能教育 STEAM教育 實(shí)踐基地 小學(xué)生綜合素養(yǎng)評(píng)價(jià)系統(tǒng)

以人工智能為代表的新一代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，給教育帶來(lái)了深刻的改變。智慧教育尤其是人工智能教育如何在小學(xué)開(kāi)展，是當(dāng)前我國(guó)教育信息化面臨的一個(gè)難題。

建校于2013年的青島嶗山第二實(shí)驗(yàn)小學(xué)，一直注重以信息技術(shù)賦能教育。8年來(lái)，在青島市教育局、嶗山區(qū)教育和體育局的指導(dǎo)下，學(xué)校以“生活教育”為引領(lǐng)，以科技創(chuàng)新為抓手，將人工智能等新技術(shù)、新理念融于學(xué)校管理、教育教學(xué)等各方面，使學(xué)校面貌煥然一新，走出了一條具有鮮明特色的人工智能小學(xué)教育之路。

試水：打造機(jī)器人科創(chuàng)文化

“從建校之初，我們就在考慮建一所什么樣的學(xué)校。我們認(rèn)為，每個(gè)時(shí)代有每個(gè)時(shí)代的要求，我們的教育也要符合時(shí)代的特點(diǎn)，學(xué)校要成為有時(shí)代氣息的學(xué)校。”實(shí)驗(yàn)二小副校長(zhǎng)林先鋒表示，當(dāng)前，人工智能、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)發(fā)展讓人目不暇接，對(duì)于小學(xué)而言，關(guān)注點(diǎn)不是抓眼球、追時(shí)髦，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的提升與突破;而是要理解人工智能等新技術(shù)的意義，學(xué)會(huì)用新技術(shù)的思維方式，將教育與新技術(shù)融合，幫助孩子掌握打開(kāi)時(shí)代窗戶的能力，跟上時(shí)代的腳步。對(duì)新技術(shù)如何賦能教育，學(xué)校有著明確的思路?！皩?shí)驗(yàn)二小的目標(biāo)是培養(yǎng)會(huì)生活、有情趣、敢擔(dān)當(dāng)、能創(chuàng)造，具有遠(yuǎn)大理想與目標(biāo)，能夠腳踏實(shí)地做好每一件小事，擁有人文氣質(zhì)、山海品格的現(xiàn)代小學(xué)生。我們要充分運(yùn)用新技術(shù)，讓學(xué)生站在時(shí)代前沿，具有綜合素質(zhì)，具備創(chuàng)新思維、融合思維、數(shù)據(jù)思維，為我們的培養(yǎng)目標(biāo)服務(wù)。所以小學(xué)人工智能教育不是該不該搞的問(wèn)題，而是如何做的問(wèn)題?！?/p>

早在2014年，實(shí)驗(yàn)二小就建立了機(jī)器人團(tuán)隊(duì)。自組建以來(lái)，團(tuán)隊(duì)屢獲大獎(jiǎng)：蟬聯(lián)三屆FLL（樂(lè)高）項(xiàng)目山東省冠軍、連續(xù)四屆獲得VEX亞洲錦標(biāo)賽金獎(jiǎng)。2017年，第十屆VEX世界錦標(biāo)賽在美國(guó)·路易斯維爾開(kāi)賽，全球1400多支隊(duì)伍參加。實(shí)驗(yàn)二小團(tuán)隊(duì)一路斬關(guān)奪隘，最終脫穎而出，獲得VEX IQ項(xiàng)目總冠軍，2018年再次捧回總冠軍獎(jiǎng)杯。

從2017年開(kāi)始，實(shí)驗(yàn)二小機(jī)器人團(tuán)隊(duì)由競(jìng)技向創(chuàng)客轉(zhuǎn)型。學(xué)校借助“核心單片機(jī)”技術(shù)和成熟的機(jī)器人搭建能力，組建了機(jī)器人創(chuàng)客團(tuán)隊(duì)，開(kāi)展機(jī)器人創(chuàng)客活動(dòng)。學(xué)生通過(guò)單片機(jī)、編程和搭建技術(shù)的學(xué)習(xí)，發(fā)揮團(tuán)體協(xié)作能力，實(shí)現(xiàn)了初級(jí)機(jī)器人的開(kāi)發(fā)能力。2018年，團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的“智能課代表”機(jī)器人走進(jìn)了第三屆全國(guó)教育成果展。

機(jī)器人團(tuán)隊(duì)從競(jìng)技到創(chuàng)客，是學(xué)校創(chuàng)新發(fā)展的一個(gè)縮影，也是人工智能教育從陌生走向成熟的標(biāo)志。從精英教育走向普適教育，從競(jìng)賽走向創(chuàng)新，二小機(jī)器人科創(chuàng)文化正在形成。

讓技術(shù)助力“生活教育”

實(shí)驗(yàn)二小秉承“讓生活走進(jìn)學(xué)校、讓教育回歸生活”的辦學(xué)理念，以“生活教育”為引領(lǐng)，借助人工智能等新技術(shù)，構(gòu)建起了泛在的數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境和育人環(huán)境。

在實(shí)驗(yàn)二小，“四時(shí)田園”太空種植基地很有名氣。這是一個(gè)高科技菜園，用來(lái)支撐STEAM社團(tuán)研究和課程建設(shè)。學(xué)校將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融入菜園中，打造出了現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)種植雛形。遍布于菜園各個(gè)區(qū)域的各種傳感器，實(shí)現(xiàn)了對(duì)菜園的信息采集、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。將原本用來(lái)種植蔬菜的田園與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通訊，可以智能化識(shí)別、監(jiān)控和管理菜園。通過(guò)后臺(tái)數(shù)據(jù)平臺(tái)，分析植物的各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)，用大數(shù)據(jù)分析支撐種植實(shí)踐活動(dòng)。該基地已成為嶗山區(qū)首個(gè)STEAM教育實(shí)踐基地。

“四時(shí)田園”提升了學(xué)生們的科學(xué)素養(yǎng)。學(xué)生在社團(tuán)活動(dòng)中，將太空種子與普通種子種植進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，觀察記錄和總結(jié)，實(shí)現(xiàn)將普通農(nóng)業(yè)與太空育種的有機(jī)結(jié)合。學(xué)生將社團(tuán)中學(xué)到的知識(shí)，在基地中加以運(yùn)用，促進(jìn)了產(chǎn)學(xué)研用一體化。學(xué)生結(jié)合“四時(shí)田園”中的環(huán)境改造、環(huán)境監(jiān)測(cè)，可探索支撐“互聯(lián)網(wǎng)+”種植的新創(chuàng)意。如今，“四時(shí)田園”已成為學(xué)生創(chuàng)客社團(tuán)、宇宙探秘社團(tuán)、組培社團(tuán)開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的主陣地。

為保證創(chuàng)客活動(dòng)的開(kāi)展，學(xué)校還設(shè)計(jì)了近300平方米的創(chuàng)客專用實(shí)驗(yàn)室，劃分為科技展覽區(qū)、學(xué)習(xí)活動(dòng)區(qū)、競(jìng)賽訓(xùn)練區(qū)、準(zhǔn)備工作間等不同功能區(qū)域。實(shí)驗(yàn)室的硬件建設(shè)包括建設(shè)創(chuàng)客活動(dòng)所需的空間、基礎(chǔ)設(shè)施、活動(dòng)用具等。軟件建設(shè)包括打造創(chuàng)客課程，引入校外先進(jìn)技術(shù)、優(yōu)質(zhì)課程資源等?，F(xiàn)在，學(xué)校又不斷增加人工智能元素，將孩子們創(chuàng)客產(chǎn)品在創(chuàng)客空間中實(shí)景應(yīng)用，增強(qiáng)了科技體驗(yàn)感。

學(xué)校積極嘗試VR編程技術(shù)同教育的深度融合，增強(qiáng)學(xué)生體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)浸潤(rùn)式學(xué)習(xí)。原有的農(nóng)耕博物館僅有80平方米，展示能力、學(xué)習(xí)資源有限。學(xué)校利用VR技術(shù)，建立了虛擬博物館，以農(nóng)耕歷史的發(fā)展為脈絡(luò)，將從古至今的農(nóng)耕工具、技術(shù)和知識(shí)全面呈現(xiàn)，學(xué)生們戴上VR眼鏡，就可以體驗(yàn)身臨其境的學(xué)習(xí)。VR的難點(diǎn)在于資源的開(kāi)發(fā)，學(xué)科又引入XR-MAKER VR編程軟件平臺(tái)，用孩子們創(chuàng)作的VR作品彌補(bǔ)資源的不足，既達(dá)到了學(xué)以致用的目的，又解決了VR使用率不高的難題。

“數(shù)字畫像”促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化成長(zhǎng)

隨著學(xué)校規(guī)模的擴(kuò)大，在校人數(shù)的增多，實(shí)驗(yàn)二小急需學(xué)生個(gè)體的數(shù)字畫像，以促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化成長(zhǎng);急需班級(jí)、年級(jí)學(xué)生群體數(shù)字畫像，滿足教師實(shí)施高效課堂的需求;急需全校學(xué)生群體數(shù)字畫像，滿足學(xué)校教育改革、課程建設(shè)以及教育決策的需求。為此，在2015年，實(shí)驗(yàn)二小創(chuàng)造性地開(kāi)展了“基于大數(shù)據(jù)的小學(xué)生綜合素養(yǎng)評(píng)價(jià)系統(tǒng)”的研發(fā)與實(shí)踐。2017年7月成功立項(xiàng)為教育部“十三五”重點(diǎn)規(guī)劃課題。這是到目前為止青島市唯一一所小學(xué)的研究項(xiàng)目被列入教育部重點(diǎn)課題，現(xiàn)在已經(jīng)結(jié)題。

該系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)思是，引入先進(jìn)的信息技術(shù)，通過(guò)可穿戴設(shè)備，以手機(jī)、平板電腦、電腦為客戶端，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的軟件，建立科學(xué)的“小學(xué)生綜合素養(yǎng)評(píng)價(jià)體系”。通過(guò)多元評(píng)價(jià)，全面采集、存儲(chǔ)、傳遞、匯總學(xué)生學(xué)習(xí)生活過(guò)程的數(shù)據(jù)信息，并對(duì)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析，突出評(píng)價(jià)的激勵(lì)與調(diào)控功能，促進(jìn)學(xué)生綜合素養(yǎng)不斷發(fā)展。

該系統(tǒng)圍繞實(shí)驗(yàn)二小育人目標(biāo)，確立了“四大關(guān)鍵素養(yǎng)”，構(gòu)建了基于“十二項(xiàng)美德”的學(xué)校育人目標(biāo)體系的結(jié)構(gòu)框架，同時(shí)將“十二項(xiàng)美德”顯性化為學(xué)生發(fā)展的“十六種表現(xiàn)”，依據(jù)各個(gè)表現(xiàn)的特點(diǎn)，分別設(shè)定了總目標(biāo)和低、中、高三個(gè)學(xué)段的分目標(biāo)及其表現(xiàn)，并分年級(jí)搜集整理具有代表性的評(píng)價(jià)指標(biāo)和素養(yǎng)采集點(diǎn)，從而形成了“小學(xué)生綜合素養(yǎng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系”。

科學(xué)評(píng)價(jià)使因材施教成為可能。通過(guò)軟件設(shè)定，系統(tǒng)智慧分析學(xué)生個(gè)體數(shù)據(jù)，學(xué)生就知道自己擅長(zhǎng)什么、今后努力的目標(biāo)是什么，使學(xué)生不斷認(rèn)識(shí)自我、發(fā)現(xiàn)自我、完善自我。學(xué)校和家長(zhǎng)也可以有針對(duì)性地調(diào)整每一位學(xué)生的教育行為，進(jìn)行個(gè)性化指導(dǎo)，促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化成長(zhǎng)。

智能延展分析可助力學(xué)生未來(lái)發(fā)展。學(xué)生小學(xué)階段結(jié)束后，系統(tǒng)就形成每個(gè)學(xué)生自身發(fā)展的數(shù)據(jù)資源包。資源包包括學(xué)生在生活能力、情趣修養(yǎng)、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、學(xué)習(xí)創(chuàng)造等方面的表現(xiàn)，以及心理、性格、思維方式的特征。這為學(xué)生家長(zhǎng)、學(xué)校以及社會(huì)提供了科學(xué)的數(shù)據(jù)分析，對(duì)學(xué)生今后的學(xué)習(xí)生涯、職業(yè)生涯具有很大指導(dǎo)意義，可幫助學(xué)生成長(zhǎng)為未來(lái)社會(huì)需要的具有競(jìng)爭(zhēng)力的人才。

學(xué)校根據(jù)系統(tǒng)描繪的學(xué)生群體“數(shù)字畫像”，制定學(xué)校發(fā)展規(guī)劃，有側(cè)重地開(kāi)展教師職業(yè)素養(yǎng)培訓(xùn)，明確每學(xué)年學(xué)校的重點(diǎn)工作，籌劃每學(xué)期的學(xué)生活動(dòng)。這就為學(xué)校管理提供了有力抓手，使教學(xué)改革有了可視化數(shù)據(jù)支撐。

青島創(chuàng)建“智慧教育示范區(qū)”推動(dòng)著實(shí)驗(yàn)二小人工智能教育大踏步前行。學(xué)校已入選青島市人工智能教育試點(diǎn)校，一至三年級(jí)已開(kāi)設(shè)人工智能體驗(yàn)課程，四年級(jí)以上開(kāi)設(shè)了包括“VR編程”在內(nèi)的課程。

實(shí)驗(yàn)二小人工智能教育的成果為外界矚目，學(xué)校已成為山東大學(xué)人工智能人才培訓(xùn)基地、北京航空航天大學(xué)人工智能研究生實(shí)踐基地、中國(guó)航空航天集團(tuán)教育聯(lián)盟學(xué)校。

“我們的探索只是一個(gè)開(kāi)始，人工智能教育要真正落地還需要實(shí)踐、總結(jié)，再實(shí)踐、再總結(jié)。我們所做的一切都是為了孩子的成長(zhǎng)，是為了立德樹(shù)人。我相信，技術(shù)與教育的深入融合，將促使我們的培養(yǎng)目標(biāo)更好更快地實(shí)現(xiàn)。”林先鋒說(shuō)。