發(fā)布時間:2023-09-24 15:33:54
序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術(shù),我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備了不同風(fēng)格的5篇中小學(xué)人工智能課程,期待它們能激發(fā)您的靈感。
人工智能的迅速發(fā)展將深刻改變?nèi)祟惿鐣睢⒏淖兘逃虒W(xué)。2020年2月26日,教育部在印發(fā)的《2020年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點》第24條“培養(yǎng)提升教師和學(xué)生的信息素養(yǎng)”中明確提出:完善義務(wù)教育階段課程設(shè)置,加強信息科技教育。建設(shè)普通高中人工智能樣板實驗室,保障中小學(xué)校具備開設(shè)人工智能課程的環(huán)境條件。開展人工智能相關(guān)教學(xué)與師資培訓(xùn),搭建區(qū)域間人工智能教學(xué)成果交流平臺。繼續(xù)推進(jìn)中小學(xué)人工智能教育課程建設(shè)、應(yīng)用與推廣工作。中小學(xué)人工智能教育課程包(初中版和高中版)和支持服務(wù)系統(tǒng)并推廣應(yīng)用。
我校是青島市人工智能實驗學(xué)校。在工作中我們借助教研、教學(xué)平臺,積極推動人工智能課程開展和教師教研、集備工作,根據(jù)興趣導(dǎo)向、應(yīng)用驅(qū)動,學(xué)用結(jié)合,強化實踐的原則,組建了實驗班,按照上級對于高中段開課部署每兩周開設(shè)1課時,開展人工智能教育教學(xué)工作。
在課堂上組織實驗班的學(xué)生觀看了人工智能的《開學(xué)第一課》,主要是“什么是人工智能”、“如何制造人工智能?、“New Google AI Can Have Real Life Conversations With Strangers”等內(nèi)容,很有收獲。但是在觀看過程中發(fā)現(xiàn)很多的人工智能相關(guān)聯(lián)的知識,比如JAVA、大數(shù)據(jù)、Python、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)分析、H5/WEB前端、嵌入式、Linux、C語言、單片機(jī)、C++等解根本看不懂,發(fā)現(xiàn)自己的很多方面都需要補課,不然每次培訓(xùn)老師講解的專業(yè)東西還是理解不了,這對于我們教師和學(xué)生都是一個難點。也斷斷續(xù)續(xù)參加了各種形式的培訓(xùn),和同仁們交流起來總體感覺是沒有系統(tǒng)化,特別是參加了祁榮斌博士組織的磨課,和同事們討論起來感覺層次太高,有些內(nèi)容也是理解不了!學(xué)生和學(xué)生的學(xué)習(xí)和生活環(huán)境比較起來也存在地域差異性導(dǎo)致了學(xué)生接受人工智能相關(guān)教育程度深淺不一,而且面向高中生的課本難度很大,很希望能有個機(jī)會從零基礎(chǔ)開始系統(tǒng)化學(xué)習(xí)人工智能,這樣才能更好的教好學(xué)生,這一點線下交流的時候是很多老師的心聲,期望能在領(lǐng)導(dǎo)和專家的引領(lǐng)下實現(xiàn)。
通過斷斷續(xù)續(xù)的學(xué)習(xí),比如Python基礎(chǔ)知識,由于實戰(zhàn)少,只能閱讀別人的文章里附帶的相關(guān)算法的實現(xiàn)代碼,這樣的學(xué)習(xí)效果不明顯。很多算法的實現(xiàn),難以從代碼級去理解其設(shè)計思路;對于很多算法比如隨機(jī)森林,決策樹,SVM等常見算法,雖然看了相關(guān)文章很多遍但是還是一知半解的。
人工智能技術(shù)及其應(yīng)用的發(fā)展歷史雖然只有短短的50余年,但是它作為信息技術(shù)的前沿領(lǐng)域,對社會經(jīng)濟(jì)和發(fā)展的影響卻越來越大。在基礎(chǔ)教育課程改革的大潮中,許多國家意識到基礎(chǔ)教育領(lǐng)域開展人工智能教育的必要性,努力把人工智能列入技術(shù)類教育的教學(xué)內(nèi)容中。作為師范類院校,教授人工智能課是有必要的。?
(1)為部分優(yōu)秀的學(xué)生將來做更深入的研究打堅實的基礎(chǔ)。在面向知識經(jīng)濟(jì)的今天,研究獲取、表示和使用知識的人工智能學(xué)科越來越受到人們的重視。目前人工智能研究被列為中國高技術(shù)領(lǐng)域的重點之一。以專家系統(tǒng)為代表的智能化系統(tǒng)在信息技術(shù)中也占有重要地位。因此在高等教育中開展人工智能教育和智能化系統(tǒng)的研發(fā),不僅是計算機(jī)科學(xué)的應(yīng)用,也是促進(jìn)各學(xué)科服務(wù)于國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢。為使人工智能的理論、方法和技術(shù)的研究與應(yīng)用普及和深入,教育重心必須要下移,即從研究生教育向本科教育普及。開展本科層次人工智能普及教育的有效途徑之一是在本科高年級開設(shè)相關(guān)選修課。開展人工智能教育,不僅能夠更好地發(fā)揮高等院校的育人和科學(xué)研究功能,而且能為學(xué)生拓寬專業(yè)路徑,擴(kuò)大自主學(xué)習(xí)空間和發(fā)展個性創(chuàng)造條件,同時也為營造一個使學(xué)生不僅有寬厚、扎實的理論基礎(chǔ),且具綜合分析和解決問題能力的環(huán)境。?
(2)為將來從教的學(xué)生積聚大量的知識。英國早在1999年,人工智能課程已經(jīng)作為選修課出現(xiàn)在中學(xué)的信息與通訊技術(shù)(ICT)課程中。許多中小學(xué)還通過機(jī)器人競賽活動來激發(fā)中小學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能的興趣,使學(xué)生不僅提高了用信息技術(shù)解決問題的能力,而且培養(yǎng)了多種思維方式,獲得了更多的創(chuàng)新空間。美國現(xiàn)行的中學(xué)信息技術(shù)課程設(shè)置中,將人工智能的內(nèi)容作為“媒體與技術(shù)”層面對12年級學(xué)生的要求。澳大利亞的部分中學(xué)開設(shè)的信息處理與技術(shù)課程,人工智能、信息系統(tǒng)、算法和程序設(shè)計、社會和倫理道德、計算機(jī)系統(tǒng)分別作為5個主題共同構(gòu)成了該課程的教學(xué)內(nèi)容。在該課程的大綱中規(guī)定,人工智能部分的教學(xué)內(nèi)容在高中第3學(xué)期為12年級的學(xué)生開設(shè),教學(xué)時間為10周。?
在我國,多年以來中學(xué)奧林匹克信息學(xué)競賽中一直包含有人工智能相關(guān)的題目,涉及啟發(fā)式搜索、博弈、智能程序設(shè)計等問題。2003年4月,我國教育部正式頒布《普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗)》,首次在信息技術(shù)科目中設(shè)立了“人工智能初步”選修模塊,標(biāo)志著我國高中人工智能課程的正式起步。?
我國的新課程標(biāo)準(zhǔn)頒布后,教育部評審并通過了分別由教育科學(xué)出版社、廣東高教出版社、地圖出版社、上海科技教育出版社和浙江教育出版社出版的5套高中《人工智能初步》教材,并開發(fā)了相應(yīng)的教輔材料,包括教師用書和配套光盤等。為了配合中學(xué)人工智能課程的實施,國內(nèi)也推出了一些適合中學(xué)生學(xué)習(xí)與體驗的人工智能軟件和網(wǎng)絡(luò)資源。另一方面,一些高校的本科生、研究生也逐步關(guān)注中學(xué)人工智能教育的開展并將其作為畢業(yè)論文的研究選題。一些師范院校適應(yīng)形勢要求,已為師范生開設(shè)了與此相關(guān)的選修課程。?
2 人工智能的教育及教學(xué)條件現(xiàn)狀?
通過對本人多年的教學(xué)過程進(jìn)行總結(jié),我校的《人工智能》課程教育現(xiàn)狀可總結(jié)為如下幾點:?
(1)理論知識充裕。但與實踐相脫節(jié),特別是在智能科學(xué)技術(shù)的教育教學(xué)方面。盡管知識面相當(dāng)廣泛,而人工智能理論的普及教育以及智能技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用仍然十分滯后。?
(2)同其它普通高等院校一樣,在本校,人工智能技術(shù)的研究與應(yīng)用尚未普及,甚至比不上其它院校。這不利于培養(yǎng)學(xué)生的科研興趣及創(chuàng)造精神。?
(3)缺乏配套實驗教材,實驗教學(xué)內(nèi)容缺乏,無法培養(yǎng)學(xué)生的研究能力和創(chuàng)新能力。只有開設(shè)實驗項目,才能使人工智能的相關(guān)知識具有研究性和綜合性。?
(4)對中小學(xué)智能教育的深度及教學(xué)方式、教學(xué)特點缺乏研究。做為師范類院校,我認(rèn)為在對學(xué)生進(jìn)行基礎(chǔ)知識教育的基礎(chǔ)上,要緊抓中小學(xué)智能教育的特點對師范類學(xué)生進(jìn)行相關(guān)的教育與培訓(xùn)。?
相對于教育現(xiàn)狀,我校的《人工智能》課程教學(xué)條件現(xiàn)狀要稍好一些,其狀態(tài)如下:?
(1)教材使用國家級規(guī)劃教材,此教材非常系統(tǒng)地介紹了人工智能的基本原理、方法和應(yīng)用技術(shù),適合本科及研究生使用。在我們的授課過程中,也會適當(dāng)為學(xué)生提供相關(guān)的國內(nèi)其他先進(jìn)教材,如中南大學(xué)蔡自興教授的《人工智能及其應(yīng)用》等。?
(2)為了促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí),我們準(zhǔn)備了多種類型的擴(kuò)充性學(xué)習(xí)資料,加強學(xué)生主動學(xué)習(xí)的意識,包括:課程相關(guān)雜志和書籍目錄,以及部分重要的參考文獻(xiàn),與人工智能相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)資源如優(yōu)秀BBS、新聞組、網(wǎng)址等。 它們包括了大量的文獻(xiàn)資料、本領(lǐng)域研究的前沿動態(tài)等。 使用表明,學(xué)生非常樂于查閱這些資源。 使學(xué)生能通過使用這些資源進(jìn)行一些人工智能程序設(shè)計,探討一些問題,在課堂討論中展示他們的收獲。?
(3)校園網(wǎng)的普及與不斷優(yōu)化使本課程有優(yōu)良的實踐性教學(xué)環(huán)境,能充分滿足教學(xué)需要。我們擁有較充足的多媒體教室和網(wǎng)絡(luò)教室,為實現(xiàn)本課程教學(xué)提供了物質(zhì)保障。在網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)方面,全校辦公室、教室、學(xué)生宿舍和教師宿舍都以寬帶網(wǎng)相連,這些硬件設(shè)備對本課程教學(xué)發(fā)揮了重要作用,使本課程教學(xué)質(zhì)量得以明顯提高。?
3 人工智能教學(xué)方法及手段的改革?
針對我們現(xiàn)在所采取的教學(xué)方法,我認(rèn)為存在許多不足,如教學(xué)方式比較單一,教學(xué)內(nèi)容偏重理論講解等,為此,提出以下教學(xué)方法的改革:?
(1)通過多種途徑激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課程的學(xué)習(xí)效果,直接受到學(xué)生興趣和參與意識的影響。一般來講,《人工智能》作為一門前沿課程,開始學(xué)生學(xué)習(xí)興趣很大,當(dāng)開始接觸到抽象理論知識及部分算法時,學(xué)生往往感到不易接受。 我們通過各種途徑和方法, 激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,包括鼓勵學(xué)生參與某部分知識的擴(kuò)充性資料查找,預(yù)留一定時間請學(xué)生負(fù)責(zé)對此內(nèi)容進(jìn)行講解,布置學(xué)生對某個基本成型的實驗進(jìn)行糾錯及驗證,降低問題解決的難度。學(xué)生因此產(chǎn)生興趣從而做更深度研究。?
(2)進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)。 我們可以嘗試在教學(xué)過程中不斷提出問題請學(xué)生思考,啟發(fā)學(xué)生求解這些問題,鼓勵學(xué)生提出自己的猜想和解決方案,然后擺出教材中的解決方案,并與同學(xué)所提出的觀點進(jìn)行分析和比較,這足以加強學(xué)生學(xué)習(xí)的主動意識和參與意識,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。?
(3)課堂辯論與交互式教學(xué)。 組織課堂辯論,討論的議題可定位為譬如人工智能是否能超過人類智能等有爭議的問題。學(xué)生通過對這些問題展開激烈爭論,激發(fā)了學(xué)習(xí)潛能,明確了學(xué)習(xí)目標(biāo)。當(dāng)然師生間的交流方式還有很多,如郵件互發(fā)、QQ留言等,也可在課程網(wǎng)站中的互動平臺進(jìn)行交流。?
(4)分層次因材施教。 在授課過程中,通過對每個具體學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度、課堂作業(yè)情況進(jìn)行及時評估,對學(xué)生提出進(jìn)一步的學(xué)習(xí)建議和指導(dǎo), 實現(xiàn)個性化的教學(xué)。 對優(yōu)秀學(xué)生探討,可以在教學(xué)設(shè)計和實驗設(shè)計中要求其選作部分探索性、創(chuàng)新性的功課和實驗,以發(fā)揮學(xué)生個性優(yōu)勢。對于有意于將來從事中小學(xué)教育的學(xué)生可以在機(jī)器人及人工智能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀等知識層面對其做問題講解。而那些看似缺乏興趣的學(xué)生,我們可以用多媒體手段如播放人工智能相關(guān)電影及科學(xué)小片引起其興趣,實行逐步引導(dǎo)的教學(xué)過程。?
另外,我們可以嘗試雙語教學(xué)。 采用中文教材和講授的同時,注重在課程中的關(guān)鍵詞同時用英文表示,并適當(dāng)指定英文參考短文和英文參考書。使學(xué)生能夠接觸國外文獻(xiàn)資料,加深對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解,獲得更寬廣的知識。我們也可以在教學(xué)內(nèi)容安排上,注重理論聯(lián)系實際,將一些人工智能網(wǎng)絡(luò)上的虛擬實驗給學(xué)生進(jìn)行課外上網(wǎng)練習(xí),從而使學(xué)生了解算法的具體運行過程, 通過參與達(dá)到知識的理解,掌握基本方法和技術(shù)。?
根據(jù)現(xiàn)有的條件,我們在教學(xué)中可以采用多媒體教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)相結(jié)合的方法,充分利用多媒體的豐富表現(xiàn)形式,利用網(wǎng)絡(luò)課程的交互性、情景化等特點,構(gòu)筑以學(xué)生為主體的《人工智能》課程現(xiàn)代教學(xué)模式。 對于抽象知識,可通過動畫和視頻演示,通過聲音和圖像展示人工智能的歷史、人物和前景,做到學(xué)生直接而深刻地看到知識的內(nèi)涵外延。網(wǎng)絡(luò)課程能較好地實現(xiàn)交互并使學(xué)習(xí)過程情景化,通過網(wǎng)絡(luò)課程的課堂練習(xí)和章節(jié)練習(xí),教師可以評價學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,并給學(xué)生提出學(xué)習(xí)建議,從而提高學(xué)生的研究力和創(chuàng)新力。我們也可以給學(xué)生播放中學(xué)《人工智能》課程課堂教學(xué)錄像,以使學(xué)生看到初高中學(xué)生的知識范圍及深度;同時給學(xué)生播放現(xiàn)有的《人工智能》科學(xué)成果,讓學(xué)生看到理論背后的實踐;也可以播放科幻片,激發(fā)學(xué)生想象的翅膀從而有興趣把人工智能作為將來深造的方向。《人工智能》是一門較新的課程,改進(jìn)教學(xué)方法和手段不僅要靠教師,也應(yīng)增加硬件設(shè)備的投入。如果人工智能能采用智能輔助教學(xué)系統(tǒng)或機(jī)器人輔助教學(xué)過程逼真、形象,一目了然,這樣可大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率,尤其是提高學(xué)生的觀察判斷能力、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。?
4 人工智能實踐教學(xué)設(shè)計的探討?
我們可以在教學(xué)過程中,適量開設(shè)一些實驗和設(shè)計,提高學(xué)生的動手能力,并加深他們對理論知識的理解,降低理論的抽象度,提升理論的實用性。在近兩年的教學(xué)過程中,我們會適量加入一些人工智能語言的教學(xué)過程。例如,在講解了“野人與傳教士過河”等問題后,我們可以讓學(xué)生使用Visual Prolog或者C ?++?對算法進(jìn)行實現(xiàn);在講解 TSP 問題的遺傳算法解決案例后,指出編碼方案、初始種群大小、進(jìn)化代數(shù)、交叉率變異率等因素對求解結(jié)果的影響,并要求學(xué)生通過實驗的方式來分析、理解這些問題,并提出“尋找更有利的解決方案”等問題。把學(xué)生的興趣激發(fā)后,為解決這些問題,學(xué)生會在課外主動查閱相關(guān)文獻(xiàn)、相互討論以實現(xiàn)他們所設(shè)計的方案,這樣既培養(yǎng)了學(xué)生善于鉆研和勇于創(chuàng)新的精神又提高了學(xué)生的實踐與創(chuàng)新能力。?
參考文獻(xiàn):?
[1] 熊德蘭,李梅蓮,鄢靖豐.人工智能中實踐教學(xué)的探討[J].宿州學(xué)院學(xué)報,2008(1).?
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構(gòu)建未來學(xué)校形態(tài),營造智能校園環(huán)境
升級優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)施。福田教科院附小大力推行教育管理數(shù)字化,構(gòu)建具有附小特色的“掌上附小”教學(xué)管理系統(tǒng),建設(shè)了附小特色數(shù)字中心機(jī)房,實現(xiàn)評價系統(tǒng)云處理,學(xué)生學(xué)業(yè)成績大數(shù)據(jù)綜合平臺分析,優(yōu)化完善學(xué)校教學(xué)資源庫,學(xué)科資源覆蓋率達(dá)90%以上。基于5G技術(shù),一方面完善校園安全管控信息化建設(shè),提升校園實施視頻監(jiān)控水平;另一方面,以“5G+互動教學(xué)”推動教育教學(xué)模式創(chuàng)新,鼓勵跨校區(qū)課程協(xié)同共享,“自動跟蹤錄播教室”“未來閱覽室”等先進(jìn)的信息化設(shè)施陸續(xù)啟用。目前學(xué)校已實現(xiàn)教育管理數(shù)字化應(yīng)用全覆蓋。重構(gòu)創(chuàng)新教學(xué)空間。重構(gòu)后的福田教科院附小具有五種空間形式:一是“研學(xué)創(chuàng)中心”,是基于項目式學(xué)習(xí)、問題探究、滿足高水平學(xué)習(xí)者(教師、學(xué)生)能力的學(xué)習(xí)研究創(chuàng)新的空間;二是“學(xué)科大觀園”,以學(xué)科核心素養(yǎng)為基礎(chǔ),構(gòu)建學(xué)科教學(xué)情景空間、全學(xué)科班級圖書角,在真實空間中感受學(xué)科魅力;三是“學(xué)校文化長廊”,利用此空間打造智慧圖書館、校園歷史博物館,凝聚、展現(xiàn)附小校園文化;四是“創(chuàng)意盒子”,這是一個創(chuàng)新型的孵化器,在此空間師生可以參與各種科技類創(chuàng)新項目,實現(xiàn)“讓創(chuàng)意可見,讓思維有型”;五是“云上學(xué)院”,搭建自選式創(chuàng)新學(xué)習(xí)超市,組建項目化學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)社區(qū)空間。
引領(lǐng)規(guī)劃整體設(shè)計,打造前沿智慧課程
兩年來,學(xué)校先后邀請了20多位教育教學(xué)、信息化水平前沿的專家為全校教師量身定制項目化及學(xué)科融合課程培訓(xùn)計劃,積極引導(dǎo)各學(xué)科探索開發(fā)“信息化特色課程”“AI+”特色課程,充分利用學(xué)校信息化教學(xué)空間,根據(jù)教學(xué)大綱要求,開展智慧科技特色校本課程,并探索開發(fā)科技與五育融合課程。重塑年級組內(nèi)各學(xué)科相對獨立的形態(tài),形成五育融合教研共同體,打通學(xué)科之間的壁壘。五育融合理念下的課程融合,是基于知識、經(jīng)驗、社會需求的融合。將其形成“學(xué)科+”的課程形態(tài),即“學(xué)科+學(xué)科”“學(xué)科+生活”“學(xué)科+社會”“學(xué)科+活動”等課程形態(tài)。
AI賦能智慧教學(xué),創(chuàng)設(shè)育人新生態(tài)
信息技術(shù)賦能學(xué)科教學(xué)。深圳教育以教育部信息化“雙區(qū)”建設(shè)為有力抓手,以信息技術(shù)深化教育教學(xué)改革,不斷探索新型教與學(xué)模式。信息技術(shù)賦能學(xué)科教學(xué)一直是劉銳娟倡導(dǎo)的教育教學(xué)方式。認(rèn)知科學(xué)與智能技術(shù)的結(jié)合將使教與學(xué)變得多元化,并且可進(jìn)行低成本、高效能的個性化定制,幫助學(xué)習(xí)者設(shè)計更有效的學(xué)習(xí)策略。2021年,福田教科院附小成功申報國家級課題《信息技術(shù)賦能學(xué)科教學(xué)與區(qū)域教研的實踐研究》。同時,福田教科院附小以青年教師“青藍(lán)杯”基本功大賽和骨干教師“紅燭杯”教學(xué)展示為契機(jī),通過公開課、錄像課、微課錄制等活動,激發(fā)更多教師利用信息技術(shù)手段,在學(xué)習(xí)空間、教學(xué)方式、學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式上實現(xiàn)教學(xué)模式的創(chuàng)新。學(xué)生方面,學(xué)校積極普及人工智能課程,探索人工智能教學(xué)的路徑和策略,以期實現(xiàn)提升學(xué)生信息素養(yǎng)、普及全民智能教育、培養(yǎng)人工智能人才的目標(biāo),為促進(jìn)中小學(xué)人工智能教育、推動教育教學(xué)改革和創(chuàng)新發(fā)展提供參考。智能體育守護(hù)生命本色。深圳市福田區(qū)是中國教育科學(xué)研究院的綜合改革實驗區(qū),福田教科院附小是全區(qū)首批參與中國教科院的重點課題《中國學(xué)校體育智慧系統(tǒng)研究》的學(xué)校,學(xué)校多年來一直堅持致力于智慧體育探索研究,實施青少年健康體能促進(jìn)與干預(yù)方案。2021年12月,劉銳娟親自主持的中國教育科學(xué)研究院《中國青少年健康體能研究》課題項目子課題《“雙減”背景下對智慧體育校園構(gòu)建的研究》順利開題。2022年1月,以學(xué)校為牽頭單位的“智能體育學(xué)生數(shù)據(jù)分析與教學(xué)應(yīng)用實踐共同體”項目榮耀入選教育部“2021年度教育信息化教學(xué)應(yīng)用實踐共同體項目”。基于學(xué)校智能教學(xué)基礎(chǔ)和理念,劉銳娟在體育科組率先嘗試依托AI技術(shù)精準(zhǔn)監(jiān)測與評價學(xué)生的體能訓(xùn)練,利用運動數(shù)據(jù)采集裝備+綜合管理平臺,通過學(xué)生佩戴的傳感器設(shè)備,實時采集每位學(xué)生運動過程中的心率及運動負(fù)荷情況等數(shù)據(jù),對潛在的運動風(fēng)險進(jìn)行實時的評估與預(yù)警,把學(xué)生的體質(zhì)數(shù)據(jù)形成電子成長檔案,為教師設(shè)計合理的體育課程提供參考,為學(xué)生的體質(zhì)健康保駕護(hù)航。多樣態(tài)教學(xué)促進(jìn)學(xué)生個性化發(fā)展。一是在線教學(xué)求質(zhì)量,創(chuàng)新課堂新生態(tài)。在常態(tài)化疫情防控和泛在學(xué)習(xí)普及的雙重背景下,在線教學(xué)模式應(yīng)運而生,從學(xué)生學(xué)習(xí)需求出發(fā),搭建適合學(xué)生學(xué)習(xí)的平臺,采用個性化的學(xué)習(xí)模式,提供全程化的學(xué)習(xí)支持服務(wù),以提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。二是探索混合式教學(xué)模式,推進(jìn)泛在化學(xué)習(xí)發(fā)展。項目化混合式研究團(tuán)隊結(jié)合學(xué)段特點、學(xué)校校情,以調(diào)查研究作為基礎(chǔ),以教師培訓(xùn)、課程實踐、評價改革作為抓手,以項目化課程為載體,以混合式教學(xué)為手段,在校內(nèi)進(jìn)行探索實驗。
多元評價,看見動態(tài)成長
關(guān)鍵詞:邊疆地方高校;現(xiàn)代教育技術(shù)專業(yè);培養(yǎng)目標(biāo);課程設(shè)置優(yōu)化
一、邊疆地方高校現(xiàn)代教育技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的重新定位
做好學(xué)科專業(yè)建設(shè),首先就是明確培養(yǎng)目標(biāo),也就是要培養(yǎng)什么樣的人。邊疆地方高校的現(xiàn)代教育技術(shù)多設(shè)為專科專業(yè),主要培養(yǎng)的是邊疆地方所需的現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用型人才。不論是本科還是專科,教育技術(shù)學(xué)科的人才培養(yǎng)目標(biāo)一直以來都存在一個比較突出的問題,就是比較“全”,也就是要求所培養(yǎng)的人才是一個“全能人才”,既懂教學(xué)又懂技術(shù),既懂科研又懂管理。這樣定位出來的培養(yǎng)目標(biāo),必然導(dǎo)致后面課程的設(shè)置也是非常全面,學(xué)生在學(xué)習(xí)的時候就感覺什么都學(xué),但又什么都學(xué)不好。針對這種情況,結(jié)合邊疆地區(qū)教育信息化發(fā)展的現(xiàn)狀,在進(jìn)行人才培養(yǎng)方案修訂時重新對專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行了定位。本專業(yè)培養(yǎng)主動適應(yīng)社會主義經(jīng)濟(jì)文化建設(shè)和九年義務(wù)教育需要的,具備良好的人文、科學(xué)及專業(yè)素養(yǎng),具有敬業(yè)精神、創(chuàng)新意識、實踐能力和可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Φ模軌驗榈胤絽^(qū)域性經(jīng)濟(jì)和社會事業(yè)發(fā)展服務(wù)的從事小學(xué)(或初中)信息技術(shù)課程教學(xué)、校園教育資源開發(fā)與應(yīng)用、教育影視與多媒體作品制作等工作的應(yīng)用型人才。南國農(nóng)先生曾對教育技術(shù)學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行了闡述,他認(rèn)為“教育技術(shù)學(xué)專業(yè)要培養(yǎng)的,是本學(xué)科領(lǐng)域既懂教育又懂技術(shù)的創(chuàng)造型人才,主要是四種人:教學(xué)人員———中等學(xué)校信息技術(shù)課教師;技術(shù)人員———教育軟、硬件開發(fā)人員;科研人員———新理論、新技術(shù)、新產(chǎn)品研究、設(shè)計人員;管理人員———電教機(jī)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)教育系統(tǒng)等管理人員。”[1]專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)不可能完全涵蓋這四種人才,邊疆地方高校應(yīng)根據(jù)地方發(fā)展的實際需求來設(shè)定培養(yǎng)目標(biāo)。對于邊疆地區(qū)來說,中小學(xué)信息技術(shù)教育相對落后,極需能夠從事中小學(xué)信息技術(shù)教育的教師,因此將培養(yǎng)目標(biāo)主要放在能夠從事小學(xué)(或初中)信息技術(shù)課程教學(xué)的人才培養(yǎng)上,也就是南國農(nóng)先生提及的“教學(xué)人員”。對于專科層次的學(xué)生,這種培養(yǎng)目標(biāo)的定位應(yīng)該是恰當(dāng)?shù)摹U缤踔窳⒔淌谠凇端ヂ洌€是興盛?———關(guān)于教育技術(shù)學(xué)科前景的爭鳴與反思》一文中指出:我國目前教育技術(shù)人才培養(yǎng)分為專科生、本科生、碩士研究生和博士研究生等不同層次。應(yīng)根據(jù)市場的需求,來確定不同層次的人才培養(yǎng)目標(biāo)。例如,“一般的中小學(xué)需要既能講授信息技術(shù)課程,又能從事計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與平臺維護(hù)的技能型人才;在線教育企業(yè)和各級教育信息化部門需要懂得教育技術(shù)和教育信息化基本理論,具有一定的設(shè)計、開發(fā)與管理能力的人才;高等院校和學(xué)術(shù)單位需要具有較深厚教育技術(shù)理論素養(yǎng)、對教育教學(xué)問題有深刻認(rèn)識和洞察力的研究型人才。”[2]邊疆地區(qū)整體教育信息化發(fā)展較為滯后,以培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)為目標(biāo)的課程主要由中小學(xué)信息技術(shù)課程來承擔(dān)。因此,對于邊疆地方高校來說,培養(yǎng)能夠承擔(dān)邊疆地方中小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)的教師應(yīng)是現(xiàn)代教育技術(shù)專業(yè)最重要的培養(yǎng)目標(biāo)。在這個培養(yǎng)目標(biāo)中,還涉及到了校園教育資源的開發(fā)與應(yīng)用、教育影視與多媒體作品制作等,這與前述并不矛盾,因為教育信息化時代要求所有學(xué)科的“教學(xué)人員”都要具備這些能力。
二、邊疆地方高校現(xiàn)代教育技術(shù)專業(yè)課程設(shè)置的調(diào)整與優(yōu)化
明確專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)后,就要建立相應(yīng)的專業(yè)課程體系,也就是要讓學(xué)生學(xué)什么。對于邊疆地方高校的現(xiàn)代教育技術(shù)專業(yè)來說,其培養(yǎng)的學(xué)生可以說是邊疆地區(qū)教育信息化的主力軍,他們既要懂教學(xué)又要懂技術(shù)。因此,在課程設(shè)置中,主要包含四個方面的課程內(nèi)容:一是專業(yè)教育類課程,二是技術(shù)類課程,三是通識類課程,四是實踐類課程。人才培養(yǎng)目標(biāo)重新明確后,對課程設(shè)置尤其是技術(shù)類課程進(jìn)行了較大的調(diào)整與優(yōu)化。在重新調(diào)整后的課程設(shè)置中,教育類課程增加了《新技術(shù)新理念在教育教學(xué)中的應(yīng)用研究專題學(xué)習(xí)》,該門課程主要是針對新技術(shù)新理念在教育教學(xué)中的應(yīng)用研究進(jìn)行分專題學(xué)習(xí),例如人工智能技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、SMART理念等在教育教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用研究,旨在通過專題學(xué)習(xí)的方式,讓學(xué)生了解前沿技術(shù)在教育教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。技術(shù)類課程調(diào)整比較大,主要體現(xiàn)在以下四點:第一是在原有課程的基礎(chǔ)上結(jié)合發(fā)展的需要進(jìn)行名稱和內(nèi)容的改變,如將《Flash多媒體課件設(shè)計與制作》課程調(diào)整為《二維動畫創(chuàng)意設(shè)計》。從目前課件制作和使用方面的實際情況來看,大多數(shù)教師還是采用PowerPoint軟件來制作,甚少有使用Flash軟件來制作教學(xué)課件的。從以往的教學(xué)情況來看,使用Flash軟件制作課件一是費時二是學(xué)生最終學(xué)下來的效果并不理想,制作出來的Flash課件的質(zhì)量甚至還不如用Power-Point制作的課件。但Flash這個軟件在制作教學(xué)資源方面也有其長處,比如制作一些具有教育意義的動畫短片或一些需要具體形象化的教學(xué)內(nèi)容演示動畫,基于這樣的一些考慮,故將這門課程進(jìn)行了名稱的更換,同時課程內(nèi)容也有所相應(yīng)變化,更多注重的是學(xué)生在教學(xué)資源上的創(chuàng)意設(shè)計。另外,考慮到課件制作是現(xiàn)代教育技術(shù)專業(yè)學(xué)生必須掌握的技能,故將這部分的內(nèi)容開設(shè)在《信息化教學(xué)資源設(shè)計與制作》這門課程中,這門課程主要涉及PowerPoint課件、微課等的設(shè)計與制作,盡可能使教學(xué)內(nèi)容符合當(dāng)前教學(xué)資源的設(shè)計制作需要。《現(xiàn)代教育技術(shù)綜合實訓(xùn)》調(diào)整為《現(xiàn)代教育技術(shù)學(xué)科實踐項目專題》,前者主要是以指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計為主進(jìn)行教學(xué),后者將結(jié)合中小學(xué)校信息化教育的變化來設(shè)置實踐專題,如創(chuàng)客教育等。第二是新增了一些課程。如《Python程序設(shè)計語言》,開設(shè)這門課程主要是考慮到邊疆地區(qū)中小學(xué)校今后信息技術(shù)課程內(nèi)容的變化(當(dāng)前有些發(fā)達(dá)地區(qū)的中小學(xué)校已經(jīng)開設(shè)了Python這門課程),現(xiàn)代教育技術(shù)專業(yè)學(xué)生盡早掌握這門語言的學(xué)習(xí)對于他們今后的職業(yè)生涯會有一定的幫助。第三是調(diào)整部分課程的課程類型,并重新梳理內(nèi)容。如《網(wǎng)絡(luò)教育應(yīng)用》這門課程之前是選修課,且以理論為主,調(diào)整后將其保留并設(shè)為必修課程,且以實踐操作為主,如校園網(wǎng)的設(shè)計、開發(fā)與維護(hù),慕課平臺的搭建等。第四是刪減技術(shù)類的選修課程,原課程設(shè)置中有多門選修課程且有些課程之間是有重復(fù)的,如《電視節(jié)目編導(dǎo)與制作》、《教育電視節(jié)目制作》這兩門課程對于現(xiàn)代教育技術(shù)專業(yè)來說,最主要是掌握教育電視節(jié)目的制作(主要以與教育教學(xué)有關(guān)的微電影的制作為主),且在必修課程中已有《攝影攝像技術(shù)及后期編輯》作為前期課程作支撐,所以不需再設(shè)置《電視節(jié)目編導(dǎo)與制作》,同時將《教育電視節(jié)目制作》改為《教育類微電影制作》。原課程體系中技術(shù)類選修課程太多,且課程與課程之間的聯(lián)系不是很緊密,導(dǎo)致學(xué)生學(xué)得雜而又學(xué)得不精,故最終只保留了四門技術(shù)類的選修課程。通識類與實踐類的課程根據(jù)學(xué)校的要求基本沒有做調(diào)整,只是根據(jù)相關(guān)規(guī)定,在實踐類課程增加了第二課堂教學(xué)實踐(主要包括綜合素養(yǎng)模塊、社會實踐模塊、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)模塊等)。
關(guān)鍵詞:問題學(xué)生;學(xué)生數(shù)據(jù)分析;教育教學(xué);教學(xué)質(zhì)量
一、教學(xué)改革背景
因材施教長期以來備受教育界的推崇,但是其實施有大的難度[1]。在教育教學(xué)中,教育人員難以全面準(zhǔn)確地了解學(xué)生,導(dǎo)致對學(xué)生教學(xué)和管理效率低、難度高。以問題學(xué)生為例,其是指那些與同年齡段學(xué)生相比,由于受到家庭、社會、學(xué)校等方面的不良因素的影響及自身的因素,從而導(dǎo)致在思想、認(rèn)識、心理、行為、學(xué)習(xí)等方面偏離常態(tài),需要在特殊幫助下才能解決問題的學(xué)生[2]。主要表現(xiàn)在品德、學(xué)習(xí)、行為、心理等方面,如大學(xué)生中較為常見的心理健康問題和厭學(xué)問題[3]。下面以大學(xué)生心理健康為例展開討論。研究數(shù)據(jù)表明,大學(xué)生心理問題嚴(yán)重影響大學(xué)生的健康,據(jù)統(tǒng)計有20%至30%的大學(xué)生存在心理問題,其中有10%的心理問題障礙嚴(yán)重,直接影響日常學(xué)習(xí)和生活,嚴(yán)重的心理健康問題甚至引起校園暴力和自殺行為[4]。并且,心理健康與學(xué)生自身的出勤率、考試成績等客觀指標(biāo)存在密切的關(guān)系。丁澍等基于某重點理工類高校2002級學(xué)生入學(xué)時的心理健康調(diào)查表結(jié)果及大學(xué)成績,用數(shù)理統(tǒng)計方法分析入學(xué)時的心理狀態(tài)等屬性數(shù)據(jù)對大學(xué)各個時期平均成績及各類課程平均成績的影響[5]。結(jié)果表明:存在心理問題的學(xué)生成績顯著低于正常學(xué)生,心理健康是大學(xué)階段取得較好成績的重要保證。考試成績的波動會極大影響大學(xué)生的心理健康,而心理健康反過來又阻礙了考試成績的提高。目前各大高校對大學(xué)生的心理健康問題均投入了大量的人力物力[6]。以筆者所在的深圳大學(xué)和武漢大學(xué)為例,主要包括:輔導(dǎo)員、班主任、心理班委、心理健康咨詢中心等。但是,這些基于人力的管理模式存在以下幾點問題:(1)學(xué)生基數(shù)龐大,有限的人力難于顧及到所有的學(xué)生。高校的師生比基準(zhǔn)為1:14,但較少高校能符合這一標(biāo)準(zhǔn)。針對專任教師數(shù)量超過1000名的重點大學(xué)統(tǒng)計結(jié)果表明,245所中僅有41所(占比16.7%)大學(xué)師生比在1:14之內(nèi),其余83.3%的高校高于此數(shù)。投入到大學(xué)生心理健康問題上的師生比則更少[7]。(2)管理人員難于獲取到學(xué)生的全部信息,依靠人力檢查的方式對大學(xué)生的判定較為困難。(3)發(fā)現(xiàn)學(xué)生心理問題具有遲滯性,發(fā)現(xiàn)時學(xué)生已經(jīng)具有了很嚴(yán)重的心理問題。(4)作為最為了解和關(guān)心學(xué)生本人的父母等親屬往往被排除在外,構(gòu)成了嚴(yán)重的信息不對稱[8]。以上各種因素減弱了高校對心理健康問題學(xué)生教育教學(xué)效果。隨著現(xiàn)在計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等計算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)可以自動、快速、準(zhǔn)確地提取和分析數(shù)據(jù)中所隱藏的信息,從而提高人類進(jìn)行管理和決策的效率[9][10]。如何準(zhǔn)確高效的評價、分析、預(yù)測一名學(xué)生的狀態(tài),從而對學(xué)生進(jìn)行有差別化的管理教育,是高等教育長期以來存在的難點問題。啟發(fā)于以上分析,本文提出基于學(xué)生數(shù)據(jù)分析的教學(xué)改革,該系統(tǒng)以學(xué)生的客觀數(shù)據(jù)為主要輸入,學(xué)生的主觀數(shù)據(jù)為次要輸入,對學(xué)生的思想、認(rèn)識、心理、行為、學(xué)習(xí)等方面進(jìn)行全面的分析,實時輸出學(xué)生全方位的分析結(jié)果,進(jìn)而將結(jié)果數(shù)據(jù)反饋給輔導(dǎo)員、班主任、學(xué)生家長等,使得學(xué)校人力和學(xué)生家長互享學(xué)生信息,達(dá)到防患未然、降低問題學(xué)生比例、提高學(xué)校教育教學(xué)效果。
二、學(xué)生數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)
本部分主要簡介學(xué)生數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的框架,如附圖所示。該系統(tǒng)框架可以根據(jù)教學(xué)中的需求,擴(kuò)展到更加多樣化的數(shù)據(jù)輸入和輸出結(jié)果。該簡化框架主要分為以下幾個部分:系統(tǒng)輸入、學(xué)生數(shù)據(jù)分析、分析結(jié)果、結(jié)果接收端。
(一)系統(tǒng)輸入
系統(tǒng)的輸入可以來自于學(xué)校現(xiàn)有的學(xué)生管理平臺接口。主要有智能簽到、作業(yè)成績、實驗成績、考試成績、身體健康狀況等客觀數(shù)據(jù),以及主觀評價等主觀評價信息。1.智能簽到。學(xué)生課堂的出勤率是衡量學(xué)生課程學(xué)習(xí)質(zhì)量的很重要的因素。研究表明問題學(xué)生的出勤率大大低于平均出勤率[11]。目前大部分高校學(xué)生課堂出勤率主要靠教師在課堂上人工統(tǒng)計完成,占用了大量的授課時間。而企業(yè)中采用的非常完善的指紋簽到或者WIFI簽到系統(tǒng),如指紋簽到機(jī)和阿里釘釘,將會為高校提供可靠高效的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。且系統(tǒng)可以實時地將學(xué)生課堂出勤情況反饋給學(xué)生家長,在家長的幫助下完善對學(xué)生的監(jiān)督。2.作業(yè)成績。作業(yè)成績作為衡量學(xué)生課堂上課質(zhì)量的另一個重要指標(biāo),可以用來衡量學(xué)生知識接收效果,可以用來預(yù)測學(xué)生的掛科率,并可以為班主任、輔導(dǎo)員等提供重要的信息參考。3.實驗成績。類似于作業(yè)成績,實驗成績作為衡量學(xué)生課程實驗的一個重要指標(biāo),可以用來衡量學(xué)生知識應(yīng)用的效果。4.考試成績。考試成績作為最為重要的學(xué)習(xí)衡量指標(biāo),不僅反映了學(xué)生某門課程最終的學(xué)習(xí)效果,還可以根據(jù)具體某門課程反映學(xué)生在學(xué)習(xí)中碰到的難點。這給系統(tǒng)的綜合分析提供最為重要和直觀的客觀指標(biāo)。5.健康狀況。身體等健康因素往往嚴(yán)重地影響學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài),并最終產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。因此,其也是系統(tǒng)的重要客觀數(shù)據(jù)輸入。6.主觀評價。A-E五點指標(biāo)都是學(xué)生學(xué)習(xí)指標(biāo)的客觀數(shù)據(jù)。但是,在很多情況下,客觀數(shù)據(jù)并不能全部地反映學(xué)生存在的問題。因此,系統(tǒng)需要某些的主觀評價信息作為補充,如:學(xué)生關(guān)系、業(yè)余活動情況等。
(二)數(shù)據(jù)分析
數(shù)據(jù)分析是該系統(tǒng)的核心,其以系統(tǒng)輸入為處理對象,并從附圖中的歷史數(shù)據(jù)庫獲取歷史信息,綜合采用深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)處理等計算機(jī)技術(shù),實時產(chǎn)生詳細(xì)的分析結(jié)果。
(三)分析結(jié)果
該部分簡要介紹學(xué)生數(shù)據(jù)分析模塊的輸出結(jié)果。其中包含掛科率、出勤率等客觀指標(biāo),以及學(xué)習(xí)效果指標(biāo)、心理健康指標(biāo)等非直觀分析結(jié)果。1.掛科率。該輸出主要對學(xué)生所有課程的掛科率提供客觀的統(tǒng)計數(shù)據(jù),也可以提供學(xué)生某門課程掛科率的預(yù)測數(shù)據(jù),起到對學(xué)生、學(xué)校、學(xué)生家長的警示和參考作用。2.出勤率。調(diào)查研究表明,出勤率與大學(xué)生成績之間存在密切的關(guān)系[11]。該輸出主要對學(xué)生所有課程的出勤率提供客觀的統(tǒng)計數(shù)據(jù),起到對學(xué)生、學(xué)校、學(xué)生家長的警示和參考作用。3.學(xué)習(xí)效果指標(biāo)。根據(jù)系統(tǒng)的輸入,綜合的分析學(xué)生目前的學(xué)習(xí)狀況。包含學(xué)生的學(xué)習(xí)投入、學(xué)習(xí)效率、學(xué)習(xí)中碰到的難點等,起到對學(xué)生學(xué)習(xí)、學(xué)校管理、教師授課、學(xué)生家長監(jiān)督重要的參考作用。4.健康指標(biāo)。根據(jù)系統(tǒng)的輸入,綜合的分析學(xué)生目前的生理和心理狀況,包含學(xué)生生理健康狀態(tài)、心理問題幾率、心理問題傾向等,起到對學(xué)生、學(xué)校、教師、學(xué)生家長的警示和參考作用,以期防患于未然,降低問題學(xué)生的比例。
(四)結(jié)果接收端
1.學(xué)生。大學(xué)生自我認(rèn)知的內(nèi)部差異比較大,表現(xiàn)為不同性別、年齡、年級、政治面貌、生源地的大學(xué)生在不同的維度上的差異。可以選擇性地將部分信息定期推送給學(xué)生,讓學(xué)生對自身有很好的認(rèn)知作用。2.教學(xué)人員。可以選擇性地將信息分享給輔導(dǎo)員、班主任、課程老師、心理咨詢中心等教學(xué)人員。教學(xué)人員可以因材施教、防患于未然地對學(xué)生進(jìn)行課程、心理輔導(dǎo)監(jiān)督,改善學(xué)生學(xué)習(xí)效果,降低問題學(xué)生概率,從而從總體上提高教育教學(xué)效率和質(zhì)量。3.管理人員。將數(shù)據(jù)分享給學(xué)校的管理人員,使得學(xué)校對學(xué)校的教育教學(xué)效果和質(zhì)量有很好的認(rèn)識和監(jiān)督作用,用于持續(xù)改進(jìn)學(xué)校的教育教學(xué)方法。必要時采取有效及時的管理手段,解決教育教學(xué)中出現(xiàn)的突發(fā)問題。4.學(xué)生家長。正如前文所述,學(xué)生家長對于學(xué)生的了解和關(guān)心程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于教育人員。但是目前學(xué)生家長,尤其是大學(xué)生家長,了解學(xué)生狀況的渠道只能來自于學(xué)生自身的片面信息,嚴(yán)重的缺乏信息渠道。針對云南在校90后大學(xué)生與父母的交流現(xiàn)狀的問卷調(diào)查顯示[8]:86.53%的學(xué)生會選擇用電話與父母溝通;51.84%的學(xué)生每周都會與父母聯(lián)系;29.8%的學(xué)生會假裝同意父母的觀點;23.7%的學(xué)生與父母存在溝通障礙時會選擇放棄。因此將信息及時反饋給家長,可以在家長的參與下對學(xué)生的學(xué)習(xí)、心理、行為等方面上的監(jiān)督。從而改善學(xué)生學(xué)習(xí)效果,降低問題學(xué)生概率,從總體上提高教育教學(xué)效率和質(zhì)量。