基于STEAM教育理念的小学人工智能教育实践研究 .pdfVIP

基于STEAM教育理念的小学人工智能教

育实践研究——以智慧农场的机器人课

程为例*1

（深圳市龙华区第三实验学校，广东深圳518110）

摘要：人工智能时代国家鼓励、支持中小学阶段开展人工智能普及教育，

以培养适应未来的人才。由于人工智能教学内容复杂，刚刚起步的人工智能教育

在中小学开展面临着课程结构不成系统、以偏概全等问题。基于当前研究与实践

的现状，本研究提出基于STEAM教育理念开展具有校本特色的人工智能教育课程，

试图改善当前人工智能教育偏航的问题。通过本次实践研究形成了人工智能教育

案例，探索人工智能教育的教学策略与评价方式，期望为人工智能教育开展提供

有意义的研究成果。

关键字：人工智能教育；STEAM教育；教学模式；教学评价

1.

研究背景

人工智能逐步成为新一轮产业变革的核心驱动力，培养人工智能创新型人才，

成为各国抢抓发展的战略举措。继2017年国务院印发《新一代人工智能发展规

划》之后，教育部进一步明确“构建人工智能多层次教育体系，在中小学阶段引

[1]

入人工智能普及教育”的要求，鼓励中小学阶段开展人工智能普及教育。但现

今中小学人工智能教育尚未推出教材的编写方案，未形成科学有效的内容组织标

准，也未提出有效的评价方式。同时由于人工智能课程结构与内容复杂，当前中

小学人工智能教育存在着“蜻蜓点水学技术”“以偏概全练编程”“目标不明做

创客”等问题。为此，国内专家指出STEAM教育与人工智能课程之间存在着内在

联系，提倡将人工智能、编程、机器人等课程纳入中小学STEAM教育教学中，来

改善中小学人工智能教育的偏航问题，以保证中小学人工智能教育的高质量发展

[2]

。

1.

关键概念

1.

STEAM教育

STEAM教育以建构主义和认知科学为理论基础，通过为学生创设丰富且持续

更新的学习环境，将跨学科知识运用到问题情境中，促进知识融合和迁移。作为

一种教育理念，STEAM教育有别于传统的单学科、重书本知识的教育方式，注重

学习的过程，以培养学生的创造力和转化力为核心目标。学生通过参与基于问题、

项目的学习，获得科学知识，综合运用科学知识进行探究；提升分析、推理、解

决问题的能力和综合实践的能力，激发和维持学习者学习的积极性。

1.

人工智能教育

人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法、技术

及应用系统的一门技术学科，涉及哲学、认知科学、数学、神经生理学、心理学、

计算机科学、信息论等学科，是自然科学和社会科学的交叉。人工智能教育，是

将人工智能引入学校教育，将其知识整合为教学目标、教学内容、教学活动，并

在课堂及学校活动中实施。中小学人工智能教育应重视人工智能领域的跨界融合

特征，既要关注信息技术课程的主干作用，更要看到语文、数学、科学、道德与

法治等学科在人工智能人才培养中的作用。

1.

人工智能教育研究与实践现状

2019年教育部联合各地教育研究单位，开展人工智能教育的试点工作，构建

区域人工智能教育生态，为一线教师搭建课程资源。人工智能教育入驻中小学，

主要以校本课程、社团的形式开展。人工智能方面的竞赛在一定程度上推动了中

小学人工智能教育发展。但是总体来看，人工智能教育还处于起步阶段，教学成

效还不够明显。

1.

人工智能教育的教学目标与内容

教育部教师工作司司长任友群将中小学人工智能教育分成三个层级：1.启蒙

教育，了解前沿领域发展；2.体验产品，利用智能工具解决常见问题；3.编程设

计，利用编程解决实际问题，培养计算思维、创新思维等智能素养。上述三个层

级中小学人工智能教育都有涉及，多以感受、体验为主，普遍存在不成系统的问

题。同时陈丽教授指出推进中小学人工智能教育有待对智能素养培养的课程标准

[3]

加以研究，就不同学段从课程目标、课程内容、标准评价三方面进行研制。

从中小学人工智能教材来看，内容涵盖小初高多个学段，以小学阶段居多。

小学阶段的教材注重生活实际，通过案例将抽象概念具体化，帮助学生感知人工

智能。不同专题