焦立新 安叢河

人工智能（Artificial Intelligence，簡稱AI）是研究開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。［1］2017年國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中描繪了下一階段我國人工智能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展路線圖，規(guī)劃中要求：我國應(yīng)該逐步實施全民智能教育項目，在基礎(chǔ)教育階段開展人工智能相關(guān)課程。［2］

一、初中人工智能課程實施現(xiàn)狀分析

目前初中人工智能課程實施過程中存在一些問題：教材更新較慢，與教育需求的適配度不足；硬件設(shè)施不足，重視軟件編程而輕硬件；師資相對匱乏，推動課程開展有難度。

STEAM（Science，Technology，Engineering，Arts，Mathematics 五個詞的英文首字母縮寫）教育是一種融合科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)及數(shù)學(xué)等素養(yǎng)為一體的教育理念。［3］人工智能校本課程作為國家信息科技課程的延伸和補(bǔ)充，旨在培養(yǎng)學(xué)生的信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)。開展基于STEAM 教育的初中人工智能校本課程的重要意義有：順應(yīng)教育改革的需要，利于培育學(xué)生信息科技學(xué)科核心素養(yǎng)，教師自身知識結(jié)構(gòu)更新的需要。

二、基于STEAM 教育的初中人工智能校本課程建設(shè)策略

南京師范大學(xué)附屬蘇州石湖中學(xué)自2014年建校以來十分重視科技特色課程建設(shè)，目前學(xué)校有多個科技課程專用教室，開設(shè)了人形機(jī)器人、車型機(jī)器人、3D 打印、無人機(jī)、Scratch 編程等多門科技特色課程，主要的學(xué)習(xí)對象為七、八年級學(xué)生?；赟TEAM 教育的人工智能校本課程要結(jié)合學(xué)校校情與學(xué)情，充分考慮學(xué)生的認(rèn)知特點。筆者通過問卷調(diào)查的形式對學(xué)生人工智能知識學(xué)習(xí)情況進(jìn)行調(diào)研，并通過課程的實施，總結(jié)了如下幾點策略。

1.成立科技課程教研團(tuán)隊，提供制度保障

為更好地發(fā)展學(xué)?？萍继厣逃?，石湖中學(xué)專門建立由分管副校長牽頭、教務(wù)處組織實施的工作機(jī)制，抽調(diào)學(xué)校的數(shù)學(xué)、物理、生物、美術(shù)與信息科技等學(xué)科教師共同成立了15 人規(guī)模的人工智能科技特色課程建設(shè)團(tuán)隊。各位教師充分利用自己的學(xué)科優(yōu)勢，將各學(xué)科深度融合，完成人工智能校本課程的開發(fā)和實施。團(tuán)隊定期開展校內(nèi)研討活動，大家分工明確，期初有規(guī)劃，期末有總結(jié)。

2.與成熟科技企業(yè)合作，提供設(shè)備和技術(shù)保障

石湖中學(xué)依托南京師范大學(xué)的先進(jìn)理念和教育資源，力爭培養(yǎng)一大批目標(biāo)遠(yuǎn)大、學(xué)業(yè)優(yōu)異、敢于實踐的優(yōu)秀學(xué)生。2020年，石湖中學(xué)與上海優(yōu)必選公司合作，購買了一批“AI超級工程師”“AI 在未來小鎮(zhèn)”“AI 的幕后英雄”硬件器材以及與之配套的軟件和課程資源。學(xué)校的科技教師基于這些器材和課程資源，根據(jù)STEAM 教育理念，結(jié)合學(xué)校的校情與學(xué)情，開發(fā)了適合本校學(xué)生的人工智能校本課程。例如“遙控賽車”項目中通過藍(lán)牙技術(shù)實現(xiàn)小車遙控功能：利用器材包中的Explore 開發(fā)板、舵機(jī)與藍(lán)牙模塊等硬件設(shè)備搭建一輛機(jī)器人小車，然后通過電腦將安卓設(shè)備與小車Explore 開發(fā)板上串口相連，通過編程控制小車，使得小車中藍(lán)牙模塊可以和手機(jī)互傳信號并且驅(qū)動小車的舵機(jī)使得小車可以實現(xiàn)前進(jìn)后退和轉(zhuǎn)彎等動作。

3.加強(qiáng)教師科技技能素養(yǎng)培養(yǎng)，提供師資保障

石湖中學(xué)人工智能課程建設(shè)團(tuán)隊自開始規(guī)劃至實施課程以來，每年暑假派團(tuán)隊教師統(tǒng)一參加系統(tǒng)化的基于STEAM 教育的人工智能課程線下專項實訓(xùn)，以此提高師資水平，保障課程的順利開展。開學(xué)后派部分團(tuán)隊教師利用周末參加競賽實訓(xùn)，保障后期課程活動的多樣化。區(qū)教育主管部門和學(xué)校還會組織教師進(jìn)行線上理論知識培訓(xùn)，充實教師的人工智能課程知識儲備，有時還會組織教師外出參觀學(xué)習(xí)，廣泛吸取人工智能示范校的課程建設(shè)經(jīng)驗。

4.多種教學(xué)形式相結(jié)合，為課程實施提供保障

開設(shè)科技特色課程：在七年級12 個班中確定6 個班，由6 位教師分別開展每周固定1 課時的人工智能特色課程，將人工智能的通識性知識與數(shù)學(xué)、科學(xué)、生物、物理、美術(shù)等課程融合，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用多學(xué)科知識解決現(xiàn)實問題的能力。

創(chuàng)建人工智能社團(tuán)：石湖中學(xué)創(chuàng)建了人工智能社團(tuán)、創(chuàng)客社團(tuán)、車型機(jī)器人社團(tuán)、人型機(jī)器人社團(tuán)、Scratch 編程社團(tuán)、無人機(jī)社團(tuán)、3D 打印社團(tuán)等，充實學(xué)校的人工智能課程建設(shè)，以社團(tuán)活動的方式進(jìn)一步提升學(xué)生對人工智能的興趣。

組織開展校園科技節(jié)：石湖中學(xué)每學(xué)年開展一次校園科技節(jié)，校園科技節(jié)活動形式多樣，包含開幕式、科技作品展覽、科技小報征集比賽、科技小論文比賽、科技繪畫比賽、科普知識講座等形式。科技節(jié)的開展?fàn)I造了濃厚的科技學(xué)習(xí)氛圍。

組織學(xué)生積極參加比賽：組織學(xué)生參與蘇州市機(jī)器人競賽、人工智能挑戰(zhàn)賽、全國中小學(xué)信息技術(shù)創(chuàng)新與實踐大賽、全國青少年科技創(chuàng)新大賽等。通過備賽和比賽，深化學(xué)生對人工智能知識的學(xué)習(xí)，鍛煉他們分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動手實踐能力，從而全面發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)。

5.多元評價育人，為學(xué)生發(fā)展保駕護(hù)航

人工智能課程的教學(xué)評價應(yīng)采用紙筆測試形式的基礎(chǔ)知識評價、動手實踐操作形式的結(jié)果性評價與平時表現(xiàn)等過程性評價相結(jié)合的方式促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)，評價要具有發(fā)展性。石湖中學(xué)人工智能課程教學(xué)評價主要由形成性評價和總結(jié)性評價兩部分組成。形成性評價主要包括學(xué)生平時表現(xiàn)以及每個項目學(xué)習(xí)過程中的自評與知識回顧測驗；總結(jié)性評價主要是對學(xué)生完成的作品進(jìn)行評價。以“遙控小車”為例，人工智能校本教材中學(xué)生評價手冊自評模塊如表1、表2所示。

表1 “遙控小車”項目——我對自己說

表2 “遙控小車”項目自評表

6.積極聯(lián)合社會力量，拓寬學(xué)生視野

石湖中學(xué)每學(xué)期分批組織學(xué)生到科技館、校外科技公司、科普基地等場所進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)。如組織學(xué)生參觀科沃斯創(chuàng)想基地、邀請西題迪斯STEM 外教進(jìn)校園開展人工智能知識科普講座、邀請高校相關(guān)專業(yè)教師進(jìn)校園開展智能汽車科普講座等。

目前，初中人工智能校本課程仍處于探索階段，學(xué)校對課程合理的規(guī)劃、專業(yè)的師資力量、與之配套的軟硬件設(shè)備、符合學(xué)校的校情與學(xué)情的課程資源等均需要繼續(xù)完善。校本課程的建設(shè)是一個“研討—規(guī)劃—實施—改進(jìn)”的循環(huán)過程。

教學(xué)實踐表明，開展基于STEAM 教育的人工智能校本課程建設(shè)，符合當(dāng)今教育發(fā)展的需求，是培養(yǎng)學(xué)生信息科技核心素養(yǎng)的有效手段。相信在學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)良好的頂層設(shè)計和大力支持下，在教師與時俱進(jìn)的學(xué)習(xí)與努力下，人工智能校本課程將被建設(shè)得越來越完善，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣將越來越濃，學(xué)習(xí)效果將越來越好。