人工智能教育已成為基礎教育改革的重要方向。《中小學人工智能通識教育指南》進一步明確要求構(gòu)建跨學科融合課程體系，培養(yǎng)小學生的計算思維與創(chuàng)新能力。然而，很多學校仍面臨資源適配性不足、個性化學習支持薄弱、實踐深度不夠等難題。傳統(tǒng)項目式課程常局限于單一技能訓練，難以實現(xiàn)真實情境下的知識整合與協(xié)作創(chuàng)新。立足國家政策導向，結(jié)合生成式人工智能技術(shù)，開發(fā)“AI火星車救援挑戰(zhàn)”項目式課程，通過構(gòu)建“師機生三元課堂”破解實施痛點，探索人工智能賦能基礎教育的創(chuàng)新路徑。該課程以社會建構(gòu)主義理論為指導，依托AI助學智能體矩陣，重構(gòu)學習流程與教學關(guān)系，在跨學科整合、個性化實踐與文化創(chuàng)生層面形成可遷移的實踐經(jīng)驗。

課程理論緣起

“AI火星車救援挑戰(zhàn)”課程的理論基礎源于社會建構(gòu)主義、學習環(huán)理論與生成式AI技術(shù)的深度融合。社會建構(gòu)主義強調(diào)知識的社會性協(xié)商與情境化建構(gòu)，主張通過協(xié)作互動實現(xiàn)深度學習；學習環(huán)理論則提出“探索一概念化一應用”的螺旋上升學習模型。神龍小學教育集團以“知·行·創(chuàng)”人工智能課程體系為框架，將生成式AI技術(shù)與上述理論結(jié)合，構(gòu)建“四階遞進式”學程模型：從情境感知到原理探究，從工程實踐到文化創(chuàng)生，形成完整的學習閉環(huán)。

在社會建構(gòu)主義視角下，AI助學智能體（如項目規(guī)劃師、技術(shù)研究師等）不僅是認知工具，更是知識共建的參與者。學生通過與智能體的對話、質(zhì)疑、協(xié)商，動態(tài)調(diào)用多學科知識，完成知識的社會性建構(gòu)；學習環(huán)理論則為學程設計提供階段性指引：感知體驗對應“探索”階段，原理探究對應“概念化”階段，實踐應用與遷移創(chuàng)新對應“應用”階段。這種理論融合既保留教師的引導作用，又賦予AI智能體資源整合與認知支持功能，使學生在真實問題解決中實現(xiàn)從被動

文/鄧辰 張芬李歡

接受到主動創(chuàng)造的躍遷，為人工智能時代的基礎教育課程改革提供了理論與實踐結(jié)合的范例。

課程實施路徑

本課程以“四階遞進式”模型貫穿實施過程，四個學程設計遵循學習環(huán)理論的螺旋上升邏輯，依次推進學生的認知發(fā)展與實踐能力。

感知體驗學程。神龍小學教育集團創(chuàng)設“救援祝融號火星車”的真實任務情境，通過社會問題與科技責任的結(jié)合，激發(fā)學生的使命感與探索欲。學生借助國家中小學智慧教育平臺獲取權(quán)威科普資源，并與AI項目規(guī)劃師智能體深度對話，自主生成算法邏輯圖與小組分工方案。這一階段突破傳統(tǒng)預習模式，將學習主動權(quán)交還學生，使其在興趣驅(qū)動下初步感知多學科知識的關(guān)聯(lián)性，為后續(xù)概念化奠定情感與認知基礎。

原理探究學程。學生通過VR設備沉浸式體驗火星環(huán)境，獲取大氣成分、溫度、重力等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并與AI探測分析師智能體協(xié)作完成地球與火星環(huán)境對比分析報表。在此基礎上，學生通過AI技術(shù)研究師智能體學習傳感器原理，完成連線題與制作任務單，逐步構(gòu)建科學概念。此環(huán)節(jié)以數(shù)據(jù)驅(qū)動替代單向講授，引導學生在協(xié)作探究中完成知識的概念化，形成對跨學科原理的系統(tǒng)性理解。

實踐應用學程。神龍小學教育集團突破時空與資源限制，利用遠程直播系統(tǒng)連接教聯(lián)體學校，共享3D打印等設備資源。學生根據(jù)設計圖紙選配標準配件，生成制作流程圖后進入組裝車間，完成火星車拼裝與編程控制。通過火星沙盤模擬測試與平板遠程操控，實時記錄運行數(shù)據(jù)并優(yōu)化功能，最終實現(xiàn)避障、遙控行駛與機械臂救援等核心能力。該階段通過工程實踐閉環(huán)培養(yǎng)系統(tǒng)思維與問題解決能力，將抽象概念轉(zhuǎn)化為具象成果。

遷移創(chuàng)新學程。學生在AI美學設計師指導下融合“中國紅”“青花瓷”等元素設計文化特色車標；與AI樂曲創(chuàng)編師協(xié)作創(chuàng)編火星主題音樂；借助AI影視制片師剪輯救援歷程微電影。此環(huán)節(jié)超越單一學科訓練，通過科技、藝術(shù)與人文的跨界表達，培育文化自信與綜合創(chuàng)新能力，最終實現(xiàn)從技術(shù)應用到價值創(chuàng)造的升華。

課程實踐成效

課程實施以來，在跨學科整合與個性化學習層面取得顯著成效。通過AI助學智能體的動態(tài)資源生成與任務適配，學生能夠根據(jù)興趣與能力差異選擇不同難度的任務路徑，如農(nóng)村學校側(cè)重3D建模與材料定制，城區(qū)學校聚焦編程控制與自動駕駛升級，有效解決了資源統(tǒng)一化與學情多樣化之間的矛盾。實踐數(shù)據(jù)顯示，學生跨學科問題解決能力明顯提升，超過 80% 的學習者能在真實情境中靈活調(diào)用多學科知識，個性化創(chuàng)作完成率較傳統(tǒng)課程提升近兩倍。

此外，課程重構(gòu)了師生互動模式與學習生態(tài)。生成式AI的介入使教師角色從知識傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W習引導者，學生則通過“人機對話一協(xié)作探究一迭代優(yōu)化”的流程主導學習進程。課堂觀察表明，小組協(xié)作深度顯著增強，平均對話輪次增加超過一倍，學生提問與質(zhì)疑行為頻次明顯上升。遠程協(xié)作機制還打破了校際資源壁壘，教聯(lián)體學校通過共享設備與課程資源，實現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)教育的輻射帶動效應。這些變化驗證了生成式AI在促進教育公平與質(zhì)量提升方面的潛力。

“AI火星車救援挑戰(zhàn)”課程通過生成式AI技術(shù)，重構(gòu)跨學科項目式學習的路徑與模式，為落實國家人工智能教育政策提供了可操作的實踐樣本。課程以社會建構(gòu)主義與學習環(huán)理論為理論根基，依托AI助學智能體矩陣，實現(xiàn)了資源動態(tài)生成、個性化學習支持與跨學科知識整合的突破，顯著提升了學生的綜合素養(yǎng)與創(chuàng)新能力。神龍小學教育集團作為實踐主體，其“知·行·創(chuàng)”課程體系為區(qū)域人工智能教育提供了范式參考。未來，學校將進一步優(yōu)化智能體功能，降低硬件投入成本，研發(fā)輕量化開源工具，推動課程向資源薄弱地區(qū)延伸。同時，學校計劃建立教師數(shù)字素養(yǎng)培訓體系，探索“縣域教研共同體”協(xié)作機制，助力人工智能教育從局部試點走向全域普及，為基礎教育現(xiàn)代化提供持續(xù)動能。

（作者單位：鄧辰、李歡，武漢經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)神龍小學；張芬，武漢經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)湖畔小學）

責任編輯／王娜娜