基于人工智能·创客课程的高中综合实践活动实施策略

摘要：本文旨在探讨在高中阶段开展基于人工智能·创客课程的综合实践活动的有效实施策略。作者诠释了人工智能·创客课程的概念；分析了在高中学段开展此类活动的优势与局限；提出了具体的实施策略，以期为教育工作者提供实践指导，使学生通过综合实践活动平台，在人工智能与创客领域进行深度学习。

关键字：人工智能，创客课程，综合实践活动，创新教育

引言

随着我国的建设进入“十四五”规划的新阶段，人工智能的应用与工程思维的培养成为推动教育创新的重要动力。创客教育以创新思维和实践能力为核心，是工程思维培养的最佳路径之一。将人工智能融入创客课程所形成的人工智能·创客课程，可以为高中阶段的综合实践活动构建广阔的探索空间。学生在实践中掌握技术，形成工程思维，强化发现与解决问题的能力。同时，课程实施也需要面对师资、场地、器材等困难。

一、人工智能·创客课程的概念

人工智能课程包含硬件原理与应用、程序编写与项目开发、人工智能算法及大模型训练等内容。创客课程强调创意表达、技术设计、动手操作和自主创新，旨在培养学生的实践能力和创新思维。创客课程与人工智能的有机结合，可以形成一种新的教育路径，让学生在学习创意表达的同时，掌握人工智能工具和技术，即人工智能·创客课程。例如智能家居、智能工厂、智能校园的设计以及验证方案的实施和模型的制作。这样的整合拓宽了创客课程的主题，深化了创客课程的应用，同时为人工智能教育的落地提供了量身定做的应用平台。

二、在高中学段开展综合实践活动的优势与局限

综合实践活动旨在培养学生的多方面能力，包括问题解决能力、团队协作及批判性思维，[1] 帮助学生在复杂的任务中找到最佳解决方案，形成自主应对复杂问题的能力。[2]

在高中阶段开展综合实践活动有三大优势：一是学生科学素养基础较高，自主学习能力较强。综合实践强调学生的自主合作学习，在基础教育的各个阶段中，高中学生拥有基于知识背景和实践经历的基础优势。二是科学与技术类课程教学内容更多，研究课题选择更丰富。综合实践活动开展的难点之一就是选题，而高中课程为综合实践活动的选题提供了大量素材，让综合实践活动能够与学科教学相融合，这是高中阶段的学科优势。三是与科研院所联系更紧密，技术力量更强。高中是大学的人才培育基地，且往往是科研院所的重点科普对象，因此往往高中的综合实践活动项目能够得到更多的来自科研单位的技术支持，这是高中的资源优势。

同时，在高中开展综合实践活动也有三大局限：一是课时难以保障。高中三年，师生都在全力为高考积极准备，加上要兼顾的学科多，难度大，很难专门安排课时作为综合实践活动的专用时间。二是专任教师稀缺。综合实践学科教师的的专业技术体系建设仍不完善，而不与高考挂钩的学科地位，也让综合实践专任教师的缺口，迟迟得不到填补。三是缺乏成熟路径。由于没有固定教材，没有考试大纲，综合实践活动的开展缺乏成熟规范的引导，内容、场室、器材也不统一，高水平开展的难度很大。

三、在高中综合实践活动中引入人工智能·创客课程的收益与挑战

在高中综合实践活动中，引入人工智能·创客课程，可以得到显著收益。一是提供自主研究的必要工具和技能，掌握足够的技术以后，学生解决问题的思路会更加灵活，更加清晰。二是提供规范统一的基础学习内容，有效改善学生管理、教育资源准备的问题。三是提高综合实践活动的技术水平，通过高技术水平的创意物化，将综合实践活动的收益外化显现，让学生看到进步，让老师和家长看到成果，从而强化学生学习的动力。

与此同时，开展基于人工智能·创客课程的综合实践活动仍需解决诸多问题。一是师资力量不足，大多数高中缺少具备人工智能和创客课程背景的专业教师。二是硬件和软件资源有限，人工智能·创客课程需要大量的技术设备和支持软件，很多学校难以提供满足课程需求的支持设施。三是学生存在基础能力上的差异，对于这种有技术难度的学习内容，学生容易出现分化，影响学习效果。

四、基于人工智能·创客课程的综合实践活动实施策略

实施基于人工智能·创客课程的综合实践活动，需要从课程规划、师资建设、硬件支持等方面着手。以下是具体的实施策略。

（一）课程规划

1.目标明确：课程设计以培养学生的实践技能、创新能力和跨学科综合应用能力为核心。每一单元的教学目标具体且教学效果能被显化以便评价，例如，学生需完成一个具有实用功能的人工智能项目，如智能感应器或自动分类系统，以展示其对人工智能技术的应用理解和动手能力。[3]

2.软硬结合：课程内容应包含对硬件设备的认识与应用，亦包含对软件工具的使用和计算机程序的编写。例如，可以用电脑对建筑进行3d建模；可以运用激光雕刻机切割零件并组装作品硬件结构；可以利用C语言或Python语言等平台编写应用程序。

3.分层教学：将结构设计、编程设计、电子制作、项目开发等学习内容有机整合，然后根据学生的技术基础分层教学。条件允许时，对不同阶段的学生分班教学，完整学习本阶段应掌握的内容。若不具备分班条件，可按照项目中各部分的难易程度拆解任务，让不同阶段的学生专攻符合其能力水平的学习内容，再通过小组合作，在协作中相互学习。

4.重视实践：在基础知识积累同时，重视动手操作能力的培养，每位同学都应该获得自己动手操作的机会。学习的内容应能够用于解决实际问题，且学生需亲身经历这一过程。

5.多元评价：在评价学生的学习效果时，应注意过程性评价与总结性评价相结合，自我评价与他人评价相结合，定性评价与定量评价相结合，同伴评价与教师评价相结合，让学生通过评价获得提升学习动力的正向反馈。教师也应根据学生获得的评价以及学生对课程的评价，及时调整教学策略。

（二）师资建设

组建团队：整合信息技术、通用技术、劳动等技术学科以及其他学科教师，建立一支专兼结合、能力互补的教师团队。

教师培训：通过专题教研、集体备课、专家指导、听课评课等方式，提升教师在系统思维、技术设计、工具使用、编程调试方面的能力。

双师课堂：外聘专业技术人员或科研院所专家、业内名师为学生授课，本校教师负责学生管理，以此解决前期教师专业性不足的问题。本校教师团队在授课的过程中学习，逐渐成长至可以独立开课。

（三） 硬件支持

课程的实施需要专门的实验室支持和设备供应，如单片机、传感器、机器人组件、3D打印机及相关软件环境（如Python编程环境和机器学习库）。学校应确保实验室能够满足课程需求，提供可供学生使用的硬件和软件资源，使其能够完成项目设计与实现。[4] 以上场室和设备可以通过申报专项经费争取。同时应争取专用课时，包括而不限于校本课程、科技社团活动、竞赛培训等方式。

结语

在高中开展基于人工智能·创客课程的综合实践活动，不仅能够提升学生的学科知识应用能力和创新精神，且可以有效匹配未来社会对拔尖创新人才的需求。尽管在实施中存在师资力量、资源和时间安排等方面的挑战，但通过合理的实施策略，可以让人工智能·创客课程与综合实践活动相得益彰，在高中阶段的人才培养中发挥重要作用。

参考文献

[1]李芳. 人工智能赋能创客教育：开启学习新时代 [J]. 河北教育(德育版), 2024, 62 (06): 44-45.

[2]戴建浜. 基于项目式学习的创客课程设计开发与实践研究 [J]. 教师, 2024, (03): 108-110.

[3]林秀烟. 引入人工智能创客教育培养学生创新思维和实操能力 [J]. 读写算, 2023, (17): 116-118.

[4]张欢,袁军. 基于CiteSpace的中小学创客教育研究现状、热点、趋势可视化分析 [J]. 中国教育技术装备, 2023, (10): 15-20.

作者简介:周寅博（1986.02-），男，汉族，广东省佛山人，广州协和学校，硕士研究生，中学一级教师，研究方向:综合实践。