海淀区作为北京教育发展的强区，以教育信息化助力教育现代化是持续的区域战略。2014年颁布《海淀区智慧教育中长期发展规划(2014-2020年)》后一直致力于智慧教育建设中。作为教育部“十二五”期间的“教育信息化试点区”，在教育软硬件环境建设方面有突出贡献。2018年1月2日，海淀区被评为“教育部第一批教育信息化试点优秀单位”，这是对我区一直以来高度重视和率先发展教育信息化工作的充分肯定。新中高考改革和云计算、物联网、大数据、人工智能的发展，我国教育信息化开始进入以“推动信息技术和教育实践的深度融合”为核心理念的“教育信息化2.0”新时代下。当然，为了适应人工智能时代的教育发展，还迫切需要不断提高广大中小学教师的技术素养，以适应教育信息化2.0时代人工智能技术进入课堂教学的现实需要。

《教育部关于第一批教育信息化试点验收结果的通报》

一、 政策要求：中小学开展人工智能教育势在必行

近年来，人工智能得到迅速发展进入新阶段，各国尤其是发达国家高度重视人工智能相关技术与产业的发展，加大对人工智能的科研投入。我国于2017年发布《新一代人工智能发展规划》中明确提出智能教育的概念，指出：未来要利用智能技术加快推动人才培养模式、教学方法改革，构建包含智能学习、交互式学习的新型教育体系;要开发立体综合教学场及基于大数据智能的在线学习教育平台;要开发智能教育助理，建立智能、快速、全面的教育分析系统;要建立以学习者为中心的教育环境，提供精准推送的教育服务，实现日常教育和终身教育的定制化。

我国于2018年发布的《教育信息化2.0行动计划》中明确提出教育信息化2.0行动计划是顺应智能环境下教育发展的必然选择。主要发达国家均已意识到新形势下教育变革势在必行。要大力推进智能教育，开展以学习者为中心的智能化教学支持环境建设，利用智能技术加快推动人才培养模式、教学方法改革，探索泛在、灵活、智能的教育教学新环境建设与应用模式;完善课程方案和课程标准，充实适应信息时代、智能时代发展需要的人工智能和编程课程内容。

《北京市教育信息化三年行动计划(2018--2020)》中提出进一步推动信息技术与教育教学深度融合创新发展，全面提升师生信息素养与创新能力;建立教育信息化融合应用示范基地，推动形成一批融合创新应用系统、应用基地和应用人才;推动教师主动适应信息化时代变革，有效运用信息技术开展教育教学，研究教师信息技术能力评价指标体系，开展信息技术培训，提升学校管理者信息素养。

二、 工作思路：中小学人工智能教育师资要先行

百年大计，教育为本;教育大计，教师为本。我国于2018年正式发布新中国成立以来党中央出台的第一个专门面向教师队伍建设的里程碑式政策文件——《关于全面深化新时代教师队伍建设改革的意见》，其中指出到当今世界新一轮科技和工业革命正在孕育，教师队伍建设还不能完全适应;到2035年，教师要能够主动适应信息化、人工智能等新技术变革，积极有效开展教育教学;要大力振兴教师教育，不断提升教师专业素质能力，全面提高中小学教师质量，建设一支高素质专业化的教师队伍。

要建设一支高素质专业化的教师队伍，迫切需要加强教师基本素养的要求。综述分析繁多教师教育理论，发现技术素养是现代教师的基本素养之一。教师技术素养主要是指教师对现代技术的认知、理解、评价和应用能力。根据美国《国家技术教育标准》对技术素养的定义：技术素养是指使用、管理、评价和理解技术的能力;而国内一些专家学者对技术素养的定义则更宽，它包括了对技术的全面理解与应用的能力，还包括辨别不同技术及其用途的能力等等。教师技术素养包括：一是技术知识的认识程度。技术知识是技术素养不可或缺的。教师技术知识基础的牢固决定了在其教学工作中的应用程度。二是技术思想的理解程度。技术思想是技术本身所固有的思维方式，现在人工智能的算法、原理和设计等。三是技术能力的发展程度。教师技术行为能力是技术素养的核心，反映在教育教学实际工作中，就是运用技术思想和方法处理工作中遇到各种现实问题，表现为一种运用技术综合解决问题的能力。

技术素养是现代教师职业的基本要求。海淀区深刻认识到教师技术素养提升的重要意义，多年坚持开展教师技术素养培训工作，并将此项工作纳入到教师继续教育之中，成为海淀教师教育的一大亮点工作。近年来，在区教科院的组织领导下，又率先建设人工智能实验室，旨在开展教师技术素养培训，不断提高教师永远运用人工智能技术开展教育教学能力与水平，为人工智能教育进学校、进课堂做好条件师资准备。

三、 实践推进：人工智能教育理论培训与实践操作并举

早在2012年，海淀区就对教育信息化发展方向与重点进行了调整，成立智慧教育办公室，成立海淀区教育信息化建设领导小组，组织专家制定智慧教育中长期发展规划，全面部署教育信息化建设工作。2013年以来，海淀区智慧教育顶层设计全面完成，体制机制日益健全，基础设施和网络环境建设成效显著。信息技术在教育管理和教学中的应用逐步展开，智慧教育呈现出全局性发展和协同推进的良好局面。我区于2018年完成了《海淀区智慧教育中长期发展规划(2014-2020)》工作内容落实和发展的调研与评估工作，编制了《海淀区教育信息化发展水平评估报告》和《海淀区中小学智慧校园标准化发展研究报告》，立足掌握现状，呈现优势，发现问题，为建构新规范和形成新决策提供有力支撑。

《海淀区智慧教育中长期发展规划(2014-2020年)》

1、 建立旨在提高教师技术素养的创新实验室

1) 人工智能教学联合实验室

功能定位：实验室是以海淀区教育信息化现状建设为基础，以人工智能与教育领域的探索研究、示范应用为建设目标，通过打造软硬件设施支撑人工智能教育、教学、探究活动的开展，进行整体规划建设。该实验室是一个综合实验室，语音识别、人脸识别、虚拟现实、物联网技术、增强现实、人工智能等新技术均整合在此空间，它将与其他智能实验室紧密配合。人工智能教学联合实验室具备技术研发功能，成为人工智能技术应用研发中心，成为教育改革“实验田”，另外，实验室也具有推广示范功能，我们及时将该实验室工作模式面向学校进行推广前的“实验田”。

环境建设：该实验室分为功能区、授课区、互动体验区、智能产品展示区、智能信息系统。功能分区包括：智能签到、展示及班级显示子系统，智慧课堂教学、互动子系统，物联网智能控制子系统，大数据分析子系统，VR教学研究子系统，听见实时翻译显示子系统，智慧微课平台应用，人工智能相关体验应用。

主要功能：师资培训、技术研发、实践体验、产品展示、教材研发等。

2) 智能交互技术实验室

功能定位：该实验室是在通过STEAM教育实现(科学,技术,工程,艺术,数学)集多学科融合教学、探索创新人才培养有效途径的理念下建设的。实验室配备工具配件、开放资源和协作交互空间，通过课程、工作坊与竞赛的方式支持教师开展创客活动。在实验室师生可以直面问题，进行大胆创意，自主构思，通过对智控系统的进行编程、对传感器以及电机智能控制，创造出具体作品，达成真实的创造任务，完成设计。

环境建设：实验室提供了互联网开源软硬件平台、开放实验场所、加工场所、产品设计场所、配件供应场所，交流展示场所。实验室由工具配件区、套件加工区、创作活动区、作品展示竞赛区4个区域组成。

主要功能：师资培训、技术验证、实践体验、教材研发等。

3) STEAM创新实验室

功能定位：该实验室重视中小学校STEM教育，加强STEM教育课题学校和实验学校建设，引导学校研发STEM教学资源，建设STEM课程，打造STEM教育示范性学校和培训基地，服务STEM教育交流、宣传和推广工作，参与或承担其他STEM教育项目研究等工作。主要发挥研究、培训、研发、服务和评估等五大功能，即整合国内外教育资源，协同开展研究;打造国际教育资源的整合平台、学校之间的交流平台、企业与学校的合作平台;研发未来学校构建的相关标准、课程及产品;为政府和学校提供决策参考、实践指导等服务;多方位、系统性评估学校发展，评建结合，以评促建。

环境建设：该实验室分为讲授区、学习区、互动设计区等。

主要功能：教师培训、课程研发、课题研究、技术应用、评估指导等。

4) 虚拟航天技术实验室

功能定位：在航空航天科学教育研究和实践基础上，结合海淀区中小学教师与学生的特点，通过培训实践和应用体验，让教师深刻理解航空航天事业的意义、原理和工作机制，全面建立航空航天科学知识体系，掌握航空航天关键科技知识;锻炼提高教师在航空航天特别是科学教育中涉及的理论与实践领域相关课题的研究能力;锻炼提高教师将看上去“高大上”的航空航天知识普及、转化和与日常科学问题融合的科普传播能力。通过培训与体验让师生走近航空航天、参与太空科学，让科学教育更前沿、更有效、更有趣。

环境建设：该实验室分为讲授区、学习区、技术应用互动区、虚拟体验区等。

主要功能：师资培训、课程研发、课题研究、技术应用、实践体验等。

2、 开展中小学教师人工智能技术素养系列化培训

人工智能教育即是指为适应智能社会而发展的新型教育形态，其目标是培养具有引领智能社会发展、创新智能科技形态、建构智能社会文化的高素质社会公民。人工智能教育将升级、优化、融合现有的教育系统，并在教育目标、课程体系、教学环境、教学方式、教育评价等全部要素上推进现有系统的发展。海淀区针对教师技术素养的现实，集中选择开展人工智能技术素养培训，精心打磨师资培训课程，包括互动教学、精准分析、智慧微课、虚拟现实教学、增强现实教学、人工智能教学、教学设计等内容。其中，基于人工智能教学联合实验室开展了人工智能在教育领域中的探索与应用。通过对人工智能教育的理论和实践经验，探索人工智能在教育教学中的作用，具体了解人工智能在教育中的发展与现状，通过实际案例学习人工智能教育的教学设计方法，能够将人工智能技术与学科融合，形成自己的智能教学设计。课程包括：人工智能教育环境基础、人工智能教育与创新人才培养、人工智能教学案例观摩、人工智能教学实验室V1.0核心技术与展望、人工智能与学科教学融合发展实施策略、人工智能与学科教学融合发展实施策略、培训成果智能展演专场等。自2018年4月到2019年11月，已培训八期近200名全学科教师，涉及学校百余所，培训成果包括人工智能教师培训视频课程、成果图集、优秀教学设计、优秀学员、反馈数据报告、会议纪要等，此项工作及成果的积累都将为今后全区推行人工智能培训具有重要的借鉴意义。

基于智能交互实验室开展从计算思维、课堂教育技术创新应用、创客、三维编程等多方面培训活动，为全区师生提供系统的标准化的交互技术培训学习服务，同时为全区师生来实验室进行技术学习交流提供服务，力争把交互技术实验室建设成全区师生共享技术与创新创意的智慧高地。主要课程：教学创新工具与应用：平板教学及方式、学科APP应用、虚拟现实课堂教学应用;计算思维入门培训：编程与计算思维的关系、命令与语序、编程在日常生活中的应用;创客教育培训：创客技术及发展、创客空间建设、家庭安防设计、小区车辆出入管理设计、智能护理设计;三维编程培训：VR技术及发展、三维编程的角色编程控制、模型库使用、arduino主板编程控制。

基于虚拟技术实验室开展中小学航空航天知识实践研究的知识体系和课程编写，依托航空航天知识研修资源设计多形式活动。在此基础上对教师进行系统培训，形成培训课程、讲义与教师端、学生端知识手册，探索、建立培训认证标准和体系，并通过航空航天科学课展示活动、学生征文、国内外航天科学教育研讨等形式对培训效果进行检验和评估。培训课程的知识体系主要由以下模块构成：模块一《我们的宇宙》，知识点由宇宙的起源、基本构成、恒星行星，太阳系及人类认识宇宙的历史等组成;模块二《飞出地球村》，知识点由火箭飞行的原理、古代火箭和万户飞天的尝试，宇宙探索的意义等组成;模块三《中国天梯》，知识点由载人航天工程和神舟飞船，中学生科普小卫星和商业航天等组成。共计开设8个模块课程。

基于STEAM实验室开展STEM理念下的协作式学习实践。该课程学习国际前沿STEM教育理念，通过现场体验STEM教学活动项目，实践STEM课堂上的协作式学习。培训分为两个维度：一个维度是工作坊式的实践课程，包括《基于物联网技术的中小学实验探究(Labdisc)》、通用技术课程《F1 in school》、《Runbot工程实践课程》等;另一个维度是基于STEM+理念下的学习实践系列课程，包括《STEM跨学科理解与实践》、《基于“STEM+计算思维”的教学产品智能化控制》、《教育装备支撑下的学科教学实践研究》等。

3、 推进人工智能教育进入中小学的实践研究

1)2019年新媒体新技术教学应用研讨会

海淀教科院承办了央馆2019年度的“新媒体新技术教学应用研讨会暨第十二届全国中小学创新课堂教学实践观摩活动”。全国范围内选拔出的人工智能现场展示课共6节，其中海淀区教师上了5节，并且和另外两位海淀区的说课教师均获得上课一等奖和说课一等奖。获奖教师其中有三位均为海淀区人工智能教育培训班优秀学员。

2)海淀区中小学大赛

海淀区自2017年开始，与网易股份有限公司合作，共同创立了“海淀区中小学“智慧杯”计算机程序设计大赛”。首届“智慧杯”计算机程序设计大赛以“科技改变生活”为主题，旨在有效帮助中小学生打破常规思维方式，注重逻辑思考，让学生们尝试体会使用程序设计语言，获得逻辑思维能力的提升以及思维方式的改变。大赛共征集有效作品130件，涉及全区中小学30余所，历经专家评审工作小组的初评、复议和技术测试等环节，共32名选手入围展示、答辩的决赛环节。经过评委综合评定，10件作品获得一等奖、22件作品获得二等奖、62件作品获得三等奖，6所学校和单位获得组委会颁发的“最佳组织奖”证书。

3)未来学校发展展示与研讨活动

2017年5月，海淀区教科院还与中国教育科学研究院合作举办了主题为“数据驱动的课堂革命”的未来学校发展展示与研讨活动，围绕“课堂改革”、“前沿科技”、“数据融合”、“实践创新”展开教师交流互动活动，海淀区教师为大会提供了110节优秀学科科课，而这些课程集中反映了广大教师在现代教育技术应用方面取得的重要成果。从STEM教育、空间课程技术的融合、课程创新、空间课程、项目式学习等方面全方位、多层级地展示了海淀区教师的教学风采。

4)2018海淀区人工智能创新教育论坛

2018年7月我区在国家会议中心顺利举办“突破·合作探究与实践创新——海淀区人工智能创新教育论坛”，在“人工智能进课堂教学实践分享”环节，八一学校的丁洪山、中国人民大学附属中学实验小学的田迎春两位老师分别登台说课，将《语音台灯》与《智能家居系列之人工智能控制》两节人工智能课堂教学设计、实施过程、教学反思向与会者进行了展示与分享，让与会者更直观地了解了海淀中小学人工智能相关课程的研究情况与真实的效果反馈，这两位老师正是通过人工智能二期培训班涌现出的优秀学员。

5)人工智能教材与论文发表

人民教育出版社和地图出版社联合出版的新课标《高中(2017版)人工智能》教材，核心作者均为海淀区人工智能教育实验校的主力教师。并于2019年通过教育部教材初审。教材分为人工智能概述、人工智能技术基本原理、人工智能领域应用、人工智能发展和项目评价共5个方面。

海淀区教科院的业务人员参与编写了由南京师范大学牵头负责的《高中人工智能教材》，教材已经在审核中。教材分类理论部分和实践部分，通过一个个任务来帮助学生掌握人工智能的技术。

海淀教科院的人工智能教学成果《海淀区中小学人工智能教育发展之路》发表在核心期刊《中国电化教育》杂志上，文章对海淀区中小学信息技术课程基础与现状、中小学人工智能教育的课程设置、海淀区中小学人工智能课程实施案例进行了全面阐述与分析。

海淀区教科院下属教育网络数据中心带领编写的2017、2018年的《中国人工智能教育(基础教育)发展报告》一边呈现了海淀区的研究成果，一边呈现了全国学术研究成果。报告从人工智能教育的发展环境、基础教育阶段人工智能教育生态环境、基础教育阶段人工智能课程发展、基础教育阶段师资发展对人工智能教育的影响、人工智能教育在基础教育阶段的设施环境发展状况和人工智能教育在基础教育阶段的发展趋势进行了全面的介绍。

四、 经验成果：人工智能培训显著提升教师素养

基于智能交互实验室的互联网技术、移动通讯技术、显示技术、编程技术和数据采集等技术，组织全区两百多名教师参加中小学教师教育技术创新试验研究，学员们通过课程设计、动手组装、编程实践、合作探究等研究过程，完成技术理论与教学实践相结合的研究任务，在试验研究中不断改进，不断成长。在培训后，有的教师回校开设相关课程，有的带领学生进行活动，其中，首师附小的刘硕老师带领学生获得了2017年世界机器人大赛小学组亚军，健翔学校的张轩老师带领听障学生获得了北京市中学生机器人智能大赛一等奖。

海淀区率先建设人工智能实验室，精心研发适合一线教师的培训课程，组织教师进行成果汇报，将好用的人工智能应用包括教学评测、教学管理、教育理念、教学方式、教学内容和教学评价的现代化等应用分享给教师。积极开展人工智能教学实践研究，设立实验室建设试点校，依托实验室开展群体课题，这种以通识技术教育和紧贴一线教师教学的培训内容、教师活动、学校建设以及同时举办编程大赛，能有效提高教师和学生新时代信息技术应用能力和信息素养，让教师不再是新技术“文盲”，进而通过自己对学生潜默移化，以区域整体统筹和学校个性主动探索对海淀区教师整体提升带来很大益处。

基于人工智能创新实验室的建立，以研究为基础，以培训为手段，着力从课程结构建设、学习方式变革、学习空间创建、教育技术应用、学校组织形态变革等方面开展实验探索，为新时代未来学校建设提供理论支持、整体解决方案、评估与实践指导。海淀区以人工智能为核心的教师技术素养培训，积极回应信息时代的现实需要，提升了教育技术对教育改革的影响力和推动力，助推海淀教育教育信息化、现代化的道路上不断前行、不断创新。

五、 专家点评

在技术改变生活的现代社会里，作为学生发展的引路人的中小学教师要必须积极行动起来，组织、引导师生去了解人工智能，学习人工智能，应用人工智能，从而带领学校与时俱进，获得更好的发展与提升，也为创新人才的培养创造良好的环境和条件。海淀区开展人工智能教师师资培训项目关注基础教育阶段的人工智能教育，并将重点聚焦于中小学人工智能教师培训的课程体系研发，这无疑对中小学教育改革具有重要借鉴意义。

人工智能教育从师资培训开始，这将有助于在中小学阶段开设人工智能课程，海淀区举措无疑是具有前瞻性的重要举措。这对弥补当前中小学人工智能教育开展的基础相对薄弱，缺乏有效的、覆盖新一代人工智能知识体系的课程规范，具有重要引领作用。希望今后在人工智能创新实验室的支持下，海淀区逐渐形成系统化的基础教育人工智能课程体系，推动构造开放性的人工智能教育环境，形成覆盖全体中小学的教育课程实施体系。

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