【摘 要】时代科技力量发展迅猛，人工智能正在以空前的速度影响着我们的生活。与传统的信息技术学科教学相比，人工智能教育借助人工智能技术以多方位多层次的角度促进信息科技学科教学的新变革。以南京市建邺区中小学为例，借鉴区域化人工智能教育经验，构建信息科技智慧课堂生态模型，重点围绕中小学信息科技学科智慧课堂的典型案例展开介绍并进行分析。

【关键词】中小学信息科技；人工智能教育；智慧课堂；信息素养

【中图分类号】G434  【文献标志码】A  【文章编号】1005-6009（2023）52-0030-04

【作者简介】姜琪，南京市南湖第二小学（南京，210017）教师，一级教师。

2019年年初，江苏省教育厅印发了《江苏教育信息化2.0行动计划》，提出充分利用人工智能技术推动传统教育向智能教育升级，以不断深化人工智能等创新应用为主要任务，做到数字校园、智慧校园全覆盖，并全面提升师生信息素养，积极有效开展中小学人工智能教育，探索人才培养新模式。不难预见，传统教育模式正在被人工智能技术所打破，中小学人工智能教育是新时代促进教育创新变革的重要力量，对加快实现中国教育现代化具有非常重要的意义。基于此，本文依托南京市建邺区人工智能教育经验，以构建的信息科技智慧课堂生态模型为基础，着重对建邺区中小学信息科技學科智慧课堂案例进行探讨分析。

一、区域化人工智能教育建设

为贯彻落实国家人工智能战略规划和创新型人才培养方针，各地都在积极推进人工智能教育。南京市建邺区大力支持人工智能教育发展，区级政府投入超5000万专项资金，以实现区内中学、小学、幼儿园及职业学校的人工智能教育资源全覆盖。目前，除正在建设的新学校外，均已完成数字校园、智慧校园创建工作，全力构建区域化智慧教育教学新生态。

1.首席信息官（CIO）引领教师发展

2017年，南京市建邺区教育局建立首席信息官（CIO）制度，50余名分管校长和骨干教师队伍参加培训，以战略、执行、变革、沟通四个层面为目标，采取理论学习、专题研讨、名校参观、网络研修和报告撰写五种培训方式，通过合作、自主探究等学习方式完成为期一年，共计6次的线上、线下混合式培训。课程内容不仅有信息化建设、人工智能、大数据、云计算、5G等新技术应用的专题讲座和实地考察，还包含信息技术与教育教学的深度融合、智慧教学和智慧课堂等教育教学专题学习。CIO队伍的建立，大幅度提升了区内信息化领导力，并从专业化角度促进区内教师信息素养的形成。

2.智慧校园建设助推智慧环境

2017年秋季学期，第一批南京市智慧校园项目正式开启申报，建邺区邀请省、市专家及骨干教师实地考察，并结合学校实际情况进行智慧校园建设初评工作。历经专家论证提意见，初步建设方案制定，项目调整、完善等流程进行评估工作，全区目前已完成五批次智慧校园创建申报和结项工作，除新建校外，均已完成验收工作。

3.区校通力合作保障智慧课堂

2019年，建邺区结合学校实际情况，统一标配人工智能教育教学软硬件设备，组建优质教师团队编写区本化人工智能教材，积极推进各校开展常态化的人工智能基础课程。区内有一所小学入围中央电化教育馆公布的首批“中小学人工智能教育实验校（小学阶段）”；有一所小学为“江苏省青少年科技教育协会人工智能教育示范基地”；有一所初中、一所小学荣获江苏省智慧校园，十余所学校被验收为南京市智慧校园示范校；包含中学、小学、幼儿园在内的十余所学校建成南京市“创新教育实验基地”。信息化软硬件综合实力的全速发展以及多方协调、密切合作是智慧教育教学的基础保障。

二、基于人工智能教育的信息科技智慧课堂生态模型

基于人工智能教育的信息科技智慧课堂，笔者构建了一个整体生态模型（如图1所示），该模型以学生、教师、家长为中心，以智能软、硬件的互联互通，网络、学科智能学习空间的环境支持，组织团队的发展和引领三大模块为基础支撑。这个模型不局限于课堂的单一建设，而是以多角度多因素来创造的融合生态系统。以AI教学服务设备、智慧课堂互动平台等智能化软硬件的配备作为智慧课堂交互工具基础支撑；以千兆进校园、百兆进班级、无线网络全覆盖和智能教室、智慧课堂互动平台等作为教育专网、智能学习空间环境建设的支持；以区域化CIO、分管校长和骨干教师管理团队、联合技术服务团队等多层面的信息化组织作为发展和引领信息科技学科智慧课堂的服务和指导。

[图1 基于人工智能教育的信息科技智慧课堂生态模型][学生][教师][家长][智能软件、硬件

互联互通]

2021年9月，南京市建邺区入选人工智能助推教师队伍建设试点地区。建邺区不仅紧跟省、市教研室联合开展人工智能教育教学专题研讨活动，在中学信息科技学科还定期组织人工智能工作坊教师教学优质课评比活动，在小学信息科技学科定期安排“人工智能模块教学中学生思维的养成”项目的专题研究课。在师资力量、软件设备和硬件设施都已得到有效保障的同时，建邺区将继续完善各项机制，高效有力地推进人工智能教育教学工作。目前，区内十余位教师参与区本化教材试用和完善工作，大部分学校均已开设常态化的人工智能校本化课程。接下来，笔者将以建邺区中小学信息科技学科人工智能单元的智慧课堂为案例展开分析，展示将人工智能技术与教育教学进行深度融合，使得信息科技教学从数字化逐步迈向智能化的方式。

三、教学案例：全面提升教师和学生的信息素养

1.当“人工”遇见“智能”

《初识人工智能》是2018年苏教版九年级信息技术第八章的内容。该课作为初中阶段人工智能单元的起始课，为后续人工智能章节的学习提供基础。在了解人工智能的基本概念和发展历程之后，体验人工智能技术，展望人工智能的发展，思辨其当下及未来对人类的影响，能够辩证客观地认识人工智能技术对社会的影响。

导入部分：以“芝麻开门”为情境导入，提出人工智能相关问题，让学生带着问题观看“人工智能视频短片”介绍。

环节一：通过小爱音箱、智能五子棋PK赛、图片和语音识别三项教学活动，以师生互动、人机游戏等教学环节体验人工智能技术。

环节二：思辨“你认为人工智能还会如何发展，有一天会完全取代人类吗？为什么？”。

课堂总结：回顾本节知识内容、总结与展望——“智能”是“人工”的高级形态。

这节课的教学设计在人工智能教育的基础上，以学生的兴趣和发展潜力为前提，促进自主体验学习，从而推动个性化发展，使学生深入了解人工智能技术在生活中的应用。

课前：教师准备充分的教学“道具”，小米智能音箱、智能风扇和智能插座等硬件设备，在AI识图环节中，教学素材网站搭建是有力的软件支撑。

课中：（1）“人工”与“智能”：让学生在实际教学中体验人工智能领域的自然语言处理方法；给学生思考和尝试的空间，从多角度促进学生对人工智能的深刻理解和认识。（2）体验活动你我“他”：学生多维度体验人工智能在生活中的应用实例，建构人工智能知识图谱；通过人机对抗棋类小游戏，体验AlphaGo和李世石的“人机”博弈之战；以小组讨论、明理思辨的环节，激发学生对人工智能技术深度探究的内在需求；从丰富的生活实例深入讲解AI是用于模拟、延伸和扩展人的智能的新技术科学，让学生感受到人工智能已渗透到生活中的各个领域。（3）头脑风暴“议一议”：通过实物体验AI技术的强大，自然语言和机器语言的现实对比，形成课堂内容的首尾呼应，实时展现“芝麻开门的小魔法”。学生亲身感受过初识AI的神秘，更利于理性地认识AI。通过聚焦人工智能的强大，再次发散学生的思维，使其思辨人类与人工智能的关系。（4）技术助力生活：无论是人脸识别、图片识别还是语音识别技术等，人工智能技术正在悄悄地改变着我们的生活，在“体验”中“学习”，在“研讨”中“成长”，促进学生全方面发展。

课后：教师能够给学生留下更多的思考时间，以兴趣激发思维创新。由此，在“以生为本”的基础上，让信息技术智慧课堂真正地展现人工智能的智慧，从而促成教师和学生信息素养的综合提升。

2.与“机器”说“Hello”

“初识语音识别”是区本化人工智能教材（小学版）《智能语音小助手》部分的内容。本课是在学生初识人工智能课堂之后，让其了解人工智能中的语音识别技术，清晰掌握语音识别技术的概念和原理，并体验语音识别技术在生活中的应用。通过算法逻辑分析、程序设计来解决实际中生活遇到的语音识别问题，提升学生的计算思维能力。

导入部分：以连线题来回顾人工智能在生活中的普遍应用，接着教师和机器人“小飞”互动，让学生猜猜和“小飞”的交流是运用了什么技术，从而引出课题“人工智能的应用——语音识别”。

自学与实践环节：学生通过阅读书本，培养自主阅读和学习能力；在课堂现场进行语音采集，直观感受声音的波形图变化，并带着问题思考语音识别技术。

视频教学：世界上第一台语音识别器是Radio Rex玩具狗，它比世界上第一台计算机诞生得还要早。最初基于电子计算机的语音识别系统是贝尔实验室研发的Audrey语音识别系统，可识别10个英文数字。

体验活动：以小组为单位，通过“你说我做”“你说我写”“我是小考官”“闻声识人”四个体验活动，在平板上使用图形化编程软件完成与机器人“小飞”的连接，并按照各组“学习单”体验内容完成脚本搭建与演示，组内讨论交流后，进行课堂评价。

总结课堂：回顾知识、总结与展望——“体验”活动创造智慧课堂教学新精彩。

学生在软件平台中搭建不同的脚本，给机器人传递不同的指令，使数据成为智慧课堂的中心。以信息科技学科核心素养为前提，以培养学生的计算思维和创新思维能力为目标，在算法和程序设计中不断优化和提升，是构建新时代人工智能教育的方向。

智能学习空间：人工智能实验教室及机器人“小飞”是本节课硬件设备的强有力支撑，依托人工智能教室的软硬件环境，人“机”交流互动是介绍语音识别技术的良好开端；结合视频和教师的讲解，帮助学生通过多维度教学活动深入了解语音识别技术的概念和原理。课堂当场“翻译”学生的录音，用以理解语音识别技术就是让机器能够听懂人类语言的技术。

“以生为本”，教师引导：通过视频讲解，“解密”语音识别技术，让学生清晰了解语音识别技术的“前世今生”，激发其对现代AI技术的探究欲望，为培养信息技术创新人才做准备。教师引导学生对作品进行自评和组间评价，结合生活中的实际应用场景进行汇报，为课堂的体验活动留下学习的足迹。

智能软、硬件的互联互通：信息技术的飞速发展，带动教育信息化不断前行。语音互动“体验官”，以智能硬件为载体，通过智能软件的模块搭建来展现“人机互通”的创意AI作品。语音识别技术来源于生活、服务于生活，是人类与机器沟通交流的桥梁，給我们的学习、工作和生活带来极大便利。未来的人工智能技术，亟待这一代青少年去创新和研发。

基于建邺区优越的信息化建设环境，在人工智能实验教室中，以学生体验精彩的课堂活动为主线，以教师的多维度引导为兴趣出发点，优化教学设计，让课堂整体教学效果更加精彩纷呈。

人工智能教育是时代使命，以区域化人工智能教育为抓手，打造信息科技智慧课堂新生态是焦点。人工智能技术是智慧教学的关键，教师需要紧跟时代步伐，提高自身理论和实践知识水平，营造良好的智慧课堂环境，全方位改革教育方法，大力推进新技术与教育融合，重构、整合、探究人工智能技术下的教育教学框架。

责任编辑：金茂喆