以機制和課程見長：人工智能教育基地校建設路徑探析

摘要：在科技飛速發展、人才競爭日益激烈的當下，中小學人工智能與科學教育對于培育未來棟梁、推動社會進步起著關鍵作用。大連市中山區中心小學精準對標國家中小學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路徑，構建人工智能教育統籌保障體系，從組織、師資、場地器材到機制全方位協同發力；打造涵蓋多元模塊的人工智能教育課程體系，創設情境應用特色課程。學校在課堂教學成果、課題研究成果、學生競賽成績等維度均有成效，有利于培育面向未來、具備創新精神與數字素養的人才。

關鍵詞：人工智能教育；中小學教育；基地校建設；課程體系

在當前科技迅猛發展的時代背景下，人工智能與科學教育已然成為推動社會進步、培育未來人才的核心要素。中小學作為教育體系的基礎階段，肩負著啟蒙與奠基的重要使命。2024年2月，大連市中山區中心小學（以下通稱“學校”）獲得首批“全國中小學人工智能教育基地校”和“全國中小學科學教育實驗校”的榮譽稱號。學校對照《關于加強中小學人工智能教育的通知》（以下簡稱《通知》）中對中小學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之路。學校優化頂層架構，建立科學、長效、協同的工作機制，建設系統化課程體系，加強常態化、普惠式的課程開發與教學實施，培養學生的科學思維、創新精神，提升學生運用數字技術解決實際問題的能力與素養。

一、建立人工智能教育統籌保障體系

（一）多元協同，筑牢組織保障根基

學校充分匯聚多方合力，在各級信息中心、科協、科技局、知識產權局、科技館等實踐基地的協助下，形成“領導團隊+AI類專業團隊+各科合作團隊+家委會協作團隊+校外輔導團隊”五隊聯動的組織模型，保障頂層設計，指導落實工作，開展多維協作。學校配備人工智能教育領導團隊、專職教導主任、專職教師和兼職教研員，以及來自相關高校和企業的科學副校長、校外輔導員，共同參與設計人工智能課程體系，并承擔一定教學設計和實施工作。學校有效利用大連理工大學、大連海事大學、大連交通大學、大連海洋大學等高校資源，中國科學院能源學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，夯實教育發展保障

充足多元的師資力量，可以在課程建設、教學水平提升及資源開發等方面，為學校人工智能教育提供堅實保障，推動教育目標的達成。學校設有信息科技專職教師、專職科技輔導員、校外合作人工智能輔導員，定期組織教師開展專業培訓與業績考核，參加省內外培訓與各類賽事。學校重點研究人工智能教育課程建設、數字化賦能教與學、人工智能教育資源開發等課程，通過教學設計、說課大賽、課堂教學展示等環節提升教師人工智能教育水平。此外，學校人工智能教育名師工作室，帶領團隊開發人工智能校本課程，開展教師培訓和賽前集訓指導。

（三）完備場地，打造優質教學環境

學校統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、做、創、秀、賽“六度一體”學習空間。大連市和中山區的教育局、信息中心、科協為學校配備了足量的實驗器材、創客工具、人工智能教學設備。學校補充購買了編程無人機等多個中高級能力設備。創客工坊分多個區域，供學生學習多項創客技能，并利用人工智能思維和技術實現“金點子”小發明項目的迭代發展，提升學生數字與計算思維、設計與工程思維；人工智能實驗室分內外兩室，開展普惠的人工智能項目式學習、機器人社團、人工智能類校本選修課和托管課教學。

（四）創新機制，激發教育內生動力

學校重視人工智能教育機制的建立，形成了相應的評價機制、激勵機制、協同機制、校內校外資源整合機制、高校和科研院所支持機制等工作機制。學校以建立“三融·三聯·三評”工作機制推進人工智能教育，其中，“三融”是指在學生的校園生活、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”是指學校、家庭和社會合作推進人工智能教育的協同機制；“三評”是指對學校課程體系、課堂教學、學生數字素養的評價機制，構建適應新質生產力、具備數字素養的科技創新后備人才培養模式。

二、建設人工智能教育課程體系

《通知》指出，要構建系統化課程體系，小學低年級段側重感知和體驗人工智能技術，小學高年級段側重理解和應用人工智能技術；統籌信息科技、科學類、綜合實踐活動、勞動等課程和課后服務，一體化實施。結合人工智能技術的特點，學校推進基于任務式、項目式、問題式學習的教學（見表1）。

學校人工智能教育課程包括人工智能基礎、數據分析、編程語言、自然語言處理、計算機視覺、機器人技術等。學校通過課程設計、教學活動、實踐項目等多種形式，引導學生學習人工智能知識、技能、理念和應用方法策略。課程體系包括基礎通用課程、情境應用課程和社團競賽課程三大模塊。其中，情境應用課程通過將抽象的理論與現實應用場景相結合，使學生在真實或模擬真實的情境中，能夠更直觀地理解和應用人工智能技術。通過情境教學，學生在接近真實的環境中進行學習，能夠更好地將理論知識轉化為實踐能力，從而應對人工智能技術在解決實際問題中面臨的各種挑戰。

三、構建情境應用為特色的人工智能課程

（一）游戲化情境

小學一至三年級學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習，對色彩、聲音和動作反應敏感。因此，游戲化情境課程符合該學段學生的發展特點，能提高他們的學習興趣和參與度。學校利用機器學習中的姿態分類技術，開發了具有AI交互功能的體感游戲。例如，“切水果”游戲，學生通過敏捷的身手來完成水果切割的訓練任務。學生在真實的游戲情境中，能更加直觀地應用人工智能技術，實現數據的收集、分類與處理，體會數據在人工智能技術中扮演的核心角色，認識到數據對于驅動智能系統發展的重要性，激發他們對人工智能更深層次探索的渴望。

（二）項目化情境

學校在人工智能教育中開展人人參與的智能搭建項目化學習活動。這門課程專為四至六年級學生設計，并與綜合實踐活動課程相結合，通過實際操作激發學生對人工智能的興趣，使其掌握編程方法、模式識別技術及其應用。課程項目包括智能停車場閘桿、遙控門、石油采挖機、智能風扇、智能釣魚竿、自動機械手、起重機、智能垃圾箱、四驅車、避障無人車、無人排障車、遙控搬運車等十二項。這些項目分為基礎搭建與編程、控制與自動化、綜合應用與創新三大類，引導學生循序漸進地學習搭建簡單機械結構與基礎編程控制，搭建復雜機械結構與傳感器、執行器的集成系統，學習搭建、編程、智能化的系統設計與綜合運用。項目式學習在一個個實際應用場景中展開，通過情境教學將理論知識與實踐操作緊密結合，使學生在真實的情境中切身體驗人工智能技術的應用過程，提升學生的學習興趣和主動性，培養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。

（三）“AI+科技”情境

學校研發并實施了將人工智能與科技創新相結合的“金點子”小發明課程。教師引導學生將機器學習、計算機視覺、自然語言處理和智能控制系統等人工智能技術融入創新作品中，大幅度提升學生小發明作品的智能化和創新性。例如，學生的優秀作品“抗震防火一體式救生艙”，艙內智能生命支持系統能夠通過溫度傳感器、空氣傳感器感知環境變化，自動調節溫度、濕度和空氣質量，自然語言處理技術能夠幫助用戶實現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，通過編程技術賦予它響應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換為文字并現場打印。融入小發明作品的人工智能課程，提升了學生的編程能力、創新能力、數據驅動決策能力、跨學科學習能力。

（四）“AI+藝術”情境

“AI+藝術”情境課程引導學生在藝術作品創作中應用人工智能思維和技術，創造出具有交互功能的優秀藝術作品，提升學生綜合運用多學科知識與技能創造性解決問題的能力。例如，在《西游記》主題跨學科課程學習中，學生在閱讀名著的基礎上創作書中人物造型，以3D打印、傳感技術、手柄遙控等技術，實現書中的人物造型會說話、會發光、會噴霧、會展翅、會行走等交互功能。在“瓶子里的星辰大海”跨學科主題學習課程中，學生用廢舊瓶子設計制作“太空家園”，設想在月球上建造“嫦娥”空間站，使用語音控制系統讓操作人員能夠通過語音指令輕松管理各種設備，而自動化監測與控制系統則利用傳感器實時監控環境，并自動調節系統設置，以維持虛擬太空生活條件的穩定。

（五）“AI+活動”情境

學校大型活動是學生應用人工智能思維與技術的有效課程載體。在校園活動中，通過深度融合人工智能技術，學生不僅在創意表現上實現了飛躍，更在互動體驗、數據分析與參與度提升等方面展現了前所未有的價值。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，學生設計了模擬火箭發射的情境，利用計算機視覺和機器學習算法等人工智能技術對火箭模型發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。學生將語音合成技術用于模擬發射倒計時，提供清晰的指令和解說，創造出令人震撼的現場效果，其科技報國之情也會油然而生。再如，在“學習黨的二十大精神宣講”活動中，學生團隊操縱無人機拉著關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”活動中，學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成就感。

四、學校人工智能教育工作成效

（一）課堂教學成果

學校以信息意識、計算思維、數字與創新能力以及信息社會責任為核心素養導向，通過情境化的教學設計，將人工智能技術巧妙地融入數學、科學和信息科技等學科教學中。學校重點打造人工智能教育課堂，并在該領域取得了豐富的教學成果。在全國小學信息科技優質課交流展示活動中，學校的“情感護航計劃——文本識別助手”課程獲得全國優秀研討課；在全國人工智能普及教育微視頻大賽中，學校的“無接觸智能電梯”課程獲得全國教學微課一等獎、教育光合獎；學校的“信息安全與交流”“智能新技術”等多個課例被評為遼寧省優秀課例。

（二）課題研究成果

學校注重課題研究，圍繞人工智能教育成立專項科研小組，“人工智能發展規劃下小學程序設計教學資源設計與應用研究”課題成功立項并順利結題，多篇論文成果被發表，典型案例在遼寧省基礎教育創新創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平臺在線展示。

（三）學生競賽成績

學校積極組織學生參與全國中小學信息技術創新與實踐大賽（NOC）、世界機器人大賽、全國青少年航天創新大賽、全國青少年勞動技能與智能設計大賽、全國青少年通信科技創新大賽，以及遼寧省中小學生信息素養提升活動等，為學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。學生在各類比賽中，不僅展現了廣泛的參與度，還在多個領域取得了突出的成績。

未來，學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人工智能教育的總體要求，堅持立德樹人，遵循教育規律和人才成長規律，堅持激發興趣，引導學生廣泛參與探究實踐，強調學用結合，培育人工智能教育發展生態，促進學生思維發展，培養創新精神，提高解決實際問題的能力，提升數字素養，培養面向未來的創新型人才。

參考文獻：

［1］王同聚.中小學人工智能課程教育實踐策略的設計與實施［J］.現代教育技術，2024（12）.

［2］陳璽陽.項目化學習在小學人工智能課程中的設計與實踐［J］.中小學信息技術教育，2024（12）.

（責任編輯：趙春艷）