实施策略：普及人工智能教育的方法

学校在普及人工智能教育的过程中，以学生的发展为中心，以教师的发展为关键，加强人工智能校本课程体系建设，打造学科共同体，在普及过程中提出3个聚焦的创新举措。

（一）创设有利于师生发展的平台

学校进行大胆创新，针对教师和学生的发展，分别搭建了“创新科组”和“学生科学院”2大平台（图2-1），“创新科组”由文科类、理科类、实践活动类、信息类教师组成，初具“STEM教师团队”的雏形，目前已有一批教师能在STEM项目上独当一面，成长为普及机器人教育的骨干力量。2007年学校成立了“学生科学院”，把开展研究性学习以及适应未来社会生活能力的任务交给学生自己，把学习与运用所学科学知识解决实际问题的主动权交给学生，让他们自己组织、设计和实施科学实践和科学研究。学校科普工作的日常任务主要通过“学生科学院”来展开，通过“传帮带”，高年级的学生带动了低年级的学生。

图2-1　二平台“科技创新组”与“学生科学院”组织框架图

（二）普及人工智能要聚焦3个方面

学校在普及机器人教育的过程中，提出要聚焦科学前沿、计算思维和技术应用的创新举措。

1.科普活动要聚焦机器人重大科学前沿问题和工程难题

2018年5月27日举行的第20届中国科协年会闭幕式上，中国科协对外发布征集遴选的60个重大科学问题和重大工程技术难题，涉及公共安全、空天科技、信息科技、医学健康等12个领域，从一定程度上来说，这些问题或难题代表了我国科技领域的“硬骨头”。这60个重大科学问题和重大工程技术难题，大部分与人工智能技术相关，属于与我国经济社会发展密切相关的领域，这些问题一旦解决了，将会大大推动我国社会、经济和人民生活水平的提高。因此，让学生了解这些前沿问题或工程难题，对于开阔学生的视野，提升他们的科学素养非常有益，可为今后解决这些问题或难题埋下希望的种子。

（1）定期开展科普讲座

科普讲座作为学校每年科技文化节的重头戏，会邀请中科院专家、人工智能著名教授、机器人名教师、人工智能行业的科技专家以及校内科技教师，为学生开展人工智能前沿技术科普知识讲座。讲座的内容涵盖人工智能技术在航天、环保、驾驶、智造、交通等多个领域的应用，报告结束后，学生会写听后感想。

（2）观看科普录像

学校图书馆每年都会购买一定数量的科普教育类光盘。学生利用课余时间，利用科普中国校园e站，观看或查阅科普人工智能相关知识，观看后针对不同的领域，组成不同的科技探究小组，讨论并撰写科技小论文。

2.课堂教学要聚焦计算思维

新课程标准将人工智能教育纳入信息技术课程之中，把计算思维确定为信息技术学科核心素养之一，因此作为人工智能普及教育主阵地的课堂教学要聚焦计算思维。计算思维，是在运用计算机的思想方法时逐渐形成的一系列思维，是提升信息技术核心素养的基础，教师在授课过程中应当注重对学习者计算思维的培养。

文章尝试从如下方面解释如何提高计算思维：采用PBL项目学习和STEM 5EX教学模型，鼓励学以致用，即利用STEM跨学科知识，解决基于现实情况问题，在此过程中打破常规思维，尝试使用多种方法去解决问题，逐渐提升知识迁移的能力。

把机器人作为普及人工智能教育的载体，采用学校灭火机器人项目的STEM 5EX项目式教学模型（图2-2），可有效培养的学生计算思维能力。STEM 5EX分为5个阶段，分别为：

阶段一：进入情境，提出问题（EQ：Enter and Questions）。(www.xing528.com)

阶段二：科学探究学习与数学应用活动（EM：Exploration and Mathematics），进入小组个性作品设计阶段。

阶段三：工程设计与技术制作活动（ET：Engineering and Technology）。阶段四：知识扩展，创意设计（EC：Expansion and Creativity）。

阶段五：多元评价与学习反思（ER：Evaluation and Reflection）。

图2-2　STEM 5EX项目式教学模型图

3.科技实践要聚焦机器人先进技术的应用

随着5G时代的开启和人工智能技术的发展，通过科技实践活动让学生体验到智能机器人技术正在对中国产业升级、创新和数字化转型起着越来越大的加速作用。石门高级中学坐落于佛山市高新区中国知名的工业大镇——狮山镇，临近狮山大学城、南海信息产业园，与众多高科技企业毗邻，科技教育资源得天独厚，科技教育氛围浓厚。学校充分利用自身地理区域优势，带领学生走进社会，去体验机器人新技术、新设备。科技实践包括：参观创新中心，举办科技考察活动和科技夏令营，参观各类创新中心的目的在于让学生能够了解人工智能的前沿技术；科技考察的目的在于让学生深入生产实践活动场所，亲身体验人工智能在生活生产中的应用以及对人们生活的影响，到生产活动中发现问题，为今后的项目学习做好铺垫；科技夏令营的目的在于将学生在生活中发现的问题转化为学习项目，然后通过规划设计、学习探究、项目实施、分享交流和项目评价5个环节，解决基于现实情境的问题，从而提升学生的计算思维能力，为人工智能教育的普及打下坚实基础。

（三）构建“四位一体”校本课程体系

倾力构建了线上课程、线下课程、实体机器人课程和虚拟机器人课程“四位一体”的机器人校本课程体系（图2-3），主要包括机器人发展历程、硬件组成、工作原理、编写程序、灭火机器人项目5个模块。本课程培养学生规划、设计、制作灭火机器人的能力，采用PBL项目式学习方法，每章包括项目选题、规划设计、学习探究、项目实施、交流分享和项目评价6个环节，以利用跨学科知识解决基于现实情境问题为导向。

图2-3　“四位一体”机器人校本课程体系

《中学智能机器人》有10课内容，基于实体机器人，包括线上、线下课程，以未来伙伴编程软件和机器人作为教具。学生通过本课程，可以自己设计、搭建机器人，设计、制作控制电路，设计、编写、下载控制程序，让机器人动起来，实现真正意义上的“做机器人”。

2018年年底完成了基于萝卜圈虚拟软件，编写了《虚拟机器人》校本课程，包括线上、线下课程，内容包括构建机器人、构建场景和机器人编程3大部分。教学对象为每届高一年级所有自然班级，这使得在全校推动机器人普及教育成为可能，也有利于学生通过这个虚拟平台迈向实体机器人的舞台。

（四）打造学科共同体

机器人教学共同体建设以实现“协同育人”为宗旨，以“以点带面，逐步推广”为原则，以STEM跨学科项目式教学为手段，以培养适应未来社会的人工智能人才。

共同体的实施路径（图2-4）为通过科技教育项目（STEM智能机器人项目）进行有效融通；分享了校际优质的教育资源，与社会进行科技教育资源的有效整合；通过承上（对接高校）启下（衔接初中、小学），加快师资队伍建设、课程资源建设，普及模式的推广应用，从而加快智能机器人科技创新人才的培养。

图2-4　机器人共同体实施路径图