以機(jī)制和課程見(jiàn)長(zhǎng)：人工智能教育基地校建設(shè)路徑探析

摘要：在科技飛速發(fā)展、人才競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的當(dāng)下，中小學(xué)人工智能與科學(xué)教育對(duì)于培育未來(lái)?xiàng)澚骸⑼苿?dòng)社會(huì)進(jìn)步起著關(guān)鍵作用。大連市中山區(qū)中心小學(xué)精準(zhǔn)對(duì)標(biāo)國(guó)家中小學(xué)人工智能教育總體要求，探索以機(jī)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(chǎng)地器材到機(jī)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(jìng)賽成績(jī)等維度均有成效，有利于培育面向未來(lái)、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(shí)代背景下，人工智能與科學(xué)教育已然成為推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步、培育未來(lái)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(fù)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)校”）獲得首批“全國(guó)中小學(xué)人工智能教育基地校”和“全國(guó)中小學(xué)科學(xué)教育實(shí)驗(yàn)校”的榮譽(yù)稱號(hào)。學(xué)校對(duì)照《關(guān)于加強(qiáng)中小學(xué)人工智能教育的通知》（以下簡(jiǎn)稱《通知》）中對(duì)中小學(xué)人工智能教育工作的總體要求，探索以機(jī)制和課程見(jiàn)長(zhǎng)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(zhǎng)效、協(xié)同的工作機(jī)制，建設(shè)系統(tǒng)化課程體系，加強(qiáng)常態(tài)化、普惠式的課程開(kāi)發(fā)與教學(xué)實(shí)施，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、創(chuàng)新精神，提升學(xué)生運(yùn)用數(shù)字技術(shù)解決實(shí)際問(wèn)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(jí)信息中心、科協(xié)、科技局、知識(shí)產(chǎn)權(quán)局、科技館等實(shí)踐基地的協(xié)助下，形成“領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)+AI類專業(yè)團(tuán)隊(duì)+各科合作團(tuán)隊(duì)+家委會(huì)協(xié)作團(tuán)隊(duì)+校外輔導(dǎo)團(tuán)隊(duì)”五隊(duì)聯(lián)動(dòng)的組織模型，保障頂層設(shè)計(jì)，指導(dǎo)落實(shí)工作，開(kāi)展多維協(xié)作。學(xué)校配備人工智能教育領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)、專職教導(dǎo)主任、專職教師和兼職教研員，以及來(lái)自相關(guān)高校和企業(yè)的科學(xué)副校長(zhǎng)、校外輔導(dǎo)員，共同參與設(shè)計(jì)人工智能課程體系，并承擔(dān)一定教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)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(guó)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(chǎng)等高新企業(yè)資源，大連市科技館、大連市博物館等校外場(chǎng)館資源，拓展人工智能實(shí)踐空間，補(bǔ)充人工智能教育資源，共建基地。

（二）雄厚師資，夯實(shí)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(kāi)發(fā)等方面，為學(xué)校人工智能教育提供堅(jiān)實(shí)保障，推動(dòng)教育目標(biāo)的達(dá)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(kāi)展專業(yè)培訓(xùn)與業(yè)績(jī)考核，參加省內(nèi)外培訓(xùn)與各類賽事。學(xué)校重點(diǎn)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(kāi)發(fā)等課程，通過(guò)教學(xué)設(shè)計(jì)、說(shuō)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(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)人工智能校本課程，開(kāi)展教師培訓(xùn)和賽前集訓(xùn)指導(dǎo)。

（三）完備場(chǎng)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(shí)驗(yàn)室、信息教室和機(jī)器人工作室等場(chǎng)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(shí)驗(yàn)器材、創(chuàng)客工具、人工智能教學(xué)設(shè)備。學(xué)校補(bǔ)充購(gòu)買了編程無(wú)人機(jī)等多個(gè)中高級(jí)能力設(shè)備。創(chuàng)客工坊分多個(gè)區(qū)域，供學(xué)生學(xué)習(xí)多項(xiàng)創(chuàng)客技能，并利用人工智能思維和技術(shù)實(shí)現(xiàn)“金點(diǎn)子”小發(fā)明項(xiàng)目的迭代發(fā)展，提升學(xué)生數(shù)字與計(jì)算思維、設(shè)計(jì)與工程思維；人工智能實(shí)驗(yàn)室分內(nèi)外兩室，開(kāi)展普惠的人工智能項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、機(jī)器人社團(tuán)、人工智能類校本選修課和托管課教學(xué)。

（四）創(chuàng)新機(jī)制，激發(fā)教育內(nèi)生動(dòng)力

學(xué)校重視人工智能教育機(jī)制的建立，形成了相應(yīng)的評(píng)價(jià)機(jī)制、激勵(lì)機(jī)制、協(xié)同機(jī)制、校內(nèi)校外資源整合機(jī)制、高校和科研院所支持機(jī)制等工作機(jī)制。學(xué)校以建立“三融·三聯(lián)·三評(píng)”工作機(jī)制推進(jìn)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(huì)生活中尋找人工智能與教育的融合點(diǎn)；“三聯(lián)”是指學(xué)校、家庭和社會(huì)合作推進(jìn)人工智能教育的協(xié)同機(jī)制；“三評(píng)”是指對(duì)學(xué)校課程體系、課堂教學(xué)、學(xué)生數(shù)字素養(yǎng)的評(píng)價(jià)機(jī)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(jí)段側(cè)重感知和體驗(yàn)人工智能技術(shù)，小學(xué)高年級(jí)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(shí)踐活動(dòng)、勞動(dòng)等課程和課后服務(wù)，一體化實(shí)施。結(jié)合人工智能技術(shù)的特點(diǎn)，學(xué)校推進(jìn)基于任務(wù)式、項(xiàng)目式、問(wèn)題式學(xué)習(xí)的教學(xué)（見(jiàn)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(yǔ)言、自然語(yǔ)言處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、機(jī)器人技術(shù)等。學(xué)校通過(guò)課程設(shè)計(jì)、教學(xué)活動(dòng)、實(shí)踐項(xiàng)目等多種形式，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)人工智能知識(shí)、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(tuán)競(jìng)賽課程三大模塊。其中，情境應(yīng)用課程通過(guò)將抽象的理論與現(xiàn)實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景相結(jié)合，使學(xué)生在真實(shí)或模擬真實(shí)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(guò)情境教學(xué)，學(xué)生在接近真實(shí)的環(huán)境中進(jìn)行學(xué)習(xí)，能夠更好地將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力，從而應(yīng)對(duì)人工智能技術(shù)在解決實(shí)際問(wèn)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(jí)學(xué)生對(duì)新奇事物充滿好奇心，喜歡通過(guò)游戲和互動(dòng)的形式來(lái)學(xué)習(xí)，對(duì)色彩、聲音和動(dòng)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(diǎn)，能提高他們的學(xué)習(xí)興趣和參與度。學(xué)校利用機(jī)器學(xué)習(xí)中的姿態(tài)分類技術(shù)，開(kāi)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(guò)敏捷的身手來(lái)完成水果切割的訓(xùn)練任務(wù)。學(xué)生在真實(shí)的游戲情境中，能更加直觀地應(yīng)用人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收集、分類與處理，體會(huì)數(shù)據(jù)在人工智能技術(shù)中扮演的核心角色，認(rèn)識(shí)到數(shù)據(jù)對(duì)于驅(qū)動(dòng)智能系統(tǒng)發(fā)展的重要性，激發(fā)他們對(duì)人工智能更深層次探索的渴望。

（二）項(xiàng)目化情境

學(xué)校在人工智能教育中開(kāi)展人人參與的智能搭建項(xiàng)目化學(xué)習(xí)活動(dòng)。這門課程專為四至六年級(jí)學(xué)生設(shè)計(jì)，并與綜合實(shí)踐活動(dòng)課程相結(jié)合，通過(guò)實(shí)際操作激發(fā)學(xué)生對(duì)人工智能的興趣，使其掌握編程方法、模式識(shí)別技術(shù)及其應(yīng)用。課程項(xiàng)目包括智能停車場(chǎng)閘桿、遙控門、石油采挖機(jī)、智能風(fēng)扇、智能釣魚竿、自動(dòng)機(jī)械手、起重機(jī)、智能垃圾箱、四驅(qū)車、避障無(wú)人車、無(wú)人排障車、遙控搬運(yùn)車等十二項(xiàng)。這些項(xiàng)目分為基礎(chǔ)搭建與編程、控制與自動(dòng)化、綜合應(yīng)用與創(chuàng)新三大類，引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)搭建簡(jiǎn)單機(jī)械結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)編程控制，搭建復(fù)雜機(jī)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(jì)與綜合運(yùn)用。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在一個(gè)個(gè)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中展開(kāi)，通過(guò)情境教學(xué)將理論知識(shí)與實(shí)踐操作緊密結(jié)合，使學(xué)生在真實(shí)的情境中切身體驗(yàn)人工智能技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，培養(yǎng)他們?cè)谇榫持羞\(yùn)用人工智能分析問(wèn)題和解決問(wèn)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(shí)施了將人工智能與科技創(chuàng)新相結(jié)合的“金點(diǎn)子”小發(fā)明課程。教師引導(dǎo)學(xué)生將機(jī)器學(xué)習(xí)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、自然語(yǔ)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(guò)溫度傳感器、空氣傳感器感知環(huán)境變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度、濕度和空氣質(zhì)量，自然語(yǔ)言處理技術(shù)能夠幫助用戶實(shí)現(xiàn)對(duì)救生艙各項(xiàng)功能的控制；基于語(yǔ)音識(shí)別的民族文字打印機(jī)器人，通過(guò)編程技術(shù)賦予它響應(yīng)不同語(yǔ)言指令的智能，其搭載的語(yǔ)音識(shí)別模塊將語(yǔ)音指令轉(zhuǎn)換為文字并現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)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(yùn)用多學(xué)科知識(shí)與技能創(chuàng)造性解決問(wèn)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(shí)現(xiàn)書中的人物造型會(huì)說(shuō)話、會(huì)發(fā)光、會(huì)噴霧、會(huì)展翅、會(huì)行走等交互功能。在“瓶子里的星辰大海”跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)課程中，學(xué)生用廢舊瓶子設(shè)計(jì)制作“太空家園”，設(shè)想在月球上建造“嫦娥”空間站，使用語(yǔ)音控制系統(tǒng)讓操作人員能夠通過(guò)語(yǔ)音指令輕松管理各種設(shè)備，而自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)則利用傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控環(huán)境，并自動(dòng)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(dòng)”情境

學(xué)校大型活動(dòng)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(dòng)中，通過(guò)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(shí)現(xiàn)了飛躍，更在互動(dòng)體驗(yàn)、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(jià)值。例如，在以“教育強(qiáng)國(guó)、科技強(qiáng)國(guó)”為主題的田徑運(yùn)動(dòng)會(huì)上，在運(yùn)動(dòng)員入場(chǎng)儀式中，學(xué)生設(shè)計(jì)了模擬火箭發(fā)射的情境，利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法等人工智能技術(shù)對(duì)火箭模型發(fā)射的過(guò)程進(jìn)行精確控制，確保煙霧噴射升騰的瞬間與火箭升空的動(dòng)作同頻同步。學(xué)生將語(yǔ)音合成技術(shù)用于模擬發(fā)射倒計(jì)時(shí)，提供清晰的指令和解說(shuō)，創(chuàng)造出令人震撼的現(xiàn)場(chǎng)效果，其科技報(bào)國(guó)之情也會(huì)油然而生。再如，在“學(xué)習(xí)黨的二十大精神宣講”活動(dòng)中，學(xué)生團(tuán)隊(duì)操縱無(wú)人機(jī)拉著關(guān)鍵詞和標(biāo)語(yǔ)騰空助陣，引起了全場(chǎng)人員的歡呼和共鳴；在“慶祝第40個(gè)教師節(jié)”活動(dòng)中，學(xué)生團(tuán)隊(duì)通過(guò)編程控制和智能機(jī)器人一起為教師獻(xiàn)上鮮花，讓學(xué)生因會(huì)用人工智能而自豪，也讓教師體會(huì)到人工智能教育帶來(lái)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(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字與創(chuàng)新能力以及信息社會(huì)責(zé)任為核心素養(yǎng)導(dǎo)向，通過(guò)情境化的教學(xué)設(shè)計(jì)，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(diǎn)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(guó)小學(xué)信息科技優(yōu)質(zhì)課交流展示活動(dòng)中，學(xué)校的“情感護(hù)航計(jì)劃——文本識(shí)別助手”課程獲得全國(guó)優(yōu)秀研討課；在全國(guó)人工智能普及教育微視頻大賽中，學(xué)校的“無(wú)接觸智能電梯”課程獲得全國(guó)教學(xué)微課一等獎(jiǎng)、教育光合獎(jiǎng)；學(xué)校的“信息安全與交流”“智能新技術(shù)”等多個(gè)課例被評(píng)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(xiàng)科研小組，“人工智能發(fā)展規(guī)劃下小學(xué)程序設(shè)計(jì)教學(xué)資源設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究”課題成功立項(xiàng)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(dòng)評(píng)選中獲獎(jiǎng)，并在遼寧省教育資源公共服務(wù)平臺(tái)在線展示。

（三）學(xué)生競(jìng)賽成績(jī)

學(xué)校積極組織學(xué)生參與全國(guó)中小學(xué)信息技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐大賽（NOC）、世界機(jī)器人大賽、全國(guó)青少年航天創(chuàng)新大賽、全國(guó)青少年勞動(dòng)技能與智能設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)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(dòng)等，為學(xué)生提供了豐富的實(shí)踐平臺(tái)和真實(shí)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(gè)領(lǐng)域取得了突出的成績(jī)。

未來(lái)，學(xué)校將全面貫徹黨的教育方針，緊扣新時(shí)代新征程教育使命，對(duì)照國(guó)家加強(qiáng)中小學(xué)人工智能教育的總體要求，堅(jiān)持立德樹(shù)人，遵循教育規(guī)律和人才成長(zhǎng)規(guī)律，堅(jiān)持激發(fā)興趣，引導(dǎo)學(xué)生廣泛參與探究實(shí)踐，強(qiáng)調(diào)學(xué)用結(jié)合，培育人工智能教育發(fā)展生態(tài)，促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展，培養(yǎng)創(chuàng)新精神，提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力，提升數(shù)字素養(yǎng)，培養(yǎng)面向未來(lái)的創(chuàng)新型人才。

參考文獻(xiàn)：

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［2］陳璽陽(yáng).項(xiàng)目化學(xué)習(xí)在小學(xué)人工智能課程中的設(shè)計(jì)與實(shí)踐［J］.中小學(xué)信息技術(shù)教育，2024（12）.

（責(zé)任編輯：趙春艷）