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2017年7月，国务院印发《新一代人工智能发展规划》，要求加快人工智能与经济、社会、国防深度融合，重视人工智能发展对人类社会影响的研究，包括对人的影响、对教育的影响。教育是面向未来的事业，现在的小学生将是人工智能时代的中坚力量。科技改变未来，如何改进我们的教育，提升孩子们的信息素养、科学素养，让他们在人工智能时代能占得先机，这是科学教育工作者应当思考的重大问题，也是基础教育阶段弘扬科学精神、实施科学启蒙教育的重要一环。
如何促使人工智能教育有效落地，助推学生科学创新素质提升，为未来人工智能发展培育种子力量？教育部在相关的文件中强调，要加强信息化的融合应用，要面向全学科融合，将“跨学科教学”“编程教育”“人工智能教育”“科学素养”等列为关键词。这种综合性融合指向的实践要求，与当前世界各国教育改革热点的STEM教育不谋而合。人工智能教育与STEM教育相辅相成，STEM跨学科教学模式离不开人工智能技术的支持，STEM教育也给人工智能教育的开展提供更广阔的平台。我校于2017年被列为厦门市人工智能教育试点校，由此进行了基于STEM理念下人工智能教育的初步实践研究。
一、让游戏化学习点亮启蒙课堂
在可预见的未来，编程必将是AI时代的通用语言。编程的学习和机器的应用并非让孩子成为程序员或工程师，而是提升孩子的逻辑思维、信息素养、动手能力、解决问题能力、创造力等。但诸如Python等编程语
言，对小学生而言乏味枯燥，容易让人望而却步。因此，转变学习方式，改变以讲授为主、以教师为中心的传统课堂形态成为必然。
“石头剪刀布”“我们一起来分苹果”……在学校的大礼堂里，厦门湖里全区公民办小学的信息技术老师们，目不转睛地盯着前面的电视屏幕。屏幕上显示出一场又一场有趣的小游戏，而键盘的操控者竟然是一名稚气未脱，俨然沉浸在游戏情景中的小男生，他就是来自康乐小学五年级的“创客小明星”刘星宇。刘星宇自创的游戏展示，获得了在座教师的阵阵掌声。
韩芳芳老师执教的《阿短奇遇记》和陈捷曼老师执教的《超声蝠大闯关》是两节不同教学模式的编程课。韩老师以“阿短躲避飞镖”的故事，将整节课的编程学习串联起来，让学生在故事创编中展开想象，在编程猫的动作脚本设计中完成故事游戏、动画情节。四年级的学生就可以利用克隆、变量等程序语言的“积木块”，做出很多有趣并且令同学喜欢的小游戏。陈老师通过思维导图的制作，让学生将游戏的编制过程清晰地表达出来。整节课以任务为驱动，五人小组在合作与分工中学习程序设计、思维导图表达和程序脚本调试。最终，小组合作完成的展示成果，令听课教师为学生良好的能力素养而赞叹。
学校的游戏化编程教学强调学生的自主探究和合作学习。教师充分利用游戏的功能和特性，激发学生的学习兴趣。通过玩游戏、分析游戏、模仿游戏进而创编游戏的过程，由易到难循序渐进，每一个游戏项目都在学生的探究合作中迭代，让学生在游戏迭代中主动学习，取得了非常好的效果。
二、以体验性活动促进学习实践
在小学阶段，人工智能课程应以学生体验为主，一是让学生感受人工智能给我们的生活带来的
文/郑飚
聚焦科学素养，
人工智能+STEM”新模式
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便利，感受人工智能正在改变着我们的生活。二是
随着当前智慧课堂AR、VR技术的不断发展，增
编程启蒙是学什么的强现实的可视化技术使其体验性较之传统教学中的
语言表达更直观、生动，有效提高了学生对于抽象
概念、微观现象的理解和应用。
课堂上，科学课《食物的消化》探究活动正在
进行，学生戴着VR虚拟现实设备，亲眼看见食物
从口腔进入体内并开始消化的全过程，看到消化器
官形状、特点、位置以及它们是如何工作的。这些
场景是老师们很难用语言描述的，但VR虚拟现实
设备却能轻松实现，这种体验性学习代替了传统的
教师口述加粉笔板书的方式。在《消失的恐龙》课
上，学生通过VR技术亲临侏罗纪世界，教师利用VR技术进行游戏化设计，让学生在恐龙世界里与恐龙直接互动，了解不同恐龙的生活习性，感受地
球霸主恐龙所带来的震撼。课上讨论恐龙灭绝时，
教室多媒体同步播放恐龙毁灭时行星撞击的场景，
这种近似真实的场景体验，除了带来强烈震撼的神
奇科学之旅，也有助于学生加深对知识的理解。除
此之外，科学课的实验操作，也有VR技术的用武
之地。VR给学生更多尝试的机会，而不必担心危
险物品、失误操作可能造成的安全隐患。
课堂外，每年的学校科技运动会——
—“智汇节”
是校园最热闹的时候，学生体验着各种各样的人工
智能活动。有学校合作商家的专属展区，有学校社
团的精彩作品，但更多的是全体学生共同参与的各
项体验活动。操场旗台周围摆满了上百件“小发明”
作品、“创客”作品、“物联网”作品，制作者们滔
滔不绝地向参观的领导、教师和同学介绍自己的作
品。制作这些作品不仅需要脑洞大开，还需要不畏失
败地动手尝试，并最终形成自己独到的科学思考。
“智汇节”期间，3D制作体验区和机器人积木搭建
区也是人头攒动，学生专心搭建着属于自己的梦幻
王国。一个展台上30台悟空机器人跟随动感音乐舞
动着。悟空机器人外观萌趣，动作灵敏，台下的学
生也跟着动作起舞，俨然是一场“悟空音乐会”！
每年的科技运动会有超过15项的科学项目等
着学生来挑战，人人皆可参与，包括遥控赛车、乐
高机器人FLL任务挑战、机器人扫雷、机器人舞
蹈编排等，还有团体项目的坦克大战、足球飞车、
桌面足球等。
科技运动会需要全体师生和家长的共同参与，
每一位学生都参与体验，在玩中学、在学中玩、学
有所乐、学有所得，勾画着STEM教育理念下学校人工智能教育蓬勃发展的美好景象。
三、基于问题解决推进项目式学习
学校通过STEM，以科学和信息技术学科的课堂教学为主渠道，搭建各学科融通的桥梁，在基于问题解决的项目式学习中普及人工智能教育，提升学生的科学素养。
在康乐小学STEM科学实验的教室中，学生在教师的引导下，围绕着真实问题，组建团队、制定实施方案，开展学习和研究。在学习研究的过程中，小组成员搭建模型、分析数据、测试改进，他们集思广益、分工合作并在一定范围内交流研究成果，不仅实现了基于学科、超越学科、立足实践、贴近生活的要求，学生的团队合作、表达交流、问题解决等能力同时得到提升。
科学课《造房子》课上，科学教师组织学生将所有的房子作品集中汇总展示，同时提出了一个新的探究主题——
—如何建设我们的家园。学生将自己搭建的房子以社区的方式分类汇总，还设计了高塔、立交桥、公园、医院、学校、商场、风车以及道路……
信息技术课程的内容也融入其中，学生利用Mdesigner软件设计语音照明控制系统，通过“开”和“关”的文本录入，结合语音内容的判定进行电源控制，从而实现对每栋房子的灯光控制；他们还利用乐高器材控制街道每一盏路灯的照明时间，选用“优必选”器材控制高山上风力发电机的转动等。在项目的完成过程中，学生借助强大的传感器实现对家园的智慧管理，甚至有学生创造性地尝试用“物联网”的方式进行连接，展示了初级智慧城市的雏形。在这个过程中，学生仅有科学、信息技术学科的知识是远远不够的，还需要融合美术、数学、工程甚至城市规划设计等诸多领域的学习内容。通过这样的学习，学生不仅可以学习与编程有关的知识，还提升了发现问题、分析问题、解决问题的能力以及对所学知识的整合运用能力。
项目活动任务解决中，我们初步实现了跨学科的有效融合，同时也看到了一个充满创造性潜能的人工智能课堂。学生自主围绕一个真实问题，通过组建小组，利用各种知识与技能开展模型搭建。小组成员通过网络与伙伴进行交流学习，通过网络搜集、设计和改进问题解决方案，最后在全年级进行了交流展示，在更广的范围探讨科学改造生活的可能性。他们正在以自己的行动慢慢改变着科学学习的生态。
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四、创建创客空间，实现智慧梦想
人工智能是时代发展的需要，也是学校发展的新趋势，更给创客带来了无限的可能。一个具有学校鲜明特的创客空间，是助力学生把人工智能梦想变为现实的梦工厂，是开展人工智能教育有效的渠道，更是展现学生综合素质的舞台。学校开设的创客空间，提供给学生最基本的金工、木工、电脑、3D打印等设施。创客空间设有设计部、技术部、制作区、展示区等。设计部是学生思维激荡的讨论场；技术部有3D打印以及机器人编程等技术的支持；制作区是学生实现梦想的主战场，有木工、金工、陶艺、雕刻等各种生产车间；展示区是学生最骄傲的成果陈列空间。这里汇集了对人工智能感兴趣的学生、教师以及热心的家长，在这里我们一起碰撞出智慧的火花，整合来自不同领域的创意，共同创造着充满想象力的新作。
康乐小学的创客空间，其实是一个自由开放、自主探究的活动场。这正是学生需要的可供跨学科
研究的综合性项目化学习空间，是提升技术能力的
开放实验室。学生在这里可以接触最前沿的人工智
能技术，并将心中所想动手实现。我们期望在这个
活动场里每个“小创客”都可以DIY属于自己的AI
作品。在碰撞、分享的开放氛围中，学生的想象力
被激发、创新能力得到培养、科学素养得以提升。
随着网络技术、人工智能技术的不断发展，
世界智能化的趋势已势不可挡。对当下的教育工
作者而言，这是机遇也是挑战。与世界接轨，面
向未来，推进人工智能教育是责任更是使命。我们
要与不同学科、不同层级、不同学校的教师以及人
工智能领域的专家携起手来，构建跨领域、跨学
科、跨时空的教师专业共同体，为人工智能教育与STEM教育的相辅相成、共同发展构建教育新生态，为学生的科学素养提升和科学精神培育提供
肥沃的土壤。
(作者单位系厦门市康乐小学)

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