青少年人工智能+STEAM課程校本化 常態(tài)化 項(xiàng)目化 ——合肥市大店小學(xué)人工智能+STEAM創(chuàng)新課堂

摘要：教育信息化推動(dòng)教育現(xiàn)代化，近年來(lái)，合肥市大店小學(xué)致力于青少年“人工智能+STEAM”教育的引領(lǐng)和推廣，努力打造一種普惠式“人工智能+STEAM”教育新模式，開(kāi)發(fā)具有本校特色的青少年“人工智能+STEAM”教育課程，讓更多的學(xué)生在人工智能創(chuàng)新教育的大潮中受益，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

關(guān)鍵詞：人工智能 STEAM 課程 課堂

科技是國(guó)家強(qiáng)盛之基，創(chuàng)新是民族進(jìn)步之魂。青少年科技創(chuàng)新活動(dòng)，是提高我國(guó)青少年科學(xué)素質(zhì)的重要途徑，是國(guó)家提高科技競(jìng)爭(zhēng)力的重要環(huán)節(jié)，為新時(shí)代青少年追求中國(guó)夢(mèng)、青春夢(mèng)和科學(xué)夢(mèng)搭建了良好的平臺(tái)。2020年9月11日，習(xí)近平在京主持召開(kāi)科學(xué)家座談會(huì)并發(fā)表重要講話時(shí)強(qiáng)調(diào)，加強(qiáng)創(chuàng)新人才教育培養(yǎng)，注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，好奇心是人的天性，對(duì)科學(xué)興趣的引導(dǎo)和培養(yǎng)要從娃娃抓起，使他們更多了解科學(xué)知識(shí)，掌握科學(xué)方法，形成一大批具備科學(xué)家潛質(zhì)的青少年群體。

一、“人工智能+STEAM”創(chuàng)新課堂實(shí)施背景

教育的發(fā)展需要勇敢探索，在市區(qū)教體局的引領(lǐng)和關(guān)心下，合肥市大店小學(xué)啟動(dòng)STEAM創(chuàng)客課程、人工智能課程，使動(dòng)手制作朝智能化2.0方向邁進(jìn)；從開(kāi)始試點(diǎn)STEAM創(chuàng)客實(shí)踐課程到建設(shè)人工智能+STEAM創(chuàng)新教育體系，引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，提高學(xué)生跨學(xué)科綜合應(yīng)用水平和創(chuàng)新思維能力，推動(dòng)校園科普特色建設(shè)。學(xué)校連續(xù)三年榮獲“全國(guó)青少年科學(xué)調(diào)查體驗(yàn)活動(dòng)推廣示范?！?，連續(xù)兩年榮獲“全國(guó)青少年人工智能普及活動(dòng)特色單位”，中央電教館“2019年度教育信息化教學(xué)應(yīng)用實(shí)踐共同體項(xiàng)目”中，被批準(zhǔn)為由合肥市教育局牽頭，瑤海區(qū)教育體育局為主要成員，五所學(xué)校共同體之一，研究項(xiàng)目為跨學(xué)科學(xué)習(xí)（STEAM教育）應(yīng)用模式——STEAM教學(xué)評(píng)價(jià)模式實(shí)踐共同體應(yīng)用研究。STEAM課程與傳統(tǒng)分科課程的本質(zhì)差異在于并非簡(jiǎn)單疊加科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)，而是強(qiáng)調(diào)將它們的知識(shí)內(nèi)容加以融合，形成整體，不僅包括科技知識(shí)的掌握，還特別關(guān)注培養(yǎng)批判精神、實(shí)踐能力、想象力和創(chuàng)造力，以促進(jìn)學(xué)生形成良好的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新素養(yǎng)。 合肥市大店小學(xué)圍繞“人工智能編程教育學(xué)科課程體系建設(shè)的思路和實(shí)踐”這一研究項(xiàng)目展開(kāi)建設(shè)工作，以“四雙制”為資源拓展機(jī)制，推動(dòng)青少年人工智能課程建設(shè)不斷走向規(guī)范化和科學(xué)化，通過(guò)交流和學(xué)習(xí)，結(jié)合學(xué)校校情，研究全方位、多層次、寬領(lǐng)域的人工智能評(píng)價(jià)體系和指標(biāo)，通過(guò)研究和探討，結(jié)合學(xué)生學(xué)情，形成“人工智能+STEAM”創(chuàng)新教育新模式，努力培育出一批批“掌握扎實(shí)的科學(xué)知識(shí)，掌握科研和工程的基本方法，具有較強(qiáng)科學(xué)精神、學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐創(chuàng)新能力和責(zé)任擔(dān)當(dāng)品質(zhì)”的科技創(chuàng)新人才。

二、“人工智能+STEAM”創(chuàng)新課堂實(shí)施過(guò)程

教育在發(fā)展,創(chuàng)新在進(jìn)步, “人工智能+STEAM”創(chuàng)新教育新模式是“人工智能編程教育學(xué)科課程體系建設(shè)的思路和實(shí)踐”研究項(xiàng)目中的重要組成部分，人工智能課程的發(fā)展需要?jiǎng)?chuàng)新課堂教育模式來(lái)推動(dòng),人工智能課程的實(shí)施過(guò)程和實(shí)施效果需要通過(guò)創(chuàng)新課堂教學(xué)模式來(lái)落地生根，并在實(shí)踐中完成創(chuàng)新教育的改革與發(fā)展。

1.社區(qū)小組建設(shè)

學(xué)校在合肥市STEAM教育新生態(tài)社區(qū)空間積極組建社區(qū)小組，社區(qū)小組名稱為大店尚樸智創(chuàng)空間，動(dòng)員組織骨干教師力量積極加入到社區(qū)小組中，目前社區(qū)小組共有骨干成員8人，開(kāi)展社區(qū)小組培訓(xùn)活動(dòng)，參與到項(xiàng)目研修活動(dòng)中，圍繞“人工智能編程教育學(xué)科課程體系建設(shè)的思路和實(shí)踐”為研究目標(biāo)，開(kāi)展“人工智能+STEAM創(chuàng)新課堂應(yīng)用模式”研究活動(dòng)，積極上傳有關(guān)“人工智能+STEAM創(chuàng)新課堂應(yīng)用模式”研究資源與研究成果，便于課題組成員拓寬研究思路，形成研究成效。

2.研究團(tuán)隊(duì)建設(shè)

以學(xué)校為核心組建“專家+專業(yè)”團(tuán)隊(duì)，分批加入到“人工智能+STEAM”創(chuàng)新課堂應(yīng)用模式研究團(tuán)隊(duì)中，充實(shí)團(tuán)隊(duì)研究力量。第一批：“人工智能+STEAM”創(chuàng)新教育項(xiàng)目技術(shù)骨干力量，用于研究開(kāi)發(fā)“人工智能+STEAM創(chuàng)新教育”成果——人工智能+STEAM課程，第二批：“人工智能+STEAM”創(chuàng)新教育成果應(yīng)用團(tuán)隊(duì)，對(duì)研究的“人工智能+STEAM”創(chuàng)新教育成果進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)應(yīng)用驗(yàn)證，不斷提升優(yōu)化和改進(jìn)人工智能+STEAM課程；第三批：“人工智能+STEAM”創(chuàng)新教育成果推廣團(tuán)隊(duì)，把“人工智能+STEAM”創(chuàng)新課堂教育新模式面向全校推廣，夯實(shí)成果后，再輻射帶動(dòng)其他學(xué)校。

2020年6月，學(xué)校承辦合肥市教育信息化STEAM教學(xué)評(píng)價(jià)應(yīng)用實(shí)踐共同體專題培訓(xùn)活動(dòng)，邀請(qǐng)了四川省成都市教科院副主任陜昌群在線進(jìn)行《學(xué)校開(kāi)展STEAM教育的建議》專題培訓(xùn)，通過(guò)專家引領(lǐng)，課題組成員對(duì)STEAM教育有了更深入的理解，為探究“人工智能+STEAM”創(chuàng)新課堂新模式路徑奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；同年10月，合肥市大店小學(xué)“人工智能+STEAM”創(chuàng)新課堂應(yīng)用小組負(fù)責(zé)人張守功在2020年安徽省青少年人工智能科普活動(dòng)交流推介會(huì)上作《青少年人工智能設(shè)計(jì)與科普活動(dòng)》主題交流分享，進(jìn)一步把“人工智能+STEAM”創(chuàng)新教育研究理念進(jìn)行了宣講和提升。

3.研修活動(dòng)建設(shè)

學(xué)校積極開(kāi)展“人工智能+STEAM”創(chuàng)新課堂教育項(xiàng)目線上線下研修活動(dòng)，上傳活動(dòng)資源，定期整理和應(yīng)用社區(qū)資源，開(kāi)展的每項(xiàng)活動(dòng)做到有計(jì)劃、有過(guò)程、有總結(jié)。在探索過(guò)程中采取了四種策略和方法：一是“因地制宜選主題”，校內(nèi)外豐富多樣的資源均稱為跨學(xué)科課程的主題來(lái)源；二是“邊學(xué)邊教邊做項(xiàng)目”，項(xiàng)目化學(xué)習(xí)逐漸成為實(shí)施跨學(xué)科課程的主要方法；三是“借網(wǎng)絡(luò)展風(fēng)采”，網(wǎng)絡(luò)成為實(shí)施跨學(xué)科課程的重要幫手；四是“專家引領(lǐng)建體系”，在專家指導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)校本化課程體系的科學(xué)化與專業(yè)化。

今年，合肥市大店小學(xué)校長(zhǎng)陳慧在合肥市STEAM教學(xué)評(píng)價(jià)應(yīng)用實(shí)踐共同體項(xiàng)目開(kāi)題會(huì)議上作《智慧引領(lǐng) 質(zhì)勝未來(lái)——合肥市大店小學(xué)STEAM教學(xué)評(píng)價(jià)實(shí)踐共同體小組建設(shè)實(shí)施方案》主題交流發(fā)言，把本課題研究的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)地闡述，通過(guò)交流研討，進(jìn)一步有力地推進(jìn)了“人工智能+STEAM”創(chuàng)新課堂教育新模式研究進(jìn)程。

2020年9月，為進(jìn)一步推動(dòng)研究活動(dòng)開(kāi)展，課題組召開(kāi)“人工智能編程教育學(xué)科課程體系建設(shè)的思路和實(shí)踐”研究討論交流會(huì)，圍繞課題研究任務(wù)和目標(biāo)，進(jìn)行了充分的溝通交流。在總結(jié)前期研究成果的基礎(chǔ)上，又針對(duì)“人工智能+STEAM”課程的實(shí)施過(guò)程中遇到問(wèn)題和困惑進(jìn)行交流研究，進(jìn)一步提出了更加具體、可操作性強(qiáng)的研究策略。

4.成果推介建設(shè)

課題組通過(guò)不斷地研究、實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在“人工智能+STEAM”課程的實(shí)施過(guò)程中，不可避免遇到師資不足的困難，主要體現(xiàn)在教師知識(shí)結(jié)構(gòu)（以單學(xué)科為主）難以滿足“人工智能+STEAM”課程的跨學(xué)科整合性特征方面。針對(duì)這一研究發(fā)現(xiàn)，課題組提出了“人工智能+STEAM”創(chuàng)新課堂“四雙制”應(yīng)用模式，這一創(chuàng)新模式不僅有效解決了這一問(wèn)題，也形成本課題研究的最終成果——“人工智能+STEAM”創(chuàng)新課堂“四雙制”模式應(yīng)用案例。

“人工智能+STEAM”創(chuàng)新課堂教育模式中的“四雙制”，即“雙段、雙師、雙地、雙主體”。

“雙段”是指突破傳統(tǒng)授課模式，推行“大學(xué)段+小學(xué)段”結(jié)合模式，這樣既有利于“人工智能+STEAM”課程體系普及推廣，又有利于創(chuàng)新知識(shí)技能框架結(jié)構(gòu)的建立，為培養(yǎng)高級(jí)創(chuàng)新人才奠定良好基礎(chǔ)。

“雙師”是指改變單師授課模式，實(shí)行“主講老師+”模式。每節(jié)課至少安排兩位老師進(jìn)入課堂，一名專業(yè)主講教師和多名輔助教師相結(jié)合的授課模式，讓“人工智能+STEAM”創(chuàng)新課堂知識(shí)結(jié)構(gòu)得到更大的擴(kuò)容，不僅知識(shí)跨學(xué)科融合，還使學(xué)科教師得到融合提升，有效地促進(jìn)多學(xué)科融合的“人工智能+STEAM”創(chuàng)新課堂教育新模式的形成。例如，一年級(jí)開(kāi)設(shè)的科技普及課程《平衡鳥(niǎo)》一課，采用專業(yè)老師講解制作和語(yǔ)文學(xué)科老師引領(lǐng)指導(dǎo)的雙師模式，既可以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力，又促進(jìn)了教師科普創(chuàng)新能力培訓(xùn)工作。師生在課程活動(dòng)過(guò)程雙收益、雙進(jìn)步；有效地推進(jìn)學(xué)?？萍冀處煂I(yè)水平能力提升，為學(xué)?？萍紕?chuàng)新教育全面發(fā)展儲(chǔ)備師資力量。

“雙地”是指改變單一的校內(nèi)學(xué)習(xí)模式，實(shí)行“校內(nèi)+”空間學(xué)習(xí)模式，除了在學(xué)校的專用室學(xué)習(xí)外，可以增設(shè)校外創(chuàng)新基地，也可以利用網(wǎng)絡(luò)空間平臺(tái)學(xué)習(xí)，例如在學(xué)習(xí)人工智能基礎(chǔ)編程知識(shí)時(shí)，可以在編程貓網(wǎng)站平臺(tái)未來(lái)教室中創(chuàng)設(shè)班級(jí)，分發(fā)免費(fèi)使用賬號(hào)，讓學(xué)生在老師專業(yè)講解之后，在課外之余可以登錄未來(lái)教室進(jìn)行基礎(chǔ)編程學(xué)習(xí)，讓學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)投入到“自主式”學(xué)習(xí)中，有效提高學(xué)習(xí)效果。

“雙主體”是指“學(xué)生+家長(zhǎng)”，“人工智能+STEAM”創(chuàng)新課堂教育的持久性，在需要家校合力的同時(shí)，更需要親子合力，才能更好促進(jìn)“人工智能+STEAM”創(chuàng)新課堂教育。2020年，合肥市大店小學(xué)把一年級(jí)的學(xué)生作為“人工智能+STEAM”課程普及實(shí)施對(duì)象，對(duì)一年級(jí)學(xué)生開(kāi)設(shè)了“人工智能+STEAM”課程，納入到課程表進(jìn)行教學(xué)實(shí)施。這一“人工智能+STEAM”創(chuàng)新教育模式得到了瑤海團(tuán)區(qū)委的關(guān)心和支持，11月份，學(xué)校承辦了由瑤海團(tuán)區(qū)委主辦的“創(chuàng)客伴我行 創(chuàng)意秀無(wú)限”親子創(chuàng)客嘉年華活動(dòng)（一年級(jí)專場(chǎng)）?；顒?dòng)開(kāi)設(shè)了親子拼裝秀和親子創(chuàng)意秀兩個(gè)項(xiàng)目，整個(gè)活動(dòng)備學(xué)生和家長(zhǎng)的關(guān)注，從開(kāi)始報(bào)名參賽時(shí)的參賽隊(duì)名到活動(dòng)中的作品制作，再到作品展評(píng)，創(chuàng)新元素始終貫穿整個(gè)活動(dòng)。特別是在展示環(huán)節(jié)，每件作品都飽含著滿滿的正能量，孩子們的話語(yǔ)中充滿著自信和快樂(lè)。

通過(guò)研究團(tuán)隊(duì)不斷地實(shí)踐，努力探索“人工智能編程教育學(xué)科課程體系建設(shè)的思路和實(shí)踐”課題研究的推進(jìn)策略，形成“人工智能+STEAM”創(chuàng)新課堂教育新模式，更加有效地促進(jìn)人工智能編程學(xué)科課程體系建設(shè)健康發(fā)展。

三、“人工智能+STEAM”創(chuàng)新課堂實(shí)施成效

學(xué)校不斷拓寬科技創(chuàng)新教育渠道，擁有獨(dú)立STEAM創(chuàng)客空間，引進(jìn)STEAM創(chuàng)客教育設(shè)備，開(kāi)源硬件Arduino提供了創(chuàng)客所需的各種低成本配件，使“人工智能+STEAM”教育從精英階層走向了大眾階層，也為學(xué)?！叭斯ぶ悄?STEAM”創(chuàng)新教育提供了可能，數(shù)字設(shè)計(jì)、3D打印等制作技術(shù)能夠快速成形，也為學(xué)生各種創(chuàng)意的實(shí)現(xiàn)提供了低成本和快捷的手段，讓師生在各級(jí)各類科技創(chuàng)新競(jìng)賽和教育信息化大賽嶄露頭角，充分展示了大店小學(xué)科普教育發(fā)展的創(chuàng)新活力。

目前，學(xué)校擁有一支“人工智能+STEAM”教育團(tuán)隊(duì)，配備專職科技輔導(dǎo)員5名，兼職科技輔導(dǎo)員22名，為學(xué)校開(kāi)展“人工智能編程教育學(xué)科課程體系建設(shè)的思路和實(shí)踐”項(xiàng)目研究提供了有力的師資保障，先后多次組織開(kāi)展過(guò)“人工智能+STEAM”等科技創(chuàng)新類活動(dòng)，學(xué)校作為區(qū)級(jí)教材使用驗(yàn)證單位，在驗(yàn)證教材時(shí)，可以通過(guò)開(kāi)展多種形式的“人工智能+STEAM”教學(xué)活動(dòng)，在實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)中不斷驗(yàn)證“人工智能+STEAM”課程，有效提高區(qū)級(jí)教材知識(shí)編寫(xiě)的科學(xué)性及難易度把握，研發(fā)出校級(jí)人工智能校本課程初稿，將在“人工智能+STEAM”創(chuàng)新課堂教學(xué)實(shí)踐中不斷完善和提升。

2020年組織師生參加“全國(guó)青少年科學(xué)影像節(jié)、市區(qū)級(jí)科技創(chuàng)新、人工智能科普”等一系列活動(dòng)，參與活動(dòng)人數(shù)達(dá)1200余人次，讓學(xué)生在科技活動(dòng)中培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，掌握創(chuàng)新技能，具備創(chuàng)新精神，在校園掀起愛(ài)科學(xué)、學(xué)科學(xué)、用科學(xué)的學(xué)習(xí)科技熱潮，有效地推進(jìn)了學(xué)?？萍紕?chuàng)新教育工作新發(fā)展。

STEAM骨干教師張守功作為安徽省科學(xué)傳播專家團(tuán)成員到鳳陽(yáng)縣作《青少年人工智能科普活動(dòng)與科技創(chuàng)新》專題講座，在2020年銅陵市科技輔導(dǎo)員培訓(xùn)班上作《科技創(chuàng)新與開(kāi)發(fā)》專題講座。在2020年淮北市青少年人工智能科技輔導(dǎo)員培訓(xùn)班上作《青少年人工智能科普活動(dòng)介紹》專題講座。研究團(tuán)隊(duì)楊柳棋老師被評(píng)為瑤海區(qū)STEAM種子教師。研究團(tuán)隊(duì)張業(yè)宏主持的省級(jí)課題《微課在“混合學(xué)習(xí)”中的應(yīng)用研究》已結(jié)題，張守功撰寫(xiě)的科技實(shí)踐活動(dòng)報(bào)告《探秘軌道交通 玩轉(zhuǎn)綠色生活》榮獲省級(jí)優(yōu)秀獎(jiǎng)，科技實(shí)踐活動(dòng)報(bào)告《智匯校園 智勝未來(lái)》榮獲市級(jí)二等獎(jiǎng)，省級(jí)課題《中小學(xué)STEM教育區(qū)本教材的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用研究》已結(jié)題，論文《乘教育信息化快車 助學(xué)?？缭绞桨l(fā)展》發(fā)表于中國(guó)教育技術(shù)協(xié)會(huì)會(huì)刊《E教中國(guó)》第5815期E3版，論文《基于人工智能的STEM特色課程建設(shè)研究——以“智慧校園設(shè)計(jì)與制作”課程為例》發(fā)表于《中國(guó)教育信息化》雜志。

已編寫(xiě)校本教材一套《青少年人工智能設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程》，收集整理出學(xué)生人工智能設(shè)計(jì)作品案例集一本。

四、“人工智能+STEAM”創(chuàng)新課堂實(shí)施反思與總結(jié)

一是學(xué)校“人工智能+STEAM”創(chuàng)新教育研究小組在檢驗(yàn)“人工智能+STEAM”創(chuàng)新課堂教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)過(guò)程中使“人工智能+STEAM”創(chuàng)新教育課程得到不斷完善和提升，為實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)掌握未來(lái)時(shí)代虛實(shí)融合的信息化技能人才奠定了良好的基礎(chǔ)。

二是成立以校長(zhǎng)為組長(zhǎng)的“人工智能+STEAM”創(chuàng)新教育項(xiàng)目管理工作小組，制定“人工智能+STEAM”創(chuàng)新教育項(xiàng)目工作管理制度，實(shí)行專人負(fù)責(zé)制，把“人工智能+STEAM”創(chuàng)新教育項(xiàng)目建設(shè)納入學(xué)校的工作計(jì)劃，組織師生積極參與“人工智能+STEAM”創(chuàng)新教育項(xiàng)目研究實(shí)踐活動(dòng)中。

三是通過(guò)校本培訓(xùn)、教研培訓(xùn)、信息化應(yīng)用等形式進(jìn)行“人工智能+STEAM”創(chuàng)新教育項(xiàng)目培訓(xùn)，并鼓勵(lì)教師參與“人工智能+STEAM”創(chuàng)新課堂教學(xué)項(xiàng)目研究活動(dòng)，積極上傳活動(dòng)資源和學(xué)習(xí)心得體會(huì)；學(xué)校定期開(kāi)展“人工智能+STEAM”創(chuàng)新教育項(xiàng)目研究分享活動(dòng)。

四是積極開(kāi)展學(xué)生“人工智能+STEAM”應(yīng)用能力教學(xué)，不斷完善“人工智能+STEAM”創(chuàng)新課堂教育模式，通過(guò)開(kāi)設(shè)“人工智能+STEAM”創(chuàng)新教育社團(tuán)，定期對(duì)學(xué)生開(kāi)展“人工智能+STEAM”應(yīng)用能力教學(xué)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生探索科技知識(shí)的興趣和創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。積極拓寬科技創(chuàng)新活動(dòng)渠道，積極組織學(xué)生參加“全國(guó)青少年科學(xué)調(diào)查體驗(yàn)活動(dòng)”、“全國(guó)青少年創(chuàng)意編程和智能設(shè)計(jì)活動(dòng)”，組織學(xué)生參加區(qū)、市兩級(jí)部門開(kāi)展的科技創(chuàng)新大賽。

在“人工智能編程教育學(xué)科課程體系建設(shè)的思路和實(shí)踐”課題研究的道路上，全體課題組成員將繼續(xù)不懈努力探索，在教育信息化2.0時(shí)代即將到來(lái)之際，讓“人工智能+STEAM”創(chuàng)新課堂等教育新模式適應(yīng)未來(lái)教育發(fā)展，抓住培養(yǎng)核心素養(yǎng)的關(guān)鍵，讓“人工智能+STEAM”創(chuàng)新課堂教育模式點(diǎn)燃未來(lái)智慧教育的火花，為進(jìn)一步推進(jìn)國(guó)家關(guān)于智慧校園建設(shè)進(jìn)程，讓智慧校園促生智慧教育，激發(fā)學(xué)校全體師生的創(chuàng)新潛能，共建未來(lái)創(chuàng)新教育的新發(fā)展。