人工智能教学中“知识建构、STEM、创客”三位一体教学模型的 设计与应用

丁美荣 王同聚

[摘   要] 随着人工智能时代的到来，人工智能进学校、编程教育进课堂已上升为国家战略。设计有效的教学模型提升人工智能教学效果是当前的重要研究课题之一，培养具有创新能力的人才是当今教育的重要使命。文章以知识建构理论为核心，以STEM教育和创客教育为两翼，以项目学习为主线，对知识建构、STEM教育和创客教育三者的特征和关系进行梳理，将知识建构理论与STEM教育和创客教育进行有机融合，构建了“知识建构、STEM、创客”三位一体教学模型。在模型的基础上探讨了课程的教学模式和教学评价，以培养学生高阶思维能力和提升学生核心素养。该模型在中小学和高校人工智能教学中进行了探索实践，发现其有助于培养学习者的计算思维、编程思维和创新思维等高阶思维能力，能促进复合型和创新型人才的培养，能推动人工智能进学校、进课堂、进学生头脑的进程。

[关键词] 人工智能; 知识建构; STEM教育; 创客教育; 教学模型; 项目学习

一、问题的提出

随着物联网、5G技术、人工智能、区块链等新技术的快速发展，教育形态将发生深刻的变革，深度学习、模式识别、自然语言处理、情感计算、学习分析和人机协作等已成为“人工智能+教育”的主要表现形式。人工智能技术在教育中的应用将伴随计算智能、感知智能和认知智能技术的发展而不断发展和完善，人工智能与教育的融合创新已经成为未来教育变革的趋势。2017年7月，国务院印发《新一代人工智能发展规划》，提出“在中小学阶段设置人工智能相关课程、逐步推广编程教育”[1]。……