楊鴻武 張笛 郭威彤

[摘? ?要] 中小學(xué)人工智能課程的研究處于興盛階段，人工智能素養(yǎng)框架為提高人工智能課程實(shí)施效果以及為培養(yǎng)智能時(shí)代所需高階思維人才指明了方向，STEM跨學(xué)科環(huán)境可以深化人工智能素養(yǎng)的培養(yǎng)，優(yōu)化學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)，提高人工智能課程教學(xué)效果。文章首先分析了國內(nèi)外人工智能素養(yǎng)框架和STEM素養(yǎng)框架的構(gòu)建維度和關(guān)鍵要素;在此基礎(chǔ)上，從核心概念、技術(shù)實(shí)踐、跨學(xué)科思維與倫理態(tài)度四個(gè)維度構(gòu)建了STEM背景下的人工智能素養(yǎng)框架并明確各維度的核心要素;提出指向人工智能素養(yǎng)培養(yǎng)的項(xiàng)目活動(dòng)模型，從教學(xué)準(zhǔn)備、教學(xué)實(shí)施及教學(xué)評(píng)價(jià)三個(gè)方面總結(jié)了項(xiàng)目活動(dòng)模型的應(yīng)用策略，為一線教師開展教學(xué)實(shí)踐提供依據(jù)，以期促進(jìn)人工智能課程的推廣普及和人工智能素養(yǎng)培養(yǎng)的落地。

[關(guān)鍵詞] 人工智能素養(yǎng); STEM教育; 跨學(xué)科思維; 項(xiàng)目活動(dòng)模型

[中圖分類號(hào)] G434? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A

[作者簡介] 楊鴻武（1969—），男，甘肅合作人。教授，博士，主要從事人工智能、智能教育研究。E-mail：yanghw@nwnu.edu.cn。

一、引? ?言

21世紀(jì)以來，國家高度重視人工智能教育的發(fā)展，推出了一系列政策以期搶抓人工智能創(chuàng)新革命的戰(zhàn)略機(jī)遇。中小學(xué)生作為未來社會(huì)建設(shè)的中流砥柱，應(yīng)具備良好的人工智能素養(yǎng)，以更好地適應(yīng)和促進(jìn)未來人工智能社會(huì)的發(fā)展。各地中小學(xué)紛紛開設(shè)人工智能課程，但當(dāng)前人工智能課程教學(xué)在課程建設(shè)、活動(dòng)設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)等方面還存在許多問題。人工智能素養(yǎng)框架可以為中小學(xué)人工智能課程的教學(xué)實(shí)踐提供相應(yīng)的依據(jù)，并且能夠?yàn)橹悄軙r(shí)代所需高階思維人才的培養(yǎng)指明方向。

人工智能涵蓋了技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)、編程等多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)，是一門綜合類的課程，人工智能素養(yǎng)的培養(yǎng)也需要多個(gè)學(xué)科的有機(jī)聯(lián)系。STEM跨學(xué)科環(huán)境可以深化人工智能素養(yǎng)的培育，優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，提高人工智能課程的教學(xué)效果。當(dāng)前國內(nèi)外學(xué)者對(duì)人工智能素養(yǎng)的研究各有側(cè)重，但結(jié)合STEM背景的人工智能素養(yǎng)框架的相關(guān)研究較少。為此，本文探討了STEM背景下的人工智能素養(yǎng)框架體系及核心要素，并提出以人工智能素養(yǎng)為目標(biāo)導(dǎo)向的項(xiàng)目活動(dòng)模型及應(yīng)用策略，為一線人工智能教師開展教學(xué)實(shí)踐提供參考，對(duì)健全人工智能課程體系建設(shè)和培養(yǎng)具備人工智能素養(yǎng)的人才具有一定的意義。

二、STEM背景下的人工智能素養(yǎng)核心要素

本文通過梳理國內(nèi)外有關(guān)STEM素養(yǎng)和人工智能素養(yǎng)的相關(guān)文獻(xiàn)，分析已有框架劃分的維度，總結(jié)二者共同關(guān)注的核心要素，為本文構(gòu)建STEM背景下的人工智能素養(yǎng)框架提供依據(jù)。

（一）STEM素養(yǎng)要素分析

國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于STEM素養(yǎng)的定義眾說紛紜，但形成了一個(gè)共識(shí)，即在科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)和技能基礎(chǔ)之上發(fā)展跨學(xué)科素養(yǎng)。STEM素養(yǎng)要素的研究分別從還原論和整合論兩個(gè)角度開展[1]，本文主要分析國內(nèi)外以整合論視角構(gòu)建的STEM素養(yǎng)相關(guān)的研究。從整合論視角出發(fā)構(gòu)建STEM素養(yǎng)要素的相關(guān)研究主要分成以下兩類：

一類關(guān)注STEM素養(yǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)，從不同維度構(gòu)建STEM素養(yǎng)框架。《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》從科學(xué)與工程實(shí)踐、跨學(xué)科概念、學(xué)科核心概念三個(gè)維度出發(fā)構(gòu)建科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)，以培養(yǎng)創(chuàng)新型STEM人才[2];宋乃慶等從學(xué)生個(gè)體、社會(huì)和生活世界的角度將學(xué)生素養(yǎng)表現(xiàn)劃分為實(shí)踐認(rèn)知、人際交互、綜合影響三個(gè)方面[3]。楊彥軍等將STEM素養(yǎng)的結(jié)構(gòu)模型分為STEM學(xué)科基礎(chǔ)知能層、學(xué)科核心素養(yǎng)層以及共同核心素養(yǎng)層三個(gè)層次[4]。

另一類關(guān)注STEM素養(yǎng)的核心能力、技能，強(qiáng)調(diào)運(yùn)用核心能力或技能綜合解決各學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)的問題。Butler等將STEM核心能力概括為問題解決、創(chuàng)新和創(chuàng)造、溝通、批判性思維、元認(rèn)知技能、協(xié)作等[5]。Garry等開發(fā)了一個(gè)發(fā)展STEM素養(yǎng)的框架，提出STEM的能力、技能和傾向包括創(chuàng)造性思維、批判性思維、積極接受失敗等方面[6]。祝智庭等基于學(xué)生的核心素養(yǎng)，提出STEM學(xué)科建設(shè)的方法[7]。

（二）人工智能素養(yǎng)要素分析

國外學(xué)者側(cè)重于從計(jì)算機(jī)科學(xué)角度開發(fā)素養(yǎng)框架并給出設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí)應(yīng)考慮的因素，以支持教育者更好地實(shí)施指向人工智能素養(yǎng)的教學(xué)。美國國家教育進(jìn)步評(píng)價(jià)組織（NAEP）將技術(shù)與工程素養(yǎng)劃分為技術(shù)與社會(huì)、設(shè)計(jì)與系統(tǒng)、信息與通信技術(shù)三大內(nèi)容領(lǐng)域，并規(guī)定了理解技術(shù)原理、制定方案并實(shí)現(xiàn)目標(biāo)、交流與合作三類實(shí)踐活動(dòng)[8];聯(lián)合國教科文組織（UNESCO）討論了人工智能教育五大支柱[9]：不確定性和隨機(jī)性、編碼和計(jì)算思維、數(shù)據(jù)意識(shí)、批判性思維與后AI人文主義。在人工智能素養(yǎng)框架的構(gòu)成要素方面，Long等將人工智能素養(yǎng)作為一組能力，從人工智能定義以及工作原理、如何使用和看待人工智能四個(gè)維度進(jìn)行闡述[10]。Kandlhofer等將人工智能和計(jì)算機(jī)科學(xué)素養(yǎng)分為七大主題[11]。

國內(nèi)研究者側(cè)重于從三維目標(biāo)出發(fā)，結(jié)合具體特征構(gòu)建人工智能素養(yǎng)框架，開發(fā)的框架所包含的內(nèi)容較全面，但忽略了可操作性指導(dǎo)建議的設(shè)計(jì)。艾倫在核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)上提出人工智能教育素養(yǎng)，分為人與工具、人與自己、人與社會(huì)三個(gè)層面[12];周邵錦等認(rèn)為要依次培養(yǎng)學(xué)生的智能態(tài)度、運(yùn)用智能工具的能力和人工智能學(xué)科思維以發(fā)展智能素養(yǎng)[13];胡小勇等從知識(shí)、能力、思維和文化價(jià)值層面構(gòu)建了K-12教師智能素養(yǎng)框架[14];鄭勤華等關(guān)注人機(jī)協(xié)同時(shí)代的智能素養(yǎng)，分為知識(shí)、能力、思維、應(yīng)用與態(tài)度五個(gè)維度[15]。

通過梳理分析國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，人工智能素養(yǎng)和STEM素養(yǎng)的核心能力與思維要素有高度的一致性，均強(qiáng)調(diào)編程、協(xié)作、問題解決與創(chuàng)新等核心能力的培養(yǎng)，著重關(guān)注計(jì)算、數(shù)據(jù)、批判性與設(shè)計(jì)等跨學(xué)科思維，見表1。

三、STEM背景下的人工智能素養(yǎng)框架

（一）STEM背景下人工智能素養(yǎng)框架的核心要素

國際技術(shù)與工程教育家協(xié)會(huì)（ITEEA）發(fā)布的《技術(shù)與工程素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)：技術(shù)和工程在STEM教育中的作用》（STEL）[16]構(gòu)建了STEM教育背景下PreK-12年級(jí)的技術(shù)與工程素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，如圖1所示。本文借鑒該標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建STEM背景下的人工智能素養(yǎng)框架。STEL利用“實(shí)踐”術(shù)語替代“能力”“技能”等詞語，強(qiáng)調(diào)從事人工智能實(shí)踐不僅需要能力、技能等，還需要特定的知識(shí)。STEL也強(qiáng)調(diào)環(huán)境、實(shí)踐、標(biāo)準(zhǔn)之間的相互作用，提倡在技術(shù)環(huán)境中學(xué)習(xí)核心學(xué)科知識(shí)，通過技術(shù)與工程實(shí)踐深化對(duì)核心學(xué)科標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境的理解。

本文結(jié)合國內(nèi)外STEM素養(yǎng)、人工智能素養(yǎng)相關(guān)研究，借鑒STEL構(gòu)建了STEM背景下的人工智能素養(yǎng)框架，如圖2所示?？蚣軓闹R(shí)、能力、思維、倫理四個(gè)層面出發(fā)，分為核心概念、技術(shù)實(shí)踐、跨學(xué)科思維與倫理態(tài)度4個(gè)一級(jí)維度以及16個(gè)二級(jí)維度，見表2。框架既適用于本土學(xué)生，又具有較強(qiáng)的可操作性以便開展教學(xué)實(shí)踐?；谒鶚?gòu)建人工智能素養(yǎng)框架，本文將人工智能素養(yǎng)定義為智能時(shí)代個(gè)體生存與發(fā)展應(yīng)具備的一種綜合素養(yǎng)，包括人工智能相關(guān)的核心概念和技術(shù)實(shí)踐，以及在技術(shù)實(shí)踐的過程中形成的跨學(xué)科思維和倫理態(tài)度。

（二）STEM背景下的人工智能素養(yǎng)框架

STEM背景下人工智能素養(yǎng)框架的四個(gè)維度相互聯(lián)系、相互支撐。在項(xiàng)目實(shí)踐中學(xué)習(xí)核心概念，在STEM跨學(xué)科環(huán)境中深化對(duì)技術(shù)實(shí)踐、跨學(xué)科思維及倫理態(tài)度的理解。需要強(qiáng)調(diào)的是，在STEM跨學(xué)科環(huán)境中，并非每個(gè)人工智能項(xiàng)目都涉及所有領(lǐng)域的知識(shí)，需要根據(jù)具體的項(xiàng)目要求，合理組織多領(lǐng)域的學(xué)科知識(shí)，并設(shè)計(jì)豐富的、支撐性的項(xiàng)目資源。

1. 核心概念：STEM背景下人工智能素養(yǎng)培養(yǎng)的基本保障

核心概念是培養(yǎng)STEM背景下人工智能素養(yǎng)的基本保障，是開展一切智能活動(dòng)的前提，技術(shù)實(shí)踐與跨學(xué)科思維的發(fā)展建立在核心概念的基礎(chǔ)之上。學(xué)生應(yīng)當(dāng)了解人工智能的基礎(chǔ)知識(shí)，理解人工智能的工作方式，了解人工智能技術(shù)體系中各類技術(shù)的工作流程，知道人工智能技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的典型應(yīng)用，能夠分析某個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用對(duì)人類、社會(huì)帶來的正面的和負(fù)面的影響，并且正確評(píng)估人工智能系統(tǒng)方案，在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上培養(yǎng)正確、科學(xué)的倫理態(tài)度觀。此外，學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目方案要求選擇合適的人工智能技術(shù)以完成設(shè)計(jì)，在基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)過程中形成核心能力與高階思維。

2. 技術(shù)實(shí)踐：STEM背景下人工智能素養(yǎng)應(yīng)用的必備前提

技術(shù)實(shí)踐是核心概念和跨學(xué)科思維得以應(yīng)用到實(shí)際工作、學(xué)習(xí)和生活中的必備條件，技術(shù)實(shí)踐包括編程、協(xié)作、問題解決與創(chuàng)新等核心能力。編程能力將人類自然語言轉(zhuǎn)換為機(jī)器可理解的編程語言，是利用人工智能技術(shù)解決問題的底層能力，是智能時(shí)代個(gè)體的基本素養(yǎng);協(xié)作和問題解決能力是落實(shí)人工智能素養(yǎng)培養(yǎng)的關(guān)鍵能力，是實(shí)現(xiàn)人工智能教育目標(biāo)的根基，具備良好的協(xié)作能力和問題解決能力可以使學(xué)生更好地在人工智能社會(huì)生存與發(fā)展;創(chuàng)新能力是智能時(shí)代高質(zhì)量人才進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)造的源動(dòng)力，學(xué)生可以在人工智能課堂中提出創(chuàng)新想法或創(chuàng)新解決方案，創(chuàng)新性地使用人工智能技術(shù)解決已有問題，人工智能教學(xué)為學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了路徑。

3. 跨學(xué)科思維：STEM背景下人工智能素養(yǎng)提升的關(guān)鍵內(nèi)核

跨學(xué)科思維可以促進(jìn)核心概念的學(xué)習(xí)、內(nèi)化和技術(shù)實(shí)踐的遷移，是STEM背景下的人工智能素養(yǎng)框架的關(guān)鍵內(nèi)核。計(jì)算思維和數(shù)據(jù)思維是人工智能時(shí)代必不可少的素養(yǎng)，是創(chuàng)新性解決問題的基本思維方式和基礎(chǔ)性技能[14]。人工智能課程作為一門包含技術(shù)、工程、編程等領(lǐng)域知識(shí)的綜合性課程，對(duì)培養(yǎng)計(jì)算思維具有明顯的優(yōu)勢(shì)。數(shù)據(jù)是人工智能發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一，數(shù)據(jù)思維在智能時(shí)代能夠發(fā)揮至關(guān)重要的作用，應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生在海量數(shù)據(jù)中辨別、分析的能力，以作出合理的價(jià)值判斷和決策生成。批判性思維可以使個(gè)體有效利用復(fù)雜信息作出最優(yōu)化的決策[17]，是中國學(xué)生發(fā)展的核心素養(yǎng)之一。學(xué)生既要批判性地看待人工智能所帶來的雙面影響，又要敢于質(zhì)疑并給出有說服力的證據(jù)。在人工智能教育中，設(shè)計(jì)思維是指可以應(yīng)用人工智能領(lǐng)域多學(xué)科的知識(shí)來系統(tǒng)地解決復(fù)雜問題，進(jìn)而創(chuàng)造性地形成多種解決問題的思路與方案，在形成設(shè)計(jì)方案的過程中也可以提高問題解決能力、創(chuàng)新能力等。

4. 倫理態(tài)度：STEM背景下人工智能素養(yǎng)發(fā)展的方向指引

未來人工智能和人類之間的界限變得越來越模糊，應(yīng)塑造科學(xué)合理的倫理觀。正確的倫理態(tài)度是在日常工作、學(xué)習(xí)和生活中科學(xué)、合理地落實(shí)核心概念、技術(shù)實(shí)踐及跨學(xué)科思維的保障，是人工智能良好的、可持續(xù)發(fā)展的前提。一方面，在核心概念學(xué)習(xí)、技術(shù)實(shí)踐與跨學(xué)科思維的應(yīng)用中形成科學(xué)的倫理態(tài)度觀;另一方面，科學(xué)的倫理態(tài)度觀又指引著人工智能素養(yǎng)的培養(yǎng)方向?？茖W(xué)的倫理態(tài)度觀包括對(duì)人工智能清晰的意識(shí)、正確的態(tài)度以及明確所應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。學(xué)生應(yīng)該可以意識(shí)到人工智能的優(yōu)缺點(diǎn)及其帶來的影響，發(fā)揮主動(dòng)作用以積極地規(guī)制風(fēng)險(xiǎn)。基于對(duì)人工智能明確意識(shí)和所需要承擔(dān)責(zé)任的清晰認(rèn)知，以積極、理性的態(tài)度面對(duì)人工智能帶來的負(fù)面影響，探索人工智能實(shí)際應(yīng)用，樂觀看待未來人工智能的發(fā)展。

四、STEM背景下的人工智能項(xiàng)目活動(dòng)模型

為更好地促進(jìn)人工智能素養(yǎng)的培養(yǎng)落地，為一線教師開展人工智能教學(xué)實(shí)踐指明方向，本文構(gòu)建了STEM背景下的人工智能課程項(xiàng)目活動(dòng)模型，并提出了項(xiàng)目活動(dòng)模型應(yīng)用在教學(xué)實(shí)踐中的策略，以期促進(jìn)人工智能課程在中小學(xué)階段的推廣普及，提升人工智能課程的教學(xué)效果。

（一）STEM背景下的人工智能課程項(xiàng)目活動(dòng)模型構(gòu)建

本文在Engestr？觟m活動(dòng)理論三角模型[18]的基礎(chǔ)上分析了STEM背景下人工智能課程項(xiàng)目活動(dòng)要素，如圖3所示。活動(dòng)的主體是參與項(xiàng)目的學(xué)生;客體是STEM項(xiàng)目任務(wù)以及具體的項(xiàng)目教學(xué)目標(biāo);結(jié)果是人工智能素養(yǎng);共同體是參與STEM項(xiàng)目的教師和學(xué)生，在不同的項(xiàng)目中，師生之間、生生之間形成良性互動(dòng)，并且有著不同的任務(wù)分工;工具是指人工智能實(shí)驗(yàn)設(shè)備與學(xué)習(xí)平臺(tái)等硬件資源，以及豐富的學(xué)習(xí)資源;規(guī)則是用來協(xié)調(diào)項(xiàng)目活動(dòng)實(shí)施和評(píng)價(jià)的規(guī)范、量表等以及在項(xiàng)目實(shí)踐過程中形成的正確、合理的倫理態(tài)度。

基于上述構(gòu)建的人工智能素養(yǎng)框架及工具、規(guī)則、結(jié)果等項(xiàng)目活動(dòng)要素，本文構(gòu)建了STEM背景下人工智能課程項(xiàng)目活動(dòng)模型，模型分為環(huán)境支撐層、規(guī)則規(guī)范層、教學(xué)準(zhǔn)備層、活動(dòng)設(shè)計(jì)層和目標(biāo)導(dǎo)向?qū)游鍌€(gè)層次，如圖4所示。

環(huán)境支撐層包括人工智能實(shí)驗(yàn)設(shè)備等硬件工具和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等學(xué)習(xí)資源。充足的資源是開展STEM背景下人工智能課程教學(xué)的重要載體，可以為學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)提供更優(yōu)質(zhì)的教育服務(wù)。

規(guī)則規(guī)范層是教學(xué)活動(dòng)正常有效開展的隱形支持，包括人工智能實(shí)驗(yàn)室守則、人工智能素養(yǎng)測(cè)試量表及學(xué)生評(píng)分表等行為規(guī)范或評(píng)價(jià)量表;在項(xiàng)目實(shí)踐中形成的正確、合理的倫理態(tài)度等。能夠起到約束學(xué)生的行為舉止、提高活動(dòng)開展效率的作用。

教學(xué)準(zhǔn)備層主要的工作是分析教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)和教學(xué)對(duì)象的水平，并對(duì)STEM項(xiàng)目資源進(jìn)行組織和設(shè)計(jì)，為項(xiàng)目活動(dòng)的設(shè)計(jì)、實(shí)施提供支撐與保障。教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)對(duì)象的分析結(jié)果作為活動(dòng)共同體構(gòu)建的依據(jù)，能夠?qū)餐w內(nèi)部任務(wù)分工、角色分配等提供指導(dǎo)。對(duì)STEM項(xiàng)目主題、驅(qū)動(dòng)問題與所需資源等進(jìn)行設(shè)計(jì)以支持學(xué)生項(xiàng)目實(shí)踐。

活動(dòng)設(shè)計(jì)層是STEM背景下人工智能課程項(xiàng)目活動(dòng)模型的核心部分，是學(xué)習(xí)者個(gè)體和學(xué)習(xí)者共同體在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)下面向教學(xué)目標(biāo)的活動(dòng)，項(xiàng)目活動(dòng)模型將人工智能課程的項(xiàng)目活動(dòng)根據(jù)所選用課程內(nèi)容分為基礎(chǔ)項(xiàng)目、進(jìn)階項(xiàng)目與綜合項(xiàng)目三類難度等級(jí)不同的項(xiàng)目。不同的項(xiàng)目類型對(duì)應(yīng)著不同的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，并根據(jù)需求選擇師生角色。需要特別指出的是，同一角色可能有多個(gè)學(xué)生或多次扮演，一個(gè)學(xué)生可能同時(shí)擔(dān)任多個(gè)角色。

目標(biāo)導(dǎo)向?qū)用嫦虻氖前诵母拍?、技術(shù)實(shí)踐、跨學(xué)科思維、倫理態(tài)度在內(nèi)的STEM背景下的人工智能素養(yǎng)框架，是項(xiàng)目活動(dòng)設(shè)計(jì)框架的最終目標(biāo)和基本導(dǎo)向。人工智能素養(yǎng)既是教學(xué)活動(dòng)所要達(dá)到的目標(biāo)，又貫穿于教學(xué)活動(dòng)的始終，對(duì)教學(xué)活動(dòng)和項(xiàng)目的設(shè)計(jì)起到方向指引的作用。

（二）STEM背景下人工智能課程項(xiàng)目活動(dòng)模型的應(yīng)用策略

依據(jù)STEM背景下人工智能課程項(xiàng)目活動(dòng)模型，結(jié)合一般教學(xué)實(shí)踐過程，本研究從以下三方面提出STEM背景下人工智能課程項(xiàng)目活動(dòng)模型的應(yīng)用策略，為一線教師開展教學(xué)提供參考。

1. 教學(xué)準(zhǔn)備：注重共同體構(gòu)建和項(xiàng)目資源設(shè)計(jì)

教學(xué)準(zhǔn)備階段涉及環(huán)境支撐層、規(guī)則規(guī)范層和教學(xué)準(zhǔn)備層的相關(guān)工作。由于教學(xué)對(duì)象有著不同的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)，水平參差不齊，需要分析教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)對(duì)象，以合理構(gòu)建活動(dòng)共同體，并且明確共同體內(nèi)部學(xué)生的任務(wù)分工、角色分配等，以達(dá)到高度配合又和諧輕松的課堂狀態(tài)。需要注重對(duì)STEM項(xiàng)目資源進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括項(xiàng)目主題、驅(qū)動(dòng)問題與所需資源等的設(shè)計(jì)。

2. 教學(xué)實(shí)施：以項(xiàng)目為主線貫穿活動(dòng)始終

在具體項(xiàng)目中，以實(shí)際問題驅(qū)動(dòng)，利用項(xiàng)目活動(dòng)創(chuàng)設(shè)各種學(xué)習(xí)情境，引導(dǎo)學(xué)生完成具有挑戰(zhàn)性的STEM項(xiàng)目任務(wù)，同伴協(xié)作互助，并形成高質(zhì)量的項(xiàng)目作品，將理論寓于實(shí)踐之中，促進(jìn)人工智能素養(yǎng)的培養(yǎng)。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，學(xué)生填寫項(xiàng)目報(bào)告書，記錄各項(xiàng)任務(wù)過程性數(shù)據(jù)，貫穿教學(xué)始終。項(xiàng)目報(bào)告書涵蓋方案設(shè)計(jì)、任務(wù)分解、小組分工及實(shí)踐過程記錄等方面的內(nèi)容，作為后續(xù)評(píng)價(jià)和反思的依據(jù)。以報(bào)告書的形式呈現(xiàn)的學(xué)生學(xué)習(xí)成果完整性較高，能夠提高學(xué)生的參與感和成就感。

3. 教學(xué)評(píng)價(jià)：強(qiáng)調(diào)評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)和多維度評(píng)價(jià)

當(dāng)前人工智能教學(xué)評(píng)價(jià)并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，主要針對(duì)編程的邏輯性、作品的完整性、學(xué)生課堂表現(xiàn)等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。在STEM背景下的人工智能教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)當(dāng)制定統(tǒng)一的、可操作性強(qiáng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)的維度應(yīng)該包括核心概念學(xué)習(xí)、課堂表現(xiàn)、作品等多個(gè)方面，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)教師、自我和同伴等多方主體進(jìn)行過程性和總結(jié)性相結(jié)合的評(píng)價(jià)。

五、結(jié)? ?語

智能時(shí)代培養(yǎng)學(xué)生的人工智能素養(yǎng)至關(guān)重要，社會(huì)的發(fā)展需要具備人工智能素養(yǎng)的人才，人工智能課程是培養(yǎng)高階思維人才的重要抓手和著力點(diǎn)。以人工智能素養(yǎng)為目標(biāo)導(dǎo)向，融合STEM教育理念，以項(xiàng)目任務(wù)為主線，開展適合學(xué)生發(fā)展高階思維能力的項(xiàng)目活動(dòng)，為促進(jìn)推廣普及人工智能課程、發(fā)展中小學(xué)生人工智能素養(yǎng)提供了一條有效路徑。未來的研究應(yīng)關(guān)注人工智能素養(yǎng)評(píng)測(cè)，分析不同階段學(xué)生所應(yīng)達(dá)到的人工智能素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建科學(xué)合理的人工智能素養(yǎng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，增強(qiáng)STEM背景下人工智能素養(yǎng)框架的可操作性。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 宋怡.STEM素養(yǎng)視域下的科學(xué)教學(xué)：審思與重構(gòu)[J].現(xiàn)代教育科學(xué)，2018（8）：96-100.

[2] 美國科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)制定委員會(huì).新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)[M].葉兆寧，楊元魁，周建中，譯.北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2019.

[3] 宋乃慶，陳珊，沈光輝.學(xué)生STEAM素養(yǎng)的內(nèi)涵、意義與表現(xiàn)形式[J].課程·教材·教法，2021，41（2）：87-94.

[4] 楊彥軍，張佳慧，吳丹.STEM素養(yǎng)的內(nèi)涵及結(jié)構(gòu)框架模型研究[J].電化教育研究，2021，42（1）：42-49.

[5] BUTLER D， MCLOUGHLIN E， O'LEARY M， et al. Towards the ATS STEM conceptual framework [EB/OL]. （2021-03-31）[2021-09-16]. http：//dx.doi.org/10.5281/zenodo.3673559.

[6] GARRY F， HATZIGIANNI M， BOWER M， et al. Understanding K-12 STEM education： a framework for developing STEM literacy[J]. Journal of science education and technology， 2020， 29（3）： 369-385.

[7] 祝智庭，雷云鶴.STEM教育的國策分析與實(shí)踐模式[J].電化教育研究，2018，39（1）：75-85.

[8] NAEP. Technology and engineering literacy framework for the 2014 national assessment of educational progress[EB/OL]. （2016-09-13）[2021-09-16]. https：//www.nagb.gov./content/dam/nagb/en/documents/publications/frameworks/technology/2014-technology-specification-prepublication.pdf.

[9] UNESCO. A report about education， training teachers and learning artificial intelligence： overview of key issues[EB/OL]. （2019-07-22）[2021-09-22]. http：//cdlh7.free.fr/UNESCO/Teaching_AI-cdlh.pdf.

[10] LONG D， MAGERKO B. What is AI literacy？ Competencies and design considerations[C]//Proceedings of the 2020 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems. New York： Association for Computing Machinery， 2020： 1-16.

[11] KANDLHOFER M， STEINBAUER G， HIRSCHMUGL-GAISCH S， et al. Artificial intelligence and computer science in education： from kindergarten to university[C]//2016 IEEE Frontiers in Education Conference（FIE）. Erie， Pennsylvania： IEEE， 2016： 1-9.

[12] 艾倫.做智能化社會(huì)的合格公民——探討智能化時(shí)代人工智能教育的核心素養(yǎng)[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2018（8）：1-14.

[13] 周邵錦，王帆.K-12人工智能教育的邏輯思考：學(xué)生智慧生成之路——兼論K-12人工智能教材[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2019，29（4）：12-18.

[14] 胡小勇，徐歡云.面向K-12教師的智能教育素養(yǎng)框架構(gòu)建[J].開放教育研究，2021，27（4）：59-70.

[15] 鄭勤華，覃夢(mèng)媛，李爽.人機(jī)協(xié)同時(shí)代智能素養(yǎng)的理論模型研究[J].復(fù)旦教育論壇，2021，19（1）：52-59.

[16] ITEEA. Standards for technological and engineering literacy： the role of technology and engineering in STEM education[EB/OL]. （2020-07-13）[2021-09-24]. https：//www.iteea.org/STEL.aspx.

[17] 黃蔚，曹榕，齊媛，張生.人工智能時(shí)代批判性思維能力的提升策略——思維圖示的應(yīng)用對(duì)小學(xué)生批判性思維能力提升的實(shí)證研究[J].中國電化教育，2019（10）：102-108.

[18] ENGESTR？魻M Y. Expansive learning at work： toward an activity theoretical reconceptualization[J]. Journal of education and work， 2010， 14（1）：133-156.