基于“双师课堂”的人工智能跨学科项目化教学模式构建及应用

从人类教师和虚拟数字人教师协同授课的“双师课堂”视角,赋予人工智能跨学科项目化教学模式新框架,帮助学生更好地适应教育数字化的发展,对国家创新人才培养具有较大的促进作用。人工智能课程涉及多学科知识,没有成熟的教学模式可供借鉴,给开展人工智能课程教学带来了诸多难题。本研究在梳理人工智能课程、跨学科学习、项目化学习内涵的基础上,依托普通高中信息技术课程标准、义务教育信息科技课程标准和知识建构理论,引入虚拟数字人教师,构建了基于“双师课堂”的人工智能跨学科项目化教学模式,其内涵包括真实项目活动设计、学生自主参与知识建构、“双师课堂”协同教学、学生跨学科能力培养、跨学科学习效果评价等。同时,应用该模式在中学人工智能课程中组织教学并形成系列教学案例,以期为研究者和教师开展人工智能课程教学提供借鉴。     

新课标背景下人工智能课程跨学科融合教学

新课标提出了跨学科教学,人工智能课程具有天然的跨学科属性。探索在人工智能课程中开展跨学科融合教学,从跨学科融合必然性、实施要求、实施步骤与注意事项、实施策略几个方面介绍了教学经验,以期为人工智能跨学科融合教学提供参考。     

初中人工智能课程跨学科主题学习活动设计策略

<正>《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》（以下称“新课标”）特别强调跨学科主题学习,但目前教师对于人工智能课程和跨学科主题学习的研究与实践处于探索阶段,没有构建起系统的内容和结构框架。笔者所述人工智能课程指信息科技课程中人工智能与智慧社会模块,或者其他课程中以人工智能为工具的跨学科学习活动。跨学科主题学习指旨在围绕某研究主题或真实问题,以信息科技课程内容为主干,运用并整合其他学科的相关知识和方法解决问题、形成解释、创造产品,开展综合学习活动的过程。     

“人工智能+生物医学”人才培养模式——以英国爱丁堡大学UKRI生物医学人工智能博士培养中心为例

人工智能技术的不断发展推动了人工智能复合型学科的建设。我国对“人工智能+X”人才培养非常重视,2017年国务院发布的《新一代人工智能发展规划》将培养人工智能和前沿学科交叉型人才作为建立新一代人工智能基础理论体系的重点任务。英国爱丁堡大学和英国研究与创新基金会联合建设的生物医学人工智能博士培养中心作为英国“人工智能+生物医学”复合型学科建设的先驱性实践,具备强大的学术支持和丰富的行业资源。文章通过探究该中心的研究生人才培养体系,包括人才培养概况、课程设置情况、课程实施与评价,为我国建设此类复合型学科提供借鉴。文章最后总结了在培养“人工智能+X”人才过程中应该着重培养学生跨学科思维、促进学生个性化自主学习以及提高学生自主创新能力和研究能力。     

工程实践活动影响中学生跨学科实践创新能力的实证研究

跨学科实践创新能力是21世纪学习的重要能力。我国中小学校综合实践活动课程以及特色化的校本课程为学生实践创新提供了一定的支持,但日常课程建设中对学生的跨学科实践创新能力培养仍较为薄弱。工程实践活动强调创新思维与能力,是培养学生跨学科实践创新能力的重要方式。本研究对跨学科实践创新能力的内涵、构成及水平进行界定;设计和实施了在中学科学课程中融入工程实践活动的教学实验,验证了该教学方式对中学生跨学科实践创新能力培养的积极影响,为探索中学生跨学科实践创新能力的培养提供了有效的参考。     

跨学科课程建设的三重逻辑

跨学科课程建设理应遵循历史逻辑、理论逻辑和实践逻辑。在历史逻辑上,跨学科课程的发展源于人类课程文化的构想,对跨学科课程的探讨应该回归人类的历史文化之中去考察其已有样态。在理论逻辑上,跨学科课程建设是基于特定历史语境和个体生活世界的结合而形成的,可以从其经验命题与存在哲学入手,厘清跨学科课程建设的科学内涵与理论特点。在实践逻辑上,跨学科课程反映了跨学科素养与课程育人相结合的教育样态,其实践路径主要有三个方面:立足素养导向,践行跨学科教学实践;整合课程知识,以主题式引领学生跨学科学习;立足生活世界,以跨学科“共同体”培育学生素养。     

跨学科视角下人工智能类通识课程建设探析

人工智能是一门新兴的交叉学科,需要融合多个学科知识开展课程建设。课程建设中的重要环节是课程要素的组织。人工智能类跨学科课程要素的组织要明确真实情境中的核心主题,有机联系各学科内容与学生的经验,并以此开展教学设计;要在纵向和横向两个组织维度上组织相关课程要素并采用“万花筒—整合模式”;要迭代式地实施教学,制定基于深度学习过程与思维转变的反馈评价机制,培养学生的跨学科视野。     

高中地理跨学科实践活动校本课程开发与实践研究——以“探秘校园里的景观石”为例

地理跨学科实践活动可有效提升学生地理跨学科实践素养,培养创新人才。文章就如何以课程标准为依据,立足校园,开设基于学生地理跨学科实践素养培养的特色校本课程进行探讨和研究,并结合芜湖市第二中学地理跨学科实践活动校本课程开发与教学实施情况,以“探秘校园里的景观石”实践活动为例进行相关课程的开发与实施。     

关于人工智能跨学科教学实践的反思

新课标的落地实施,使得越来越多的一线教师开始关注跨学科主题学习。其中,人工智能如何与其他学科进行融合教学,是许多一线教师面临的挑战。开展人工智能跨学科主题学习要从教学实践中存在的难点,人工智能跨学科主题学习实践探索、反思与建议几个方面入手。     

生成式人工智能赋能跨学科创新思维培养：内在机理与模式构建

在学科融合趋势日益迅猛的时代背景下,培养学生的跨学科创新思维是当前教育的重要目标之一。作为人工智能时代的突破性技术,生成式人工智能给技术赋能教育带来了巨大的机遇与挑战。基于此,文章聚焦跨学科教育领域,首先阐释了跨学科创新思维的基本内涵和分类,在此基础上归纳出跨学科创新思维的四个发生要素：多学科知识基础、基本的创新思维、团队沟通与协作、产出导向。然后,文章剖析了生成式人工智能赋能跨学科创新思维培养的四个核心功能：高效信息检索与整合、多轮对话与角色模拟、评价与反馈、生成与创作。在此基础上,文章厘清了生成式人工智能赋能跨学科创新思维培养的内在机理。最后,文章从“课前-课中-课后”教学评一体化的视角,基于面向设计的产生式学习模式（Design-orientedProduction-BasedLearning,DoPBL）,构建了生成式人工智能赋能跨学科创新思维培养的教学模式。文章通过研究,旨在为人工智能时代下如何培养学生的跨学科创新思维提供理论和实践参考。     

跨学科融合理念下小学编程课程的内容设计与实践

跨学科教学已成为各阶段学校教育的新趋势。在跨学科融合理念下,如何有效培养学生的编程思维,是人工智能时代教育发展的一大重要问题。以"自然—人文—未来"为主题,对小学编程课程跨学科融合教学活动进行架构与设计,旨在激发学生自主学习的内驱力,提升学生的综合能力与核心素养。     

中小学人工智能跨学科的课程设计与课堂教学——以“人工智能中的数学建模”为例

中小学人工智能跨学科课程的落地需要学科交叉点。本文以人工智能与数学为例,将跨学科课程的落脚点设计为：建模。一方面建模是信息素养中计算思维的核心要素,另一方面建模是数学学科核心素养之一。此外,建模的本质是源于并用于生产生活、人类发展历程中的实际问题,是面向真实问题解决路径的体现,适用于项目式学习。本文聚焦笔者开设过的课程“人工智能中的数学建模”,详细分析课程设计,包括课程结构、教学内容的选择等,并介绍课堂教学的实施方式,包括师生学习共同体及教学评价等。最后,笔者给出自己对中小学人工智能跨学科课程开设的思考与展望。     

智能制造背景下面向机械工程专业人才的人工智能课程教学模式探索

为支撑“中国制造2025”国家战略,顺应国家对智能制造人才的需求,以郑州轻工业大学机械工程专业人才培养为依托,对智能制造背景下的人才培养目标构建、人工智能课程建设、实践教学平台搭建、教学质量管控、跨学科知识体系融合等方面进行分析和阐述,旨在探索一种符合机械工程专业所需的人工智能课程教学模式。     

基于综合实践活动课程构建小学人工智能教育课程模式

基于综合实践活动的理念和活动方式构建人工智能教育课程模式,是在小学普及人工智能教育的有效方式。在教学中,通过组建跨学科教科研团队、构建跨时空教学模式、确立适合“智造”的学习项目、探寻适合项目的“智造”技术、提供展评大舞台等,能使学生不断地制作、完善自己的项目产品,从而实现校内外跨时空的学习,提升思考能力和创作能力。     

中小学“人工智能+X”跨学科融合教学：理论框架与实践策略

跨学科教学作为一种新的育人方式,对推动中小学人工智能教育创新发展、培养面向智能时代的高素质人才具有重要意义。人工智能跨学科、多领域的特征决定了人工智能教育必须依靠跨学科的交叉融合。为探究人工智能教育与学科融合的内在机制,设计中小学跨学科融合教学活动,文章深入剖析了“人工智能+X”跨学科融合教学的内涵,以情境学习和活动理论为依据,明确了“人工智能+X”跨学科融合教学活动系统的关键构成要素及其特征,构建了以人工智能和学科的深度融合为支撑,以选定教学内容、明确教学方法、创设教学资源、设计教学评价为过程,以适应未来智能社会为目标的“人工智能+X”跨学科融合教学的理论框架。基于此,从目标定位、内容设计、活动组织、资源创设与评价方法五个方面提出了“人工智能+X”跨学科融合教学的实践策略,以期为中小学跨学科融合教学提供参考,助力中小学人工智能教育的提质增效。     

初中生物学跨学科实践活动设计与探索

新课标中增加了“生物学与社会·跨学科实践”主题,重点强调实践育人,是培养学生跨学科思维和探究能力、劳动素养的有效教学手段。本文根据初中生物学不同的专题模块,以知识链条为逻辑主线,设计以生物学为基础的跨学科课程,以跨学科实践课程的方式,带动其他主题的学习,并培养学生有意识地运用不同学科的知识,解决实际生活中复杂的综合性问题的能力。     

人工智能算法的生物学视角:从进化论到遗传算法的课堂实践

"人工智能+基于心智的生物学"课程的总体设计是从生物学视角来解释人工智能的算法逻辑,包括从生物学看终极算法、从计算机科学看认知神经科学、仿生人工智能、心智社会四大模块。"从进化论到遗传算法"是"从生物学看终极算法"模块的第3课时,该课时教学通过多足行走器等可视化算法内容培养学生对遗传算法的兴趣,通过类比达尔文的进化论使学生理解遗传算法的架构和逻辑、培养他们的跨学科思维能力,通过让学生模拟遗传算法的表演和上机实践过程进一步加深他们对遗传算法概念的理解、培养他们的信息意识和计算思维等。     

“人工智能+法律”复合型法律人才培养模式研究

人工智能的发展给高校法律人才培养带来了新的契机,但同时也使高校法律人才培养面临着如何结合互联网、大数据、人工智能技术等创新法学教学方式,推进法学教育跨学科多元化学习以及法学理论学习与实践深度融合的问题。人工智能时代高校法律人才的培养应科学确定培养目标,着力于创新教学方法及手段,丰富法学课程的内容设计。     

跨学科主题教学的系统设计与实践进路

跨学科主题教学是促进学生运用跨学科思维解决复杂问题的一种教学实践方式。从系统思维出发,跨学科主题教学的设计要以跨学科素养的养成为统领促使跨学科主题教学目标具体化、以学科大概念为核心促使跨学科主题教学内容结构化、以大单元教学设计为依托促使跨学科主题教学实施情境化、以“教—学—评”一致性为载体促使跨学科主题教学评价科学化。推进跨学科主题教学系统设计的实践进路为：优化学校课程顶层设计,彰显跨学科主题教学的重要课程地位;回归学生现实生活,找准跨学科主题教学系统设计的着力点;构建跨学科共同体,提升教师跨学科教学能力。     

交叉学科研究引领法律人工智能创新教育的理论框架与实践路径

为响应国家教育发展战略,回应法律人工智能行业需求,高校法学教育亟须作出相应调整,但目前法律人工智能教育仍停留在通识性教育层面,存在课程内容割裂、理论实践相脱节、创新实践机会不足等问题,现有教育模式不适配法律人工智能行业发展。因交叉学科研究以解决实际问题为导向,以跨学科团队合作为重心,以知识融会贯通为重点,在法律人工智能创新教育中能发挥其特有的优势,未来提倡学生参与项目申报,吸纳学生参与项目调研、数据标注、知识整理,参与创新竞赛等创新实践,以学生深入参与科研全过程的形式赋能法律人工智能创新教育改革。