- 收藏
- 加入书签
基于STEAM理念的乡村小学人工智能校本课程的设计与开发
摘要:在当今时代,人工智能飞速发展,已然成为全球科技创新的核心驱动力,教育作为培养未来人才的关键领域,必须顺应这一科技发展潮流,将人工智能教育融入其中,以培养学生的人工智能素养和创新能力,使其能够适应未来社会的需求。本研究致力于将先进的STEAM 理念与乡村小学教育紧密结合,探索在资源受限环境下实施跨学科、项目式教学的有效路径与模式,构建乡村人工智能教育课程体系。本研究旨在促进教育公平,让乡村学生也能享有接受前沿科技教育的机会,通过开发易用、有趣、与生活紧密相关的课程,激发乡村学生的好奇心、创造力和数字胜任力,为他们未来的学习和生活奠定坚实基础 。通过课程开发与实施过程,培训并提升乡村教师的信息科技素养和跨学科教学能力,为其专业发展注入新动能。从“乡村视角”切入人工智能课程开发,课程设计强调与乡村生活场景,如智慧农业、乡村环保、民俗文化传承等相结合,开发“接地气”的PBL 项目,让学生在学习人工智能的同时,增进对家乡的认知与情感。
关键词:人工智能;校本课程;乡村小学;STEAM 理念
一、STEAM 教育与人工智能教育趋势
(一) STEAM 教育
STEAM 教育是一种高效的教育模式,其利用跨学科教学法,以现实问题为基础,传授科学、技术、工程、艺术、数学等领域的知识,从而引导学生快速适应社会生活,有效培养学生适应未来社会的能力[1]。近年来,我国政府不断出台相关政策鼓励素质教育的发展,为STEAM 教育的兴起提供了强有力的支持。2016 年,教育部在《教育信息化“十三五”规划》中正式提及STEM 教育,并鼓励有条件的地区积极探索信息技术在跨学科学习中的应用[2]。2025 年4 月,教育部等九部门联合印发《关于加快推进教育数字化的意见》,这是中国STEAM教育发展史上的里程碑文件[3]。该意见明确要求“加强人工智能等前瞻布局,探索推动思政、科学教育、美育、心理健康等领域专题大模型的垂直应用”,首次将人工智能与 STEAM 教育深度融合上升为国家政策。在具体实施路径上,意见提出了“教学管评研”体系智能化升级的具体措施,包括支持学生个性化学习、教师智能备课、课堂人机协同、学情智能分析等,为STEAM 教育的智能化转型提供了清晰的行动指南。STEAM 教育强调不同学科间的联系与整合,鼓励学生从多个角度思考问题,将各领域知识融合起来,以更全面的方式理解和解决问题。并且鼓励学生通过实验、制作和项目实践来学习知识,让学生亲身体验知识的应用过程,提高实践能力。
(二) 人工智能教育
在科技迅猛发展与政策大力推动的双重作用下,人工智能教育近年来迅速崛起,成为全球教育领域的焦点。随着各国对人工智能战略地位的高度重视,一系列鼓励性政策相继出台,我国发布《教育强国建设规划纲要(2024-2035 年)》,强调人工智能在教育领域的前瞻布局,为人工智能教育的发展提供了坚实的政策基础[4]。技术层面,深度学习、自然语言处理等人工智能技术的日益成熟,也为其在教育场景的广泛应用提供了可能。中小学人工智能教育的普及是国家科技战略的 前瞻布局。国务院发布的《新一代人工智能发展规划》进一步明确了利用智能技术加快推动人才培养模式和教学方法改革的战略方向[5]。在实现个性化学习上,它通过对学生学习数据的全方位分析,包括学习习惯、知识掌握情况、兴趣爱好等,精准定位每个学生的学习特点与需求,进而定制专属学习方案,真正做到因材施教。
二、乡村小学教育生态调研
(一)学校现状
1.基础设施
依托延边州教育信息化建设成果,服务的乡村基地校均已完成基础办学设施的标准化改造,两所学校均接入高速互联网,实现“千兆到学校、百兆到桌面”的网络覆盖,多媒体终端教室配备率符合区域平均水平。但相较于城区学校,仍存在专用设备短板,人工智能教学所需的高性能计算机、编程器材等配备不足,部分现有设备存在老化卡顿问题,难以满足人工智能实操教学的流畅开展,专用功能教室的数量和专业化配置也有待补充。
2.资源分配
城乡教育数字化鸿沟主要体现在优质资源供给与应用能力上。延边州虽搭建了教育资源公共服务平台,但优质师资、人工智能教学相关的精品课程和教研资源仍集中在城区学校,乡村小学难以获得实时同步的优质指导。在资源应用层面,乡村教师数字化教学培训多聚焦基础操作,针对人工智能课程的专项培训不足,导致现有数字资源利用率有限。此外,乡村学生接触人工智能相关课外拓展资源的渠道较少,缺乏城区学生可及的科技场馆、线上线下研学等资源支持,在数字化实践体验和创新思维培养上存在差距,需通过校本课程开发弥补资源分配不均的问题。
(二)学生现状
本次分析基于 19 名乡村小学生的人工智能素养测评数据,从数字意识、协同计算思维、数智化学习与创新、智慧社会责任四个维度展开评估,采用5 分制评分体系(1 分=非常不符合,5 分=非常符合)。小学生人工智能素养总平均分为3.70 分,处于中等偏上水平。各维度表现呈现明显差异,整体呈现“责任意识强、应用能力弱”的特点。详见图1。
图1 学生人工智能素养调查现状

数字意识维度是人工智能素养的基础维度,核心衡量学生对人工智能的概念、功能、技术原理及应用场景的认知程度。该维度平均分 3.66 分,展现出基础知识较好,深度理解不足特点,学生整体处于“入门级”向“进阶级”过渡阶段。
协同计算思维维度聚焦学生运用人工智能技术解决实际问题的能力,是连接人工智能认知与实际应用的关键维度。该维度平均分为3.48 分,在四个维度中排名最低,整体呈现“应用意愿强、实践能力弱、工具认知浅、协同水平低”的显著特征。
数智化学习与创新维度衡量学生运用人工智能工具辅助学习、探索新技术、开展创新实践的素养,是人工智能素养中体现“发展潜力”的关键指标。维度平均分为 3.67 分,整体呈现“探索意愿强、辅助应用浅、创新思维弱、个体差异大”的特点。
智慧社会责任维度聚焦学生在人工智能使用过程中的伦理认知、规则意识、隐私保护和学习态度。该维度平均分为3.97 分,在四大维度中排名最高,整体呈现“规则意识强、学习意愿高、隐私保护弱、认知有盲区”
的特点,这得益于学校德育与家庭引导,但学生在隐私保护等伦理细节上仍需加强。
综上,乡村小学生人工智能素养基础良好,有较强学习意愿与规则意识,但在深度知识、工具应用、创新实践上存在短板,且维度发展不均衡、个体差异大。这既与乡村信息资源有限、优质教育供给不足相关,也反映出当前教学“重概念轻实践”的问题,为后续校本课程开发指明了方向。
(三)学习需求调研
本次调研聚焦延吉市两所服务基地小学,结合延边地区教育信息化推进现状,通过类比同类乡村学校调研数据与本地教学特征,梳理学生对人工智能技术的认知盲区与兴趣热点。学生主要存在的认知盲区包含对人工智能的概念界定模糊、应用场景缺失和实操体验空白。学生对于人工智能更多的了解只是在手机的智能助手,智能机器人等具象产品,不能够列举更多的人工智能产品,也不清楚人工智能的产生以及发展历史。
本研究在开发校本课程过程中会更加注意以下兴趣热点:一、生活关联类应用。对人工智能与日常场景结合的内容兴趣浓厚,如智能农业工具(贴合乡村生活)、人工智能辅助学习软件(解决课业难题)等实用性技术。二、动手实践类项目。会设计更多具象化实践活动,如简易编程机器人组装、人工智能绘画设计民族纹样、智能传感器制作等,让学生在动手实践过程中体验人工智能带来的乐趣并培养学生的动手操作能力。三、乡土适配型创新。关注人工智能在本地场景的落地可能,如“人工智能推广宣传家乡”“应用智能工具制作电子民族工艺品”等具有地域特色的内容。
三、课程开发核心内容设计
(一)开发原则
1.本土化原则
本土化原则强调将人工智能校本课程与乡村独特的环境、文化和生产紧密相连,让课程内容深深扎根于乡村的土壤,使学生能够在熟悉的情境中感受人工智能与生活的紧密联系。核心是让人工智能教育融入乡村生活场景,建立知识与本土环境的联结。课程设计需深度挖掘乡村特有的生产生活资源,将人工智能基础原理与农业生产、日常起居、本土文化等乡村学生熟悉的场景相结合,让抽象的人工智能知识转化为可感知的生活应用。
2.实践性原则
实践性原则聚焦低成本、易操作的活动设计,让乡村学生在实操中掌握人工智能基础技能。课程以动手实践为核心,选取无需专业器材、材料易获取的活动形式,避免复杂实验或高成本项目。通过简易编程工具、设计符合乡村学校条件的实践任务,注重过程体验而非成果精度。实践活动强调与乡村生活需求的结合,引导学生运用人工智能基础思维解决身边简单问题,通过拆解任务、动手操作、复盘优化的流程,培养实操能力和问题解决意识,确保所有实践内容在普通乡村学校的场地、设备和经费条件下均可顺利开展。
3.素养导向原则
素养导向原则在乡村小学人工智能校本课程中占据着核心地位,它以培养学生适应未来社会发展的人工智能素养为根本目标,致力于让学生在知识、技能、思维与价值观等多个维度实现全面发展。在课程实施过程中,注重培养学生敏锐的数字意识。引导学生关注身边的人工智能现象,从对信息的敏感性上升到对人工智能技术的敏感性,对平台、工具、资源的敏感性,对生成式人工智能所生成内容的价值和可靠性的判断力。 在学习人工智能技术的过程中,引导学生思考技术对社会、环境和人类生活的影响。
(二)开发特点
1.零基础
考虑到小学生的知识储备和认知能力有限,课程在内容设置上需由浅入深、循序渐进。从简单易懂的人工智能概念入手,通过介绍生活中常见的智能设备,让学生初步认识人工智能,了解其能实现的功能,如语音交互、图像识别等,而不是一开始就深入到复杂的算法和理论。逐步引入一些基础的编程知识,像以Scratch 图形化编程工具为例,学生只需通过拖拽图形化模块,就能轻松编写简单的程序,实现角色移动、动画效果等功能,从而让学生在轻松愉快的氛围中初步接触编程逻辑,为后续学习人工智能相关的编程知识奠定基础。对于一些基础薄弱或对科技课程缺乏自信的学生来说,零基础、低门槛的课程能够让他们轻松入门,避免因难度过高而产生畏难情绪,从而逐渐培养他们的学习兴趣和自信心。
2.贴近生活
人工智能已悄然融入日常生活的方方面面,让生活变得更加便捷、智能和高效。在人工智能校本课程中,贴近生活的教学内容和方式,能让学生真切感受到人工智能并非遥不可及的高深技术,而是与自己的生活息息相关,从而增强他们学习人工智能的兴趣和动力。贴近生活的课程内容对学生理解和应用知识有着显著的帮助。学生在生活中遇到类似的问题时,能够运用所学的人工智能知识进行分析和解决,提高他们的知识应用能力和解决实际问题的能力。
3.跨学科融合
人工智能作为一门综合性技术,涉及数学、计算机科学、统计学、心理学等多个学科领域。在人工智能校本课程中,跨学科融合是培养学生综合素养和创新能力的重要途径。基于STEAM 教育理念,跨学科融合的课程对培养学生的综合能力和创新思维有着深远的意义。在面对实际问题时,学生能够运用不同学科的知识和方法,进行综合分析和解决。跨学科融合还能够激发学生的创新思维,不同学科的知识碰撞和融合,往往能够产生新的创意和想法,培养学生的创新能力和实践能力。
4.注重体验而非深究
小学生的认知发展尚处于具象思维向抽象思维过渡的阶段,对于复杂的理论知识理解起来较为困难。因此,人工智能校本课程注重学生的实践体验而非理论深度,让学生在亲身体验和实际操作中感受人工智能的魅力,激发他们对这一领域的兴趣和探索欲望。当他们亲自参与到项目和实验中时,抽象的概念和原理变得更加具体和生动,学生可以通过实际操作和观察来验证所学知识,从而加深对知识的理解和记忆。这种学习方式还能极大地提高学生的学习积极性和主动性。注重体验的学习方式还有助于培养学生的创新能力和实践能力。
四、人工智能校本课程开发实例
本课程基于《中小学生成式人工智能使用指南(2025 年版)》合规要求,深度融合STEAM 教育理念与延吉地区长白山生态、乡村生活场景等地域特色,专为服务基地校四年级学生量身打造。课程总计20 课时,分秋季、春季两学期实施(每学期10 课时),以“低成本普惠、项目驱动、文化浸润”为核心原则,适配乡村小学有限的硬件资源与教学场景。课时内容安排具体见表 1。
表1 两学期课程安排

课程聚焦人工智能基础素养启蒙,通过“认知人工智能功能—体验人工智能应用—实践人工智能创意—解决乡村小问题”的进阶路径,涵盖人工智能图像识别、文本制作、创意生成等核心内容,同时贯穿朝鲜族农乐舞、家乡美食等地域文化符号与表达渗透。教学中以教师端工具演示为引导,搭配手工创作、情景模拟等低成本实践形式,规避复杂硬件依赖,既落实“人工智能辅助教学不代劳”的合规要求,又让学生在感知人工智能与家乡、生活紧密关联的过程中,培养创新思维、跨文化认知与解决实际问题的能力。详见表2。
表2 秋季校本课程内容安排


两学期课程以乡村学生的认知特点和生活环境为出发点,将人工智能技术与农业场景、乡村生活深度结合,通过“情境导入—自主探究—操作实践—展示分享—总结提升”的教学模式,让学生在“做中学、玩中学”中掌握基础编程技能、硬件搭建方法,逐步培养计算思维与创新意识。通过适配乡村学校的硬件资源、简化技术难度、强化生活关联等方式,破解了乡村人工智能教育落地的资源局限与认知壁垒。学生在农田避障小车、田间循迹编程等贴近生活的项目实践中,不仅提升了跨学科知识应用能力与动手操作能力,更激发了对科技赋能乡村发展的探索热情,实现了知识学习与素养培养的双重目标。
五、结论
基于 STEAM 理念的乡村小学人工智能校本课程,以本土化、实践性、素养导向为核心,精准对接乡村教育生态与学生需求。课程通过生活化场景、趣味化实践与乡土文化融合,有效弥补了乡村人工智能教育的资源短板,助力学生补齐技术应用与创新实践的能力短板。课程的设计与开发,不仅让乡村学生享受到公平的前沿科技教育,更推动了乡村教师跨学科教学能力的提升。未来,可进一步优化课程内容与教学模式,结合乡村教育数字化发展动态补充新的实践项目,加强校际资源共享与教研交流,让人工智能教育持续扎根乡村土壤,为乡村学生的全面发展与乡村教育的高质量发展注入持久动力。
六、参考文献
[1] 邹月卫 .STEAM 视角下科技教育创客活动中产品设计教学实践研究:以 Arduino+3D 打印应用为例[J].中国信息科技教育,2023(1):68-70.
[2] 教育部关于印发《教育信息化“ 十三五” 规划》的通知[J]. 中华人民共和国国务院公报,2016,No.1571(32):52-58.
[3] 教育部等九部门关于加快推进教育数字化的意见 [J]. 中国教育信息化, 2025, 31 (04): 3-8.
[4] 中共中央国务院印发《教育强国建设规划纲要(2024—2035 年)》[N]. 人民日报, 2025-01-20 (006).
[5] 朱珂,卞茗慧,张瑾. 在线协作知识建构情境下多智能体促进观点涌现的机制研究[J]. 远程教育杂志,2025,43(2): 74-84.
京公网安备 11011302003690号