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。

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。

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。

国际K-12阶段计算思维教育研究路径与趋势探析

计算思维作为一种普适性态度与技能,是21世纪数字化人才必备的核心素养。为科学分析近年来国际上计算思维在K-12教育阶段的研究发展状况,借助文献计量软件CiteSpace和VOSviewer对CNKI和Web of Science数据库中2013-2023年间的K-12阶段计算思维相关研究文献进行量化与可视化分析。结果表明,国内对于计算思维的研究起步较晚,在2017年后进入研究高峰期,且在研究内容上重视具体教学中落地计算思维的培养,关注教学改革与课程设计,尚未形成学术研究网络。而国际上计算思维研究较为成熟,形成了稳定的作者合作群体。在2013-2023年处于发展期,没有出现短时间内研究热度暴增的情况。国际研究既重视计算思维概念模型与教学模式等理论研究,又同时开展实证研究。国内外研究方向均逐渐深入与细化。未来研究可从计算思维培养的深度与广度、跨学科发展以及教师专业能力发展等方面入手,以加快推进本土化K-12阶段计算思维培养进程。

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。

美国2013版《K-12体育教育标准》的特征及启示

针对我国《体育与健康课程标准》在实际应用中存在的问题,以美国2013版《K-12体育教育标准》为研究对象,分析其特征和变化,认为重视学生的个体发展以及从能力入手突出运动技能的理念是美国体育课程的转变方向。以此为基础,提出促进我国体育课程深化改革的启示:整合课程目标,提高对运动技能的重视;从运动能力入手,加强各个水平阶段的衔接性;明确掌握程度,制定具体等级;建立多级课程标准,完善体育教学体系。

美国新《K-12科学教育框架》解读

美国新近发布的《K-12科学教育框架:实践、跨学科概念和核心概念》是研制新的科学教育标准的基础,同时也为科学课程开发者、科学教师、教师培训机构以及其他科学教育工作者提供重要的参考与指引。本文对美国科学教育新《框架》的研制背景、特点和主要内容进行深入的分析与解读,并结合我国科学教育的实际,指出了《框架》带来的启示。

美国3版《K-12国家体育教育标准》演变对学校体育影响的比较研究及启示

对美国1995年、2005年和2013年3版《K-12国家体育教育标准》的演变历程及趋势进行分析,并主要从国家体育教育标准的变化对美国各州体育教育、体育教师要求及学生体育活动的影响进行比较分析。美国国家学校体育标准培养目标的制定越来越明确与具体,更加注重对学生个体体育素养的培养,更加强调学生在体育中对个体和社会的行为责任,更加强调体育对学生个体成长的价值;受标准变化的影响,越来越多的州对小学、初中、高中提出了体育教育要求和每周体育课时数要求,越来越多的州允许学生在线体育学习和允许学生因疾病等情况替换、豁免、放弃体育教育,而对高中毕业生体育要求、学生健康评估与问责的州的数量没有明显影响;标准的修订对学生参与体育活动、参与体育课有积极影响,而对减少和控制学生体重超重、肥胖检出率影响不明显。启示:将学生平时体育成绩列入学生学业总成绩;制定有效措施提高体育教师专业发展质量;多途径实现体育教学;组织多样化的体育活动;建立学生"健身打卡"个人档案。

美国K-12网络教育发展的特征及启示

美国非常重视网络教育为K-12教育长远发展带来的机遇,将K-12网络教育的发展视作变革学生学习方式、推动K-12教育深度变革的重要途径,并从制度保障、师资建设、资金投入等多方面为K-12网络教育的发展提供全方位的系统支持。该文主要分析美国K-12网络教育发展的特征,包括发展目标的统合性、发展路径的多元性、发展过程的规范性以及发展支持的系统性。在此基础上探讨其对我国基础教育领域网络教育发展的启示,包括在意识层面要转变认识并明确网络教育在基础教育领域的作用指向;在规划层面要系统分析基础教育领域网络教育发展的应然、实然与必然状态;在实践层面注重支持力量的整合且强调实效。

美国K-12 STEM教育及启示

美国社会发展需要更多的STEM人才,K-12 STEM教育是提升美国国际竞争力的关键环节之一。为此,美国通过制定多层次、个性化的K-12阶段STEM教育标准,增强STEM课程融合,社会力量参与K-12 STEM教育,建立多项保障机制,强化K-12与大学STEM教育的衔接,成立专门STEM学校等措施支持和促进K-12 STEM教育。

美国K-12技术教育的工程转型：缘起、进展与启示

随着时代的发展,美国K-12技术教育内涵正在发生变化,从技术教育转向技术/工程教育形态。工程在美国K-12技术教育框架、课程内容、课程实施、教师教育等各个方面得到了体现。目前转型不仅源自美国K-12技术教育实施面临的困境,而且源自STEM教育改革的推动以及工程教育进入K-12学校的需求。美国K-12技术教育的工程转型启示我国基础教育技术课程需增设工程内容,完善现有体系,建设师资队伍。

美国K-12教育中国家外语教育目标述评

外国语是美国中小学开设的全国性核心课程之一。1996年美国颁布了《外语学习的目标:为21世纪做准备》,即“总体”目标,1999年颁布了《21世纪外语学习目标》作为总体目标的补充,详细阐述了9个外语学习的具体目标,这两个文件对全国性的外语课程教学提出了建议和指导思想。文章就这些方面的内容进行了述评,以期对我国外语课程的改革和发展提供些许借鉴。