基于STEAM教育的初中人工智能校本課程建設
——以南京師范大學附屬蘇州石湖中學科技特色課程為例

焦立新 安叢河

人工智能（Artificial Intelligence，簡稱AI）是研究開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。［1］2017年國務院印發的《新一代人工智能發展規劃》中描繪了下一階段我國人工智能技術和產業的發展路線圖，規劃中要求：我國應該逐步實施全民智能教育項目，在基礎教育階段開展人工智能相關課程。［2］

一、初中人工智能課程實施現狀分析

目前初中人工智能課程實施過程中存在一些問題：教材更新較慢，與教育需求的適配度不足；硬件設施不足，重視軟件編程而輕硬件；師資相對匱乏，推動課程開展有難度。

STEAM（Science，Technology，Engineering，Arts，Mathematics 五個詞的英文首字母縮寫）教育是一種融合科學、技術、工程、藝術及數學等素養為一體的教育理念。［3］人工智能校本課程作為國家信息科技課程的延伸和補充，旨在培養學生的信息科技學科核心素養。開展基于STEAM 教育的初中人工智能校本課程的重要意義有：順應教育改革的需要，利于培育學生信息科技學科核心素養，教師自身知識結構更新的需要。

二、基于STEAM 教育的初中人工智能校本課程建設策略

南京師范大學附屬蘇州石湖中學自2014年建校以來十分重視科技特色課程建設，目前學校有多個科技課程專用教室，開設了人形機器人、車型機器人、3D 打印、無人機、Scratch 編程等多門科技特色課程，主要的學習對象為七、八年級學生。基于STEAM 教育的人工智能校本課程要結合學校校情與學情，充分考慮學生的認知特點。筆者通過問卷調查的形式對學生人工智能知識學習情況進行調研，并通過課程的實施，總結了如下幾點策略。

1.成立科技課程教研團隊，提供制度保障

為更好地發展學校科技特色教育，石湖中學專門建立由分管副校長牽頭、教務處組織實施的工作機制，抽調學校的數學、物理、生物、美術與信息科技等學科教師共同成立了15 人規模的人工智能科技特色課程建設團隊。各位教師充分利用自己的學科優勢，將各學科深度融合，完成人工智能校本課程的開發和實施。團隊定期開展校內研討活動，大家分工明確，期初有規劃，期末有總結。

2.與成熟科技企業合作，提供設備和技術保障

石湖中學依托南京師范大學的先進理念和教育資源，力爭培養一大批目標遠大、學業優異、敢于實踐的優秀學生。2020年，石湖中學與上海優必選公司合作，購買了一批“AI超級工程師”“AI 在未來小鎮”“AI 的幕后英雄”硬件器材以及與之配套的軟件和課程資源。學校的科技教師基于這些器材和課程資源，根據STEAM 教育理念，結合學校的校情與學情，開發了適合本校學生的人工智能校本課程。例如“遙控賽車”項目中通過藍牙技術實現小車遙控功能：利用器材包中的Explore 開發板、舵機與藍牙模塊等硬件設備搭建一輛機器人小車，然后通過電腦將安卓設備與小車Explore 開發板上串口相連，通過編程控制小車，使得小車中藍牙模塊可以和手機互傳信號并且驅動小車的舵機使得小車可以實現前進后退和轉彎等動作。

3.加強教師科技技能素養培養，提供師資保障

石湖中學人工智能課程建設團隊自開始規劃至實施課程以來，每年暑假派團隊教師統一參加系統化的基于STEAM 教育的人工智能課程線下專項實訓，以此提高師資水平，保障課程的順利開展。開學后派部分團隊教師利用周末參加競賽實訓，保障后期課程活動的多樣化。區教育主管部門和學校還會組織教師進行線上理論知識培訓，充實教師的人工智能課程知識儲備，有時還會組織教師外出參觀學習，廣泛吸取人工智能示范校的課程建設經驗。

4.多種教學形式相結合，為課程實施提供保障

開設科技特色課程：在七年級12 個班中確定6 個班，由6 位教師分別開展每周固定1 課時的人工智能特色課程，將人工智能的通識性知識與數學、科學、生物、物理、美術等課程融合，培養學生綜合運用多學科知識解決現實問題的能力。

創建人工智能社團：石湖中學創建了人工智能社團、創客社團、車型機器人社團、人型機器人社團、Scratch 編程社團、無人機社團、3D 打印社團等，充實學校的人工智能課程建設，以社團活動的方式進一步提升學生對人工智能的興趣。

組織開展校園科技節：石湖中學每學年開展一次校園科技節，校園科技節活動形式多樣，包含開幕式、科技作品展覽、科技小報征集比賽、科技小論文比賽、科技繪畫比賽、科普知識講座等形式。科技節的開展營造了濃厚的科技學習氛圍。

組織學生積極參加比賽：組織學生參與蘇州市機器人競賽、人工智能挑戰賽、全國中小學信息技術創新與實踐大賽、全國青少年科技創新大賽等。通過備賽和比賽，深化學生對人工智能知識的學習，鍛煉他們分析問題和解決問題的能力，培養學生的創新能力和動手實踐能力，從而全面發展學生核心素養。

5.多元評價育人，為學生發展保駕護航

人工智能課程的教學評價應采用紙筆測試形式的基礎知識評價、動手實踐操作形式的結果性評價與平時表現等過程性評價相結合的方式促進學生的學習，評價要具有發展性。石湖中學人工智能課程教學評價主要由形成性評價和總結性評價兩部分組成。形成性評價主要包括學生平時表現以及每個項目學習過程中的自評與知識回顧測驗；總結性評價主要是對學生完成的作品進行評價。以“遙控小車”為例，人工智能校本教材中學生評價手冊自評模塊如表1、表2所示。

表1 “遙控小車”項目——我對自己說

表2 “遙控小車”項目自評表

6.積極聯合社會力量，拓寬學生視野

石湖中學每學期分批組織學生到科技館、校外科技公司、科普基地等場所進行參觀學習。如組織學生參觀科沃斯創想基地、邀請西題迪斯STEM 外教進校園開展人工智能知識科普講座、邀請高校相關專業教師進校園開展智能汽車科普講座等。

目前，初中人工智能校本課程仍處于探索階段，學校對課程合理的規劃、專業的師資力量、與之配套的軟硬件設備、符合學校的校情與學情的課程資源等均需要繼續完善。校本課程的建設是一個“研討—規劃—實施—改進”的循環過程。

教學實踐表明，開展基于STEAM 教育的人工智能校本課程建設，符合當今教育發展的需求，是培養學生信息科技核心素養的有效手段。相信在學校領導良好的頂層設計和大力支持下，在教師與時俱進的學習與努力下，人工智能校本課程將被建設得越來越完善，學生的學習興趣將越來越濃，學習效果將越來越好。