面向未來職業素養的小學AI課程重構

隨著人工智能（AI）逐步滲透到生活的方方面面，其已成為新一代科技核心驅動力，同時催生一系列高技能、高智能、高管理的新職位。在此背景下，《新一代人工智能發展規劃》將入工智能上升到國家戰略高度，提出“中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育”[1]?！读x務教育信息科技課程標準（2022年版）》（以下簡稱“課標”）也明確提出，要開展“真實性學習”，引導學生理解人工智能原理、技術應用和社會影響，并強調“做中學”以發展學生計算思維和創新能力。然而，當前小學AI教育存在諸多問題，與課標“核心素養導向”目標存在差距。鑒于此，筆者以某?！爸腔坜r業工程師”項自為例，從大單元設計、項目式學習以及打造學生合力團隊等策略出發，探索小學階段基于未來職業體驗的人工智能教學路徑，旨在為小學人工智能教學提供參考。

一、課標視域下小學AI教育的問題診斷

根據課標，人工智能是信息科技學科的重要內容。某小學依據地方市級教材課程安排，分別在四年級（下）、五年級（下）開展基于Mind + 的圖形化編程教學，六年級（上）開展創客教學，六年級（下）開展人工智能教學。此外，該校在“ 1 + 2 ”信息科技課堂模式下，高年級段借助課后服務形式開設人工智能社團，但缺乏固定的、系列性的教學內容。總體來看，該校人工智能課程主要存在以下問題。

（一）課程定位偏離核心素養目標

課標強調“人工智能教育需聚焦思維培養，避免技術工具化”，但該校教師常將機器人編程或創客教育等同于人工智能教育，忽視信息社會責任和計算思維等素養目標。例如，在人工智能教學中，由于缺乏標準化配套設備，教師便將原有的圖像化編程課程進行簡單修改，實質上教學內容并無大的變化。

（二）內容設計與課標的結構化要求脫節

在人工智能教學中，部分教師存在走向兩個極端的情況：一些教師過于注重人工智能理論的灌輸，但小學生缺乏理解抽象理論的認知能力，逐漸對課程產生倦怠感；一些教師只強調人工智能體驗活動，大量列舉生活中的例子，使學生只見皮毛，缺乏對人工智能知識和原理深入探究的動力。即使有統一教材，也存在知識體系松散的問題。大部分教材對于人工智能課程的設計雖遵循“體驗一創作”的邏輯原則，每個例子對應一個或幾個重要知識點，但案例孤立，缺乏關聯，學生難以形成完整的人工智能知識體系，也難以培養解決職業中復雜問題的能力。

（三）實踐條件制約真實性學習落地

課標倡導利用實驗、項目解決真實問題，但該校由于硬件匱乏，導致 80 % 的課程停留在理論講解階段。人工智能設備與班級人數配比失衡，難以普及開課。小學階段人工智能課程亟須尋找合適的課堂教學模式，以實現“人機共存”“人人可學”的目標。

二、基于 “智慧農業工程師” 項目的重構策略

（一）大單元重組：錨定課標知識結構化要求

人工智能技術發展迅速，相關教材需不斷更新?，F有教材以課時為單位，章節缺乏關聯性。學科核心素養指出，要從“關注知識點的課時設計”轉向“注重結構化知識單元的設計”[2]。為此，筆者從宏觀角度，以大單元項目式教學策略對教材原有的人工智能單元課程進行規劃重組，讓學生初步體驗感悟人工智能，并以項目式探究達到深層次學習，從而更好地投入創新設計。整個教學課程以“AI智慧農業”為主題，以智慧農業工程師“向陽仔”貫穿始終，全面發掘知識點之間的關聯，具體以概念群、問題鏈、系列活動的方式設計單元項目。每課時看似獨立，如圖像識別模塊分別基于百度App和智慧平臺兩種途徑學習，分別創設小項目一（AI圖像識別之旅）和小項目二（AI果蔬小能手），但知識點之間相互關聯，環環相扣，匯聚成大單元（如圖1）。

（二）雙階項目融合：回應課標實踐性訴求

從宏觀層面來看，整個課程以項目的方式建構，探索人工智能“感知一體驗一原理一實踐一創智”路徑。項目研究源于農場，讓學生實地考察、深入調研，挖掘引起共鳴和感興趣的問題。教師基于“AI農業探究”，引導學生發現農業生產存在的問題，并以小組為單位展開頭腦風暴，規劃如何利用人工智能改造和優化農業生產?！癆I農業體驗與技能”的教學活動遵循學科知識原有邏輯，以真實情境為載體促進深度學習。在項目探究中，學生采取小組合作與任務驅動相結合的學習方式，在不斷破解、逐層拆分問題的過程中，完成人工智能基礎知識和技能的學習。這一實踐與“建構主義學習理論”中讓學生在真實情境中建構知識體系的要求相契合。學生不僅能理解人工智能在農業中的應用，而且能深入理解人工智能的內涵。人工智能原理和技術則滲透于具體實例中，教師采用視瀕、任務單、UMU平臺自主學習等方式，讓學生體驗和操作人工智能軟件或平臺。在“我是農場改造者”綜合環節，學生在理解相應原理、掌握人工智能基本技能的基礎上，合作探究，借助數字化工具重構知識、訓練技能，并運用邏輯思維高效解決問題。學生在項自中體驗人工智能、實施人工智能、提升人工智能創新能力，從而全面提高人工智能意識和應用創新能力。

從微觀層面來看，課程中的每個小知識點都基于項目式學習方法開展教學[3]。以“AI農業小偵探”為例（如圖2），課前進行項目設計，承接“智慧農場”上一課時“AI機器學習之旅”發現的新問題作為該課例小項目主題。教師制訂學習目標，創設情境，制作視頻，準備半成品或平臺體驗資源，預設學生思考方向，并嘗試將問題分解為小任務。例如，根據“圖像識別”學習結果，“向陽仔”學會使用人工智能技術識別農場各類果蔬后，萌發新問題：番茄植株出現病害癥狀。教師基于該問題進行課程資源開發，設計課堂教學環節和任務，并讓學生課前了解。課程實施中，以問題為導向，讓學生借助人工智能學習平臺，驗證機器學習測試成果，完成學習任務單，解決番茄病害問題。最后，學生進一步利用所學知識解決農場探究中的其他問題，進行知識遷移，內化知識。課程實施后，學生對實踐中的問題進行反思，并對課堂上小組表現進行自評和互評，根據反饋及時調整學習方向和策略。

思考：“園丁使用眼睛認識果蔬，在人工智能系統中，我們利用什么設備充當視覺功能？”經教師引導，學生明確人工智能與人類的關系。學生掌握利用攝像頭實現機器視覺功能后，教師進一步引導“向陽仔”思考如何賦能攝像頭使其具有AI功能。學生自主探究、簡單體驗、嘗試實踐，學會讓視覺模塊賦能。學生以百度識物與AI平臺識別，分別探究“百度 攝像頭”與“計算機平臺+ 攝像頭”，識別果蔬并記錄實驗結果。教師在傳授“機器視覺”模塊內容時，注重引導學生以“智慧農業工程師”角色，在教師引導下發現問題、解決問題。

教師利用小項目撬動課程大項目。項目知識內容不僅涵蓋人工智能基礎知識，而且融合探究過程，滲透人工智能應用。教師以點、線、面形式將課程內容融人項目中，以知識為點設計小項目，以項自為線建構單元（或關項目），以單元主題為面組建完整的小學人工智能教學課程，使項目研究不孤立，從而建構知識體系，促進學生深度學習。

（三）角色化協作：踐行課標育人價值觀

課標強調應將學生的核心素養作為學科育人價值的集中體現[4。從國家與社會層面看，信息科技教學不僅是技能傳授，更將育人放在首位，并在螺旋上升的基礎一實踐一綜合性的教學課程設計中引導學生樹立正確價值觀。立足未來職業進行研究，教師以項目形式有效融合“基礎性”“實踐性”“綜合性”知識技能于職業問題中。在未來的智能社會中，學生不僅是未來數字環境中的使用者，更是生產者和改造者。他們基于人工智能學科方法，利用智能系統和信息社會思維方式解決現實問題。

項目以“向陽仔”立志成為智慧農業工程師為主線，由“彩虹教師”和“椿萱爸爸”提供農場管理方面的幫助。教師的核心作用是項目最初設計和學習過程中的引導協助者。以智慧農場之“蔬果小能手一計算機視覺”為例，“向陽仔”為弄懂果蔬農場里的每種植物，教師引導他

學生充當不同角色，在“智慧農業”活動中模擬未來職場，協作工作（見表1）。他們在角色代人中承擔職責，增強未來職業體驗感，培養良好的信息社會責任感，從小培養適應能力、實踐能力和創新能力，引領學生明確學習目標和人生追求，為后期擇校、擇業及人生規劃奠定基礎，塑造健全的“向陽”人格，這恰是信息科技學科育人價值的綜合體現。

三、項目實施成效與反思

（一）學生核心素養發展

參與項目的學生在多方面展現出顯著能力提升。在技術理解層面，多數學生能夠解釋監督學習基本原理，區分不同算法使用場景。實踐應用方面，學生團隊開發的環境監測站、智能移動蜂車等裝置成功應用于本地農場試點，其中兩項創新設計獲得省級獎項。值得關注的是，學生在項目答辯中主動探討技術倫理問題，有小組提出“AI監測系統可能加劇數字鴻溝”的見解，展現出對技術社會影響的深刻思考。這種從技術學習到價值判斷的素養提升，印證了項目設計的育人成效。

（二）教師專業能力提升

項目實施過程推動教師角色轉變與專業成長。項目組教師從單純的技術講授者，轉變為學習活動的設計者與引導者。教師參與課程開發、教學實踐與反思研討，逐步形成“素養導向”教學理念，開發出“智慧農業AI課程資源包”和《小學AI教學實施指南》等校本資源。多名教師在市級教學競賽中獲獎，并受邀在區域教研活動中分享經驗，形成良好示范效應。

（三）項目推廣價值與優化方向

“智慧農業工程師”項目形成了可復制的實施經驗。其一，構建的‘ ”課程體系，以智慧農業為核心項目，衍生出“AI + 環保”“ 社區”等領域的精準匹配，實現工種協同，為其他學校開展AI教育提供模板。其二，研發的低成本教學方案，使人工智能教育在常規教室即可開展，有效降低實施門檻。其三，采用的“過程性數據 + 作品量規”評價體系，為素養導向的評價實踐提供范例。項目的持續優化可從以下方向著力：一是開發輕量化AI教學套件，進一步降低硬件成本；二是完善跨學科協同機制，提升課程整合的深度與廣度；三是構建區域教研共同體，促進經驗共享與資源共建。此外，需關注學生能力發展的長期追蹤，評估項目對職業認知與生涯規劃的影響。

“智慧農業工程師”項目的實踐探索表明，小學階段的人工智能教育應突破技術工具主義局限，借助職業場景賦能、真實問題驅動、社會價值引領，構建“做真事一解真難一求真知”學習閉環[5。當學生在田間地頭調試算法參數，在項目路演中思考技術倫理時，他們正在經歷的不僅是知識建構過程，更是在智能時代確立主體性、發展創造力的成長儀式。這種扎根中國大地、面向未來社會的教育實踐，或許正是人工智能教育改革的應有之義。人工智能教育是一項系統工程，需要教育工作者持續探索、不斷創新。期待“智慧農業工程師”項目能為更多學校提供借鑒，共同推動人工智能教育在基礎教育階段的深入開展，為培養適應智能時代發展的創新型人才貢獻力量。“智慧農業工程師”項目教學過程中，教師按照課標要求設計“真實性、結構化和綜合性”課程，增強職業體驗感，讓學生基于已有認知水平自主建構新型知識體系，并遷移至實際問題解決中；深化理論學習，從方案規劃到項目實施，并善于利用多元化評價迭代作品。讓項目源于學生現實生活，從真實走向未來。

注：本文系廣東省中山市教育科研2022年度一般項目“基于未來職業體驗的小學人工智能項目設計與實施研究”（課題編號：B2022029）的研究成果。

參考文獻

[1]韓力群，施彥.中小學人工智能課程教學指南[M].北京：北京郵電大學出版社，2022.

[2]李鋒，程亮，王吉慶．面向學科核心素養的信息技術單元設計與實現[J].課程·教材·教法，2021（10）：114-119.

[3]王辰陽．“雙減”背景下中小學人工智能教育的課程設計與教學實踐：以“智能閘門”一課在N校的實踐為例［J].甘肅教育研究，2023（7）：15-17.

[4]何增榮，馬素艷，“新課標”背景下中小學跨學科項目式人工智能教學的探索實踐：以“人臉識別一校園門衛機器人”項目為例[J].中國現代教育裝備，2024（6）：57-60.

[5]孫發勤，許諾.核心素養視域下中小學人工智能教學內容反思[J].中國教育信息化，2023（8）：113-120.

（作者系廣東省中山市西區中心小學教師）

責任編輯：祝元志