青少年人工智能+STEAM课程校本化 常态化 项目化 ——合肥市大店小学人工智能+STEAM创新课堂

摘要：教育信息化推动教育现代化，近年来，合肥市大店小学致力于青少年“人工智能+STEAM”教育的引领和推广，努力打造一种普惠式“人工智能+STEAM”教育新模式，开发具有本校特色的青少年“人工智能+STEAM”教育课程，让更多的学生在人工智能创新教育的大潮中受益，促进学生的全面发展。

关键词：人工智能 STEAM 课程 课堂

科技是国家强盛之基，创新是民族进步之魂。青少年科技创新活动，是提高我国青少年科学素质的重要途径，是国家提高科技竞争力的重要环节，为新时代青少年追求中国梦、青春梦和科学梦搭建了良好的平台。2020年9月11日，习近平在京主持召开科学家座谈会并发表重要讲话时强调，加强创新人才教育培养，注重培养学生创新意识和创新能力，好奇心是人的天性，对科学兴趣的引导和培养要从娃娃抓起，使他们更多了解科学知识，掌握科学方法，形成一大批具备科学家潜质的青少年群体。

一、“人工智能+STEAM”创新课堂实施背景

教育的发展需要勇敢探索，在市区教体局的引领和关心下，合肥市大店小学启动STEAM创客课程、人工智能课程，使动手制作朝智能化2.0方向迈进；从开始试点STEAM创客实践课程到建设人工智能+STEAM创新教育体系，引导学生从实践中发现问题、解决问题，提高学生跨学科综合应用水平和创新思维能力，推动校园科普特色建设。学校连续三年荣获“全国青少年科学调查体验活动推广示范校”，连续两年荣获“全国青少年人工智能普及活动特色单位”，中央电教馆“2019年度教育信息化教学应用实践共同体项目”中，被批准为由合肥市教育局牵头，瑶海区教育体育局为主要成员，五所学校共同体之一，研究项目为跨学科学习（STEAM教育）应用模式——STEAM教学评价模式实践共同体应用研究。STEAM课程与传统分科课程的本质差异在于并非简单叠加科学、技术、工程、数学，而是强调将它们的知识内容加以融合，形成整体，不仅包括科技知识的掌握，还特别关注培养批判精神、实践能力、想象力和创造力，以促进学生形成良好的科学素养和创新素养。 合肥市大店小学围绕“人工智能编程教育学科课程体系建设的思路和实践”这一研究项目展开建设工作，以“四双制”为资源拓展机制，推动青少年人工智能课程建设不断走向规范化和科学化，通过交流和学习，结合学校校情，研究全方位、多层次、宽领域的人工智能评价体系和指标，通过研究和探讨，结合学生学情，形成“人工智能+STEAM”创新教育新模式，努力培育出一批批“掌握扎实的科学知识，掌握科研和工程的基本方法，具有较强科学精神、学习能力、实践创新能力和责任担当品质”的科技创新人才。

二、“人工智能+STEAM”创新课堂实施过程

教育在发展,创新在进步, “人工智能+STEAM”创新教育新模式是“人工智能编程教育学科课程体系建设的思路和实践”研究项目中的重要组成部分，人工智能课程的发展需要创新课堂教育模式来推动,人工智能课程的实施过程和实施效果需要通过创新课堂教学模式来落地生根，并在实践中完成创新教育的改革与发展。

1.社区小组建设

学校在合肥市STEAM教育新生态社区空间积极组建社区小组，社区小组名称为大店尚朴智创空间，动员组织骨干教师力量积极加入到社区小组中，目前社区小组共有骨干成员8人，开展社区小组培训活动，参与到项目研修活动中，围绕“人工智能编程教育学科课程体系建设的思路和实践”为研究目标，开展“人工智能+STEAM创新课堂应用模式”研究活动，积极上传有关“人工智能+STEAM创新课堂应用模式”研究资源与研究成果，便于课题组成员拓宽研究思路，形成研究成效。

2.研究团队建设

以学校为核心组建“专家+专业”团队，分批加入到“人工智能+STEAM”创新课堂应用模式研究团队中，充实团队研究力量。第一批：“人工智能+STEAM”创新教育项目技术骨干力量，用于研究开发“人工智能+STEAM创新教育”成果——人工智能+STEAM课程，第二批：“人工智能+STEAM”创新教育成果应用团队，对研究的“人工智能+STEAM”创新教育成果进行实践教学应用验证，不断提升优化和改进人工智能+STEAM课程；第三批：“人工智能+STEAM”创新教育成果推广团队，把“人工智能+STEAM”创新课堂教育新模式面向全校推广，夯实成果后，再辐射带动其他学校。

2020年6月，学校承办合肥市教育信息化STEAM教学评价应用实践共同体专题培训活动，邀请了四川省成都市教科院副主任陕昌群在线进行《学校开展STEAM教育的建议》专题培训，通过专家引领，课题组成员对STEAM教育有了更深入的理解，为探究“人工智能+STEAM”创新课堂新模式路径奠定了坚实的基础；同年10月，合肥市大店小学“人工智能+STEAM”创新课堂应用小组负责人张守功在2020年安徽省青少年人工智能科普活动交流推介会上作《青少年人工智能设计与科普活动》主题交流分享，进一步把“人工智能+STEAM”创新教育研究理念进行了宣讲和提升。

3.研修活动建设

学校积极开展“人工智能+STEAM”创新课堂教育项目线上线下研修活动，上传活动资源，定期整理和应用社区资源，开展的每项活动做到有计划、有过程、有总结。在探索过程中采取了四种策略和方法：一是“因地制宜选主题”，校内外丰富多样的资源均称为跨学科课程的主题来源；二是“边学边教边做项目”，项目化学习逐渐成为实施跨学科课程的主要方法；三是“借网络展风采”，网络成为实施跨学科课程的重要帮手；四是“专家引领建体系”，在专家指导下实现校本化课程体系的科学化与专业化。

今年，合肥市大店小学校长陈慧在合肥市STEAM教学评价应用实践共同体项目开题会议上作《智慧引领 质胜未来——合肥市大店小学STEAM教学评价实践共同体小组建设实施方案》主题交流发言，把本课题研究的内容进行了详细地阐述，通过交流研讨，进一步有力地推进了“人工智能+STEAM”创新课堂教育新模式研究进程。

2020年9月，为进一步推动研究活动开展，课题组召开“人工智能编程教育学科课程体系建设的思路和实践”研究讨论交流会，围绕课题研究任务和目标，进行了充分的沟通交流。在总结前期研究成果的基础上，又针对“人工智能+STEAM”课程的实施过程中遇到问题和困惑进行交流研究，进一步提出了更加具体、可操作性强的研究策略。

4.成果推介建设

课题组通过不断地研究、实践发现，在“人工智能+STEAM”课程的实施过程中，不可避免遇到师资不足的困难，主要体现在教师知识结构（以单学科为主）难以满足“人工智能+STEAM”课程的跨学科整合性特征方面。针对这一研究发现，课题组提出了“人工智能+STEAM”创新课堂“四双制”应用模式，这一创新模式不仅有效解决了这一问题，也形成本课题研究的最终成果——“人工智能+STEAM”创新课堂“四双制”模式应用案例。

“人工智能+STEAM”创新课堂教育模式中的“四双制”，即“双段、双师、双地、双主体”。

“双段”是指突破传统授课模式，推行“大学段+小学段”结合模式，这样既有利于“人工智能+STEAM”课程体系普及推广，又有利于创新知识技能框架结构的建立，为培养高级创新人才奠定良好基础。

“双师”是指改变单师授课模式，实行“主讲老师+”模式。每节课至少安排两位老师进入课堂，一名专业主讲教师和多名辅助教师相结合的授课模式，让“人工智能+STEAM”创新课堂知识结构得到更大的扩容，不仅知识跨学科融合，还使学科教师得到融合提升，有效地促进多学科融合的“人工智能+STEAM”创新课堂教育新模式的形成。例如，一年级开设的科技普及课程《平衡鸟》一课，采用专业老师讲解制作和语文学科老师引领指导的双师模式，既可以培养学生动手操作能力，又促进了教师科普创新能力培训工作。师生在课程活动过程双收益、双进步；有效地推进学校科技教师专业水平能力提升，为学校科技创新教育全面发展储备师资力量。

“双地”是指改变单一的校内学习模式，实行“校内+”空间学习模式，除了在学校的专用室学习外，可以增设校外创新基地，也可以利用网络空间平台学习，例如在学习人工智能基础编程知识时，可以在编程猫网站平台未来教室中创设班级，分发免费使用账号，让学生在老师专业讲解之后，在课外之余可以登录未来教室进行基础编程学习，让学生有更多的机会投入到“自主式”学习中，有效提高学习效果。

“双主体”是指“学生+家长”，“人工智能+STEAM”创新课堂教育的持久性，在需要家校合力的同时，更需要亲子合力，才能更好促进“人工智能+STEAM”创新课堂教育。2020年，合肥市大店小学把一年级的学生作为“人工智能+STEAM”课程普及实施对象，对一年级学生开设了“人工智能+STEAM”课程，纳入到课程表进行教学实施。这一“人工智能+STEAM”创新教育模式得到了瑶海团区委的关心和支持，11月份，学校承办了由瑶海团区委主办的“创客伴我行 创意秀无限”亲子创客嘉年华活动（一年级专场）。活动开设了亲子拼装秀和亲子创意秀两个项目，整个活动备学生和家长的关注，从开始报名参赛时的参赛队名到活动中的作品制作，再到作品展评，创新元素始终贯穿整个活动。特别是在展示环节，每件作品都饱含着满满的正能量，孩子们的话语中充满着自信和快乐。

通过研究团队不断地实践，努力探索“人工智能编程教育学科课程体系建设的思路和实践”课题研究的推进策略，形成“人工智能+STEAM”创新课堂教育新模式，更加有效地促进人工智能编程学科课程体系建设健康发展。

三、“人工智能+STEAM”创新课堂实施成效

学校不断拓宽科技创新教育渠道，拥有独立STEAM创客空间，引进STEAM创客教育设备，开源硬件Arduino提供了创客所需的各种低成本配件，使“人工智能+STEAM”教育从精英阶层走向了大众阶层，也为学校“人工智能+STEAM”创新教育提供了可能，数字设计、3D打印等制作技术能够快速成形，也为学生各种创意的实现提供了低成本和快捷的手段，让师生在各级各类科技创新竞赛和教育信息化大赛崭露头角，充分展示了大店小学科普教育发展的创新活力。

目前，学校拥有一支“人工智能+STEAM”教育团队，配备专职科技辅导员5名，兼职科技辅导员22名，为学校开展“人工智能编程教育学科课程体系建设的思路和实践”项目研究提供了有力的师资保障，先后多次组织开展过“人工智能+STEAM”等科技创新类活动，学校作为区级教材使用验证单位，在验证教材时，可以通过开展多种形式的“人工智能+STEAM”教学活动，在实践教学活动中不断验证“人工智能+STEAM”课程，有效提高区级教材知识编写的科学性及难易度把握，研发出校级人工智能校本课程初稿，将在“人工智能+STEAM”创新课堂教学实践中不断完善和提升。

2020年组织师生参加“全国青少年科学影像节、市区级科技创新、人工智能科普”等一系列活动，参与活动人数达1200余人次，让学生在科技活动中培养创新意识，掌握创新技能，具备创新精神，在校园掀起爱科学、学科学、用科学的学习科技热潮，有效地推进了学校科技创新教育工作新发展。

STEAM骨干教师张守功作为安徽省科学传播专家团成员到凤阳县作《青少年人工智能科普活动与科技创新》专题讲座，在2020年铜陵市科技辅导员培训班上作《科技创新与开发》专题讲座。在2020年淮北市青少年人工智能科技辅导员培训班上作《青少年人工智能科普活动介绍》专题讲座。研究团队杨柳棋老师被评为瑶海区STEAM种子教师。研究团队张业宏主持的省级课题《微课在“混合学习”中的应用研究》已结题，张守功撰写的科技实践活动报告《探秘轨道交通 玩转绿色生活》荣获省级优秀奖，科技实践活动报告《智汇校园 智胜未来》荣获市级二等奖，省级课题《中小学STEM教育区本教材的开发与应用研究》已结题，论文《乘教育信息化快车 助学校跨越式发展》发表于中国教育技术协会会刊《E教中国》第5815期E3版，论文《基于人工智能的STEM特色课程建设研究——以“智慧校园设计与制作”课程为例》发表于《中国教育信息化》杂志。

已编写校本教材一套《青少年人工智能设计基础课程》，收集整理出学生人工智能设计作品案例集一本。

四、“人工智能+STEAM”创新课堂实施反思与总结

一是学校“人工智能+STEAM”创新教育研究小组在检验“人工智能+STEAM”创新课堂教学实践活动过程中使“人工智能+STEAM”创新教育课程得到不断完善和提升，为实现培养掌握未来时代虚实融合的信息化技能人才奠定了良好的基础。

二是成立以校长为组长的“人工智能+STEAM”创新教育项目管理工作小组，制定“人工智能+STEAM”创新教育项目工作管理制度，实行专人负责制，把“人工智能+STEAM”创新教育项目建设纳入学校的工作计划，组织师生积极参与“人工智能+STEAM”创新教育项目研究实践活动中。

三是通过校本培训、教研培训、信息化应用等形式进行“人工智能+STEAM”创新教育项目培训，并鼓励教师参与“人工智能+STEAM”创新课堂教学项目研究活动，积极上传活动资源和学习心得体会；学校定期开展“人工智能+STEAM”创新教育项目研究分享活动。

四是积极开展学生“人工智能+STEAM”应用能力教学，不断完善“人工智能+STEAM”创新课堂教育模式，通过开设“人工智能+STEAM”创新教育社团，定期对学生开展“人工智能+STEAM”应用能力教学活动，培养学生探索科技知识的兴趣和创新意识，提高学生的创新思维能力。积极拓宽科技创新活动渠道，积极组织学生参加“全国青少年科学调查体验活动”、“全国青少年创意编程和智能设计活动”，组织学生参加区、市两级部门开展的科技创新大赛。

在“人工智能编程教育学科课程体系建设的思路和实践”课题研究的道路上，全体课题组成员将继续不懈努力探索，在教育信息化2.0时代即将到来之际，让“人工智能+STEAM”创新课堂等教育新模式适应未来教育发展，抓住培养核心素养的关键，让“人工智能+STEAM”创新课堂教育模式点燃未来智慧教育的火花，为进一步推进国家关于智慧校园建设进程，让智慧校园促生智慧教育，激发学校全体师生的创新潜能，共建未来创新教育的新发展。