AI赋能 全面成长：解锁“三维三层”智能教育的创新密码

大象新闻记者 李书恒 通讯员 李先/文图

为在国家基础教育数字化战略行动深入推进的背景下，人工智能教育已成为中小学培养学生核心素养、赋能教育高质量发展的关键支持。郑州市二七区汝河路小学秉持 “以人为本 和谐发展”的办学理念，坚持“普及奠基、融合驱动、创新引领”的工作原则，自 2019 年起率先布局人工智能教育，通过顶层规划、课程建设、课堂变革与生态培育等多维发力，历经“试点探索—全面推进—融合深化”的阶段性发展，逐步构建起一套符合小学教育规律、彰显校本特色的人工智能教育实施体系，为基础教育阶段有效开展人工智能教育提供了具有参考价值的实践路径。

一、 强化顶层设计与机制保障，构建可持续发展基础

学校将人工智能教育确立为支撑未来人才培养的战略性工程，并将其深度融入学校的整体发展规划。成立了由校长牵头，教学、德育、信息化部门负责人及骨干教师共同组成的专项工作领导小组，负责方向引领、资源统筹与过程督导。学校同步制定《人工智能教育三年行动计划》，明确了“课程开发、师资培养、环境建设、融合应用”四位一体的发展目标与实施路径。在运行机制上，建立了跨学科协同教研制度，定期组织信息科技、科学、数学、美术等学科教师开展联合备课与专题研讨，共同破解技术应用与学科知识融合的实际难题。在条件保障方面，学校持续投入，建成了集开源硬件、3D打印、机器人编程、智能终端于一体的“未来教室”，为课程实施与项目学习提供了必要的实体空间。师资队伍建设遵循“骨干引领、全员提升”的策略：首先选派信息技术、科学等学科的骨干教师参与高层次专业培训，培育校内“种子教师”；继而通过常态化的校本研修、校际观摩、案例分享等途径，逐步提升全体教师对人工智能教育的认知水平和实践能力，初步形成了一支结构合理、富有活力的跨学科教学团队，为人工智能教育的常态化与可持续发展奠定了坚实基础。

二、 构建“三维三层”课程体系，实现全员覆盖与个性发展

课程是教育理念落地的核心。学校遵循小学生的认知发展规律，自主研发并实施了以“基础普及、拓展提升、创新实践”为三个目标维度，与“低、中、高及特长”四个学段层级相结合的“三维三层”立体化人工智能课程体系。

(一)基础普及课程面向全体，重在素养浸润。 确保人工智能教育覆盖1-6年级全体学生，每周安排1课时。低年级(1-2年级)开设《AI趣味启蒙》课程，采用动画、游戏、实物体验等生动形式，引导学生在趣味互动中感知人工智能的存在与应用。中年级(3-4年级)开设《图形化编程入门》课程，借助ScratchJr等工具，通过完成小型故事动画或简单游戏项目，培养学生的基础编程逻辑与问题分解能力。高年级(5-6年级)开设《人工智能基础》课程，适度引入Python语言基础，结合图像识别、语音合成等体验项目，浅显讲解机器学习等核心概念，并引导学生初步思考科技伦理。该层级课程旨在实现人工智能基本素养的全员普及。

(二)拓展提升课程满足兴趣，聚焦能力深化。 主要通过校级社团活动实施。开设“机器人编程”、“无人机飞行”、“人工智能与生活”等主题课程。课程采用项目式学习方式，围绕“设计智能寻线小车”、“规划无人机飞行路径”等具体任务，引导学生以小组形式进行探究与实践，每周开展1-2次。此类课程有效满足了学生的个性化兴趣，重点培养了学生的技术应用能力、团队协作能力与解决实际问题的能力。

(三)创新实践课程瞄准特长，培育拔尖创新潜能。 面向在人工智能领域展现出特殊兴趣和突出潜质的学生，通过“创新项目研究小组”和竞赛专项辅导班实施。课程内容直接对接真实世界问题与高水平科创竞赛，如“世界机器人大赛”、“全国中小学生信息技术创新与实践大赛”等。在骨干教师与外聘专家的联合指导下，学生围绕“智慧校园节能系统”、“基于AI的智能花盆”等真实课题，开展跨学科、长周期的项目研发。近年来，学生累计完成各类创新作品100余件，其中28件获得国家实用新型专利，充分体现了创新实践课程的育人成效。

三、 深化与学科教学融合，推动课堂教学范式变革

学校坚持“人工智能技术服务于教育教学质量提升”的根本导向，积极探索其在语文、数学、科学等基础学科中的深度应用，以技术赋能课堂教学范式革新。

(一)在语文教学中，融合AI技术创设沉浸式学习情境。 例如，在《古诗三首》教学中，借助AI生成技术(数字人物、虚拟场景)生动还原诗歌创作的历史背景与意境，增强学生的情感体验与文化理解。在《海底世界》教学中，利用AI图像生成技术动态呈现深海奇观，提升阅读教学的直观性与趣味性。此外，引入Pepper机器人开展“古诗文考级”活动，机器人能够自动识别学生诵读的准确度与流畅性并进行即时反馈与评分，使传统文化学习过程更具互动性与挑战性。

(二)在数学教学中，借助AI工具化解抽象难点并实现精准辅导。 例如，在《立体图形的认识》单元，利用AI三维建模工具，将抽象的几何图形转化为可旋转、可拆解的立体模型，有效帮助学生建立空间观念，突破学习难点。在《统计与概率》教学中，引导学生使用AI数据分析工具快速处理大量数据、生成多样化统计图表并发现规律，使学生能将更多精力集中于数据分析思维而非繁琐计算。同时，引入AI智能学习平台，该系统能够自动批改作业、生成个性化学情分析报告，并依据学生薄弱点精准推送微课视频与练习题目，为实施差异化教学、落实因材施教提供了有力支持。

(三)在科学教学中，拓展AI技术应用以支持探究实践与创新思维培养。 引导学生运用人工智能图像识别技术，对校园内的动植物进行识别、分类与建档，建立校园生物数据库。指导学生利用各类传感器与物联网设备，持续采集环境温度、湿度、光照、空气质量等数据，并利用AI进行趋势分析与可视化呈现，开展深入的环保科学探究。此外，组织学生开展“AI智能灌溉系统”、“智能学习桌设计”等跨学科项目式学习，学生在项目中需要综合运用编程、工程、科学等多学科知识进行方案设计与原型制作，有效培育了学生的计算思维、工程思维与创新实践能力。

四、 科创竞赛成果丰硕，总结经验带动辐射

经过数年系统化推进，学校人工智能教育取得了显著成效。学生层面，信息素养、计算思维与创新能力得到普遍提升。近年来，学生在各级各类人工智能相关竞赛活动中累计获得国际奖项1项、国家级奖项1项、省级奖项8项、市级奖项5项，取得国家实用新型专利28项，这既是学生创新成果的集中体现，也是育人成效的生动印证。在区域引领方面，学校通过承办区、市级观摩研讨活动，开放“未来教室”与校本课程资源，为区域内兄弟学校提供师资培训与经验分享，其构建的课程体系与融合教学模式产生了积极的示范辐射效应，为区域协同推进人工智能教育贡献了“汝河智慧”。

汝河路小学将继续深化人工智能教育实践，努力为培养适应未来社会发展的创新型人才奠定更为坚实的基础。