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基于时代社会发展与未来人才需求，结合学校科学教育的办学传统，学校以培养学生H·AI素养为指向（H为Holistic首字母，代表全人发展，AI即人工智能），围绕“人工智能”主题开发并实施的一类内容联系紧密、内在逻辑清晰、层次连贯递进的，具有学校鲜明个性特征的课程体系，形成“人工智能 ”课程群。“人工智能 ”课程群不仅要让学生了解人工智能知识，学会与人工智能协作共存，运用人工智能思维解决生活中的实际问题；还要让学生具备不被人工智能所替代的能力，并且能在未来生活得更好的关键能力和必备品格，如：情感、沟通、审美、创意等。我们把这两者合称为“H·AI”素养。
一、问题提出
1.如何超越知识技能，指向胜任“AI 5G”时代的素养
当前，普通高中在人工智能的探索主要局限于根据高中生的认知能力，将人工智能相关知识和技能转化为知识技能普及与训练类相关的课程。然而，人工智能的兴起是系统性挑战，正在形塑整个时代。胜任人工智能时代，个体不仅仅要具备一定的人工智能相关知识，更需要具备人工智能不能替代的相关素养，应对挑战。因此，从普通高中育人模式从创新的角度来看，学校应从系统层面将人工智能与学校育人目标体系进一步融合，指向未来时代下普通高中生应具备的核心素养。
2.如何实现教师赋能，创设“学用一致”的情境
当前人工智能课程的实施，如信息技术或科学等相关背景的专业教师参发多，其他教师较少涉及。随着人工智能时代的来临，增强“AI”意识，自觉关注、了解和运用“AI 5G”技术以改善工作和生活，是教师和学生在胜任未来中都需要面临的机遇与挑战。让人工智能不仅成为学习的对象，也成为学习的工具，在“学用一致”的情境下创设沉浸式体验，这更有利于育人目标的达成。因此，唤醒全体教师的“AI”意识，使之积极地掌握和应用“AI 5G”技术，成为人工智能与学校教育深度融合的重要着力点。因此，AI课程要走向课程群的设计，建设人工智能创新教育及开展配套的师资培训工作，帮助教师成为学生认识人工智能的领路人和AI教学专家。
3.如何触发链式反应，推动学校的系统转型
与传统的科技创新不同，人工智能技术对未来社会具有更大的转型意义，在让社会变得更加智能化的同时，对于工作形态、职业生涯，专业素养等都将产生“重新定义”的影响。在这种影响之下，人工智能的兴起势必对于学校的内涵与形态，也将产生深刻影响，成为驱动未来学校型态演化的重要原动力。因此，在人工智能课程化的进程中，不应该定位于将人工智能课程嵌入传统学校型态之中，成为旧系统的新元件。相反，应将人工智能课程化作为学校型态演化链式反应的关键点，推动学校持续的、系统的变革。在课程体系的多元化、教师技能的专业化、学生成长的个性化等方面有新的作为和突破，为学生的终身可持续发展奠定坚实的基础。
二、设计思路
1.课程设计：凸显教育本质
教育的最终目的是服务于人而不是服务于机器。教育本质是一种培养人的活动，其最终目的是实现人的全面发展。无论人工智能教育如何发展都不能脱离培养全面发展的人这个根本目标。因此在人工智能与课程进入深度融合阶段，应超越技术层面走向精神层面即人文精神。要培养既具有基本数字素养，又具备软技能的未来人才。因为硬技能通常容易被人工智能替代，但创造力、同理心、沟通能力和批判思维等软技能却会随着机器智能系统的普遍应用从而越来越重要。
2.教师赋能：促进智能提升
人工智能课程的开发与实施关键是教师，因此教师智能化教学能力的提升非常重要。技术赋能教师，首先，要加强对教师人工智能应用能力的培训，主要包括人工智能基础知识、人工智能教育应用价值、教师与人工智能的协同、人工智能教学系统、人工智能应用和操作（学生画像、智能学习、智能评测、智能批改、智能教学）等内容。其次，要建立教师随时、随地进行学习的常态化发展。其次，要让教师学会用好大数据，学会采集数据和分析数据。
3.系统转型：重塑教育结构
不能孤立地看待人工智能技术，而是要将其作为复杂教育系统中的一个元素，需要对人工智能与教育的融合发展做一些深入思考和探索，推动学校教育结构的重塑。一方面重塑教育外部结构，让来自社会的教育资源多元、丰富、数字化，随时为学生提供个性化的学习资源；另一方面要变革教育内部结构，以学习者为中心，利用深度学习、自适应学习、大数据等技术，培养创新性、智能型人才。
三、探索路径
1.多方协同参与，优化课程生态环境
聯合知名企业、高校及科研院所，构建开放的课程生态系统。协调多方参与教育互动，让教育资源共建共享，成为一个动态、开放的系统，最大限度地满足教育需求。利用高科技企业拥有的先进知识和经验，实现中小学人工智能教育课程体系的顶层设计，推进人工智能教育方针实施和计划制定，并根据政策与时代行业、产业的变化、就业形式和趋势的变化及时调整，让中小学人工智能人才培养紧跟时代发展的步伐，具有对未来的高度前瞻性。与企业、院所一起研究人工智能教育的相关标准、打造基于人工智能的智慧学习环境、探讨教师与人工智能的协作方式、以及人工智能教育应用中的安全、隐私和伦理挑战等问题。打破教育和产业界的界限，促使教育不再局限于校园，将学校与整个社会系统连为一体。
2.深度融合交叉，开发跨学科项目化课程
人工智能本身具有深度融合、高度交叉、极度复杂的特点，同时又具有技术属性和社会属性的特点，这就决定了“人工智能 ”课程群必须依靠跨学科课程的交叉整合来实现。一是融合：将人工智能课程与学校现有的课程体系进行融合，把人工智能技术所需要的数学逻辑思维和计算能力、编程技术等计算机技能、控制论和自动化、生物学和仿生学、哲学、心理学、信息伦理和信息素养等知识，作为人工智能教育课程体系中的课程，加入现有的数学、计算机、物理、生物、心理、思想品德等主学科中。还应该将人工智能技术的实践加入音乐、美术等辅助学科。二是交叉：以“城市让生活更美好”为主题，开发“AI 城市”课程，设置城市道路的智能驾驶、空地结合的快递配送、智能垃圾分类识别与处置、智能家居的开发与应用等项目。将人工智能课程与“项目化学习”相结合，开展跨学科项目实践，激发学生在真实任务情境下进行有意义、综合性的学习，培养学生解决问题的能力、学习的自主性和调控性，提升学生的核心素养。 四、实践成效
1.打造了智能化学习空间
开展与人工智能课程创新相配套的基础环境建设。借助科技公司的力量，建设“立芯·展翼”实验区，打造人工智能功能实验室和人工智能创新孵化实验室。为学生开展“人工智能 ”课程群学习提供支持，使之成为具有全国领先水平的人工智能样板实验场。建设智慧图书馆，设计并开发了“小阅机器人”，通过线下“小阅机器人”和线上虚拟服务“小阅机器人”，提供自动导览服务、“一对一”个性化文献检索、基于图情信息的实时咨询、模拟馆员互动咨询、特殊问题馆员远程可视咨询等各种服务方式，真正意义上为读者提供人工智能时代的实时、动态、便捷、高效的信息服务。建设渗透人工智能技术的学校教育教学空间，引入人工智能与教育大数据。给师生一个近距离接触智慧教育的环境，为学生提供“人工智能 5G”的未来学习场。
2.创建了AI课改研发团队
成立AI教育课改实验团队，凝聚着集体智慧、激发着团队活力，立足人工智能课程改革和智慧高中建设，打造一支教学理念先进、课改意识浓厚、教学本领过硬的教师团队。围绕课程改革项目，扎实推进“人工智能 ”课程群的开发与实施。通过对前沿教育教学理论的学习和研究，对国内国际课改实践的分析和比较，开展对课程改革理论基础的研究和提炼、课堂改革模式的梳理和总结、课改中的问题的诊断和改进、课程创新的引领和指导。通过团队的研讨交流，制定课程目标，细化课程方案，设计教学项目，确定基本范式。在课程研发的过程中，提高教师利用信息技术开展人工智能课程设计，以及利用网络技术开展个性化教学的能力，推动技术变革与教育创新的深度融合，让教师作为学校特色课程的开发者和设计师。
3.构建了“人工智能 ”课程群
将人工智能技术与学校课程深度融合，构建面向全体的普及性课程、面向群体的发展性课程和面向个体的高阶性课程，给各类学生提供丰富的选择性。形成了AI基础课程域、AI 学科课程域、AI 城市课程域、AI 审美课程域、AI 情感课程域、AI 创意课程域等六大领域的“人工智能 ”课程群。以《人工智能》教材为蓝本，根据学生学情进行校本化设计与实施，开发如《人工智能是什么？》《机器学习环境的搭建》《人脸识别技术》等系列模块，形成了卢湾高中《人工智能校本教程》。
4.建立了AI跨学科学习平台
为高中生跨学科智能学习提供支持服务的平台，具体而言，就是学生学习人工智能基本知识和技能的平台；是开展跨学科项目学习的平台；是孵化与人工智能相关课题的平台。该平台包括四大模块三大特征：四大模块分别是项目体验、项目创作、项目研究、项目成果展示；三大特征分别是生成性、链接性、开放性。通过该平台学生可以基于平台进行AI 工程类实践项目、AI 金融类实践项目、AI 文娱类实践项目、AI 交通类实践项目、AI 安防类实践项目、AI 医疗类等项目实践何项目研究，从而提升学生的科创素养、项目化思维能力和应用跨学科知识解决问题的能力。
5.健全了课程组织管理制度
强化组织领导，落实管理责任。建立课程领导力团队，组建由校长、教师、学生、课程专家、高校企业知名人士等多方组成的课程组织和保障团队，在课程研发、课程实施、课程管理、课程评价等方面给予引领指导和监督保障。明确分配有关人员的责任、权限和运行规则，利用组织的力量有序推进课改。完善管理制度，保障课改推进。通过有效的内部治理和管理机制建设，将课程开发、教学改革、教育科研、师生成长等工作有机结合起来，做到信息畅通，交流及时。对课程与教材的设置、开发、选科、考核、评价等进行具体规定，满足学生的个性发展与不同需求，促进教师队伍的专业成长。聘请专家进行第三方论证，对学校“人工智能 ”课程群的开发、实施情况进行检验和评估，提出改进的建议和意见。
五、反思展望
1.关注教与学的“质变”。“人工智能 ”课程群的实施，不仅要关注教学手段的“形变”，更要关注教与学的“质变”，要关注创新人才培养模式的变革，改革教学方法和教育评价体系，推动深度学习、人机协同，提升教师专业发展和人工智能教育技术的水平。
2.关注不同学科的差异。根据不同学科、不同领域的特点，在与人工智能技术融合方面，需要结合学科特点，在开发、应用、评价时区别对待，而不要一刀切、一个模式。要注意學科差异，以及在课程融合方式和方法上的差异。
3.关注课程评价的动态化。“人工智能 ”课程群作为新兴的课程样态，需根据新的教育理念和发展目标，构建综合的教育评价指标体系。可以通过数据分析构建以大数据为技术支撑的教学评价模式，关注学习者学习动态过程，注重评价主体、方式等方面的多元化，继而实现评价的针对性、准确性、过程性。
一、问题提出
1.如何超越知识技能，指向胜任“AI 5G”时代的素养
当前，普通高中在人工智能的探索主要局限于根据高中生的认知能力，将人工智能相关知识和技能转化为知识技能普及与训练类相关的课程。然而，人工智能的兴起是系统性挑战，正在形塑整个时代。胜任人工智能时代，个体不仅仅要具备一定的人工智能相关知识，更需要具备人工智能不能替代的相关素养，应对挑战。因此，从普通高中育人模式从创新的角度来看，学校应从系统层面将人工智能与学校育人目标体系进一步融合，指向未来时代下普通高中生应具备的核心素养。
2.如何实现教师赋能，创设“学用一致”的情境
当前人工智能课程的实施，如信息技术或科学等相关背景的专业教师参发多，其他教师较少涉及。随着人工智能时代的来临，增强“AI”意识，自觉关注、了解和运用“AI 5G”技术以改善工作和生活，是教师和学生在胜任未来中都需要面临的机遇与挑战。让人工智能不仅成为学习的对象，也成为学习的工具，在“学用一致”的情境下创设沉浸式体验，这更有利于育人目标的达成。因此，唤醒全体教师的“AI”意识，使之积极地掌握和应用“AI 5G”技术，成为人工智能与学校教育深度融合的重要着力点。因此，AI课程要走向课程群的设计，建设人工智能创新教育及开展配套的师资培训工作，帮助教师成为学生认识人工智能的领路人和AI教学专家。
3.如何触发链式反应，推动学校的系统转型
与传统的科技创新不同，人工智能技术对未来社会具有更大的转型意义，在让社会变得更加智能化的同时，对于工作形态、职业生涯，专业素养等都将产生“重新定义”的影响。在这种影响之下，人工智能的兴起势必对于学校的内涵与形态，也将产生深刻影响，成为驱动未来学校型态演化的重要原动力。因此，在人工智能课程化的进程中，不应该定位于将人工智能课程嵌入传统学校型态之中，成为旧系统的新元件。相反，应将人工智能课程化作为学校型态演化链式反应的关键点，推动学校持续的、系统的变革。在课程体系的多元化、教师技能的专业化、学生成长的个性化等方面有新的作为和突破，为学生的终身可持续发展奠定坚实的基础。
二、设计思路
1.课程设计：凸显教育本质
教育的最终目的是服务于人而不是服务于机器。教育本质是一种培养人的活动，其最终目的是实现人的全面发展。无论人工智能教育如何发展都不能脱离培养全面发展的人这个根本目标。因此在人工智能与课程进入深度融合阶段，应超越技术层面走向精神层面即人文精神。要培养既具有基本数字素养，又具备软技能的未来人才。因为硬技能通常容易被人工智能替代，但创造力、同理心、沟通能力和批判思维等软技能却会随着机器智能系统的普遍应用从而越来越重要。
2.教师赋能：促进智能提升
人工智能课程的开发与实施关键是教师，因此教师智能化教学能力的提升非常重要。技术赋能教师，首先，要加强对教师人工智能应用能力的培训，主要包括人工智能基础知识、人工智能教育应用价值、教师与人工智能的协同、人工智能教学系统、人工智能应用和操作（学生画像、智能学习、智能评测、智能批改、智能教学）等内容。其次，要建立教师随时、随地进行学习的常态化发展。其次，要让教师学会用好大数据，学会采集数据和分析数据。
3.系统转型：重塑教育结构
不能孤立地看待人工智能技术，而是要将其作为复杂教育系统中的一个元素，需要对人工智能与教育的融合发展做一些深入思考和探索，推动学校教育结构的重塑。一方面重塑教育外部结构，让来自社会的教育资源多元、丰富、数字化，随时为学生提供个性化的学习资源；另一方面要变革教育内部结构，以学习者为中心，利用深度学习、自适应学习、大数据等技术，培养创新性、智能型人才。
三、探索路径
1.多方协同参与，优化课程生态环境
聯合知名企业、高校及科研院所，构建开放的课程生态系统。协调多方参与教育互动，让教育资源共建共享，成为一个动态、开放的系统，最大限度地满足教育需求。利用高科技企业拥有的先进知识和经验，实现中小学人工智能教育课程体系的顶层设计，推进人工智能教育方针实施和计划制定，并根据政策与时代行业、产业的变化、就业形式和趋势的变化及时调整，让中小学人工智能人才培养紧跟时代发展的步伐，具有对未来的高度前瞻性。与企业、院所一起研究人工智能教育的相关标准、打造基于人工智能的智慧学习环境、探讨教师与人工智能的协作方式、以及人工智能教育应用中的安全、隐私和伦理挑战等问题。打破教育和产业界的界限，促使教育不再局限于校园，将学校与整个社会系统连为一体。
2.深度融合交叉，开发跨学科项目化课程
人工智能本身具有深度融合、高度交叉、极度复杂的特点，同时又具有技术属性和社会属性的特点，这就决定了“人工智能 ”课程群必须依靠跨学科课程的交叉整合来实现。一是融合：将人工智能课程与学校现有的课程体系进行融合，把人工智能技术所需要的数学逻辑思维和计算能力、编程技术等计算机技能、控制论和自动化、生物学和仿生学、哲学、心理学、信息伦理和信息素养等知识，作为人工智能教育课程体系中的课程，加入现有的数学、计算机、物理、生物、心理、思想品德等主学科中。还应该将人工智能技术的实践加入音乐、美术等辅助学科。二是交叉：以“城市让生活更美好”为主题，开发“AI 城市”课程，设置城市道路的智能驾驶、空地结合的快递配送、智能垃圾分类识别与处置、智能家居的开发与应用等项目。将人工智能课程与“项目化学习”相结合，开展跨学科项目实践，激发学生在真实任务情境下进行有意义、综合性的学习，培养学生解决问题的能力、学习的自主性和调控性，提升学生的核心素养。 四、实践成效
1.打造了智能化学习空间
开展与人工智能课程创新相配套的基础环境建设。借助科技公司的力量，建设“立芯·展翼”实验区，打造人工智能功能实验室和人工智能创新孵化实验室。为学生开展“人工智能 ”课程群学习提供支持，使之成为具有全国领先水平的人工智能样板实验场。建设智慧图书馆，设计并开发了“小阅机器人”，通过线下“小阅机器人”和线上虚拟服务“小阅机器人”，提供自动导览服务、“一对一”个性化文献检索、基于图情信息的实时咨询、模拟馆员互动咨询、特殊问题馆员远程可视咨询等各种服务方式，真正意义上为读者提供人工智能时代的实时、动态、便捷、高效的信息服务。建设渗透人工智能技术的学校教育教学空间，引入人工智能与教育大数据。给师生一个近距离接触智慧教育的环境，为学生提供“人工智能 5G”的未来学习场。
2.创建了AI课改研发团队
成立AI教育课改实验团队，凝聚着集体智慧、激发着团队活力，立足人工智能课程改革和智慧高中建设，打造一支教学理念先进、课改意识浓厚、教学本领过硬的教师团队。围绕课程改革项目，扎实推进“人工智能 ”课程群的开发与实施。通过对前沿教育教学理论的学习和研究，对国内国际课改实践的分析和比较，开展对课程改革理论基础的研究和提炼、课堂改革模式的梳理和总结、课改中的问题的诊断和改进、课程创新的引领和指导。通过团队的研讨交流，制定课程目标，细化课程方案，设计教学项目，确定基本范式。在课程研发的过程中，提高教师利用信息技术开展人工智能课程设计，以及利用网络技术开展个性化教学的能力，推动技术变革与教育创新的深度融合，让教师作为学校特色课程的开发者和设计师。
3.构建了“人工智能 ”课程群
将人工智能技术与学校课程深度融合，构建面向全体的普及性课程、面向群体的发展性课程和面向个体的高阶性课程，给各类学生提供丰富的选择性。形成了AI基础课程域、AI 学科课程域、AI 城市课程域、AI 审美课程域、AI 情感课程域、AI 创意课程域等六大领域的“人工智能 ”课程群。以《人工智能》教材为蓝本，根据学生学情进行校本化设计与实施，开发如《人工智能是什么？》《机器学习环境的搭建》《人脸识别技术》等系列模块，形成了卢湾高中《人工智能校本教程》。
4.建立了AI跨学科学习平台
为高中生跨学科智能学习提供支持服务的平台，具体而言，就是学生学习人工智能基本知识和技能的平台；是开展跨学科项目学习的平台；是孵化与人工智能相关课题的平台。该平台包括四大模块三大特征：四大模块分别是项目体验、项目创作、项目研究、项目成果展示；三大特征分别是生成性、链接性、开放性。通过该平台学生可以基于平台进行AI 工程类实践项目、AI 金融类实践项目、AI 文娱类实践项目、AI 交通类实践项目、AI 安防类实践项目、AI 医疗类等项目实践何项目研究，从而提升学生的科创素养、项目化思维能力和应用跨学科知识解决问题的能力。
5.健全了课程组织管理制度
强化组织领导，落实管理责任。建立课程领导力团队，组建由校长、教师、学生、课程专家、高校企业知名人士等多方组成的课程组织和保障团队，在课程研发、课程实施、课程管理、课程评价等方面给予引领指导和监督保障。明确分配有关人员的责任、权限和运行规则，利用组织的力量有序推进课改。完善管理制度，保障课改推进。通过有效的内部治理和管理机制建设，将课程开发、教学改革、教育科研、师生成长等工作有机结合起来，做到信息畅通，交流及时。对课程与教材的设置、开发、选科、考核、评价等进行具体规定，满足学生的个性发展与不同需求，促进教师队伍的专业成长。聘请专家进行第三方论证，对学校“人工智能 ”课程群的开发、实施情况进行检验和评估，提出改进的建议和意见。
五、反思展望
1.关注教与学的“质变”。“人工智能 ”课程群的实施，不仅要关注教学手段的“形变”，更要关注教与学的“质变”，要关注创新人才培养模式的变革，改革教学方法和教育评价体系，推动深度学习、人机协同，提升教师专业发展和人工智能教育技术的水平。
2.关注不同学科的差异。根据不同学科、不同领域的特点，在与人工智能技术融合方面，需要结合学科特点，在开发、应用、评价时区别对待，而不要一刀切、一个模式。要注意學科差异，以及在课程融合方式和方法上的差异。
3.关注课程评价的动态化。“人工智能 ”课程群作为新兴的课程样态，需根据新的教育理念和发展目标，构建综合的教育评价指标体系。可以通过数据分析构建以大数据为技术支撑的教学评价模式，关注学习者学习动态过程，注重评价主体、方式等方面的多元化，继而实现评价的针对性、准确性、过程性。