随着人工智能时代的到来,编程教育和STEM教育逐渐进入基础教育领域,而Python作为一种人工智能基础语言也逐渐受到关注,许多中小学也开始选择Python进行编程教学。在人工智能时代,如何将人工智能与中小学信息技术学科相融合,达成人工智能时代的人才培养目标?如何合理运用人工智能,借助STEM理念培养学习者的“5C”能力?基于此,本研究构建了人工智能背景下初中编程STEM教学模式并开展了教学实践,旨在为人工智能与STEM理念融入初中信息技术课程提供范例,为“5C”能力培养提供实践参考。为了探索STEM教育理念、人工智能和初中编程教学三者融合的新思路,本研究首先分析了中小学编程教育、STEM教育及其应用、人工智能与教育教学的研究现状,提出研究问题,梳理了相关概念和理论基础,整理已有的解决方案。其次,采用访谈法和问卷调查法对初中信息技术课程及Python编程教与学现状展开调研,受建构主义、杜威“做中学”、加德纳“多元智能”以及奥苏伯尔“认知结构迁移”等理论的影响,在PBL教学设计模式的启发下,明确了人工智能背景下初中编程STEM教学模式构建的原则,从教学理念、环境、目标、活动及评价五方面构建了人工智能背景下初中编程STEM教学模式。再次,运用实验研究法,进行实验设计和案例设计,将该模式应用于初中Python编程教学中,在教学实践中以多种渠道收集资料并进行整理分析。最后,通过问卷调查法、访谈法、内容分析法等,以学习者5C能力倾向量表、课堂教学效果及满意度问卷、知识测验试卷、师生访谈、学习者自我评价与反思等方式综合评价学习者的编程知识掌握与“5C”能力提升情况,并对教学模式的有效性进行分析。研究结果表明:本研究构建的“人工智能背景下初中编程STEM教学模式”对学习者掌握编程知识和发展“5C”能力有正向影响。相比对照组,实验组学习者不仅掌握了编程基础知识技能,而且在创新创造、团队合作、沟通交流、问题解决及批判性思维等方面均有所提高,多数学习者对教学中的人工智能项目非常感兴趣,运用的STEM理念也获得了师生认可。因此,人工智能背景下初中编程STEM教学模式为初中编程教育、STEM教育、人工智能三者的融合提供了方向,为人工智能背景下初中编程STEM教学提供了实践参考。