三阶六维贯通成长 人工智能精准驱动——沧州市重庆路小学人工智能教育的实践探索与范式构建

来源:《中小学教育》杂志2026年5月上 作者:

沧州市重庆路小学  张树昌 于秀娟 林芳语  沧州市建华小学  王梦

【摘要】随着人工智能技术的飞速发展，培养小学生的人工智能素养与创新思维，已成为新时代教育改革的必然趋势。在实践中，许多学校面临着育人理念模糊、课程体系割裂、专业师资匮乏、实践场景单一等共性挑战。沧州市重庆路小学以破解现实难题为出发点，逐步形成了一套以理念为引领、以课程为核心、以师资为支撑、以评价为保障的人工智能教育实践体系，致力于为每一位学生播下科学的种子，做好拔尖创新人才的早期培养。

【关键词】人工智能教育；多学科融合；家校社协同；项目式学习

一、理念构建：“三纵五横”育人理念的系统支撑

（一）“三纵”贯通：形成“根深、叶茂、果硕”的成长链

1.学校教育为“主根”：学校要做好统筹和引领工作，配备人工智能创客教室，配置航空航天、无人机操作、机器人、AR体验、编程、3D打印等六大展区校内科技馆。研发《开源人工智能物联网教学校本教材》，形成“空间+课程”双支撑的育人阵地。以家庭教育为“侧根”，延伸教育场景，通过“家庭小发明”“AI作品亲子共创”等活动，让人工智能教育从校园走向家庭。

2.将适合学生个性发展的创客、人工智能课程作为“叶”，开设各类人工智能特色社团，让学生在适配的教育中枝繁叶茂。

3.将学生综合素养提升的“地下果”与赛事佳绩的“枝头果”并重，学生在项目式学习中锤炼团队协作、创新思维等核心素养，同时累计斩获各级科技赛事奖项1000余项，屡获佳绩，实现全面发展。

（二）“五横”融合：践行“五位一体”的沉浸式育人模式

1.与学校文化相结合：深度挖掘本地的“运河文化”，学生开展“利用激光割与3D打印技术改进大运河谢家坝模型”项目，让传统与现代碰撞出新活力。

2.与社会实践相结合：学生走进湿地公园，利用传感器进行水质数据监测；深入田间地头，设计简易的智能灌溉装置，解决真实问题。

3.与多学科教学深度结合：以项目式学习为抓手，推动多学科联动，开展传统粮仓支架设计、绿色智慧小屋、折叠应急桥设计、风力提升装置等项目，侧重学生动手能力和思维的提升，让学生像科学家一样记录数据，像工程师一样解决问题。

4.与社会专业资源相结合：与沧州师范学院建立深度合作，聘请高校教授担任课程顾问；引入希沃、科大讯飞等企业的技术力量与课程资源；联合沧州航空运动协会开展专业培训。构建起“高校引领、企业助力、协会支持”的开放式资源协同网络。

5.与学生认知发展规律相结合：依据皮亚杰的认知发展理论，针对不同年级开发相应的的人工智能课程：低年级以具象感知和游戏化体验为主；中年级侧重具体运算和项目探究；高年级则鼓励形式运算和系统创新。让每个孩子都能在“最近发展区”内获得成功的体验。

二、实践路径：“三阶六维”教学模型的精准实施

在“三纵五横”理念的导航下，进入课程与教学改革的“深水区”，研发并实施“三阶六维”人工智能教学模型，将理念转化为每一节扎实的课堂。

（一）模型内涵：一个结构化、可操作的教学引擎

“三阶”：指课程内容的纵向分层，基于“科普（知其然）→科研（知其所以然）→科创（创其未然）”的逻辑，对应学生“基础启蒙→进阶探究→高阶创新”的能力发展阶梯。

“六维”：指课堂教学的横向流程，即“情境入境（创设真实问题场景）—问题驱动（聚焦核心挑战）—方案设计（协同规划路径）—动手实践（迭代制作原型）—分析论证（评估优化方案）—展示迁移（分享应用拓展）”。这是一个完整的探究循环，确保学习是深度的、建构的，而非浅尝辄止。

（二）分层实践：从启蒙到创新的成长阶梯

基础启蒙层（1—2年级）：游戏化感知，播种好奇的种子

课程以游戏化、故事化、卡通化为主。例如，在AI初体验中，通过拼装卡通机器人教具认识传感器、电机等组件，借助“机器人找朋友”游戏传递“指令与执行”逻辑，做好人工智能通识课教育。在趣味科学实验区，通过“彩虹糖扩散”“鸡蛋跳水”等32场趣味实验，让学生直观理解溶解、惯性等原理，学生实验日记完成率达98%，主动提问率较入学时提升75%。

进阶探究层（3—4年级）：项目式学习，锻造思维的利器

整合编程、创意机器人、无人机操作、航模制作等社团，推行项目式学习路径。学生根据具体的问题导向，面对“设计一个能自动巡线运输货物的机器人”、“编程让无人机对校园绿植进行定点拍照”等具体挑战。在此过程中，他们主动学习并应用齿轮传动、杠杆原理、图形化编程、传感器数据读取等知识，经历从设计草图、搭建调试、程序编写到测试优化的完整工程流程，不断尝试与迭代成为课堂的常态，解决问题的能力在一次次“调试—失败—再调试”中得到了淬炼。

高阶创新层（5—6年级）：赛事化攻坚，培育创新的火种

选取天赋异禀的学生成立“赛事攻坚队”，对接“全国师生数字素养提升实践活动”、“全国青少年航天创新大赛”“世界机器人大赛”等赛事，完成“积木机械臂”搭建与调试，融合传感器技术设计“校园垃圾分类辅助机器人”，开发“智能灌溉系统”作品，磨炼星际探索机器人挑战赛，完成“火星基地”研发等活动，为学生搭建展现自我的舞台。在此阶段，技术攻关、团队管理、文档写作、成果答辩等综合能力得到全面锻炼。

三、成效经验：多维成果彰显范式价值

经过系统实践，学校人工智能教育取得了显著成效，并凝练出可借鉴的经验。

（一）学生成长与赛事成果双丰收：人工智能课程覆盖全校2740名学生，年活动超120场。学生累计获国际奖项21项、国家级53项、省级89项、市级308项，总获奖超1000人次。更重要的是，学生在项目实践中表现出的协作、沟通与创新思维等核心素养能力有了显著提升。

（二）“分层+社团”实现精准施教：“三阶六维”模型确保了人工智能教育与学生认知规律的精准匹配。各学段学生兴趣保持率达90%，较传统模式提升40%，实现了“基础启蒙→进阶探究→高阶创新”的梯度成长。

（三）“师资联动+科研引领”强化专业支撑：通过聘请高校专家、建立校内工作室、吸纳实习教师，构建了“高校专家+校内骨干+新生力量”的复合型团队。同时，在人工智能教育方面成功立项一项省级、五项市级课题，实现了“研教互促，以研提质”。

四、结论与展望

沧州市重庆路小学的探索表明，小学阶段的人工智能教育成功关键在于系统化的理念设计、结构化的课程体系、场景化的学习方式以及协同化的资源支撑。学校通过“三纵五横”理念与“三阶六维”模型的实践，有效提升了人工智能教育的育人质量。未来，学校将继续在多元评价体系构建、跨学科课程融合以及资源平台共享等方面深化改革，致力于将实践范式打磨得更加完善，为培养适应智能时代的创新型人才贡献更多的基层智慧与可行路径。