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2019年初，东城区代表北京成功申报教育部“智慧教育示范区”，示范区明确要求要利用人工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、智能的教育教学服务新模式，促进“课堂革命”的有效有序开展。 在当前时代背景下，北京市东城区聚焦人工智能教育进校园，积极探索课题研究、课程建设和师资培训等方面的有效路径，协同推进新一代人工智能教育实验。
如何在教学中有效落实“智慧教育示范区”的各项要求？教研离不开科研的引领，项目组对教师意愿进行了调研摸底，了解教师们的认知层次以及对人工智能研究的兴趣程度。对全区84名教师进行了答卷调查，调研结果：老师们大多数是通过科普读物和新闻事件了解人工智能，有17.86%的教师关注过人工智能，有83.3%表示对人工智能了解一点点;46%的教师认为可以在中小学实行人工智能教育;84.52%的教师支持人工智能教育进入小学教学;89.29%的教师表示愿意参加人工智能教学研究。从以上数据可以看出：目前教师们对人工智能的认识处于很浅显的状态，什么是人工智能？什么是人工智能教育？人工智能与创客、STEAM、编程之间的关系是什么？这些问题的解释对于老师们来说还是存在认知的不同。但是我们又很欣喜地看到，大多数教师支持并愿意参与实践的研究。基于此，东城区教师研修中心小学信息技术学科分别申报了国家级和市重点课题“小学人工智能学习资源的开发与实践”。力求通过课题的研究，在教学中有效实施人工智能的学习。从教师层面来说，能够帮助教师正确认知人工智能，了解人工智能教育，提升专业素养;从学生层面来说，培养学生对人工智能研究的兴趣，提升学生信息意识、信息素养，提高学生应用信息技术解决生活中的实际问题的能力;从学校层面来说，助力学校特色课程的构建，有效推进学校特色发展。
在区教委和区教师研修中心的支持下，课题组确定了一师附小、府学小学、青年湖小学、黑芝麻小学、前门小学和培新小学首批六所实验校，各实验校的校长专门安排相关人员组成实验小组，在整体课程体系中安排人工智能教学时间，并分别基于各校实际制定了研究和实施计划。同时，来自人工智能和教育领域的各大专院校和知名企业的专家组建成了十多人的指导专家团队，引领专业发展。
“通过实验校和相关年级的遴选，我们真正感受到了各个学校的特色和基础教育工作者的智慧。”对接东城区人工智能教育的指导专家北京邮电大学自动化学院李端玲教授这样评价，“这些学校没有严格局限于一两个特定年级或者只是安排一位老师尝试一下，谁也说不好人工智能教育能否持续，但是这些学校都拿出非凡的魄力来做这个事情。”黑芝麻胡同小学吴健校长与信息中心杨捷主任及教研组老师一起对人工智能实验校的工作做了周密部署和安排，有五位教师参与八个教学班的尝试，覆盖从二年级到五年级，“希望我们在试验方法上多从不同角度进行尝试，未必基础知识少一些的低年级学生的接受能力不如高年级的学生”吴校长说。
立德树人，是教育的根本任务。无论教什么，始终要把学生的实际获得放在最前面。时刻围绕“以学生为中心”的定位，时刻关注学生在每一课中的实际收获。
给低年级的学生讲人工智能无疑最具有挑战性，在黑芝麻胡同小学二年级的第一节人工智能课上，陶静老师让学生谈一谈大家身边都有哪些人工智能时，结果学生们的回答非常踊跃，不仅列举了大量如机器人、智能洗碗机、智能音箱、人脸识别技术（手机解锁）、虹膜技术、支付宝（支付安全）、声音识别、无人机等人工智能产品与技术，更有一些学生结合自己家里的人工智能家居产品来说明。可以看出对于二年级学生，人工智能这个词汇对于他们并不陌生，甚至可以说已经广泛应用到他们的生活中。
谈到课堂的实验情况，黑芝麻胡同小学的刘晓烨老师说：“我发现三年级选取的这个班的学生整体比四年级一个班的学生领悟能力要强，无论是对人工智能的了解，还是对二进制的理解和应用，都要比四年级的学生领悟快、掌握牢固。这也说明了多样化开展人工智能教育实验的重要性。另外，也发现他们更喜欢上机操作，有的学生也在外面的计算机培训机构学习机器人和相关感应器的编程，所以他们更喜欢上机操作，因为能瞬间看到变化。学生兴趣浓厚，促使老师不断学习。这个过程是老师和学生共同学习，共同进步。当他们一旦入门，有些学生会在某些问题上成为老师的老师”。
府学胡同小学贾晨薇老师承担了四年级学生实验班课程，“第一节课智能未来，前半节课与学生共同探讨了生活中哪些属于人工智能技术，学生们积极思考发言，有学生提到了强人工智能和弱人工智能的概念，可见部分学生对人工智能非常感兴趣，并在课下主动了解相关知识。后半节课让学生体验智能音箱的语音对话，学生向智能音箱提问，比如背诵圆周率、播放《生僻字》歌曲等，互动丰富，最后让学生体验上网人工智能写对联，并朗读自己出的上联和人工智能对的下联。通过讨论和体验，学生初步认识了生活中的人工智能技术，并对此产生兴趣，十分期待后面的学习。”贾晨薇老师说“第二节翻卡魔术，由故事《从前有座山》引入，引导学生思考8盏灯能有多少种信息组合，在学生有争议时提出玩翻卡游戏，全班分为6个组，每组选一个代表，上台进行翻卡游戏。通过游戏学生理解了十进制转二进制的方法，进而解决了《从前有座山》故事中的难题。教师下发电子版课堂练习，学生完成二进制数和十进制数的转化练习，最后教师点题：计算机使用二进制系统。”
培新小学正式开展人工智能课程教学相对较晚。教研员、任课教师与校长沟通后，确定直接改变六年级的原定的信息技术课教学内容，为学生开设人工智能课程。授课教师李钢谈道：在教学过程中，我们体会到了与学生不一样的乐趣。从拿到教材，到按自己的体会进行课程设计，试讲，讨论;重做设计，试讲，讨论，两次重做设计，试讲……不断的重新构架课程，在与学生不断进行碰撞的过程中，老师也在不断的碰撞和学习。补充知识，看新闻、查资料，自己对于“人工智能”的理解也在不停地变化。而对于小学生而言，我们要帮助学生在这个领域里体会到什么？知道些什么？知道多深？这些问题一直都是我们讨论的重心。而与学生的交流中，课程从讲为主，到试為主，到体验为主，再到现在的从“聊”为主，我们一直在不停地学习。虽然课程目前还是一直停留在第一课，有的班将要上第二次第一课，但聊的内容已经产生了变化 ，我们会继续和学生一起学下去。 “从1和0学起，学生上完课，恍然大悟，小小的1和0有着大学问，计算机可以将所有的信息都转换成1和0。智能音箱也是喊它的名字才和人交流，不喊它就不交流。这也可以用1和0表示。”黑芝麻胡同小学郝君老师说，“机器在人脸识别的时候，正面最好识别，可是侧面就不能了。教师在这个过程中也对人工智能课有了更深层次的理解，在教学中有别于传统教学，而是一种思维的培养，不急于让学生得出个结果，而是更多地体会过程，在过程中求新、求异发散思维。”
人工智能教育的核心是内容，而关键取决于能否有一支优秀的教学团队。“下一步我们将把小学人工智能教师梯队建设作为一个重点工作来抓，建设东城人工智能教学梦之队。”东城区教师研修中心马福贵说，“具体来说包括‘传、帮、带、享’四个层次。所谓‘传’是通过参与教学资源开发和骨干教师的传经送宝，让一批教学经验丰富、技术基础扎实的老师能率先达到开设人工智能课程的能力。所谓‘帮’是对于有一定信息技术教学基础的老师，在培训和其他骨干教师的帮助和指导下开设人工智能课程。所谓‘带’是对于信息技术教学基础稍薄弱或者其他学科的老师，通过听骨干教师的课或者给骨干教师组课方式来成长为一名人工智能教师。所谓‘享’是东城区还要向其他区或者全国共享人工智能教育的经验和智慧，通过骨干教师的区外培训、作为专家做辅导报告、撰写发表教研论文等形式输出小学人工智能教育的东城模式和经验。”
“本学期我带领的团队和来自灯市口小學与东四十四条小学的两位徒弟都在我的课上进行观摩和学习。”府学胡同小学的方明老师说，“如果只是按照课本来教学会得不到更多有经验性的东西，我也是希望通过这种直观的形式让更多的老师能够直接感受到人工智能教育的魅力。”
北京市171中学附属青年湖小学的教师团队每月进行两次人工智能教学集体备课，参与的教师中既有刚参加工作两年的年轻教师，又有富有经验的老教师，本学期安排的授课教师则为信息技术学科的徐欣彦、王海峰、宋玉竹三位老师，分别为三年级和四年级的学生开课。“我们希望通过这种帮扶和互助的模式，让人工智能教育能系统地扎根下去。”徐欣彦老师说。
对于给准备开设人工智能课程老师的建议，前门小学胡晓征老师说出来自己的观点：小学老师应该对国家的相关政策文件以及人工智能的一些书籍做一些泛读了解，重点不是完全理解这些资料中的每一句话或者概念，而是能帮助即将开展人工智能教学的一线老师理解人工智能在哪些内容和研究领域，它与我们熟知的编程或是机器人差别在哪儿，以及我们的教材章节为什么会这样安排等。人工智能知识像是一个海洋，一名老师全部了解是不可能的，更何况从事小学教育也没有必要，但从海洋中拎一桶水，作为教学备用，多阅读些相关公众号文章，还是相当有必要的。
“尽管我们学校的实验计划放在了下一批，我还是在学习的基础上尝试在六年级开展了几节人工智能的课程，学生通过对人工智能相关的知识和新技术的学习，了解了机器发展动态，拓展了视野。” 正在接受系统学习培训的和平里四小的赵悦老师说，“通过一个学期的学习，我深刻地感受到，人工智能正在改变着我们生活和学习的各个方面，可以毫不夸张地说，人工智能正在改变着世界。在介绍生活的人工智能的工具一课中，我发现人工智能其实已经深深地在他们的脑海中扎根了，学生列举的一些人工智能的产品或软件甚至已经远远高于教师的预设，比如预定机票的小机器人，还有模拟真实场景对话的英语流利交流等，让我都不由为他们竖起大拇指。除此之外，我还利用课余时间分别给二年级和六年级的学生观看了纪录片《人工智能真的来了》，我本来以为二年级的学生看不懂或者根本没听说过人工智能，没想到，二年级的小学生一看见视频，竟脱口而出人工智能机器人，可以看出人工智能已经融入了他们的生活，也为我后续开展课程打下了基础。人工智能时代，教育将更富有趣味性，教学过程将更生动有趣，更有交互性，信息量也更大，教学效率也更高，更有利于核心素养的养成。”
北京市东城区教委高度重视“智慧教育示范区”建设，积极推动人工智能教育在区域内的实践研究。推过课题研究、课程建设、教师培训等有效途径，推动人工智能教育进学科、进课程、进课堂。正如首都师范大学教授、中国人工智能学会教育工作委员会主任王万森教授在听完东城区教师的人工智能教育课程后的评价“人工智能基础教育最大的难点是如何落地，也就是老师讲得明白、学生学得开心。”同时作为国内最早的智能科学与技术本科专业培养方案制定的主要组织者和起草专家，王教授还也发表了自己的看法，“新一代人工智能教育的实验与我们十多年前论证本科人工智能专业有着同样的深远的意义。”
作者单位：北京市东城区教师研修中心 北京建筑大学
依托课题，构建区域协调的发展模式
如何在教学中有效落实“智慧教育示范区”的各项要求？教研离不开科研的引领，项目组对教师意愿进行了调研摸底，了解教师们的认知层次以及对人工智能研究的兴趣程度。对全区84名教师进行了答卷调查，调研结果：老师们大多数是通过科普读物和新闻事件了解人工智能，有17.86%的教师关注过人工智能，有83.3%表示对人工智能了解一点点;46%的教师认为可以在中小学实行人工智能教育;84.52%的教师支持人工智能教育进入小学教学;89.29%的教师表示愿意参加人工智能教学研究。从以上数据可以看出：目前教师们对人工智能的认识处于很浅显的状态，什么是人工智能？什么是人工智能教育？人工智能与创客、STEAM、编程之间的关系是什么？这些问题的解释对于老师们来说还是存在认知的不同。但是我们又很欣喜地看到，大多数教师支持并愿意参与实践的研究。基于此，东城区教师研修中心小学信息技术学科分别申报了国家级和市重点课题“小学人工智能学习资源的开发与实践”。力求通过课题的研究，在教学中有效实施人工智能的学习。从教师层面来说，能够帮助教师正确认知人工智能，了解人工智能教育，提升专业素养;从学生层面来说，培养学生对人工智能研究的兴趣，提升学生信息意识、信息素养，提高学生应用信息技术解决生活中的实际问题的能力;从学校层面来说，助力学校特色课程的构建，有效推进学校特色发展。
在区教委和区教师研修中心的支持下，课题组确定了一师附小、府学小学、青年湖小学、黑芝麻小学、前门小学和培新小学首批六所实验校，各实验校的校长专门安排相关人员组成实验小组，在整体课程体系中安排人工智能教学时间，并分别基于各校实际制定了研究和实施计划。同时，来自人工智能和教育领域的各大专院校和知名企业的专家组建成了十多人的指导专家团队，引领专业发展。
“通过实验校和相关年级的遴选，我们真正感受到了各个学校的特色和基础教育工作者的智慧。”对接东城区人工智能教育的指导专家北京邮电大学自动化学院李端玲教授这样评价，“这些学校没有严格局限于一两个特定年级或者只是安排一位老师尝试一下，谁也说不好人工智能教育能否持续，但是这些学校都拿出非凡的魄力来做这个事情。”黑芝麻胡同小学吴健校长与信息中心杨捷主任及教研组老师一起对人工智能实验校的工作做了周密部署和安排，有五位教师参与八个教学班的尝试，覆盖从二年级到五年级，“希望我们在试验方法上多从不同角度进行尝试，未必基础知识少一些的低年级学生的接受能力不如高年级的学生”吴校长说。
以生为本，教学效果精彩纷呈
立德树人，是教育的根本任务。无论教什么，始终要把学生的实际获得放在最前面。时刻围绕“以学生为中心”的定位，时刻关注学生在每一课中的实际收获。
给低年级的学生讲人工智能无疑最具有挑战性，在黑芝麻胡同小学二年级的第一节人工智能课上，陶静老师让学生谈一谈大家身边都有哪些人工智能时，结果学生们的回答非常踊跃，不仅列举了大量如机器人、智能洗碗机、智能音箱、人脸识别技术（手机解锁）、虹膜技术、支付宝（支付安全）、声音识别、无人机等人工智能产品与技术，更有一些学生结合自己家里的人工智能家居产品来说明。可以看出对于二年级学生，人工智能这个词汇对于他们并不陌生，甚至可以说已经广泛应用到他们的生活中。
谈到课堂的实验情况，黑芝麻胡同小学的刘晓烨老师说：“我发现三年级选取的这个班的学生整体比四年级一个班的学生领悟能力要强，无论是对人工智能的了解，还是对二进制的理解和应用，都要比四年级的学生领悟快、掌握牢固。这也说明了多样化开展人工智能教育实验的重要性。另外，也发现他们更喜欢上机操作，有的学生也在外面的计算机培训机构学习机器人和相关感应器的编程，所以他们更喜欢上机操作，因为能瞬间看到变化。学生兴趣浓厚，促使老师不断学习。这个过程是老师和学生共同学习，共同进步。当他们一旦入门，有些学生会在某些问题上成为老师的老师”。
府学胡同小学贾晨薇老师承担了四年级学生实验班课程，“第一节课智能未来，前半节课与学生共同探讨了生活中哪些属于人工智能技术，学生们积极思考发言，有学生提到了强人工智能和弱人工智能的概念，可见部分学生对人工智能非常感兴趣，并在课下主动了解相关知识。后半节课让学生体验智能音箱的语音对话，学生向智能音箱提问，比如背诵圆周率、播放《生僻字》歌曲等，互动丰富，最后让学生体验上网人工智能写对联，并朗读自己出的上联和人工智能对的下联。通过讨论和体验，学生初步认识了生活中的人工智能技术，并对此产生兴趣，十分期待后面的学习。”贾晨薇老师说“第二节翻卡魔术，由故事《从前有座山》引入，引导学生思考8盏灯能有多少种信息组合，在学生有争议时提出玩翻卡游戏，全班分为6个组，每组选一个代表，上台进行翻卡游戏。通过游戏学生理解了十进制转二进制的方法，进而解决了《从前有座山》故事中的难题。教师下发电子版课堂练习，学生完成二进制数和十进制数的转化练习，最后教师点题：计算机使用二进制系统。”
培新小学正式开展人工智能课程教学相对较晚。教研员、任课教师与校长沟通后，确定直接改变六年级的原定的信息技术课教学内容，为学生开设人工智能课程。授课教师李钢谈道：在教学过程中，我们体会到了与学生不一样的乐趣。从拿到教材，到按自己的体会进行课程设计，试讲，讨论;重做设计，试讲，讨论，两次重做设计，试讲……不断的重新构架课程，在与学生不断进行碰撞的过程中，老师也在不断的碰撞和学习。补充知识，看新闻、查资料，自己对于“人工智能”的理解也在不停地变化。而对于小学生而言，我们要帮助学生在这个领域里体会到什么？知道些什么？知道多深？这些问题一直都是我们讨论的重心。而与学生的交流中，课程从讲为主，到试為主，到体验为主，再到现在的从“聊”为主，我们一直在不停地学习。虽然课程目前还是一直停留在第一课，有的班将要上第二次第一课，但聊的内容已经产生了变化 ，我们会继续和学生一起学下去。 “从1和0学起，学生上完课，恍然大悟，小小的1和0有着大学问，计算机可以将所有的信息都转换成1和0。智能音箱也是喊它的名字才和人交流，不喊它就不交流。这也可以用1和0表示。”黑芝麻胡同小学郝君老师说，“机器在人脸识别的时候，正面最好识别，可是侧面就不能了。教师在这个过程中也对人工智能课有了更深层次的理解，在教学中有别于传统教学，而是一种思维的培养，不急于让学生得出个结果，而是更多地体会过程，在过程中求新、求异发散思维。”
立足长远，建设人工智能教学梦之队
人工智能教育的核心是内容，而关键取决于能否有一支优秀的教学团队。“下一步我们将把小学人工智能教师梯队建设作为一个重点工作来抓，建设东城人工智能教学梦之队。”东城区教师研修中心马福贵说，“具体来说包括‘传、帮、带、享’四个层次。所谓‘传’是通过参与教学资源开发和骨干教师的传经送宝，让一批教学经验丰富、技术基础扎实的老师能率先达到开设人工智能课程的能力。所谓‘帮’是对于有一定信息技术教学基础的老师，在培训和其他骨干教师的帮助和指导下开设人工智能课程。所谓‘带’是对于信息技术教学基础稍薄弱或者其他学科的老师，通过听骨干教师的课或者给骨干教师组课方式来成长为一名人工智能教师。所谓‘享’是东城区还要向其他区或者全国共享人工智能教育的经验和智慧，通过骨干教师的区外培训、作为专家做辅导报告、撰写发表教研论文等形式输出小学人工智能教育的东城模式和经验。”
“本学期我带领的团队和来自灯市口小學与东四十四条小学的两位徒弟都在我的课上进行观摩和学习。”府学胡同小学的方明老师说，“如果只是按照课本来教学会得不到更多有经验性的东西，我也是希望通过这种直观的形式让更多的老师能够直接感受到人工智能教育的魅力。”
北京市171中学附属青年湖小学的教师团队每月进行两次人工智能教学集体备课，参与的教师中既有刚参加工作两年的年轻教师，又有富有经验的老教师，本学期安排的授课教师则为信息技术学科的徐欣彦、王海峰、宋玉竹三位老师，分别为三年级和四年级的学生开课。“我们希望通过这种帮扶和互助的模式，让人工智能教育能系统地扎根下去。”徐欣彦老师说。
对于给准备开设人工智能课程老师的建议，前门小学胡晓征老师说出来自己的观点：小学老师应该对国家的相关政策文件以及人工智能的一些书籍做一些泛读了解，重点不是完全理解这些资料中的每一句话或者概念，而是能帮助即将开展人工智能教学的一线老师理解人工智能在哪些内容和研究领域，它与我们熟知的编程或是机器人差别在哪儿，以及我们的教材章节为什么会这样安排等。人工智能知识像是一个海洋，一名老师全部了解是不可能的，更何况从事小学教育也没有必要，但从海洋中拎一桶水，作为教学备用，多阅读些相关公众号文章，还是相当有必要的。
“尽管我们学校的实验计划放在了下一批，我还是在学习的基础上尝试在六年级开展了几节人工智能的课程，学生通过对人工智能相关的知识和新技术的学习，了解了机器发展动态，拓展了视野。” 正在接受系统学习培训的和平里四小的赵悦老师说，“通过一个学期的学习，我深刻地感受到，人工智能正在改变着我们生活和学习的各个方面，可以毫不夸张地说，人工智能正在改变着世界。在介绍生活的人工智能的工具一课中，我发现人工智能其实已经深深地在他们的脑海中扎根了，学生列举的一些人工智能的产品或软件甚至已经远远高于教师的预设，比如预定机票的小机器人，还有模拟真实场景对话的英语流利交流等，让我都不由为他们竖起大拇指。除此之外，我还利用课余时间分别给二年级和六年级的学生观看了纪录片《人工智能真的来了》，我本来以为二年级的学生看不懂或者根本没听说过人工智能，没想到，二年级的小学生一看见视频，竟脱口而出人工智能机器人，可以看出人工智能已经融入了他们的生活，也为我后续开展课程打下了基础。人工智能时代，教育将更富有趣味性，教学过程将更生动有趣，更有交互性，信息量也更大，教学效率也更高，更有利于核心素养的养成。”
北京市东城区教委高度重视“智慧教育示范区”建设，积极推动人工智能教育在区域内的实践研究。推过课题研究、课程建设、教师培训等有效途径，推动人工智能教育进学科、进课程、进课堂。正如首都师范大学教授、中国人工智能学会教育工作委员会主任王万森教授在听完东城区教师的人工智能教育课程后的评价“人工智能基础教育最大的难点是如何落地，也就是老师讲得明白、学生学得开心。”同时作为国内最早的智能科学与技术本科专业培养方案制定的主要组织者和起草专家，王教授还也发表了自己的看法，“新一代人工智能教育的实验与我们十多年前论证本科人工智能专业有着同样的深远的意义。”
作者单位：北京市东城区教师研修中心 北京建筑大学