李世瑾 顧小清

（華東師范大學(xué) 教育學(xué)部 教育信息技術(shù)學(xué)系，上海 200062）

一、問題提出

隨著全球經(jīng)濟(jì)社會和科技革命的迅猛發(fā)展，創(chuàng)新己成為驅(qū)動國際競爭力的關(guān)鍵基石。積極開展創(chuàng)新教育，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、意識和能力，是使其適應(yīng)未來社會發(fā)展的教育訴求。近年來，STEM（Science，Technology，Engineering，Mathematics）教育作為培養(yǎng)創(chuàng)新人才的有效路徑而備受關(guān)注[1]。比如，《中國STEM 2029 行動計劃》遴選出首批領(lǐng)航學(xué)校79 所、種子學(xué)校228 所以及種子教師76 人，旨在推動跨學(xué)科創(chuàng)新教育的系統(tǒng)性變革[2]。德國聯(lián)盟教育與研究部的《在STEM 教育中走向未來》報告，致力于從政府機(jī)制、師資培養(yǎng)、學(xué)校教育、社會參與等層面形塑多元融合的STEM 教育生態(tài)鏈[3]。目前，面向創(chuàng)新人才培養(yǎng)的STEM 教育實(shí)踐可謂“如火如荼”。

教育創(chuàng)新亦需要肩負(fù)先進(jìn)性和科學(xué)性的時代重任。自2016年開啟人工智能元年之后，以智能決策、深度學(xué)習(xí)、情感計算為核心的人工智能（AI），成為助推教育創(chuàng)新的加速器?！吨袊逃F(xiàn)代化2035》提出，利用現(xiàn)代技術(shù)加快推動人才培養(yǎng)模式改革，實(shí)現(xiàn)規(guī)?；逃c個性化培養(yǎng)的有機(jī)結(jié)合[4]?！缎乱淮斯ぶ悄馨l(fā)展規(guī)劃》明確強(qiáng)調(diào)，利用智能技術(shù)推動創(chuàng)新教學(xué)方法改革，并在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程[5]。在此背景下，如何充分發(fā)揮人工智能技術(shù)強(qiáng)大的理解、交互、計算和決策能力，激發(fā)STEM 創(chuàng)新土壤的持久活力，構(gòu)建AI-STEM 創(chuàng)新融合的智能新生態(tài)，儼然成為教育實(shí)踐改革的核心議題。

設(shè)計思維秉持有目的運(yùn)用創(chuàng)造力的本原邏輯，其管理并驅(qū)動創(chuàng)新的意蘊(yùn)與“思維指引→思維激發(fā)→思維組織”等進(jìn)階歷程，為激發(fā)教育創(chuàng)新活力、促進(jìn)技術(shù)賦能教育情境以及打造智能融合新生態(tài)，打開了新視野?；诖?，本研究通過設(shè)計思維使能AI-STEM 的協(xié)同創(chuàng)新，并從創(chuàng)新能力進(jìn)階的根源，建構(gòu)具有可操作性的AI-STEM融合發(fā)展模式，旨在為提升學(xué)生的創(chuàng)新能力、推動大規(guī)模創(chuàng)新人才目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，提供科學(xué)指引。

基于此，本研究主要回答如下三個研究問題：（1）AI 與STEM 創(chuàng)新融合的內(nèi)生機(jī)理為何？（2）AISTEM 創(chuàng)新融合的模式何以構(gòu)建？包括設(shè)計思維使能AI-STEM融合的根源及作用點(diǎn)、AI-STEM融合模式的設(shè)計思路與關(guān)鍵要素等。（3）在AI-STEM融合模式應(yīng)用過程中，需要注意哪些設(shè)計要點(diǎn)與組織流程？其對學(xué)生創(chuàng)造力的影響效果如何？

二、審思：AI-STEM 創(chuàng)新融合的內(nèi)生機(jī)理

人工智能技術(shù)通過海量數(shù)據(jù)模型、深度學(xué)習(xí)算法、高強(qiáng)度計算力等應(yīng)用場景，使得教育更加接近本質(zhì)[6]。STEM 教育通過鼓勵學(xué)生應(yīng)用跨學(xué)科知識，遵循“發(fā)現(xiàn)問題→提出問題→解決問題”活動進(jìn)程，參與創(chuàng)造性的團(tuán)隊(duì)工作。本研究進(jìn)一步從內(nèi)生機(jī)理審思AISTEM 創(chuàng)新融合的基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新實(shí)踐的理念內(nèi)涵、面向復(fù)雜問題的實(shí)踐過程以及基于動態(tài)證據(jù)的評價方式，是兩者共同的價值取向和動力機(jī)制，如圖1所示。

（一）源于創(chuàng)新實(shí)踐的理念內(nèi)涵

目前，大眾普遍認(rèn)可人工智能是通過探究人類智能活動機(jī)理，構(gòu)造受人腦啟發(fā)的人工智能體，它使機(jī)器能夠如人一般思考和行動，以進(jìn)一步提升人的創(chuàng)造智能[7]?？梢?，人工智能為創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供了泛在、靈活、智能的技術(shù)支持。一方面，其結(jié)合學(xué)生特質(zhì)和興趣偏好，推送適切的學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)指引，精準(zhǔn)建構(gòu)個性化創(chuàng)新路徑；另一方面，人工智能診斷學(xué)生創(chuàng)新發(fā)生的階段性障礙，精準(zhǔn)提升教學(xué)干預(yù)的針對性和有效性。而創(chuàng)新是STEM 教育的出發(fā)點(diǎn)。追溯STEM教育，其培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的使命與生俱來。1986年，為確保國家核心競爭力長期處于領(lǐng)先地位，美國科學(xué)委員會（National Science Board，NSB）在《本科的科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程教育》報告中首次提出STEM 概念，認(rèn)為STEM 教育采用一體化的教學(xué)理念，通過整合科學(xué)、技術(shù)、工程及數(shù)學(xué)等跨學(xué)科內(nèi)容，能夠系統(tǒng)連貫地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[8]。鑒于此，源于創(chuàng)新實(shí)踐的教育原點(diǎn)，是促進(jìn)AI-STEM 創(chuàng)新融合的根基。

（二）面向復(fù)雜問題的實(shí)踐過程

人工智能技術(shù)智能化的功用，如計算機(jī)視覺、機(jī)器學(xué)習(xí)、自然語言處理、語音識別等，為解決創(chuàng)新教育的復(fù)雜性問題提供了強(qiáng)有力的支持。在宏觀層面，研究者采用大數(shù)據(jù)技術(shù)建立創(chuàng)新動力機(jī)制，統(tǒng)籌多方力量，為創(chuàng)新教育變革建言獻(xiàn)策；在中觀層面，研究者創(chuàng)設(shè)智能技術(shù)場域，讓學(xué)生體驗(yàn)探究復(fù)雜問題的樂趣與美妙，激發(fā)持續(xù)創(chuàng)新的動力；在微觀層面，研究者基于動態(tài)監(jiān)測的規(guī)?；瘮?shù)據(jù)，表征創(chuàng)新進(jìn)階的痛點(diǎn)，并結(jié)合學(xué)習(xí)特質(zhì)和興趣偏好，推薦適應(yīng)性和科學(xué)性的干預(yù)方案。而STEM 教育同樣強(qiáng)調(diào)面向復(fù)雜問題的情境探索，通過將動手實(shí)踐與開放式探究相融合，來激發(fā)學(xué)生跨學(xué)科創(chuàng)新的潛力。研究結(jié)果表明，STEM 學(xué)習(xí)對激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和探究意識[9]、跨學(xué)科知識應(yīng)用以及持續(xù)創(chuàng)新有顯著提升作用[10]?？梢姡嫦驈?fù)雜問題的實(shí)踐過程，即促進(jìn)AI-STEM 創(chuàng)新融合的進(jìn)程。

（三）基于動態(tài)證據(jù)的評價方式

AI 技術(shù)通過匯聚多元化的學(xué)習(xí)證據(jù)，致力于科學(xué)精準(zhǔn)的有效干預(yù)。一方面，通過深度挖掘?qū)W生創(chuàng)新能力進(jìn)階的多模態(tài)數(shù)據(jù)，反饋創(chuàng)新能力進(jìn)階的關(guān)鍵錨點(diǎn)與階段性障礙，并及時調(diào)整教學(xué)干預(yù)方案；另一方面，采用動態(tài)彈性的智能評價方式，根據(jù)問題情境和學(xué)生特質(zhì)，靈活設(shè)定評測基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生持續(xù)創(chuàng)新的貫通性評估。STEM 教育尤為強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)證據(jù)質(zhì)性層面的意義詮釋以及量化層面的序列表征。例如，認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)分析法（Epistemic Network Analysis，ENA）遵循嚴(yán)謹(jǐn)?shù)男袆涌蚣?，通過計算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)弱性，客觀科學(xué)地評估個體與個體、個體與團(tuán)體之間創(chuàng)新能力的動態(tài)變化情況[11]，并基于證據(jù)反饋及時調(diào)整STEM 教學(xué)干預(yù)行動，迭代改進(jìn)方案設(shè)計，形成STEM 教育實(shí)踐與決策的證據(jù)池，其具體評價過程如圖2所示。因此，基于動態(tài)證據(jù)的評價方式是促進(jìn)AI-STEM 創(chuàng)新融合的保障。

可見，AI 與STEM 教育的創(chuàng)新融合，是智能技術(shù)賦能教育創(chuàng)新的現(xiàn)實(shí)映射。一方面，人工智能技術(shù)智能化的優(yōu)勢，可作為驅(qū)動STEM 教育變革的整體抓手，通過創(chuàng)設(shè)智能化的學(xué)習(xí)場域、個性化的學(xué)習(xí)內(nèi)容、多元化的評測方式以及科學(xué)化的教育管理，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新行動的持續(xù)發(fā)生；另一方面，人工智能可作為支持技術(shù)學(xué)科領(lǐng)域的智能化工具，通過動態(tài)監(jiān)測學(xué)生腦神經(jīng)回路創(chuàng)新水平的變化規(guī)律，有效解決“如何引導(dǎo)學(xué)生實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新”關(guān)鍵問題。這與美國心理學(xué)家諾曼（D.A.Norman）提倡的“我們要學(xué)生創(chuàng)新，首要要教會學(xué)生如何創(chuàng)新”理念相契合[12]。

三、發(fā)展：AI-STEM 創(chuàng)新融合的模式構(gòu)建

（一）設(shè)計思維：AI-STEM 模式融合的使能方法

1.設(shè)計思維使能AI-STEM融合何以可能

我們通過審思AI 與STEM 教育創(chuàng)新融合基礎(chǔ)、融合進(jìn)程以及融合保障，發(fā)現(xiàn)兩者融合需要刺激創(chuàng)新認(rèn)知的發(fā)生，以適應(yīng)創(chuàng)新能力發(fā)展的進(jìn)階歷程。事實(shí)上，設(shè)計思維堅持以人為本的理念，更加關(guān)注發(fā)現(xiàn)問題和構(gòu)思設(shè)計這一過程，而這個過程必將伴隨著進(jìn)階式創(chuàng)新思維的迸發(fā)而產(chǎn)生[13]。一方面，設(shè)計思維沿循“思維指引→思維激發(fā)→思維組織”邏輯，直觀呈現(xiàn)學(xué)生參與活動過程中所進(jìn)行的連續(xù)性思考以及行動過程，拓展學(xué)生的創(chuàng)新思維從感知覺到創(chuàng)生靈感或觀點(diǎn)，再到增強(qiáng)思維邏輯。另一方面，設(shè)計思維以目的性為基礎(chǔ)，綜合考慮社會、經(jīng)濟(jì)、藝術(shù)、技術(shù)、心理等多元因素，驅(qū)使大腦運(yùn)動和心理活動持續(xù)處于創(chuàng)新訓(xùn)練之中，這對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力具有天然優(yōu)勢。綜上，設(shè)計思維從創(chuàng)新能力進(jìn)階的根源上，為AI-STEM 創(chuàng)新融合提供了新理路。

2.設(shè)計思維使能AI-STEM融合模式的作用點(diǎn)

設(shè)計思維是創(chuàng)意想法在設(shè)計進(jìn)程中的理論化，對其內(nèi)涵有三種認(rèn)識：從目的層面來說，設(shè)計思維通過將設(shè)計經(jīng)驗(yàn)還原并顯化為設(shè)計實(shí)踐過程，以指導(dǎo)設(shè)計者進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計或解決復(fù)雜性問題[14]。從方法層面來說，設(shè)計思維有機(jī)融合工程設(shè)計、社會科學(xué)以及藝術(shù)科學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)容，是一套問題解決的方法論系統(tǒng)[15]。從過程層面來說，設(shè)計思維是“靈感—構(gòu)思—實(shí)施”迭代式循環(huán)的創(chuàng)新過程[16]?；诖?，本研究將設(shè)計思維定義為：通過真實(shí)與綜合、象征與分析等方式，引導(dǎo)學(xué)生有方向和目的地思考問題，利用“計劃—行動—反思—再計劃—再行動—再反思”的迭代式循環(huán)過程，直至找到最佳的問題解決方案。同時，透析設(shè)計思維的價值內(nèi)涵，其使能AI-STEM 模式融合的著力點(diǎn)如下：

（1）促進(jìn)全腦思維的發(fā)展。設(shè)計思維以技術(shù)產(chǎn)品或目標(biāo)效果為導(dǎo)向，借助跨學(xué)科的知識支架、非線性的邏輯思考以及藝術(shù)與美的感知，通過突破思維固有的規(guī)則和定式，能夠促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的提升。同時，在參與設(shè)計式活動組織時，學(xué)生能夠如同設(shè)計師一般，使用成熟的創(chuàng)新思維工具，接受設(shè)計要素的多感官刺激，系統(tǒng)解決“劣構(gòu)問題”或“疑難問題”。顯然，設(shè)計思維通過讓學(xué)生親歷知識融合的過程性體驗(yàn)，不斷提升其創(chuàng)新實(shí)踐能力和完成價值觀的塑造，能夠從全局戰(zhàn)略把控AI-STEM 模式的創(chuàng)新融合。

（2）實(shí)現(xiàn)發(fā)散與聚合思維的互補(bǔ)。創(chuàng)新思維是發(fā)散思維與聚合思維的有機(jī)結(jié)合，經(jīng)歷“思維聚合→思維發(fā)散→思維聚合”的變化歷程[17]。設(shè)計思維在本原上與創(chuàng)新思維的變化規(guī)律相契合。例如，在發(fā)現(xiàn)階段，學(xué)生通過理解、準(zhǔn)備、收集資料等方法創(chuàng)生想法，是思維發(fā)散過程。在解釋階段，學(xué)生通過篩選觀點(diǎn)、問題分類的方式來尋找最佳設(shè)計方向，是思維聚合過程。在構(gòu)思階段，學(xué)生通過頭腦風(fēng)暴、世界咖啡等創(chuàng)生新奇想法，又是思維發(fā)散過程。在實(shí)驗(yàn)和改進(jìn)階段，學(xué)生圍繞問題的核心開展實(shí)踐探索，確定最佳設(shè)計方案，是思維聚合過程。可見，設(shè)計思維通過發(fā)散與聚合交替互補(bǔ)的方式，鼓勵學(xué)生嘗試不同的思維路徑產(chǎn)生創(chuàng)新意念，這正是推進(jìn)AI-STEM融合的催化劑。

（3）顯化創(chuàng)新思維的生成路徑。設(shè)計思維堅持“人本主義”的設(shè)計觀，通過“發(fā)現(xiàn)問題→構(gòu)思問題→解決問題”流程，將內(nèi)隱思維轉(zhuǎn)化為可控的以及可操作的實(shí)踐過程。另外，它借助成熟的技術(shù)工具和思維方法，參與學(xué)生深層思維的作用過程，將模糊晦澀的思維過程以形象的指令呈現(xiàn)出來，以此教會學(xué)生如何發(fā)生頭腦風(fēng)暴，其創(chuàng)造力自然便會油然而生[18]。例如，思維組織工具PISCO 通過目的、輸入、解答、決定、實(shí)施等環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生整理創(chuàng)新進(jìn)階過程。思維指導(dǎo)型工具PMI 表格通過優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)和興趣點(diǎn)，將創(chuàng)新思維過程進(jìn)一步結(jié)構(gòu)化和透明化。因此，設(shè)計思維通過呈現(xiàn)并衍生創(chuàng)新發(fā)生的進(jìn)階歷程，為AI-STEM模式融合提供了科學(xué)實(shí)踐方向。

（二）模式構(gòu)建：AI-STEM融合模式的設(shè)計思路

設(shè)計思維通過管理并驅(qū)動學(xué)生持續(xù)創(chuàng)新的本原邏輯，成為AI-STEM 模式融合的使能方法，目前已有不同類型的實(shí)踐應(yīng)用模式。例如，布朗（T.Brown）開發(fā)的靈感、構(gòu)思和實(shí)施三螺旋模型[19]。英國設(shè)計協(xié)會提出“雙鉆石”模式，包括發(fā)現(xiàn)、定義、開發(fā)和交付[20]。IDEO 公司聯(lián)合河谷日校構(gòu)建了發(fā)現(xiàn)、解釋、構(gòu)思、實(shí)驗(yàn)和評估五階段模型[21]。斯坦福大學(xué)設(shè)計思維學(xué)院開發(fā)的EDIPT 模型，包括共情（Empathize）、需求（Define）、構(gòu)思（Ideate）、原型（Prototype）和測試（Test）等環(huán)節(jié)[22]。實(shí)質(zhì)上，無論哪種設(shè)計思維模型，其在AISTEM 實(shí)踐活動中都將發(fā)揮獨(dú)特優(yōu)勢：（1）拓寬AISTEM 創(chuàng)新融合的知識地圖，通過真實(shí)情境的項(xiàng)目主題、靈活開放的空間以及成熟的思維認(rèn)知工具等支持，發(fā)掘智能情境下跨學(xué)科組織活動的進(jìn)階邏輯及關(guān)鍵腳手架。（2）以過程為導(dǎo)向的迭代循環(huán)，遵循“靈感—構(gòu)思—實(shí)施”基本流程，結(jié)合學(xué)生認(rèn)知風(fēng)格和學(xué)習(xí)規(guī)律進(jìn)行本土化改造，助力“設(shè)計驅(qū)動創(chuàng)新”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。（3）學(xué)習(xí)與發(fā)展并舉的評價原則，關(guān)注學(xué)生知識能力掌握的同時，更強(qiáng)調(diào)學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展。

AI-STEM融合模式強(qiáng)調(diào)借助AI 技術(shù)情境，創(chuàng)設(shè)個性化、靈活化的活動組織，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科問題解決與高階思維的動態(tài)化進(jìn)階。同時，這種證據(jù)驅(qū)動的跨學(xué)科實(shí)踐是一種目標(biāo)明確、多要素融合的活動系統(tǒng)?；诖?，研究以情境學(xué)習(xí)理論和活動理論作為理論基礎(chǔ)，為智能境脈中跨學(xué)科活動設(shè)計和實(shí)施提供原理指導(dǎo)。其中，情境學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)是情境性活動，關(guān)注合法的邊緣性參與[23]。在智能情境中，通過匯聚學(xué)生行為、心理和生理等多模態(tài)數(shù)據(jù)，使學(xué)生的多維表現(xiàn)和學(xué)習(xí)過程以細(xì)粒度、可追溯的方式被記錄和呈現(xiàn)；同時，遵循“精準(zhǔn)識別→精準(zhǔn)診斷→精準(zhǔn)干預(yù)”的科學(xué)框架，經(jīng)由精準(zhǔn)畫像分析、群體分層建議、學(xué)習(xí)診斷報告以及個性化學(xué)習(xí)路徑推薦等過程，能夠建構(gòu)“以學(xué)定教—因材施教—以評促教”的智適應(yīng)教育生態(tài)圈，讓大規(guī)模化個性化學(xué)習(xí)成為可能。

活動理論包括主體、客體、工具、共同體、規(guī)則和分工六大要素，它們彼此交相融合，促使整個活動系統(tǒng)處于動態(tài)平衡[24]。具象到AI-STEM 活動組織中，主體是教師和學(xué)生，分別承擔(dān)任務(wù)設(shè)計者和活動實(shí)踐者的角色；客體是真實(shí)情境中的AI-STEM 任務(wù)目標(biāo)；工具是智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)、跨學(xué)科教學(xué)資源、思維工具等；共同體由虛擬導(dǎo)師、人類教師、學(xué)習(xí)小組構(gòu)成；規(guī)則是人機(jī)、師生、生生互動過程中的操作規(guī)范和行為約束；分工是圍繞活動主題，共同體進(jìn)行任務(wù)分配，尤其強(qiáng)調(diào)人機(jī)協(xié)同的教學(xué)特色。這六個要素共同作用于由“設(shè)計思維模型”牽引的AI-STEM 活動進(jìn)程，促使學(xué)習(xí)共同體感知創(chuàng)新能力螺旋式發(fā)展歷程。

綜上所述，研究關(guān)照智能教育情境下人機(jī)協(xié)同的典型特色，充分汲取情境學(xué)習(xí)理論及活動理論對AI-STEM融合模式的指導(dǎo)價值，基于設(shè)計思維EDIPT 模型“共情→需求→構(gòu)思→原型→測試”經(jīng)典流程，結(jié)合AI-STEM 創(chuàng)新融合的進(jìn)階根源，從價值內(nèi)核和外部組織行為建構(gòu)了AI-STEM融合模式，如圖3所示。同時，在應(yīng)用該模式時需要注意兩點(diǎn)：一是活動設(shè)計目標(biāo)應(yīng)以啟蒙學(xué)生的創(chuàng)新意識為抓手，重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生創(chuàng)新能力進(jìn)階的關(guān)鍵障礙；二是由于學(xué)生在邏輯思維、自控力等方面仍有不足，在探究時可能面臨較多的協(xié)作障礙或認(rèn)知困難，教師應(yīng)適當(dāng)增加引導(dǎo)或扶助環(huán)節(jié)，切勿過度依賴人工智能技術(shù)，以此削弱學(xué)生主動創(chuàng)新的能動性。

（三）要素闡釋：AI-STEM 模式的外部保障和內(nèi)核價值

1.AI-STEM融合模式的外部保障

在設(shè)計思維使能的AI-STEM 創(chuàng)新融合模式中，基于情境學(xué)習(xí)理論“學(xué)習(xí)動機(jī)→學(xué)習(xí)本質(zhì)→學(xué)習(xí)內(nèi)容→學(xué)習(xí)過程”情境理性的內(nèi)生機(jī)理，充分發(fā)揮計算智能、感知智能、認(rèn)知智能以及評測智能等技術(shù)優(yōu)勢，通過更具智慧的創(chuàng)新性實(shí)踐過程，全面了解學(xué)生創(chuàng)新能力發(fā)展的興奮點(diǎn)和關(guān)鍵障礙，保障教學(xué)決策的精準(zhǔn)化、個性化、過程化以及創(chuàng)新化。同時提供科學(xué)有效的干預(yù)方案和思維工具，為學(xué)生的持續(xù)創(chuàng)新提供關(guān)鍵支持與有利條件。

計算智能扮演智能分析的角色，保障了活動組織的精準(zhǔn)化。通過多模態(tài)數(shù)據(jù)深度挖掘?qū)W生動作行為、心理認(rèn)知和生理等方面的變化情況，科學(xué)預(yù)判學(xué)生創(chuàng)新進(jìn)階的薄弱點(diǎn)或障礙，并采用預(yù)警機(jī)制及時修訂干預(yù)方案。同時，智能技術(shù)支撐的活動組織更具個性化，基于動態(tài)系統(tǒng)的綜合性評估映射活動組織的真實(shí)效果，從而針對不同創(chuàng)新水平的學(xué)生推送適切的內(nèi)容資源和教學(xué)指引。

感知智能扮演智能交互的角色，促進(jìn)了活動進(jìn)程的創(chuàng)新化。通過智能感知技術(shù)深度挖掘?qū)W生創(chuàng)新發(fā)生的結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，進(jìn)而采用智能算法將多模態(tài)數(shù)據(jù)與創(chuàng)新特征序列相關(guān)聯(lián)。同時，抽取學(xué)生學(xué)習(xí)風(fēng)格、行為習(xí)慣、認(rèn)知水平、興趣偏好等多粒度數(shù)據(jù)，綜合運(yùn)用多種外顯與內(nèi)隱途徑，動態(tài)監(jiān)測學(xué)生創(chuàng)新能力發(fā)展的真實(shí)狀態(tài)，使其接受更加適切的教學(xué)指導(dǎo)。

認(rèn)知智能扮演智能適配的角色，促進(jìn)了活動內(nèi)容的個性化。通過認(rèn)知推理技術(shù)以及智能匹配算法，能夠厘清學(xué)生創(chuàng)新能力的結(jié)構(gòu)要素，同時結(jié)合學(xué)生特質(zhì)推薦最佳干預(yù)方案。此外，由于認(rèn)知智能技術(shù)具有一定的推理能力，借助其優(yōu)勢能夠形塑科學(xué)的、智適應(yīng)的教育路徑。例如，通過語義理解、知識圖譜、聯(lián)想推理等過程，精準(zhǔn)描繪學(xué)生的全息畫像，智適應(yīng)地刺激學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)生。

評測智能扮演動態(tài)監(jiān)測的角色，保障了活動評價的多元化。現(xiàn)有STEM 評價通?；趯W(xué)生的過程性表現(xiàn)，忽視了創(chuàng)新能力難以有效量化的現(xiàn)狀，即必須深入思維內(nèi)隱的動態(tài)變化過程，做到思維量化的可觀、可感和可測，才能保障評測過程的科學(xué)性、全息化和立體化[25]。而智能技術(shù)的融入，提供了精準(zhǔn)個性化的評測方式，通過全方位采集學(xué)生生理、心理和行為等多模態(tài)數(shù)據(jù)，觀測學(xué)生“創(chuàng)意”產(chǎn)生的路徑和水平，從而對其進(jìn)行精準(zhǔn)引導(dǎo)和幫扶。已有學(xué)者基于人工智能技術(shù)，從概念層級、有效鏈接、交叉鏈接、路徑數(shù)、顏色、圖片等維度建構(gòu)了評價量規(guī)，科學(xué)評測學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展水平[26]。

2.AI-STEM融合模式的內(nèi)核機(jī)制

AI-STEM融合模式作為一種支持過程性創(chuàng)新的可操作性框架，基于活動理論牽引的共同體學(xué)習(xí)組織，遵循“共情→需求→構(gòu)思→原型→測試”等流程，使得創(chuàng)新能力發(fā)展的進(jìn)階訓(xùn)練更加透明化。同時，每個環(huán)節(jié)可根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知風(fēng)格和興趣偏好，嵌入合適的思維認(rèn)知工具，通過映射學(xué)生創(chuàng)新能力發(fā)展的進(jìn)階歷程，持續(xù)且有效地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能。

共情是設(shè)身處地思考主體以外其他人和事物的想法或需求，從而產(chǎn)生對所要解決問題的同理心。在共情階段，教師需要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)合適的學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生作為敏銳的行動者，參與提問、對話和情感表達(dá)。該階段常用的思維工具有同理心地圖、深度訪談、檔案數(shù)據(jù)分析和APOEM（Actions，People，Objects，Environment，Messages）模型。其中，同理心地圖作為學(xué)生“心理畫像”的圖形化映射，能夠顯現(xiàn)出學(xué)生在情緒層面“情感覺知”水平、認(rèn)知層面提取“問題痛點(diǎn)”的能力以及行為層面“換位思考”的能力。

需求是學(xué)生對共情階段所獲得的信息進(jìn)行篩選和總結(jié)，按照“用戶+需求+見解”的邏輯確定任務(wù)要點(diǎn)。該階段主要是根據(jù)任務(wù)需求，創(chuàng)生想法、收集靈感，實(shí)踐中通常借助6W2H（Which，Why，What，Where，When，Who，How to do，How much）和PoV（Point of View）工具，來引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題。前者從Which（選擇的對象是什么）、Why（為何要解決該問題）、What（解決問題的目的是什么）、Where（在哪里完成）、When（什么時間完成）、Who（誰來完成）、How to do（如何提高效率）和How much（效果如何）等八個維度定義問題。PoV（Point of View）法則建議學(xué)生從對象是誰、問題解決方案是什么、目標(biāo)是什么等維度進(jìn)行問題描述。

構(gòu)想是提煉問題解決的整體性方案，也可將問題分解為若干環(huán)節(jié)，給出每個環(huán)節(jié)的具體行動方案。頭腦風(fēng)暴是該階段的核心任務(wù)，學(xué)生需要在寬松的氛圍中，激發(fā)自由思維和拓展問題空間，盡可能地捕捉新想法和新方案。此時，可從聯(lián)想反應(yīng)、熱情渲染、競爭意識、個人欲望等方面激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，并借助改善方案和改良事物的SCAMPER 工具（Substituted，Combined，Adapt，Modify，Put to other uses，Eliminate，Rearrange）及時捕捉和記錄觀點(diǎn)。在觀念形成后，則需要評判所有觀點(diǎn)，確定最優(yōu)解決方案。此時，采用六頂帽子工具提供的路線：陳述問題（白帽）→提出問題解決方案（綠帽）→評估方案優(yōu)點(diǎn)（黃帽）→列舉方案缺點(diǎn)（黑帽）→對方案進(jìn)行直覺判斷（紅帽）→做出決策（藍(lán)帽），快速聚焦并改進(jìn)行動計劃。

快速原型是以最小成本、最短時間來實(shí)施問題解決方案。原型可以是方案的提綱或作品模型，其目的是在真實(shí)應(yīng)用情境中測試方案或作品可能存在的問題。該階段遵循3R 法則，即粗略（Rough）、迅速（Rapid）、恰當(dāng)（Right），可采用手繪圖、3D打印、示范代碼/完整的項(xiàng)目代碼（Demo）設(shè)計或情境故事等簡單方式完成，也可借助智能虛擬技術(shù)，如虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)等，快速將創(chuàng)意想法現(xiàn)實(shí)化。同時，借助多模態(tài)數(shù)據(jù)分析，快速診斷學(xué)生創(chuàng)新能力發(fā)展的進(jìn)階障礙，針對個性問題及時反饋并提供科學(xué)干預(yù)。

測試是確定問題解決或需求滿足的程度，其結(jié)果是優(yōu)化方案的直接證據(jù)。原型測試關(guān)鍵是引導(dǎo)學(xué)生分辨原型功能的可行性。因此，場景分析和原型評估是測試階段的有效方法，通過系統(tǒng)評估作品功效進(jìn)一步權(quán)衡方案的優(yōu)劣性。需要強(qiáng)調(diào)的是，在該階段中，教師參照智能評測的系統(tǒng)反饋，充分尊重學(xué)生的性格特征、認(rèn)知風(fēng)格等，幫助學(xué)生分析原型失效的可能原因和改進(jìn)措施，而不只是對原型外觀、顏色、造型等表層屬性進(jìn)行簡單評估。在此意義上，設(shè)計思維的測試環(huán)節(jié)不是簡單的糾錯過程，而是一種高階認(rèn)知活動，是映射在原型進(jìn)化之上的思維進(jìn)化過程。

四、應(yīng)用：AI-STEM 創(chuàng)新融合的實(shí)踐案例

為進(jìn)一步闡釋AI-STEM融合模式的應(yīng)用要點(diǎn)與實(shí)踐效果，本研究選取26 名七年級學(xué)生為研究對象，以“人工智能分類垃圾桶”為主題，完成為期兩個月的AI-STEM 實(shí)踐活動。研究旨在通過科學(xué)認(rèn)知和探究環(huán)節(jié)，提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)；通過信息檢索、編寫程序以及使用智能機(jī)器人等，提升學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)；通過構(gòu)思設(shè)計、迭代優(yōu)化等操作，鍛煉學(xué)生的工程設(shè)計與制作技能；通過空間構(gòu)造、建模設(shè)計等，培養(yǎng)學(xué)生對藝術(shù)與美的感知；通過幾何計算、測量等操作，提升學(xué)生的數(shù)學(xué)應(yīng)用能力。同時，人工智能支持下的個性化及靈活化的活動組織，為學(xué)生營造了擁有豐富技術(shù)、活動資源以及智能交互的和諧氛圍，有助于激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新認(rèn)知和創(chuàng)新體認(rèn)的發(fā)生。

（一）基本流程

本研究應(yīng)用AI-STEM 教育融合模式，遵循“共情→需求→構(gòu)思→原型→測試”等設(shè)計過程，開展“人工智能分類垃圾桶”創(chuàng)新活動，具體流程如圖4所示。

1.共情階段

明確任務(wù)設(shè)計，思考優(yōu)化功能?！叭斯ぶ悄芊诸惱啊被顒?，旨在引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識垃圾分類的重要性、了解垃圾分類的基本知識以及掌握如何應(yīng)用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)垃圾分類。在這個過程中，教師需要提出設(shè)計與制作的活動規(guī)則與要求，增強(qiáng)學(xué)生的活動規(guī)范意識。同時，啟發(fā)學(xué)生開拓思路，從不同使用群體、應(yīng)用場景等視角全面思考活動要求。學(xué)生需要明確設(shè)計與制作活動的基本流程，思考如何開展活動，包括準(zhǔn)備工作、靈感收集、活動實(shí)施、小組協(xié)作等。該環(huán)節(jié)需要借助人工智能技術(shù)優(yōu)勢，通過深度挖掘?qū)W生的行為動作和心理認(rèn)知傾向，自動組建性格傾向和創(chuàng)新能力相當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)共同體。思維工具可采用同理心地圖，從所說、所想、所感、所做等方面，評測學(xué)生的任務(wù)感知水平以及情感覺知能力。

2.需求階段

創(chuàng)建應(yīng)用情境，激發(fā)設(shè)計興趣。教師圍繞“了解垃圾如何進(jìn)行分類”“體驗(yàn)垃圾分類游戲”等創(chuàng)新進(jìn)階活動，進(jìn)一步明確任務(wù)需求。例如，人工智能技術(shù)可以解決垃圾分類的哪些問題？如何使用人工智能技術(shù)進(jìn)行垃圾分類？學(xué)生掌握垃圾分類的基礎(chǔ)知識后，圍繞“人工智能如何助力垃圾分類”這一問題，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或智能虛擬技術(shù)，開展資料收集與設(shè)計思考。該環(huán)節(jié)充分借助人工智能技術(shù)優(yōu)勢，拓展智能垃圾桶的功能設(shè)計，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)意想法的產(chǎn)生。思維工具可采用思維導(dǎo)圖或概念圖，用于評測學(xué)生的知識容量、聯(lián)想路徑；通過6W2H 思維具象工具，從各維度明確設(shè)計產(chǎn)品亟待解決的問題。

3.構(gòu)思階段

參與頭腦風(fēng)暴，集思廣益設(shè)計方案。教師圍繞“如何編寫垃圾分類程序”“如何利用智能機(jī)器人進(jìn)行垃圾分類”等任務(wù)，鼓勵學(xué)生大膽創(chuàng)新、自由探索，并明確提出操作機(jī)器人的紀(jì)律要求。學(xué)生思考通過什么程序模塊實(shí)現(xiàn)智能垃圾桶的創(chuàng)意功能，例如，自動開蓋、環(huán)境感測、衛(wèi)生報警、語音提醒等，并親測程序設(shè)計方案的可操作性，確定最優(yōu)設(shè)計方案。該環(huán)節(jié)需要借助人工智能技術(shù)優(yōu)勢，自動捕捉學(xué)生的認(rèn)知力和情緒力，同時參照學(xué)生的興趣偏好和思維習(xí)慣，智適配符合學(xué)生創(chuàng)新水平的資源服務(wù)和科學(xué)干預(yù)，為原型設(shè)計奠定基礎(chǔ)。創(chuàng)新思維評測可采用PMI 表格或頭腦風(fēng)暴工具，用于評測學(xué)生的興趣意識以及創(chuàng)新思維水平。

4.原型階段

構(gòu)建作品原型，交流改進(jìn)方案?；?R 原則，學(xué)生以小組形式，利用智能機(jī)器人和程序編碼完成“人工智能分類垃圾桶”的具體功能設(shè)計。教師參照智能評測反饋以及STEM 設(shè)計要求，同時結(jié)合學(xué)生的過程性表現(xiàn)，及時反饋并修正教學(xué)干預(yù)行動。該環(huán)節(jié)借助人工智能認(rèn)知推理和智能評測的優(yōu)勢，通過匯聚學(xué)生情境感知、行為動作、情緒認(rèn)知、心理及生理等多模態(tài)數(shù)據(jù)，診斷學(xué)生創(chuàng)新能力進(jìn)階的關(guān)鍵障礙，并給予針對性指引和幫扶，以實(shí)現(xiàn)個體和同伴創(chuàng)新能力發(fā)展的共同建構(gòu)。創(chuàng)新思維評測可采用創(chuàng)新思維（SCAMPER）工具，以評測學(xué)生作品的質(zhì)量水平。

5.測試階段

驗(yàn)證應(yīng)用效果，傾聽反饋與建議。學(xué)生以小組為單位展示作品，根據(jù)其它小組成員的用戶體驗(yàn)反饋，迭代優(yōu)化設(shè)計方案。教師從STEM 設(shè)計視角出發(fā)，針對各小組的作品設(shè)計提出改進(jìn)建議。該環(huán)節(jié)借助人工智能技術(shù)，動態(tài)監(jiān)測和預(yù)判學(xué)生創(chuàng)意設(shè)計的思維路徑和發(fā)展趨勢，并基于特征提取、自動匹配、精細(xì)測量等過程，評估學(xué)生創(chuàng)新思維的流暢性、變通性以及獨(dú)創(chuàng)性。創(chuàng)新思維評測可采用產(chǎn)品原型評估工具，以評測學(xué)生作品的性能水平以及用戶體驗(yàn)情況。

（二）效果分析

創(chuàng)造力是根據(jù)行動目的，產(chǎn)出具有新穎性、獨(dú)特性和價值性的智力產(chǎn)品，通常和創(chuàng)新潛力、創(chuàng)新過程、創(chuàng)新產(chǎn)品、創(chuàng)新環(huán)境等因素相關(guān)?；诖耍狙芯坎捎猛箘?chuàng)造力評估量表[27]（包括創(chuàng)造力傾向量表和思維活動量表）、作品創(chuàng)造力表現(xiàn)評估量表[28]以及師生訪談數(shù)據(jù)，分別從創(chuàng)造力傾向、創(chuàng)造力認(rèn)知以及創(chuàng)造力表現(xiàn)等方面，評估學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展水平。

1.創(chuàng)造力傾向數(shù)據(jù)分析結(jié)果

研究采用創(chuàng)造力傾向量表，對實(shí)驗(yàn)樣本前后兩次測試成績進(jìn)行配對樣本t 檢驗(yàn)。結(jié)果表明，基于AI-STEM融合模式開展學(xué)習(xí)活動后，學(xué)生的創(chuàng)造力傾向顯著提升（p=0.013<0.05）。其中，冒險性（p=0.036<0.05）、好奇心（p=0.029<0.05）、想象力（p=0.025<0.05）與挑戰(zhàn)性（p=0.018<0.05）等子維度亦呈現(xiàn)顯著提升效果?？梢园l(fā)現(xiàn)，當(dāng)被試應(yīng)用AI-STEM融合模式組織活動時，能夠充分關(guān)照“喚醒→認(rèn)知→探究→反思”等創(chuàng)新能力進(jìn)階歷程，有利于學(xué)生創(chuàng)造力傾向的發(fā)生。這與達(dá)納赫（E.Danahy）等研究結(jié)果相一致，即借助智能技術(shù)的自主探究和科學(xué)干預(yù)，有助于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛能[29]。

2.創(chuàng)造力認(rèn)知數(shù)據(jù)分析結(jié)果

研究采用思維活動量表，分別從變通性、流暢性和獨(dú)創(chuàng)性測量學(xué)生創(chuàng)造力認(rèn)知的變化。結(jié)果表明：整體上學(xué)生的創(chuàng)造力認(rèn)知呈現(xiàn)顯著提升（p=0.016<0.05），且變通性（p=0.038<0.05）、流暢性（p=0.023<0.05）和獨(dú)創(chuàng)性（p=0.018<0.05）等子維度亦有顯著提升效果。為進(jìn)一步探究學(xué)生創(chuàng)造性思維發(fā)展趨勢，將學(xué)生思維能力的測試成績制作成折線圖，如圖5所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，學(xué)生在完成AI-STEM 任務(wù)后，創(chuàng)造力認(rèn)知獲得了提升，且獨(dú)創(chuàng)性的提升幅度最大。究其原因在于學(xué)生在模塊化思維工具的支持下，能夠?qū)⑿缕嬉饽羁焖賹?shí)體化，有助于激發(fā)學(xué)生獨(dú)創(chuàng)性思維的潛能。同時，無論在內(nèi)容組織還是環(huán)節(jié)編排上，AI-STEM融合活動都能充分關(guān)照學(xué)生創(chuàng)新能力發(fā)展的基本規(guī)律，遵從由易到難、由簡到繁的創(chuàng)新進(jìn)階機(jī)理，及時應(yīng)用腳手架提升學(xué)生的變通性思維。此外，動態(tài)診斷學(xué)生創(chuàng)新能力進(jìn)階的關(guān)鍵障礙，并給予學(xué)生個性化的精準(zhǔn)干預(yù)，有助于提升其創(chuàng)新思維的流暢性。已有學(xué)者采用情感識別技術(shù)，通過動態(tài)捕捉學(xué)生認(rèn)知以及非認(rèn)知等多模態(tài)數(shù)據(jù)，抽取影響學(xué)生創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵因素，從而形成符合個體認(rèn)知的創(chuàng)新發(fā)展程式[30]。

3.創(chuàng)造力表現(xiàn)數(shù)據(jù)分析結(jié)果

創(chuàng)意作品是評估學(xué)生創(chuàng)新水平的關(guān)鍵指標(biāo)，基于AI-STEM融合模式開展實(shí)踐活動，學(xué)生的創(chuàng)造力表現(xiàn)迅速提高（p=0.001<0.05）。進(jìn)一步從主題內(nèi)容、程序設(shè)計、藝術(shù)審美、創(chuàng)意功能和科學(xué)價值五個維度分析學(xué)生作品情況，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在創(chuàng)意功能、程序設(shè)計等維度的表現(xiàn)尤為突出?？梢?，設(shè)計思維使能的AI-STEM活動組織，為學(xué)生塑造創(chuàng)意作品，提供了充分的發(fā)揮空間與工具支持，這與“智能技術(shù)對跨學(xué)科探究過程的強(qiáng)力嵌入拓展了學(xué)生新奇觀念的產(chǎn)生”這一觀點(diǎn)相契合[31]。具體來看，設(shè)計思維專注創(chuàng)新與復(fù)雜問題解決的本質(zhì)，將其融入活動組織中，充分滲透了作品的物質(zhì)屬性和精神層面的非物質(zhì)屬性。同時，通過智能交互增強(qiáng)了學(xué)習(xí)感知力，能夠?qū)ⅰ叭斯ぶ悄芊诸惱啊钡膭?chuàng)意功能迅速實(shí)體化。此外，基于人工智能技術(shù)優(yōu)勢以及成思維工具支持，改變了學(xué)生思考問題和解決問題的方式，有利于學(xué)生創(chuàng)新意念的形成。

五、建議：AI-STEM 創(chuàng)新融合的推進(jìn)策略

（一）完善頂層設(shè)計，打造協(xié)同創(chuàng)新生態(tài)

創(chuàng)新人才培養(yǎng)是一項(xiàng)長期且艱巨的時代重任，只有不斷完善頂層設(shè)計，才能有效引領(lǐng)創(chuàng)新機(jī)制的協(xié)同發(fā)展[32]。其一，從頂層設(shè)計出發(fā)，統(tǒng)整AI-STEM教育融合的制度保障，充分聯(lián)動學(xué)校、企業(yè)、教育機(jī)構(gòu)等利益相關(guān)者的多元職能和權(quán)責(zé)分配，廣納多元利益相關(guān)者的根本訴求、智力成果和組織資源，形塑更加廣泛的教育創(chuàng)新協(xié)同演化機(jī)制，實(shí)現(xiàn)教育技術(shù)生態(tài)創(chuàng)新的數(shù)智化、互聯(lián)化和動態(tài)化。其二，切實(shí)落地AI-STEM 創(chuàng)新模式的融合理念，以“常規(guī)求解→多元求解→最佳求解”這一發(fā)散與聚合互補(bǔ)的活動組織，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新進(jìn)階的有效管理。其三，建立覆蓋學(xué)生創(chuàng)新能力全過程的智能管理系統(tǒng)，基于動態(tài)多元、群智開放、規(guī)范統(tǒng)一的持續(xù)性評價機(jī)制，推進(jìn)教育決策的科學(xué)化、精準(zhǔn)化與教育創(chuàng)新治理體系現(xiàn)代化。

（二）把握核心特質(zhì)，優(yōu)化創(chuàng)新發(fā)生機(jī)制

在基于AI-STEM 創(chuàng)新融合模式開展教學(xué)實(shí)踐時，學(xué)生能夠如同設(shè)計師一般，經(jīng)歷真實(shí)的技術(shù)創(chuàng)新和工程設(shè)計的思維過程，這無疑是十分可貴的思維訓(xùn)練和創(chuàng)新體驗(yàn)，將從源頭上解決實(shí)踐組織“創(chuàng)新失衡”的境遇。因此，我們需要充分把握該模式的核心特征，例如，充分發(fā)揮智能技術(shù)和思維工具的優(yōu)勢，遵循“共情→需求→構(gòu)思→原型→測試”進(jìn)階式歷程，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識、分析和解決現(xiàn)實(shí)問題。同時，構(gòu)建融合模式應(yīng)用的合理情境，并結(jié)合學(xué)生的認(rèn)知風(fēng)格和興趣偏好，提供適切的教學(xué)指引，形塑“以人為本、科學(xué)精準(zhǔn)”的創(chuàng)新機(jī)制。例如，可從基礎(chǔ)支撐、核心技術(shù)、智能系統(tǒng)、智能應(yīng)用、保障體系等方面，具象活動組織的應(yīng)用情境[33]。

（三）注重思維進(jìn)階，形塑持續(xù)創(chuàng)新自覺

智能技術(shù)和設(shè)計思維工具顯化了創(chuàng)新進(jìn)階歷程，為創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供了立體化的“學(xué)參”。正如普拉特納（H.Plattner）所強(qiáng)調(diào)的，理想的智慧學(xué)具可將創(chuàng)意想法迅速現(xiàn)實(shí)轉(zhuǎn)化，驅(qū)動創(chuàng)新覺知和意念的持久化[34]。因此，借助智能工具優(yōu)勢積極探索學(xué)生創(chuàng)新進(jìn)階的變化規(guī)律，是促進(jìn)學(xué)生持續(xù)創(chuàng)新的關(guān)鍵，在應(yīng)用AISTEM融合模式時，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生思維進(jìn)階的變化歷程，形塑學(xué)生持續(xù)創(chuàng)新的自覺。首先，沿循“思維指引→思維激發(fā)→思維組織”的邏輯，從拓展感知覺到創(chuàng)生靈感或想法，再到建構(gòu)思維流程及秩序，即參照創(chuàng)新進(jìn)階歷程指導(dǎo)教學(xué)組織順序。其次，關(guān)注對學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的塑造，通過進(jìn)階導(dǎo)向的活動組織和智適應(yīng)資源，實(shí)現(xiàn)學(xué)生持續(xù)創(chuàng)新的潛能。再次，引導(dǎo)學(xué)生靈活掌握智能技術(shù)和思維工具的基本功能，使其能夠利用智慧學(xué)具實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意功能設(shè)計。最后，圍繞創(chuàng)新進(jìn)階歷程建立幫扶機(jī)制，針對不同創(chuàng)新水平的學(xué)生實(shí)施分層管理，開啟智能時代大規(guī)模創(chuàng)新人才培養(yǎng)的新征程。

六、結(jié)語

人工智能時代的到來，豐富了STEM 教育的實(shí)踐場景，也為精準(zhǔn)個性化的教學(xué)決策提供了科學(xué)支持。根植于AI 與STEM 教育融合基礎(chǔ)、融合進(jìn)程以及融合保障等內(nèi)生機(jī)理，本研究從創(chuàng)新能力進(jìn)階的根源出發(fā)，通過設(shè)計思維使能AI-STEM 模式融合。研究發(fā)現(xiàn)，AI-STEM融合模式秉持“創(chuàng)新本位”的實(shí)踐理念，其目標(biāo)定位精準(zhǔn)性、過程實(shí)踐科學(xué)性以及評估結(jié)果系統(tǒng)性等典型特質(zhì)，有助于實(shí)現(xiàn)人工智能時代大規(guī)模創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)。未來，如何進(jìn)一步優(yōu)化AI-STEM 教學(xué)設(shè)計流程，如何在人工智能、科創(chuàng)教育等實(shí)踐性課程中應(yīng)用推廣，將是后續(xù)研究和關(guān)注的重點(diǎn)。