美国K-12人工智能教育的现状及启示——以K-12人工智能倡议为例

随着美国《为人工智能的未来做好准备》和《国家人工智能研发战略计划》的发布,美国K-12人工智能教育实现了快速发展。AI4K12组织的建立以及人工智能指南的发布,为美国K-12人工智能教育的开展提供了指导和资源支持。伴随我国新一代信息技术的迅猛发展,人工智能教育引起了各界的关注。文章认为,我国在建设中小学人工智能课程标准、开发人工智能课程资源等方面,可以借鉴美国K-12人工智能教育经验,进一步完善中小学信息技术课程标准中有关人工智能部分的要求;在现有基础上丰富课程内容,深化课程层次;依据人工智能教学目标和知识内容特点,选择并设计教学活动和策略。

K-12人工智能教育的逻辑思考:学生智慧生成之路——兼论K-12人工智能教材

人工智能技术的发展推动了智能教育融入教育现代化建设,K-12人工智能教育的意义在于应用智能,培养学生的智慧。文章从K-12人工智能教育目标出发,探讨学生的智慧生成之路:以科学、技术与工程为基石,以编程能力为桥梁,培养学生的智能素养,生成智慧;以智慧的培养为目标,提出整体架构、螺旋上升式教学内容组织形式;以人工智能的学科特点与技术特点提出体验感知式情境教学与学科整合式项目教学的策略。最后,以K-12人工智能的逻辑思考分析K-12人工智能教材,以期促进K-12人工智能教育科学化、系统化开展。

中小学人工智能教育:学什么,怎么教——来自“美国K-12人工智能教育行动”的启示

2018年5月,美国人工智能促进协会联合美国计算机科学教师协会和卡耐基梅隆大学计算机科学学院启动了美国K-12人工智能教育行动(AI4K12),制定了K-12人工智能教学指南,开发了教学资源目录。K-12人工智能教学指南构建了包含5个知识主题的内容框架,设计了各主题的学习内容,按学段制定了分级学习目标,并提供了教学活动建议。教学资源目录汇集了已有的各种高质量人工智能科普资源,并依据教学功能进行了梳理、分类和标注。作为美国基础教育领域开展人工智能教育的第一个专业行动,AI4K12为我国中小学人工智能教育的开展提供了诸多启示,包括:进一步完善中小学信息技术课程标准中有关人工智能部分的标准,在现有基础上扩展修习学段,丰富课程内容,深化课程层次;依据AI教学目标和AI知识内容特点,选择并设计教学活动和策略,进一步加强AI教学策略的研究,通过利用现有AI科普资源和开发专门教学用资源的方式建设AI教育资源。

利用AutoML技术助力K-12的人工智能教育

在中小学阶段开展人工智能教育是我国基础教育发展的要求,然而,当前人工智能的普及教育面临着学科跨度大、知识储备要求高、模型训练复杂等问题,这对教学的开展提出了挑战。如何简化模型训练过程,隐藏实验细节,突出人工智能教学的主题和重点是个难题。近年随着自动化机器学习(AutoML)技术的兴起,人工智能的平民化成为现实,文章调研了AutoML技术的解决方案,确定了一种可以将人工智能的教学案例进行简化的教学项目设计流程,为K-12人工智能教育的实施提供发展思路。

美国K-12阶段人工智能课程大概念与课例设计解读

随着在K-12阶段开设人工智能课程成为推动人工智能教育的重要举措,如何在K-12教育体系中加入人工智能方面的教学内容成为国际关注的焦点。为了进一步明确不同学段人工智能课程教什么、怎么教的问题,文章首先解读了AI4K12工作组提出的人工智能教育的五个大概念,分别是:感知、表征与推理、机器学习、人机交互和社会影响。然后文章对应上述五个大概念,根据AI4K12工作组划分的四个学段(K-2、Grade 3-5、Grade6-8、Grade 9-12),以课例分析的方式考察了从课程大概念到具体教学活动的设计过程。最后文章提出我国人工智能课程设计的建议,包括设计不插电的教学活动促进学生对底层概念的理解、尝试设计与其他学科交叉的课程活动、把握从单一主题向多主题融合过渡的课程设计主线,以期为我国人工智能课程设计和相关课程标准制定提供参考。

K-12阶段人工智能课程——政府审核批准的人工智能课程图谱

由于人工智能技术代表了全球K-12学校的一个新主题领域,政府、学校和教师在界定人工智能能力并设计人工智能课程时缺乏经验。本次摸底调查通过问卷调查、访谈等方法分析现有K-12教育中政府审核批准的人工智能课程,包括课程开发和审核机制、课程整合与调整、课程内容、学习结果与课程实施。研究分析发现,主要考虑的因素包括指导未来扶持政策的规划、国家课程或机构研究方案的设计以及人工智能能力发展的实施战略。通过对全球政府审核批准的人工智能课程设计、内容和实施现状的摸底,有助于我们对K-12阶段人工智能教育的理解。报告旨在鼓励创建支持性工具和框架,以实现人工智能能力指导框架的开发。

我国K-12工程教育的角色定位、价值取向和实现路径

随着时代发展对教育提出新的要求,K-12工程教育逐渐受到关注,被视为回应社会需要和培养综合创新人才的重要举措。然而,我国K-12阶段工程教育基础比较薄弱,对其认识尚不成熟,如何实施尚不明确。该文以“应该实施K-12工程教育”为前提,首先从抽象层面提出K-12工程教育应该以一种实践性教学模式的形式存在,这是工程教育固有特点和当前教育发展脉络共同决定的。接着,逐渐过渡到实践领域,提出实施工程教育应遵循的多元价值取向,作为实践的内部引领。最后,基于此系统地探讨了工程教育的实现路径,主要包括提倡结合实际情况因势利导,注重采取具体措施,利用K-12工程教育促进跨学段衔接沟通,并实现跨领域教育共生。

美国当代K-12教育改革中的公众参与

20世纪90年代以来,美国通过一系列的改革措施在一定程度上提高了K-12教育的质量和学生的学业成就。然而,批判的声音和抗议运动也随着这场教育改革进程中所逐渐暴露出的弊端而出现。从学者到普通民众、从社会团体到个人的美国“公众”演绎了一场针对K-12教育改革的批判。借助“公共领域”的理论视角考察美国教育改革过程中公众参与的实践可以发现,成熟发达的公共领域是美国公众进行批判并导致K-12教育改革转向的社会基础。

人工智能课程发展的世界图景

2022年2月,联合国教科文组织发布了题为“K-12人工智能课程:政府认可的人工智能课程图景”报告,意在以全球视野从课程开发主体、课程内容组织、课程教学实施、课程评价建议四个方面分析官方认可的人工智能课程发展现状。从世界范围看,人工智能课程的发展尚处于起步阶段,课程发展过程中应处理好政府主导与多方参与的关系、学科立场与素养立场的关系、课程独立与课程融合的关系、课程评价鉴别与育人的关系、课程质量与外部保障的关系,以促进人工智能课程的高质量发展。

美国K-12数字素养教育研究——以加利福尼亚州的实践为例

文章利用网络调查法梳理了美国K-12数字素养教育的现状,并利用案例分析法分析了美国加利福尼亚州的K-12数字素养教育实践及其保障。文章认为加利福尼亚州的K-12数字素养教育的成功经验值得我国借鉴,并提出我国要重视数字素养,构建数字素养可持续发展保障体系;依据标准设计,设立多元数字素养教育主题资源平台;分层开展教学,培养学生循序渐进学习数字素养技能;家校社会协同,共同为学生创造良好的素养培育空间四个建议,以供我国K-12数字素养教育工作者参考与借鉴。

K-12机器人教育企业师资需求研究

随着全民智能教育时代的来临,机器人教育领域迎来了新的发展契机,但也面临着专业师资结构性紧缺的难题。为了厘清K-12机器人教育企业师资的需求,采用内容分析方法分析了“前程无忧”招聘网站上的445条机器人教育师资招聘信息;发现整体上教育培训行业对机器人教育师资需求旺盛,工作地点集中在一线城市,岗位以课程教学和综合管理为主,薪资水平普遍高于高职毕业生平均水平,准入门槛为大专以上,录用专业来源相对宽泛,重视师资职后技能培训;同时机器人教育师资供给存在结构性矛盾,亟待破解。基于分析结果,从扩大招生、课程体系、教师水平、教学条件、学生素质、产教研学融合等方面提出了机器人教育专业师资培养建议。

英国K-12阶段计算思维教育分析与启示

计算思维作为学习者应对未来社会科技快速变革的必备能力,受到各国教育界的高度重视,并纷纷将其纳入国家课程标准,加大了相关教育投入力度。英国作为教育信息化较为发达的国家之一,较早关注到儿童计算思维的培养,并在计算思维教育方面取得不少实践与研究成果。文章梳理了英国在K-12阶段计算思维教育的政策与投入,介绍了英国的计算思维教育评价方式,并从课程标准、教材与跨学科教学等方面分析计算思维的教育实践。在此基础上,我国对K-12阶段的计算思维教育应积极整合校内外资源搭建计算思维教育平台,完善信息科技课程评价,重视教师培训,并在多学科中培养学生的计算思维。

K-12教育中通过编程培养计算思维的导图绘制——基于系统文献综述的概念模型

通过编程培养计算思维引起了越来越多的关注,该领域的学者认为,计算思维是发展21世纪技能的理想媒介,因此,世界各地都提倡K-12,相关研究迅速增加。然而,研究表明,关于计算思维的研究与教育实践中存在诸多挑战。此外,由于缺乏整体规划,人们尚未全面理解计算思维领域存在的挑战及计算思维课程的发展。因此,本研究的目的是在系统文献综述的基础上开发一个概念模型,绘制K-12教育领域中通过编程培养计算思维的导图。基于对101项研究的综合分析和对计算思维领域的识别,本研究提出K-12教育中通过编程培养计算思维的概念模型。该模型包括6个计算思维领域(知识库、学习策略、评估、工具、因素和能力建设)及其相互关系。该概念模型有助于了解计算思维领域,并为未来研究打下基础。此外,该模型支持将计算思维整合进K-12教育实践中,为教育政策制定者和研究人员提供资料,并使研究、实践和政策结合得更加紧密。

全球K-12教育创新实践与趋势——来自非营利组织HundrED的研究

各国教育工作者都在积极探索教学方法与模式的创新变革,以保证教育教学工作正常进行。芬兰的非营利性组织HundrED,一直致力于发现、研究和推广全球K-12教育领域富有影响力和可扩展性的教育创新。从2017年开始,HundrED每年定期发布《HundrED全球教育创新集》报告,报告汇集了100项来自世界各地的K-12教育领域最具影响力和可扩展性的教育创新实践。2021年11月,第五份报告《2022年HundrED全球教育创新集》出炉,展示了支持教师专业发展,加强社区和学习环境建设,教授21世纪技能以及强化教育公平、机会和包容方面的实践。对报告进行解析,可帮助我国K-12教育领域工作者把握世界教育发展趋势,开拓教育创新视野,探索教育创新发展路径,以建设更加高质量、和谐、公平的教育体系。

人工智能教育资源建设:基于“连接学习”教育资源库的探析

随着诸多技术走进学校课堂,人工智能也逐渐受到教育工作者的重视。为了使人工智能在教育领域发挥最大的作用,联合国教科文组织及许多国家的教育平台对人工智能的相关资源进行了开发与汇总。文章主要聚焦当前面向K-12教育阶段的“连接学习”人工智能教育资源库,对资源库中的内容从基础知识、技术的应用与实践两方面进行阐述,结合当前我国人工智能教育资源的建设现状进行分析并提出三点建议,以期为我国相关教育研究提供一定参考。

基于人工智能的教育应用及其对中国教育公平的意义

文章对现阶段人工智能在国内教育的应用做了深入的调查研究。研究表明,虽然大多数受访者不经常使用这些基于人工智能的应用,但他们仍然满意这些应用,并对这些应用的未来充满信心。同时,大多数受访者认为这些基于人工智能的教育应用是对传统教育的重要补充。这些调查结果对中国的教育机构、教育相关类公司和教育工作者具有重要的启示:基于人工智能的教育应用具有良好的社会基础和广阔的发展前景。如果国内的教育机构能够更大规模地开展这些应用,特别是K12型慕课,将对中国的教育公平做出重要贡献。

计算机科学教育:人人享有的机会——美国《K-12计算机科学框架》的特点与启示

《K-12计算机科学框架》提出了新时期美国K-12计算机科学教育的发展愿景及实现路径,明确了计算系统、网络和互联网、数据和分析、算法和编程、计算的影响等五大核心概念,提出了创建全纳的计算文化、通过计算开展合作、识别和定义计算问题、发展和使用抽象思考、创造计算产品、测试和改善计算产品、计算的沟通等七大核心实践,提出了计算机科学和学前教育重要理念的整合途径。推进我国计算机科学教育,应提高中小学计算机科学课程地位,在学前教育中恰当引入计算机科学教育,注重中小学计算机科学课程的系统性与实践性,强调重视计算机科学教育研究及其成果运用。

全球视野下美国K-12混合与在线教育的现状与未来——与K-12在线教育国际联盟副主席艾雷森·鲍威尔博士的学术对话

混合与在线教育的浪潮正以前所未有的方式引发K-12教育系统的变革,认识国际K-12混合与在线教育的推进现状并把握其未来发展趋势,对于我国基础教育教学改革具有重要现实意义。美国K-12在线教育国际联盟副主席艾雷森·鲍威尔博士围绕K-12混合与在线教育的现状和未来发展趋势,重点探讨了数字化教育资源的开发和共享模式、市场机制、资助模式、教师发展培训等普遍性和根本性问题。在美国及全球多个国家,K-12混合与在线教育在教育市场中利用竞争优势满足了受教育者的需求,提高了教育服务的活力和质量;基于绩效表现评估的资助模式是国际K-12混合与在线教育的一个有益尝试;混合教育更容易被大多数学生所采纳,而全日制在线教育则更受有特殊需求的学习者青睐;教育资源的均衡分配、政策和资金的支持、教师培训以及教育信息化领导力等问题是影响K-12混合与在线教育持续发展的关键性问题。

国际K-12体育教育信息化的实践及启示

对英国、美国、澳大利亚等发达国家的体育教师利用信息技术辅助体育教育的案例展开分析。结果显示:当前国际K-12体育教育中常用的教育信息技术设备包括视觉设备、听觉设备、运动知觉设备和多模式混合设备。在体育教育中运用可穿戴设备、录播设备、应用程序、社交媒体等信息技术能够激发学生的体育学习兴趣,促进学生的体育参与。研究指出:今后我国推进基础教育阶段体育教育信息化改革进程中,应转变发展理念,重视信息技术在体育教育中的价值;关注新技术的发展与应用,促进新兴技术与体育课程的整合;以专业发展为目的,提升体育教师信息素养;以需求为根本,明确体育教育信息化资源建设的方向。

以“学习进阶”方式统整的美国科学教育课程——基于《K-12科学教育框架》的分析

2011年7月,美国颁布了《K-12科学教育框架:实践、跨领域概念和核心概念》,其内容对美国科学教育产生了深远影响,其中最大的特色就是以"学习进阶"方式统整科学教育课程。其课程主要特点为:围绕学科核心概念、跨领域概念和科学与工程实践展开,突出核心概念在课程中的地位;注重进阶,课程连贯性强;突出科学与技术实践,实践性强等。