面向人工智能的创客课程

（一）国际人工智能教育产业的发展

传统人工智能教育仅存在于高等教育和部分职业教育中。随着信息社会的发展和人才技能结构的转型，人工智能教育逐渐转向基础教育阶段。基础阶段人工智能教育的核心载体是青少儿编程教育。世界各国纷纷开展基础教育阶段编程教育的普及工作。美国前总统奥巴马2012年推出了“编程一小时”活动，扎克伯格和比尔•盖茨等为3万学生讲解基本编程概念。

2013年，英国前首相卡梅伦组织重构了中小学计算机科学教学大纲，以保证英国基础教育体系全部覆盖儿童编程学习；日本2017年发布的《新一期学习指导要领解说》，倡导中小学开展以编程为技术载体的 STEAM教学；欧盟成员国至少有15个国家在基础教育阶段增设编程课程，9个国家在小学开展编程教育。国外以项目式教学开展线下课程和线上课程已初具规模，很多教学者将人工智能与真实情境相联，帮助学生建构真实生活环境下的人工智能学习生态。

我国人工智能教育略晚于国外发达国家。不过，受惠于时代需求和政策引导，发展势头迅猛。2017年，国务院发布的《新一代人工智能发展规划》报告指出：“实施全民智能教育项目”“在中小学阶段设置人工智能相关课程”等，鼓励学校和社会逐步推广编程教育；2018年，我国浙江省高考首次将信息技术纳入选考科目；同年，我国发布基础教育人工智能教材，内容涵盖人工智能发展历史、基本概念及应用案例。目前，我国低年段主要利用国外的热门语言 Scratch和国内自主研发的 Kitten语言开展浅层次的创意教学，在高年段及成人教育利用Python、C++、Java等语言进行深度的智能编程。

编程环境和编程工具是编程教育的重要技术支撑，学生通过运用模块化编程和智能开源硬件技术创造性地设计智能产品，逐步提升创新能力和问题解决能力。封装好的编程模块和便捷化的智能硬件为青少儿编程带来了技术便利，降低了编程难度。目前，国际上无论是面向校内创客课程还是面向校外的创客技能培训课程都巧妙利用了这些开源编程技术，其中经典的是 Scratch和乐高套件。

（二）人工智能融合的创客课程建设

课程是人工智能在创客教育落地生根的重要抓手。创客课程的基本要素包括学习内容、活动项目、学习环境、网络资源和课程评价美国 Intel未来教育运用设计思维的理念为11~15岁的青少年提供课外工程类创客教育体验。课程特点在于运用设计思维系统的问题解决流程和创意启蒙方法引导学生逐步成为创客。

人工智能技术的发展为创客教育提供了先进、可持续发展的课程素材。Exploring robotics是美国设计智能机器人及相关在线课程的教育科技公司，为美国500余所中小学提供创客教育系统的规划和实施方案。该公司设计了机器人体验、机器人编程和系统工程设计与发明三个阶段的渐进式课程。在高中教育中，2018年4月，《人工智能基础（高中版）》教材正式发布，内容涉及图片识别、声音识别、视频识别、计算机写作和深度学习等人工智能技术的原理和应用情景。

在高校层面，美国北卡罗莱纳州立大学从创客空间建设、创客文化辐射、研讨学习、课程资源整合、作品展示分享和主题交流六方面实施学校创客教育体系（陈珊，2017）。从教育表现形态看，创客教育同STEM教育类似，在技术本体难度和整合难度上，可以分为科普教育、嵌入式课程、项目型课程和整合性学科。从科普课程到整合性课程，课程特点呈现学习目标由体验导向转变为能力导向；活动组织形式从大班集体活动转变为小组多维深入研讨；学习环境由开放体验向项目聚焦转变。本文从学习目标构建、活动组织形式、学习环境和适用学段三方面剖析面向人工智能的创客课程建设思路。

科普教育阶段的人工智能创客教育主要以学生理解人工智能基本概念和开展互动体验活动为主。学生需要理解人工智能的发展历史和基本概念；了解人工智能核心技术的功能和服务对象；明确人工智能给社会和人们生活带来的便利。同时，学生需要在与人工智能技术的互动体验活动中感受人工智能的技术魅力。在此阶段，科技场馆和创客空间是学生线下体验活动的重要场所。同时，类似于百度人工智能实验室也为学生提供了线上体验人工智能技术服务。这一阶段的课程主要覆盖K—6年级学生，课程目标以体验为主，理论讲解为辅。

嵌入式课程强调人工智能入门技术与学校校本创客课程的融合。目前，我国各地均在开展以校本课程为单位的创客课程建设，需要学生掌握基本的编程技术以操控人工智能设备。同时，学生需要掌握基本的工程设计思想，了解工程设计的基本规范，掌握核心技能。这个阶段的课程载体以校本课程为主。

学校建设的创客实验室是学生学习活动的线下场所，同时一些线上的开源人工智能编程平台也可为学生提供学习机会。教师可组织定期的线上研讨，与学生讨论课程作品的细节和答疑解惑。课程内容需要视学生的知识储备程度选择，包括但不限于 Scratch编程、App inventor编程、 Arduino编程、Python编程等。课程以工程设计学习模式驱动，在保证培养学生基本编程素养的基础上提升学生工程设计思维和创意思维能力。

项目型课程是嵌入式课程的强化和拓展，强调技术的深入学习和工程设计理念的强化。该阶段的课程需要遴选对人工智能和高新科技感兴趣，同时有较强的技术基础和项目开发经验的学生。学生在教师的带领下深入学习技术，由模块化编程全面转为代码化编程。

同时，教师需要加强学生的项目研发能力和工程设计规范训练。由于这个阶段课程的项目精度和深度继续增大，因此需要整合多方师资合理打造项目。项目需要同时兼备创新型和社会实用性，为后续各类科技竞赛做准备。这一阶段的课程主要在小学、初中和高中的高年段开设，也可以作为大学的普惠性课程。

整合性课程是在项目型课程的基础上，培养学生成熟技术素养和项目研发能力的跨学科课程。该阶段课程主要适用于大学生和研究生。该阶段学生已有较强的跨学科知识基础，但需要继续深入学习人工智能的相关编程技术和项目开发技巧，熟练运用系统设计思维方法实现项目转型升级和产品化。主要学习活动场所是高校创客空间，同时社会性创客空间也是大学生创客活动的重要场所。项目设计与转型升级以及产品化是整合性课程的重要学习目标。该阶段的课程主要服务于学生日后自主创业和生涯规划，是大学双创教育的重要实践平台和人才诞生基地。