文丨记者 陈兴隆
2017年7月8日,国务院印发并实施了《新一代人工智能发展规划》,随着这份规划的出台,加快建设创新型国家和世界科技强国也上升为国家战略。
2018年,结合国家“互联网+”、大数据、新一代人工智能等重大战略的任务安排,教育部也发布了《教育信息化2.0行动计划》,明确了数字时代的人才培养和教育发展路径,“智慧教育”、“科创校园”的打造和建设也快速被各个学校提成日程。
在众多响应国家战略和未来人才培养方向的学校中,武侯实验中学就是其中之一。
从这学期开始,武侯实验中学正式引入了航天STEAM教育课程——《星际探索者》,为此,学校专门开辟了专门的授课教室,外聘了更加专业的师资,用理论讲解和动手操作相结合的方式,将枯燥乏味的航空航天知识在一个个新颖有趣的科创实验中传输给学生。期末结课时,课程将要求学生团结协作,利用学期所学,共同搭建一个高度还原的深空探测器,并在全校展示。
这门新奇有趣的课程一经开设便吸粉无数,“上完这门课,对航空航天这种遥远且神秘的领域也产生了浓厚的兴趣。”几乎是每一个学生在接触到这门课程时的共同感受。
在学校校长邓澜看来,人工智能发展即将进入新阶段,未来社会将是一个在移动互联网、大数据、超级计算、传感网、脑科学等新技术共同驱动的社会,对于学校来说,培养的学生也应该是具备未来视野和科创精神的人。在他的构想中,未来的武侯实验中学将以“科创”为重点发力方向,围绕5G、高铁、大数据等高新技术开设系列主题课程,给每一个走出学校的学生都打上“科创素养极强”的武侯实验标签。
教室里,几张课桌首尾相拼,三三两两的学生围拢在一起,将桌上的工具箱打开,取出其中的主板、温度传感器、固定悬架,在老师的指引下,用螺丝刀将其组装成一个完整的机械装置,随后,再将装置与一旁的电脑相连,把一整套编写好的测温程序输入进装置中,最后利用装置去完成老师交办的测试温度任务,并在互相讨论的热烈氛围中去总结这次实验的心得体会。
这是武侯实验中学学生在上航天课程《星际探索者》第四课——“知冷暖的探测器”时的场景。
实际上,这节课其实由两个部分组成,上半时,先由老师简单介绍各个行星的具体温度,以及在太空中各种能源的来源等理论知识,下半时,也是整个课堂更多的部分,是由学生自己来动手操作,大家分成不同的小组,利用传感器和主板来组建一个“太空温度测试仪”,并借助于编程软件写入一套程序,达到自动测试温度的目的,老师更多是引导和协助解决问题,学生自己才是课堂的主角。
不同于一般的学生动手实验,武侯实验中学的航天课程采用的是PBL式的教学模式,班上的学生分成几个小组后,每个小组都划分了任务,让学生围绕具体的问题来寻求解决方案,老师在此过程中的角色则是问题的提出者、课程的设计者以及结果的评估者。
每个小组里,学生还会根据分工的不同,各自担任起航天工程里不同的重要角色,包括硬件工程师、软件工程师、操作工程师、安全工程师等,分别完成装置的设计组建、写进程序、完成测试等工作,通过这种形式,让每一个学生都可以参与到课堂和实验中,去感受航空航天课程的魅力。
课堂最终呈现的结果,是每一个小组都要组装出一个作品,写进程序,完成老师布置的相应任务。在这种小的教学设计下,整个课堂气氛热烈而又充满竞争,每一个学生都为了设计搭建出最好的成品而全力以赴,同学之间相互配合、分工明确,遇到问题时又认真讨论,在这个过程中,收获了专业的航空航天知识,也历练了彼此间的团结协作能力。
组制
据了解,《星际探索者》是武侯实验中学为七年级学生新开的智慧教育课程之一,总课时为15节。
学校负责任教该课程的张西多老师,本科毕业于中国人民解放军空军工程大学,拥有国防科技大学和北京航空航天大学双硕士学位,并且拥有17年航空航天领域工作经验及4年教学经验,是学校为此课程特别外聘的指导教师。
据他介绍,这门课程专注于航天科普教育事业,在依托8颗真实在轨教育共享卫星的基础上,还开设了覆盖K12全学段的“少年星课堂”系列航天科技教育产品,以及打造了数家沉浸式航天科普研学基地。目前,该课程已被北京、海南等多个地区的优质学校引进,而武侯实验中学也是率先引入该课程的学校之一。
武侯实验中学的《星际探索者》课程,是参照了中国探月计划三部曲“绕”、“落”、“回”中的“绕”月计划,融合“宇宙观”“工程思维”“巅峰体验”“爱国主义”四大教育理念,以学生为主体展开了一个异星探索任务,并通过课堂知识讲授、课内外实践环节,唤醒学生对太空探索的兴趣,引导学生对航天知识学习的热情,激发学生对航天知识的渴望,培养学生实操的动手能力,从而初步建立学生的团队合作意识。
在课堂教学上,武侯实验中学航空航天课程最大的亮点就在于大量的实际操作,比如探测器的搭建、定位系统的设计以及程序的导入等,基本都由学生自己动手完成,而为了配合指导教师的课堂教学,及时解决学生在课堂上遇到的难题,学校还特别为该课程配备了一名物理学科的助教教师,在协助维持教学秩序的同时,为学生答疑解惑,共同推进课程进度。
张西多表示,学生上完每一节课,就相当于完成了对航天器某一组成部分的认识,包括温度探测器、地形探测器、环境探测器等,等一个学期的教学任务完成后,学生的终极任务,是发挥各自的一学期所学,共同组装出一个能实际工作的深空探测器,作为一个课程学习成果,并在全校范围内进行亮相展示。
近年来,随着人工智能被提上国家战略,不少学校也在打造“智慧教育”和“科创校园”上深耕发力,武侯实验中学在结合新技术的发展与未来人才培养趋势的基础上,以课程为着力点,去培养学生的“未来视野”和“科学素养”,成为学校的一大办学特色。
去年10月,学校的陈海涛同学参加第五届全国青少年创意编程与智能设计大赛,在与成都七中林荫校区等国内顶尖高中的高中生同台竞技中,斩获银奖,成为极少数获得此奖的初中生之一。
而在今年3月的疫情期间,武侯实验中学的“313教学策略”,即1个指挥中心、3个年级、3级管理的线上授课方式,也与石室中学、棠湖中学、泡桐树小学一起,成为四川省教育厅向全省推广“停课不停学”线上课程经验的典范学校之一。
如今,每周两节的Python人工智能编程课已是武侯实验中学的“老传统”。这个课程的模块涵盖C++信息学奥赛竞赛课程、影视制作、K12人工智能趣味编程、3D打印创意设计与制作、无人机Python编程等多个内容,在这些科创课程的共同加持下,整个校园形成了科创氛围。
校长邓澜表示,未来,在继续扎实推进现有科创课程的基础上,学校还将引入更多的资源,开发种类更加丰富的科创课程,去开阔学生眼界,增长他们的见识。“教学质量是一个学校的生命线,课程建设是一个学校的核心竞争力。”在邓澜看来,“未来学校、未来教育、智慧教育并非只是教学工具和教学场景的变化,而是真正找到以学生为中心的,能自适应的、满足未来人才发展诉求的方式。”
智汇
浓浓了
在邓澜的构想中,未来的武侯实验中学,将以教育信息化支撑引领教育现代化发展,并以此推动学校教育理念的变革、模式的再造以及体系的重塑等,在不断完善和创新教育信息化发展机制的同时,加快形成“科创教育”的学校特色,去不断适应数字时代的人才培养和教育发展需求,“用科创涵养校园文化,用智慧赋能学生未来。”
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