“玩创”双循环：小学项目化人工智能教育课程探索实践

摘要：本文通过分析国内外项目化人工智能教育的现状，为小学人工智能教育课程中采用项目化学习模式培养小学生创新素养提供理论依据，并形成了基于地域特色的小学人工智能教育校本课程开发范式，以期给一线教师开展人工智能教育提供可参考的路径。

关键词：玩创;项目化学习;人工智能教育课程

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2022）19-0073-03

● 国内外中小学人工智能课程现状及反思

美国David E. Williams中学是第一所实施AI计划的公立学校，课程由学区教师与麻省理工学院、卡内基梅隆大学、Google等机构合作开发。教学中通过项目式学习、体验式学习以及探究式学习的模式，跨学科培养学生的创造性思维以及对未知问题的解决能力。[1]澳大利亚的部分中学也开设了人工智能相关的课程。昆士兰州的Marsden州立高中开设的信息处理与技术课程，包含人工智能、信息系统、算法和程序设计、社会和伦理道德、计算机系统分别作为5个主题。该课程的大纲规定，人工智能部分的教学内容在高中第三学期为12年级的学生开设，教学时间为10周。

中国人工智能教育起步较晚，但紧跟世界脚步。2003年4月，教育部正式颁布《普通高中技术课程标准（实验）》，首次在信息技术科目中设立了“人工智能初步”选修模块[2]，标志着高中人工智能课程的正式起步。2017年国务院印发的《新一代人工智能发展规划》中明确提出“在中小学普及人工智能和编程教育”。[3]2018年4月10日，教育部发布关于印发《高等学校人工智能创新行动计划》的通知，未来将在中小学阶段引入人工智能普及教育。[4]

调查发现，对于人工智能教育，国内外的探索更多的是针对课程目标、内容，而对实践落地和课程的评价研究较少。因此，笔者提出了基于项目化理念的人工智能教育教学策略、活动设计、评价方法的研究。

● 人工智能教育课程设计

1.“玩创”双循环课程理念建构

笔者结合新时代学习理论的特点，提出人工智能教育课程中基于项目化的“玩·创·造·乐”的“双循环”课程理念（如下页图）。

2.人工智能教育课程目标

①初步了解人工智能的应用领域。②感悟和体验人工智能的实际应用。③开发和创新人工智能。

3.人工智能教育课程架构

确立人工智能课程结构，将课程分为科普性课程、整合性课程、创造性课程。科普性课程着力于学生人工智能教育基础知识和基本能力的培养，普惠每一位学生;整合性课程指向学生的个性化发展，主要面向特长班队，弱跨学科特性;创造性课程发展实践能力、创新精神，面向兴趣小组的少数学生，强跨学科。

（1）科普性课程

科普性课程分为两类：一类是通过电视、网络、广播传播的公众的人工智能科普性知识，以及科技节、人工智能科普讲座等泛在课程;另一类是利用信息技术课堂进行人工智能教育的普及，以图形化编程为主线，辅助硬件。教学内容上遵循纯软编程—人机交互编程—硬件编程—物联网编程的逻辑关系，硬件设计和内容设计上均遵循编程知识和能力的螺旋上升。科普性课程独立开发测控板、GKduino主控板及周边电子器材，编程平台使用Scraino平台，增加了果壳智造空间插件，学生在学习中只使用一个软件平台就能掌握基本的编程技术，使知识正向迁移。自主软件和硬件的开发降低了成本，使普惠和公平的教育理念得以快速落地。

（2）整合性课程

整合性课程指向学生的个性化发展，将学校原有的科技教育课程、创客教育课程以人工智能教育为主题进行改造提升。组建由信息技术、科学、数学、美术、音乐等组成的跨学科科技教师团队，按照机器人部、科技艺术部、科技模型部、科学STEM部、AI校园科普部、AI编程部、AI智造部七个部门进行组织架构，将人工智能与各学科深度融合，开展创意智造、中国风编程等三十多门人工智能教育相关课程，所有课程均制订课程纲要，开发对应校本课程，形成课程群。学生可以根据自己的兴趣选择自己喜欢的整合性课程，课程采取精品化小班化的形式，均配足相应的硬件设备，总课时一般为16课时，每周1课时以校本课程的方式实施。

（3）“2+X”创造性课程

创造性课程凸显人工智能技术中“编程+智造”两大人工智能教育主题，将编程确定为：纯软件编程课程（Scraino、Scratch、Python编程）、软件硬件结合编程课程（Scraino人机交互）、硬件编程课程（Mixly、MicroPython）。此类课程采取跨学科设计，由信息技术教师为主导，多学科教师参与设计实施。X为整合性课程延伸至创造性课程，每个X创造性课程均设计相应的项目手册，以社团的形式开展，并采用项目课题的教学策略（对接各类各级的科技竞赛），给学生提供学习支架，按照“四自”原则（自己提出问题—自己设计—自己制作—自己撰写报告），优先选择人工智能技术来解决问题。

● 人工智能教育课程的实施

1.“玩转+造物”双线课程实践创新

从“玩转”到“造物”课程系列均采取项目化教学策略。玩转系列包含科普性课程和整合性课程。“造物”系列对应创造性课程，采取跨学科项目教学策略。

由于“玩转”系列课程利用信息技术课堂和校本课程普及人工智能技术，因此它对图形化编程、人机交互和硬件编程进行了主题项目的设计，每个主题项目通过“提出问题—项目调研—创意设计—探究实践—反思评价”的策略进行课程实践，每个主题项目可以设计为6～8课时。

“造物”系列课程主要基于项目化的人工智能主题创新实践，它让学生置身于现实世界的情境中，围绕师生提出的真实问题展开活动。在项目学习中，学生的创新能力和实践能力得到培养和提升。综合项目创新实践是人工智能教育课程的最高级课程，将其设计为“六阶段结构框架”，并开发项目活动手册，将课程设置成18课时（每个阶段设置具体的课时），学生以合作小组的形式进行创新设计制作。

2.“四维联动”推进课程实施

通过市域统筹人工智能教育项目推进、上级教研部门和高校专家跟进指导、鼓励社会参与等多方协同合作的方式，利用信息技术及各类平台引领教师积极主动地适应人工智能教育新模式。建立专兼职教研员队伍，依托名师工作室、名师团队开展教学模式创新、课程资源研发等工作。开展编程教育教学研究工作，梳理小学信息技术与学科整合课程等，以人工智能教育课题引领、信息科技校本课程导航、三级课堂推进、竞赛活动课外延伸的“四维联动”方式提高人工智能课程推进实践的实效性。

● “三位一体”的评价机制创新

本文提出的人工智能教育课程开发了“三位一体”的评价体系，即通过过程性评价覆盖项目学习全程，通过结果性评价升华项目物化导向，通过多元性评价注重项目全育引导。

基于量规的过程性评价贯穿项目学习的全过程。采用量规、活动手册等工具，重点评价学生知识和能力的发展水平，关注学生解决问题能力和创新能力的评价。基于工程设计的项目化学习评价量规的制订主要包括以下步骤：①归纳总结工程设计的项目化学习阶段;②从调查、头脑风暴、创意编程、数字化工具的使用、团队合作等维度，明确项目化学习的过程性目标;③以项目结果为导向，逆向设计，确定评价量规的编制来驱动目标的实现，在教学中动态调整教学策略;④过程性评价和结果性评价双线并进，对学习效果进行实时评价，做到教学评一体化。

在项目化学习中，成果的物化是一个重要的评价指标，可从思想性、规范性、创造性、艺术性、技术性等方面对其进行评价。

在项目实施的各阶段中，可以让评价贯穿日志、草图设计、编程、制作、调试的每个环节。每个成果可以根据需要将家长、教师、团队和学生自我评价相结合。此外，可以通过线下和线上分享的方式接受评价。

● 结语

人工智能教育课程以开源硬件、创意编程、3D打印等人工智能教育内容为载体，通过探究、实践，培养了学生的科技创新能力，有助于学生信息素养及未来人才所需的关键能力和必备品格的形成。

参考文献：

[1]Justin Aglio. Coming This Fall to Montour School District： America's First Public School AIProgram[EB/OL].hops：//www.gettingsmart.com/2018/07/coming-this-fall-montour-school-district-americas-first-public-school-ai-program/，2018-7-19.

[2]中华人民共和国教育部.普通高中技术课程标准（实验）[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A26/s8001/200303/W020200401347866440936.pdf.

[3]中华人民共和国国务院.新一代人工智能发展规划[EB/OL].http：//www.gov.cn/zhengce/content/2017-07/20/content_5211996.html.

[4]中华人民共和国教育部.高等学校人工智能创新行动计划[EB/OL].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s7062/201804/t20180410_332722.html.

基金项目：山东省教育科学“十三五”规划专项课题阶段性成果，课题编号：BYZN201903。