随着智能化时代的到来,人工智能深入到人们生活的各领域。培养人工智能方面的相关人才,提供合适的教育,是各国教育的重要课题和使命。将人工智能引入K-12学校教育的课堂,中小学生接受人工智能技术知识,为未来成为人工智能人才奠定坚实的基础。目前中小学信息技术课堂以及综合实践活动等涉及的图形化编程、开源软硬件技术对人工智能的教学起到了一定程度上的推动作用,中小学的人工智能教育经历从无到有,正逐步进入快速发展的时期,但是开展高质量的中小学人工智能教育,是当前学校和教师面临的挑战,缺乏一定的理论实践指导。设计型学习的核心特点是迭代性和设计性,是一种强调学生做中学的探究式学习方式,将STEM教育理念融入到设计型学习当中,培养学生融合跨学科知识解决问题的能力。因此,将设计型学习与STEM教育理念相结合作为人工智能的教学的一种新方式,对于解决当前中小学人工智能教育问题具有重要意义。本研究以腾讯扣叮、儿童机器学习平台作为人工智能教学的实施载体,综合运用文献研究法、问卷调查法整理相关理论依据。首先,通过对相关文献的梳理分析,整理了设计型学习、STEM教育以及人工智能教育的相关理论,总结了其国内外的发展现状并对小学人工智能教学现状进行分析。其次,在分析整理设计型学习与STEM教育理论的基础上对设计型学习与STEM教育进行适切性分析,结合小学人工智能教学的特点分析设计型学习与小学人工智能教学活动顺利开展的可行性,指出在小学人工智能课程中运用设计型学习模型为支撑,以STEM教育理念为指导具有一定的契合性。继而参考设计型学习的两个典型操作模型,确定基于设计型学习的小学人工智能教学案例设计理念,进而初步构建了基于设计型学习的小学人工智能教学案例框架。该教学案例框架以设计型学习与STEM教育理念为指导,从教学活动模型设计、案例设计与实施再到教学反思与改进的过程构建人工智能教学模式。选择腾讯扣叮与儿童机器学习平台作为人工智能教学实施载体,一方面是因为其操作简单,学生易于操作理解,灵活性高;另一方面是学生在该平台上进行动手操作,能够激发学生学习人工智能的兴趣和好奇心,提升解决问题和创新设计的能力。随后在济南某小学进行教学设计与实践,依据初步构建的基于设计型学习的小学人工智能教学案例模型设计并实施了三个相关的人工智能教学案例,分别是案例一“表情识别”、案例二“智能照片分类器”和案例三“智能垃圾分类”。文中首先对案例一和案例二的教学案例进行分析,在每个案例的教学实践中及时从科学、技术、工程、数学及问题解决方面进行教学反思总结,修正该教学模式。随后将最终形成的教学模式应用到案例三的教学实践当中,通过学生借助学习平台,经历探究、构思和反思环节,不断探索问题、自主探究、解决问题、设计作品,提高学生问题解决能力。最后,教学结束后教师通过问卷调查、学生访谈、学生个人评价表、课堂观察量表以及教师评价等方式分析检验人工智能教学实施效果,并针对相应问题提出了基于设计型学习的小学人工智能课程教学运用的相关建议,为教师后续开展人工智能课程提供一定的参考和借鉴。研究结果表明,将设计型学习方式应用到小学人工智能教学中具有一定的可行性。基于设计型学习的小学人工智能教学模式能够培养学生的问题解决能力、积极的学习态度以及跨学科知识整合的能力,激发学生学习人工智能的兴趣,使学生完成有意义学习,这将为小学阶段人工智能课程的实施提供可参考的教学案例,对培养学生问题解决等综合能力具有重要意义。