青島嶗山第二實驗小學：探索人工智能教育的“二小模式”

劉增輝

對于小學而言，關注點不是抓眼球、追時髦，實現技術的提升與突破;而是要理解人工智能等新技術的意義，學會用新技術的思維方式，將教育與新技術融合，幫助孩子掌握打開時代窗戶的能力，跟上時代的腳步。

關鍵詞 人工智能教育 STEAM教育 實踐基地 小學生綜合素養評價系統

以人工智能為代表的新一代信息技術的飛速發展，給教育帶來了深刻的改變。智慧教育尤其是人工智能教育如何在小學開展，是當前我國教育信息化面臨的一個難題。

建校于2013年的青島嶗山第二實驗小學，一直注重以信息技術賦能教育。8年來，在青島市教育局、嶗山區教育和體育局的指導下，學校以“生活教育”為引領，以科技創新為抓手，將人工智能等新技術、新理念融于學校管理、教育教學等各方面，使學校面貌煥然一新，走出了一條具有鮮明特色的人工智能小學教育之路。

試水：打造機器人科創文化

“從建校之初，我們就在考慮建一所什么樣的學校。我們認為，每個時代有每個時代的要求，我們的教育也要符合時代的特點，學校要成為有時代氣息的學校。”實驗二小副校長林先鋒表示，當前，人工智能、大數據等新技術發展讓人目不暇接，對于小學而言，關注點不是抓眼球、追時髦，實現技術的提升與突破;而是要理解人工智能等新技術的意義，學會用新技術的思維方式，將教育與新技術融合，幫助孩子掌握打開時代窗戶的能力，跟上時代的腳步。對新技術如何賦能教育，學校有著明確的思路。“實驗二小的目標是培養會生活、有情趣、敢擔當、能創造，具有遠大理想與目標，能夠腳踏實地做好每一件小事，擁有人文氣質、山海品格的現代小學生。我們要充分運用新技術，讓學生站在時代前沿，具有綜合素質，具備創新思維、融合思維、數據思維，為我們的培養目標服務。所以小學人工智能教育不是該不該搞的問題，而是如何做的問題。”

早在2014年，實驗二小就建立了機器人團隊。自組建以來，團隊屢獲大獎：蟬聯三屆FLL（樂高）項目山東省冠軍、連續四屆獲得VEX亞洲錦標賽金獎。2017年，第十屆VEX世界錦標賽在美國·路易斯維爾開賽，全球1400多支隊伍參加。實驗二小團隊一路斬關奪隘，最終脫穎而出，獲得VEX IQ項目總冠軍，2018年再次捧回總冠軍獎杯。

從2017年開始，實驗二小機器人團隊由競技向創客轉型。學校借助“核心單片機”技術和成熟的機器人搭建能力，組建了機器人創客團隊，開展機器人創客活動。學生通過單片機、編程和搭建技術的學習，發揮團體協作能力，實現了初級機器人的開發能力。2018年，團隊自主研發的“智能課代表”機器人走進了第三屆全國教育成果展。

機器人團隊從競技到創客，是學校創新發展的一個縮影，也是人工智能教育從陌生走向成熟的標志。從精英教育走向普適教育，從競賽走向創新，二小機器人科創文化正在形成。

讓技術助力“生活教育”

實驗二小秉承“讓生活走進學校、讓教育回歸生活”的辦學理念，以“生活教育”為引領，借助人工智能等新技術，構建起了泛在的數字化學習環境和育人環境。

在實驗二小，“四時田園”太空種植基地很有名氣。這是一個高科技菜園，用來支撐STEAM社團研究和課程建設。學校將物聯網技術融入菜園中，打造出了現代物聯網農業種植雛形。遍布于菜園各個區域的各種傳感器，實現了對菜園的信息采集、實時監測。將原本用來種植蔬菜的田園與互聯網相連接，進行信息交換和通訊，可以智能化識別、監控和管理菜園。通過后臺數據平臺，分析植物的各項數據指標，用大數據分析支撐種植實踐活動。該基地已成為嶗山區首個STEAM教育實踐基地。

“四時田園”提升了學生們的科學素養。學生在社團活動中，將太空種子與普通種子種植進行對比試驗，觀察記錄和總結，實現將普通農業與太空育種的有機結合。學生將社團中學到的知識，在基地中加以運用，促進了產學研用一體化。學生結合“四時田園”中的環境改造、環境監測，可探索支撐“互聯網+”種植的新創意。如今，“四時田園”已成為學生創客社團、宇宙探秘社團、組培社團開展創新實踐活動的主陣地。

為保證創客活動的開展，學校還設計了近300平方米的創客專用實驗室，劃分為科技展覽區、學習活動區、競賽訓練區、準備工作間等不同功能區域。實驗室的硬件建設包括建設創客活動所需的空間、基礎設施、活動用具等。軟件建設包括打造創客課程，引入校外先進技術、優質課程資源等。現在，學校又不斷增加人工智能元素，將孩子們創客產品在創客空間中實景應用，增強了科技體驗感。

學校積極嘗試VR編程技術同教育的深度融合，增強學生體驗，實現浸潤式學習。原有的農耕博物館僅有80平方米，展示能力、學習資源有限。學校利用VR技術，建立了虛擬博物館，以農耕歷史的發展為脈絡，將從古至今的農耕工具、技術和知識全面呈現，學生們戴上VR眼鏡，就可以體驗身臨其境的學習。VR的難點在于資源的開發，學科又引入XR-MAKER VR編程軟件平臺，用孩子們創作的VR作品彌補資源的不足，既達到了學以致用的目的，又解決了VR使用率不高的難題。

“數字畫像”促進學生個性化成長

隨著學校規模的擴大，在校人數的增多，實驗二小急需學生個體的數字畫像，以促進學生個性化成長;急需班級、年級學生群體數字畫像，滿足教師實施高效課堂的需求;急需全校學生群體數字畫像，滿足學校教育改革、課程建設以及教育決策的需求。為此，在2015年，實驗二小創造性地開展了“基于大數據的小學生綜合素養評價系統”的研發與實踐。2017年7月成功立項為教育部“十三五”重點規劃課題。這是到目前為止青島市唯一一所小學的研究項目被列入教育部重點課題，現在已經結題。

該系統的技術構思是，引入先進的信息技術，通過可穿戴設備，以手機、平板電腦、電腦為客戶端，開發相應的軟件，建立科學的“小學生綜合素養評價體系”。通過多元評價，全面采集、存儲、傳遞、匯總學生學習生活過程的數據信息，并對評價數據進行挖掘和分析，突出評價的激勵與調控功能，促進學生綜合素養不斷發展。

該系統圍繞實驗二小育人目標，確立了“四大關鍵素養”，構建了基于“十二項美德”的學校育人目標體系的結構框架，同時將“十二項美德”顯性化為學生發展的“十六種表現”，依據各個表現的特點，分別設定了總目標和低、中、高三個學段的分目標及其表現，并分年級搜集整理具有代表性的評價指標和素養采集點，從而形成了“小學生綜合素養評價指標體系”。

科學評價使因材施教成為可能。通過軟件設定，系統智慧分析學生個體數據，學生就知道自己擅長什么、今后努力的目標是什么，使學生不斷認識自我、發現自我、完善自我。學校和家長也可以有針對性地調整每一位學生的教育行為，進行個性化指導，促進學生個性化成長。

智能延展分析可助力學生未來發展。學生小學階段結束后，系統就形成每個學生自身發展的數據資源包。資源包包括學生在生活能力、情趣修養、責任擔當、學習創造等方面的表現，以及心理、性格、思維方式的特征。這為學生家長、學校以及社會提供了科學的數據分析，對學生今后的學習生涯、職業生涯具有很大指導意義，可幫助學生成長為未來社會需要的具有競爭力的人才。

學校根據系統描繪的學生群體“數字畫像”，制定學校發展規劃，有側重地開展教師職業素養培訓，明確每學年學校的重點工作，籌劃每學期的學生活動。這就為學校管理提供了有力抓手，使教學改革有了可視化數據支撐。

青島創建“智慧教育示范區”推動著實驗二小人工智能教育大踏步前行。學校已入選青島市人工智能教育試點校，一至三年級已開設人工智能體驗課程，四年級以上開設了包括“VR編程”在內的課程。

實驗二小人工智能教育的成果為外界矚目，學校已成為山東大學人工智能人才培訓基地、北京航空航天大學人工智能研究生實踐基地、中國航空航天集團教育聯盟學校。

“我們的探索只是一個開始，人工智能教育要真正落地還需要實踐、總結，再實踐、再總結。我們所做的一切都是為了孩子的成長，是為了立德樹人。我相信，技術與教育的深入融合，將促使我們的培養目標更好更快地實現。”林先鋒說。