摘要：在科技飛速發(fā)展、人才競爭日益激烈的當(dāng)下，中小學(xué)人工智能與科學(xué)教育對于培育未來棟梁、推動社會進步起著關(guān)鍵作用。大連市中山區(qū)中心小學(xué)精準對標國家中小學(xué)人工智能教育總體要求，探索以機制和課程為雙引擎的基地校建設(shè)路徑，構(gòu)建人工智能教育統(tǒng)籌保障體系，從組織、師資、場地器材到機制全方位協(xié)同發(fā)力；打造涵蓋多元模塊的人工智能教育課程體系，創(chuàng)設(shè)情境應(yīng)用特色課程。學(xué)校在課堂教學(xué)成果、課題研究成果、學(xué)生競賽成績等維度均有成效，有利于培育面向未來、具備創(chuàng)新精神與數(shù)字素養(yǎng)的人才。

關(guān)鍵詞：人工智能教育；中小學(xué)教育；基地校建設(shè)；課程體系

在當(dāng)前科技迅猛發(fā)展的時代背景下，人工智能與科學(xué)教育已然成為推動社會進步、培育未來人才的核心要素。中小學(xué)作為教育體系的基礎(chǔ)階段，肩負著啟蒙與奠基的重要使命。2024年2月，大連市中山區(qū)中心小學(xué)（以下通稱“學(xué)?！保┇@得首批“全國中小學(xué)人工智能教育基地?！焙汀叭珖行W(xué)科學(xué)教育實驗?！钡臉s譽稱號。學(xué)校對照《關(guān)于加強中小學(xué)人工智能教育的通知》（以下簡稱《通知》）中對中小學(xué)人工智能教育工作的總體要求，探索以機制和課程見長的人工智能教育基地校建設(shè)之路。學(xué)校優(yōu)化頂層架構(gòu)，建立科學(xué)、長效、協(xié)同的工作機制，建設(shè)系統(tǒng)化課程體系，加強常態(tài)化、普惠式的課程開發(fā)與教學(xué)實施，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、創(chuàng)新精神，提升學(xué)生運用數(shù)字技術(shù)解決實際問題的能力與素養(yǎng)。

一、建立人工智能教育統(tǒng)籌保障體系

（一）多元協(xié)同，筑牢組織保障根基

學(xué)校充分匯聚多方合力，在各級信息中心、科協(xié)、科技局、知識產(chǎn)權(quán)局、科技館等實踐基地的協(xié)助下，形成“領(lǐng)導(dǎo)團隊+AI類專業(yè)團隊+各科合作團隊+家委會協(xié)作團隊+校外輔導(dǎo)團隊”五隊聯(lián)動的組織模型，保障頂層設(shè)計，指導(dǎo)落實工作，開展多維協(xié)作。學(xué)校配備人工智能教育領(lǐng)導(dǎo)團隊、專職教導(dǎo)主任、專職教師和兼職教研員，以及來自相關(guān)高校和企業(yè)的科學(xué)副校長、校外輔導(dǎo)員，共同參與設(shè)計人工智能課程體系，并承擔(dān)一定教學(xué)設(shè)計和實施工作。學(xué)校有效利用大連理工大學(xué)、大連海事大學(xué)、大連交通大學(xué)、大連海洋大學(xué)等高校資源，中國科學(xué)院能源學(xué)院和大連化物所等科研院所資源，紅沿河核電廠、大連鹽場等高新企業(yè)資源，大連市科技館、大連市博物館等校外場館資源，拓展人工智能實踐空間，補充人工智能教育資源，共建基地。

（二）雄厚師資，夯實教育發(fā)展保障

充足多元的師資力量，可以在課程建設(shè)、教學(xué)水平提升及資源開發(fā)等方面，為學(xué)校人工智能教育提供堅實保障，推動教育目標的達成。學(xué)校設(shè)有信息科技專職教師、專職科技輔導(dǎo)員、校外合作人工智能輔導(dǎo)員，定期組織教師開展專業(yè)培訓(xùn)與業(yè)績考核，參加省內(nèi)外培訓(xùn)與各類賽事。學(xué)校重點研究人工智能教育課程建設(shè)、數(shù)字化賦能教與學(xué)、人工智能教育資源開發(fā)等課程，通過教學(xué)設(shè)計、說課大賽、課堂教學(xué)展示等環(huán)節(jié)提升教師人工智能教育水平。此外，學(xué)校人工智能教育名師工作室，帶領(lǐng)團隊開發(fā)人工智能校本課程，開展教師培訓(xùn)和賽前集訓(xùn)指導(dǎo)。

（三）完備場地，打造優(yōu)質(zhì)教學(xué)環(huán)境

學(xué)校統(tǒng)籌使用人工智能實驗室、信息教室和機器人工作室等場地，形成教、學(xué)、做、創(chuàng)、秀、賽“六度一體”學(xué)習(xí)空間。大連市和中山區(qū)的教育局、信息中心、科協(xié)為學(xué)校配備了足量的實驗器材、創(chuàng)客工具、人工智能教學(xué)設(shè)備。學(xué)校補充購買了編程無人機等多個中高級能力設(shè)備。創(chuàng)客工坊分多個區(qū)域，供學(xué)生學(xué)習(xí)多項創(chuàng)客技能，并利用人工智能思維和技術(shù)實現(xiàn)“金點子”小發(fā)明項目的迭代發(fā)展，提升學(xué)生數(shù)字與計算思維、設(shè)計與工程思維；人工智能實驗室分內(nèi)外兩室，開展普惠的人工智能項目式學(xué)習(xí)、機器人社團、人工智能類校本選修課和托管課教學(xué)。

（四）創(chuàng)新機制，激發(fā)教育內(nèi)生動力

學(xué)校重視人工智能教育機制的建立，形成了相應(yīng)的評價機制、激勵機制、協(xié)同機制、校內(nèi)校外資源整合機制、高校和科研院所支持機制等工作機制。學(xué)校以建立“三融·三聯(lián)·三評”工作機制推進人工智能教育，其中，“三融”是指在學(xué)生的校園生活、家庭生活和社會生活中尋找人工智能與教育的融合點；“三聯(lián)”是指學(xué)校、家庭和社會合作推進人工智能教育的協(xié)同機制；“三評”是指對學(xué)校課程體系、課堂教學(xué)、學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)的評價機制，構(gòu)建適應(yīng)新質(zhì)生產(chǎn)力、具備數(shù)字素養(yǎng)的科技創(chuàng)新后備人才培養(yǎng)模式。

二、建設(shè)人工智能教育課程體系

《通知》指出，要構(gòu)建系統(tǒng)化課程體系，小學(xué)低年級段側(cè)重感知和體驗人工智能技術(shù)，小學(xué)高年級段側(cè)重理解和應(yīng)用人工智能技術(shù)；統(tǒng)籌信息科技、科學(xué)類、綜合實踐活動、勞動等課程和課后服務(wù)，一體化實施。結(jié)合人工智能技術(shù)的特點，學(xué)校推進基于任務(wù)式、項目式、問題式學(xué)習(xí)的教學(xué)（見表1）。

學(xué)校人工智能教育課程包括人工智能基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)分析、編程語言、自然語言處理、計算機視覺、機器人技術(shù)等。學(xué)校通過課程設(shè)計、教學(xué)活動、實踐項目等多種形式，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能知識、技能、理念和應(yīng)用方法策略。課程體系包括基礎(chǔ)通用課程、情境應(yīng)用課程和社團競賽課程三大模塊。其中，情境應(yīng)用課程通過將抽象的理論與現(xiàn)實應(yīng)用場景相結(jié)合，使學(xué)生在真實或模擬真實的情境中，能夠更直觀地理解和應(yīng)用人工智能技術(shù)。通過情境教學(xué)，學(xué)生在接近真實的環(huán)境中進行學(xué)習(xí)，能夠更好地將理論知識轉(zhuǎn)化為實踐能力，從而應(yīng)對人工智能技術(shù)在解決實際問題中面臨的各種挑戰(zhàn)。

三、構(gòu)建情境應(yīng)用為特色的人工智能課程

（一）游戲化情境

小學(xué)一至三年級學(xué)生對新奇事物充滿好奇心，喜歡通過游戲和互動的形式來學(xué)習(xí)，對色彩、聲音和動作反應(yīng)敏感。因此，游戲化情境課程符合該學(xué)段學(xué)生的發(fā)展特點，能提高他們的學(xué)習(xí)興趣和參與度。學(xué)校利用機器學(xué)習(xí)中的姿態(tài)分類技術(shù)，開發(fā)了具有AI交互功能的體感游戲。例如，“切水果”游戲，學(xué)生通過敏捷的身手來完成水果切割的訓(xùn)練任務(wù)。學(xué)生在真實的游戲情境中，能更加直觀地應(yīng)用人工智能技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的收集、分類與處理，體會數(shù)據(jù)在人工智能技術(shù)中扮演的核心角色，認識到數(shù)據(jù)對于驅(qū)動智能系統(tǒng)發(fā)展的重要性，激發(fā)他們對人工智能更深層次探索的渴望。

（二）項目化情境

學(xué)校在人工智能教育中開展人人參與的智能搭建項目化學(xué)習(xí)活動。這門課程專為四至六年級學(xué)生設(shè)計，并與綜合實踐活動課程相結(jié)合，通過實際操作激發(fā)學(xué)生對人工智能的興趣，使其掌握編程方法、模式識別技術(shù)及其應(yīng)用。課程項目包括智能停車場閘桿、遙控門、石油采挖機、智能風(fēng)扇、智能釣魚竿、自動機械手、起重機、智能垃圾箱、四驅(qū)車、避障無人車、無人排障車、遙控搬運車等十二項。這些項目分為基礎(chǔ)搭建與編程、控制與自動化、綜合應(yīng)用與創(chuàng)新三大類，引導(dǎo)學(xué)生循序漸進地學(xué)習(xí)搭建簡單機械結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)編程控制，搭建復(fù)雜機械結(jié)構(gòu)與傳感器、執(zhí)行器的集成系統(tǒng)，學(xué)習(xí)搭建、編程、智能化的系統(tǒng)設(shè)計與綜合運用。項目式學(xué)習(xí)在一個個實際應(yīng)用場景中展開，通過情境教學(xué)將理論知識與實踐操作緊密結(jié)合，使學(xué)生在真實的情境中切身體驗人工智能技術(shù)的應(yīng)用過程，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性，培養(yǎng)他們在情境中運用人工智能分析問題和解決問題的能力，提升其核心素養(yǎng)。

（三）“AI+科技”情境

學(xué)校研發(fā)并實施了將人工智能與科技創(chuàng)新相結(jié)合的“金點子”小發(fā)明課程。教師引導(dǎo)學(xué)生將機器學(xué)習(xí)、計算機視覺、自然語言處理和智能控制系統(tǒng)等人工智能技術(shù)融入創(chuàng)新作品中，大幅度提升學(xué)生小發(fā)明作品的智能化和創(chuàng)新性。例如，學(xué)生的優(yōu)秀作品“抗震防火一體式救生艙”，艙內(nèi)智能生命支持系統(tǒng)能夠通過溫度傳感器、空氣傳感器感知環(huán)境變化，自動調(diào)節(jié)溫度、濕度和空氣質(zhì)量，自然語言處理技術(shù)能夠幫助用戶實現(xiàn)對救生艙各項功能的控制；基于語音識別的民族文字打印機器人，通過編程技術(shù)賦予它響應(yīng)不同語言指令的智能，其搭載的語音識別模塊將語音指令轉(zhuǎn)換為文字并現(xiàn)場打印。融入小發(fā)明作品的人工智能課程，提升了學(xué)生的編程能力、創(chuàng)新能力、數(shù)據(jù)驅(qū)動決策能力、跨學(xué)科學(xué)習(xí)能力。

（四）“AI+藝術(shù)”情境

“AI+藝術(shù)”情境課程引導(dǎo)學(xué)生在藝術(shù)作品創(chuàng)作中應(yīng)用人工智能思維和技術(shù)，創(chuàng)造出具有交互功能的優(yōu)秀藝術(shù)作品，提升學(xué)生綜合運用多學(xué)科知識與技能創(chuàng)造性解決問題的能力。例如，在《西游記》主題跨學(xué)科課程學(xué)習(xí)中，學(xué)生在閱讀名著的基礎(chǔ)上創(chuàng)作書中人物造型，以3D打印、傳感技術(shù)、手柄遙控等技術(shù)，實現(xiàn)書中的人物造型會說話、會發(fā)光、會噴霧、會展翅、會行走等交互功能。在“瓶子里的星辰大?！笨鐚W(xué)科主題學(xué)習(xí)課程中，學(xué)生用廢舊瓶子設(shè)計制作“太空家園”，設(shè)想在月球上建造“嫦娥”空間站，使用語音控制系統(tǒng)讓操作人員能夠通過語音指令輕松管理各種設(shè)備，而自動化監(jiān)測與控制系統(tǒng)則利用傳感器實時監(jiān)控環(huán)境，并自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)置，以維持虛擬太空生活條件的穩(wěn)定。

（五）“AI+活動”情境

學(xué)校大型活動是學(xué)生應(yīng)用人工智能思維與技術(shù)的有效課程載體。在校園活動中，通過深度融合人工智能技術(shù)，學(xué)生不僅在創(chuàng)意表現(xiàn)上實現(xiàn)了飛躍，更在互動體驗、數(shù)據(jù)分析與參與度提升等方面展現(xiàn)了前所未有的價值。例如，在以“教育強國、科技強國”為主題的田徑運動會上，在運動員入場儀式中，學(xué)生設(shè)計了模擬火箭發(fā)射的情境，利用計算機視覺和機器學(xué)習(xí)算法等人工智能技術(shù)對火箭模型發(fā)射的過程進行精確控制，確保煙霧噴射升騰的瞬間與火箭升空的動作同頻同步。學(xué)生將語音合成技術(shù)用于模擬發(fā)射倒計時，提供清晰的指令和解說，創(chuàng)造出令人震撼的現(xiàn)場效果，其科技報國之情也會油然而生。再如，在“學(xué)習(xí)黨的二十大精神宣講”活動中，學(xué)生團隊操縱無人機拉著關(guān)鍵詞和標語騰空助陣，引起了全場人員的歡呼和共鳴；在“慶祝第40個教師節(jié)”活動中，學(xué)生團隊通過編程控制和智能機器人一起為教師獻上鮮花，讓學(xué)生因會用人工智能而自豪，也讓教師體會到人工智能教育帶來的職業(yè)成就感。

四、學(xué)校人工智能教育工作成效

（一）課堂教學(xué)成果

學(xué)校以信息意識、計算思維、數(shù)字與創(chuàng)新能力以及信息社會責(zé)任為核心素養(yǎng)導(dǎo)向，通過情境化的教學(xué)設(shè)計，將人工智能技術(shù)巧妙地融入數(shù)學(xué)、科學(xué)和信息科技等學(xué)科教學(xué)中。學(xué)校重點打造人工智能教育課堂，并在該領(lǐng)域取得了豐富的教學(xué)成果。在全國小學(xué)信息科技優(yōu)質(zhì)課交流展示活動中，學(xué)校的“情感護航計劃——文本識別助手”課程獲得全國優(yōu)秀研討課；在全國人工智能普及教育微視頻大賽中，學(xué)校的“無接觸智能電梯”課程獲得全國教學(xué)微課一等獎、教育光合獎；學(xué)校的“信息安全與交流”“智能新技術(shù)”等多個課例被評為遼寧省優(yōu)秀課例。

（二）課題研究成果

學(xué)校注重課題研究，圍繞人工智能教育成立專項科研小組，“人工智能發(fā)展規(guī)劃下小學(xué)程序設(shè)計教學(xué)資源設(shè)計與應(yīng)用研究”課題成功立項并順利結(jié)題，多篇論文成果被發(fā)表，典型案例在遼寧省基礎(chǔ)教育創(chuàng)新創(chuàng)客教育成果展示活動評選中獲獎，并在遼寧省教育資源公共服務(wù)平臺在線展示。

（三）學(xué)生競賽成績

學(xué)校積極組織學(xué)生參與全國中小學(xué)信息技術(shù)創(chuàng)新與實踐大賽（NOC）、世界機器人大賽、全國青少年航天創(chuàng)新大賽、全國青少年勞動技能與智能設(shè)計大賽、全國青少年通信科技創(chuàng)新大賽，以及遼寧省中小學(xué)生信息素養(yǎng)提升活動等，為學(xué)生提供了豐富的實踐平臺和真實情境，全面提升了他們的綜合素養(yǎng)。學(xué)生在各類比賽中，不僅展現(xiàn)了廣泛的參與度，還在多個領(lǐng)域取得了突出的成績。

未來，學(xué)校將全面貫徹黨的教育方針，緊扣新時代新征程教育使命，對照國家加強中小學(xué)人工智能教育的總體要求，堅持立德樹人，遵循教育規(guī)律和人才成長規(guī)律，堅持激發(fā)興趣，引導(dǎo)學(xué)生廣泛參與探究實踐，強調(diào)學(xué)用結(jié)合，培育人工智能教育發(fā)展生態(tài)，促進學(xué)生思維發(fā)展，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，提高解決實際問題的能力，提升數(shù)字素養(yǎng)，培養(yǎng)面向未來的創(chuàng)新型人才。

參考文獻：

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［2］陳璽陽.項目化學(xué)習(xí)在小學(xué)人工智能課程中的設(shè)計與實踐［J］.中小學(xué)信息技術(shù)教育，2024（12）.

（責(zé)任編輯：趙春艷）