1、“人工智能助力教師技術素養提升” 的區域實踐區作為教育發展的強區，以教育信息化助力教育現代化是持續的區域戰略。2014年頒布區智慧教育中長期發展規劃(2014-2020年)后一直致力于智慧教育建設中。作為教育部“十二五”期間的“教育信息化試點區”，在教育軟硬件環境建設方面有突出貢獻。2018年1月2日，區被評為“教育部第一批教育信息化試點優秀單位”，這是對我區一直以來高度重視和率先發展教育信息化工作的充分肯定。新中高考改革和云計算、物聯網、大數據、人工智能的發展，我國教育信息化開始進入以“推動信息技術和教育實踐的深度融合”為核心理念的“教育信息化2.0”新時代下。當然，為了適應人工智能時代的教

2、育發展，還迫切需要不斷提高廣大中小學教師的技術素養，以適應教育信息化2.0時代人工智能技術進入課堂教學的現實需要。教育部關于第一批教育信息化試點驗收結果的通報一、 政策要求：中小學開展人工智能教育勢在必行近年來，人工智能得到迅速發展進入新階段，各國尤其是發達國家高度重視人工智能相關技術與產業的發展，加大對人工智能的科研投入。我國于2017年發布新一代人工智能發展規劃中明確提出智能教育的概念，指出：未來要利用智能技術加快推動人才培養模式、教學方法改革，構建包含智能學習、交互式學習的新型教育體系;要開發立體綜合教學場及基于大數據智能的在線學習教育平臺;要開發智能教育助理，建立智能、快速、全面的教育

3、分析系統;要建立以學習者為中心的教育環境，提供精準推送的教育服務，實現日常教育和終身教育的定制化。我國于2018年發布的教育信息化2.0行動計劃中明確提出教育信息化2.0行動計劃是順應智能環境下教育發展的必然選擇。主要發達國家均已意識到新形勢下教育變革勢在必行。要大力推進智能教育，開展以學習者為中心的智能化教學支持環境建設，利用智能技術加快推動人才培養模式、教學方法改革，探索泛在、靈活、智能的教育教學新環境建設與應用模式;完善課程方案和課程標準，充實適應信息時代、智能時代發展需要的人工智能和編程課程內容。市教育信息化三年行動計劃(2018-2020)中提出進一步推動信息技術與教育教學深度融合創

4、新發展，全面提升師生信息素養與創新能力;建立教育信息化融合應用示范基地，推動形成一批融合創新應用系統、應用基地和應用人才;推動教師主動適應信息化時代變革，有效運用信息技術開展教育教學，研究教師信息技術能力評價指標體系，開展信息技術培訓，提升學校管理者信息素養。二、 工作思路：中小學人工智能教育師資要先行百年大計，教育為本;教育大計，教師為本。我國于2018年正式發布新中國成立以來黨中央出臺的第一個專門面向教師隊伍建設的里程碑式政策文件關于全面深化新時代教師隊伍建設改革的意見，其中指出到當今世界新一輪科技和工業革命正在孕育，教師隊伍建設還不能完全適應;到2035年，教師要能夠主動適應信息化、人工

5、智能等新技術變革，積極有效開展教育教學;要大力振興教師教育，不斷提升教師專業素質能力，全面提高中小學教師質量，建設一支高素質專業化的教師隊伍。要建設一支高素質專業化的教師隊伍，迫切需要加強教師基本素養的要求。綜述分析繁多教師教育理論，發現技術素養是現代教師的基本素養之一。教師技術素養主要是指教師對現代技術的認知、理解、評價和應用能力。根據美國國家技術教育標準對技術素養的定義：技術素養是指使用、管理、評價和理解技術的能力;而國內一些專家學者對技術素養的定義則更寬，它包括了對技術的全面理解與應用的能力，還包括辨別不同技術及其用途的能力等等。教師技術素養包括：一是技術知識的認識程度。技術知識是技術素

6、養不可或缺的。教師技術知識基礎的牢固決定了在其教學工作中的應用程度。二是技術思想的理解程度。技術思想是技術本身所固有的思維方式，現在人工智能的算法、原理和設計等。三是技術能力的發展程度。教師技術行為能力是技術素養的核心，反映在教育教學實際工作中，就是運用技術思想和方法處理工作中遇到各種現實問題，表現為一種運用技術綜合解決問題的能力。技術素養是現代教師職業的基本要求。區深刻認識到教師技術素養提升的重要意義，多年堅持開展教師技術素養培訓工作，并將此項工作納入到教師繼續教育之中，成為教師教育的一大亮點工作。近年來，在區教科院的組織領導下，又率先建設人工智能實驗室，旨在開展教師技術素養培訓，不斷提高教

7、師永遠運用人工智能技術開展教育教學能力與水平，為人工智能教育進學校、進課堂做好條件師資準備。三、 實踐推進：人工智能教育理論培訓與實踐操作并舉早在2012年，區就對教育信息化發展方向與重點進行了調整，成立智慧教育辦公室，成立區教育信息化建設領導小組，組織專家制定智慧教育中長期發展規劃，全面部署教育信息化建設工作。2013年以來，區智慧教育頂層設計全面完成，體制機制日益健全，基礎設施和網絡環境建設成效顯著。信息技術在教育管理和教學中的應用逐步展開，智慧教育呈現出全局性發展和協同推進的良好局面。我區于2018年完成了區智慧教育中長期發展規劃(2014-2020)工作內容落實和發展的調研與評估工作，

8、編制了區教育信息化發展水平評估報告和區中小學智慧校園標準化發展研究報告，立足掌握現狀，呈現優勢，發現問題，為建構新規范和形成新決策提供有力支撐。區智慧教育中長期發展規劃(2014-2020年)1、 建立旨在提高教師技術素養的創新實驗室1) 人工智能教學聯合實驗室功能定位：實驗室是以區教育信息化現狀建設為基礎，以人工智能與教育領域的探索研究、示范應用為建設目標，通過打造軟硬件設施支撐人工智能教育、教學、探究活動的開展，進行整體規劃建設。該實驗室是一個綜合實驗室，語音識別、人臉識別、虛擬現實、物聯網技術、增強現實、人工智能等新技術均整合在此空間，它將與其他智能實驗室緊密配合。人工智能教學聯合實驗室

9、具備技術研發功能，成為人工智能技術應用研發中心，成為教育改革“實驗田”，另外，實驗室也具有推廣示范功能，我們及時將該實驗室工作模式面向學校進行推廣前的“實驗田”。環境建設：該實驗室分為功能區、授課區、互動體驗區、智能產品展示區、智能信息系統。功能分區包括：智能簽到、展示及班級顯示子系統，智慧課堂教學、互動子系統，物聯網智能控制子系統，大數據分析子系統，VR教學研究子系統，聽見實時翻譯顯示子系統，智慧微課平臺應用，人工智能相關體驗應用。主要功能：師資培訓、技術研發、實踐體驗、產品展示、教材研發等。2) 智能交互技術實驗室功能定位：該實驗室是在通過STEAM教育實現(科學,技術,工程,藝術,數學)

10、集多學科融合教學、探索創新人才培養有效途徑的理念下建設的。實驗室配備工具配件、開放資源和協作交互空間，通過課程、工作坊與競賽的方式支持教師開展創客活動。在實驗室師生可以直面問題，進行大膽創意，自主構思，通過對智控系統的進行編程、對傳感器以及電機智能控制，創造出具體作品，達成真實的創造任務，完成設計。環境建設：實驗室提供了互聯網開源軟硬件平臺、開放實驗場所、加工場所、產品設計場所、配件供應場所，交流展示場所。實驗室由工具配件區、套件加工區、創作活動區、作品展示競賽區4個區域組成。主要功能：師資培訓、技術驗證、實踐體驗、教材研發等。3) STEAM創新實驗室功能定位：該實驗室重視中小學校STEM教

11、育，加強STEM教育課題學校和實驗學校建設，引導學校研發STEM教學資源，建設STEM課程，打造STEM教育示范性學校和培訓基地，服務STEM教育交流、宣傳和推廣工作，參與或承擔其他STEM教育項目研究等工作。主要發揮研究、培訓、研發、服務和評估等五大功能，即整合國內外教育資源，協同開展研究;打造國際教育資源的整合平臺、學校之間的交流平臺、企業與學校的合作平臺;研發未來學校構建的相關標準、課程及產品;為政府和學校提供決策參考、實踐指導等服務;多方位、系統性評估學校發展，評建結合，以評促建。環境建設：該實驗室分為講授區、學習區、互動設計區等。主要功能：教師培訓、課程研發、課題研究、技術應用、評估

12、指導等。4) 虛擬航天技術實驗室功能定位：在航空航天科學教育研究和實踐基礎上，結合區中小學教師與學生的特點，通過培訓實踐和應用體驗，讓教師深刻理解航空航天事業的意義、原理和工作機制，全面建立航空航天科學知識體系，掌握航空航天關鍵科技知識;鍛煉提高教師在航空航天特別是科學教育中涉及的理論與實踐領域相關課題的研究能力;鍛煉提高教師將看上去“高大上”的航空航天知識普及、轉化和與日常科學問題融合的科普傳播能力。通過培訓與體驗讓師生走近航空航天、參與太空科學，讓科學教育更前沿、更有效、更有趣。環境建設：該實驗室分為講授區、學習區、技術應用互動區、虛擬體驗區等。主要功能：師資培訓、課程研發、課題研究、技術

13、應用、實踐體驗等。2、 開展中小學教師人工智能技術素養系列化培訓人工智能教育即是指為適應智能社會而發展的新型教育形態，其目標是培養具有引領智能社會發展、創新智能科技形態、建構智能社會文化的高素質社會公民。人工智能教育將升級、優化、融合現有的教育系統，并在教育目標、課程體系、教學環境、教學方式、教育評價等全部要素上推進現有系統的發展。區針對教師技術素養的現實，集中選擇開展人工智能技術素養培訓，精心打磨師資培訓課程，包括互動教學、精準分析、智慧微課、虛擬現實教學、增強現實教學、人工智能教學、教學設計等內容。其中，基于人工智能教學聯合實驗室開展了人工智能在教育領域中的探索與應用。通過對人工智能教育的

14、理論和實踐經驗，探索人工智能在教育教學中的作用，具體了解人工智能在教育中的發展與現狀，通過實際案例學習人工智能教育的教學設計方法，能夠將人工智能技術與學科融合，形成自己的智能教學設計。課程包括：人工智能教育環境基礎、人工智能教育與創新人才培養、人工智能教學案例觀摩、人工智能教學實驗室V1.0核心技術與展望、人工智能與學科教學融合發展實施策略、人工智能與學科教學融合發展實施策略、培訓成果智能展演專場等。自2018年4月到2019年11月，已培訓八期近200名全學科教師，涉及學校百余所，培訓成果包括人工智能教師培訓視頻課程、成果圖集、優秀教學設計、優秀學員、反饋數據報告、會議紀要等，此項工作及成果

15、的積累都將為今后全區推行人工智能培訓具有重要的借鑒意義。基于智能交互實驗室開展從計算思維、課堂教育技術創新應用、創客、三維編程等多方面培訓活動，為全區師生提供系統的標準化的交互技術培訓學習服務，同時為全區師生來實驗室進行技術學習交流提供服務，力爭把交互技術實驗室建設成全區師生共享技術與創新創意的智慧高地。主要課程：教學創新工具與應用：平板教學及方式、學科APP應用、虛擬現實課堂教學應用;計算思維入門培訓：編程與計算思維的關系、命令與語序、編程在日常生活中的應用;創客教育培訓：創客技術及發展、創客空間建設、家庭安防設計、小區車輛出入管理設計、智能護理設計;三維編程培訓：VR技術及發展、三維編程的

16、角色編程控制、模型庫使用、arduino主板編程控制。基于虛擬技術實驗室開展中小學航空航天知識實踐研究的知識體系和課程編寫，依托航空航天知識研修資源設計多形式活動。在此基礎上對教師進行系統培訓，形成培訓課程、講義與教師端、學生端知識手冊，探索、建立培訓認證標準和體系，并通過航空航天科學課展示活動、學生征文、國內外航天科學教育研討等形式對培訓效果進行檢驗和評估。培訓課程的知識體系主要由以下模塊構成：模塊一我們的宇宙，知識點由宇宙的起源、基本構成、恒星行星，太陽系及人類認識宇宙的歷史等組成;模塊二飛出地球村，知識點由火箭飛行的原理、古代火箭和萬戶飛天的嘗試，宇宙探索的意義等組成;模塊三中國天梯，知

17、識點由載人航天工程和神舟飛船，中學生科普小衛星和商業航天等組成。共計開設8個模塊課程。基于STEAM實驗室開展STEM理念下的協作式學習實踐。該課程學習國際前沿STEM教育理念，通過現場體驗STEM教學活動項目，實踐STEM課堂上的協作式學習。培訓分為兩個維度：一個維度是工作坊式的實踐課程，包括基于物聯網技術的中小學實驗探究(Labdisc)、通用技術課程F1 in school、Runbot工程實踐課程等;另一個維度是基于STEM+理念下的學習實踐系列課程，包括STEM跨學科理解與實踐、基于“STEM+計算思維”的教學產品智能化控制、教育裝備支撐下的學科教學實踐研究等。3、 推進人工智能教育

18、進入中小學的實踐研究1)2019年新媒體新技術教學應用研討會教科院承辦了央館2019年度的“新媒體新技術教學應用研討會暨第十二屆全國中小學創新課堂教學實踐觀摩活動”。全國范圍內選拔出的人工智能現場展示課共6節，其中區教師上了5節，并且和另外兩位區的說課教師均獲得上課一等獎和說課一等獎。獲獎教師其中有三位均為區人工智能教育培訓班優秀學員。2)區中小學大賽區自2017年開始，與網易股份有限公司合作，共同創立了“區中小學“智慧杯”計算機程序設計大賽”。首屆“智慧杯”計算機程序設計大賽以“科技改變生活”為主題，旨在有效幫助中小學生打破常規思維方式，注重邏輯思考，讓學生們嘗試體會使用程序設計語言，獲得邏

19、輯思維能力的提升以及思維方式的改變。大賽共征集有效作品130件，涉及全區中小學30余所，歷經專家評審工作小組的初評、復議和技術測試等環節，共32名選手入圍展示、答辯的決賽環節。經過評委綜合評定，10件作品獲得一等獎、22件作品獲得二等獎、62件作品獲得三等獎，6所學校和單位獲得組委會頒發的“最佳組織獎”證書。3)未來學校發展展示與研討活動2017年5月，區教科院還與中國教育科學研究院合作舉辦了主題為“數據驅動的課堂革命”的未來學校發展展示與研討活動，圍繞“課堂改革”、“前沿科技”、“數據融合”、“實踐創新”展開教師交流互動活動，區教師為大會提供了110節優秀學科科課，而這些課程集中反映了廣大教

20、師在現代教育技術應用方面取得的重要成果。從STEM教育、空間課程技術的融合、課程創新、空間課程、項目式學習等方面全方位、多層級地展示了區教師的教學風采。4)2018區人工智能創新教育論壇2018年7月我區在國家會議中心順利舉辦“突破合作探究與實踐創新區人工智能創新教育論壇”，在“人工智能進課堂教學實踐分享”環節，八一學校的丁洪山、中國人民大學附屬中學實驗小學的田迎春兩位老師分別登臺說課，將語音臺燈與智能家居系列之人工智能控制兩節人工智能課堂教學設計、實施過程、教學反思向與會者進行了展示與分享，讓與會者更直觀地了解了中小學人工智能相關課程的研究情況與真實的效果反饋，這兩位老師正是通過人工智能二期

21、培訓班涌現出的優秀學員。5)人工智能教材與論文發表人民教育出版社和地圖出版社聯合出版的新課標高中(2017版)人工智能教材，核心作者均為區人工智能教育實驗校的主力教師。并于2019年通過教育部教材初審。教材分為人工智能概述、人工智能技術基本原理、人工智能領域應用、人工智能發展和項目評價共5個方面。區教科院的業務人員參與編寫了由南京師范大學牽頭負責的高中人工智能教材，教材已經在審核中。教材分類理論部分和實踐部分，通過一個個任務來幫助學生掌握人工智能的技術。教科院的人工智能教學成果區中小學人工智能教育發展之路發表在核心期刊中國電化教育雜志上，文章對區中小學信息技術課程基礎與現狀、中小學人工智能教育

22、的課程設置、區中小學人工智能課程實施案例進行了全面闡述與分析。區教科院下屬教育網絡數據中心帶領編寫的2017、2018年的中國人工智能教育(基礎教育)發展報告一邊呈現了區的研究成果，一邊呈現了全國學術研究成果。報告從人工智能教育的發展環境、基礎教育階段人工智能教育生態環境、基礎教育階段人工智能課程發展、基礎教育階段師資發展對人工智能教育的影響、人工智能教育在基礎教育階段的設施環境發展狀況和人工智能教育在基礎教育階段的發展趨勢進行了全面的介紹。四、 經驗成果：人工智能培訓顯著提升教師素養基于智能交互實驗室的互聯網技術、移動通訊技術、顯示技術、編程技術和數據采集等技術，組織全區兩百多名教師參加中小學教師教育技術創新試驗研究，學員們通過課程設計、動手組裝、編程實踐、合作探究等研究過程，完成技術理論與教學實踐相結合的研究任務，在試驗研究中不斷改進，不斷成長。在培訓后，有的教師回校開設相關課程，有的帶領學生進行活動，其中，首師附小的劉碩老師帶領學生獲得了2017年世界機器人大賽小學組亞軍，健翔學校的張軒老師帶領聽障學生獲得了市中學生機器人智能大賽一等獎。區率先建設人工智能實驗室，精心研發適合一線教師的培訓課程，組織教師進行成果匯報，將好用的人工智能應用包括教學評測、教學管理、教育理念、教學方式、教學