基于STEAM教育的初中人工智能校本课程建设

焦立新 安丛河

【摘 要】人工智能为社会带来经济、生活、教育等各个领域的深度变革。基于STEAM教育在初中阶段开展人工智能课程具有重要意义，南京师范大学附属苏州石湖中学结合校情，探索人工智能校本课程建设的策略，为初中学校科技课程建设寻找新路径。

【关键词】STEAM教育；人工智能课程；初中信息科技

【中图分类号】G434  【文献标志码】A  【文章编号】1005-6009（2023）39-0075-03

【作者简介】1.焦立新，南京师范大学附属苏州石湖中学（江苏苏州，215100）信息技术教师，一级教师；2.安丛河，南京师范大学附属苏州石湖中学（江苏苏州，215100）教技室主任，高级教师。

人工智能（Artificial Intelligence，简称AI）是研究开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。［1］2017年国务院印发的《新一代人工智能发展规划》中描绘了下一阶段我国人工智能技术和产业的发展路线图，规划中要求：我国应该逐步实施全民智能教育项目，在基础教育阶段开展人工智能相关课程。［2］

一、初中人工智能课程实施现状分析

目前初中人工智能课程实施过程中存在一些问题：教材更新较慢，与教育需求的适配度不足；硬件设施不足，重视软件编程而轻硬件；师资相对匮乏，推动课程开展有难度。

STEAM（Science，Technology，Engineering，Arts，Mathematics五个词的英文首字母缩写）教育是一种融合科学、技术、工程、艺术及数学等素养为一体的教育理念。［3］人工智能校本课程作为国家信息科技课程的延伸和补充，旨在培养学生的信息科技学科核心素养。开展基于STEAM教育的初中人工智能校本课程的重要意义有：顺应教育改革的需要，利于培育学生信息科技学科核心素养，教师自身知识结构更新的需要。

二、基于STEAM教育的初中人工智能校本课程建设策略

南京师范大学附属苏州石湖中学自2014年建校以来十分重视科技特色课程建设，目前学校有多个科技课程专用教室，开设了人形机器人、车型机器人、3D打印、无人机、Scratch编程等多门科技特色课程，主要的学习对象为七、八年级学生。基于STEAM教育的人工智能校本课程要结合学校校情与学情，充分考虑学生的认知特点。笔者通过问卷调查的形式对学生人工智能知识学习情况进行调研，并通过课程的实施，总结了如下几点策略。

1.成立科技课程教研团队，提供制度保障

为更好地发展学校科技特色教育，石湖中学专门建立由分管副校长牵头、教务处组织实施的工作机制，抽调学校的数学、物理、生物、美术与信息科技等学科教师共同成立了15人规模的人工智能科技特色课程建设团队。各位教师充分利用自己的学科优势，将各学科深度融合，完成人工智能校本课程的开发和实施。团队定期开展校内研讨活动，大家分工明确，期初有规划，期末有总结。

2.与成熟科技企业合作，提供设备和技术保障

石湖中学依托南京师范大学的先进理念和教育资源，力争培养一大批目标远大、学业优异、敢于实践的优秀学生。2020年，石湖中学与上海优必选公司合作，购买了一批“AI超级工程师”“AI在未来小镇”“AI的幕后英雄”硬件器材以及与之配套的软件和课程资源。学校的科技教师基于这些器材和课程资源，根据STEAM教育理念，结合学校的校情与学情，开发了适合本校学生的人工智能校本课程。例如“遥控赛车”项目中通过蓝牙技术实现小车遥控功能：利用器材包中的Explore开发板、舵机与蓝牙模块等硬件设备搭建一辆机器人小车，然后通过电脑将安卓设备与小车Explore开发板上串口相连，通过编程控制小车，使得小车中蓝牙模块可以和手机互传信号并且驱动小车的舵机使得小车可以实现前进后退和转弯等动作。

3.加强教师科技技能素养培养，提供师资保障

石湖中学人工智能课程建设团队自开始规划至实施课程以来，每年暑假派团队教师统一参加系统化的基于STEAM教育的人工智能课程线下专项实训，以此提高师资水平，保障课程的顺利开展。开学后派部分团队教师利用周末参加竞赛实训，保障后期课程活动的多样化。区教育主管部门和学校还会组织教师进行线上理论知识培训，充实教师的人工智能课程知识储备，有时还会组织教师外出参观学习，广泛吸取人工智能示范校的课程建设经验。

4.多种教学形式相结合，为课程实施提供保障

开设科技特色课程：在七年级12个班中确定6个班，由6位教师分别开展每周固定1课时的人工智能特色课程，将人工智能的通识性知识与数学、科学、生物、物理、美术等课程融合，培养学生综合运用多学科知识解决现实问题的能力。

创建人工智能社团：石湖中学創建了人工智能社团、创客社团、车型机器人社团、人型机器人社团、Scratch编程社团、无人机社团、3D打印社团等，充实学校的人工智能课程建设，以社团活动的方式进一步提升学生对人工智能的兴趣。

组织开展校园科技节：石湖中学每学年开展一次校园科技节，校园科技节活动形式多样，包含开幕式、科技作品展览、科技小报征集比赛、科技小论文比赛、科技绘画比赛、科普知识讲座等形式。科技节的开展营造了浓厚的科技学习氛围。

组织学生积极参加比赛：组织学生参与苏州市机器人竞赛、人工智能挑战赛、全国中小学信息技术创新与实践大赛、全国青少年科技创新大赛等。通过备赛和比赛，深化学生对人工智能知识的学习，锻炼他们分析问题和解决问题的能力，培养学生的创新能力和动手实践能力，从而全面发展学生核心素养。

5.多元评价育人，为学生发展保驾护航

人工智能课程的教学评价应采用纸笔测试形式的基础知识评价、动手实践操作形式的结果性评价与平时表现等过程性评价相结合的方式促进学生的学习，评价要具有发展性。石湖中学人工智能课程教学评价主要由形成性评价和总结性评价两部分组成。形成性评价主要包括学生平时表现以及每个项目学习过程中的自评与知识回顾测验；总结性评价主要是对学生完成的作品进行评价。以“遥控小车”为例，人工智能校本教材中学生评价手册自评模块如表1、表2所示。

6.积极联合社会力量，拓宽学生视野

石湖中学每学期分批组织学生到科技馆、校外科技公司、科普基地等场所进行参观学习。如组织学生参观科沃斯创想基地、邀请西题迪斯STEM外教进校园开展人工智能知识科普讲座、邀请高校相关专业教师进校园开展智能汽车科普讲座等。

目前，初中人工智能校本课程仍处于探索阶段，学校对课程合理的规划、专业的师资力量、与之配套的软硬件设备、符合学校的校情与学情的课程资源等均需要继续完善。校本课程的建设是一个“研讨—规划—实施—改进”的循环过程。

教学实践表明，开展基于STEAM教育的人工智能校本课程建设，符合当今教育发展的需求，是培养学生信息科技核心素养的有效手段。相信在学校领导良好的顶层设计和大力支持下，在教师与时俱进的学习与努力下，人工智能校本课程将被建设得越来越完善，学生的学习兴趣将越来越浓，学习效果将越来越好。

【参考文献】

［1］张聪.人工智能致人损害的侵权责任制度研究［D］.石家庄：河北经贸大学，2019.

［2］黎加厚.人工智能时代的“育人”教育［J］.创新人才教育，2019（1）：33-36.

［3］成箭.STEAM教育理念下的初中信息技术学科教学策略——以人大附小信息技术校本课程为例［J］.教育信息化论坛，2020，4（10）：76-77.