葉青林

（福州市晉安區(qū)教師進修學(xué)校，福建 福州350011）

人工智能進入教育領(lǐng)域，推動了智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)、虛實融合學(xué)習(xí)環(huán)境、智能教育助理等智能系統(tǒng)和工具的開發(fā)與供給，智能教育環(huán)境建設(shè)已現(xiàn)端倪。［1］國外教育人工智能的研究趨勢是將計算機技術(shù)和神經(jīng)科學(xué)、認知科學(xué)結(jié)合起來應(yīng)用于學(xué)習(xí)認知、情緒認等。［2］國內(nèi)人工智能教育受到前所未有的重視，經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)積極探索在義務(wù)教育階段如何開展人工智能教育。目前，福建省基礎(chǔ)教育的人工智能教育尚處于摸索階段，晉安區(qū)先行先試，取得一些經(jīng)驗。

一、晉安區(qū)人工智能試點校的成果

目前晉安區(qū)已有5-10 所中小學(xué)幼兒園開展人工智能教育的相關(guān)實踐。

1.福州第七中學(xué)創(chuàng)建人工智能教學(xué)實驗室。福州第七中學(xué)是福州市首批智慧校園試點校、首批人工智能試點校、省級課改示范校，率先應(yīng)用教學(xué)云平臺，創(chuàng)建了人工智能教學(xué)實驗室，在高中英語課堂應(yīng)用實時監(jiān)測系統(tǒng)，幫助了解學(xué)生課堂學(xué)習(xí)情況，尤其在閱讀、聽力過程中讓學(xué)生的專注力可視化。根據(jù)平臺的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，給學(xué)生提供個性化的反饋，實現(xiàn)對學(xué)生個性化的支持。多元評價方式融入課堂教學(xué)的整個過程，不僅可以對每道題進行科學(xué)的知識評價，還可以覆蓋到全面的綜合性的評價，如記憶力、思維力、冥想力等；不僅評價學(xué)生對知識的掌握情況，還可以評價學(xué)生的問題解決能力。這種評價方式更具科學(xué)性和指導(dǎo)性，且大幅減輕教師的工作量。2019 屆剛畢業(yè)的高三（4）和（5）兩個實驗班（實驗時間大約一個學(xué)期），實驗前后的專注力測評結(jié)果顯示，學(xué)生的專注力有不同程度的提高，并且兩個實驗班的高考平均分分別提高17 分和26 分，顯然，專注力提升對成績有正向影響。實驗中，在技術(shù)上成功攻克了40 人以上的智慧教室WiFi 和藍牙信號互相干擾問題，成功實現(xiàn)了對實時課堂的專注力、做題準確率等的實時監(jiān)測和分析。

2.晉安區(qū)直屬機關(guān)幼兒園創(chuàng)建AI 腦波智能實驗室。晉安區(qū)直屬機關(guān)幼兒園創(chuàng)建AI 腦波智能實驗室，應(yīng)用腦波智能設(shè)備輔助教學(xué)，基于實時自動生成的專注力評測報告，改善教與學(xué)的方式方法，有效提升教學(xué)成效，同時，通過專注力訓(xùn)練，提升幼兒園階段學(xué)生的感覺統(tǒng)合水平。AI 腦波智能系統(tǒng)分為ABCD 四個等級，如B-C 級孩子的優(yōu)勢是專注度較高，穩(wěn)定時間較長，但，孩子的這種專注需要毅力來維持，學(xué)習(xí)時間一長容易疲勞，針對這個等級的孩子，需要不斷激發(fā)孩子的學(xué)習(xí)熱情，不斷調(diào)整孩子的學(xué)習(xí)狀態(tài)，讓孩子喜歡學(xué)習(xí)，快樂學(xué)習(xí)。D 級的孩子學(xué)習(xí)動力弱，專注度不高，不能長時間保持有效的學(xué)習(xí)狀態(tài)。在學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中，要及時給予孩子學(xué)習(xí)策略的指導(dǎo)，對孩子的學(xué)習(xí)狀態(tài)予以實時監(jiān)控，幫助他們培養(yǎng)學(xué)習(xí)耐心和良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。AI 腦波智能與教學(xué)融入度高，簡單易學(xué)易用，一方面減輕了教師的教學(xué)負擔(dān)，另一方面提升了幼兒的自我管控等能力。

3.鼓山中心小學(xué)創(chuàng)建人工智能創(chuàng)客實驗室。鼓山中心小學(xué)被評為全國青少年人工智能活動特色單位、全國機器人教學(xué)實驗學(xué)校、中國少年兒童信息研究中心、福州市科普工作先進集體、福州市現(xiàn)代教育技術(shù)試驗學(xué)校、晉安區(qū)科技創(chuàng)新教育特色校。十多年來，學(xué)校在人工智能方面取得了豐碩的成果：共獲得5個世界冠軍，6 次全國總冠軍；兩百多項福建省、福州市一、二、三等獎。學(xué)校培養(yǎng)了大批科技少年，其中八名學(xué)生被評為“福建省小科學(xué)家”，中央、省、市各級電視臺、報社等主流媒體做了報道。學(xué)校以科技創(chuàng)新教育為突破口，創(chuàng)設(shè)了人工智能創(chuàng)客實驗室，積極開展科技創(chuàng)新教育。學(xué)校建有專用的創(chuàng)客實驗室，從低階、中階、高階逐漸開展人工智能教育相關(guān)活動。學(xué)校人工智能實驗室配備能容納上百人同時活動的工作臺和充足的加工工具，具備擁有可以舉辦大型機器人競賽的場地和空間，同時，學(xué)校充分利用現(xiàn)有資源開展人工智能教育活動，如利用現(xiàn)有的計算機室、數(shù)字少年宮給學(xué)生上3D 設(shè)計、Scratch 等編程課程。

除鼓山中心小學(xué)外，進修校附屬第二小學(xué)、遠洋小學(xué)、三十二中、二十中等學(xué)校亦開設(shè)相關(guān)人工智能課程，構(gòu)建“人工智能+X”的課程體系。

二、重點建設(shè)人工智能教育相關(guān)項目

1.“數(shù)字契約”成長守護平臺。晉安區(qū)外來務(wù)工人員子女占比高，約占五分之三，學(xué)生的安全、親子教育問題突出，而青少年成長守護平臺具有智能整理信息、綠色上網(wǎng)引導(dǎo)、實時位置關(guān)注、安全區(qū)域提醒等功能，旨在幫助教師、家長與學(xué)生之間建立“數(shù)字契約”，增強師生與親子之間的交流，幫助孩子管理時間等。

2.多媒體應(yīng)用管理平臺。晉安區(qū)地處城鄉(xiāng)接合部，山區(qū)學(xué)校多，編外教師占比大，優(yōu)秀教師少，依托信息技術(shù)的“優(yōu)質(zhì)學(xué)校帶薄弱學(xué)校、優(yōu)秀教師帶普通教師”的模式，運用遠程視頻多媒體應(yīng)用管理平臺，通過“中心校帶教學(xué)點”等教學(xué)和教研組織模式，實現(xiàn)普通化的教學(xué)資源共享，促進教育的均衡發(fā)展。

3.區(qū)域教育大數(shù)據(jù)平臺。晉安區(qū)應(yīng)用釘釘?shù)绕脚_，基于云計算、大數(shù)據(jù)等建立區(qū)域教育大數(shù)據(jù)平臺，即通過采集各級各類的信息、數(shù)據(jù)，為區(qū)域頂層設(shè)計提供參數(shù)。同時，應(yīng)用平臺將各學(xué)段的統(tǒng)考、期中期末考、單元考試等數(shù)據(jù)，智能化生成多維度、多層次、多元化的分析報告，一方面為區(qū)域建立全過程、全樣本、全學(xué)科的動態(tài)數(shù)據(jù)中心，提供管理決策支持，另一方面通過數(shù)據(jù)分析和診斷，智能出卷、推送作業(yè)等。

4.課堂實時監(jiān)測分析系統(tǒng)。晉安區(qū)已有三所學(xué)校嘗試使用課堂實時監(jiān)測分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過腦電波頭戴設(shè)備實現(xiàn)監(jiān)測學(xué)生上課專注力情況的測評分析系統(tǒng)。測評數(shù)據(jù)能精準分析學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣、興趣、知識結(jié)構(gòu)、知識遷移能力、課堂專注度等信息。運用學(xué)生課堂行為分析系統(tǒng)，科學(xué)指導(dǎo)學(xué)生調(diào)整學(xué)習(xí)狀態(tài)，改善注意品質(zhì)，提高課堂時效和分析教學(xué)重難點。

5.英語口語測評系統(tǒng)。人機對話是未來口語考試的趨勢。晉安區(qū)三所高中建立英語口語測評機房，應(yīng)用人工智能口語識別系統(tǒng)，對高考所有口語人機對話題型實行全覆蓋以及實現(xiàn)系統(tǒng)自動評分、口語矯正等。測評系統(tǒng)還包括口語作業(yè)多維評價、口語矯正建議分析和口語跟讀練習(xí)自學(xué)系統(tǒng)。系統(tǒng)可完成口語作業(yè)交互，多維度AI 評價，矯正口語建議和自主練習(xí)打分等功能，讓教與學(xué)“智能化”。

三、人工智能融入?yún)^(qū)域教育發(fā)展

晉安區(qū)不斷發(fā)展壯大的教育事業(yè)還無法滿足老百姓對高質(zhì)量教育的需求：缺乏區(qū)域內(nèi)品牌校與優(yōu)質(zhì)校的引領(lǐng)；區(qū)域教師隊伍素質(zhì)有待提升，名優(yōu)教師數(shù)量少，臨聘教師占比高，全區(qū)1200 名編外教師，占教師總數(shù)的四分之一。為此，晉安區(qū)積極推動知識傳授型教育向能力培養(yǎng)型教育轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)教育教學(xué)環(huán)境智能化、信息化。

1.加大試點優(yōu)質(zhì)示范校推廣力度。晉安區(qū)以人工智能教育實驗區(qū)為契機，大力推進人工智能示范校、試點校帶動區(qū)域片區(qū)對口學(xué)校的輻射影響作用，積極應(yīng)用人工智能技術(shù)，開展大數(shù)據(jù)支持下的教學(xué)方式、教學(xué)過程和教學(xué)評價創(chuàng)新，實現(xiàn)精準的學(xué)習(xí)分析和教學(xué)干預(yù)，以教科研、課堂教學(xué)兩手抓為途徑，全面提升教師創(chuàng)新意識和實踐能力。以示范校帶動片區(qū)內(nèi)學(xué)校，通過培訓(xùn)共享智慧教育教學(xué)成果，探索“人工智能+”發(fā)展模式，探索信息技術(shù)在STEAM 教育（跨學(xué)科學(xué)習(xí)）、創(chuàng)客教育中的應(yīng)用，探索人工智能融入基礎(chǔ)教育為特點的智慧課堂教學(xué)模式，促進師生全面發(fā)展。

2.促進區(qū)域教師隊伍素質(zhì)提升。深入開展人工智能助推教師隊伍建設(shè)行動試點，推動教師隊伍建設(shè)與人工智能有機融合，推動教育教學(xué)改革，助推教師培訓(xùn)改革，提升教師教科研水平，提升教育扶智實效。2019 年初，晉安區(qū)啟動人工智能試點工作，遴選8 所軟硬件兼具的中小學(xué)作為重點推進人工智能教學(xué)試點學(xué)校，開展智慧教學(xué)應(yīng)用。試點校引入教學(xué)管理、學(xué)科工具和人機對話等教師教學(xué)智能助手和相關(guān)配套教學(xué)資源，實施教師教育行為智能化監(jiān)測，為教師智能推送備課資料。鼓勵教師應(yīng)用智能助手開展教育教學(xué)，應(yīng)用在學(xué)生管理、學(xué)習(xí)任務(wù)分配等方面，并且通過智能助手跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，提高教學(xué)針對性。

3.助推區(qū)域智慧教學(xué)環(huán)境建設(shè)。晉安區(qū)各人工智能教學(xué)試點校每校建設(shè)1 個基于大數(shù)據(jù)、信息化和人工智能等技術(shù)的人工智能教室或1 個虛擬現(xiàn)實教學(xué)（VR）教室，方便開展智能化教學(xué)。學(xué)校將大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)融入課改、教改、校本研修等教科研活動中，并且應(yīng)用大數(shù)據(jù)實施精準教學(xué)。同時，積極為投資教育的企業(yè)提供開展教育教學(xué)研究的實驗學(xué)校、產(chǎn)品研發(fā)基地和一定數(shù)量的學(xué)生樣本數(shù)據(jù)，吸引并鼓勵全國各地人工智能、信息化機構(gòu)和企業(yè)來晉安區(qū)投資開發(fā)信息化教學(xué)項目，建設(shè)人工智能教學(xué)培訓(xùn)研修、體驗基地，建設(shè)教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用分析基地。

4.加快教育資源開發(fā)利用。開設(shè)大數(shù)據(jù)分析、識別技術(shù)等人工智能普及教育，對不同學(xué)段學(xué)生開設(shè)相應(yīng)的人工智能課程。低年級重在普及人工智能相關(guān)知識，中高年級開設(shè)少兒編程、電子制作、科技創(chuàng)新等相關(guān)課程，同時利用校本課程、信息技術(shù)課等開展Scratch 編程學(xué)習(xí)、科技電子制作學(xué)習(xí)等，普及青少年編程，讓他們掌握基本的程序編程方法。通過人工智能活動和課程，學(xué)生們可以接觸許許多多軟件、電子、機械、新能源等科學(xué)技術(shù)。試點校充分利用現(xiàn)有資源開展人工智能教育活動，利用現(xiàn)有的計算機室、數(shù)字少年宮給學(xué)生上3D設(shè)計、Scratch、Arduino 和App Inventor 等編程課程，利用學(xué)校的多媒體教室為學(xué)生提供創(chuàng)客分享的場地和設(shè)施保證。

四、打造人工智能實驗區(qū)的幾點思考

1.建立有效的統(tǒng)籌協(xié)作機制。建立協(xié)同機制，統(tǒng)籌推進人工智能融入基礎(chǔ)教育朝著更加系統(tǒng)化、科學(xué)化、規(guī)范化、普惠化的方向發(fā)展。晉安區(qū)教育局建立專門的智慧教育推進協(xié)作小組，以分管信息化工作領(lǐng)導(dǎo)為核心，以信息管理中心、中小學(xué)教科研處、培訓(xùn)處等部門為抓手，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，開展深入?yún)f(xié)作，研究人工智能教育的新型教學(xué)模式，指導(dǎo)本區(qū)學(xué)校和教師充分利用優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，開展高質(zhì)量的人工智能教科研、培訓(xùn)活動等，使人工智能與學(xué)科融合，教學(xué)水平有效提升。

2.建立科學(xué)的經(jīng)費投入機制。設(shè)立區(qū)級政府人工智能教育發(fā)展專項資金，形成制度化、可持續(xù)的經(jīng)費投入機制。爭取區(qū)、市、省發(fā)改局、科技局對人工智能應(yīng)用、研究的專項經(jīng)費支持，有規(guī)劃、科學(xué)的加大投入力度，同時，鼓勵多渠道專項人工智能研發(fā)、推廣等資金的來源。加大政府采購教育信息化產(chǎn)品和服務(wù)的力度，進一步建立和完善市場機制，引導(dǎo)個人和企業(yè)等增加對人工智能項目的投入。建構(gòu)校企多元協(xié)同育人模式，打造多位一體全面發(fā)展育人格局。

3.建立高素質(zhì)人工智能教育人才隊伍。改革教育管理、教師培訓(xùn)制度，滿足人工智能教育發(fā)展需求。將人工智能應(yīng)用能力納入人工智能專任教師培訓(xùn)、人才培養(yǎng)與考核體系中。培養(yǎng)各校人工智能方面的專業(yè)教師，能組織晉安區(qū)青少年開展編程與智能設(shè)計、機器人大賽等活動；各試點校的老師能結(jié)合本校學(xué)生實際，圍繞主題自行開展相關(guān)科普講座、組織學(xué)生參觀體驗、動手實踐以及參加國家級、省市級舉辦的機器人、人工智能相關(guān)的競賽活動等。加大對區(qū)內(nèi)人工智能專任教師的培養(yǎng)力度，通過課程開發(fā)、教科研、培訓(xùn)學(xué)習(xí)等，多渠道打通人工智能方面專業(yè)人才的培養(yǎng)途徑，輸送教師參加高端培訓(xùn)和研修。

4.建立“一站式”人才培養(yǎng)機制。建立人工智能人才“一站式”培養(yǎng)機制，即打造區(qū)域特色的人工智能教育從小學(xué)、初中、高中、大學(xué)為一體的人工智能人才培養(yǎng)體系。從小學(xué)階段開始重點培養(yǎng)對人工智能方面感興趣的學(xué)生，并做好各學(xué)段對口學(xué)校的銜接工作，比如，晉一、僑園、洋下三所小學(xué)對口福州三十二中，這三所小學(xué)人工智能方面的生源輸送到福州三十二中人工智能實驗班學(xué)習(xí)，這些人工智能方面的“特長生”初中畢業(yè)升學(xué)到區(qū)內(nèi)開設(shè)人工智能實驗班的高中接受專業(yè)培養(yǎng)，實現(xiàn)小升初、初升高的“對口”銜接，同時，通過課題、項目、校本課程等方式爭取得到人工智能方面的專家、大學(xué)教授的專業(yè)指導(dǎo)和授課，爭取獲得福建師范大學(xué)、福州大學(xué)等有開設(shè)人工智能專業(yè)的學(xué)院的支持和幫助，探索中學(xué)與高?！般暯邮健比瞬排囵B(yǎng)的合作辦學(xué)新模式。