中小学人工智能通识教育校本实施模式探索

时间:2025-08-15

北京理工大学附属中学作为北京市科技教育特色校,始终以“科技赋能教育”为宗旨,积极探索并提炼人工智能通识教育的实施模式。自2020年起,学校开始探索人工智能通识教育的实施路径,不断调整和完善教育内容与方法,逐步形成了具有校本特色的人工智能通识教育体系。随着新课程标准和人工智能通识教育的相关政策文件陆续颁布实施,学校进一步调整和优化课程内容,让学生能够接触到最前沿的技术和理念,激发创新思维和创造力;教师通过运用人工智能技术,探索新的教学方法和策略,提高自己的教学水平和创新能力。学校在开展人工智能通识教育方面经历了几个阶段:开展人工智能通识教育的初步尝试(2020年—2022年);构建人工智能通识教育课程体系(2023年—2024年);动态调整人工智能通识教育课程(2024年至今)。


人工智能通识教育的初步尝试



人工智能通识教育的目的,不仅仅是让学生掌握人工智能的技术和方法,更重要的是培养创新思维、问题解决能力和社会责任感。因此,在开展人工智能通识教育时,要注重培养学生的综合素质和核心素养。我们从以下三方面开始了人工智能通识教育的尝试,形成国家课程渗透、校本课程加持、社团活动拔高的立体教学实施环境。


(1)信息科技(技术)课渗透编程教育。算法、算力和数据是人工智能的三大基石。编程教育是学习算法的有效途径。因此,我们在初中信息技术课上开设了图形化编程的教学单元,高中开设Python程序设计教学单元,提升学生应用信息技术解决问题的意识和能力,培养学生的计算思维。


(2)校本选修课。智能机器人是人工智能技术的一个应用领域。在人类生活中的应用也越来越普及,对人类的学习、生活和工作都产生了巨大的影响。学校开设了“智能机器人”“智能控制”等校本选修课程,探索人工智能通识教育的实施路径。培养学生良好的信息素养、创新精神和实践能力。


(3)社团驱动拔高。依托智能机器人、智能控制等社团开展人工智能通识教育。这些社团从学生个性特长发展的需求出发,以人工智能技术应用为主,以项目式学习方式开展活动,充分发挥学生的主观能动性,提升学生综合应用所学知识解决实际问题的能力;通过机器人竞赛活动,促进学生创新能力的提升,展示学生的学习成果。


在智能机器人社团中,学生可以通过机器人的设计、搭建、编程和控制等活动,培养学生的创新能力、问题解决能力和团队合作意识。智能控制社团则侧重于培养学生的智能控制系统设计能力。学生需要学习传感器技术、自动控制原理等知识,设计并实现各种智能控制系统,如智能家居控制系统、智能交通信号灯控制系统等。通过这些实践活动,学生能够将所学的理论知识应用到实际中,提高自己的创新能力和实践能力。


这一阶段人工智能通识教育的特点是“兴趣导向、实践为主”,主要面向对科技有浓厚兴趣的学生,但存在覆盖面窄、系统性不足等问题。


构建人工智能通识教育课程体系



作为一所十二年一贯制的集团校,学生涵盖小学、初中和高中三个学段。为更好地落实“创造优质教育,使学生得到生动、活泼、主动的发展”的办学理念和“人文奠基,理工见长”的办学特色。学校于2023年启动了贯通课程建设项目,系统规划设计人工智能通识教育课程。这些课程分小学、初中和高中三个学段,每个学段又分奠基课程、见长课程和荣誉课程三个层级,形成连贯的人工智能通识教育体系。


1.人工智能通识内容主线课程体系


根据学校的实际情况,构建了围绕算法与控制、人工智能两大逻辑主线的小学、初中和高中三个学段的人工智能通识教育贯通课程体系(表1)。


表1 人工智能通识教育课程体系


(1)课程内容。学校根据新课标要求,依托信息科技(技术)课程,逐步融入人工智能基础内容。在信息科技(技术)课中开设了“人工智能”教学单元,主要以“体验+基本原理”为主,内容包括①基本概念:人工智能的基本概念、发展历程及典型应用(如机器学习、计算机视觉、自然语言处理)等内容。②实践体验:包括AI绘画、人脸识别、语音识别等人工智能应用体验活动,了解人工智能模型训练过程。③原理探究:了解人工智能的主要技术分支,如机器学习、深度学习等。④伦理讨论:引导学生思考人工智能的社会影响,如隐私保护、算法偏见等问题。


(2)学段目标。小学阶段:奠基课程主要让学生了解人工智能的基本概念和应用,通过一些简单的游戏和活动,激发学生对人工智能的兴趣;见长课程则开始引入一些简单的编程知识,让学生学会如何编写简单的程序控制智能设备;荣誉课程则侧重于通过小型项目设计、人工智能相关比赛等活动,培养学生的创新思维和实践能力。


初中阶段:奠基课程主要通过一些基础算法和模型的学习,进一步加深学生对人工智能原理的理解;见长课程则让学生深入学习编程语言,如Python、C++等,学会运用这些语言进行人工智能应用的开发;荣誉课程则鼓励学生参加人工智能相关比赛,提高自己的创新思维和实践能力。


高中阶段:奠基课程主要通过人工智能的核心技术和典型算法的学习,为学生打下扎实的理论基础;见长课程则通过实际项目的开发,如智能机器人、智能控制系统等,以及参加人工智能相关的竞赛活动,进一步提升学生的创新思维和实践能力;荣誉课程则为学生提供参与科研项目的机会,如人工智能高研实验室、机器人高研实验室等,让他们在导师的指导下进行深入的科研探索,提高自己的科研水平和创新实践能力。


2.开阔视野,提升学生关注前沿的“理工大讲堂”


由于国家课程中信息科技(技术)课并不能完全覆盖中小学的所有年级,为了解决人工智能通识教育覆盖面窄的问题,学校通过理工大讲堂,邀请人工智能领域的专家给全校师生做专题讲座,分享人工智能领域的最新研究成果和应用案例,让学生了解人工智能的前沿动态。如在2025年春季学期的开学第一课,邀请了中国电子信息产业发展研究院副总工程师刘权做了主题讲座“人工智能的发展现状及前景展望”;2025年2月底,邀请了清华大学新闻与传播学院的博士后余梦珑,以“DeepSeek从入门到精通”为主题,讲解了AI技术在教育场景中的落地实践。这些讲座拓宽了学生的视野,激发了他们对人工智能深入学习的兴趣。


动态调整人工智能通识教育课程



2025年3月,北京市教育委员会颁布了《北京市推进中小学人工智能教育工作方案(2025—2027年)》。2025年5月,教育部发布了《中小学人工智能通识教育指南(2025年版)》和《中小学生成式人工智能使用指南(2025年版)》,学校积极组织教师认真学习领会文件精神,对学校原有的人工智能通识课程进行了动态调整。


1.建立动态调整内容的课程更新机制


在信息科技(技术)课中增加“生成式人工智能”单元。一方面引入智谱清言、文心一言、DeepSeek等大模型工具,开展AI绘画、代码生成、训练智能体等体验式教学。另一方面构建“小学认知—初中应用—高中研究”的纵向衔接机制,如小学阶段通过AI绘画工具学习图像生成原理等活动,体验人工智能在生活中的应用;初中阶段基于大模型API开发智能问答系统,学习如何应用人工智能技术解决实际问题;高中阶段通过大模型训练具有个性化的智能体,研究大模型微调与领域适配技术。


2.建设人工智能应用的学科融合课程群


开展跨学科融合实践探索。在英语、物理、生物等学科中嵌入AI应用案例,如物理课中用机器学习分析自由落体实验数据;生物课中用计算机视觉识别植物叶片病害。学校通过市级课题“人工智能与中学物理深度融合的策略与教学模式变革研究”,以及海淀区AI人机协同双师课堂研究课题实验校契机,开展了人工智能跨学科融合的探索。


通过动态调整人工智能通识课程,学生能够接触到最前沿的技术和理念,激发自己的创新思维和创造力。借助所掌握的人工智能技术,学生能够随时随地开展学习活动,有助于学生更好地安排自己的学习时间,提高学习的自主性;有助于满足不同学生的需求,提高学习效率。教师可以借助人工智能技术,探索新的教学方法和策略,提高自己的教学水平和创新能力。


人工智能通识教育的实践反思



经过多年的实践,北京理工大学附属中学在人工智能通识教育方面取得了一定的成果,也遇到了很多问题。经过认真反思总结,我们认为,开展人工智能通识教育,需要解决好以下几个问题。


一是如何处理普及与提高的关系?普及层面需要确保所有学生掌握人工智能基础知识和基本技能,消除学生群体中存在的技术应用“鸿沟”,而提高层面则需要为有兴趣、有潜力的学生提供更深入的学习机会,如参加竞赛活动、开展课题研究等。二是如何解决不同学段课程内容泛化问题?在实践过程中,我们发现不同学段的课程内容在很大程度上是雷同的。但不同学段的学生知识储备不同、认知水平也不同,同样的教学内容在不同学段应该学到什么程度等,值得我们思考。三是如何处理“工具”与“原理”的关系?人工智能通识教育不仅要让学生学会应用人工智能技术,还要了解背后的基本原理。但在原理学习的过程中,很容易陷入“调参工程师”的误区,而没有真正理解算法的底层逻辑。四是如何解决资源短缺的问题?人工智能是一门综合性很强的学科。开展人工智能通识教育,不仅需要大量的相关资源,包括师资力量、教学资源、实验设备和软件等,对学校的硬件设施也提出了更高的要求。


实践表明,中小学阶段人工智能通识教育需坚持“普及与专业并重、理论与实践结合”的原则,通过政策驱动、课程创新和生态建构,持续优化课程设计,加强师资建设,探索更具创新性的教学模式,以培养适应智能时代需求的复合型人才。


面向未来,我们将持续反思教育内容的前瞻性、教学方式的适应性以及评价体系的科学性,确保人工智能通识教育既能紧扣技术发展脉搏,又能坚守教育本质,为学生的终身学习与适应未来社会变革奠定坚实基础。


作者单位 │ 北京理工大学附属中学

内容来源 │《中小学信息技术教育》2025年8期

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