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近年来人工智能成为国际竞争的新焦点， 国家相继出台了《“互联网+”人工智能三年行动实施方案》、《新一代人工智能发展规划》和《教育信息化2.0行动计划》等多份文件或政策以推动人工智能的发展。2017年，国务院印发的《新一代人工智能发展规划》中明确指出“应逐步在中小学阶段设置人工智能相关课程、逐步推广编程教育、建设人工智能学科，培养复合型人才，形成我国人工智能人才高地。”可见，在基础教育阶段进行人工智能教育教学乃大势所趋。目前， 高中信息技术课程中已将“人工智能初步”作为选修模块。但在小学和初中关于人工智能的知识内容只是少量地出现在信息技术教材上，对于人工智能的相关概念、应用领域以及最新研发成果与应用尚未得到体现。在中小学如何去开展人工智能教育，人工智能课程教什么、怎样教等一系列的问题都值得我们去探究。
笔者以课题研究为契机， 开展四年级（小学）至七年级（初中）一体化的人工智能课程的开发与实践研究，以下是對研究过程的经验总结和反思，以期可以为一线教师开展人工智能教学提供有意义的参考。
一、人工智能校本课程的内涵和意义
人工智能是研究开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的专业学科。人工智能课程要在中小学普及，不能简单地将高校人工智能课程下放，更不能定位于培养人工智能技术专才。中小学阶段人工智能课程应该是一门培养学生人工智能的知识、原理，体验人工智能的技术，并运用相关技术尝试创新性解决实际问题的课程。
在中小学阶段开设人工智能课程的意义在于：建立基础教育阶段完善的课程体系，让学生接受系统的人工智能教育， 激发学生学习人工智能知识的兴趣，能以人工智能的思维方式认识社会的发展。培养学生的逻辑思维能力和创新精神，提高学生的信息素养。人工智能课程是计算机、数学、物理等多种学科相互渗透而发展起来，它的综合性强，所以也是培养学生综合素质的一个绝佳平台。
二、人工智能校本课程目标定位
教学目标是课程教材整理编写的依据，在课程中处于引领地位。美国著名的课程理论专家泰勒在“泰勒原理”中提出，课程开发首先要确定的是课程教育目标。新课改将我国基础教育的总目标落实到“学生发展核心素养”，各个学科又把培养学生的学科核心素养作为教学的基本任务。与人工智能关系最紧密的信息技术学科核心素养包含信息意识、计算思维、数字化创新、信息社会责任四个学生需要具备的素养。人工智能课程将为信息素养提供了许多生动的案例。将信息技术学科的核心素养作为人工智能校本课程培养目标的参考依据，将更好地指引人工智能课程的开发与实施。
基于以上思考，课题组将课程的教学目标定位于培养学生的信息素养，提高学生的综合素质。课题组梳理了人工智能课程在四年级到七年级的教学目标如下：四、五年级课程目标是让学生通过感知、体验人工智能，了解人工智能技术对人们学习生活产生的影响，培养对人工智能的学习兴趣，通过编程和搭建，解决简单的问题，了解人工智能工作流程，培养实践能力和团队协作能力;六、七年级课程目标是通过自主编程和搭建人工智能，解决较复杂的问题，提升分析问题、解决问题能力，培养学生的创新精神、探索精神和人工智能的思维方式，激发学生对未来信息生活的追求和向往。
三、人工智能校本课程内容组织
校本课程教材内容是课程建设的重要环节。在整理、编写校本课程教材时，要保证课程内容设计的科学性、合理性和可行性。中小学生与大学生的认知能力与知识储备不同，所以，相比于传授人工智能知识与技术，应该更侧重于学生亲身体验人工智能的技术应用。在编写整理教材时，要考虑学校已有的人工智能教学设备、学生的年龄特点，采用分阶段、分层次、递进式的教材体系。由易到难、由浅人深地组织教材章节。
在借鉴信息技术、综合实践活动等课程结构的基础上，课题组对人工智能课程内容进行分段式构建。小学四、五年级，以体验为主，课程内容力求贴近生活，通过问题情境教学法，借助积木式编程平台，对器材搭建并进行操控，让学生在课堂感受到轻松，切实让学生感受到人工智能课程的趣味性。以直观性的操作体验培养学生的培养计算思维和对人工智能的兴趣。初中阶段，学生的认知水平和思维方式，已从形象逐步转换到抽象的表达阶段，通过尝试设计与实现基本程序结构，自主搭建造型，解决实际问题，突出学生计算思维和解决实际问题能力的培养。课程教材分为基础篇和创新篇。基础篇是对现实生活物体和工具的模拟，注重对人工智能器材和技术的认识和应用。创新篇是在熟悉器材的基础上开展的创新活动，注重对学生创新能力和实践能力的培养。
四、人工智能校本课程教学模式
校本课程的教学实施是课题研究的主要阵地，课题组成员在实施人工智能教学过程中主要参照PBL教学法，PBL教学法也称作问题式学习法，是指学生在一个真实的情境中对驱动问题展开探究，通过学生的自主探究和合作来解决问题，从而学习隐含在问题背后的科学知识的一种新型学习活动，有利于调动学生的主动性和积极性。基于学科核心素养视角和人工智能学科培养的特点，笔者对PBL教学法做了改良，通过不断地教学实践，形成比较稳定的五段式教学模式——“问—学—思—创—评”，即：问题情境、学习新知、思考流程、创意搭建、展示评价，构建在新课程理念下学生自主探究、合作学习的一种教学模式。
问题情境：由生活中的问题为情境，提出解决方案，明确本课的研究主题。
学习新知：根据研究主题，重点学习核心模块器件和知识，了解其工作原理。
思考流程：对解决问题的核心模块器件进行连接，重点进行编程思路的研究，以成功编写程序控制核心模块工作。
创意搭建：对机器人整体结构进行搭建，鼓励学生发挥创意合理搭建。
展示评价：推选优秀项目作品进行交流、展示，评价学生课堂表现和作品完成情况。
五段式教学模式展示了人工智能课堂教学的指导框架，把课程改革的先进理念、信息技术核心素养渗透到课堂教学，五个环节承前启后，环环相扣，引领学生进行学习探究，促进学生信息素养和综合能力的发展。
五、反思与建议
（一）组织管理立规矩。人工智能的普及通常是处于大班化、小组合作的教学环境，班额过大，学生交流多的课堂导致课堂组织难度大，影响教学进度的整体推进。这需要教师有极强的课堂组织策略和课堂掌控能力。教师需要制定恰当的课堂管理规范以保证课堂教学有条不紊的开展。在课程的初期，教师必须事先制定并与学生明确各项细则，包括小组的划分、成员的分工、器材整理的规范等等，并在实际教学中落实到位。磨刀不误砍柴工，良好的课堂规范和秩序，给学生营造良好的教学环境，让学生快速融入学习活动。
（二）多维评价促发展。人工智能课堂活动多、时间紧凑，教师容易忽视对学生的评价。缺少评价或无效评价的课堂让学生像一艘没有动力的帆船，随波逐流，教学效果不佳。有效的评价将成为学生前进的助推器，不断推动着学生进步。教师可以借助电子评价平台或评价表等手段，对学生的学生过程和作品情况进行评价，做的好的地方及时给予表扬，激发学生学习的积极性;做的不好的地方及时指正并给予鼓励，帮助他们建立学习的自信心。多维评价促使学生有的放矢地进行探究，提高教学效率。
（三）关注差异共进步。由于学生的差异性，学生任务完成情况差异很大，有的学生能快速高质量地完成老师的任务，有的学生无法达到教学目标。教师要善于发挥小组合作、组间合作优势，让学优生帮助后进生，达到共同进步的目的。在设计教学任务时，教师应关注不同层次的学生。对于接受能力较强的学生，增加拓展任务，让学生自主探究，进一步提升学习能力。
中小学人工智能作为一门新的课程，在实施初期肯定会遇到各种各样的问题，这些问题是给一线教师的挑战，需要人工智能教师、广大的教育工作者、研究者积极地探索，凭借集体的智慧寻求解决方法、总结经验。随着社会和学校的重视，学者和教学工作者的关注和研究，相信中小学人工智能课程在未来将展现出无比光明的发展前景。
笔者以课题研究为契机， 开展四年级（小学）至七年级（初中）一体化的人工智能课程的开发与实践研究，以下是對研究过程的经验总结和反思，以期可以为一线教师开展人工智能教学提供有意义的参考。
一、人工智能校本课程的内涵和意义
人工智能是研究开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的专业学科。人工智能课程要在中小学普及，不能简单地将高校人工智能课程下放，更不能定位于培养人工智能技术专才。中小学阶段人工智能课程应该是一门培养学生人工智能的知识、原理，体验人工智能的技术，并运用相关技术尝试创新性解决实际问题的课程。
在中小学阶段开设人工智能课程的意义在于：建立基础教育阶段完善的课程体系，让学生接受系统的人工智能教育， 激发学生学习人工智能知识的兴趣，能以人工智能的思维方式认识社会的发展。培养学生的逻辑思维能力和创新精神，提高学生的信息素养。人工智能课程是计算机、数学、物理等多种学科相互渗透而发展起来，它的综合性强，所以也是培养学生综合素质的一个绝佳平台。
二、人工智能校本课程目标定位
教学目标是课程教材整理编写的依据，在课程中处于引领地位。美国著名的课程理论专家泰勒在“泰勒原理”中提出，课程开发首先要确定的是课程教育目标。新课改将我国基础教育的总目标落实到“学生发展核心素养”，各个学科又把培养学生的学科核心素养作为教学的基本任务。与人工智能关系最紧密的信息技术学科核心素养包含信息意识、计算思维、数字化创新、信息社会责任四个学生需要具备的素养。人工智能课程将为信息素养提供了许多生动的案例。将信息技术学科的核心素养作为人工智能校本课程培养目标的参考依据，将更好地指引人工智能课程的开发与实施。
基于以上思考，课题组将课程的教学目标定位于培养学生的信息素养，提高学生的综合素质。课题组梳理了人工智能课程在四年级到七年级的教学目标如下：四、五年级课程目标是让学生通过感知、体验人工智能，了解人工智能技术对人们学习生活产生的影响，培养对人工智能的学习兴趣，通过编程和搭建，解决简单的问题，了解人工智能工作流程，培养实践能力和团队协作能力;六、七年级课程目标是通过自主编程和搭建人工智能，解决较复杂的问题，提升分析问题、解决问题能力，培养学生的创新精神、探索精神和人工智能的思维方式，激发学生对未来信息生活的追求和向往。
三、人工智能校本课程内容组织
校本课程教材内容是课程建设的重要环节。在整理、编写校本课程教材时，要保证课程内容设计的科学性、合理性和可行性。中小学生与大学生的认知能力与知识储备不同，所以，相比于传授人工智能知识与技术，应该更侧重于学生亲身体验人工智能的技术应用。在编写整理教材时，要考虑学校已有的人工智能教学设备、学生的年龄特点，采用分阶段、分层次、递进式的教材体系。由易到难、由浅人深地组织教材章节。
在借鉴信息技术、综合实践活动等课程结构的基础上，课题组对人工智能课程内容进行分段式构建。小学四、五年级，以体验为主，课程内容力求贴近生活，通过问题情境教学法，借助积木式编程平台，对器材搭建并进行操控，让学生在课堂感受到轻松，切实让学生感受到人工智能课程的趣味性。以直观性的操作体验培养学生的培养计算思维和对人工智能的兴趣。初中阶段，学生的认知水平和思维方式，已从形象逐步转换到抽象的表达阶段，通过尝试设计与实现基本程序结构，自主搭建造型，解决实际问题，突出学生计算思维和解决实际问题能力的培养。课程教材分为基础篇和创新篇。基础篇是对现实生活物体和工具的模拟，注重对人工智能器材和技术的认识和应用。创新篇是在熟悉器材的基础上开展的创新活动，注重对学生创新能力和实践能力的培养。
四、人工智能校本课程教学模式
校本课程的教学实施是课题研究的主要阵地，课题组成员在实施人工智能教学过程中主要参照PBL教学法，PBL教学法也称作问题式学习法，是指学生在一个真实的情境中对驱动问题展开探究，通过学生的自主探究和合作来解决问题，从而学习隐含在问题背后的科学知识的一种新型学习活动，有利于调动学生的主动性和积极性。基于学科核心素养视角和人工智能学科培养的特点，笔者对PBL教学法做了改良，通过不断地教学实践，形成比较稳定的五段式教学模式——“问—学—思—创—评”，即：问题情境、学习新知、思考流程、创意搭建、展示评价，构建在新课程理念下学生自主探究、合作学习的一种教学模式。
问题情境：由生活中的问题为情境，提出解决方案，明确本课的研究主题。
学习新知：根据研究主题，重点学习核心模块器件和知识，了解其工作原理。
思考流程：对解决问题的核心模块器件进行连接，重点进行编程思路的研究，以成功编写程序控制核心模块工作。
创意搭建：对机器人整体结构进行搭建，鼓励学生发挥创意合理搭建。
展示评价：推选优秀项目作品进行交流、展示，评价学生课堂表现和作品完成情况。
五段式教学模式展示了人工智能课堂教学的指导框架，把课程改革的先进理念、信息技术核心素养渗透到课堂教学，五个环节承前启后，环环相扣，引领学生进行学习探究，促进学生信息素养和综合能力的发展。
五、反思与建议
（一）组织管理立规矩。人工智能的普及通常是处于大班化、小组合作的教学环境，班额过大，学生交流多的课堂导致课堂组织难度大，影响教学进度的整体推进。这需要教师有极强的课堂组织策略和课堂掌控能力。教师需要制定恰当的课堂管理规范以保证课堂教学有条不紊的开展。在课程的初期，教师必须事先制定并与学生明确各项细则，包括小组的划分、成员的分工、器材整理的规范等等，并在实际教学中落实到位。磨刀不误砍柴工，良好的课堂规范和秩序，给学生营造良好的教学环境，让学生快速融入学习活动。
（二）多维评价促发展。人工智能课堂活动多、时间紧凑，教师容易忽视对学生的评价。缺少评价或无效评价的课堂让学生像一艘没有动力的帆船，随波逐流，教学效果不佳。有效的评价将成为学生前进的助推器，不断推动着学生进步。教师可以借助电子评价平台或评价表等手段，对学生的学生过程和作品情况进行评价，做的好的地方及时给予表扬，激发学生学习的积极性;做的不好的地方及时指正并给予鼓励，帮助他们建立学习的自信心。多维评价促使学生有的放矢地进行探究，提高教学效率。
（三）关注差异共进步。由于学生的差异性，学生任务完成情况差异很大，有的学生能快速高质量地完成老师的任务，有的学生无法达到教学目标。教师要善于发挥小组合作、组间合作优势，让学优生帮助后进生，达到共同进步的目的。在设计教学任务时，教师应关注不同层次的学生。对于接受能力较强的学生，增加拓展任务，让学生自主探究，进一步提升学习能力。
中小学人工智能作为一门新的课程，在实施初期肯定会遇到各种各样的问题，这些问题是给一线教师的挑战，需要人工智能教师、广大的教育工作者、研究者积极地探索，凭借集体的智慧寻求解决方法、总结经验。随着社会和学校的重视，学者和教学工作者的关注和研究，相信中小学人工智能课程在未来将展现出无比光明的发展前景。